DE3528890A1 - Kontaktstueck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktstück für elek­ trische Kontakte in Schaltgeräten, das gegebenenfalls aus verschiedenartigen chemischen Stoffen gebildet ist. Ein solches Kontaktstück kann sintergepreßt oder stranggepreßt sein, aus Edelmetallen oder aus anderen Werkstoffen bestehen.

Von Kontaktwerkstoffen verlangt man heute hohe Abbrand­ festigkeit, geringe Schweißneigung, niedrigen Kontaktwider­ stand, hohe Wiederzündspannung, hohe elektrische und ther­ mische Leitfähigkeit und daß sich der Werkstoff mechanisch gut bearbeiten läßt. Weiter soll sich ein solcher Werkstoff löten und schweißen lassen und wirtschaftlich günstig bereit­ zustellen sein. In der Praxis kann man nur eine begrenzte Anzahl von geforderten Eigenschaften durch Kompromisse er­ reichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktstück zu entwickeln, das die verschiedenartigsten Forderungen erfüllen kann.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Er­ findung darin, daß ein Basiskörper im Vergleich zur Geome­ trie des Kontaktstücks ein räumlich enger begrenztes Depot aus anderen Substanzen bildet. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich durch die Kombination von chemisch hergestellten und physikalisch zusammengestellten Werkstoffen mehr Eigenschaften zusammenfügen lassen als nach einer der beiden Herstellungsweisen. Mit der Erfindung wird auf Erkenntnisse der Gründerjahre der Elektrotechnik zurück­ gegriffen, wonach bei Rheostatenstöpseln, die mit Petroleum eingerieben wurden, sich bessere Übergangswiderstände ergeben haben. Die Erfindung ermöglicht es, anwendungsbezogen nicht nur Edelmetallwerkstoffe einzusetzen, sondern je nach wirtschaftlicher Situation geeignete Werkstoffe auszuwählen. Kontaktstücke, die auf der Schaltfläche an vorbestimmten Orten Zusätze lokal aufweisen, sind Gegenstand einer Anmel­ dung mit älterem Zeitrang (DE: P 34 28 114.2). Beim Kontakt­ stück nach der Erfindung werden die Zusätze dagegen bestän­ diger in einem Depot angeordnet.

Der Basiskörper kann aus sintergepreßten Werkstoff aus Metallkomponenten hergestellt werden, von denen zumindest einige gut leitfähig sind, von denen einige im flüssigen Zustand beschränkt mischbar sind und von denen eine Kompo­ nente im Temperaturbereich zwischen 200 und 400°C eine flüssige Phase aufweist. Das Grundmetall kann z. B. aus Eisen oder Kupfer und aus anderen gut leitenden Metallen bestehen. Als Wirkstoff und Zusatzstoff können für das Depot 2 bis 20% an Blei, Zinn, Zink, Nickel, Chrom oder Silber oder anderen Komponenten zugefügt werden.

Das Kontaktstück kann auch einen Basiskörper aus strangge­ preßtem Werkstoff aufweisen. Hierfür eignen sich z. B. Kupfer-Kohlenstoff oder Wolfram-Kupferverbindungen. Der Basiskörper kann auch aus den Komponenten Kupfer und Blei gebildet werden, wobei 90 Anteile Kupfer und 10 Anteile Blei besonders günstig sind. Der Basiskörper kann auch aus ge­ zogenem Werkstoff bestehen.

Ein Basiskörper aus einem Zweikomponentensystem ermöglicht, einerseits Werkstoffe mit sich ergänzenden Eigenschaften auszuwählen und andererseits teuerere Kontaktwerkstoffe durch wirtschaftlichere zu ersetzen. Derartige Zweikomponen­ tensysteme sind beispielsweise beschrieben in DE-PS 12 66 983. So ermöglicht beispielsweise ein Basiskörper aus Kupfer­ Blei-Komponenten, daß ein Lichtbogen schnell abläuft. Dies wird durch den Dampfdruck des niedrigschmelzenden Bleis unterstützt. Durch die flüssige Phase oberhalb von 326°C wird in der Kontaktengstelle, wo ein Lichtbogen angreift, Schweißsicherheit innerhalb von 3 ms erzielt. Es genügt also, wenn Öffnungskräfte innerhalb dieser Zeit, von 3 ms, angreifen und einen Kontakt öffnen. Bei Kontaktbeanspruchung durch Nennstrom unterstützt die Bleikomponente, daß sich der Kontaktübergangswiderstand günstig regeneriert. Der Dampf­ druck läßt auch eine etwaige Kupferoxydschicht durchbrechen, so daß die Verlustleistung geringer und der erkaltete Kon­ takt einen geringeren Übergangswiderstand aufweist.

Der Werkstoff für das Depot kann im festen, teigigen oder flüssigen Zustand eingebracht werden. Es kann auch ein flüssiger Werkstoff in einem leitenden Kunststoffbehälter angeordnet werden. Das Depot kann die Form einer Bohrung oder eines Schlitzes aufweisen und flüssig, teigig oder in fester Form eingefüllt werden.

Das Depot kann aus metallorganischen Verbindungen der Alki-, Erdalkali- oder Schwermetalle bestehen.

Die Substanzen des Depots können mit einem Pulver aus Silber-Kalzium-Legierung vermischt sein. Eine solche Mischung läßt sich abschließend mit einem silikonfreien, vollsynthetischen Öl auf die gewünschte Konsistenz einstellen. Eine solche Mischung ist thermisch stabil, lichtbeständig, in Wasser unlöslich und bei sachgemäßer An­ wendung physiologisch verträglich.

Die Substanzen des Depots können auch mit einem Pulver aus zinkhaltigem Material vermischt sein.

Solche Substanzen für das Depot fördern den Lichtbogenlauf und das Löschverhalten. Es hat sich auch gezeigt, daß durch Substanzen des Depots benetzte Isolatorflächen, wie das Kunststoffgehäuse von Schaltern, in ihrer Isolationsfähig­ keit nicht verschlechtert werden, sondern sich überraschen­ derweise eher verbessern.

Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher er­ läutert werden:

In Fig. 1 ist ein Kontaktstück auf einem Kontaktstückträger im Schnitt wiedergegeben.

In Fig. 2 ist die Aufsicht auf ein Kontaktstück in der Art der Darstellung nach Fig. 1 in anderer Ausführung veran­ schaulicht.

In Fig. 3 ist eine Kontaktanordnung aus zwei Kontaktstücken, einem Festkontaktstück und einem beweglichen Kontaktstück, dargestellt.

Das Kontaktstück nach Fig. 1 besteht aus einem Basiskörper 1 auf einem Kontaktstückträger 2. Das Kontaktstück 1 ist ein Depot 3 aus anderen Substanzen ausgebildet, dessen Geometrie im Vergleich zu der des Kontaktstücks räumlich enger begrenzt ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Depot konisch ausge­ bildet, wobei der engere Querschnitt an der Oberfläche des Kontaktstücks liegt. Im Basiskörper 1 können nach Fig. 2 auch mehrere Depots 3 ausgebildet sein, wie es in Aufsicht veranschaulicht ist.

Das Depot kann als Bohrung oder Schlitz im Basiskörper aus­ gebildet sein, das durch geeignete Substanzen ausgefüllt ist. Der Anordnung nach Fig. 3 ist das Kontaktstück 1 des beweglichen Kontaktes 4 mit einer horizontalen Bohrung für das Depot 3 versehen und das feste Kontaktstück mit einer vertikalen Bohrung.

Der Basiskörper besteht beispielsweise aus Kupfer-Blei- Komponenten, bei 90 Anteilen Kupfer und 10 Anteilen Blei. Die Substanzen im Depot können so ausgewählt werden, daß die Eigenschaften des Kupfer-Blei-Grundmetalls durch die im Depot zugefügten Substanzen auf die in der Praxis gewünsch­ ten Eigenschaften ergänzt werden.

Derartige Kontaktstücke können in Schaltern, Schützen und anderen Schaltgeräten der Elektrotechnik eingesetzt und auf die jeweiligen Anforderungen optimal abgestimmt werden.

Claims (9)

1. Kontaktstück für elektrische Kontakte in Schaltgeräten, das gegebenenfalls aus verschiedenartigen chemischen Stoffen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basiskörper (1) im Vergleich zur Geometrie des Kontaktstücks ein räumlich enger begrenztes Depot (3) aus anderen Substanzen bildet.

2. Kontaktstück nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Basiskörper (1) aus sintergepreßtem Werkstoff aus Metallkomponenten besteht, von denen zumindest einige gut leitfähig sind, von denen einige im flüssigen Zustand beschränkt mischbar sind und von denen eine Komponente im Temperaturbereich zwischen 200 und 400°C eine flüssige Phase aufweist.

3. Kontaktstück nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Basiskörper (1) aus stranggepreßtem Werkstoff besteht.

4. Kontaktstück nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Basiskörper aus gezoge­ nem Werkstoff besteht.

5. Kontaktstück nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Basiskörper (1) aus einem Zweikomponentensystem besteht, wie z. B. aus Kupfer- Blei, Kupfer-Wismut, Aluminium-Blei oder Eisen-Blei.

6. Kontaktstück nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Depot (3) aus metall­ organischen Verbindungen der Alkali-, Erdalkali- oder Schwer­ metalle besteht.

7. Kontaktstück nach Anspruch 6 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Substanzen des Depots (3) mit einem Pulver aus Silber-Kalzium-Legierung vermischt sind.

8. Kontaktstück nach Anspruch 6 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Substanzen des Depots (3) aus zinkhaltigem Material vermischt sind.

9. Kontaktstück nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Depot ein flüssiger Werk­ stoff in einem leitenden Kunststoffbehälter angeordnet ist.