DE2601284A1

DE2601284A1 - Vorrichtung zum loesbaren einfuegen eines schaltungselementes in eine elektrische schaltung

Info

Publication number: DE2601284A1
Application number: DE19762601284
Authority: DE
Inventors: Jun John Paul Jones
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1976-08-19
Also published as: JPS51103258A; US3955124A; SE7601227L; CA1037611A; GB1481505A

Description

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER /U U ItOH

a MÖNCHEN 22 WIDENMAYERSTRASEE 6 TEL. (089) 22 25 30 - 29 51 92

15. Januar 1976 A 279 75 Ml/De

Firma AIR PRODUCTS AND CHEMICALS INC., P.O. Box 538, Allentown, Pennsylvania 18105 / USA

Vorrichtung zum lösbaren Einfügen eines Schaltungselementes in eine elektrische Schaltung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorkehrungen, mit deren Hilfe ein elektrisches Schaltungselement lösbar in einen gedruckten elektrischen Schaltkreis eingefügt werden kann, und speziell betrifft die Erfindung eine Anschlußverbinderan-Ordnung, mit deren Hilfe herausnehmbare coulometrische Zeitgeberzellen mit Außengehäuseanschlußverbindern in eine gedruckte Schaltung eingefügt werden können.

Mit drei Anschlüssen versehene, auswechselbare coulometrische Zellen mit allgemein bekannter Lebensdauer, die in einem Metallbehälter untergebracht sind, der als der eine Anschluß dient, sind allgemein bekannt. Derartige Zellen werden am Ende ihrer Lebensdauer in der Art einer Sicherung zerstört und müssen ausgewechselt werden. Es muß also die Möglichkeit des Zugriffs zu dem leitfähigen Behälter bestehen, und wenn die Zelle in

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Telegrammadresse: Patentsenior

einen Hochspannungskreis eingeschaltet ist, kann sie einer Person einen elektrischen Schlag versetzen.

Lösbare Anschlüsse, wie die bisher für derartige coulometrieehe Zellen verwendet werden, haben in verschiedener Hinsicht Nachteile. So benötigen sie empfindliche Teile wie Federn, Sockel und dergleichen, die in Herstellung und Zusammenbau Umstände bereiten und bei denen wegen der nur begrenzten Reibungsberührung schlechte elektrische Übergangsbedingungen herrschen können. Die Kompliziertheit und damit verbunden die Kosten dieser Anschlüsse verhindern auch einen weitgehenden Einsatz der Zellen, die andernfalls mit Erfolg als billige elektrische Zeitgeber Anwendung finden könnten. Überall wo die Schaltkreisbedingungen eine ganz spezielle elektrische Vorrichtung wie etwa eine elektrolyt!sehe Zeitgeberzelle bestimmter Eigenschaften erfordern, ist es außerdem wünschenswert, Anschlußverbindungen vorzusehen, die in einfacher Weise verschlüsselt werden können, um das Einsetzen einer nicht passenden Vorrichtung zu verhindern.

Die Kompliziertheit, die durch zwischengesetzte Anschlußelemente oder gelötete Verbindungen gegeben ist, welche bei zahlreichen bekannten Anschlußverhindern vorhanden sind, führen schließlich zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit und zu einer Erhöhung der Fehlerzahl, so daß der einfachste Anschlußverbinder sowohl bezüglich seiner Kosten als auch seiner Eigenschaften die größten Vorteile bietet.

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Um die aufgezählten Nachteile zu vermeiden, soll mit der Erfindung ein sicher arbeitender, lösbarer Anschlußverbinder geschaffen werden, der in einem Hochspannungskreis verwendet werden kann. Ein solcher Anschlußverbinder soll mit Kontakten einer gedruckten Schaltung verwendbar sein.

Es ist beabsichtigt, einen derartigen Anschlußverbinder einzusetzen, um eine lösbare Befestigung einer coulometrischen Zelle mit drei Anschlußkontakten zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird eine auswechselbare coulometrische Zelle mit drei Anschlußkontakten, von denen zwei Kontakte Anodenanschlußdrähte und der dritte das Metallgehäuse als Kathode sind, in einem Hochspannungskreis verwendet, weshalb aus Sicherheitsgründen die Zelle in einem zylindrischen Isoliergehäuse mit drei radial abstehenden Ansätzen am offenen Gehäuseende untergebracht ist. Die Ansätze sind an ihren Enden eirigeschlitzt, so daß durch Umbiegen die Anschlußdrähte, die in radialer Richtung über die Ansätze laufen, fixiert werden können. Die radial verlaufenden Anschlußdrähte selbst stellen einen Satz der Anschlußverbinder dar, von denen der dritte Anschlußverbinder entweder durch Löten oder mit Hilfe eines leitenden Epoxids mit dem Kathodengehäuse an dessen Boden verbunden sein kann. Die korrespondierenden Anschlüsse finden sich in einer gewöhnlichen gedruckten Schaltungsplatte und sind dort in Form eines Anschlußleitersatzes angebracht. Die ganze Zelle wird durch eine mit einer Öffnung versehenen Isoliermaterialtafel, die

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von der gedruckten Schaltungsplatte einen bestimmten Abstand einhält, an Ort und Stelle gehalten, wobei die speziell geformte Öffnung Ausschnitte aufweist, die das Hindurchführen des Endes der Zelle zwischen die Platten zuläßt, so daß die Zelle dann zum Pestlegen verdreht werden kann. Der Abstand zwischen den Platten, der auf die Dicke der Ansätze zusammen mit den darüberliegenden Leiterdrähten abgestimmt ist, sorgt für einen festen Kontakt der Anschlußverbinder, ohne daß Federn vorgesehen werden müssen. Die Ansätze können abgeschrägt sein, so daß sie Eintrittsschrägflächen bilden, damit die Zelle auf einfache Weise eingesetzt und durch Drehen mit den Ansätzen zwischen den Platten festgelegt werden kann.

Das Isoliergehäuse und die öffnung in der Isolierplatte sind dünner als ein menschlicher Finger, so daß keine Gefahr besteht, daß eine damit hantierende Person von den Anschlüssen der gedruckten Schaltung einen Schlag bekommt, und die Drahtenden an der Zelle befinden sich an den innersten Enden, so daß sie durch die Isolierstofftafel solange verdeckt werden, bis die Leiter vom Hochspannungskreis getrennt sind und aus der öffnung herausgezogen werden. Das Isoliergehäuse ist dann einzig für den Zugriff durch eine Person zugänglich.

Die Erfindung soll nun an einem AusfUhrungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

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Fig. 1: Ein schematisches Schaltbild einer typischen Hochspannungsschaltung, in die eine mit drei Anschlüssen versehene coulometrische Zelle eingeschaltet ist;

Fig. 2: eine auseinandergezogene Darstellung der eigentlichen coulometrischen Zelle und ihres isolierenden Außengehäuses;

Fig. J5: einen vertikalen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 2 im zusammengebauten Zustand;-

Fig. 4: eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der AnschlußVerbinderanordnung für den Einsatz einer coulometrischen Zelle gemäß der Erfindung; und

Fig. 5: im Querschnitt die zwischen die zwei Halteplatten mit den Anschlüssen der gedruckten Schaltung im Betriebszustand eingesetzte Zelle.

Eine mit drei Anschlüssen ausgerüstete coulometrische Zelle 23 weist ein metallisches Außengehäuse 20 auf, das zugleich als Kathodenanschluß 2β dient, während aus der Zelle zwei Drahtanschlüsse 24 und 25 herausgeführt sind, die zur Anode 21 führen, die mit dem in dem Metallgehäuse 20 befindlichen Elektrolyten der Zelle in Verbindung sind. Die coulometrische Zelle mit drei Anschlüssen in Gestalt einer Sicherung wird zerstört und muß am Ende einer bestimmten Arbeitszeitspanne, die durch den Widerstand 27 vorgegeben wird, da dieser den durch die Zelle fließenden Strom begrenzt, ausgewechselt werden, denn der Strom bewirkt die Zersetzung der Anode 21 im Innern des kathodischen Gehäuses 20 soweit, bis der Anodendraht zerstört

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ist und damit der Widerstand zwischen den Anschlüssen 24 und 25 sich ändert.

Bei der dargestellten Schaltkreisanordnung ist zwischen die Anschlüsse 24 und 25 eine Glimmlampe 28 geschaltet, die bei Zerstörung des Anodendrahtes 21 aufleuchtet, wobei die Anschlußklemmen 24 und 25 an die Klemmen 32 und 33 eines 110 Volt Wechselspannungsnetzes angeschlossen sind. Bei intakter Anode 21 ist die Glimmlampe 28 praktisch kurzgeschlossen, so daß sie nicht aufleuchten kann. Der Widerstand 29 dient zur Strombegrenzung, so daß der Strom in der Glimmlampe 28 einen Bremswert nicht überschreiten kann. Für Wechselspannungsbetrieb ist in die Schaltung ein Gleichrichter 35 eingesetzt, der für den bei 36 gezeigten pulsierenden Gleichstrom sorgt. Bei dieser einfachen Schaltung, die vom Netz nicht durch einen Wandler isoliert ist, läuft eine Person, die die Zelle 23 auswechseln will, in dem Augenblick, da sie mit dem Kathodengehäuse 20 in Berührung kommt, Gefahr, durch die an den Klemmen 32 und 33 liegende Spannung einen Schlag zu bekommen. Es wird deshalb die in den nun folgenden Zeichnungen dargestellte sichere, einfache und bequem zu handhabende lösbare Anschlußverbindung geschaffen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß an dem Kathodengehäuse 20 der Zelle ein Anschlußdraht 26 befestigt ist, der zusammen mit den Drahtanschltissen 24 und 25 vom Isolierstopfen 43 absteht,

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wodurch die drei Zellenanschlüsse, die in den elektrischen Zeitschaltungskreis eingefügt werden sollen, gebildet sind.

Das Elektrodengehäuse 20 der Zelle ist passend in ein isolierendes Plastikgehäuse 45 eingesetzt, auf dessen Boden ein Tropfen leitenden Epoxidharzes 47 sich befindet, der zweierlei Aufgaben hat, nämlich das Elektrodengehäuse 20 im Isoliergehäuse 45 festzukleben und den Anschlußdraht 26 elektrisch leitend mit dem Elektrodengehäuse 20 zu verbinden.

Am offenen Ende des zylindrisch geformten Isoliergehäuses 45 stehen radial drei Ansätze 46 ab, die bei 48 und 49 mit Einkerbungen ausgestattet sind, in die die Anschlußleiter 24,25 und.26 hineingebogen sind, so daß die Leiter auf den Ansätzen auf der Stirnfläche des Isoliergehäuses vorstehen als kontaktgebende Flächen. Wie die Darstellung zeigt, sind die Anschlußdrähte 24, 25 und 26 einfach um die Ansatzenden herumgebogen in die Kerben 49 hinein, so daß sie bei 48 auf der Unterseite enden. Dadurch wird eine stabile Befestigung von beträchtlicher mechanischer Festigkeit erzielt, die den mechanischen Beanspruchungen beim Einsetzen der Zelle 23 auch ohne den Epoxidkleber 47 gewachsen ist.

Die Verwendung der gemeinsamen Anordnung von Zelle 2J und Isolierstoffgehäuse 45 als lösbare Anschlußverbindung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Eine nach dem Prinzip der

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gedruckten Schaltung hergestellte Kontaktplatte 51 mit den Anschlußkontakten 52,53,54 ist gemäß Pig. 1 in einen Schaltkreis eingeschaltet. Die Kontaktflächen kommen direkt mit den Drähten 24,25 und 26 der Zelle in den Bereichen in Berührung, in denen diese über die Ansätze 46 geführt sind.

Parallel befindet sich mit Abstand vor der Kontaktplatte 51 eine Isolierstoffplatte 50, die durch Abstandshalter 60 auf einem festen Abstand X gehalten wird. Der Abstand X wird nach der Dicke der Ansätze 46 und der Drähte 24,25,26 bemessen, so daß die Kontaktplatte 51 und die Isolierplatte 50 zwischen sich die Ansätze und die Drähte fest einklemmen und mit den Kontaktflächen 52,53 in Verbindung bringen. In der Isolierplatte 50 ist eine kreisförmige öffnung 56 mit angrenzenden Ausschnitten 59 für die Ansätze 46 vorgesehen, so daß die Zellenanordnung eingesteckt und durch Drehen verrastet werden kann. Die Ansätze haben auf ihrer Unterseite zur Verbesserung dieses Vorgangs Schrägflächen, was auf der Fig. 4 erkennbar ist, so daß die Kontaktgabe zwischen den Leiterdrähten und den gedruckten Anschlußkontakten 52 noch verbessert wird.

Die Ansätze dienen sowohl als Führungen als auch als Verrastungselemente und können überdies zur Unterscheidung und Codierung unterschiedlicher Zellenverwendet werden, wodurch die Möglichkeit besteht zu verhindern, daß falsche Zellen in einen Schaltkreis eingefügt werden. Es versteht sich, daß

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dann, wenn die Lücke zwischen der Kontaktplatte nun der Isolierstoffplatte 51 bzw. 50 an der öffnung 56 kleiner ist als ein Pinger, beim Auswechseln der Zelle keinerlei Gefahr besteht, daß die Person einen elektrischen Schlag erhält.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

.yVorriehtung zum auswechselbaren Halten einer elektrischen Einrichtung in einem elektrischen Schaltkreis, gekennzeichnet durch eine ebene gedruckte Schaltungsplatte mit mehreren Anschlußleiterenden zur Aufnahme der elektrischen Einrichtung und einer dazu parallel mit Abstand angeordneten Isolierstoffplatte (50), in der sich eine Kreisöffnung (56) mit mehreren radial davon ausgehenden Puhrungsschlitzen (59) in fluchtender Ausrichtung vor den Kontakten befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzusetzende elektrische Vorrichtung ein Isoliergehäuse (45) von zylindrischer Gestalt mit einseitig offenem Ende aufweist sowie mehreren radial abstehenden Ansätzen (46)am offenen Ende, die entsprechend den radialen Ausschnitten (59) angeordnet sind, während AnschluSdrähte (24,25,26) der im Isoliergehäuse (4-5) untergebrachten elektrischen Einrichtung (2j5) sich radial über die Ansätze (46) erstrecken und um deren Enden umgebogen sind und daß die Ansätze (46) mit den Anschlußdrähten (24,25,26)

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gemeinsam eine den Abstand X geringfügig übertreffende Dicke haben, -so daß die Ansätze (46) in die Schlitze (59) eingesteckt und die Vorrichtung dann so gedreht werden kann, daß die Ansätze mit den Drähten reibschlüssig zwischen di.e Kontaktplatte (51) und die Isolierplatte (50) unter elektrischer Kontaktgabe eingesetzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (46) mit Rampenflächen auf ihrer Rückseite ausgestattet sind zur Erleichterung des Verdrehens der elektrischen Einrichtung (45,23).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung (23) eine coulometrische Zeitgeberzelle ist und ein elektrischer Schaltkreis mit höherer Spannung mit den Anschlußkontakten (52) der Kontaktplatte (5I) verbunden ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige öffnung (56) so klein ist, daß ein menschlicher Pinger nicht hindurchdringen kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung (23) drei Anschlüsse (24,25,26) hat, die durch zwei Anschlußdrähte (24,25) und eine zylindrische, metallische Gehäuseelektrode (20) gebildet sind und daß ein

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Anschlußdraht (26) mit der Gehäuseelektrode (20) verbunden ist und zu einem der Ansätze (46) führt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung (2^) im Isoliergehäus (4-5) mittels eines leitfähigen Epoxidmaterials [¹VJ) festgelegt ist, daß auf die leitende Verbindung zwischen dem Elektrodenbehälter (20) und seinem Anschlußdraht (26) herstellt.
8. Isoliergehäuse von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, dadurch gekennzeichnet, daß drei radial abstehende Ansätze (46) entlang seinem Oberrand angeformt sind, während eine elektrische Einrichtung (2^) mit drei Anschlüssen (24,25,26) im Isoliergehäuse (45) sitzt, deren Anschluß drähte entlang den drei Ansätzen (46) erstrecken.
9. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung (23) eine coulometrische Zelle in einer äußeren Gehäuseelektrode (20) ist, mit der ein Anschlußleiterdraht verbunden ist.
10. Isoliergehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (46) in einer gemeinsamen Ebene mit dem offenen Ende liegen und die Anschlußdrähte (24,25,26) über den Ansätzen (46) liegen und damit über die Stirnfläche des Gehäuseelementes- (45) als Anschlußkontakte vorstehen.

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