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Kupplung für e#ine Mehrzahl von Durchführungen Diie Erfindung bietrifft
eine Kupplung für Verwendungszwecke, bei denen mehrere, Stromleiter auf einfache-
Weise schnell miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Kupplungen
dieser Art sind an sich M#annit. Sie weisen jedoch alle, den, Nachteil auf, daß
isie, sobald sie zur Durchschaltung mehrere Einzelleiter Ver-,vendung finden sollen,
einen großen Platzbcdarf beanspruchen. Dieses hat zur Folge, daß die Kupplungen
überall dort nicht einsatzfähig sind, wo auf geringstem Raum oder bei Einsatz geringster
Gewichte eine möglichst hohe Anzahl von Einzelheften, durchgeführt weTden soll.
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Als -weiterer Nachteil diesex bekannten Kupplungen wird von der Praxis
der Umstand bczeichnet, daß die Kontalkte--lemente aus freistehenden Stiften, messerförrnigen
oder gabelförmigen bzw. rohrförmigen Bauteilen bestehen. Der Grund hierfür ist,
daß diese Konitaktelemente durch äußere Einflüsse leicht verformit, (verboggen,
verbeult usw.) werden können. Die geringste" VeT-formung ge-nügt aber schon, kostspielige
justagearbeit notwendig zu machen, um die Kupplung wieder in, gebrauchsfählgen Zustand
zu versetzen. Auch bei der Herstellung dieser Kupplungen Wirkt sich das zeitraubende
Einjustieren der Kontaktelemente- ungünstig aus.
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Der Umstand, daß die Kontaktelemente freistehende Bauteile sind, stellt
zur Bedingung, daß die Kontakte,#emente- zwei Ansprüchen genügen müssen, nämlich
dem der StroraübeT-tragung und dem der mechanischen Beanspruchung. Das
be-
deutet, daß die Kontaktelemente aus Bauteilen mit großem
Querschnitt bestehen müssen. Konstrukt,ive,- Maßnahmen, die als Kontaktelementewinkel-
oder U-förmige - Querschnitte vor-sehen, ändern an der Tats#ache des zu großen
Metallbedarfs nichts. Die großen Querschnitte der Kontaktelemente haben wiederum
zur Folge-, daß das Gesamtvolumen der Kupplungen steigt.
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Ferner wird es in der Praxis allgemein aJs ein großer Nachteil empfunden,
daß die geringsten Abstandsunterschiede zwischen Buchsen und Sitiften einen, schweren
Steckvorgang und schlechte Kontaktgabe verursachen. Versuchen diese Frage dadurch
zu lösen, das einzuführende wie das aufnehmende Kontaktteil in dem tragenden Isolierkörper
beweiglich zu lagern, haben wohl eine geringe- Besserung im Steckvorgang gezeigt,
ailyzr gleichzeitig den Nachteil mitgebracht, daß jede Bewegung, die die kontaletgebenden
Elemente beim Steckvorgang oder bei Vibrationen ausführen, sich auf die Lötstelle
des Zuleiffiers überträgt und dort zu Brüchen führt. Dieses um so mehr, da die Lötstellen
überhaupt leicht zu Sörungen neigen (kalte Lötstellen). Den gleichen nachteiligen
Einfluß üben. derartig lose gelagerte Kontakelemente -auch auf SchraubveTbiindungen
aus.
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Außer den oben beschriebenm Nachteilen #veieen dithekannten Kupplungen
auch den Nachteil auf, daß die kontaktgebenden Eleinen#e aus großen, in sich geschlossenen
Flächen bestehen. Die Kontaktelemente berühren sich selbst bei sorgfä,Itigst,e,rjusitierar,b&t
immer nur an höchstens drei Punkten, in den meisten Fällen aber, nur an einem Punkt.
I-Iieraus ergibt sich wiederum, daß trotz großem Werkstoffveriibrauchs hohe ÜbeT-gangs-%?#,iders,tände
(Erwärrnungen) und somit Verluste auftreten.
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s weiterer Nachteil ist zu bezeichnen, daß bei Verformung oder Ermüd:ung
der einzuführenden oder aufnehmenden Kontaktelementedie Kontaktgabe auf ein unerträgliches
Maß herabsinkt. Da die bekannten Kupplungen je Durchführung mir eine! oder
zwei federnde Kontaktelemlente besitzen, treten beim Aussetzen -einer Kontaktfeder
bereits schon untraghare Störungen auf.
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Hinsichlich der Korrosion der Kontaktelemente weisen die bekannten
Kupplungen gleichfalls Nachteile auf. Da es sich bei Kupplungen immer um Aggregate
handelt, die emen schnellen Steckvorgang ermöglichen sollen, muß bei Kupplungen
mit mehreren Durchführungen auf leichten Steckvorgang dex einzelnen Durchführung
Weit gelegt werden. Das bedingt, daß die Reibungsdrücke v#p-r.-hältnismäßig niedrig
gehalten werden müssen. Hieraus ergibt sich, daß, bedingt durch die große Korrosionsanfälligkeit
von Kontaktelemeniben, sich die Kozrosionsbildung auch zwischen den sich bierührenden
Flächen der Konbaktelernente zeigt und zu den bekannten Folgeerscheinungen führt.
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Schließlich weisen alle bekannten Kontaktvorrichtungen in ihrem Innern
einen verhä.Itni#smäßig großen Kondensraum auf. Da die, Niederschlägt auf dem Isolierstoff
durch die Größe des Kondensraumes beeinflußt werden, führt dieser Umstand häufig,
zu überschlägen. Versuche-, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß die. Kriechwege
entsprechend vergrößert werMn, gehen aber gemeinhin auf Kosfflen der Gesamtgröße.
der Kupplungen.
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Zur Beseitigung der oben beschriebenen Nachteile wird nun erfindungsgemäß
eine Kupplung derart ausgebildet, daß die kontaktgebendeni Eleinente- in konzentrischen,
aus Isolierstoff bestehenden Ringen untergebracht sind. Hierdurch wird erreicht,
daß auf kleinstem Raum eine- größtmögliche Anzahl von Durchführungen angeordnet
werden kann. Praktische Versuche haben. gezeigt, daß b-eispiels,-#voise bei einer
Leistung von:25 Amp. bei 2ooo Volt und io min Krdechweg Pro 0,7 mm
Durchmesserder
Kupplung ein- Einzelleiter durchgeführt werden kann.
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An Stelle der freistehenden, einzufühTenden bzw. aufnehmenden Kontaktelemente
sind die Kontaktelemente gemäß der weiteren Erfindung mit ihrer ganzen Länge in
dem aus Isolierstoff bestehenden aufnehmenden, #tragenden Körper untergebracht.
Hieraus exgjibit sich ideT Vorteil, daß die kontaktgebenden Elemente lediglich zur
Strom-Übemtragung herangezogen werden, wahrend die aus Isolierstoff gef#ertigten
Ringe dem Zweck der Isolation dienen und (den mechanischen Ansprüchen gerecht werden.
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Durch eine wie oben beschriebene Anordnung der strornübertragendien
Elemente tritt neben der Platzersparnis noch eine betträchliche Erspaxnis an leitendem
Werkstoff hinzu. Auch wird dadurch erreicht, daß Verformungen oder Beschädigungen
der Kontakte-lernente durch äußere Einflüsse vermieden werden. Durch das Vermeiden
von Beschädigungen der Kontaktelemmte, ist gleichzeitig eine gleichmäßig gute Kontaktgaibe
sowie ein gleichmäßig gut bleibender Steckvorgang gewährleistet. Auch wird durch
diese Anordnung die kritische Friage der Abstandsunterschiede zwischen einzuführenden,
und aufnehmenden Küntaktelementen gelöst. Praktische Versuche in dieser Richtung
haben gezeigt, daß es ohne Schwierigkeit möglich ist, Kupplungen gemäß vorliegender
Erfindung so herzustellen, daß tmotz der Vielzahl der Einzeldurchführungen ohne
Anwendung von Justierarbeiiiten ein einwandfreier Steckvorgang sowohl wie eine einwandfreie
Konbaktgäbe im Dauerbetrieb auch -in robusten Betrieben erhahen bleibt.
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Dieser Vorteil wird neben der beschriebenen Austbildung dex Kupplungen
noch verstIrkt: durch die besondeze Ausbildung der Kontaktelenientee, die darin
besteht, daß die eine Hä:lfite# der Kupplung mit Kontaktelementen versehlen ist,
die.,aus Metallstreifen bestehen, welche mit den aus Isolierstoff gefertigten Ringen
auf ihrer ganzen Länge innig verbunden sind, und die, andere Hälfte mit Kontaktelernenten
versehen -ist, die auf dem einen Ende fest, auf dem anderen Ende beweglich gehaltevt
#sind und. aus einer möglichst großen Anzahl einzeln für sich arbeitender
Federn mit b--ispielsweise rundem, dreieckigem, viereckigem, flachem,
hikonvexem
Querschnitt bestehen. Durch die Anwendung einer möglichst großen Anzahl für sich
ar,beiiwndt-,#r Kontaktelemente wird die Kontaktfläche in Kontaktlinien auf,--teilt.
Hierdurch wird erreicht daß en Sttelle der Ein- oder Drivipunktberührung eine vielfach
linienförmig,- Bereihung der gegenübeirliegenden Konitaktfläche erzielt wird; das
hat zur Folge" daß die, vorhandenen Kontaktflächen weHgehtendst ausgenutzt werden.
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Neben der bestmöglichen Ausnutzung der Kontaktflächten wird durch
die, Aufteilung der elastischeu Kontaktelemente in eine Anzahl für sich arbeitender
Kontaktelementedie Kontaktsicherheit auf das größtmöglichste erhöht. Auch ist durch
die Schaffung der oben, beschriebenen elastischen Kontaktelemente dem Konstrukteur
die Möglichkeit gegeben" die für den jeweiligen Zwetk hinsichtlich Strornübertragung
und federnder #F-igenschaft bestgeeigneite#n Querschnitt- und FederfoTmen anzuwenden.
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Zur Beseitigung der Nachteile hinsichtlich der Korrosion bei den.
beikannten Kupplungen ist bei der vorliegenden Erfindung eine Füllung der geschlossenen
Kupplung mit einem neutralen GaS vorgesehen. Dieste Gasfüllung kann z. B. tauf die
Weise erfolgen, daß, nachdem die Kupplung geschlossen ist, an den Kontaktraum wahlweise
entweider eine Vakuumpumpe oder eiine Gtasflasche anggeischlossen wird. Nachdem
der Kontaktraum luftleer -gepumpt ist, erfolgt die, erste- Füllung mit neutralem
Gas. Dieser Vorgang kan!n so oft wiederholt werden, bis die absolute Gewißheit besteht,
daß sich in -dem Kontaktraum kein Sauerstoff mehr befindet. Die Korrosionsgefahr
der Kontaktelemente wird bei tden bekannten Kupplungen. durch den. vorhandenen,
verhältnismäßig großen Kondensraum, wie! beretits ges'agt, gesteiggiert. Zur Unterhindung
dieser zusätzlichen Korrosionsgefahr, verursacht durch den großlen Kondensra,um
bei den bekannten Konitaktvorrich:-tungoien, weist die vorliegendte Erfindung eine
Kupplung auf, die nahezu kondensraumfrei ist, d. h. die, in, der Kupplung
vorhandenen Zwischenräume sind nur so groß, daß bielim Steckvorgiang die Flächen
der tragenden Elemente sich gegenseitig nicht zu stark bereiben und die Kontaktelementie
beim Steckvorgang frei arbeiten können. Die Ausschaltung des Kondensraumes wirkt
sich weiter bezüglich der Überschlagsgefahr äußerst günistig aus. Fügt man hinzu,
daß neben dem herabgesetzten Kondensraum noch die Möglichkeit besteht, den Kriechwieg
daidurch zu erhöhen, daß die konzentrischen Ringe mit Rippen versehen wierdien,
so ist jede Störung, verursacht -durch ##berschläge oder vagabundieren& Ströme!,
tauf das weitmöglichste Maß herabgesetzt.
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Ini der Zeichnung ist die Erfindung in. mehreren Ausführungsformen
biaispiiels,-#vic-:iise, veranschaulicht. und zwar zeigt Abb. i eine Draufsicht
auf einen Kontaktsatz der Kupplungspatrize, Abb.:2 einen Längsschnitt durch den
Kontaktsatz nach Abb. i gemäß Linie II-II, Abb. 3 eine Draufsieht auf einen
Kontaktsatz der Kupplungsmatrize, Abb. 4 einen Längsschnitt durch den Kontaktsatz
nach Abb. 3 gemäß Linie IV-IV, Abb. 5 und 6 Längsschnitte durch
die beiden Kupplungskontaktsätze einer aliderenAusführungsform der Erfindung, Abb.
7 ein-en Längsschnitt durch eine vollständige Kupplung mit Kontaktsätzen
nach Art der in den Abb. 5 und 6 dargestellten in verkleinertem Maßstabe.
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Der in den Abb. i und 2 veranschaulichte Kontaktsatz' der Kupplungspatrize
besteht aus gleichmittig ineinander angeordneten Ringen i bis 3 aus Isolierstoff,
an deren Außenseiten über den Umfang verteilt und im Abstand voneinander Kontaktfedern
4 angeordnet sind. Die einzelnen Kontaktfedern sind durch an den dazugehörenden
Ringen vorgesehene, sich radial erstreckende und den Kriechweg zwischen den Kontakten
bestimmende Rippen 5 voneinander getrennt. Die Fußstücke der Federn 4 durchsetzen
einen nach außen abstehenden Ringflansch des zugehörigen Ringes. Zum Ring i gehört
der Ringflansch 6, zum Ring 2 der Ringflansch 7, zum Ring
3 der Ringflansch 8. Ring, Ringflanseh und Rippen sind jeweils aus
einem Stück, gefertigt, gegebenenfalls durch Pressen, wobei gleichzeitig die Federn
4 mit eingepreßt wurden. Die vorstehenden Enden der Federn 4 bilden die Lötösen.
Gegebenenfalls können die Flansche 6 bis 8 jedoch auch gesondert hergestellt
sein. In diesem Fall werden der Ring i, sein Ringflansch 6 und die zu diesem
Ring gehörenden Federn 4 durch einen Schraubring 9 zusammengehalten, der
von hinten auf den Ring i aufgeschraubt ist und den Flansch6 gegen die Rippen
5
drückt. Die Ringe i bis 3 werden durch von hinten aufges(2hraubte
Sdhraubringe io miteinander fest verbunden, die den jeweils außenliegenden Ring
gegen die Rippen,4 des innenliegenden Ringes andrücken, gegebenenfalls unter Einführung
bzw. Einfügung der Flanschringe 7 und 8. Die zur Kontak#tga;be bestimmtenTeile
der Kontaktfedern4 sind gebogen und greifen mit ihren hakenförmigen umgebogenen
Enden in eine kreisförmige Ausnehmung ii des zugehörigen Ringes. Der zapfenförrnig
ausgestaltete innere Ring 3 ist mit einer mittig sitzenden Bohrung 12 versehen,
die zur Aufnahme eines runden und nachträglich einseitig abgeflachten Stiftes 13
geformt ist, der in dem in den Abb. 3
und 4 veranschaulichten Kontaktsatz
der Kupplungsmatrize sitzt. Stift 13 und Bohrung 12 dienen der Unverwechselbarkeit
der einzelnen Kontaktverhindungen. Die Kontaktfedern 4 bestehen am besten aus Gruppen
von dünnen nebeneinander angeordneten Drahtfedern.
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Der zugehörige Kontaktsatz der Kupplungsmatrize ist in den Abb.
3 und 4 dargestellt. Der Kontaktsatz besteht aus gleichmittig zueinander
angeordneten Kontaktringen 14, 15 und 16 aus Isolierstoff, die auf der Innenseite
mit vorspringenden, den Kriechweg zwischen den Kontaktstellen bildenden Rippen 17
ausgerüstet sind, auf deren
Innenflächen die kontaktgebenden Teile
von Metallstreifen 18 befestigt sind, beispielsweise mit Hilfe von eingepreßten
Zapfen ig. Die Ringe 14 bis 16 bilden mit nach innen gerichteten ringförmigen Flanschen
2o und 21 bzw. Zapfen 22 ein Stück. Sie sind untereinander mit von hinten aufgeschraubten
Schraubringen:23 fest miteinander verbunden. Auf dem Ringflansch 2,o sitzt noch
ein weiterer Ring 24, der ebenfalls mit Hilfe eines Gewinderinges 25 befestigt,ist.
Zwischen den Teilen 24, 20, 21 und 2,2 sind die Fußteile der Metallstreifen 18 angeordnet,
deren vorstehende Enden die Lötösen bilden.
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Sowohl die Kontaktfedern 4 als auch die Metallstreifen 18 stehen mit
ihren vorderen Kanten um ein geringes hinter der vorderen Abschlußfläche der Ringe
1, 2, 3 bzw. 14, 15, 16 zurück. Während'die Kontaktsätze nach den Abb. i
bis 4 in ihre Hauptbestandteile auseinandernehmbar sind, sind die einzelnen Isolierringe
bei der AusführungsfOTIn nach den Abb. 5 und 6 umeinander gespritzt
bzw. gepreßt, wobei die Kontaktellemente gleichzeitig eingespritzt bzw. eingepreßt
wurden, so daß bei dieser AusführungsfoTm die Teile nicht auseinandernehmbar sind.
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In Abb. 7 ist eine komplette Kupplung mit einander gegenüberliegenden,
jedoch nicht miteinander verbundenen Kupplungsteilen dargestellt. Die Kontaktsätze
dieser Kupplungsteile sind entsprechend den Abb. 5 und 6 ausgebildet.
Der eine etwas größere Breite besitzende äußere Flansch 26
des Kontaktsatzes
der Kupplungspatrize wird mit Hilfe eines in das Gehäuse:27 eingeschraubten Schraubringes
28 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 29 gegen einen Innenflansch
des Gehäuses 27 gedrückt. Der ebenfalls eine größere Breite aufweisende äußere
Flansch 3 1 des Kontaktsatzes der Kupplungsmatrize ist mit Hilfe von Schrauben
32 auf InnenvorsprÜngen 33 des Gehäuses 34 des anderen Kupplungsteils
befestigt. Die beiden Kupplungsteile bzw. die Gehäuse 27 und 34 sind nach
dem Ineinanderstecken der Kontaktsätze mit Hilfe einer Überwurfmutter
3 5 miteinander verschraubbar, wobei sie durch einen zwischengelegten Dichtungsring
36 gegeneinander abgedichtet sind., Beim Verbinden der Kontaktsätze greifen
die Rippen 17 des einen Kontaktsatzes zwischen die Rippen 5 des anderen Kontaktsatzes.
Der durch das Ineinandergreifen dieser Teile auf einen geringen Inhalt
- beschränkte Kontaktraum kann, wie in Abb. 7 dargestellt, zwei oder
mehrere Leitungsansrihlüsse 37 und 38 besitzen. Mit Hilfe eines dieser
Anschlüsse kann, nach dem Schließen der Kupplung und gegebenenfalls nach dem Vergießen
der Lötstellen durch eine Öffnung 39 'hindurch, die Luft aus dem Kontaktraum
abgesaugt und gegebenenfalls, über denselben oder ein-en anderen Anschluß durch
ein Schutzgas ersetzt werden. Die Füllung des Kontaktraumes mit dem Schutzgas geschicht
am besten, nachdem der Kontaktraum luftleer gepumpt ist, wobei das Absaugen und
Nachfüllen so oft wiederholt werden kann, bis der Kontaktraum von eine Korrosion
bewirkenden Gasen vollständig befreit ist. Zum Schluß werden die Leitungsanschlfisse
37 und 38, z. B. durch Abschmelzen, verschlossen. Die Leitungsanschlüsse
37 und 38
sind entbehrlich, wenn die Kupplungen mit einer Aktivmasse
versehen werden.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele besitzen zylindrische Form.
Selbstverständlich können die Kupplungen auch in jeder anderen Form ausgebildet
und mit einer beliebigen Anzahl von Kontaktstelllen und gleichmittig zueinander
liegenden Kontaktgruppen ausgeführt werden.