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Kontaktstück für Vakuumschalter und Herstellverfahren
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Die Erfindung betrifft ein Kontaktstück für einen elektrischen Vakuumschalter,
gebildet aus einem topfförmigen Kontaktträger mit einem Kontaktträgerboden und mit
einer schräggeschlitzten zylindermantelförmigen Xontaktträgerwand und aus einem
im wesentlichen ungeschlitzten Kontaktring auf der Eontaktträgerwand, wobei der
Kontaktring aus einer metallgetränkten Metallmatrix besteht. Weiter betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kontaktstücks.
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Ein derartiges Kontaktstück ist bekannt und beispielsweise index DE-OS
26 38 700 beschrieben. Es ist dort auch die Möglichkeit vorgesehen, zumindest-einen
Teil der zylindermantelförmigen Kontaktträgerwand aus dem
Tränkmetall
des Kontaktrings herzustellen und dies gleichzeitig mit der Tränkung der Metallmatrix
durch sog. Hintergießen. Der Kontaktring ist zunächst auf die Kontaktträgerwand
aufgelötet mit einem Hartlot wie beispielsweise ein Silber-Kupfer-Eutektikum.
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Damit aber der Einfluß des Silberdampfes auf den Lichtbogen im Vakuumschalter
möglichst ausgeschaltet wird, soll die Lötstelle möglichst weit vom Eontaktring
entfernt liegen, möglicherweise auf den 30den des Kontaktträgers gelegt werden.
Die Verbindung Kontaktträgerwand (oder zumindest eines Teils davon) mit dem Kontaktring
entsteht durch das Hintergießen; die Verbindung mit dem Kontaktträgerboden (bzw.
mit dem Wandrestteil einschl. Boden) ist dann die Lötverbindung. Die Lötung eines
hintergossenen Kontaktträgerwandteils aus dem Tränkmetall wie beispielsweise Kupfer
auf dem restlichen Wandteil bzw. auf dem Kontaktträgerboden aus demselben Metall
ist auch einfacher durchzuführen als eine Lötung des Kontaktrings aus einer Metallmatrix
wie Chrom-Kupfer auf Kupfer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom
genannten Stand der Technik, ein Kontaitstück hinsichtlich seinen Eigenschaften
und seiner Herstellung weiter zu optimieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Kontaktstilek der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die ganze Kontaktträgerwand aus
dem
Dränkmetall des Kontaktrings besteht und auf den Kontaktträgerboden
aufgelötet ist und daß sich die durch die Schlitzung der Kontaktträgerwand entstehenden
axialen Segmentoberflächen an der Lötfläche in axialer Richtung nicht mit den dem
Kontaktring zugewandten axialen Segmentoberflächen derselben Segmente überlappen.
Vorzugsweise bestehen dabei, wie an sich bekannt, der Kontaktring aus einer Chrom-Eupfer-Matrix
und der Kontaktträger aus Kupfer.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines solchen Kontaktstücks
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträgerwand gleichzeitig mit dem Tränken
des Matrixmetalls des Kontaktrings durch sog. Hintergießen entsteht, daß dann die
Schlitzung der Kontaktträgerwand durch Einsägen in axialer Richtung erfolgt und
daß dann die den Kontaktring tragende Kontaktträgerwand auf den Eontaktträgerboden
aufgelötet wird.
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Ein erfindungsgemäß hergestelltes Kontaktstück vereinigt die Vorteile
von Geometrie und Material und dazu die eines einfachen Herstellungsverfahrens.
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Der Materialaufbau - Metallmatrix, insb. Chrom-Kupfer, für den ungeschlitzten
Kontaktring und das Dränkmetall, insb. Kupfer, für den Eontaktträger - ergibt optimale
Stromführung und Abbrandeigenschaften, wie es in der DE-OS 26 38 700 beschrieben
ist. Die Verbindung der Kontaktträgerwand mit
dem Kontaktring bereits
bei der Herstellung durch gleichzeitiges Gießen der Kontaktträgerwand mit dem Tränken
des Kontaktrings erspart eine Lötung. Eine solche als Verbindung zwischen Kontaktträgerwand
und Kontaktträgerboden ist unproblematisch. Im Herstellungsverfabren ist die Schlitzung
einfach, weil die Kontaktträgerwand axial genau bis zum Kontaktring eingesägt werden
kann, bevor der scheibenförmige ungeschlitzte Kontaktträgerboden aufgelötet wird.
Wesentlich ist für die Schlitzung das Merkmal, daß sich die axialen Stirnoberflächen
derselben gontaktträgerwandsegmente axial nicht überlappen, d.h.
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daß der axiale Neigungswinkel der Schlitze genügend groß ist. Insbesondere
bei flachen Kontaktstücken, also bei axial kurzer Kontaktträgerwand ist das Einhalten
dieses Merkmals wichtig, damit eine ausreichende magnetische Kraft für die Rotation
des Lichtbogens entsteht.
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Vorteilhaft für die Neigung der Schlitze gegen die Achse ist ein Winkel
von 55°. Mit der Forderung Nichtüberlappung der Segmentstirnflächen ergibt das dann
eine axiale Mindesthöhe der Eontaktträgerwand. Der Winkel von 55° ist vorteilhaft
als gompromiß für mechanische Stabilität, ausreichende Magnetfelderzeugung und einfache
Fertigungstechnik.
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Ausreichende Rotation des Lichtbogens muß in jedem Fall gewährleistet
werden, wenn nicht die Eontaktringoberfläche durch Lichtbogenerosion gefährdet werden
soll. Die Bedingungen können auch noch bei leicht variierter axialer Kontaktträgerwandhöhe
eingehalten
werden, wenn die Zahl der Schlitze nicht vorgegeben ist. Da dafür aber ebenso Grenzen
gesetzt sind durch die Forderung nach ausreichender mechanischer Stabilität, muß
auch hier hinsichtlich der axialen Mindestwandhöhe ein Kompromiß gefunden werden.
Als vorteilhafte Lösung hat sich beispielsweise bei einem Kontaktstückdurchmesser
von 75 mm und einer axialen Höhe der Kontaktträgerwand von 10 mm eine Schlitzzahl
von 12 ergeben, wobei der optimale Schlitzwinkel von 550 eingehalten werden kann.
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Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden. Dabei zeigen die Fig. 1 eine Ansicht und die Fig. 2 eine Draufsicht auf
ein erfindungsgemäßes kontaktstück.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein komplettes Kontaktstück bezeichnet. Das besteht
aus einem ungeschlitzten Kontaktring 2, einer geschlitzten Kontaktträgerwand 3,
einem ungeschlitzten Kontaktträgerboden 4 und aus einem Kontaktbolzen 5.
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Der Kontaktring 2 besteht aus einer mit Kupfer getränkten Chrommatrix.
Die Kontaktträgerwand 3 besteht aus Kupfer und ist gleichzeitig mit der Tränkung
der Ohrommatrix hergestellt, ist also fest mit der Chrommatrix verschmolzen. Der
scheibenförmige Kontaktträgerboden 4 und der Kontaktbolzen 5 sind aus Kupfer. Der
Kontaktträgerboden 4 ist mit der Kontaktträgerwand 3 und mit dem Kontaktbolzen 5
durch Hartlötung verbunden. Der Winkel der Schlitze
zur Achse beträgt
55°. Die axiale Kontaktträgerwandhöhe beträgt 12 mm, die axiale Höhe des Kontaktringes
2 beträgt 4 mm. Der äußere Durchmesser ist 90 mm, die Wandstärke 20 mm. Die Schlitzzahl
ist 16.
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Aus der Draufsicht in Fig. 2 geht außerdem hervor, daß die Schlitze
etwa in der halben Höhe der Kontaktträgerwand 3 genau radial verlaufen und durch
die Neigung gegen die Achse an den beiden axialen Oberflächen der Kontaktträgerwand
5 gegen die Radien entgegengesetzt etwas verdreht sind. Die beiden Oberflächen 6
und 7 eines einzelnen Segments 8 sind schraffiert eingezeichnet. Daraus geht hervor,
daß sich die Oberflächen 6 und 7 axial an keinem Punkt überlappen.
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4 Patentansprüche 2 Figuren