DE1465279A1 - Elektrische Kontaktanordnung - Google Patents

Description

Babcook* SlectrocioB Corporation, Ooeta Heea, Staat Ka lif omien. (T.St.A·)

Elektrisclie Kontairfcanordinmg

Sie Erfindung besieht sich allgemein auf elektrische Kontakte, iaebeeondere auf elektrische Kontakte inr Steuerung untereeliiedlicher Mengen elektrischer Energie.

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Wie an sich bekannt iet, «fissen elektrische Kontakte »ur

Steuerung dt« elektriechen Stromfluaeee auf die %n steuernde Stromienge ahgeatijrait sein. Si·· ist dadurch bedingt, daß, obwohl die elektrische Energie dmreh die Ströeung ron Elektronen entlang eines gegebenen Wege» gebildet wird, sieh die An*ahl der Elektronen, die am eine« gegebenen Punkt

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wahrend einer gegebenen Zeiteinheit entlangströmen, 'beträchtlich andern kann. Das elektrische Potential oder die Spannung der Stromquelle, die den Fluß der Elektronen be- · wirkt, kann praktisch irgendeinen Wert haben, und der Strom oder die Geschwindigkeit des Elektronenflusses kann sich demgemäß ändern. Hit einer Steigerung der Spannung der f Stromquelle wird daher auch der Strom für einen gegebenen Satz Ton Stroakreisparametern größer.

Die Merkmale eines gegebenen elektrischen Stromkreises können sieh ebenfalls beträchtlich ändern, d.h. die Widerstände, Induktionen und Kapazitäten eines Stromkreises können innerhalb eines relativ weiten Bereiches τοη Werten liegen. Je größer der Widerstand gegen den FIuB von Elektronen in dem Stromkreis ist, desto kleiner wird der Strom. ι Daher ändert sich der Strom in einem gegebenen Stromkreis umgekehrt zum Widerstand eines solchen Stromkreises gegen den Fluß der Elektronen.

Sun wurde ermittelt, daß ein völlig unterschiedlicher Aufbau oder Typ von elektrischen Kontakten zur nutzTollen Steuerung einer kleinen Menge .Strom im Vergleich zu Kontakten erforderlich ist, die zur Steuerung eines großen oder kräf-

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tigen Stromes benötigt werden· Dieser Unterschied ist im Prinzip dadurch begründet, daß bei der Steuerung eines großen Stromes beträchtliche Energien zur Oberwindung vieler Hindernisse oder praktischer Einschränkungen gegen die nutzvolle Betätigung eines Kontaktpaares verfügbar ist. Wenn umgekehrt nur eine kleine Menge Strom gesteuert werden sollt so 1st unzureichende elektrische Energie verfügbar, so daß Energie von außen zur Überwindung solcher Hindernisse zugeführt werden muß· ^

Elektrische Kontakte sind sehr empfindlich gegen die Ansammlung von fremdstoffen einschließlich feuchtigkeit und filme verschiedener Arten, die sich aus den atmosphärischen Bedingungen ergeben· Wenn ein großer Strom verfügbar ist, so werden solche fremdstoffe und filme durch den Strom weggebrannt, wodurch sich gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Paar zusammenwirkender Kontakte ergibt· Wo jedoch nur eine minimale Stroamenge zu steuern ist, erzeugen solche fremdstoff β und filme einen so hohen Widerstand gegen den fluß von Elektronen, daß der extrem sehwache Strom wirklieh voll unterbunden wird·

Bisher wurden häufig getrennte Kontaktpaare auswechselbar in einem gegebenen Sehalter' oder Beiais entsprechend der zu

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steuernden Stroimenge verwendet· Dies let vogeJLlem dort unbequem und seitraubend, wo ein gegebener Schalter (oder Relais) viele unterschiedliche Aufgaben hat. Es ist auch bei der Massenherstellung solcher Geräte erwünscht, sie Bit einem gegebenen Satt von Kontakten auszurüsten» die zur Steuerung irgendeiner sich ergebenden Stromenge verwendet werden können.

Ein Bweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrischen Kontaktes, der sich alt hoher Leistungsausbeute zur Steuerung sehr unterschiedlicher Strommengen betreiben läßt.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrischen Kontaktes, der eine Hehrzahl von Kontaktflächen hat, von welchen der jeweils geeignete praktisch automatisch in Übereinstimmung mit der su steuernden Strommenge ausgewählt wird·

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines elektrischen Hehrsweekkontaktes, der einerseits eine relativ große Kontaktfläche und andererseits eine relativ kleine Kontaktfläche hat, wobei die erstere sur Steuerung

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eines hohen Stromflusses Texwendbar ist, wahrend sich die letztere sur Steuerung eines kleinen Stromflusses verwenden läßt.

Nach, einem anderen Zweck der Erfindung soll ein elektrischer Kontakt mit den folgenden Eigenschaften geschaffen werden, wobei die relativ kleine Eontaktfläche automatisch ausgeschaltet wird, wenn ein großer Strom zu steuern ist.

Überdies besteht ein Zweck der Erfindung in der Schaffung eines elektrischen Eontaktes nach den vorstehenden Ausführungen, wobei die relativ kleine Eontaktoberfläche durch eine solche Steuerung des großen Stromflusses abgetragen wird, daß die relativ große Eontaktfläche freigelegt wird.

Nach einem weiteren Zweck der Erfindung soll ein Paar elektrischer Eontakte des Vielzwecktyps geschaffen werden, die verschiedene unterschiedliche Sätze susammenwirkender Eontaktflächen haben.

Schließlich beeidet noch ein Zweck der Erfindung in der Schaffung elektrischer Eontakte mit den vorerwähnten Eigenschaften, die einfach und billig hersustellen, kompakt,

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unempfindlich und zuverlässig im Betrieb sind.

Erfindungsgemäß ist ein elektrisches Kontakte lenient mit einem beweglichen Teilstück, an dem wenigstens zwei Eontaktflächen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen mit unterschiedlich großen Eontaktflächenbereichen zur verlustarmen Leitung elektrischer Energie mit entsprechend unterschiedlichen Stromwerten ausgeführt sind, daß die Eontaktflächen relativ zueinander in einer Richtung versetzt sind, die im wesentlichen quer zu den Eontaktflächen liegt, wodurch ein gleichzeitiger Eingriff dieser Flächen mit einem mit dem Eontaktelement zusammenwirkenden Kontaktbauteil verhindert wird, daß eine kleine Eontaktfläche von einer großen Eontaktfläche derart wegragt, daß sie vor der großen Eontaktfläche mit dem Eontaktbauteil in Eingriff kommt, wodurch das Eontaktelement einen kleinen Strom über die kleine Eontaktfläche und einen großen Strom über die große Eontaktfläche steuert, nachdem die kleine Eontaktfläche durch den großen Strom weggebrannt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung, welche die Erfindung beispielsweise wiedergibt·

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Es seigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungegemä£ ausgebildeten elektrischen Eontaktee,

Fig. 2 eine Endaneicht des Xontaktes von der Linie 2-2 in Figur 1 gesehen,

Fig. 3 eine Teilseitenansieht des in Figur 1 gezeigten Kontaktes,

Fig. 4 eine Seitenansicht zweier erfindungsgeaafi ausgebildeter zusammenwirkender Kontakte,

Fig. 5 eine der Figur 4 ahnliche Darstellung dieser Kontakte in der Betriebsstellung und

Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt der zusammenwirkenden Kontakte nach Figur 5·

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ähnliche Teile mit ähnlichen Besugsseichen versehen.

Die nach Figur 1 sur Erläuterung der Erfindung ausgewählte Ausführung 8 umfaßt einen im wesentlichen U-formigen länglichen Kontaktteil 10 aus elastischem Werkstoff, der einen guten Leiter für elektrische Energie bildet, im Ende 10a dieses Kontaktteiles ist rar Bildung eines Befestigungsmlttels in der Form einer öse 12, die auf einem insehluB-atift oder dergl· angebracht werden kann, zurückgebogen.

Das andere Ende 10b des Kontaktteiles 10 ist mit einem

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versetzten Teiletuck 14 versehen, das eine relativ gro£e flache Kontaktflache 14a hat· Durch die Vereetzung dee Teiletückee 14 ißt die Fläche 14a von der Ebene dee Esfteiles 10b, vie dies in den Figuren 1,4 und 5 gezeigt ist, abgerückt. Dadurch werden Größe und Pore der Kontaktfläche 14 a bestirnt·

Wie am besten aus Figur 2 zu ersehen ist, hat der Kontaktteil 10 praktisch konstante Breite von seinem Endteil 10a über die relativ große Kontaktfläche 14a.

unmittelbar nahe der Kontaktfläche 14a oder gewünschten*alle auch auf dieser Kontaktfläche ist eine relativ kleine Kontaktfläche 16 angeordnet, die durch einen verjüngten Teil gebildet wird. Fach den Ausftihrungebeiepiel 1st der verjüngte Teil 18 das äußerste Ende des Kontaktteileβ 10. Wie sich Jedoch aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, kann der Teil 18 auch in einer anderen Lage relativ zur großen Kontaktfläche 14a vorgesehen werden.

Der verjüngte Teil 18 ragt über die Ebene der Kontaktfläche 14a hinaus, und zwar liegt der Scheitel eines so verjüngten Teiles in einer Ebene, die im wesentlichen parallel ist but Ebene der Fläche 14a. Für den Fachmann versteht es sich von

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selbst, daß die kleine Eontaktfläche 16 gegebenenfalls durch eine oder mehrere konisch geformte Vorsprünge gebildet, werden kann·

Der Endteil 10b des Kontaktteile 10 ist, wie bei 20 und angedeutet, so verjüngt, daß der verjüngte Teil 18 eine beträchtlich kleinere Breite als der Hauptteil des Kontaktteiles 10 hat· Dadurch erhält die kleine Kontaktfläche 16 einebegrenzte Länge, was die Größe dieser Fläche weiter Terringert.

Wie am deutlichsten Ia Figur 1 gezeigt, kann der rerjungte Teil 18 durch Aufrichten oder Aufbiegen des äußersten Endes des Endteiles 10b gebildet werden. Fur den Fachmann ergibt sieh hieraus, daß das ganze Kontaktelement in einer Formpresse hergestellt werden kann. Das in einer solchen Fresse ▼erwendet· Formwerkzeug kann zur Bildung des verjüngten Teiles 18 Mittel aufweisen, durch die das Ende des Endteiles 10b, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, aufgerichtet oder abgewinkelt wird·

Wie am besten, aas den Figuren 4 und 5 zu erkennen, ist die Befestigunged·· 12 um einen Halterungsetift 22 gelegt, der

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durch einen Anschlußteil mit guter elektrischer Leitfähigkeit gebildet wird. Die Öse 12 bildet eine relativ feste mechanische Verbindung zwischen dem Eontaktelement und dem Halterungsstift 22. Zur Unterstützung dieser mechanischen Verbindung und zur Schaffung guter elektrischer Leitfähigkeit zwischen diesen Teilen ist eine Lötperl· 24 innerhalb der " V-förmigen öffnung zwischen der Öse 12 und dem Stift 22 angebracht. Der Lötwerkstoff kann in die Öffnung eingegossen werden, so daB er die verschiedenen Elemente miteinander elektrisch abbindet.

lur das Zusammenwirken mit dem Kontaktelement 10 ist, wie in den Figuren 4-, 5 und 6 gezeigt, ein Kontaktteil 26 vorgesehen, der praktisch jede gewünschte Torrn und Ausbildung haben kann. Nach, der Darstellung hat der Teil 26 eine flache Kontaktfläche 26 a für die Anlage an der kleinen Kontaktfläche 16 einerseits und der großen Kontaktfläche 14a des Kontaktelementes 8 andererseits·

Der Kontaktteil 26 kann so gehalten sein, daß er sich in und außer Eingriff mit dem Kontaktelement 8 bewegen läßt. Alternativ kann dann der Kontaktteil 26 stationär und der Halterungsstift 22 relativ zu diesem bewegbar sein, wodurch

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■loh dme Kontaktelement 8 in Eingriff mit der Kontaktfläche 26a bewegt, flach dem Ausführungsbelepiel kann der Haltexungsetift 22 stationär und der Kontaktteil 26 relativ su diesem bewegbar sein·

Wie solion ausgeführt, werden Fremdstoff β einschließlich Feuchtigkeit und andere Filme, dl· sieh ans der Atmosphäre auf den Kontaktflächen ansammeln, leicht beseitigt, wenn ein Strom mit großer elektrischer Energie gesteuert wird. Die Energie eines solch hohen Stromes überquert schnell den Spalt, den der Fremdstoff zwischen den Kontakten gebildet hat. Ein solcher Lichtbogen entwickelt beträchtliche Hitseenergie, die den Fremdstoff und die Filme schnell weggbrennt und swei saubere Kontaktflächen am Kontaktflächen am Kontaktflächen am Kontaktelement und Kontaktteil bildet.

Wenn ein außerordentlich kleiner elektrischer Strom gesteuert wird, so ist rom Strom her selbst nur unzureichende Energie verfügbar, um einen Lichtbogen «wischen den Kontaktflaehen au bilden. Auch wenn eich ein solcher Lichtbogen bilden sollte, so reicht der kleine Strom nicht aus, Hit se sum Wegbrennen des Fremdstoffes su liefern.

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Wegen dieser Unzulänglichkeit müssen der Ulm und der Fremdstoff durch äußere Kräfte überwunden werden. Um dies mit der dem elastischen Eontaktteil 10 des Kontaktelementes β innewohnenden kleinen Vorspannkraft auszuführen, muß die Eingriffefläche zwischen den Kontaktelementen 8 und dem Kontaktteil 26 außerordentlich klein sein. Die verringerte Fläche bewirkt, daß die Vorspannkraft einem relatir großen Druck zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktteil aufbaut. Dieser relativ große Druck wird dann dazu verwendet, physikalisch durch den Fremdstoff und die Filme hindurchzubrechen, so daß die Kontaktflächen in festem Eingriff sind.

Durch die verjüngte Ausbildung des Teiles 18 des Kontaktelement ee 8 ist die Kontaktfläche 16 in der Tat nur eine einzige linie, d.h., da die Kontaktfläche 26 a des Kontaktteiles 26 relativ flach 1st, greift die Kontaktfläche 16, die über die große Kontaktfläche 14a vorragt, an der Fläche 26a entlang einer Linie an. Dadurch wird in der Praxis eine sehr kleine Kontaktfläche zwischen dem Kontaktelement 8 und dem Kontaktbauteil 26 geschaffen· Da außerdem der verjüngte Teil 18 im Vergleich zum Kontaktteil 10

eine verringerte Breite hat, ist die Läng» der Kontaktlinie ebenfalls vermindert.

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Zufolge der vorgeschriebenen Ausführung reicht die dem Eontaktelement 8 innewohnende Vorspannkraft aus, das verjüngte Teil 18 duroh die eich zwischen den Eontaktteil 26 und dem Kontaktelement 8 befindenden fremdstoff und Filme hindurchzudrücken· Dies führt zu einer solchen elektrischen Verbindung mit geringem Widerstand zwischen dem Eontaktteil 26 und dem Halterangestift 22, daß ein kleiner oder schwacher Strom mit hohem Hutseffekt gesteuert werden kann. Der Kontaktteil 26 kann eich zur Steuerung einer solchen elektrischen !Energie mit geringem Strom zwischen einer Stromkreisschließstellung und einer Stromkreisunterbrechungsstellung relativ sum Eontaktelement 8 bewegen·

Wenn die vorerwähnte Ebntaktanordnung zur Steuerung relativ hohen Stromes verwendet wird, braucht eine Bedienungsperson keinerlei Installationsänderungen vorzunehmen · Es wird vielmehr das Xontaktelement 8 automatisch aus einem Hiedrigstromkontakt in einen Hochstromkontakt umgewandelt. Dies geht praktisch in folgender Weise vor sich.

Wenn die relativ kleine Eontaktfläche 16 guten elektrischen Eontakt mit des Eontaktflache 26a des Teiles 26 herstellt, so fließt dort der Strom zwischen dem Element 8 und dem Teil

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26. Wenn der Strom relativ groß ist, so bietet die kleine Eontaktfläche zwischen den Eontakten einen relativ hohen Widerstand. Durch Öffnen und Schließen der Eontakte bildet der große Streu einen Lichtbogen, der eine beträchtliche Wärmemenge entwickelt. Durch die verjüngte Form des Teiles 18 ift dessen Scheitel empfindlich gegen den Angriff solcher Hitze, lind daher wird durch die große Eitzeenergie der vorspringende Teilabschnitt des verjüngten Teiles 18, wie am deutlichsten in figur 6 gezeigt, schnell weggebrannt.

Wenn dies eintritt, so greift die flache Kontaktfläche 26a des Eontaktteiles 26 an der relativ großen Eontaktfläche 14a des Eontaktelementes 8 an. Ein solcher Übergang von Schwachstrombetrieb auf Starkstrombetrieb ist durch unterbrochene Linien in figur 4 angezeigt. Die dem elastischen Teil 10 innewohnende Federspannung druckt weiterhin die große Eontaktfläche 14a in Eingriff mit der Fläche 26a des Eontaktteiles 26.

Fremdstoff β zwischen der großen Eontaktfläche 14a und der Eontaktfläche 26a werden durch die relativ große verfügbare elektrische Energie schnell weggebrannt· Zunächst verhindern solche Fremdstoffe, daß die Flachen 14a und 26a fest aneinander zur Anlage kommen, so daß der elektrische Wider-

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stand zwischen diesen Flächen relativ groß 1st. Der groBe Strom überquert jedoch diesen hohen Widerstand und erzeugt dadurch beträchtliche Wärmeenergie, die die Fremdstoffβ schnell wegbrennt· Die Kontaktflächen 14a und 26a können daher durch die Vorspannkraft des Kontaktelementes 8 in feste Anlage aneinander gebracht werden. Danach IaBt sich der Kontaktteil 26 zwischen seiner Stromkreisschliefl- und seiner Offnungsstellung relativ zum Xontaktelement 8 zur Steuerung der relativ hohen oder starken Ströme bewegen.

Die Erfindung umfaßt auch eine solche Ausführung, bei welcher äußere Vorspannmittel anstelle der dem U-förmigen Kontaktelement 8 innewohnenden Yorspannkraf t zur Anwendung kommen. In jedem Fall kann aber die Torspannkraft, welche die verschiedenen Kontaktflächen, gegeneinander drückt, zur Steuerung entweder der elektrischen Schwach- oder Starkstromenergie konstant ausgebildet werden.

Wie ausgeführt, wird durch die-Erfindung ein elektrischer Mehrzweokkontakt zur Steuerung sowohl schwacher als auch starker elektrischer Ströme und Energien geschaffen· Überdies wandelt sieh dieser Kontakt praktisch automatisch selbst von einem Zustand zur Steuerung von Schwachstromenergie in einen Zustand zur Steuerung von Starkstromenergie·

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Claims (2)

Ab

1. Elektrisch· Kontaktanordnung nit «in·» bewegbaren Teil-■t0ek_f an dta wenigstene swei Kontaktflächen angafor«t sind, dadurch gekennzeichnet, daB dl« Kontakt flächen «it unterschiedlich grofiem XontaktflHchenbereiohen (16,14·) und rar nutITO11 en Bteiaermxg elektrischer Energien »it entipreehend unttrechledliehen StrometBricen euegeführt und relatlr vm» •inender in einer etwa quer su den Kontaktfliehen liejenden Richtung vm Terhindern d·· gleichseitigen liBgriff· dleeer Hächen «it eine« alt d·« Kontaktele«ent (β) den Gegenkontakt (26) vcmctst clnd, daß die klein IcmtaktflMehe (16) Toa der großen JContak*fl8«h· (14«) d«r«rt «•gra^t« daß si« alt de« Gegenkontakt (26) vor d«r frofi«n Kontaktriflche la Kiaerlff ko««t, wodurch Am* K«atakt«l9acnt (β) wwt ßteuenm« eines schwachen Stroees tibmr die kl«i&· Kontaktflßche und m& St«u«fuag eines groS·» Stroei·· tta«# di· groß· Eontaktfl8che nach *egbr«nnen der kleine« Kostakt-

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fläche durch die große Kontaktfläche verwendbar ist.

2. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teilabschnitt (10b) des Kontaktelementes (8) mit dem Gegenkontakt (26) in federnde Anlage gedrückt ist, wobei über die klein bemessene Kontaktfläche (16) ein hoher Kontaktdruck zur Steuerung elektrischer Schwachstromenergie auf den Gegenkontakt ausgeübt wird.

3· Elektrischer Kontakt nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Kontaktfläche (16) praktisch durch einen Linienkontakt gebildet wird·

4· Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaktgebende Teil (10b) des Kontaktelementes (8) länglich und federnd ausgebildet ist, wobei die ihm innewohnende Vorspannung zum Anedrücken seiner Kontaktflächen (16,14a) an dem Gegenkontakt verwendet ist.

5· Elektrisches Kontakt element nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Linienkontakt durch den Scheitel eines verjüngten Vorsprunges (18) des kontaktgebenden Teiles (10) gebildet ist.

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