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Verfahren zur Herstellung von Unterbrecherkontakten aus künstlichen
Kohlekörpern und Gräphitmetallkörpern Die im elektrischen Ofen nach bekanntenVerfahren
hergestellten Kohlekörper und Graphitkörper sowie Mischungen derselben mit Metallpulvern,
sogenannte Metallkohlen, werden infolge ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit,
ihrer gleitenden Eigenschaften und ihrer Unverbrennbarkeit in ausgedehntem Maße
als Schleifkontakte verwendet. Den erwähnten Vorteilen steht jedoch der große Nachteil
dieser Körper gegenüber, daß sie sehr spröde und außerdem nicht lötbar sind, so
daß besondere Anforderungen für die Stromzuführung zu diesen Kontaktkörpern geschaffen
werden mußten.
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Die einfachste Art der Stromzuführung zu einem Bürstenkontakt besteht
darin, daß auf dem vorteilhaft galvanisch mit Kupfer überzogenen Kopf desselben
eine Spiralfeder oder ein mit einer Blattfeder versehenes Druckstück aufgepreßt
wird. Weiterhin kann die Stromzuführung mittels einer Metallitze erfolgen, die mit
einem Metallzement in einem in dem Bürstenkontakt vorhandenen Loch befestigt wird.
Vielfach, insbesondere bei größeren Schleifkontakten mit hoher Belastung, wird eine
gute Stromzuführung zu dem Bürstenkontakt dadurch bewerkstelligt, daß eine kastenförmige
Metallarmatur über den Kopf der Schleifbürste gezogen und durch Schrauben oder Stifte
mit demselben fest verbunden wird.
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Infolge der besgnders wertvollen Kontakteigenschaften der künstlichen
Kohlen, insbesondere ihrer Unverbrennbarkeit, ihrer sehr geringen Materialwanderung
und Abnutzung sowie der Unmöglichkeit,
zusammenzukleben; hat es
nicht an Versuchen gefehlt, künstliche Kohlen, Elektrographit und Kohlemetallkörper
auch als Unterbrecherkontakte zu verwenden. Man hat sich dabei jedoch- bei der Stromzuführung
zu diesen weder nietbaren noch lötbaren Kohlekontakten an die für Schleifkontakte
beschriebenen Stromzuführungen gehalten, wobei es jedoch nur gelang, verhältnismäßig
große Unterbrecherkontakte zu erzeugen, die durch Handarbeit hergestellt, verhältnismäßig
sehr teuer sind. So hat man aus runden oder eckigen Kohlekörpern, Graphitkörpern
oder Graphitmetallkörpern Stücke ausgeschnitten, ihre Enden verkupfert und dieselben
in Fassungen eingeschraubt oder eingenietet und nötigenfalls noch durch einen Stift
in der Fassung gesichert.
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Es gelang nach den bis jetzt bekanntgewordenen Verfahren jedoch nicht,
kleine Unterbrecherkontakte mit Durchmessern von i bis 8 mm in Formen und Größen
herzustellen, wie solche heute in außerordentlich großen Mengen aus Edelmetall für
die Zwecke der Schwach- und Starkstromtechnik verwendet werden.
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Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung von aus Metallträgern
und Graphitköpfen zusammengesetzten Unterbrecherkontakten vorgeschlagen, bei dem
feinstes Kolloidgraphitpulver in die Aussparungen eines Metallträgers eingepreßt
und verankert wird, während gleichzeitig eine Verdichtung des Kolloidpulvers zu
einem festen Graphitkörper stattfindet.
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Versuche haben nun gezeigt, daß die Herstellung kleiner zusammengesetzter
Graphitkontakte auch auf einem anderen Weg möglich ist, indem man von dem billigen
Elektrographit ausgeht, der in beliebigen Formen, wie Blöcken, Tafeln und insbesondere
Stangen zu erhalten ist. Außer Elektrographit oder :Mischungen desselben mit Metallpulvern
können jedoch auch die in den gleichen Formen erhältlichen, wesentlich härteren
künstlichen Kohlen zur Herstellung kleiner zusammengesetzter Unterbrecherkontakte
verwendet werden.
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Nach demVerfahren gemäß derErfindung schneidet man aus vorteilhafterweise
runden Kohlestäben, Graphitstäben oder Stäben aus Graphitmetallmischungen Plättchen
ab, was mittels einer Bandsägemaschine oder besser einer Trennschneidmaschine mit
großer Genauigkeit erfolgen kann. Diese Plättchen werden dann auf einer Schleifmaschine
schwach konisch geschliffen. Das konische Plättchen wird mit der Seite seines größeren
Durchmessers in die zylindrische Fassung des Kontaktkörpers eingelegt und durch
plastische Verformung des Kontaktkörpers festgehalten. Diese Verbindung ist unlösbar.
Die Kontaktträger bestehen aus einem gutleitenden Metall oder einer Metallegierung,
wie z: B. Silber, Kupfer, Messing oder Eisen. Die Kontaktträger können je nach dem
Verwendungszweck der fertigen Kontakte eine beliebige Form haben. Sie weisen jedoch
in ihrem oberen Teil eine vorteilhafterweise runde Fassung, d. h. einen Hohlraum,
auf, der zur Aufnahme des Kontaktplättchens dient, während ihr Fuß je nach Bedarf
glatt ausgebildet ist, einen Nietansatz oder einen mit einem Schraubengewinde versehenen
Ansatz trägt. Eine Durchführungsform dieses Verfahrens zur Befestigung von Kontaktköpfen
aus Kohle, Graphit oder einer Graphitmetallmischung in metallische Kontaktträger,
zeigt Abb. i. Das konische Plättchen 2 wird mit der Seite seines größeren Durchmessers
in die zylindrische Fassung des Kontaktträgers i eingelegt, der sich in der Matrize
3 befindet. Ein im Innern konisch ausgebildeter Stempel 4 drückt nun den Rand der
zylindrischen Fassung des Kontaktträgers i an die konische Wand des Kontaktplättchens
2 an, während gleichzeitig ein durch eine Feder 6 gehaltener Druckbolzen 3 das Kontaktplättchen
niederdrückt.
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Abb. 2 zeigt den so hergestellten zusammengesetzten Kontakt mit dem
Kontaktträger i und dem Kontaktkopf 2. Eine Abänderung des Verfahrens zur Befestigung
eines schwach konisch geschliffenen Kontaktplättchens in der zylindrischen Fassung
eines Kontaktträgers zeigt Abb. 3. In der Matrize 3 befindet sich der Kontaktträger
i, in den das Kontaktplättchen 2 eingelegt wird. Auf die zylindrische Fassung wird
nun ein Stempel 4 aufgesetzt, der an seinem unteren Rand eine messerscharfe keilförmige
Ausbildung zeigt. Durch einen geringen schlagartigen Druck wird in den oberen Rand
der Fassung eine Kerbe eingedrückt und dadurch das Kontaktplättchen in der Fassung
befestigt.
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Abb. 4 zeigt einen so hergestellten zusammengesetzten Kontakt. Dieses
Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter Unterbrecherkontakte hat den Vorteil,
daß sich die Kontaktplättchen auch bei sehr rauhem Betrieb nicht aus den Fassungen
lösen.
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Es sind bereits Schaltkontakte aus Edelkohle bekanntgeworden, bei
welchen konisch geformte Stücke durch seitlich angedrückte Metallstreifen gehalten
werden. Diese Metallstreifen werden auf Biegung beansprucht. Dies bedingt, daß bei
rauhem Betrieb mit der Zeit eine gewisse Lockerung der Edelkohle eintreten kann.
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Die erfindungsgemäße plastische Verformung einer vorzugsweise zylindrischen
Fassung des Kontaktträgers ist hingegen so fest, daß sie jeder Erschütterung standhält
und immer das satte feste Anliegen auch im rauhen Betrieb gewährleistet ist. Dadurch
sind die Übergangswiderstände nur sehr gering und meist zu vernachlässigen.
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Die vorstehend beschriebenen Unterbrecherkontakte können überall dort
verwendet werden, wo mittlere und größere Schaltleistungen in Frage kommen. Es hat
sich jedoch gezeigt, daß dort, wo nur sehr geringe Stromstärken und Spannungen verwendet
werden, wie insbesondere in der Fernmeldetechnik und Hochfrequenztechnik, bei denen
selbst sehr geringe Übergangswiderstände von Nachteil sind und Rauschspannungen
vermieden werden müssen, die Befestigung des Kontaktkopfes in dem Kontaktträger
derart erfolgen muß, daß keinerlei Hohlräume zwischen Kopf und Trägerwandungen vorhanden
sind.
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Es hat sich nun gezeigt, daß eine vollständige und innige Verbindung
zwischen Kontaktkopf und Kontaktträger dadurch erzielt wird, daß man die Hohlräume
zwischen dem Kontaktträger und dem Kontaktkopf bei dem Andrücken der Fassung des
Kontaktträgers
an den konischen Kontaktkopf mit einem sehr feinen, plastisch verformbaren und stromleitenden
Pulver dicht ausfüllt. Hierzu eignen sich besonders Graphitpulver, :Metallpulver
oder Mischungen von Graphitpulver mit Metallpulvern, insbesondere mit Silberpulver.
Eine ähnliche Maßnahme ist bereits beim Stromanschluß für Kohleelektroden in elektrischen
Ofen bekanntgeworden, jedoch wurde dabei der Spielraum mit geschmolzenem Metall
ausgegossen.
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Bei genügend starkem Andrücken der Trägerwand an den konischen Kontaktkopf
gemäß Abb. i und 3 haftet das Pulver fest an den Wänden sowohl des Kontaktträgers
als auch des Kopfes. Es hat sich nun als vorteilhaft erwiesen, die so hergestellten
Kontakte anschließend einem Glühprozeß zu unterziehen. Hierdurch wird das in den
Hohlräumen befindliche Pulver verfestigt.
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Bei Verwendung von Metallpulver oder Mischungen von '.Metallpulver
mit Graphitpulver findet dabei gleichzeitig ein Sintern und Anschmelzen des .in
den Hohlräumen befindlichen Pulvers an den Kontaktträger und den Kontaktkopf statt.
Das Glühen der fertigen Kontakte erfolgt bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes
der Kontaktträger, vorteilhafterweise in einem inerten Gas (,der im Vakuum, um ein
Verbrennen des Kontaktkopfes und eine Oxydation des Kontaktträgers zu vermeiden.
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Die so hergestellten Kontakte zeigen keine Rauschspannungen und keinen
Übergangswiderstand vom Kontaktträger zum Kontaktkopf.