DE69728796T2

DE69728796T2 - Kontaktvorrichtung

Info

Publication number: DE69728796T2
Application number: DE69728796T
Authority: DE
Inventors: Björn Eriksson
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2017-05-15
Also published as: EP1012859B1; EA001151B1; PL329950A1; WO1997044800A1; DE69728796D1; NO985425L; SE9601966D0; NO316829B1; PL185295B1; SE9601966L; EP1012859A1; BR9709016A; SE506601C2; NO985425D0; EA199801040A1; US6059577A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung der in dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschriebenen Art. Die Kontaktvorrichtung ist bestimmt, zwei Teile eines Strompfads zu verbinden, die in Bezug zueinander versetzbar sind. Die Vorrichtung enthält zwei Kontaktelemente, die jedes an einem der Teile des Strompfads befestigt sind, und einen langgestreckten Steckkontakt, der von einem der Kontaktelemente getragen wird und in seine Längsrichtung zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position verschiebbar ist. Ein Beispiel einer derartigen Kontaktvorrichtung ist in Dokument DE 2441 117 A1 gezeigt.
Die Kontaktvorrichtung ist hauptsächlich zur Verwendung mit zurückziehbaren Vorrichtungen, die während eines Kurzschlusses von hohen Strömen durchquert werden, zum Beispiel auf einem Fahrgestell montierbare Hochspannungsschalter bzw. -schaltungsunterbrechers, bestimmt.
STAND DER TECHNIK
Während einer Kurzschlussabschaltung wird ein auf einem Fahrgestell montierter Hochspannungsschalter bzw.- schaltungsunterbrecher großen Auswurfkräften unterworfen. Die Kräfte verursachen eine Abweichung bzw. Verbiegung der Unterbrecherpole und versuchen, das Fahrgestell in die Pfadrichtung zu bewegen. Wenn die Bewegung größer wird als die Kontaktwirkung, fällt der Unterbrecher aus.
Patentschrift EP-A-0 603 762 beschreibt eine spezielle Einfangkontaktvorrichtung, die angepasst ist, die vorstehend erwähnten Probleme mit einer zurückziehbaren Hochspannungsvorrichtung auszuschließen. In dieser Kontaktvorrichtung werden die erzeugten Stromkräfte, wenn die Vorrichtung von einem Kurzschlussstrom durchquert wird, verwendet, um die Einsteckkontakte der Vorrichtung in der Betriebsposition zu blockieren, wobei dadurch die Bogenbildungsgefahr zwischen den Kontakten verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktvorrichtung bereitzustellen, die für das vorstehende Verwendungsgebiet bestimmt ist, die ohne die Verwendung der vorstehend erwähnten Einfangkontaktvorrichtung kurzschlusssicher ist und die an verschiedene Nennströme leicht angepasst werden kann. Zudem muss die Kontaktvorrichtung fähig sein, ebenfalls in dem Fall relativ großer seitlicher Verschiebungen zwischen jenen Teilen des Strompfads zufriedenstellend zu arbeiten, die verbunden werden müssen. Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung erreicht, die die kennzeichnenden Merkmale aufweist, die in Anspruch 1 genannt sind.
Die Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Steckkontaktvorrichtung mit einer Vielzahl langgestreckter Kontaktfinger, die relativ zueinander in einer Mittelstückhalterung befestigt sind. Jeder Kontaktfinger weist eine bestimmte Strombelastungsfähigkeit auf und die Anzahl an Fingern kann variiert werden, ohne dass irgendwelche anderen Teile in der Kontaktvorrichtung geändert werden müssen. Die Kontaktvorrichtung kann deshalb auf eine extrem einfache Weise an den Nennstrom der zugeordneten Vorrichtung angepasst werden.
Die Steckkontaktvorrichtung stellt in der geschlossenen Position zwischen zwei Kontaktkugeln Kontakt her, die jede an einem der vorstehend erwähnten Teilen des Strompfads befestigt sind, die relativ zueinander versetzbar bzw. verschiebbar sind. Weil die Mittelstückhalterung der Kontaktvorrichtung an dem Zentrum einer der Kontaktkugeln gelenkig befestigt ist, wird eine Winkelposition der Kontaktvorrichtung von zum Beispiel 5° in alle Richtungen ermöglicht. Auf diese Weise wird eine gute Konformität der Kontaktvorrichtung erreicht, sodass all die Kontaktfinger mit den Kontaktkugeln mit etwa dem gleichen Kontaktdruck Kontakt herstellen werden, auch wenn die Kontaktvorrichtung geneigt positioniert ist, weil die Strompfadteile zueinander seitlich versetzt sind.
Die Kontaktfinger sind aus einem niederohmigen Material mit guten elastischen Eigenschaften hergestellt und sind in die Mittelstückhalterung auf eine derartige Weise geklemmt, dass sie eine leicht nach Innen gerichtete Krümmung in Richtung zu dem Zentrum des Strompfads aufweisen werden. Auf diese Weise wird etwa der gleiche Kontaktdruck unabhängig von der Position der Kontaktkugeln in die Längsrichtung erreicht. Dies macht die Verwendung relativ langer Kontaktfinger möglich, wodurch der Kontakteingriff so groß gemacht werden kann, zum Beispiel 20 cm, dass es keine Kontakttrennungsgefahr aufgrund der Stromkräfte sein wird, die bei einem Kurzschluss auftritt. Auf diese Weise erfüllt die Kontaktvorrichtung die Anforderung für Kurzschlusssicherheit, ohne spezielle Einfangkontaktvorrichtungen verwenden zu müssen oder andere kostspielige Maßnahmen ergreifen zu müssen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert werden, in denen
1 in einer Seitenansicht und teilweise im Axialschnitt eine erste Ausführungsform einer Kontaktvorrichtung zeigt, die gemäß der Erfindung ausgelegt ist,
2 die gleiche Kontaktvorrichtung in einer Draufsicht zeigt.
3 einen Querschnitt entlang der Linie III–III in 2 zeigt,
4 in Axialschnitt eine zweite Ausführungsform einer Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,
5 einen Querschnitt entlang der Linie V–V in 4 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die in 1–3 gezeigte Kontaktvorrichtung stellt eine elektrische Verbindung zwischen zwei Teilen 1 und 2 eines Strompfads dar, wobei der Teil 1 des Strompfads zum Beispiel ein Verbindungselement an einen auf einem Fahrgestell montierten Hochspannungsschalter bzw. schaltungsunterbrechers sein kann, während der Teil 2 des Strompfads ein Verbindungselement sein kann, das an einem feststehend angebrachten Stützisolator befestigt ist, wobei der Letztere mit einer Schiene oder einer abgehenden Leitung verbunden ist. Die Kontaktvorrichtung enthält ein erstes Kontaktelement 3, das an dem Teil 1 des Strompfads befestigt ist, und ein zweites Kontaktelement 4, das an dem Teil 2 des Strompfads befestigt ist. Die freien Endabschnitte 5, 6 der Kontaktelemente 3, 4 sind teilweise kugelförmig mit konvexen, vorzugsweise kugeligen Kontaktoberflächen und werden im Folgenden als „Kontaktkugeln" bezeichnet. Das Kontaktelement 3 trägt eine Steckkontaktvorrichtung 7, die zehn langgestreckte Kontaktfinger 8 enthält, die relativ zueinander mittels einer Mittelstückhalterung 9 befestigt sind, die bei dem mittleren Abschnitt der Kontaktfinger angeordnet ist. Die Mittelstückhalterung besteht aus einer kreisförmigen Scheibe 10 mit einem umgebenden Randabschnitt 11, der von der Ebene der Scheibe vorspringt, wobei die Dicke des Randabschnitts größer als der Durchmesser der Kontaktfinger ist. Der Randabschnitt ist mit Durchgangslöchern 12 bereitgestellt, in denen die Kontaktfinger 8 mittels Anschlagschrauben 13 befestigt sind. Die Löcher sind bei gleichmäßigen gegenseitigen Abständen entlang der Peripherie der Scheibe 10 winkelig verschoben bzw. versetzt und die Kontaktfinger werden folglich eine dreh- bzw. rotationssymmetrische Konfiguration bilden. Die Löcher sind weiterhin geneigt bei einem Winkel von etwa 1° mit der Ebene der Scheibe 10 gerichtet, das bedeutet, dass die Kontaktfinger in der offenen Position der Kontaktvorrichtung geneigt nach Innen in die Einführrichtung geneigt sind, wobei dadurch der erforderliche Kontaktdruck gegen die Kontaktkugel 6 in der geschlossenen Position erhalten wird.
Die Mittelstückhalterung 9 ist an dem Kontaktelement 3 mittels eines kugelartigen Bolzens 14 gelenkig befestigt, der durch ein Ende an dem Zentrum der Scheibe 10 befestigt ist und durch sein anderes, kugelförmiges Ende in einem Hohlraum in dem Zentrum der Kontaktkugel 5 derart drehbar gelagert ist, dass eine Winkelposition des Steckkontakts von etwa 5° in alle Richtungen möglich gemacht wird. Der kugelartige Bolzen ist an dem Hohlraum mittels einer Feststellhülse 15 mit einem Montagebolzen 16 gesichert.
Die Kontaktfinger 8 sind aus einem niederohmigen Material mit guten elastischen und Korrosionseigenschaften, zum Beispiel Chrom-Zirkonium-Kupfer oder Beryllium-Kupfer hergestellt. Die Kontaktelemente 3, 4 mit ihren Kontaktkugeln 5, 6 sind vorzugsweise aus Elektrolyt-Kupfer hergestellt. Sowohl die Kontaktfinger 8 als auch die Kontaktelemente 3, 4 können vorteilhaft versilbert sein. Die anderen Teile, wie die Mittelstückhalterung 9, der kugelartige Bolzen 14 und die Feststellhülse 15 können geeignet aus rostfreiem Stahl hergestellt sein.
Die freien Endabschnitte der Kontaktfinger sind geneigt nach Außen gebogen und bilden folglich zusammen einen trichterförmigen Endabschnitt der Steckkontaktvorrichtung 7. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Kontaktvorrichtung 7 in Richtung zu der Kontaktkugel 6 gelenkt wird, auch wenn die Längsachsen der Kontaktelemente 3, 4 relativ zueinander etwas seitlich versetzt sind.
Die Anzahl an Kontaktfingern wird unter Berücksichtigung des Nennstroms der verbundenen Vorrichtung und der Strombelastungsfähigkeit der Kontaktfinger gewählt, die zum Beispiel, 400 A pro Finger sein kann. Die Auslegung erfordert jedoch, dass die Anzahl an Fingern wenigstens drei ist.
Die Kontaktvorrichtung gemäß 4 und 5 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen dadurch, dass ihre Mittelstückhalterung 17 aus einem zentral angeordneten, zylinderförmigen Körper 18 mit zwei radial vorspringenden Endflanschen bzw. -schenkeln 19, 20 und einem Zentrumsflansch bzw. -schenkel 21 besteht. Die Kontaktfinger 8 sind an der Mittelstückhalterung 17 durch Durchgangslöcher 22 befestigt, die bei gleichmäßigen gegenseitigen Abständen entlang der Peripherie eines Endflansches 19 angeordnet sind und an dem anderen Endflansch 20 mittels eines Klemmrings 23 festgestellt sind. Der Durchmesser des Zentrumflansches 21 ist derart angepasst, dass die zwei Enden der Finger beim Klemmen der Kontaktfinger 8 an die Mittelstückhalterung 17 nach Innen in Richtung zu dem Zentrum des Strompfads um einen Winkel von etwa 1° gebogen werden. Auf diese Weise wird unabhängig von der Position der Kontaktkugeln 5, 6 in die Längsrichtung annähernd der gleiche Kontaktdruck erhalten. Die Flansche 19–21 müssen nicht in den Körper 18 integriert werden, sondern können alternativ aus drei getrennten, axial beabstandeten, befestigten kreisförmigen Scheiben bestehen.
Um sicherzustellen, dass der Steckkontakt 7 in Richtung zu der Kontaktkugel 6 gelenkt wird, auch wenn die Kontaktelemente 3 und 4 nicht miteinander ausgerichtet sind, wird die Kontaktvorrichtung 7 mit einem Kunststoffführungstrichter 24 bereitgestellt und die Kontaktkugel 6 wird mit einem Kunststoffkegel 25 bereitgestellt.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern einige Modifikationen sind innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche möglich.

Claims

Kontaktvorrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen zwei Teilen (1, 2) eines Strompfads, die in Bezug zueinander versetzbar sind, wobei die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Kontaktelement (3, 4), die jedes an einem der Teile (1, 2) des Strompfads befestigt sind, und eine langgestreckte Steckkontaktvorrichtung (7) enthält, die von dem ersten Kontaktelement (3) getragen wird, wobei die Steckvorrichtung zusammen mit dem ersten Kontaktelement (3) in seine Längsrichtung zwischen einer offenen Position, in der die zwei Kontaktelemente (3, 4) voneinander elektrisch getrennt sind, und einer geschlossenen Position versetzbar ist, in der die Steckkontaktvorrichtung (7) die zwei Kontaktelemente (3, 4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (3, 4) teilweise kugelförmige Endabschnitte (5, 6) mit konvexen Kontaktoberflächen aufweisen und dass die Steckkontaktvorrichtung (7) wenigstens drei Kontaktfinger (8) enthält, die relativ zueinander in einer vorzugsweise drehsymmetrischen Konfiguration mittels einer Mittelstückhalterung (9) befestigt sind, die bei dem mittleren Abschnitt der Kontaktfinger angeordnet ist, wobei die Mittelstückhalterung (9) an dem ersten Kontaktelement (3) gelenkig angebracht ist, wobei die Kontaktfinger (8) angepasst sind, um in der geschlossenen Position unter Kontaktdruck mit den konvexen Kontaktoberflächen der Kontaktelemente (3, 4) einen Kontakt herzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger (8) aus einem niederohmigen Material mit guten elastischen und Korrosionseigenschaften, zum Beispiel Chrom-Zirkonium-Kupfer und Beryllium-Kupfer hergestellt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der teilweise kugelförmige Endabschnitt (5) des ersten Kontaktelements (3) eine zentral angeordnete Vertiefung aufweist, in der die Mittelstückhalterung (9) mittels eines kugelartigen Bolzens (14) gelenkig gelagert sind, der sich in die Längsachse der Steckkontaktvorrichtung (7) erstreckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelstückhalterung (9) eine vorzugsweise kreisförmige Scheibe (10) enthält, die entlang ihrer Peripherie mit Durchgangslöchern (12) zur Befestigung der Kontaktfinger (8) bereitgestellt ist, wobei die Löcher (12) in Richtung zu der Ebene der Scheibe (10) derart geneigt gerichtet sind, dass die Kontaktfinger (8) in der offenen Position leicht nach Innen in Richtung zu der Einführrichtung geneigt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelstückhalterung (9) drei parallele und vorzugsweise kreisförmige Scheiben (19, 20, 21) enthält, die durch einen zentralen Körper (18) relativ zueinander bei einem gegenseitigen Axialabstand derart befestigt sind, dass eine zentrale Platte (21) zwischen zwei Endplatten (19, 20) platziert ist, wobei die zwei Endplatten (19, 20) entlang ihrer Peripherie mit Durchgangslöchern (22) und/oder Elementen (23) zur Befestigung der Kontaktfinger (8) bereitgestellt sind, während der Durchmesser der zentralen Platte (21) derart angepasst ist, dass, beim Klemmen der Kontaktfinger (8) an die Mittelstückhalterung (17), die zwei Enden der Finger (8) nach Innen in Richtung zu der Mittellinie der Steckvorrichtung (7) gebogen werden.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckvorrichtung (7) einen trichterförmigen Endabschnitt (24) zum Führen in Richtung zu dem zweiten Kontaktelement (4) aufweist.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (4) mit einem Führungskegel (25) aus elektrisch isolierendem Material bereitgestellt ist.