DE2946124A1

DE2946124A1 - Low tension switch - has contact switching space enclosed in fluorocarbon bellows with polyamide guide for contact blocks

Info

Publication number: DE2946124A1
Application number: DE19792946124
Authority: DE
Inventors: Johannes 5902 Netphen Neuser
Original assignee: Hundt and Weber GmbH; Hundt and Weber Schaltgeraete GmbH
Current assignee: Hundt and Weber GmbH; Hundt and Weber Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1979-11-15
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1981-05-21

Abstract

Switch is based on two facing contact plates which are carried by support blocks. A recess around the latter is enclosed by bellows, made of flexible insulating plastic material, which are clamped to the blocks by clips and form a gastight enclosure. Beads on the inside of the bellows fit into annular grooves on the blocks. The bellows are made of a fluoro-elastomer. Guide pins for the axial guidance of the block movement are made of GFR polyamide. This switch combines low cost of mfr. with long life and high functional reliability.

Description

Niederspannungsschalter Die Erfindung betrifft einen Niederspannungsschalter mit einander gegenüberliegenden Kontaktelementen, die von durch axial einwirkende Kraft betätigbaren Stützplatten getragen werden, und mit einem die Kontaktelemente gas dicht einschließenden Gehäuse, das von den Stützplatten und einer ringförmigen Membran gebildet wird, die gasdicht mit den beiden Stützplatten verbunden ist.Low-voltage switch The invention relates to a low-voltage switch with opposing contact elements, which are axially acting by Force actuatable support plates are carried, and with one of the contact elements gas tight enclosing housing, which is supported by the support plates and an annular Membrane is formed, which is gas-tightly connected to the two support plates.

Ein derartiger Niederspannungsschalter ist bereits aus der DE-OS 27 02 103 bekannt, wobei das Gehäuse des bekannten Schalters evakuiert ist, so daß es sich um einen Niederspannungsvakuumschalter handelt. Bei einem derartigen Vakuumschalter entsteht durch den Luftdruck eine auf die Stützplatten einwirkende Druckkraft, die bei der Betätigungseinrichtung für den Schalter berücksichtigt werden muß. Dies ist von Nachteil, weil dadurch die universelle Anwendbarkeit des Schalters leidet. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß durch die Notwendigkeit, das Schaltergehäuse zu evakuieren, das Herstellungsverfahren erheblich verkompliziert wird, weil die Endmontage des bekannten Schalters einschließlich komplizierter Löt- und Plattierungsverfahren unter Vakuum vorgenommen werden müssen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß das den Vakuumraum zwischen den Kontaktelementen abschließende ringförmige Membranglied dreiteilig ist. Es besteht nämlich aus zwei metallischen gewellten Ringscheiben, die einerseits an den Kontaktelementen bzw. Stützplatten, andererseits an einem das dritte Teil bildenden teilweise metallisierten Keramikring dicht angelötet sind. Der Keramikring dient zur Isolation der beiden Kontaktelemente. Von Nachteil ist hier außerdem, daß dieser Keramikring stoßempfindlich ist und daß durch aufspritzendes Kontaktmaterial mit der Zeit eine leitende Schicht auf diesem Keramikring entstehen kann, die die Isolationswerte erheblich verschlechtern kann. Such a low-voltage switch is already from the DE-OS 27 02 103 known, wherein the housing of the known switch is evacuated so that it is a low-voltage vacuum switch. With such a vacuum switch the air pressure creates a compressive force acting on the support plates, which must be taken into account in the actuation device for the switch. this is disadvantageous because it affects the universal applicability of the switch. Another disadvantage is that the need to change the switch housing To evacuate, the manufacturing process becomes considerably more complicated because the Final assembly of the known switch including complicated soldering and plating processes must be done under vacuum. Another disadvantage lies in that the annular closing off the vacuum space between the contact elements The membrane member is in three parts. Namely, it consists of two metallic corrugated ones Ring disks, on the one hand on the contact elements or support plates, on the other hand soldered tightly to a partially metallized ceramic ring forming the third part are. The ceramic ring serves to isolate the two contact elements. A disadvantage is also here that this ceramic ring is sensitive to shock and that by splashing Contact material over time a conductive layer will develop on this ceramic ring that can significantly worsen the insulation values.

Um das in verschiedener Hinsicht nachteilige Vakuumsystem zu vermeiden, wird in der deutschen Patentanmeldung P 28 52 471.2 der Anmelderin ein Niederspannungsschalter vorgeschlagen, der ebenfalls gekapselt ist, aber statt einem Vakuum ein Schutzgas in dem Gehäuse enthält. Der Schalter enthält als ringförmige Membran einen Edelstahlbalg, der an seinem einen Rand mit dem einen Kontaktelement verlötet und an seinem anderen Rand über eine Teflon-Dichtung, die gleichzeitig auch noch die notwendige Isolierung ergibt, gasdicht verschraubt ist.In order to avoid the vacuum system, which is disadvantageous in various respects, is a low-voltage switch in the German patent application P 28 52 471.2 of the applicant proposed, which is also encapsulated, but a protective gas instead of a vacuum contained in the housing. The switch contains a stainless steel bellows as a ring-shaped membrane, which is soldered at one edge to one contact element and at its other Edge over a Teflon seal, which also provides the necessary insulation results, is screwed gas-tight.

Zwar arbeitet dieser Schalter recht zufriedenstellend, jedoch ist für viele Anwendungsfälle das vorgeschlagene System noch zu kostenaufwendig.Although this switch works quite satisfactorily, it is the proposed system is still too expensive for many applications.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Niederspannungsschalters der eingangs genannten Art, der wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann, als es bei dem aus der DE-OS 27 02 103 bekannten Niederspannungsschalter der Fall ist. Die Kosteneinsparung sollte erreicht werden, ohne daß Abstriche an der Betriebssicherheit und Lebensdauer gemacht werden, wobei insbesondere noch erreicht werden sollte, daß sich der Ubergangswiderstand zwischen den beiden geöffneten Kontaktelementen nicht im Laufe von vielen Betriebszyklen verschlechtert.The object of the invention is to create a low-voltage switch of the type mentioned at the beginning, which can be manufactured much more cheaply, than is the case with the low-voltage switch known from DE-OS 27 02 103 is. The cost savings should be achieved without compromising operational reliability and service life can be made, in particular should still be achieved, that the transition resistance between the two open contact elements not deteriorated over many operating cycles.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die ringförmige Membran von einem Balgenteil aus flexiblem elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial gebildet wird, deren Ränder mittels Klemmbändereinrichtungen an um das Kontaktelement herumlaufenden Befestigungsringflächen der Stützplatten befestigt sind.This object is achieved in that the annular membrane of a bellows part formed from flexible electrically insulating plastic material whose edges run around the contact element by means of clamping band devices Fastening ring surfaces of the support plates are attached.

Gegenüber der bekannten ringförmigen Membran, die aus drei Einzelteilen besteht und im Vakuum mit den Kontaktelementen bzw. Stützplatten verlötet werden muß, wobei der zu Isolationszwecken erforderliche Keramikring zum einen bruchempfindlich ist, zum anderen mit der Zeit abgespritztes Kontaktmaterial sammelt, die zu einer Verschlechterung des Übergangswiderstandes bei geöffneten Kontaktelementen führt, weist der neuartige Niederspannungsschalter diese Nachteile nicht auf, weil der aus dem flexiblen Kunststoffmaterial gebildete Balgenteil nicht in umständlicher Weise mit den Kontaktelementen bzw. Stützplatten verlötet zu werden braucht, sondern nur einfach auf die entsprechende Sitzfläche aufgeschoben wird, wobei die Klemmeinrichtungen ggf. in das Kunststoffmaterial integriert sind und keine besonderen Maßnahmen zur Festlegung der ringförmigen Membran mehr erfordern. Ein weiterer Vorteil ist der, daß das Kunststoffmaterial von Hause aus bereits elektrisch isolierend ist und ein besonderer isolierender Ring entbehrlich wird, daß das Kunststoffmaterial völlig bruchfest ist und, wie Versuche gezeigt haben, gegenüber den beim Schalten auftretenden Wärme- und Materialeinflüssen während der zu erwartenden Schalterlebensdauer voll gewachsen ist und zudem auf der inneren Membranfläche sich niederschlagende abgespritzte Kontaktmaterialteilchen durch die innere Bewegung der Membran während des Schaltvorganges nicht haften bleiben, sondern abfallen und dadurch eine Verschlechterung des Übergangswiderstandes zwischen den beiden Kontaktelementen nicht zu befürchten ist.Compared to the well-known annular membrane, which consists of three parts exists and are soldered to the contact elements or support plates in a vacuum must, with the ceramic ring required for insulation purposes, on the one hand, being fragile is, on the other hand, accumulates contact material hosed off over time, which leads to a Leads to deterioration of the contact resistance when the contact elements are open, the novel low-voltage switch does not have these disadvantages because of the Bellows part formed from the flexible plastic material is not cumbersome Way needs to be soldered to the contact elements or support plates, but is simply pushed onto the corresponding seat, the clamping devices possibly integrated into the plastic material and no special measures for Fixing the annular diaphragm require more. Another advantage is that that the plastic material is already electrically insulating from home and a special insulating ring is unnecessary that the plastic material completely is unbreakable and, as tests have shown, compared to those that occur when switching Heat and material influences during the expected service life of the switch has grown and also hosed down on the inner membrane surface Contact material particles due to the internal movement of the membrane during the switching process do not stick, but fall off and thereby a deterioration in the transition resistance between the two contact elements is not to be feared.

Die Dichtheit zwischen der flexiblen Membran und den Befestigungsringflächen der Stützplatten ist, da nicht mit Vakuum gearbeitet zu werden braucht, völlig ausreichend. Zur zusätzlichen Sicherung kann jedoch in der Befestigungsringfläche eine ringförmige Nut angebracht werden, in die ein entsprechend geformter ringförmiger Vorsprung auf der inneren Fläche des Balgenrandes paßt. Durch zusätzliche Klemmeinrichtungen, wie herkömmliche Schlauchklemmen oder neuartige Edelstahlringbänder, läßt sich die Befestigung noch sicherer gestalten.The tightness between the flexible membrane and the fastening ring surfaces the support plate is completely sufficient as it does not need to be used with a vacuum. For additional security, however, an annular surface can be used in the fastening ring surface Groove be attached, in which a correspondingly shaped annular projection fits the inner surface of the edge of the bellows. With additional clamping devices, like conventional hose clamps or new types of stainless steel ring bands, the Make fastening even more secure.

Um das Material des Balgenteils nicht allzu flexibel machen zu müssen, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung günstig, wenn das Balgenteil eine Ausbauchung aufweist, deren Ausmaße dem Schaltweg der Kontaktelemente angepaßt sind. Ist der Schaltweg nur gering, beträgt er beispielsweise nur wenige Millimeter, genügt eine verhältnismäßig geringe Ausbauchung. Ist der Schaltweg jedoch größer, beispielsweise dann, wenn der Schalter als sogenannter, zusätzlich zum Leistungsschalter anzuwendender "Leerschalter" mit einem Öffnungsweg von beispielsweise 16 mm benutzt werden soll, kann auch ein Balg mit größerer Ausbauchung Anwendung finden.In order not to have to make the material of the bellows part too flexible, it is advantageous according to a development of the invention if the bellows part is a Has bulge, the dimensions of which are adapted to the switching path of the contact elements. If the switching travel is only short, for example only a few millimeters, it is sufficient a relatively small bulge. However, if the switching path is greater, for example then, if the switch is to be used as a so-called, in addition to the circuit breaker "Empty switch" with an opening path of, for example, 16 mm is to be used, A bellows with a larger bulge can also be used.

Der Balgenteil muß aus einem Kunststoff bestehen, der zum einen ausreichende elektrische Isolation sicherstellt, zum anderen aber auch den Umwelteinflüssen standhält, die sowohl aus dem Schalterinneren (Heißgase und abspritzendes Kontaktmaterial im Falle von Schaltvorgängen) sowie auch von außen (Säuren und Laugen und ätzende Gase bei Anwendung in Elektrolyseanlagen) auftreten. Als besonders geeignet haben sich dabei sogenannte Fluorelastomere herausgestellt, beispielsweise ein Fluorelastomer, der unter dem Handelsnamen Fluoren FC-2176" und Fluoren FC-2177" von der Firma 3M Deutschland GmbH vertrieben wird. Das Material besitzt gute Chemikalien- und Hitzebeständigkeit, hohe Vernetzungsgeschwindigkeit und hohe Dehnung auch bei höheren Umgebungstemperaturen.The bellows part must consist of a plastic that is sufficient on the one hand ensures electrical insulation, but also withstands environmental influences, which come from inside the switch (hot gases and splashing contact material in the Case of switching operations) as well as from the outside (acids and alkalis and corrosive gases when used in electrolysis systems). Have proven to be particularly suitable so-called fluoroelastomers highlighted, for example a fluoroelastomer, under the trade names Fluoren FC-2176 "and Fluoren FC-2177" from 3M Deutschland GmbH is distributed. The material has good chemical and heat resistance, high crosslinking speed and high elongation even at higher ambient temperatures.

Normalerweise werden die beiden die Kontaktelemente haltenden Stützplatten von der Betätigungseinrichtung starr gehalten, so daß keine besondere Führung der beiden Stützplatten zueinander innerhalb des Schalters erforderlich ist. Soll jedoch der Schalter in Anlagen Verwendung finden, wo diese präzise Führung der Stützplatten nicht vorgesehen ist, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in den Stützplatten jeweils zumindest ein axiales, das jeweilige Kontaktelement durchbrechendes Loch, insbesondere Sackloch, vorgesehen werden, wobei die Löcher zueinander fluchten und einen isolierenden Führungszapfen aufweisen, der in zumindest dem einen Loch axial verschieblich ist. Zweckmäßigerweise wird man dem Führungszapfen einen runden Querschnitt geben und ihn in den beiden Löchern mit nur geringem Spiel axial verschieblich halten. Durch diese Anordnung wird in sehr simpler Weise eine ausreichend gute Führung der beiden Kontaktelemente bzw. Stützplatten erreicht, die ausreichend ist, um selbst die Kräfte aufzunehmen, die auf den Schalter bei hohen Strömen durch deren Magnetwirkung auftreten.Usually the two support plates holding the contact elements are used held rigidly by the actuator, so that no special leadership of the two support plates to each other within the switch is required. Should, however the switch is used in systems where this is precise guide the support plates is not provided, according to a development of the invention in each of the support plates at least one axial, the respective contact element breakthrough hole, in particular a blind hole, are provided, the holes align with each other and have an insulating guide pin in at least one hole is axially displaceable. Appropriately, one becomes the guide pin give a round cross-section and insert it in the two holes with little play keep axially displaceable. This arrangement makes a Sufficiently good guidance of the two contact elements or support plates is achieved, which is sufficient to even absorb the forces that act on the switch high currents occur due to their magnetic effect.

Der Führungszapfen kann aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehen, wobei es meist ausreicht, wenn lediglich ein, mittig bezüglich des Kontaktelements angeordneter Führungszapfen, vorgesehen wird. Gegebenenfalls und bei größeren Kontaktflächen, die bei sehr hohen Strömen notwendig sein können, können jedoch auch mehrere Führungszapfen angeordnet werden.The guide pin can consist of glass fiber reinforced polyamide, whereby it is usually sufficient if only one, centrally with respect to the contact element arranged guide pin, is provided. If necessary and with larger contact areas, which may be necessary with very high currents, however, several guide pins can also be used to be ordered.

Eine besonders billige Herstellung des erfindungsgemäßen Schalters läßt sich insbesondere dadurch erreichen, daß der Schalter, abgesehen vom Balgen, für beide Kontaktseiten aus gleichen Bauteilen besteht. Verbilligend wirkt sich auch aus, daß das Gehäuse nicht evakuiert zu werden braucht, sondern statt dessen mit einem inerten Gas, beispielsweise dem billigen Stickstoff, gefüllt werden kann, wobei dieser Füllvorgang erst ganz zum Schluß bei der Herstellung des Schalters notwendig ist, so daß die vorhergehenden Schritte keine besonderen Schutzgas- oder Vakuumeinrichtungen erfordern. Bei nicht zu hohen Anforderungen ist es sogar möglich, auf eine Füllung mit inertem Gas überhaupt zu verzichten. Durch die bei den ersten Schaltungen unter Nennlast eintretenden Materialverbrennungen werden nämlich im Gehäuse noch vorhandene störende Stoffe, wie insbesondere Feuchtigkeit, beseitigt, vermutlich dadurch, daß diese Stoffe an die entstehenden Verbrennungsprodukte gebunden werden, sei es durch Ab- oder Adsorption oder durch chemische Reaktion, so daß eine Schutzgasatmosphäre automatisch entsteht.A particularly cheap production of the switch according to the invention can be achieved in particular by the fact that the switch, apart from the bellows, consists of the same components for both contact sides. It has a cheaper effect also from the fact that the housing does not need to be evacuated, but instead can be filled with an inert gas, for example cheap nitrogen, this filling process only at the very end in the manufacture of the switch is necessary so that the preceding steps do not require any special protective gas or Require vacuum facilities. If the requirements are not too high, it is even possible to forego filling with inert gas at all. By the first Switching under nominal load occurring material burns are namely in The housing removes any disruptive substances, such as moisture in particular, presumably because these substances are bound to the resulting combustion products be, be it by leaving or Adsorption or by chemical reaction, so that a protective gas atmosphere is created automatically.

Eine weitere Herstellungsverbilligung läßt sich noch dadurch erreichen, daß im Gegensatz zum Stand der Technik die Stützplatte aus z. B. Chromkupfer durch Kokillenguß einstückig hergestellt werden kann, wobei dann lediglich noch eine Materialbearbeitung an den Auflageflächen für den Balgenteil sowie für das Kontaktelement notwendig ist. Dabei kann das Kontaktelement am günstigsten aus einer Metallscheibe bestehen, die in eine entsprechende Einsenkung auf der Stützplatte eingelötet wird. Als Material für die Kontaktelemente eignen sich u. a. Scheiben aus einer Silbernickellegierung, wobei der Silbergehalt vorzugsweise bei 90 % liegt.A further production discount can be achieved by that in contrast to the prior art, the support plate made of z. B. chrome copper Chill casting can be produced in one piece, with only one material processing then necessary on the contact surfaces for the bellows part and for the contact element is. The contact element can best consist of a metal disk, which is soldered into a corresponding indentation on the support plate. As material for the contact elements are, inter alia. Silver nickel alloy discs, the silver content preferably being 90%.

Wird die Stützplatte durch Kokillenguß hergestellt, lassen sich in besonders einfacher Weise an den Außenseiten der Stützplatten Sacklöcher zur Befestigung an den Betätigungseinrichtungen dadurch herstellen, daß Gewindeeinsätze gleich mit eingegossen werden.If the support plate is made by permanent mold casting, can be used in A particularly simple way of fastening blind holes on the outside of the support plates on the actuators by making threaded inserts at the same time be poured.

Statt dessen können natürlich auch mit Gewinde versehene Durchgangslöcher Verwendung finden, falls dies herstellungsmäßig günstiger sein sollte.Instead of this, of course, threaded through holes can also be used Find use if this should be cheaper to manufacture.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments explained, which are shown in the drawings.

Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Niederspannungsschalte~s; Fig. 2 einen Axialschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Schalter, der gemäß der dargestellten Ausführungsform einen Führungszapfen aufweist; Fig. 3 eine Schnittansicht durch den Schalter der Fig. 2 längs der Linien III-III; Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters; Fig. 5 einen Axialschnitt durch die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform; Fig. 6 eine Draufsicht auf den in Fig. 4 dargestellten Schalter; Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer als Klemmeinrichtung besonders geeigneten neuartigen Schlauchschelle; und Fig. 8 eine Detailansicht des Verschlusses dieser in Fig. 7 dargestellten Schlauchschelle.1 shows a side view of an embodiment of the invention Low voltage switch ~ s; FIG. 2 shows an axial section through the one shown in FIG. 1 Switch which, according to the illustrated embodiment, has a guide pin; Fig. 3 shows a sectional view through the switch of FIG. 2 along the lines III-III; Fig. 4 is a side view of another embodiment of the switch according to the invention; FIG. 5 shows an axial section through the embodiment shown in FIG. 4; FIG. Fig. Figure 6 is a plan view of the switch shown in Figure 4; Fig. 7 is a perspective Representation of a new type of hose clamp that is particularly suitable as a clamping device; and FIG. 8 shows a detailed view of the closure of this hose clamp shown in FIG. 7.

In Fig. 1 ist die Seitenansicht eines Niederspannungsschalters 10 gemäß einer Ausführungsform dargestellt, die in Fig. 2 in einer Längsschnittansicht und in Fig. 3 in einer Querschnittsdarstellung noch näher erläutert ist. Der Niederspannungsschalter besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Kontaktelementen in Form von zwei kreisförmigen Kontaktscheiben 12, die jeweils von einer Stützplatte 14 gehalten werden. Vorzugsweise ist die Kontaktscheibe 12, die z. B. aus einer Silberlegierung mit einem Silbergehalt von etwa 90 % besteht, in eine entsprechende Einsenkung in der Stirnfläche der Stützplatte 14 eingelegt und ganzflächig mit dieser verlötet. Durch die Einsenkung ergibt sich ein besonderer Schutz des Randes der Platte 12 gegenüber Abheben bei stärkerer thermischer Belastung.1 shows the side view of a low-voltage switch 10 according to an embodiment shown in FIG. 2 in a longitudinal sectional view and is explained in more detail in FIG. 3 in a cross-sectional illustration. The low voltage switch consists of two opposing contact elements in the form of two circular ones Contact disks 12, each of which is held by a support plate 14. Preferably is the contact disc 12, which z. B. from a silver alloy with a silver content of about 90% consists in a corresponding depression in the end face of the support plate 14 inserted and soldered to this over the entire surface. The depression results a special protection of the edge of the plate 12 against lifting with stronger thermal Load.

Um eine Verschmutzung der Kontaktfläche zu vermeiden und -insbesondere bei Anwendung als Kurzschließer bei Elektrolysebädern - das Eindringen von schädlichen Gasen zu verhindern, werden die Kontaktelemente 12 von einer ringförmigen Membran 16 gasdicht umschlossen, die die beiden Stützplatten 14 dicht mit einander verbindet. Auf diese Weise bilden die beiden Stützplatten 14 zusammen mit der ringförmigen Membran 16 eine abgeschlossene Kammer 18, in der sich die Kontaktscheiben 12 geschützt in axialer Richtung zueinander bewegen können. Die beiden StUtzplatten 14 können durch hier nicht näher dargestellte Einrichtungen aufeinander zu bewegt werden, bis sich die beiden Kontaktscheiben 12 in ihrer gesamten Fläche aneinanderlegen und einen Stromübergang bilden, der eine Übertragungsleistung von mehreren tausend Ampere bei sehr geringem Spannungsabfall aufweist. Werden dagegen die beiden Stützplatten 14 und damit die Kontaktscheiben 12 durch die Betätigungseinrichtung auseinandergezogen, beispielsweise um 3 bis 4 mm, erfolgt eine Unterbrechung des Stromes, wobei während des öffnungsvorganges kurzfristig ein Lichtbogen entsteht, der jedoch bei der üblicherweise anliegenden Spannung von nur wenigen Volt sofort erlischt. Immerhin wird durch den Lichtbogen ein kleiner Teil des Kontaktmaterials verflüssigt und verdampft und durch die magnetischen Kräfte und die entstehenden Gase aus dem zwischen den Kontaktscheiben 12 entstehenden Spalt radial nach außen gegen die Membran 16 weggeschleudert.In order to avoid contamination of the contact surface and in particular when used as a short-circuiter in electrolysis baths - the penetration of harmful To prevent gases, the contact elements 12 are covered by an annular membrane 16 enclosed gas-tight, which the two support plates 14 tightly with connects one another. In this way, the two support plates 14 together with of the annular membrane 16 a closed chamber 18 in which the contact discs 12 can move protected in the axial direction to each other. The two support plates 14 can be moved towards each other by means not shown here until the two contact disks 12 lie against one another over their entire surface and form a current junction that has a transmission power of several thousand Ampere with a very low voltage drop. In contrast, the two support plates 14 and thus the contact disks 12 pulled apart by the actuating device, for example by 3 to 4 mm, there is an interruption of the current, with during the opening process briefly creates an arc, which is usually the case with the applied voltage of only a few volts goes out immediately. After all, the Arc a small part of the contact material liquefies and evaporates and through the magnetic forces and the gases produced between the contact discs 12 resulting gap is thrown radially outward against the membrane 16.

Da jedoch die Membran während der Axialbewegung der beiden StUtzplatten 14 in sich gebogen und ausgelenkt wird, können sich abgespritzte Kontaktscheibenmaterialien an der Innenwand der Membran 16 nicht halten, sondern fallen vielmehr von dieser wieder ab und sammeln sich mit der Zeit am unteren Ende des Gehäuseraumes 18, wo sie nicht stören. Die innere Flexibilität der ringförmigen Membran 16 verhindert somit wirksam eine Verringerung des Kriechwiderstandes zwischen den beiden Kontaktelementen 12 bei geöffnetem Schalter 10.However, since the membrane during the axial movement of the two support plates 14 is bent and deflected in itself, molded contact disk materials can become do not hold on the inner wall of the membrane 16, but rather fall from this again and collect over time at the lower end of the housing space 18, where do not bother them. The internal flexibility of the annular membrane 16 prevents thus effectively reducing the creep resistance between the two contact elements 12 with switch open 10.

Um die Zug- bzw. Druckbelastung des Materials der Membran 16 möglichst klein zu halten, ist diese gemäß Fig. 2 mit einer nach außen gerichteten Ausbauchung versehen, so daß die ringförmige Membran eine Art Balgenteil bildet. Der aus flexiblem, elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial bestehende Balgenteil liegt mit seinen inneren Rändern auf um das Kontaktelement 12 herumlaufenden Befestigungsringflächen 20 auf, die von den Stützplatten 14 gebildet werden. Dabei ist es günstig, diese Ringfläche 20 bezüglich des Fußteils 22 der Stützplatte 14, die selbst nicht rund zu sein braucht, sondern beispielsweise auch quadratisch sein kann, wie Fig. 3 zeigt, soweit einzusenken, daß sich auf dem gesamten Umfang eine Stützfläche 24 für die ringförmige Membran 16 ergibt.To reduce the tensile or compressive load on the material of the membrane 16 as much as possible To keep this small, this is shown in FIG. 2 with an outwardly directed bulge provided so that the annular membrane forms a kind of bellows part. The one from flexible, electrically insulating plastic material existing bellows part lies with his inner edges on surrounding the contact element 12 mounting ring surfaces 20 on by the support plates 14 are formed. It is it is favorable, this annular surface 20 with respect to the foot part 22 of the support plate 14, which does not need to be round itself, but also need to be square, for example can, as shown in FIG. 3, sink to the extent that there is a Support surface 24 for the annular membrane 16 results.

Der feste Sitz und die Gasdichtheit der Verbindung zwischen der Membran 16 und der Stützplatte 14 kann noch dadurch verbessert und erhöht werden, daß in die Befestigungsringfläche 20 eine Nut 26 eingefräst wird, in die ein entsprechend geformter ringförmiger Vorsprung oder Wulst 28 der inneren Fläche des Randes des Balgenteils 16 paßt. Als weitere Maßnahme ist bei der dargestellten Ausführungsform noch eine Klemmeinrichtung 30 vorgesehen, die eine übliche Schlauchschelle 30 sein kann, wie in Fig. 1 dargestellt, oder aber eine einfacher montierbare und auch einen gleichmäßigeren Druck ausübende Klemmeinrichtung, wie sie in der Fig. 7 in perspektivischer Ansicht dargestellt ist.The tight fit and gas tightness of the connection between the membrane 16 and the support plate 14 can be improved and increased in that in the fastening ring surface 20 a groove 26 is milled into which a corresponding shaped annular protrusion or bead 28 on the inner surface of the rim of the Bellows part 16 fits. Another measure is in the illustrated embodiment a clamping device 30, which can be a conventional hose clamp 30, is also provided can, as shown in Fig. 1, or a more easily mountable and also a more uniform pressure exerting clamping device, as shown in Fig. 7 in perspective View is shown.

Die Klemmeinrichtung der Fig. 7 besteht aus einem Edelstahlband 32, das an einem Ende in einem nach außen weisenden Haken 34 endet, siehe die teilweise längsgeschnittene Ansicht der Fig. 8, wobei der Haken 34 eine Breite aufweist, die geringer als die Breite des Bandes 32 ist. Das andere Ende des Bandes 32 endet in einem fensterartigen Durchbruch 36, der zum Zwecke des Umspannens der Membran 16 mit dem Band 32 über den Haken 34 gelegt wird. Gegenüber den üblichen Schlauchschellen ergibt dieses Band keine Aufwölbung des umspannten Materials im Bereich der Bandenden während des Befestigungsvorganges, außerdem läßt sich dieses Band wesentlich schneller montieren.The clamping device of FIG. 7 consists of a stainless steel band 32, which ends at one end in an outwardly pointing hook 34, see FIG. 1 in part Longitudinal sectional view of Fig. 8, wherein the hook 34 has a width that is less than the width of the belt 32. The other end of the band 32 ends in a window-like opening 36 which, for the purpose of stretching around the membrane 16 is placed over the hook 34 with the tape 32. Compared to the usual hose clamps this band does not result in any bulging of the spanned material in the area of the band ends during the fastening process, this tape can also be much faster assemble.

Um die Enden des Stahlbandes 32 leicht erfassen und spannen zu können, sind noch zwei runde Durchbrüche 38 nahe der Bandenden vorgesehen, in die ein entsprechendes zangenartiges Werkzeug einsetzbar ist, um die beiden Enden des Stahlbandes 32 zusammenzuziehen und dabei das Fenster 36 über den Haken 34 zu führen und so das Stahlband 32 um die Membran 16 herum zu verriegeln.In order to be able to grasp and tension the ends of the steel band 32 easily, two round openings 38 are provided near the ends of the tape, into which a corresponding one Pliers-like tool can be used to pull the two ends of the steel strip 32 together and at the same time the window 36 over the hook 34 to lead and so that Steel strap 32 to lock the membrane 16 around.

Damit die Membran 16 nicht zu nahe an der Austrittsöffnung für Kontaktmaterialgase und -spritzer zu liegen kommt, ist hinter der Befestigungsringsfläche oder -schulter 20 die Stützplatte 14 nochmals abgesetzt, so daß sich eine weitere Stufe 40 ergibt, von der aus der eigentliche Träger für die Kontaktscheibe 12 zylinderförmig ausgeht. Auf diese Weise erhalten alle den Innenraum des Schaltergehäuses begrenzenden Oberflächenbereiche der Membran 16 ungefähr gleichen Abstand von dem Kontaktscheibenspalt 42, so daß sich aus dem Spalt herausspritzendes Material verhältnismäßig gleichförmig auf diese Oberfläche 44 verteilt, was zur größeren Lebensdauer des Membranmaterials beiträgt.So that the membrane 16 is not too close to the outlet opening for contact material gases and splash is behind the mounting ring surface or shoulder 20 the support plate 14 is set down again, so that there is a further step 40, from which the actual carrier for the contact disk 12 proceeds in a cylindrical shape. In this way, all surface areas delimiting the interior of the switch housing are retained the membrane 16 approximately the same distance from the contact disc gap 42, so that Material splashing out of the gap relatively uniformly onto this Surface 44 distributed, which contributes to the greater life of the membrane material.

Die Membran 16 besteht vorzugsweise aus einem Fluorelastomer, das gegenüber chemischen Angriffen von außen, die bei Anwendung des Schalters als Kurzschlußschalter für Elektrolysebäder vorkommen können, sowie gegenüber den chemischen und thermischen Angriffen von innen her durch den Lichtbogen ausreichend widerstandsfähig ist. Dieses Material hat den Vorteil, daß es als Rohelastomer mittels sehr einfacher Spritzformen verarbeitet werden kann und daher die Möglichkeit besteht, ohne große Werkzeugkosten eine Reihe von Schaltern mit stufenweise unterschiedlichen Stromnennwerten zu schaffen, so daß eine genaue Anpassung des Schalters an die jeweils erforderliche Nennstromstärke und damit optimale Platzausnutzung erreicht wird. Beispielsweise könnte eine Modulreihe in Stufen von jeweils 1000 A geschaffen werden, die von 1000 bis 10000 A reichen würde. Die für jeden Stromwert erforderlichen Werkzeugkosten, nämlich die Kosten für die Spritzgußform für die Membran 16 wie auch die Form zur Herstellung der Stützplatte 14 beispielsweise mittels Kokillenguß halten sich dadurch in Grenzen. Hinzu kommt, daß, wie Fig. 2 deutlich erkennen läßt, beide Stützplatten 14 völlig identisch aufgebaut sind und daher mit nur einer einzigen Form preisgünstig hergestellt werden können.The membrane 16 is preferably made of a fluoroelastomer that against chemical attacks from the outside that occur when the switch is used as a short-circuit switch for electrolysis baths, as well as chemical and thermal ones Attacks from the inside by the arc is sufficiently resistant. This Material has the advantage that it can be used as a raw elastomer by means of very simple injection molding can be processed and therefore there is the possibility without large tool costs create a series of switches with gradually different current ratings, so that an exact adaptation of the switch to the respectively required nominal current strength and thus optimal use of space is achieved. For example, a module row could can be created in steps of 1000 A each, ranging from 1000 to 10000 A. would. The tooling cost required for each value of electricity, namely the cost for the injection mold for the membrane 16 as well as the mold for producing the support plate 14, for example by means of permanent mold casting, are therefore kept within limits. Come in addition, that, as FIG. 2 clearly shows, both support plates 14 are constructed completely identically are and can therefore be manufactured inexpensively with just a single mold.

Ein weiterer Vorteil der Herstellung mittels Kokillenguß würde noch darin liegen, daß in sehr einfacher Weise Gewindesacklöcher im Fußteil 22 der Stützplatte 14 angeordnet werden können (nicht dargestellt), indem entsprechende Einsätze während des Kokillengusses umgossen werden. Alternativ können selbstverständlich Sacklöcher 54 auch nachträglich angeordnet werden (Fig. 4) oder statt dessen auch Durchgangslöcher 44, z. B. an den vier Ecken einer rechteckförmigen Stützplatte 14, wie in Fig. 3 dargestellt.Another advantage of production using permanent mold casting would be lie in the fact that threaded blind holes in the foot part 22 of the support plate in a very simple manner 14 can be arranged (not shown) by placing appropriate inserts during of the chill casting are cast around. Alternatively, of course, blind holes can be used 54 can also be arranged subsequently (FIG. 4) or, instead, through holes 44, e.g. B. at the four corners of a rectangular support plate 14, as in FIG. 3 shown.

Falls die Betätigungseinrichtung für die beiden Stützplatten 14 des Niederspannungsschalters 10 keine oder keine ausreichende Axialführung besitzen, kann eine derartige Axialführung auch innerhalb des Niederspannungsschalters vorgesehen werden, wie es Fig. 2 erkennen läßt. Die Axialführung besteht hier in einfacher Weise aus einem Führungszapfen 48, der in einem in jeder Stützplatte 14 angeordneten axialen Sackloch 50 mit einem gewissen Spiel 52 geführt ist. Der Führungszapfen 48, der beispielsweise aus glasfaserverstärktem Polyamid besteht, erträgt ohne weiteres die Einwirkungen des beim öffnen des Schalters auftretenden Lichtbogens.If the actuating device for the two support plates 14 of the Low-voltage switch 10 have no or insufficient axial guidance, Such an axial guide can also be provided within the low-voltage switch as can be seen in FIG. The axial guidance is simple here Way from a guide pin 48, which is arranged in one in each support plate 14 axial blind hole 50 is guided with a certain play 52. The guide pin 48, which is made of glass fiber reinforced polyamide, for example, endures easily the effects of the electric arc that occurs when the switch is opened.

Der Führungszapfen 48 braucht nicht unbedingt vorhanden zu sein, beispielsweise zeigen die Fig. 4 bis 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters, der eine derartige zusätzliche Führung nicht aufweist. Im übrigen ist die dargestellte Ausführungsform ganz analog der Ausführungsform, die in den Fig. 1 bis 3 wiedergegeben ist, wobei allerdings statt der Durchgangslöcher 44 Sacklöcher 54 zur Befestigung der Stützplatten an den Schalterbetätigungseinrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen sind.The guide pin 48 does not necessarily have to be present, for example 4 to 6 show an embodiment of the switch according to the invention, the does not have such an additional guide. Otherwise the one shown is Embodiment completely analogous to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is, however, instead of the through holes 44, blind holes 54 for fastening of the support plates on the switch actuators (not shown) are.

Wie Fig. 5 erkennen läßt, kann die Membran 16 an ihren Außenrändern mit einer Einsenkung 56 versehen sein, die über der auch hier vorgesehenen (in eine Nut 26 in der Befestigungsringfläche 20 eingreifenden) Wulst 28 angeordnet ist, und in die beispielsweise eine Befestigungsspirale 58, ein Befestigungsring 60 oder ein Band 62 eingreifen kann.As shown in FIG. 5, the membrane 16 can at its outer edges be provided with a recess 56, which is also provided here (in a Groove 26 is arranged in the fastening ring surface 20 engaging bead 28, and in which, for example, a fastening spiral 58, a fastening ring 60 or a band 62 can engage.

Die etwas kompliziertere Anbringung von Sacklöchern hat gegenüber Durchgangslöchern den Vorteil, daß für den Austausch von älteren Schaltern durch die neuen Schalter die gesamte Außenfläche der Stützplatte zur Verfügung steht, so daß beliebige Bohrbilder verwirklicht werden können.The somewhat more complicated attachment of blind holes has opposite Through holes have the advantage that older switches can be replaced the entire outer surface of the support plate is available for the new switch, so that any drilling pattern can be realized.

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Claims

Claims: C low-voltage switch with opposite one another Contact elements, which are actuated by support plates that can be actuated by an axially acting force are carried, and with a housing enclosing the contact elements in a gas-tight manner, which is formed by the support plates and an annular membrane that is gas-tight is connected to the two support plates, characterized in that the annular Membrane (16) from a bellows part made of flexible, electrically insulating plastic material is formed, the edges of which by means of clamping devices (30) to the contact element (12) attached to surrounding fastening ring surfaces (20) of the support plate (14) are.

2. Low voltage switch according to claim 1, characterized in that that the fastening ring surface (20) has an annular groove (26) into which a correspondingly shaped annular bead (28) on the inner surface of the rim of the bellows fits.

3. Low-voltage switch according to claim 1 or 2, characterized in that that the clamping device consists of a stainless steel band (32) bent into a ring, that at one end in an outwardly facing hook (34) with a width that is less than that of the band (32) ends, while the other The end of the band (32) has a window-like opening (36) for receiving the hook (34) owns.

4. Low-voltage switch according to claim 3, characterized in that that near the end of the steel band (32) each have an opening (38) for receiving the tips of a pair of pliers is provided.

5. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the bellows part (16) has a bulge, the dimensions of which are adapted to the switching path of the contact elements (12).

6. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the bellows part (16) is made of an insulating, elastic plastic is made.

7. Low-voltage switch according to claim 6, characterized in that that the plastic is a fluoroelastomer.

8. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the support plates (14) each have at least one axial, the respective Contact element (12) have a piercing hole (50), in particular a blind lock, the holes being aligned with one another and an insulating guide pin (48) receive, which is axially displaceable in at least one hole (50).

9. Low-voltage switch according to claim 8, characterized in that that the guide pin (48) has a round cross-section and in both holes (50) is held axially displaceable with only a small amount of play (52).

10. Low-voltage switch according to claim 8 or 9, characterized in that that a guide pin (48) arranged centrally with respect to the contact element (12) made of glass fiber reinforced polyamide is provided.

11. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the switch (10), apart from the bellows (16), for both contact sides consists of the same components.

12. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the housing is filled with an inert gas, in particular nitrogen is.

13. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the housing is filled with air during assembly and the moisture content after closing the housing by pressing the switch (10) several times Load eliminated by the effects of the arc and material burns will.

14. Low-voltage switch according to claim 13, characterized in that that the housing is filled with dried air during assembly.

15. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the contact element consists of a in a matching recess of the made of a hard copper alloy, in particular a chromium copper support plate (14) soldered circular disc (12) made of silver or silver alloy.

16. Low-voltage switch according to one of claims 1 to 15, characterized characterized in that the support plate (14) has threaded blind holes facing the outside of the switch (54) is provided.

17. Low-voltage switch according to claim 16, characterized in that that the support plate (14) is made by permanent mold casting and the threaded blind holes (54) were created by cast thread inserts.

Description: