DE1613183B2 - Federnder kontaktarm - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen federnden Kontaktarm, der ein federnd elastisches, isolierendes Teil besitzt, das ein federnd elastisches, metallisches Band umhüllt. Derartige Kontaktarme weisen einen blanken, an einen stromführenden Leiter anschließbaren Fußteil und einen mit einem Gleitschuh versehenen Kopfteil auf. Zwischen dem Fußteil und dem Gleitschuh verläuft ein metallischer Leiter. Verwendet werden solche Kontaktarme als Stromabnehmer, -zuführer, Schleifkontakte, Bürstenhalter und ähnliches.

Bekannte elektrische Stromabnehmer bestehen aus einem Trägerteil, welches mit einem Fußteil verbunden ist und welches den oder die mit einer stromführenden Kontaktfläche in berührender Verbindung stehenden Gleitschuhe trägt. Ein solches Trägerteil ist aus mehreren, gelenkig miteinander verbundenen bzw. vernieteten, in sich starren Teilen, üblicherweise aus Messing oder aus Kupfer, zusammengesetzt. Besondere, am Trägerteil und am Fußteil befestigte Federn dienen zum Andrücken der Gleitschuhe an einen Gegenkontakt. Zum Übertragen des Stromes von den Gleitschuhen zum feststehenden Fußteil des Trägerteils dienen separate biegsame Kupferleitungen.

Stromabnehmerkontakte sind auch in Art von Winkeln bekannt, deren beide Schenkel mittels jeweils eines Gelenks, z.B. einer Bohrung-Stiftverbindungbzw. Hohlnietverbindung miteinander schwenkbar verbunden sind. Ihres komplizierten mechanischen Aufbaus wegen ist die Herstellung solcher Stromabnehmerkontakte aufwendig und wird noch dadurch erheblich verteuert, daß solche Kontakte üblicherweise aus großen, massiven Metallteilen, mei-.stens aus Messing, bestehen. Beim Gebrauch dieser bekannten Kontakte hat sich gezeigt, daß sich auch bei sehr stark dimensionierten Trägerteilen die Lager der Gelenke im Laufe der Zeit ausschlagen, was die Führung der Gleitschuhe auf der Kontaktfläche wie z.B. dem Schleifring oder Kollektor beeinträchtigt

ίο und einen erhöhten Verschleiß an Kontaktmaterial zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schleifkontakte liegt darin, daß die metallischen Trägerteile gegenüber den stromführenden Teilen des Kontaktes nicht isoliert sind und infolgedessen unter Spannung stehen. Daraus ergibt sich, daß solche Kontakte keinen Berührungsschutz besitzen und daß zusätzliche Aufwendungen für die Isolierung notwendig sind. Die gleichen Nachteile sind zu verzeichnen bei einem Bürstenhalter, dessen Trägerteil aus einer Blattfeder besteht (deutsche Patentschrift 871336). Ferner sind Schleifkontakte zum Übertragen des Stromes von einer festen stromführenden Schiene zu einem bewegten Stromverbraucher bekannt, bei denen das Trägerteil ein Gummikörper ist, der gleichzeitig als Isolator zwischen dem Gleitschuh und dem Fußteil dient, und bei denen der Stromfluß vom Gleitschuh zum Fußteil über eine separate elektrische Leitung erfolgt (deutsche Patentschrift 870426). Auch diese bekannte Ausführung ist verhältnismäßig aufwendig, da der Gummikörper, um bestimmten statischen bzw. dynamischen Belastungen standzuhalten, einer Verstärkung durch im Gummikörper eingeschlossene Metallteile, beispielsweise in Form von Schraubenfedern oder Bändern, bedarf (deutsche Patentschrift 912 232). Ein solches bekanntes Trägerteil hat den Nachteil, daß es sich unter Belastung auch verwinden kann, d. h. es besitzt keine stabile, eindeutig definierte Biegerichtung, so daß eine solche Ausführung für viele Anwendungsfälle nur beschränkt oder gar nicht brauchbar ist.

Ein weiterer zusätzlicher Aufwand ist dann erforderlich, wenn die bekannten Schleifkontakte Berührungsschutz erhalten sollen. In diesem Fall ist mindestens am separat geführten Leiter eine Isolierung anzubringen (deutsche Patentschrift 393 157, deutsches Gebrauchsmuster 1957 387). Weiterhin ist eine Kollektorbürste bekannt, bei welcher zwischen zwei federnden, elektrisch verbundenen Streifen ein elastischer Werkstoff angeordnet ist (deutsches Gebrauchsmuster 1675 778). Dieser elastische Werkstoff soll die Geräuschübertragung zwischen dem Schleifkontakt und dem die Kollektorbürste haltenden Lagerschild vermindern. Auch hier liegen die stromführenden Streifen frei und weisen keinen Berührungsschutz auf.

Der Stand der Technik gibt keine Anregung zur Lösung der Probleme, die beim Einsatz von federnder Kontaktarmen bei höheren Temperaturen auftreten Hier besteht die Forderung, daß eine sichere Kontakt gäbe auch bei diesen Betriebszuständen gewährleiste ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen fe dernden Kontaktarm zur Verwendung als Stromab nehmer, Schleifkontakt, Bürstenhalter od. dgl. auf zuzeigen, der bei einem besonders einfachen Aufba und bei sparsamer Verwendung aufwendiger Metall einen Berührungsschutz aufweist und selbst bei höht ren Temperaturen eine sichere Kontaktgabe gewäh:

leistet. Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Kontaktarm der eingangs genannten Art, indem erfindungsgemäß das metallische Band als elektrischer Leiter ausgebildet ist, wobei dieses Band aus einem Werkstoff besteht, der bis zu höheren Temperaturen von etwa 500° C eine hohe Leitfähigkeit beibehält und der eine bis zu den genannten Temperaturen annähernd konstant bleibende Federkennung aufweist. Das Band kann entweder von einer Isoliereigenschaften besitzenden Umhüllung aus flexiblem Kunststoffmaterial oder, insbesondere wenn größere dynamische Beanspruchungen auftreten, von einer Isoliereigenschaften besitzenden Umhüllung aus elastischem Kunststoffmaterial oder Gummi umgeben sein. Im letzteren Falle hat die Umhüllung neben ihrer Wirkung als Isolator auch noch den Effekt, die federnden Eigenschaften des Leiters in ihrer Wirkung zu unterstützen.

Der Leiter besteht aus einem Werkstoff, der eine hohe Leitfähigkeit und eine hohe thermische Stabilität bezüglich seiner Federungseigenschaften, d. h. weitgehend temperaturunempfindliche Federkennung aufweist.

Für normale Ansprüche ist es ausreichend, ein Leitermaterial aus Phosphor-Bronze oder beispielsweise aus Walzbronze mit der Normbezeichnung WBZ 6 zu verwenden.

Für besondere Ansprüche schlägt die Erfindung ein Leitermaterial aus Kupfer-Beryllium vor, beispielsweise legiert aus 98,5 % Kupfer und 1,5 % Beryllium.

Diese Leitermaterialien, die für das Erreichen der erforderlichen Elastizität vorteilhaft durch Kaltverformen, beispielsweise Kaltwalzen geformt werden, verlieren diese Eigenschaft auch bei höheren Temperaturen - z. B. von ca. 400 bis 500° C oder auch mehr - nicht, so daß sich zusätzlich der Vorteil ergibt, daß bei der Montage des erfindungsgemäßen Kontaktarmes der Gleitschuh durch Hartlöten mit dem Leiter verbunden werden kann.

In einem Ausführungsbeispiel weist der Leiter eine längliche, abgeflachte Form auf und ist allseitig von der Umhüllung umgeben, wobei der Leiter an seinem einen Ende mit einem Gleitschuh in leitender Verbindung steht, und das andere Ende oder der Fußteil des Leiters zwecks Anschließens an einen Stromleiter nicht isoliert ist.

Schleifkontakte gemäß der Erfindung besitzen den Vorteil, daß ihre Metallteile äußerst sparsam, etwa gemäß den allgemeinen Vorschriften für die Ermittlung von Leiterquerschnitten bemessen sind.

Die statische bzw. die dynamische Funktion des gleichzeitig als Trägerelement dienenden Leiters wird zweckmäßigerweise unterstützt durch eine Kunststoffumhüllung, die gleichzeitig als Isolierung dient und den erfindungsgemäßen Schleifkontakten einen weitgehenden Berührungsschutz verleiht. Die mechanische Fertigung der Kontakte gemäß der Erfindung ist besonders einfach, da Gelenke, Federn, Isolierzwischenlagen u. dgl. entfallen. Infolge ihres gelenkfreien Aufbaus zeichnen sich die erfindungsgemäßen Schleifkontakte weiterhin durch eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schwingungsdämpfung aus. Der erfindungsgemäße Kontaktarm ist infolge seiner einfachen Bauweise besonders wirtschaftlich herzustellen, so daß durch seine Verwendung als Bürstenhalter, Schleifkontakt, Stromabnehmer (auch in doppelter Anordnung) od. dgl. in bestehenden Anlagen, beispielsweise für schnell-, aber auch für langsamlaufende Schleifringe, wie bei Krananlagen, auch eine rationellere Wartung derselben erzielbar ist: Es ist vorgesehen, das Auswechseln der Gleit- oder Kontaktschuhe, wozu bislang fachkundiges Personal notwendig war, zu ersetzen durch ein Auswechseln des jetzt sehr wenig aufwendigen, gesamten Kontaktarms, was erheblich einfacher ist und deshalb auch durch ungelernte Arbeitskräfte erfolgen kann. Dabei genügt es, wenn die Lebensdauer des gesamten Austauschteiles gleich derjenigen der Gleitschuhe ist.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des elektrischen Kontaktes gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. la Kontaktarm, z.B. Schleifkontakt gemäß Schnitt A-B der Fig.. Ic,

Fig. Ib Ansicht eines Kontaktarms, z.B. Stromabnehmer-Schleifkontaktes,

Fig. Ic Schleifkontakt gemäß Fig. Ib in der Draufsicht,

F i g. 1 d Schleifkontakt gemäß F i g. 1 b in der Seitenansicht,

Fig. 2 Schleifkontakt gemäß Fig. la bis Id in doppelter Anordnung an zylindrischer Kontaktfläche, F i g. 3 a Schleifkontakt in doppelter Anordnung an ebener Kontaktfläche,

F i g. 3 b Schleifkontakt gemäß F i g. 3 a in der Seitenansicht,

Fig. 4a Nockenkontakt in der Draufsicht,

F i g. 4 b Ansicht des Nockenkontakts seitlich gemaß Fig. 4a,

F i g. 4 c Frontansicht des Nockenkontakts gemäß Fig. 4a und 4b.

Die Fig. 1 a bis 1 d zeigen einen elektrischen Kontaktarm 1, wie er beispielsweise bei Bürstenhalteran-Ordnungen Verwendung findet. Ein solcher Kontaktarm besteht aus dem elektrischen Leiter 3, der von der Isolierschicht 5 allseitig umgeben ist. Das eine (Unke) Ende des Leiters 3 ist mit dem Kontaktschuh 2 verbunden, das andere Ende 4 ist nicht isoliert und dient als Fußende zum Anschluß an eine Strombahn. Das Trägerteil des Kontaktarms setzt sich also aus dem eigentlichen Leiter 3 und der Isolierschicht 5 zusammen; je nach Anwendungsfall besitzt der beispielsweise aus Kupfer bestehende Leiterquerschnitt federnde bzw. elastische, die Isolierschicht flexible bzw. verformbare und/oder elastische Eigenschaften, damit der Kontaktschuh 2 mit hinreichender Kraft gegen eine korrespondierende Kontaktfläche, beispielsweise einen Kollektor, einen Schleifring, einen Kommutator od. dgl. gedrückt wird.

In F i g. 2 ist ein Schleifkontakt dargestellt, der aus zwei Kontaktarmen gemäß den Fig. la bis Id besteht. Die Kontaktarme sind an ihrem oberen Ende in eine Halterung 7 eingespannt, während die mit den Kontaktschuhen 2 versehenen unteren Enden der beiden Kontaktarme derart gegeneinander gespreizt sind, daß sie infolge der Elastizität der Kontaktarme gegen die zylinderförmige Kontaktlauffläche 6 gedrückt werden.

Die Fig. 3 a und 3b zeigen eine ähnliche Schleifkontaktanordnung wie F ig. 2, jedoch mit dem Unterschied, daß die Gegenkontaktfläche hier aus einer ebenen Kontaktbahn 8 besteht. Die Form der Oberfläche der Kontaktschuhe ist selbstverständlich jeweils der Form der Oberfläche der korrespondierenden Kontaktbahn angepaßt; in vorliegendem Falle sind die Kontakt- oder Gleitschuhe 2' also plan, während die Kontaktschuhe 2 im Falle der Fig. 2 konkav sind. In

der strichpunktierten Darstellung der Fig. 3 a sind die Kontaktarme oder Bürstenhalter in einer entspannten Stellung I gezeigt. Aus Fig. 3b geht hervor, daß mehrere solcher Schleifkontakte gemäß F i g. 3 a in eine gemeinsame Halterung 7', beispielsweise in mehrere hintereinander angeordnete Einsatzöffnungen 9 eingesetzt werden können.

Die Fig. 4a bis 4c zeigen als weiteres spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung einen nockenbetätigten Unterbrecherkontakt. Dieser umfaßt ebenfalls einen Kontaktarm Va, bestehend aus einem elektrischen Leiter 3'b, der in ein Kunststoff material 10 eingebettet ist. Der Leiter 3'b besitzt an seinem einen (rechten) Ende den Kontaktschuh 2" und ist an seinem anderen Ende mit einem federnde Eigenschaften besitzenden Leiter 3'a verbunden, dessen anderes Ende wiederum im Fußteil Vb eingespannt ist, von wo der Strom über einen dort eingebetteten Leiter 3'c abgeleitet bzw. zugeführt wird.

Die Betätigung des erfindungsgemäßen Nockenkontaktes erfolgt durch Bewegen der Nocke 12 gegen

ίο die Federkraft des Leiters 3'a um die am Fußteil Vb gelagerte Achse 11. Eine Rippe 13 kann als Versteifung für den Kontaktarm Va vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Federnder Kontaktarm, der ein federnd elastisches, isolierendes Teil besitzt, das ein federnd elastisches, metallisches Band umhüllt, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Band als elektrischer Leiter (3) ausgebildet ist, wobei dieses Band aus einem Werkstoff besteht, der bis zu höheren Temperaturen von etwa 500° C eine hohe Leitfähigkeit beibehält und der eine bis zu den genannten Temperaturen annähernd konstant bleibende Federkennung aufweist.

2. Federnder Kontaktarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) aus Phosphor-Bronze oder Bronze besteht.

3. Federnder Kontaktarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) aus Walzbronze mit der Normbezeichnung WBZ 6 besteht.

4. Federnder Kontaktarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung besteht.

5. Federnder Kontaktarm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfer-Beryllium-Legierung aus 98,5 % Kupfer und 1,5 % Beryllium besteht.

6. Federnder Kontaktarm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) ein durch Kaltverformen gebildetes Stück ist.

7. Federnder Kontaktarm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) kaltgewalzt ist.