DE2311925B2 - Kontaktanordnung für elektrische Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für 6s elektrische Schalter, mit einem eine zylindrische Kontaktfläche aufweisenden, axial bewegbaren Kontaktstift und einem festen Kontaktstück, das aus einem festen Kontaktträger und mehreren in einem Ring angeordneten, durch Federn radial zur Achse dieses Ringes gedrückten Kontaktfingern besteht, welche Kontaktfinger durch mit ihrem einen Ende am Außenumfang dieses Ringes an den Kontaktfingern und mit ihrem anderen Ende am Kontaktträger befestigte biegsame Verbindungsleher elektrisch leitend mit dem Kontaktträger verbunden sind, mit dem Schaltstift in Berührung bringbare Kontaktflächen besitzen, die zusammen eine der zylindrischen Kontaktfläche des Schaltstiftes entsprechende, zu dieser Kontaktfläche koaxiale, zylindrische Kontaktfläche bilden, und die in der Nähe ihres vom sich in seiner ausgeschalteten Lage befindenden Schaltstift abgekehrten Endes radial bewegbar, aber mindestens in der Ausschaltrichiung des Schaltstiftes gegen axiale Bewegung gesichert, mechanisch mit dem Kontaktträger gekuppelt sind.

Eine Kontaktanordnung dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift 4 24 098 vorbekannt. Ähnliche Kontaktanordnungen, bei denen sich aber die mechanische Kupplung zwischen den Kontaktfingern und dem Kontaktträger am dem ausgeschalteten Schaltstift zugekehrten Ende der Kontaktfinger befindet, sind der österreichischen Patentschrift 192 488 und der deut sehen Patentschrift 5 87 791 zu entnehmen.

5 87 791 zu entnehmen.

Weil bei Kontaktanordnungen dieser Art die Kontaktfinger nur durch biegsame Verbindungsleiter elektrisch leitend mit dem Kontaktträger verbunden sind, können die Kontaktfinger mit zylindrischen Kontaktflächen ausgeführt werden, die sich dank der freien Beweglichkeit der Finger ganz gegen den eingeschalteten Schaltstift legen können. Da man die Axialabmessung dieser Kontaktflächen verhältnismäßig groß machen kann, können diese Schalter für sehr hohe Ströme ausgeführt werden.

Eine Schwierigkeit, die bei Kontaktanordnungen mit Kontaktfingern mit zylindrischen Kontaktflächen auftritt, besteht darin, daß beim Führen hoher Ströme wie z. B. Kur/schlußströme die von den Fingern auf den Schaltstift ausgeübte Klemmkraft so groß ist, daß während der Ausschaltbewegung des Schaltstiftes die große Reibung auf die Finger ein Kippmoment ausübt, durch das die großen Kontaktflächen auf eine Kontaktlinie reduziert werden. Eine Kontaktanordnung, bei der die Kontaktfinger kippen dürfen, ist aus der US-Patentschrift 23 00 893 bekannt. Bei dieser Kontaktanordnung sind aber die Kontaktflächen der Finger nicht zylinderförmig in der Längsrichtung des Schaltstiftes, sondern kugelförmig oder querzylinderförmig, so daß diese Kontaktflächen sich auf dem Schaltstift abrollen können. Die wirksame Kontaktfläche solcher Kontaktfinger ist daher klein, so daß diese Kontaktanordnung nicht für sehr hohe Dauerströme geeignet ist.

Ein anderer Nachteil der bekannten Kontaktanordnungen ist, daß die mechanische Kupplung zwischen den Kontaktfingern und dem Kontaktträger zur Sicherung gegen axiale Bewegung der Finger zu den biegsamen Verbindungsleitern parallele Strombahnen bildet. Durch solche parallele Strombahnen können an den Kupplungsstellen zwischen den Kontaktfingern und dem Kontaktträger Funken überspringen, welche Einbrennungen und Perlenbildung an den Oberflächen dieser Finger und dieses Trägers verursachen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Kontaktanordnungen der beschriebenen Art mit einer zum Schaltstift koaxialen Kontaktfläche zwischen den

Fingern und dem Schaltslift das beim Ausschalten des Schaltstiftes der bekannten Anordnungen auftretende Kippen der Kontaktfinger zu verhindern und die erwähnten parallelen Strombahnen zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung wird iiese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die mechanische Kupplung zwischen jedem Kontaktfinger und dem Kontaktträger in der Verlängerung der Kontaktfläche des beireffenden Kontaktfingers befindet, und daß in der mechanischen Kupplung zwischen jedem Kontaktfinger und dem Kontaktträger Isoliermaterial derart angeordnet ist, daß die Kontaktfinger ausschließlich durch die biegsamen Verbindungsleiter elektrisch leitend mit dem Kontaktträger verbunden sind.

Durch diese Kupplung zwischen den Kontaktfingern und dem Kontaktträger wird erreicht, daß die Kräfte, durch welche die Kontaktfinger während des Ausschaltens des Schalters durch den Kontaktträger festgehalten werden, in oder nahezu in derselben Zylinderfläche wie die Reibungskräfte zwischen den Kontaktfingern und dem ausschaltenden Schaltstift wirksam sind, so daß das auf die Kontak.tfinger ausgeübte Kippmoment Null oder vernachlässigbar klein ist. Die Verbindungsleiter brauchen dann keine mechanische Belastung aufzunehmen, so daß sie sehr biegsam ausgeführt werden können und dadurch die radiale Federung der Kontaktfinger praktisch nicht mehr beeinflussen. Die in der Kupplung angeordnete Isolation verhindert das Entstehen paralleler Strombahnen, so daß der Strom nur iurch die biegsamen Verbindungsleiter hindurchgeführt wird. Unkontrollierbare Funkenbildung in der Kontaktanordnung wird dadurch beseitigt.

Vorteilhaft kann der Schalter so ausgeführt werden, daß an jedem Kontaktfinger an der mechanischen Kupplungsstelle eine in bezug auf den Kontaktfinger-Ring einwärts vorspringende Schulter gebildet ist, daß der Kontaktträger einen in diesen Ring hineinragenden Pfropfen mit einem sich mit einer Schulter über die Schulter jedes Kontaktfingers erstreckenden Flansch oder Kragen aufweist, daß jeder Kontaktfinger während der Ausschaltbewegung des Schaltstiftes mit seiner Schulter nur an einer Stelle in der Verlängerung seiner Kontaktfläche gegen die Schulter des Flansches oder des Kragens dieses Pfropfens gedrückt wird, und daß in der Verbindung zwischen den Kontaktfingern und dem Kontaktträger über diesen Pfropfen Isoliermaterial angeordnet ist. Die Isolation an der Kupplungsstelle kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß der Pfropfen aus Isoliermaterial besteht.

Weist jeder Kontaktfinger eine sich von der Verlängerung seiner Kontaktfläche radial nach außen erstreckende Schulter auf, so kann man den Pfropfen aus biegeelastischem Isoliermaterial, z. B. aus einem Polyamid, herstellen, d. h. aus einem Material, welches sich unter der Belastung der Kontaktfinger ein wenig elastisch verformen läßt. Die Kraftübertragung wird dann nahezu vollständig am Rande der Schulter des Kontaktfingers und in der Nähe des Fußes des Flansches oder Kragens des Pfropfens stattfinden, wo die Biegung des Flansches oder Kragens infolge der axialen Belastung vernachlissigbar klein ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigt

Fig.l einen axialen Schnitt eines festen Kontaktstückes und eines Teiles des sich im eingeschalteten Stand befindenden Schaltstiftes eines Schalters nach der Erfindung,

F ig. 2 einen axialen Schnitt einer Einzelheit einer ersten Variante des festen Kontaktstückes des Schalters nach Fig.l,

F i g. 3 und 4 axiale Schnitte einer Einzelheit einer

zweiten bzw. einer dritten Variante desselben mit Kontaktfingern mit einer nach innen ragenden Schulter, F ig. 5,6 und 7 axiale Schnitte einer Einzelheit einer

vierten, fünften, bzw. sechsten Variante desselben mit Koiuaktfingern mit einer nach außen ragenden Schulter und

Fig.8 einen axialen Schnitt einer Einzelheit einer siebenten Variante desselben mit einem Pfropf aus biegeelastischem Isoliermaterial.

Der in Fig.l dargestellte Teil eines elektrischen Schalters besteht aus einem festen, elektrisch leitenden Kontaktträger 1, der über einen federnden Büchsenkontakt 2 mit einem festen Kontaktstift 3 leitend verbunden ist. Dieser Kontaktstift ist in nicht näher angegebener Weise mit dem einen Ende eines Stromkreises verbunden. Der Kontaktträger 1 trägt mehrere in einem Kreis angeordnete Kontaktfinger 4, die durch ringförmige Federn 5 zur Achse dieses Kreises gedrückt werden. Die Kontaktfinger 4 sind durch biegsame Verbindungsleiter 6 mit dem Kontaktträger i elektrisch leitend verbunden.

Mit den Kontaktfingern 4 wirkt ein axial beweglicher Schaltstift 7 zusammen, der in nicht näher angegebener Weise dauernd mit dem anderen Ende des durch den Schalter zu schließenden und zu unterbrechenden Stromkreis verbunden ist.

Jeder Konlaktfinger 4 ist mit einem zum Kontaktträger 1 gerichteten Schwanzstück 4a versehen, dessen innere Oberfläche eine Nut 8 aufweist. Die Nuten 8 aller Kontaktfinger bilden zusammen eine Umfangsnut am Innenumfang des Ringes der Kontaktfinger.

Am Kontaktträger 1 ist ein Pfropf 9 befestigt, der teilweise in den Hohlraum innerhalb des Ringes der Kontaktfinger 4,4a hineinragt und mit einem Spiel in die Nuten 8 hineingreifenden Flansch 10 versehen ist. Der Pfropf 9 ist entweder ganz aus Isoliermaterial oder aus Metall hergestellt und im letzteren Falle isoliert am Kontaktträger 1 befestigt.

In Fig.l bildet die zum Kontaktträger 1 gekehrte Wand jeder Nut 8 eine genau radial gerichtete, nach innen ragende Schulter 11, die hinter die ebenfalls genau radial gerichtete Schulter 12 des Flansches 10 greift.

Wenn durch den Schalter ein großer Strom hindurchfließt, so werden die Kontaktfinger 4 durch die elektrodynamischen Kräfte ,nit ihren Kontaktflächen 13 mit großer Kraft gegen den Schaltstift 7 gedrückt werden. Dadurch wird während der Ausschaltbewegung des .Schaltstiftes 7 auf jeden Kontaktfinger 4 eine in der Kontaktfläche 13 desselben liegende, in der Ausschaltrichtung gerichtete Reibungskraft K\ ausgeübt werden. Infolgedessen wird der Kontaktfinger mit seiner Schulter 11 gegen die Schulter 12 des Flansches 10 des Pfropfes 9 gezogen, jnd er wird daher durch eine gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Kraft K 2 vor axialer Bewegung in der Ausschaltrichtung behütet.

Wenn nun der Rand der Schulter U in der Verlängerung der Kontaktfläche 13 liegt, so wird die Kraft K 2 ungefähr in der Mitte der radialen Abmessung der Kontaktfläche zwischen der Schulter 11 und der Schulter 12, d. h. in etwas größerer radialer Entfernung von der Achse des Ringes der Kontaktfinger als die

ft? Kraft Ki angreifen, so daß ein kleines Kippmoment auf jeden Kontaktfinger 4 ausgeübt wird, Praktisch kann man dieses Kippmoment vernachlässigen, denn es ist mit dem Kippmoment, das auftreten würde, wenn die

Kontaktfinger ausschließlich durch ihre Verbindungsleiter 6 gegen axiale Bewegung in der Ausschaltrichtung gesichert sein würden, nicht zu vergleichen.

F ig. 2 zeigt eine der Ausführung nach Fig. I entsprechende Konstruktion. Dabei ist aber der Pfropf 9 aus Metall hergestellt, und die Isolation zwischen dem Pfropf 9 und dem Kontaktträger 1 ist fortgelassen.

Um zu verhindern, daß über das Schwanzstück 4a jedes Kontaktfingers 4 eine zum Verbindungsleiter 6 parallele Strombahn entsteht, die wegen des Übergangswiderstandes zwischen dem Schwanzstück und dem Flansch des Pfropfes für das Leiten des Stromes ungeeignet sein würde, ist in der Nut des Schwanzstükkes 4a eine Schicht aus Isoliermaterial 14 angeordnet. Da auch in diesem Falle die Kontaktfläche zwischen dem Schwanzstück 4a und dem Flansch des Pfropfes 9 genau radial gerichtet ist, wird ein kleines Kippmoment auf den Kontaktfinger 4 ausgeübt werden, wenn der Schaltstift aus dem durch den Ring der Kontaktfinger gebildeten festen Kontakt des Schalters gezogen wird. Dieses Kippmoment versucht die Kontaktflächc 13 des Kontaktfingers vom Schaltstift weg zu bewegen.

Will man dieses Kippmoment auf Null beschränken, so kann man die Ausführung nach Fig. 3 oder diejenige nach Fig.4 anwenden. Dabei liegt der freie der nach inren ragenden Schulter des Schwanzstückes 4a des Kontaktfingers 4 in der Verlängerung der Kontaktfläche 13 des Kontaktfingers. In Fig. 3 ist die wirksame Schulter 16 des Schwanzstückes 4a und in F ig. 4 ist die wirksame Schulter 17 des Flansches 10 des Pfropfes 9 derart kegelförmig ausgeführt, daß nur der freie Rand 15 gegen die Schulter dieses Flansches stößt, so daß die Festhaltkraft K2 in der Verlängerung der Reibungskraft K\ zu liegen kommt.

Fig. 5 zeigt eine Konstruktion, wobei das Schwanzstück 4a eine nach innen ragende Schulter IiS aufweist, die ebenso wie die Schulter 12 des Flansches ld des Pfropfes 9 genau radial gerichtet ist. Die Festhaltkraft /C2 kommt nun etwas dichter an der Achse des Ringes der Kontakifingec4alsdie Reibungskraft Α.Ί zu liegen, so daß das kleine Kippmoment den Kontaktfinger mit seiner Kontaktfläche 13 zum Schaltstift 7 drückt, wenn dieser Stift in der Ausschal-(richtung bewegt wird.

Auch in diesem Falle kann man das Kippmoment vermeiden, v/enn der freie Rand 16 der Schulter des Flansches 10 in der Verlängerung der Kontaktfläche i.) des Kontaktfingers zu liegen kommt und die Schulter 20 des Schwanzstückes 4a des Kontaktfingers 4 in der Weise nach F i g. 6 oder die Schulter 21 des Flanschen 10 des Pfropfes 9 in der Weise nach F i g. 7 kegelförmig abgeschrägt wird.

Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung de Kippmomentes ist, daß man den Pfropf 9 au* biegeelastischem Isoliermaterial, z. B. aus einem Polyamid, herstellt und den freien Rand 15 der nach innen ragenden Schulter 11 des Sehwanzstückes 4a des Kontaktfingers 4 in der Verlängerung der Kontaktfläehe 13 dieses Fingers legt. In diesem Falle ist der Flansch 10 in der Nähe des Halses des Pfropfes nahezu steif aber in der Nähe seines Umfanges biegsam. Trotz der im Ruhezustand genau radial gerichteten Schulter 12 des Flansches 10 und der steifen radialen Schulter 11 de? Kontaktfingers wird dann die Festhaltkraft K2 an der freien Rand 15, d. h. in die Verlängerung des Kontaktfläche 13, angreifen, da der Kontaktfinger dam nur an der Stelle dieses freien Randes 15 einen steifer Anschlag findet (s. Fig. 8).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kontaktanordnung für elektrische Schalter, mit einem eine zylindrische Kontaktfläche aufweisenden, axial bewegbaren Kontaktstift und einem festen Kontaktstück, das aus einem festen Kontaktträger und mehreren in einem Ring angeordneten, durch Federn radial zur Achse dieses Ringes gedrückten Kontaktfingern besteht, welche Kontaktfinger to durch mit ihrem einen Ende am Außenumfang dieses Ringes an den Kontaktfingern und mit ihrem anderen Ende am Kontaktträger befestigte biegsame Verbindungsleiter elektrisch leitend mit dem Kontaktträger verbunden sind, mit dem Schaltstift in Berührung bringbare Kontaktflächen besitzen, die zusammen eine der zylindrischen Kontaktfläche des Schaltstiftes entsprechen, zu dieser Kontaktfläche koaxiale, zylindrische Kontaktflächen bilden, und die in der Nähe ihres vom sich in seiner ausgeschalteten Lage befindenden Schaltstift abgekehrten Endes radial bewegbar, aber mindestens in der Ausschalt richtung des Schaltstiftes gegen axiale Bewegung gesichert, mechanisch mit dem Kontaktträger gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mechanische Kupplung zwischen jedem Kontaklfinger (4) und dem Kontaktträger (1) in der Verlängerung der Kontaktfläche (13) des betreffenden Kontaktfingers befindet, und daß in der mechanischen Kupplung zwischen jedem Kontaktfinger (4) und dem Kontaktträger (1) Isoliermaterial derart angeordnet ist, daß die Kontaktfinger (4) ausschließlich durch die biegsamen Verbindungsleiter (6) elektrisch leitend mit dem Kontaktträger (1) verbunden sind.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Koniaktfinger (4) an der mechanischen Kupplungsstelle eine in bezug auf den Kontaktfinger-Ring einwärts vorspringende Schulter (U) gebildet ist. daß der Kontaktträger (1) einen in diesen Ring hineinragenden Pfropfen (9) mit einem sich mit einer Schulter (12) über die Schulter (11) jedes Kontaktfingers erstreckenden Flansch (10) oder Kragen aufweist, daß ieder Kontaktfinger (4) während der Ausschaltbewegung des Schaltstiftes (7) mit seiner Schulter (11) nur an einer Stelle in der Verlängerung seiner Kontaktfläche (13) gegen dieSchulter(12)des Hansches(IO)oderdes Kragens dieses Pfropfens (9) gedrückt wird, und daß in der Verbindung zwischen den Kontaktfingern (4) und dem Kontaktträger (1) über diesen Pfropfen (9) Isoliermaterial angeordnet ist.

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen (9) aus Isoliermaterial besteht. ss

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, bei der jeder Kontaktfinger eine sich von der Verlängerung seiner Kontaktfläche radial nach außen erstreckende Schulter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen (9) aus biegeelastischem Isoliermaterial, ζ. Β. aus einem Polyamid, besteht.