-
Anordnung elektrisch trennbarer Kontakte an Schaltgeräten 13imetallk<irper,
das sind aus zwei Metallen verschieden hoher Ausdehnungskoeffizienten bestehende,
meist flächenartige Gebilde, sind im Schaltgerätebau seit langem gebräuchlich. Bei
mittelbarer oder durch Stromdurchgang unmittelbar Erwärmung erleidet der Bimetallkörper
eine Formveränderung, er verbiegt sich zum Beispiel, und diese Formänderung wird
ausgenutzt, um irgendwelche Schaltvorgänge auszulösen. Meist dient der Bimetallkörper
als Sperrglied, z. B. eines Kraftspeichers bei Vberstromschaltern, der bei zu hol2em
Strom freigegeben wird und die Ausschaltfeder zur Wirkung bringt. Man hat aber auch
bei 'I'eml@eratur@@@ichtern für beispielsweise Bügeleisen schon vorgeschlagen, den
Bimetallkörper als Teil einer nichtabwickelbaren Kugeloberfläche auszubilden und
vor seinem Scheitelpunkt den von einer Blattfeder getragenen beweglichen Unterbrechungskontakt
anzuordnen. Steigt die Temperatur über das zulässige Maß, so schnappt der Bimetallkörper
über eine Totpunktlage hinweg in die der Einschaltstellung, in der er den beweglichen
Kontakt gegen den ortsfesten Kontakt drückt, entgegengesetzte Ausschaltstellung
über, um nach Abkühlen in entgegengesetzter Richtung wieder in die Einschaltlage
zurückzuschnellen. Aber bei solchen Ausführungen hat der Bimetallkörper schon vor
Erreichen der Ansprechteinperatur eine mehr und mehr abnehmende Neigung, in der
Einschaltlage zu verharren, d. h. der Kontaktdruck mindert sich, und die daraus
folgende Erhöhung des Stromübergangswiderstandes führt zu vorzeitiger Zerstörung
der Kontakte. Man hat schon deshalb vorgeschlagen, bei solchen Temperaturwächtern
den einseitig
fest eingespannten Bimetallstreifen an seinem freien
Ende unter die Wirkung einer kipphebelartig wirkenden Druckfeder zu setzen, die
das allmähliche Abheben des beweglichen Kontaktes verhindern soll, aber doch nicht
verhüten kann, daß vor dem dann allerdings plötzlichen Abheben bereits eine Kontaktdruckminderung
eintritt. Die Aufgabe, eine solche zu vermeiden, spielt naturgemäß nicht nur bei
Temperaturwächtern eine Rolle, sondern bei jedem elektrischen Gerät mit trennbaren
Kontakten, denn bei jeder Minderung des Kontaktdruckes tritt zusätzliche Erwärmung
auf, die stets schädlich wirkt. Es war daher vorteilhaft, als vorgeschlagen wurde,
bei kleinen Installationsschaltern die eigentlichen Kontaktfedern unter dem Einfluß
besonderer, Strom nicht führender Schraubenfedern zu setzen. Aber dies führt wiederum
zu einer Erhöhung der Zahl der Einzelteile, was dem Interesse billiger Herstellung
entgegensteht.
-
Die Erfindung betrifft eineAnordnung elektrisch trennbarer Kontakte
von Schaltgeräten unter Mitverwendung eines Bimetallkörpers. Unter Schaltgeräten
sind alle Arten von zum Öffnen und Schließen elektrischer Kontakte dienende Geräte
verstanden, wie beispielsweise Installationsschalter, Reihenschalter, Installationsselbstschalter,
Relais, Schütze, Steckvorrichtungen, aber z. B. auch Druck- oder Temperaturwächter.
Die Aufgabe, bei derartigen Schaltgeräten den erforderlichen Kontaktdruck in der
Einschaltlage sicherzustellen, wird nach der Erfindung auf einfache Weise dadurch
gelöst, daß der mittelbar oder unmittelbar erwärmte Bimetallkörper selbst als Kontaktstück,
dessen Träger oder Widerlager ausge-Lildet und derart angeordnet wird, daß in der
Einschaltstellung die bei Erwärmung eintretende Formveränderung den Kontaktdruck
selbsttätig sicherstellt bzw. erhöht. Dies hat den Vorteil besonderer Einfachheit
und Sicherheit. Beispielsweise bei Installationsdrehschaltern dienen als Träger
der ortsfesten Kontakte bisher meist schmale Blattfedern, deren Kraft aber zufolge
Erwärmung bald erlahmt. Ersetzt man jedoch nach der Erfindung diese Blattfedern
durch Bimetallstreifen, so wird die Zahl der Einzelteile nicht erhöht, es können
sogar besondere Kontaktdruckfedern erspart werden, und doch bewirkt die bei Stromdurchgang
unvermeidliche Erwärmung eine Sicherstellung bzw. Erhöhung des Kontaktdrukkes. Von
zwei zusammenwirkenden Kontakten braucht in der Regel nur einer derselben als Bimetallkörper
ausgebildet zu sein oder einen solchen Körper als Träger zu besitzen, es ist aber
auch ohne weiteres möglich, die beiden zusammenwirkenden Kontakte im Sinne der Erfindung
auszubilden bzw. anzuordnen. Bei hochwertigen Schaltvorrichtungen wird häufig Mehrfach-,
mindestens Zweifachunterbrechung vorgesehen. Es besitzt z. B. jeder Drehschalter
auf dem Rädchen eine Kontaktbrücke, die an ihren Enden, gegebenenfalls um i8o° versetzt,
die beweglichen Kontakte trägt, die in der Einschaltstellung an den ortsfest am
Schaltersockel angebrachten Kontakten zur Anlage gelangen. Es liegt dann also Zweifachunterbrechung
vor. Für solche Schaltgeräte mit Mehrfachunterbrechung schlägt die Erfindung vor,
die die ortsbeweglichen Kontakte tragende Kontaktbrücke als den Kontaktdruck bei
Erwärmung sichernden bzw. erhöhenden Bimetallkörper auszubilden.
-
Die Erfindung bietet noch weitergehende Möglichkeiten. Wenn man den
als Bimetallstreifen ausgebildeten Träger eines oder beider zusammenwirkenden Kontakte
so gestaltet, daß er im kalten Zustande schwach gewölbt ist und sich bei Erwärmung
streckt, so führen die Kontakte während dieser Streckung eine wenn auch geringfügige
aufeinander gleitende Bewegung aus, sie schleifen dabei aufeinander und reinigen
sich gegenseitig von den Kontaktübergang störenden Schmutz- und Oxydteilchen. Diese
Selbstreinigung der Kontakte gewährleistet abgesehen von dem dauernd gesicherten
erforderlichen Kontaktdruck einen stets geringen Stromübergangswiderstand.
-
Auch bei Steckvorrichtungen ist die Erfindung anwendbar. Die Erfindung
empfiehlt, von den beiden als Hülse und Stift ausgebildeten Steckkontakten wenigstens
den einen als längs geschlitztes Bimetallrohr auszubilden, und zwar derart, daß
bei Erwärmung die Bimetallhülse sich engt oder der Bimetallstift sich weitet. Bekanntlich
neigen gerade Steckvorrichtungen vielfach zu einem Nachlassen des Kontaktdruckes,
weil bei häufigem Gebrauch der Steckerstift, der übrigens auch beim Erfindungsgegenstande
als Rund- oder als Flachstift ausgebildet sein kann, die geschlitzte Steckerhülse
auseinanderspreizt. Dieser Nachteil ist beim Erfindungsgegenstande vermieden. Flachstiftsteckvorrichtungen
besitzen bekanntlich einen messerartig gestalteten beweglichen Kontakt, der in einen
gabelartigen Gegenkontakt eingelegt wird. Die Erfindung schlägt vor, das Kontaktmesser
aus zwei in kaltem Zustande dicht aneinanderliegenden Metallstreifen, von denen
wenigstens der eine aus Bimetall besteht, herzustellen, die außerhalb der kontaktgebenden
Flächen an einem ihrer Enden, zweckmäßig am Anschlußende, fest miteinander verbunden,
z. B. vernietet oder verschweißt, sind und so angeordnet werden, daß sie bei Erwärmung
an den kontaktgebenden Flächen sich voneinander zu entfernen suchen. Dabei kann
der gabelförmige Gegenkontakt nach Wahl aus Einmetall oder auch aus Bimetall bestehen.
In jedem Falle ergibt sich darin auch bei Flachkontaktsteckverbindungen.eine selbsttätige
Sicherung bzw. Erhöhung des Kontaktdruckes bei Erwärmung.
-
Es sind Steckvorichtungen bekannt, bei denen die Hülse einen Längsschlitz
aufweist, in den ein messerartiger oder im Querschnitt schlüsselartiger Gegenkontakt
in Richtung der Längsachse der Steckerhülse eingeführt wird. Die Erfindung empfiehlt,
diese Steckerhülse als geschlitztes Bimetallrohr auszubilden, das den Gegenkontakt
zangenartig umfaßt. Auch dies führt zu einer Sicherung bzw. Erhöhung des Kontaktdruckes
und zti einer Selbstreinigung der Kontakte. Werden hingegen
die
gegabelten oder geschlitzten Steckerhülsen aus den bisher üblichen Metallen wie
Kupfer, Messing o. dgl. hergestellt, so gelingt es im Wege der Erfindung dennoch,
die Vorteile des Vorschlages sich zunutze zu machen, wenn man jeden oder wenigstens
einige der durch die Schlitzung entstandenen Teile der Steckerhiilse sich an einem
im Dosensockel festliegenden Eimetallstreifen anlegen läßt, der bei Erwärmung den
Hülsenteil gegen den Stekkerstift oder das Steckermesser preßt. Man kann bereits
vorhandene Steckvorichtungen in dieser Weise ergänzen.
-
I)ie Zeichnung läßt verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
erkennen. Es sind nur die zum Verständnis erforderlichen Einzelteile dargestellt.
Alb. i und 2 zeigen Anordnungen für Einfachunterbrechungen, Abb. 3 und 4 für Zweifachunterbrechungen.
Abb.5 läßt in Seiten-, Abb. 6 in Stirnansicht einen Steckerstift bzw. eine Steckerhülse
erkennen. Abb.7 veranschaulicht die Anordnung nach der Erfindung an einer Steckvorrichtung.
Abb.8 zeigt in Seitenansicht, Abb.9 in Stirnansicht eine abgeänderte Form einer
Steckvorrichtung. '' hei der Anordnung nach Abb. i ist der eine Kontakt 2 in üblicher
Weise an einem Isolierstück 3, z. 13. Schaltsockel, befestigt. Sein Gegenkontakt
4 wird nach der Erfindung von einem Binietallstreifen 5 getragen, der im Schaltstück
6 fest eingespannt ist. Der Kontakt 2 kann auch von einem federnden Element, also
einem gewöhnlichen federnden Blechstreifen getragen werden. Die nicht dargestellte,
zu unterbrechende Leitung ist an Anschlußklenimen geführt, die einerseits mit dem
Kontakt 2, andererseits mit dem Bimetallstreifen 5 in stromleitender Verbindung
stehen. In der dargestellten Einschaltstellung erwärmt sich der Binietallstreifen
5 und sucht sich im Sinne des gewinkelten Pfeiles zu verbiegen. Dabei drückt er
den Kontakt 4 kräftig gegen den Kontakt 2, so daß ein sehr günstiger Stroniübergangswiderstand
auf die Dauer gewährleistet ist. Die Trennung der Kontakte 2, 4 erfolgt dadurch,
daß die Isolierstücke 3 und 6 voneinander fortbewegt werden, was z. B. bei I)relischaltern
durch bekannte Moment- oder Vollnionientgesperre lierbeigefültrt wird. Es kann das
Schaltstück 3 oder das Isolierstück 6 oder es können beide Teile ortsbeweglich sein.
Man kann auch sowohl das Schaltstück 3 als auch das Isolierstück 6 ortsfest anordnen
und zwecks Trennung der Kontakte zwischen diese ein aus Isolierstoff bestehendes
Trennmesser einführen, wie dies an sich, z. 13. aus der deutschen Patentschrift
500 ioo, bekannt ist.
-
Abb.2 zeigt die grundsätzlich gleiche Anordnung mit dem Unterschied,
daß der Kontakt 2 ebenfalls unter Zwischenschaltung eines Bimetallstreifens 7 am
Schaltstuck 3 befestigt ist, so daß beide elektrisch trennbaren Kontakte 2, 4 von
Bemetallkörpern 5, 7 getragen werden. In der Einschaltstellung suchen sich diese
in Richtung der gewinkelten Pfeile zu verbiegen und sichern bzw. verstärken den
Kontaktdruck. Wenn man bei den Ausführungsformen nach Abb. i und 2 dem oder den
Bimetallstreifen 5 bzw. 5 und 7 im kalten Zustande eine schwach gewölbte Form gibt,
aus der sich diese Streifen bei Erwärmung zu verbiegen suchen, so findet, wie leicht
erkennbar, während dieses Streckens eine Relativbewegung zwischen den Kontakten
2, ,4 statt, die aufeinander gleiten und, wenn auch diese Gleitbewegung oder Reibbewegung
nur klein sein mag, sich gegenseitig von selbst reinigen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist Itlehrfachunterbrechung
angenommen, wie sie bei Dreh- oder Kippschaltern, Druckknopfschaltern Installationsselbstschaltern
usw. vielfach üblich ist. Es sind zwei ortsfeste Kontakte 2 vorgesehen, denen zwei
ortsbewegliche Kontakte 4 entsprechen. Diese werden von einer aus einem Bimetallstreifen
8 bestehenden beweglichen Kontaktbrücke getragen, die von einem Kniehebelschaltwerk
9 gesteuert wird, wie dies an sich bei Kipp-, Druckknopf-, Installationsselbstschaltern
usw. vielfach bekannt ist. Im Einschaltzustande sucht sich bei Erwärmung die Bimetallkontaktbrücke
8 an ihren freien Enden im Sinne der gewinkelten Pfeile zu verbiegen und sichert
bzw. erhöht dadurch den Kontaktdruck. Auch einer solchen Kontaktbrücke 8 kann man
eine Gestaltung geben, daß sie im kalten Zustande schwach gewölbt ist und durch
Erwärmung sich zu strecken sucht, so daß die bereits erwähnte Selbstreinigung der
Kontakte eintritt.
-
Daß es auf die Form des Bimetallkörpers nicht ankommt, lehrt Abb.4.
Während bei der Ausführung nach Abb. 3 die Kontaktbrücke 8 die Form eines ebenen
Streifens oder bei Unterbrechung des Stromkreises an einer höheren Zahl von Stellen
diejenige einer ebenen Scheibe aufweist, ist die aus einem Bimetallkörper bestehende
Kontaktbrücke 8 der Ausführungsform nach Abb. 4 U-förmig gebogen. Der Strom durchläuft
in der dargestellten Einschaltstellung die Kontakte 2, 4 und den Bimetallstreifen
8 in Richtung der geraden Pfeile, die Bimetallkontaktbrücke 8 wird also wie bei
den Ausführungsformen nach Abb. i bis 3 unmittelbar beheizt. Bei Erwärmung sucht
sich der Bimetallkörper 8 im Sinne der gewinkelten Pfeile zu verbiegen und sichert
dadurch den erforderlichen Kontaktdruck.
-
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 und 6 zeigt ein längs geschlitztes
Bimetallrohr io. Benutzt man dieses.als Steckerhülse, so wird man die Anordnung
so wählen, daß das Rohr sich bei Erwärmung zu verengen sucht, so daß es den eingeführten
Steckerstift, der bei diesem Ausführungsbeispiel als Rundstift zu denken ist, immer
kräftiger zu umfassen sucht. Man kann ein gleiches Bimetallrohr mit entsprechendemAußendurchmesser
auch als hohlen Steckerstift verwenden, dann wird man aber umgekehrt die Anordnung
so wählen, daß der hohle Steckerstift io sich bei Erwärmung aufbiegt und dadurch
immer kräftiger gegen die Innenwandung der Steckerhiilse preßt. N-lan kann sowohl
die Steckerhülse als auch den
Steckerstift als längs geschlitztesBimetallrohr
ausbilden. Bei Verwendung der Bimetallhülse io als Steckerhülse wird der Steckerstift
in bezug auf die Abb. 6 in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene in den Innenraum
i i der Hülse io eingeführt, der Schlitz 12 gestattet das Verbiegen im Sinne der
Sicherstellung bzw. Erhöhung des Kontaktdruckes.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.7 handelt es sich um eine Steckvorrichtung
mit einer Steckerhülse 13 aus Einmetall, Bronze, Kupfer, Messing o. dgl., die wie
üblich geschlitzt ist und deren beide Teile 14, 15 gegen den in Richtung senkrecht
zur Zeichnungsebene eingeführten Stift federn. Diese Teile sind, wie bekannt, in
den Hohlraum 16 eines Dosensockels 17 eingesetzt. In diesen sind für jeden Steckerhülsenteil14,
15 je ein Bimetallstreifen 18 eingelassen, die sich an Vorsprüngen des Sockels
17 abstützen und als Widerlager für die Teile 14, 15 dienen. Die Bimetallstreifen
18 sind nicht von Strom durchflossen, erwärmen sich aber dennoch während des Gebrauchs
der Steckdose und verbiegen sich dabei derart, daß sie die Teile 14, 15 fest gegen
den eingeführten Steckerstift, der auch in diesem Falle als Rundstift angenommen
ist, drücken.
-
Das Beispiel nach Abb. 8 und 9 zeigt eine Steckvorrichtung mit einem
Flachstift i9 als beweglichem Gegenkontakt. Den ortsfesten Gegenkontakt io bildet
ein längs geschlitztes Bimetallrohr, dabei wird aber im Gegensatz zur Ausführungsform
nach Abb. 5, 6 das Steckermesser i9 in der Zeichnungsebene oder senkrecht dazu so
eingeführt, daß es innerhalb des Schlitzes 12 (vgl. Abb. 6) zu liegen kommt und
von der geschlitzten Hülse io zangenartig erfaßt wird. Erwärmt sich die letztere,
so verstärkt sich der Zangendruck, die Kontakte io, i9 werden immer kräftiger aufeinander
gepreßt. Es können zusätzliche Kontaktfedern 2o aus Einmetall vorgesehen sein, die
das Kontaktmesser i9 gleichfalls zangenartig erfassen und gegebenenfalls so innerhalb
der Bimetallhülse 1o, an deren Innenwandung anliegend, angeordnet werden, daß sie
beim Zusammenziehen der Hülse io auch ihrerseits mit zunehmendem Druck gegen den
Flachstift i9 gepreßt werden.
-
In Abb. 9 ist im Teil i9 durch eine gestrichelte Linie eine abgeänderte
Ausführungsmöglichkeit angedeutet. Es kann nämlich, wie eben durch die gestrichelte
Linie in Abb. 9 angedeutet, das Kontaktmesser i9 aus zwei in kaltem Zustande dicht
aneinanderliegenden Metallstreifen, von denen wenigstens der eine aus Bimetall besteht,
hergestellt sein, die außerhalb ihrer kontaktgebenden Fläche, zweckmäßig am Anschlußende,
miteinander vernietet oder verschweißt sind. Diese beiden Metallstreifen werden
so angeordnet, daß sie bei Erwärmung an den kontaktgebenden Flächen sich von einander
zu entfernen suchen. Man kann also in diesem Falle zwei Bimetallstreifen oder einen
Bimetall- und einen Einmetallstreifen zu einem Messerkontakt vereinigen derart,
daß bei Erwärmung das mehrlagige Kontaktmesser i9 sich mit immer kräftiger werdendem
Druck an den Gegenkontakt 1o, 2o anpreßt und dadurch den erforderlichen Kontaktdruck
sicherstellt bzw. erhöht. Der ortsfeste Gegenkontakt kann dabei, wie insbesondere
bei Hebelschaltern üblich, aus einer Art Gabel bestehen, in die das Messer eingelegt
wird, die Gabel kann aus Ein- oder Bimetall gefertigt sein. Beim Ausführungsbeispiel
nach Abb.9 ist angenommen, daß sowohl aus Einmetall bestehende Gabeln oder Zangen
2o als auch ein längs geschlitztes Bimetallrohr io als ortsfester Gegenkontakt vorgesehen
sind.
-
Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht
beschränkt, sondern kann bei jeder elektrischen Schaltvorrichtung angewendet werden,
unabhängig von der Form und der Art der Beheizung des Bimetallkörpers, wenn dieser
nur so ausgebildet und angeordnet wird, daß er bei Erwärmung in der Einschaltstellung
den Kontaktdruck erhöht oder wenigstens sicherstellt.