EP0052384A1 - Lösbarer Anschlusskontakt für Hochstromleiter in Elektrolysevorrichtungen - Google Patents

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EP0052384A1
EP0052384A1 EP81201063A EP81201063A EP0052384A1 EP 0052384 A1 EP0052384 A1 EP 0052384A1 EP 81201063 A EP81201063 A EP 81201063A EP 81201063 A EP81201063 A EP 81201063A EP 0052384 A1 EP0052384 A1 EP 0052384A1
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EP
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contact
current conductors
disconnectible
high current
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Karl Dipl.-Ing. Lohrberg
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Metallgesellschaft AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/26—Connections in which at least one of the connecting parts has projections which bite into or engage the other connecting part in order to improve the contact

Definitions

  • the invention relates to a releasable connection contact for high-current conductors, in particular busbars in electrolysis devices.
  • Such contact points are usually machined and smoothed so that they are as flat as possible and can ensure a large contact surface and intimate contact.
  • the invention has for its object to avoid voltage losses at contact points or on detachable connection contacts for high-current conductors or to make them lower.
  • the object of releasable connection contacts for high-current conductors, in particular busbars in electrolysis devices is achieved in that at least one of the contact surfaces of the connection has sharp-edged roughness peaks.
  • Such roughness peaks can be in the form of burrs that by cutting z. B. grooves are generated.
  • these roughness peaks can also be present as a file structure, knurled structure or tip structure of the surface caused by spark erosion.
  • * the height of the roughness peaks is 0.1 mm to 0.8.
  • Such a tip structure of at least one of the contact surfaces ensures intimate contact of the contact surfaces joined together by pressing pressure and avoids contact resistance. It can be assumed that the roughness peaks or the sharp-edged profiles provided according to the invention are easier to deform than a completely flat contact surface, which despite all the processing effort apparently has only a few spherical contact surfaces.
  • one or, if there is a risk of corrosion, both contact surfaces, but in any case the contact surface with the roughness tips, are provided with a layer of noble metal.
  • the thickness of this precious metal layer is 0.5 to 5.0 x 10 -3 mm.
  • noble metals are understood to be silver, gold and platinum metals, such as osmium, iridium, platinum, ruthenium, rhodium, palladium. Silver or platinum are expediently used as the noble metals of the layer.
  • the contact surface with the roughness tips has an electrolytically applied silver layer with a thickness of about 1.0 x 10 -3 mm and the smooth contact surface may have a layer of the same nature or it may not be post-metallized.
  • the contact surface with the roughness tips is provided with a silver layer with a thickness of 1.0 ⁇ 10 -3 mm, while the smooth contact surface. carries a 0.5 x 10- 3 mm thick platinum layer.
  • the configuration of the contact surfaces according to the invention has the advantage that losses due to voltage drop are drastically reduced and a higher current load on the contact can be carried out.
  • Fig. 1 is a longitudinal section through a releasable connection contact according to the invention.
  • a flat cylindrical connector body 1 from z. B. copper with a continuous bore 2 the busbars 3 from z. B. welded copper.
  • the contact surface of the connector body 1 serving for the current transfer has roughness peaks 4.
  • the flat-cylindrical connector body 1. is with the smooth surface of a cylindrical metal bolt 6 from z. B. copper; which has a threaded bore 7 (thread not shown) in contact.
  • the connector body 1 is pressed onto the cylindrical bolt 6 by means of a screw connection (not shown) introduced by 2 and 7. With 5 precious metal layers are designated.
  • a screwed contact point of a copper busbar (copper / copper material combination) was designed in accordance with the invention.
  • one of the surfaces was provided with concentrically arranged, closely spaced 0.5 mm deep grooves. Equipped with the grooves or sharp-edged ridges contact surface was electrolytically plated and generates a 1.0 x 10- 3 mm thick silver layer.
  • a Voltage drop of 5 mV measured. This corresponds to a quadrupling of the otherwise usual load with the same voltage drop and thus means a substantial reduction in the contact areas to be made available.

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Bei einem lösbaren Anschlußkontakt für Hochstromleiter, insbesondere bei Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen, wird zwecks Verringerung von Stromverlusten durch Spannungsabfall und Erhöhung der Strombelastung mindestens eine der Kontaktflächen des Anschlusses 1 mit scharfkantigen Rauheitsspitzen 4, deren Höhe beispielsweise 0,1 bis 0,8 mm beträgt, versehen.
Vorzugsweise wird auf die Rauheitsspitzen 4 aufweisende Kontaktfläche sowie gegebenenfalls auf die glatte Kontaktfläche eine Edelmetallschicht 5 einer Dicke von 0,5 bis 5,0 x 10-3 mm aufgebracht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen lösbaren Anschlußkontakt für Hochstromleiter, insbesondere Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen.
  • Bei großen Elektrolyseanlagen mit Gesamtströmen von 100 kA und mehr entstehen bereits in den elektrischen Zuleitungen über die Sammelschienen bis zu den Elektrodenanschlüssen nicht zu vernachlässigende JOULEsche Verluste. Ein besonderes ,Problem bieten die Anschlüsse zwischen metallischen Zuleitungen und nichtmetallischen oder leicht-korrodierenden metallischen Elektroden. Die Verbindung zwischen Stromzuführung und der Elektrode wird häufig zur Verbesserung des Kontakts gelötet, oder sie erfolgt über edelmetallvergütete, durch Verschraubungen angepreßte Kontaktflächen bzw. über spezielle Stopfbuchsenkontakte. Bei Stromschienenanschlüssen ist es aus Betriebs- und Montagegründen unerläßlich, daß diese lösbare Kontaktstellen besitzen müssen. An diesen Kontaktstellen müssen Ströme von bis zu mehreren 100 kA übertragen werden. Die Auslegung der Kontaktstellen bedarf besonderer Sorgfalt, da der Spannungsabfall im Bereich von wenigen mV gehalten werden muß, um eine zu große Erwärmung und damit Zerstörung dieser Kontaktstellen zu vermeiden.
  • Bei Kontaktstellen der genannten Art müssen sehr oft verschiedene Materialien miteinander verbunden werden. Aufgrund von praktischen Erfahrungen hat man Werte für maximale Stromdichten für solche Kontaktstellen ermittelt, die nachfolgend mit den dabei auftretenden Spannungsabfällen aufgeführt sind:
    Figure imgb0001
  • Derartige Kontaktstellen werden üblicherweise mechanisch bearbeitet und geglättet, damit sie möglichst eben sind und eine große Anpreßfläche und innigen Kontakt gewährleisten können.
  • In der Praxis hat sich herausgestellt, daß nicht in allen Fällen ein inniger Verbund der Kontaktflächen durch den Anpreßdruck der Verschraubung oder in anderer mechanischer Weise bewirkter Verklammerung der Kontaktflächen erzielt wird und der Spannungsabfall zu hoch wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spannungsverluste an Kontaktstellen bzw. an lösbaren Anschlußkontakten für Hochstromleiter zu vermeiden bzw. sie geringer zu gestalten.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe an lösbaren Anschlußkontakten für Hochstromleiter, insbesondere Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen dadurch gelöst, daß mindestens eine der Kontaktflächen des Anschlusses scharfkantige Rauheitsspitzen aufweist. Derartige Rauheitsspitzen können in Form von Graten vorliegen, die durch Einschneiden von z. B. Rillen erzeugt werden. Diese Rauheitsspitzen können aber auch als eine Feilenstruktur, Rändelungsstruktur oder durch Funkenerosion bewirkte Spitzenstruktur der Oberfläche vorliegen. In* jedem Fall beträgt die Höhe der Rauheitsspitzen 0,1 bis 0,8 mm.
  • Durch eine derartige Spitzenstruktur mindestens einer der Kontaktflächen wird ein inniger Kontakt der durch Preßdruck zusammengefügten Kontaktflächen erzielt und Übergangswiderstände vermieden. Es ist dabei anzunehmen, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen Rauheitsspitzen bzw. die scharfkantigen Profile leichter zu verformen sind als eine völlig ebene Kontaktfläche,, die trotz allem Bearbeitungsaufwand offenbar nur wenige ballige Auflageflächen besitzt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine oder, sofern die Gefahr von Korrosion besteht, beide Kontaktflächen, in jedem Fall jedoch die Kontaktfläche mit den Rauheitsspitzen, mit einer Schicht aus Edelmetall versehen. Die Dicke dieser Edelmetallschicht beträgt 0,5 bis 5,0 x 10-3 mm. Im Sinne der Erfindung werden unter Edelmetallen Silber, Gold und Platinmetalle, wie Osmium, Iridium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium, verstanden. Zweckmäßig werden als Edelmetalle der Schicht Silber oder Platin verwendet. Beispielsweise trägt die Kontaktfläche mit den Rauheitsspitzen eine elektrolytisch in einer Dicke von etwa 1,0 x 10-3 mm aufgebrachte Silberschicht und die glatte Kontaktfläche gegebenenfalls eine ebensolche Schicht gleicher Beschaffenheit oder aber sie ist nicht nachmetallisiert. In einer weiteren Variante der Erfindung ist beispielsweise die Kontaktfläche mit den Rauheitsspitzen mit einer Silberschicht einer Dicke von 1,0 x 10-3 mm versehen, während die glatte Kontaktfläche . eine 0,5 x 10-3 mm dicke Platinschicht trägt.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kontaktflächen hat den Vorteil, daß Verluste durch Spannungsabfall drastisch verringert werden und eine stärkere Strombelastung des Kontaktes vorgenommen werden kann.
  • Die Erfindung wird anhand eines Beispiels und der Zeichnung der Figur 1 näher und beispielhaft erläutert.
  • In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen lösbaren Anschlußkontakt gemäß der Erfindung dargestellt. An einen flachzylindrischen Anschlußkörper 1 aus z. B. Kupfer mit durchgehender Bohrung 2 sind die Stromschienen 3 aus z. B. Kupfer angeschweißt. Die dem Stromübergang dienende Kontaktfläche des Anschlußkörpers 1 besitzt Rauheitsspitzen 4. Der flachzylindrische Anschlußkörper 1 . ist mit der glatten Oberfläche eines zylindrischen Metallbolzens 6 aus z. B. Kupfer; welcher eine Gewindebohrung 7 (Gewinde nicht gezeichnet) in Berührungskontakt. Der Anschlußkörper 1 wird mittels einer durch 2 und 7 eingeführten Verschraubung (nicht gezeichnet) an den zylindrischen Bolzen 6 angepreßt. Mit 5 sind Edelmetallschichten bezeichnet.
    • Beispiel
  • Bei einer Elektrolyseanlage wurde eine verschraubte Kontaktstelle einer Stromschiene aus Kupfer (Stoffpaarung Kupfer/Kupfer) gemäß der Erfindung ausgestaltet. Hierzu wurde eine der Oberflächen mit konzentrisch angebrachten, dicht beieinanderliegenden 0,5 mm tiefen Rillen versehen. Die mit den Rillen bzw. scharfkantigen Graten ausgerüstete Kontaktfläche wurde elektrolytisch versilbert und eine 1,0 x 10-3 mm starke Silberschicht erzeugt. Bei einer Belastung von 550 A/cm2 wurde ein Spannungsabfall von 5 mV gemessen. Dies entspricht einer Vervierfachung der sonst üblichen Belastung bei gleichem Spannungsabfall und bedeutet somit eine wesentliche Verkleinerung der zur Verfügung zu stellenden Kontaktflächen.

Claims (3)

1. Lösbarer Anschlußkontakt für Hochstromleiter, insbesondere Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kontaktflächen des Anschlusses scharfkantige Rauheitsspitzen aufweist.
2. Lösbarer Anschlußkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rauheitsspitzen 0,1 bis 0,8 mm beträgt.
3. Lösbarer Anschlußkontakt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauheitsspitzen aufweisende Kontaktfläche sowie gegebenenfalls die glatte Kontaktfläche eine Edelmetallschicht einer Dicke von 0,5 bis 5,0 x 10-3 mm trägt.
EP81201063A 1980-11-15 1981-09-25 Lösbarer Anschlusskontakt für Hochstromleiter in Elektrolysevorrichtungen Expired EP0052384B1 (de)

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