DE659778C

DE659778C - Contact for power switchgear

Info

Publication number: DE659778C
Application number: DEA77212D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hoepp
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-10-02
Filing date: 1935-10-02
Publication date: 1938-05-12

Description

Bei Verwendung von Aluminium und seinen Legierungen für stromführende Teile von Starkstromschaltern ist es erforderlich, Kontaktstellen aus einem Metall herzustellen, dessen Oxyd wesentlich bessere elektrische'Leitfähigkeit hat als das des Aluminiums, also insbesondere aus Kupfer, Silber und deren Legierungen. Dabei ist es mit Schwierigkeiten verknüpft, den Übergangswiderstand zwischen den Aluminiumteilen und den an oder in ihnen befestigten Kontaktmetallen auf die Dauer klein zu halten, weil sich das Aluminium an den der Luft zugänglichen Stellen oxydiert, wodurch sich der Übergangswiderstand infolge der schlechten Leitfähigkeit des Aluminiumoxydes schnell außerordentlich stark erhöht. Man hat daher schon die Anordnung getroffen, den Kontakt und den Aluminiumträger mit mehreren kamm- oder Ia-When using aluminum and its alloys for current-carrying parts of Power switches, it is necessary to make contact points from a metal, its Oxide has much better electrical conductivity than that of aluminum, that is in particular made of copper, silver and their alloys. It is with difficulty linked, the contact resistance between the aluminum parts and the on or in to keep them attached contact metals small in the long run, because the aluminum oxidizes in the areas accessible to the air, which increases the transition resistance as a result of the poor conductivity of the aluminum oxide, it quickly becomes extraordinary greatly increased. The arrangement has therefore already been made, the contact and the aluminum carrier with several comb or Ia-

ao mellenartigen ineinandergreifenden Lappen zu versehen, die nach dem Ineinanderstecken, z. B. durch Schrauben, zusammengepreßt werden. Dadurch hat man zwar die Übergangsfläche erheblich vergrößert, aber da die Luft von mehreren Seiten zu der Verbindungsstelle Zutritt hat, kann eine Oxydation auf die Dauer doch nicht ganz verhindert werden. Man hat auch schon vorgeschlagen, einen Kupfer- oder Silberkeil in eine keilförmige Nut des Aluminiumträgers einzupressen, und schaffte dadurch ebenfalls eine verhältnismäßig große Übergangsfiäche bei erheblichem Druck zwischen Aluminiumträger und Kontaktteil, also verhältnismäßig günstige Übergangsverhältnisse. Aber auch bei dieser Anordnung hat die Luft noch auf beiden Seiten des Keils Zutritt und kann von der Seite und von den Hohlräumen aus, die zwischen der Hinterseite des Keils und dem Grunde der Keilnut verbleiben, in die Fugen zwischen Aluminiumträger und Kontaktkeil dringen, um dort Oxydation des Aluminiums und durch Zusammenwirken mit kapillarer Feuchtigkeitsablagerung elektrolytische Zerstörungserscheinungen hervorzurufen.ao to provide lell-like interlocking flaps that, after being inserted into one another, z. B. are pressed together by screws. This increased the transition area considerably, but the air there Has access to the connection point from several sides, oxidation can affect the Duration cannot be prevented entirely. One has already been suggested Pressing a copper or silver wedge into a wedge-shaped groove in the aluminum support, and thereby also created a relatively large transition area with a considerable Pressure between the aluminum support and the contact part, i.e. relatively favorable transition conditions. But also with this one Arrangement, the air still has access on both sides of the wedge and can from the Side and from the cavities between the back of the wedge and the The bottom of the keyway remain in the joints between the aluminum support and the contact wedge penetrate to there oxidation of the aluminum and by interacting with capillary Moisture deposits cause electrolytic destruction phenomena.

Infolge der geschilderten Mängel und weil es nicht gelang, sie in zufriedenstellender Weise abzustellen, hatte sich das Aluminium im Starkstromschalterbau trotz seiner volkswirtschaftlichen Bedeutung bisher noch nicht erfolgreich einführen können.As a result of the defects described and because it did not succeed, they in more satisfactory It was wise to turn off the aluminum in high-voltage switch construction despite its economic impact Has not yet been able to successfully introduce meaning.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, die vorstehend !erörterten Schwierigkeiten zu beheben und einen einwandfreien Kontakt für Starkstromschaltgeräte, unter Verwendung von Aluminium als Kontaktträger, zu schaffen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß in eine an ihrem Grunde geschlossene konische Bohrung eines Kontaktträgers aus Aluminium oder Aluminiumlegierung ein konischer Bolzen aus Kupfer oder Kupferlegierung eingepreßt ist, der an seiner Stirnfläche einen Silberkontakt trägt. Die Vorteile dieser Anordnung liegen darin,The present invention now has the task of solving the difficulties discussed above to fix and a perfect contact for heavy current switchgear, using aluminum as contact carrier, to accomplish. According to the invention, this is done in that in one at its bottom closed conical bore of a contact carrier made of aluminum or aluminum alloy a conical bolt made of copper or copper alloy is pressed in, which carries a silver contact on its end face. The advantages of this arrangement are that

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Wilhelm Höpp in Berlin-Heiligensee.Wilhelm Höpp in Berlin-Heiligensee.

daß die Berührungsfläche zwischen Kontaktträger und konischem Bolzen bis auf eine kleine ringförmige Fuge, also im wesentlichen allseitig von der Luft abgeschlossen ist und leicht mit großer Genauigkeit gut schließend hergestellt werden kann. Die kleine noch verbleibende Ringfuge ist. ohne Schwierigkeit mit geeigneten Mitteln abdichtbar. Durch die erfindungsgemäße Formgebung bestehtthat the contact surface between the contact carrier and the conical bolt except for one small ring-shaped joint, so essentially closed on all sides from the air and can easily be produced with a good closing fit with great accuracy. The little one still remaining ring joint is. can be sealed with suitable means without difficulty. By the shaping according to the invention exists

ίο ferner ein großer gleichmäßiger Anpressungsdruck auf der ganzen Verbindungsfläche zwischen dem Aluminiumträger und dem Kupferkörper und eine vorteilhafte Verteilung der Stromdichte.ίο also a large, even contact pressure on the entire connecting surface between the aluminum support and the copper body and an advantageous distribution of the Current density.

Nun ist zwar bei Schwachstromschaltgeräten, wie Morsetastern u. dgl., schon bekanntgeworden, den Kontakt in der Form eines Stiftes oder Drahtes aus Platin, Wolfram o. dgl. in seinen Träger, z. B. eine Stahl-Now it has already become known in the case of low-current switching devices, such as Morse code buttons and the like, the contact in the form of a pin or wire made of platinum, tungsten o. The like. In its carrier, z. B. a steel

ao schraube, einzutreiben und zu haltern. In anderen ähnlichen Fällen hat man das Kontaktmaterial auf eine Auflage von Kupfer o. dgl. aufgewalzt, aufgeschweißt, die ihrerseits mit dem Gerät durch Vernieten oder Verschrauben verbunden wurden. In allen diesen Fällen handelte es sich jedoch darum, das kostspielige Kontaktmetall Platin usw. in eine solche Form zu bringen, daß es in sparsamster Weise verwendet werden konnte. Die Fragen einer zuverlässigen, nicht oxydierenden Verbindung des Kontakts mit einem Schalterteil aus Aluminium oder entsprechenden Metallen und Legierungen war dabei aber weder aufgeworfen worden, noch waren Mittel und Wege zu ihrer Lösung angegeben worden.ao screw, drive in and hold. In In other similar cases, the contact material is placed on a layer of copper o. The like. Rolled on, welded, which in turn with the device by riveting or screwing were connected. In all of these cases, however, the issue was that to bring expensive contact metal platinum etc. in such a form that it is most economical Way could be used. The questions of a reliable, non-oxidizing Connection of the contact with a switch part made of aluminum or equivalent Metals and alloys, however, were neither exposed nor had Means and ways of solving them have been given.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung beruht darin, daß man die Bohrung in .dem Kontaktträger vor Einsetzen des konischen Kontaktbolzens mit einem chemisch neutralen Fett, wie etwa Vaseline o. dgl., oder einem anderen chemisch neutralen oder reduzierend wirkenden Körper, gegebenenfalls auch von gasförmiger oder flüssiger Beschaffenheit, füllen kann. Wird dann der konische Bolzen in seinen Sitz eingetrieben, so wird mit dem herausquellenden Füllmittel jegliche Luft aus der Bohrung herausgetrieben, so daß alle Hohlräume an der Berührungsfläche zwischen Kontaktträger und Kontaktbolzen mit dem Füllmittel ausgefüllt sind und die ganze Fläche auf diese Weise einwandfrei vor Oxydation geschützt bleibt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel im Achsenschnitt durch den Konus wiedergegeben. Der Kontaktträger 1 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung ist mit einer konischen Bohrung 5 versehen, deren verjüngtes Ende geschlossen ist. Dies kann dadurch erzielt werden, daß die Bohrung als ■ Sackloch ausgebildet oder daß ihr Boden nachträglich durch Verschrauben oder auf andere geeignete Weise verschlossen ist. In die Bohrung 5 ist ein konischer Kupferbolzen 2 . eingetrieben, derart, daß sich seine Mantelfläche auf einem möglichst großen Teil mit der Innenfläche der konischen Bohrung be-'rührt, d.h. mit anderen Worten, daß eine großflächige Berührung mit gutem Anpressungsdruck erzielt ist. In die Stirnfläche des Bolzens 2 ist ein Silberkontakt 3 eingelassen, der im Verhältnis zur Länge des Kupferbolzens nur eine geringe Höhe hat und auch nur wenig über dessen Stirnfläche hinausstellt. Es wird also für diesen Silberkontakt verhältnismäßig nur eine sehr geringe Menge Silber benötigt. Selbstverständlich kann statt Silber ein geeignetes anderes Kontaktmaterial verwendet werden. Der Kopf des Kontaktes 3 ist kreisförmig und von etwas geringerem Durchmesser, als ihn die Ringfuge zwischen Bolzen 2 und Kontaktträger 1 aufweist. Es verbleibt also als einzige der Luft zugängliche Eindringungsstelle eine ringförmige, zweckmäßig etwas vertiefte Nut 4, die mit einem geeigneten Dichtungsmittel, etwa Lack o. dgl., bestrichen oder ausgefüllt ist. Die Vertiefung läßt sich z. B. dadurch erreichen, daß der mit Silberkontakt versehene Kupferbolzen so tief in die Bohrung eingetrieben ist, daß die kupferne Stirnfläche etwas tiefer liegt als die Kontaktträgeroberfläche. Die Vertiefung kann auch dadurch erzielt werden, daß die Stirnfläche des Bolzens 4 an ihrem Rande mit einer kleinen Ringfuge versehen wird. 'Another advantage of the arrangement according to the invention is that the bore in .dem contact carrier before inserting the conical contact bolt with a chemically neutral grease, such as Vaseline o or liquid texture. If the conical bolt is then driven into its seat, any air is driven out of the bore with the filler oozing out, so that all cavities at the contact surface between the contact carrier and contact pin are filled with the filler and the entire surface is perfectly protected from oxidation in this way remain.
In the drawing, an embodiment is shown in the axial section through the cone. The contact carrier 1 made of aluminum or aluminum alloy is provided with a conical bore 5, the tapered end of which is closed. This can be achieved in that the bore is designed as a blind hole or that its bottom is subsequently closed by screwing or in some other suitable manner. A conical copper bolt 2 is inserted into the bore 5. driven in such a way that its outer surface touches the inner surface of the conical bore over as large a part as possible, that is to say, in other words, that a large-area contact is achieved with good contact pressure. A silver contact 3 is embedded in the end face of the bolt 2, which has only a small height in relation to the length of the copper bolt and also extends only a little beyond its end face. Relatively only a very small amount of silver is therefore required for this silver contact. Of course, a suitable other contact material can be used instead of silver. The head of the contact 3 is circular and has a slightly smaller diameter than the annular joint between the bolt 2 and the contact carrier 1. The only point of penetration accessible to the air is an annular, suitably somewhat recessed groove 4 which is coated or filled with a suitable sealant, such as varnish or the like. The recess can be z. B. can be achieved by the fact that the copper bolt provided with silver contact is driven so deep into the bore that the copper end face is slightly lower than the contact carrier surface. The recess can also be achieved in that the end face of the bolt 4 is provided with a small annular joint at its edge. '

Vor dem Einsetzen des Bolzens 2 war die Bohrung 5 zum Teil mit Vaseline angefüllt worden, und beim Eintreiben des Bolzens 2 ist außer etwa vorhandener Luft auch alles überschüssige Füllmittel längs der Berührungsfläche zwischen Konus 2 und Bohrung 5 herausgetrieben worden, so daß sämtliche Hohlräume, Poren ο ..dgl. an der Grenzfläche zwischen Bolzen und Bohrung mit dem schützenden Füllmittel ausgefüllt sind.Before the bolt 2 was inserted, the bore 5 was partially filled with Vaseline and when the bolt 2 is driven in, everything is there except for any air Excess filler along the contact surface between cone 2 and bore 5 been driven out, so that all cavities, pores ο .. the like. at the interface between the bolt and the bore are filled with the protective filler.

Wie man erkennt, ergibt der verhältnismäßig lange Kupferkonus, dessen Länge vorteilhaft ein Mehrfaches seines Durchmessers betragen kann, eine g\ite und verhältnismäßig uo gleichmäßige Verteilung der Stromlinien des durch den Silberkontakt eintretenden, an der Kontaktstelle engen Stromlinienbündels, da die Berührungsstelle zwischen Kupferkonus und Aluminium großflächig und der Druck groß und gleichmäßig ist. Die Berührungsfläche zwischen Kupferkonus und Aluminium ist dabei durch die beschriebenen Maßnahmen völlig gegen Oxydationsgefahr geschützt, so daß die Güte des Stromüber- iao ganges auch nach längerer Betriebszeit noch unverändert ist.As can be seen, the relatively long copper cone results in an advantageous length can be a multiple of its diameter, a g \ ite and relatively uo uniform distribution of the streamlines of the one entering through the silver contact on the Contact point of tight streamlines, as the point of contact between the copper cone and aluminum over a large area and the pressure is large and even. The contact area between the copper cone and aluminum is completely protected against the risk of oxidation by the measures described, so that the goodness of the stream over- iao Ganges is still unchanged even after a long period of operation.

Claims

Patent claims:

ι. Contact for heavy current switchgear, characterized in that in one on its base closed conical bore (5) of a contact carrier (1) Aluminum or aluminum alloy a conical bolt (2) made of copper or copper alloy is pressed in, which is attached to its end face carries a silver contact (3).

2. Contact for power switchgear according to claim 1, characterized in that that the length of the conical bolt (2) is a multiple of its diameter.

3. Contact for power switchgear according to claim 1, characterized in that that the height of the silver contact in relation to the length of the copper bolt (2) is small, and that it is only a little protrudes beyond the face of the latter.

4 · Contact for heavy current switchgear 2j according to claim ι to 3, characterized in that the annular joint between conical bolt (2) and contact carrier -. (ι) to protect against the Penetration of air is covered or filled with sealant 3c, the circular head of the silver contact insert (3) has a smaller diameter than the bolt head.

5. Contact for heavy current switchgear 3; according to claims 1 to 4, characterized in that the conical bore (5) is filled with chemically neutral lubricants, such as vaseline, or with other chemically neutral or reducing substances, optionally with a liquid or gaseous structure, before the conical bolt (2) is driven in whose '/ ^ - is ^{pushed out when the bolt / 1} <(2) is driven in, so that all cavities at the interface between the contact carrier (1) and the conical bolt (2) / · * are free of air.

1 sheet of drawings