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Verfahren zur Herstellung von Unterbrecherkontakten aus künstlichen
Kohlekörpern und Graphitmetallkörpern Die im elektrischen Ofen nach bekannten Verfahren
hergestellten Kohlekörper und Graphitkörper sowie Mischungen derselben mit Metallpulvern,
sogenannte Metallkohlen, werden infolge ihrer guten elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit),
ihrer gleitenden Eigenschaften und ihrer Unverbrennlichkeit 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 ein in dem Bürstenkontakt vorhandenes 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 besonders 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 Kolloidpulv ers zu
einem festen Graphitkörper stattfindet.
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Versuche haben nun gezeigt, daß die Herstellung kleiner zusammengesetzter
Graphitkontakte auch auf einem anderen Wege 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 dem Verfahren gemäß der Erfindung schneidet man aus vorteilhafterweise
runden Kohlestäben, Graphitstäben oder Stäben aus' Graphitmetallmischungen Plättchen
ab, was mittels einer Bandsägemaschine oder besser einer Trennschneidemaschine mit
großer Genauigkeit erfolgen kann. Diese Plättchen werden nun in besonders ausgebildete
Kontaktträger eingepresst, die aus einem gut leitendem Metall oder einer Metallegierung,
wie z. B. Silber, Kupfer, Messing oder Eisen, bestehen. 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 Schraubgewinde
versehenen Ansatz trägt. Die Abb. i bis 4 zeigen verschiedene Ausbildungsformen
zusammengesetzter Kontakte, bei denen die Kontaktträger mit i und der Kontaktkopf
mit 2 bezeichnet wird. Abb. i zeigt einen zusammengesetzten Kontakt, der auf beliebige
Metallunterlagen, wie Kontaktfedern, Kontaktböcke usw., aufgelötet oder aufgeschweißt
wird. Die Abb. 2 und 3 zeigen zwei verschieden ausgebildete Kontaktnieten, während
in Abb. 4 eine Kontaktschraube gezeigt wird.
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Die Abb.5 zeigt in schematischer Weise die Herstellung eines aus Kontaktträger
und Kontaktkopf zusammengesetzten Unterbrecherkontaktes gemäß der Erfindung. In
eine Matrize 3 wird der Kontaktträger i eingesetzt, der Kontaktkopf 2, der aus einem
von einer Stange abgeschnittenen Kohleplättchen besteht, auf den Hohlraum des Trägers
gelegt und mit der Führungsbüchse 4 zentriert. In der Führungsbüchse läuft ein Stempel
5, der den Kontaktkopf mit einem langsam wirkenden Druck in die Fassung des Kontaktträgers
hineindrückt. Es hat sich als günstig erwiesen, den Durchmesser des Kontaktkopfes
etwa 1/2 mm größer zu halten, als den lichten Durchmesser der Fassung des Kontaktträgers.
Hierdurch wird beim Niederdrücken des Stempels 5 am äußeren Umfange des Kontaktplättchens
eine Schicht von Kohle an dem scharfen inneren Rand der Fassung des Kontaktträgers
in Form von Kohlepulver abgestreift, wobei bewirkt wird, daß der Kontaktkopf genau
die Form der Fassung annimmt und dadurch gut in derselben verankert wird.
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Der so hergestellte zusammengesetzte Kontakt wird nach der Entfernung
aus der Matrize noch derart nachbearbeitet, daß der Kohlekopf mittels Feilen, Drehen
und Schleifen oder Fräsen in die gewünschte Form, z. B. eines Zylinderkopfkontaktes,
Rundkopfkontaktes, Spitzkopfkontaktes usw., gebracht wird.
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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. Bei dem beschriebenen Verfahren kann infolge der Sprödigkeit des
Kontaktkopfes und der geringen Unebenheiten der Wände und des Boden; der Fassung
ein restloses *und sattes Anliegen des Kopfes in der Fassung nicht immer erreicht
werden.
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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 beim Einpressen des Kontaktkopfes
in den Kontaktträger mit einem sehr feinen, plastisch verformbaren und stromleitenden
Pulver dicht ausfüllt. Hierzu eignen sich besonders Graphitpulver mit Metallpulvern,
insbesondere mit Silberpulver.
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Eine ähnliche Maßnahme ist bereits beim Stromanschluß für Kohleelektroden
in elektrischen Öfen bekanntgeworden, jedoch wurde dabei der Spielraum mit geschmolzenem
Metall ausgegossen.
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Bevor man den zylindrischen Kontaktkopf in die Fassung des Kontaktträgers
einpreßt, schüttet man
eine kleine Menge des Pulvers auf den Boden
der Fassung und drückt anschließend den Kopf ein. Das Pulver wird dabei teilweise
zusammengedrückt und gleicht dadurch Unebenheiten aus, die zwischen dem Boden der
Fassung und dem des Kontaktkopfes bestehen. Infolge seiner gleitenden Eigenschaften
steigt ein weiterer Teil des Pulvers in vorhandene Hohlräume zwischen der Fassungswand
und dem Kontaktkopf nach oben, füllt so diese Hohlräume vollkommen aus und tritt
teilweise auch zwischen Kopf und Fassungswand aus.
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Abb.6 zeigt einen so hergestellten, zusammengesetzten Kontakt, bei
dem der Kontaktträger mit i, der Kontaktkopf Mit 2 und die zwischen Kontaktträger
und Kontaktkopf liegende zusammengepreßte Pulverschicht mit 3 bezeichnet ist.
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Bei genügend starkem Andrücken des zylindrischen Kopfes auf den Boden
der Fassung des Kontaktträgers mittels des Preßstempels gemäß Abb. 5 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 oder 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.