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Kontakteinrichtung zur Aufnahme von Schaltgeräten
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Die Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung zur Aufnahme von Schaltgeräten
für den mechanischen und elektrischen Anschluß an mindestens eine Stromsammelschiene
oder dergleichen mit einem Gehäuse und einem in diesem angebrachten Kontaktierteil,
welches an die Stromsammelschiene oder dergleichen angedrückt ist und diese mit
dem Kontakt des Schaltgerätes elektrisch verbindet, und mit Kontakthaken aus Isoliermaterial
zum Hintergreifen der Stromsammelschiene oder- dergleichen versehen ist und zur
Aufnahme der auf das Kontaktierungsteil wirkenden Andrückkräfte dient.
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Bekannte Kontaktapparate und Adapter haben die Aufgabe, Schaltgeräte
elektrisch und mechanisch mit Stromsammelschienen zu verbinden. Im Gehäuse derartiger
bekannter Kontakteinrichtungen sind jeweils für eine Verbindung zwischen einer Stromsammelschiene
und einem fremdgefederten Kontakt eines Schaltgerätes als Kontaktierungsteil Kontaktelemente
vorgesehen. Diese sind mit einem elektrischen Leiter verbunden, durch welchen der
elektrische Strom zu dem Schaltgerät geführt wird.
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Am Kontaktierungsteil ist mindestens eine Andrückfläche vorgesehen,
welche an mindestens einer Oberfläche der zu kontaktierenden Stromsammelschiene
angepaßt ist. Beim Fluß elektrischer Ströme entstehen durch Magnetfelder an der
oder den Auflageflächen Abhebekräfte, die die den elektrischen Kontakt herstellenden
Teile voneinander abheben.
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Führt das Schaltgerät,beispielsweise ein Sicherungslastschalter,bis
zum Schmelzen des Sicherungseinsatzes eine gewisse Zeitlang einen größeren Überstrom,
muß die Kontakteinrichtung während dieser Zeit einen einwandfreien elektrischen
Kontakt gewährleisten.
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Man kann sich vorstellen, daß Kurzschluß ströme erheblich
stärkere
Abhebekräfte erzeugen und daß die für die Nennströme vorgesehenen und ausgelegten
fremdgefederten Kontaktelemente die Abhebekräfte beim Fließen eines Kurzschlußstromes
nicht mehr kompensieren können. Es gibt Fälle, bei denen der Kurzschlußstrom Werte
von mehr als das 200-fache des Gerätestromes annehmen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kontakteinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher im gesamten Betrieb, einschließlich
Kurzschlußstrom, die die magnetische Wirkung unterstützende Andrückkraft jegliche
Abhebekraft kompensieren kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kontaktierungsteil
als U-förmig gebogene Stange ausgebildet ist, deren SchenkeL nur an einem Ende beweglich
miteinander verbunden, auf der übrigen Fläche durch einen gegenseitigen Abstand
elektrisch gegeneinander isoliert sind und daß das die Schenkel (8', 8") verbindende
Ende (8'") des U seitlich über die Stromsammelschiene übersteht. Das Kontaktierungsteil
gemäß der Erfindung ist als U-förmig gebogene Stange ausgebildet, wobei unter dem
Begriff "Stange" ein längliches, strangförmiges Material zu verstehen ist mit rundem,
dreieckigem, rechteckigem, quadratischem oder anderem Querschnitt, z. B. einem solchen,
der durch eine Vielzahl von Drähten zusammengesetzt ist. Eine solche strangförmige
Stange wird durch die U-Form dann nur in einer Richtung durchflossen, wenn die Schenkel
wie bei dem Buchstaben U nur an einem Ende miteinander verbunden sind, im übrigen
aber gegeneinander isoliert liegen. Einer;.der beiden Schenkel wird direkt oder
über weitere Kontaktelemente mit der Stromsammelschiene in Berührung gebracht, am
anderen Schenkel wird der den Strom zum Schaltgerät weiterführende Leiter angebracht.
Im Bereich der Stromsammelschiene und daneben zur Seite der Stromsammelschiene hin
verläuft das erfindungsgemäße Kontaktierungsteil mithin doppelt. Der Sinn dieses
Doppeltlegens besteht darin, daß die Stromrichtung in dem einen Schenkel entgegengesetzt
der im
anderen Schenkel ist. Hierdurch werden die durch Magnetfelder
erzeugten Abhebekräfte dazu ausgenutzt, daß beim Stromdurchfluß die beiden Schenkel
der U-förmigen Stange des Kontaktierungsteils auseinandergedrückt werden. Ordnet
man die sammelschienenseltige Fläche des Kontaktierungsteiles direkt auf die Oberfläche
der Stromsammelschiene oder auf ein zusätzliches metallisches Kontaktelement und
die andere gegenüberliegende Außenfläche des anderen Stangenschenkels gegen eine
Unterseite im Gehäuse an, die vorzugsweise eine Kunststofffläche oder eine Anzahl
von Kunststoffteilen ist, dann wird das U-förmige Kontaktierungsteil gemäß der Erfindung
beim Auftreten der Abstoß-bzw. Spreizkräfte stark an die Stromsammelschiene angedrückt.
Hierdurch wird der Kontaktdruck erhöht.
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Durch die erfindungsgemäß dynamische Regelung ergeben sich mit Vorteil
lastabhängig sich selbst regelnde Kräfte.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß der Abstand der
Stangenschenkel voneinander kleiner oder gleich 0,5 mm ist. Theoretisch genügt Luft
zum Auffüllen des Raumes zwischen den Stangenschenkeln. In der Praxis besteht aber
schon bei der-Montage die Gefahr der Berührung der zwei Schenkel der U-förmigen
Stange, so daß bei einer weiteren anderen Ausführungsform der Erfindung im Raum
zwischen den Stangenschenkeln im Bereich des Abstandes ein elektrisch isolierendes
Material angeordnet ist.
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Wegen der vorstehend genannten Maße bzw. der baulichen Randbedingungen,
so daß diese Maße zweckmäßigerweise verwendet werden sollten, kann man zusätzlich
zu den erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Druckfeder anordnen, welche nur für die
Kontaktierungskraft im Bereich bei Nennströmen ohne größere Überströme vorgesehen
ist.
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Bei vorteilhafter zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der
Querschnitt des Kontaktierungsteils rechteckig, und es liegen sich die größeren
Seiten der Rechtecke gegenüber.
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Ob es sich nun bei einer bevorzugten Ausführungsform um ein flexibles,
verdichtetes oder unverdichtetes Flakupferband, um eine starre Kupferschiene, die
nur an dem einen Ende (dem geschlossenen Ende des U) über ein Gelenk beweglich miteinander
verbunden sind, handelt, jedenfalls hat sich die Abstoßwirkung und damit die sich
dynamisch selbst regelnde Kraft zur Erzeugung des erforderlichen Kontaktdruckes
als besonders gut erwiesen, wenn die beiden Schenkel des als U-förmige Stange ausgebildeten
Kontaktierungsteiles flach aufeinandergelegt werden, so daß mit anderen Worten sich
die größeren Seiten der Rechtecke der Querschnitte gegenüberliegen.
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Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kontaktierungsteils als ein
mindestens im Bereich der Schenkel verdichteter oder unverdichteter flexibler Kupferleiter
dient erfindungsgemäß der einfachen Herstellung; denn man kann dann sowohl das Kontaktierungsteil
selbst als auch den Bereich (Schleife), in dem die magnetische Wirkung erfindungsgemäß
erfolgt, am daran anschließenden Leiter für die Weiterführung des fließenden Stromes
an das betreffende Schaltgerät aus einem Stück herstellen.
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Die Kontakteinrichtung kann auch als Adapter für Schaltgeräte oder
dergleichen verstanden werden, wobei als Schaltgerät ein Sicherungslastschalter,
Automat, Motorschutzschalter oder dergleichen verwendet werden können. In der nachfolgend
erläuterten Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform ist ein dreipoliges
Sicherungsunterteil gezeigt. Mit nur einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann
man für eine Vielzahl von Sammelschienensystemen, auch mit verschiedenen Schienenabständen,
Schienenbreiten und Schienendicken elektrische Verbindungen herstellen, wodurch
Sammelschienensysteme bedingter Ausführungsvarianten weitgehend entfallen können.
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Während bei den bekannten Kontakteinrichtungen der erforderliche Kontaktdruck
überwiegend durch Fremd federung zu-
stande kommt, können erfindungsgemäß
die Eigenfederkräfte der verwendeten Materialien genutzt werden und dabei insbesondere
die lastabhängige Regelung der dynamischen Kräfte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen Fig.1 die teilweise im Schnitt dargestellte
und teilweise abgebrochene Seitenansicht eines auf eine erfindungsgemäße Kontakteinrichtung
aufgesetzten Schaltgerätes, Fig.2 eine Draufsicht auf das Gerät der Fig. 1, etwa
auf der Höhe der oberen Innenfläche des unteren U-Schenkels des Kontaktierungsteils
und Fig.3 eine abgebrochene Einzeldarstellung gemäß dem strichpunktiert gezeichneten
Kreis III in Fig. 1 links.
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Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Kontakteinrichtung stellt einen Geräteträger
oder auch Adapter für Schaltgeräte dar, wobei gemäß Fig. 1 ein dreipoliges Unterteil
1 als Schaltergestell eines Trenners dargestellt ist, dessen Deckel oder Trennwände
nicht gezeigt werden, wohl aber der Sicherungseinsatz 2 mit den Kontaktmessern 3
und der Kontaktfeder 4. Dieses Teil des Trenners'wird im folgenden als Schaltgerät
bezeichnet. Die Kontakteinrichtung selbst besteht aus einem Gehäuse 5, 5' mit einem
Hohlraum 7 zur Aufnahme der drei Kontaktierungsteile 8, die als zweifach U-förmig
gebogene Stange ausgebildet sind. Das in Fig. 1 rechts oben ins Auge fallende erste
und nach links geöffnete U ist hierbei nicht von Interesse. Erfindungsgemäß wesentlich
ist das zweite ieweils im Piirn 7 des Gehäuses 5, 5' sich befindende @ mit den beiden
stangenschenkeln 8' und 8". Das hier für die Funktion besonders bedeutsame U bzw.
die erwähnte Schleife des Kontaktierungsteils 8 ist
also nach rechts
geöffnet. Man erkennt in Fig. 1 auch die Isolation 10 zwischen den Schenkeln 8'
und 81' des Kontaktierungsteils 8. Es handelt sich hier um 0,5 mm dickes elektrisch
isolierendes Material.
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Nach oben hin liegt das stangenförmige Material des Kontaktierungsteils
8 innerhalb des Gehäuses 5, 5' gegen Rippen 11, zwischen denen Blattfedern 12 angeordnet
sind. Es wurde oben bereits erwähnt, daß für die geringen Nennströme das Andrücken
der Kontaktierungsteile 8 an die Stromsammelschienen 13 mittels dieser Blattfedern
12 zweckmäßig ist.
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Der Gegendruck in Fig. 1 von unten erfolgt über als Knebel ausgebildete
Kontakthaken 14, die mittels Schrauben 15 am Gehäuse 5, 5' befestigt sind. In Fig.
2 ist der rechte Kontakthaken 14 in einer Stellung parallel zu der Kontaktierungsstange
8 und der linke Kontakthaken 14 in einer schrägen Stellung dazu gezeigt. Durch zwei
Kontakthaken 14 können die drei Stromsammelschienen 13 hinterfaßt werden.
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Mit anderen Worten drücken die Kontakthaken 14 die Stromsammelschienen
13 nach innen durch das Gehäuse 5, 5' auf die Kontaktierungsschleife 8', 8" hin
entgegen der Kraft der Blattfeder 12 bzw. entgegen der unteren Oberfläche der Rippen
11 im Gehäuse 5, 5'.
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Ein Schaltgerät soll vorzugsweise bei drei nebeneinanderliegenden
Stromsammelschienen 13 etwa symmetrisch zur mittleren Sammelschiene angeordnet sein,
und hierfür ist ein Haken 16 aus Kunststoff zweckmäßig, der am Gehäuse 5, 5' gemäß
Einzelheit III bzw. der abgebrochenen Ansicht in Fig. 3 angebracht ist.
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Der Einbau der Kontakteinrichtung erfolgt in der Weise, daß die beiden
Kontakthaken 14 in der Darstellung der Fig.
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2 parallel zur Längserstreckung der Stromsammelschienen 13 gestellt
werden. Die Kontakthaken können dann zwischen den Stromsammelschienen 13 unter Aufsetzen
des Gehäuses 5 auf
die Sammelschienen 13 von oben hindurchgeführt
werden. Für die richtige seitliche Einstellung in Richtung quer zu den Stromsammelschienen
13 wird der Haken 16 aus Kunststoff (Doppelhaken) in den Schlitzen 17 in Richtung
des Doppelpfeiles 18 so verschoben, daß die Position gemäß Fig. 1 erreicht wird,
d.h. die linke Stromsammelschiene 13 mit dem Haken 16 so in Anlage kommt, daß die
Symmetrieebene der Kontakteinrichtung etwa in der mittleren Stromsammelschiene 13
zu liegen kommt. Damit ist eine praktische Einstellmöglichkeit auf verschiedene
Sammelschienenbreiten und Sammelschienenabstände möglich.
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Die aus Kunststoff bestehenden Kontakthaken 14 werden dann in die
in Fig. 2 gezeigte linke und danach in die dort oben gezeigte rechte Stellung quer
zur Längsrichtung der Stromsammelschienen 13 verdreht. Auf diese Weise ist ein einwandfreies
Hintergreifen der Stromsammelschienen 13 durch die Kontakthaken 14 gewährleistet.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind zwischen den Stromsammelschienen
und dem unteren Schenkel 8" des jeweiligen Kontaktierungsteils 8 Kupferkontaktplättchen
19 zwischengeschaltet, die vom Aufbau her grundsätzlich aber nicht erforderlich
sind. Es könnte auch ein direkter elektrischer und körperlicher Kontakt zwischen
den Stromsairmelschienen 13 und dem in Fig. 1 gezeigten unteren Schenkel 8" des
U-förmigen Kontaktierungsteils 8 vorgesehen sein. Auf diese Weise stützt sich die
U-förmige Stange oder Schleife des Kontaktierungsteils 8 gemäß Fig. 1 nach unten
hin gegen die Stromsammelschienen 13 und nach oben hin gegen die Blattfedern 12
bzw. durch die Rippen 11 im Gehäuse 5 sich ergebenden Oberflächen.
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In der Darstellung der Fig, 1 ist bei dieser speziellen Ausführungsform
zwischen der Unterfläche der jeweiligen Rippe 11 und der Oberfläche des oberen Schenkels
8' des Kontaktierungsteiis 8 ein schmaler Spaltraum 20 gezeigt, der bei anderen
Ausführungsformen aber auch ohne weiteres
entfallen könnte. Er
ist hier bei dieser Ausführungsform gezeigt, weil er fertigungstechnische Vereinfachungen
erbringt. Für den normalen Betrieb drückt deshalb die Blattfeder 12 auf die äußere
Oberseite des Schenkels 8' der U-förmigen Stange, wodurch über das Isoliermaterial
10 der untere Schenkel 8" gegen die Stromsammelschiene 13 gedrückt wird. Im Falle
eines Kurzschlußstromes entstehen nun in der oben beschriebenen Weise derartig starke
Abstoßungskräfte, daß sich das U spreizt bzw. der Schenkel 8" sich vom Schenkel
8' fort zu bewegen versucht. Die Kraft der Feder 12 spielt dann keine Rolle mehr,
der Schenkel 8' stützt sich gegen die Rippe 11 ab, aber der Schenkel 8" wird kräftig
gegen die Stromsammelschiene gedrückt.