DE1589080A1 - Hermetisch gekapselter Schalter - Google Patents

Description

Okt. 1969

P 15 89 080,9 A 29 542 - fβ

Western Electric Company Inc«
195t Broadway

New York, N.I. /V.St.A.

Hermetisch gekapselter Schalter

Die Erfindung "betrifft einen hermetisch gekapselten Schalter mit magnetischen Kontaktgliedern und einem als Schaltantrieb vorgesehenen, über die Kontaktglieder und einen Luftspalt zwischen deren Kontaktflächen geschlossenen Magnetfluß sowie einem die Kontaktglieder aufnehmenden, dicht verschlossenen Gefäß, wobei als freitragend ausgebildete Kontaktglieder eine erste und eine zweite Kontaktfeder mit sich gegenseitig überlappenden und mit gegenseitigem Abstand angeordneten Endabschnitten vorgesehen sind. Derartige Schalter werden üblicherweise auch als Schutzrohrkontakte oder genauer als Schutzrohrankerkontakte bezeichnet,

Schutzrohrankerkontakte mit außerhalb des Kontaktgefäßes erzeugtem Steuermagnetfluß zeichnen sich gegenüber anderen elektromechanischen Schaltern durch hohe Schaltgeachwindigkeit und große Zuverlässigkeit in der mechanischen Wirkungsweise aus. Dagegen tritt bei Schutzrohrankerkontakten oft eine Veränderung des Kontaktwijderstandes auf, d.h. sliis Veränderung des von der MikroStruktur der Kontaktflächen abhängigen Übergangswiderstandes. Ein niedriger Anfangswert des Kontaktwiderstandes läßt sich durch Flattieren der Kontaktflächen reit geeigneten Werkstoffen erreichen, Jedoch tritt im Betrieb mit Lichtbogenbildung und Aushöhlung der Kontaktstellen leicht eine Zunahme des Kontaktwideretandes auf, die für die meisten Anwendungsfälle unerwünscht ist.

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¹SUB Unterlagen (Art. 7 § I fihs. 2 Nr. 1 Salz 3 des AnderungigM. v< 4>& Utt3 - 2 -

BAD ORIGINAL

Die Erhöhung des Eontaktwiderstandes bei Schutzrohrankerkontakten wurde bisher als mehr oder weniger unvermeidbarer Nachteil hingenommen. Bei einem bekannten Schutzrohrankerkontakt (belg. Patentschrift 628 755) wurde eine Abhilfe dadurch gesucht, daß mit unterschiedlichen Anzugswerten versehene, parallelgeschaltete Eontaktzungen einer Eontaktfeder im Verlauf der Gesamtbetriebsdauer des Schalters nacheinander zur Wirkung gelangen, wobei also jeweils während der ersten Hälfte der Gesamtlebensdauer die eine Eontaktzunge und während der zweiten Hälfte der Gesamtlebensdauer die zweite Eontaktzunge verbraucht wird. Während der ersten Hälfte der Lebensdauer ist bei dieser Anordnung eine bestimmte Aufeinanderfolge des Anzuges bzw. Abfalles der beiden Eontaktzungen bzw· der Eontaktelemente dieser Zungen gegeben, wobei diese Aufeinanderfolge aber mit zunehmender Abnutzung des Eontaktelementes zurücktritt und in der zweiten Lebensdauerhälfte vollständig aufgehoben ist. Diese Kontaktvorrichtung stellt also die Eontaktänderung als unabänderlich gegeben in Rechnung und erreicht lediglich eine Vergrößerung der Gesamtlebensdauer durch Vordopplung der verfügbaren Eontaktelemente, während die Veränderung des Eontaktwiderstandes als solche nicht beseitigt oder wesentlich vermindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Schutzrohrankerkontaktes, der sich gegenüber den bekannten Ausführungen durch eine verminderte Änderung des Eontaktwiderstandes im Betrieb auszeichnet.und bei dem der Lichtbogenangriff an jeweils einem Eontakteiernentenpaar ausgeschaltet oder doch wesentlich herabgesetzt ist. Die erfindungs-* gemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einem Schutzrohrankerkontakt der eingangs genannten Art hauptsächlich dadurch, daß der freie Endabschnitt der zweiten

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Kontaktfeder ein zwei Vorsprünge bildendes Profil aufweist, und daß diese Vorsprünge in bezug auf den freien Endabschnitt der ersten Kontaktfeder im Winkel angeordnet sind und mit dem freien Endabsdanitt der ersten Kontaktfeder immer nacheinander in fester Reihenfolge in Berührung treten·

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung beruht im wesentlichen darauf, daß die Lichtbogenbildung, wie durch Erprobung bestätigt werden konnte, infolge der Profilierung und Schrägstellung der Kontaktfederanden auch bei längerem Betrieb eine Aufeinanderfolge der Kontaktbetätigung mit entsprechender Schonung Jeweils des einen Kontaktelementes bzw. Kontaktelementenpaareβ aufrechterhalten bleibt. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine Erhöhung der Lebensdauer, sondern auch ehe wesentlich verminderte Änderung des Kontaktwiderstanes innerhalb der Lebensdauer.

In Form von Vorsprüngen ausgebildete Doppelkontaktelemente an Kontaktfedern sind «war in der Relaistechnik allgemein bereits bekannt, was auch für die Parallelschaltung von Kontakt' elementen bzw. Kontaktelementenpaaren zutrifft. Hierdurch allein wird aber eine dem Erfindungsgegenstand vergleichbare Wirkung nicht ersielt· Die besondere Wirkung der erfindungegemäfien Profilierung und Schräganordnung der Kontaktfederenden war daher hierdurch insbesondere für Schutzrohrankerkontakte nicht nahegelegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Schalters mit sich

in üblicher Weise überlappenden Kontaktfedern,

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Fig. 2 einen Querschnitt der Kontaktanordnung nach Fig. 1 mit erfindungsgemäfier Kontaktausbildung

in der Schnittebene II - II in Fig. 1

und

Fig· 3 eine vergrößerte perspektivische Aneicht des

erfindungsgenäß ausgebildeten Kontakt federende s gemäß Fig. 2.

Nach Fig. 1 besteht der Schalter, der auch unter der Bezeichnung Reed-Relais bekannt ist, aus einer Erregerwicklung 14, die auf dem eigentlichen Reed-Kontakt 10 aufgebracht ist, Letzterer besteht aus einem·hermetisch verschlossenen Gefäß, 11 mit eingeschmolzenen Kontaktfedern 12 und 13i deren freie Endabschnitte sich überlappend mit Abstand angeordnet sind und somit einen Schließer bilden. Das Gefäß ist injübiicher Weise als Glasrohr ausgebildet, während die Kontaktfedern und 13 aus ferromagnetische!!! Werkstoff bestehen. Die Kontaktfedern sind durch entsprechend flache Gestaltung des Querschnitts vergleichsweise torsionsweich ausgebildet.

Sie sich überlappenden Kontaktfederenden können mit einem profilierten Querschnitt; gemäß Fig. 2 versehen werden. Die Kontaktfedern sind ferner mit einer geringen Schwenkung aus der Paralleleteilung im Gefäß 11 eingeschmolzen.

Die Profilierung der Kontaktfederenden kann für nur eine oder auch für beide Kontaktfedern vorgesehen werden. Im Beispielsfall ist letzteres angenommen, da dich die Fertigung von>Kontaktfedern gleicher Ausbildung einfacher gestaltet.

Die Gestaltung der Kontaktfedern geht im einzelnen aus Fig. 3 hervor. Hiernach weist der Jflndabschnitt der Kontaktfeder zwei verstärkte Kanten oder Rippen 15 auf. In der Ebene der Kontaktflächen sind die beiden Rippen 16,15 somit

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voneinander getrennt· Xm Beispielsfall verlaufen die Rippen in Richtung der Kontakt federlängsachse, jedoch kommen auch andere Ausbildungen für die Zwecke der Erfindung in Betracht·

Nach Einleiten eines Schaltvorganges im Betrieb ziehen sich die freien Endabschnitte der Kontaktfedern bei Durchflutung der Erregerwicklung 14· an und treten in gegenseitige Berührung. Infolge der Abweichung von der Parallelstellung tritt die Rippe 15 der Kontaktfeder 13 zuerst in Berührung mit der gegenüberliegenden Oberflächefder Kontaktfeder 12· Durch die Anziehungskraft erfährt die Kontaktfeder 13 sodann eine Torsion, wodurch auch die Rippe 16 in Berührung mit der Gegenkontaktfläche tritt. Im Endzustand liegen also beide Rippen 15 und 16 an der Kontaktfeder 12·

Lichtbogenbildung tritt bei diesem Schließvorgang nur zwischen der Rippe 15 und der zugehörigen Gegenkontaktfläche der Kontaktfeder 12 auf. Beim Anlegen der Rippe 16 an der Gegenkontaktflache ist die Potentialdifferenz zwischen beiden Kontaktfedern bereits im wesentlichen abgebaut· Infigedeseen tritt an der Rippe 16 nur eine verschwindend geringe oder überhaupt keine Lichtbogenbildung mit entsprechender Beschädigung der Kontaktflächen auf· Der durch die letztgenannte Kontaktstelle bestimmte Kontaktwiderstand bleibt also im Betrieb praktisch unverändert· Entsprechendes gilt auch für den öffnungsVorgang, wobei zwischen der Rippe 16 undjihrer Gegenkontaktfläche bereits ein größerer,Lichtbogenbildung ausschließender Abstand erreicht ist, wenn sich die Rippe 15 von ihrer Gegenkontaktfläche trennt.

In der folgenden Tabelle sind die Ausfallquoten von Reed-Kontakten mit erfindungsgemäß profilierten und angeordneten Kontaktfedern denjenigen von üblichen glatten Kontaktfedern

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gegenübergestellt. Für den Versuchszweck wurde der Ausfall eines Eontaktes durch das Erreichen eines Kontaktwiderstandes von 0,15 Ohm festgelegt·

Schaltvorgänge in Ausfallquote in % für Millionen unprofilierte profilierte Ausführung Ausführung

3 12.0 0.6

4,6 30.0 4.0

6 50,0 12.0

Zusammenfassung

Bei der beschriebenen Beispielsausführung wurde die Stabilisierung des Kontaktwiderstandes durch Profilierung des Querschnittes der sich überlappenden Kontaktfederenden mit zwei verstärkten und durch einen dünneren Steg voneinander abgesetzten Kontaktrippen erreicht, wobei die Kontaktfedern in einer von der Farallelstellung abweichenden Lage in dem Gefäß eingeschmolzen sind. In Abwandlung dieser Ausführung können anstelle von zwei Rippen 15,16 magrere solcher Vorsprünge an den Endabschnitten der Kontaktfedern 12,13 vorgesehen werden, die z.B. ebenfalls parallel zur Kontaktfederlängsachse verlaufen und durch eine entsprechende Hehrzahl von Stegen 17 gegeneinander abgesetzt sind· Die erste Kontaktschiießiung bzw. die letzte Kontaktöffnung wird dabei in jedem Fall durch die zueinander nächstliegenden Vorsprünge bzw. Rippen unter alleiniger Übernahme der Lichtbogenbildung ausgeführt. Die übrigen Kontaktpaare bleiben infolgedessen von Lichtbogenbildung und Beschädigung der Kontaktflächen frei, so daß der durch diese Kant aktpaare bestimmte endgültige Kontaktwideretand im Betrieb weitgehend unverändert bleibt.

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Claims (1)

1. iööüuöu

   -ι-

   Ansprüche

   1· Hermetisch gekapselter Schalter alt magnetischen Kontaktgliedern und einem als Schaltantrieb vorgesehenen, über die Kontaktglieder und einen Luftspalt zwischen deren Kontaktflächen geschlossenen Magnetfluß sowie einem die Kontaktglieder aufnehmenden, dicht verschlossenen Gefäß, wobei als freitragend ausgebildete Kontaktglieder eine erste und eine zweite Kontaktfeder mit sich gegenseitig überlappenden und mit gegenseitigem Abstand angeordneten Endabschnitten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Endabschnitt der zweiten Kontaktfeder (15) ein zwei Vorsprünge (15 »16) bildendes Profil aufweist, und daß diese Vorsprünge in bezug auf den freien Endabschnitt der ersten Kontaktfeder (12) im WeinkeI angeordnet sind und mit dem freien Endabschnitt der ersten Kontaktfeder immer nacheinander in fester Reihenfolge in Berührung treten·

   2·. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zusammenwirkenden Kontaktfedern (12,13) **ei getrennte, über die Fläche des freien Endabschnittes der Kontaktfeder hervorragende und sich in Richtung der Kontaktfederlängsachse erstreckende Kanten (15,16) aufweist·

   Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge des Endabschnittes einer Kontaktfeder durch einen Steg (17) verbunden sind·

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   4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg durchbrochen ausgebildet ist.

   5« Schalter nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Endabschnitt einer Kontaktfeder mindestens drei getrennte und sich in Richtung der Kontaktfederlängsachse erstreckende Kanten (15,16) vorgesehen sind·

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