EP1593138B1 - Elektrische kontaktanordnung - Google Patents

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EP1593138B1
EP1593138B1 EP03815822A EP03815822A EP1593138B1 EP 1593138 B1 EP1593138 B1 EP 1593138B1 EP 03815822 A EP03815822 A EP 03815822A EP 03815822 A EP03815822 A EP 03815822A EP 1593138 B1 EP1593138 B1 EP 1593138B1
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EP
European Patent Office
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contact
piece
contact piece
arrangement
dome
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03815822A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1593138A1 (de
Inventor
Karl Kretzschmar
Peter Stenzel
Uwe Trache
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1593138A1 publication Critical patent/EP1593138A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1593138B1 publication Critical patent/EP1593138B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/629—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances
    • H01R13/631—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only
    • H01R13/6315—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only allowing relative movement between coupling parts, e.g. floating connection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
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    • H01H1/5866—Electric connections to or between contacts; Terminals characterised by the use of a plug and socket connector
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/24—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/08—Arrangements to facilitate replacement of a switch, e.g. cartridge housing
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    • 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
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/50—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw
    • H01R4/5058—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw using a ball

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact arrangement having a first contact piece having a first contact region and a second contact piece having a second contact region, wherein the first contact piece is electrically connectable to the second contact piece by means of a coupling contact piece having a third and a fourth contact region, wherein the first and in each case the third or the fourth contact region is assigned to the second contact region, wherein the respective mutually associated contact regions each have a contact opening and a contact pin which can be inserted into the contact opening, wherein the contact pins have a convex section at their ends facing the contact openings, at least with respect to a plane
  • An electrical contact arrangement is for example from the published patent application DE 39 04 439 A1 known.
  • An electrical contact arrangement described there as a disconnect contact device connects a stationary connection conductor with a mating contact piece, which is arranged on an interrupter unit of a compressed gas circuit breaker.
  • a contact blade containing jacket piece is provided for electrical connection.
  • the shell piece connects the connection conductor and the mating contact piece rigidly together. Mechanical vibrations of the individual conductors to each other are transmitted through the shell piece.
  • a dome contact piece provided with a constriction, wherein in the constriction an insulating is inserted.
  • About the insulating the dome contact piece is held in a tubular housing. Due to the disc-shaped shape is a mobility of the dome contact piece in the axial direction possible. Radial movements or tilting, for example, can not be performed due to the piston-like shape of the insulating washer which is fitted in the cylindrical housing. Thus, it is not possible to respond to vibrations in a suitable manner.
  • An electrical contact arrangement of the aforementioned type is known from US 3,064,226 known.
  • a dome contact piece is provided, which is pressed by means of spring forces against contact areas of a first and a second contact piece. A positioning to the contact pieces is ensured by the applied spring forces.
  • stops are provided against which the dome contact piece strikes.
  • the mass of the moving parts is increased by the attachment of additional spring elements.
  • the movable parts between the stops are freely movable. Thus, an available free path can be used to accelerate the moving mass. An acceleration of the moving mass is disadvantageous because a force effect is increased and a swing is supported.
  • the present invention has for its object, an electrical contact arrangement of the type mentioned in such a way that the arrangement is less sensitive to mechanical vibrations.
  • the object is achieved in an electrical contact arrangement of the type mentioned according to the invention that the dome contact piece is slidably mounted in a bearing cup.
  • the first contact piece is mechanically decoupled from the second contact piece.
  • the dome contact piece can move in response to the movements of the two contacts and allows compensation movements. If the convex portions extend only with respect to one plane, ie only be convex two-dimensionally, then small-volume electrical contact arrangements result, in which the dome contact piece can be pivoted within the plane.
  • Such arrangements may, for example, comprise contact pins punched out of a sheet metal, wherein the contact pins can be inserted into slot-shaped openings.
  • a good contact with a good decoupling lateral forces ensures an embodiment of the convex portions as rotationally symmetric sections. Lateral movements of the first contact piece relative to the second contact piece are decoupled from each other while maintaining the required electrical contact.
  • the bearing cup guides the dome contact piece and absorbs their weight forces.
  • the bearing cup may be made of various materials such as metals or plastics.
  • self-lubricating plastics which allow a smooth sliding of the dome contact piece in the bearing cup, are particularly advantageous.
  • a suitable plastic is, for example, polytetrafluoroethylene.
  • first and the second contact region are designed as contact pins and the third and fourth contact regions as contact openings.
  • the dome contact piece may be designed, for example, in the form of an elongate sleeve which, as in the case of a pipe, has contact openings at axially opposite ends.
  • the dome contact piece may be designed, for example, in the form of an elongate sleeve which, as in the case of a pipe, has contact openings at axially opposite ends.
  • first and the second contact region are formed as contact openings and the third and the fourth contact region as a contact pin.
  • the dome contact piece can be configured in a very slim manner.
  • the contact pieces can be made of recesses, combined, for example, with shielding electrodes. Such arrangements can be used for example for electrical contact arrangements in confined spaces.
  • first and the fourth contact area are formed as contact openings and the second and third contact area as contact pins.
  • Such a configuration of an electrical contact arrangement allows both the production of an electrical contact using the dome contact piece with the advantages in terms of decoupling occurring at the contact pieces lateral forces, as well as the immediate coupling of the contact pieces together.
  • For an immediate coupling of the contact pieces with each other it is necessary to match the dimensions of the contact openings and the convex portions of the dome contact piece or the contact pieces to each other.
  • a direct electrical connection of the contact pieces with one another can be provided, for example, on devices which allow no or only slight lateral movements of the contact pieces to one another.
  • the longitudinal axes of the contact pins are arranged obtusely in a projection to each other.
  • the longitudinal axes of the contact pins should be arranged almost parallel almost congruent to each other. This makes a simple coupling possible. In a projection on a plane, however, it is permissible that the longitudinal axes of the contact pins are arranged at an obtuse angle to each other.
  • the electrical contact arrangement is also suitable to compensate for production-related offsets or tilting of the contact pieces to each other.
  • a further advantageous embodiment can provide that the dome contact piece is slidably mounted in a bearing cup.
  • one of the contact pins engages through the bearing cup.
  • the bearing cup lies in one of the contact openings.
  • Arrangements of the bearing cup around a contact pin or within a contact opening allow very compact embodiments of the electrical contact arrangement.
  • the same assembly can be used to hold the bearing cup, which also carries a contact pin or a contact opening. Separate interception and support facilities for mounting the dome contact piece are not required.
  • the bearing cup allows a direction of the dome contact piece directed on all sides to a longitudinal axis of the dome contact piece.
  • the dome contact piece By supporting the mobility of the dome contact piece on all sides, the electrical contact arrangement in almost all layers effectively relieved of weight forces of the dome contact piece.
  • the dome contact piece itself can be rotatable about its longitudinal axis and also perform tumbling movements.
  • the bearing shell can be designed so that even precession movements are supported around the longitudinal axis of the dome contact piece.
  • portions of a ball cap can be provided as a bearing socket, wherein both the concave and the convex side of the ball cap can be used as a bearing socket.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one of the contact openings is bounded by a surface which is part of a spherical cap.
  • a dome-shaped boundary of the contact opening is also a dielectrically favorable embodiment.
  • the FIG. 1 shows a first variant of an electrical contact arrangement 100.
  • the electrical contact arrangement 100 has a first contact piece 101 and a second contact piece 102.
  • the first contact piece 101 is attached to a first contact carrier 103.
  • the attachment takes place for example by means of a screw connection.
  • the second contact piece 102 is attached to a second contact carrier 104.
  • the contact carriers 103, 104 are mechanically decoupled from each other.
  • the first contact piece 101 is electrically conductively connected to the second contact piece 102 by means of a coupling contact piece 105.
  • the second contact piece 102 is connected to the second contact carrier 104 in a manner not shown, for example by a screw connection.
  • the first contact piece 101 and the second contact piece 102 are each formed as a rotationally symmetrical body. Along their longitudinal axes each extending a cylindrical body. The longitudinal axes are aligned approximately parallel to each other. Ideally, the longitudinal axes are congruent. At the mutually facing ends of the first contact piece 101 and the second contact piece 102nd the contact pieces 101, 102 on a convex portion. In the present embodiment, the convex portions are each formed by a spherical thickening.
  • the dome contact piece 105 has a tubular base body 106.
  • the tubular base body 106 is formed dome-shaped thickened to the front ends. This dome-shaped thickening is used to control the electric field.
  • a contact lamellae cage 107 is arranged in the interior of the base body 106.
  • the contact blade cage 107 springs.
  • the dome contact piece 105 has a third contact region 108 and a fourth contact region 109.
  • the third contact region 108 and the fourth contact region 109 are formed as contact openings, in this case as contact sockets.
  • the first contact piece 101 has a first contact area 110 in the region of the convex portion.
  • the second contact piece 102 has a second contact region 111 in its convex portion.
  • the first and second contact regions 110, 111 are designed as contact pins.
  • the first contact region 110 is electrically conductively connected to the third contact region 108.
  • the second contact region 111 is electrically conductively connected to the fourth contact region 109. Due to the rotationally symmetrical configuration of the first contact piece 101, the second contact piece 102 and the dome contact piece 105, the dome contact piece 105 on the first contact piece 101 and the second contact piece 102 is rotatable and longitudinally displaceable.
  • the contact lamella cage 107 is dimensioned such that it presses on the first contact area 110 and the second contact area 111 and thereby makes electrical contact ensures, with a mobility of the dome contact piece 105 is still given.
  • a bearing cup 112 is disposed on the second contact piece 102.
  • the bearing cup 112 is configured annular and is pierced centrally by the second contact piece 102.
  • the bearing cup 112 has a substantially concave-shaped bearing region, in which a convex-shaped portion of the base body 106 is mounted.
  • the bearing cup 112 is made of PTFE and thereby allows a smooth sliding of the dome contact piece 105 in the bearing cup 112th
  • an enlarged mounting space can alternately be provided for mounting the first contact piece 101 on the first contact carrier 103 and the second contact piece 102 on the second contact carrier 104. for example, to solve the provided for fastening screw.
  • an enlarged mounting space can alternately be provided for mounting the first contact piece 101 on the first contact carrier 103 and the second contact piece 102 on the second contact carrier 104. for example, to solve the provided for fastening screw.
  • easier installation and removal of the electrical contact arrangement is possible.
  • With a corresponding dimensioning of the contact pieces 101, 102 and the dome contact piece 105 it is furthermore possible to push back the dome contact piece 105 completely onto one of the two contact pieces 101, 102 and thus create an electrical separation point by means of the electrical contact arrangement 100.
  • FIG. 2 a second variant of an electrical contact arrangement 200 is shown.
  • the electrical contact arrangement 200 has a first contact piece 201 and a second contact piece 202.
  • the first contact piece 201 is electrically conductively connected to the second contact piece 202 by means of a coupling contact piece 203.
  • the first contact piece 201 has a first contact area 204 formed as a contact opening.
  • the second contact piece 202 has a second contact region 205 formed as a contact opening.
  • the dome contact piece 203 is designed as a rotationally symmetrical elongated contact pin and has at its ends in each case a third contact region 206 and a fourth contact region 207.
  • the third and fourth contact regions 206, 207 are each configured as convex portions, in the present in the FIG. 2 illustrated embodiment in the form of a sphere.
  • the second contact piece 202 is assigned a lying in the contact opening bearing cup 208.
  • the bearing cup 208 is used to support the dome contact piece 203.
  • Regarding the mobility of the mountability of the installation and removal of the dome contact piece 203 is on the description of the FIG. 1 directed.
  • the in the FIG. 3 shown third embodiment variant shows an electrical contact assembly 300.
  • the electrical contact assembly 300 has a first contact piece 301 and a second contact piece 302.
  • the first contact piece 301 is electrically conductively connected to the second contact piece 302 by means of a coupling contact piece 304.
  • the first contact region 305 of the first contact piece 301 is formed as a contact opening.
  • the second contact region 306 of the second contact piece 302 is formed as a contact pin.
  • the third contact region 307 of the dome contact piece 304 is likewise designed as a contact pin.
  • the fourth contact region 308 of the dome contact piece 304 is designed as a contact opening.
  • the contact pins are in turn equipped at their free ends with a convex portion forming ball and cooperate with each having a MaislamellenKG having contact openings.
  • the second contact piece 302 is associated with an annular bearing cup 309.
  • the fourth embodiment variant of an electrical contact arrangement 400 is shown in FIG FIG. 4 shown.
  • the electrical contact arrangement 400 has a first contact piece 401 and a second contact piece 402.
  • the first contact piece 401 is electrically conductively connected to the second contact piece 402 by means of a dome contact piece 403.
  • the first contact piece 401 has a first contact region 404.
  • the first contact region 404 is designed as a contact opening.
  • the second contact piece 402 has a second contact region 405.
  • the second contact region 405 is as a formed spherical thickening having contact pin.
  • the dome contact piece 403 has a third contact region 406 and a fourth contact region 407.
  • the third contact region 406 is designed as a contact pin.
  • the fourth contact region 407 is formed as a contact opening.
  • the dome contact piece 403 is supported over the spherical convex portion of the third contact region 406 in a bearing cup 408.
  • the bearing cup 408 is arranged in the contact opening formed
  • the FIG. 5 shows a characteristic application of one of the contact arrangements described above.
  • the FIG. 5 shows a pressurized gas-insulated high-voltage circuit breaker 500.
  • an interrupter unit 502 is kept isolated.
  • high voltage outdoor air ducts 503a, 503b are arranged on the encapsulating housing 501.
  • electrical conductors 504a, b are held, for example, by means of disk insulators 505a, b.
  • the above-described electrical contact arrangements 506a, b are used.
  • the electrical contact arrangements 506a, b connect the interrupter unit 502 "flexibly" to the electrical conductors 504a, b.
  • the vibrations occurring during a switching operation of the interrupter unit 502 are decoupled from the electrical conductors 504a, b by the electrical contact arrangements 506a, b.
  • this decoupling is the mechanical stress the high voltage outdoor air ducts 503a, b reduced.
  • fasteners such as the disc insulators 505a, b required inside the high voltage outdoor bushings 503a, b for attaching the electrical conductors 504a, b are thus protected from mechanical damage.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kontaktanordnung mit einem einen ersten Kontaktbereich aufweisenden ersten Kontaktstück und einem einen zweiten Kontaktbereich aufweisenden zweiten Kontaktstück, wobei das erste Kontaktstück mit dem zweiten Kontaktstück mittels eines einen dritten und einen vierten Kontaktbereich aufweisenden Kuppelkontaktstückes elektrisch verbindbar ist, wobei dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich jeweils der dritte oder der vierte Kontaktbereich zugeordnet ist, wobei die jeweils einander zugeordneten Kontaktbereiche je eine Kontaktöffnung und je einen in die Kontaktöffnung einsteckbaren Kontaktbolzen aufweisen, wobei die Kontaktbolzen an ihren den Kontaktöffnungen zugewandten Enden zumindest bezüglich einer Ebene einen konvexen Abschnitt aufweisen
  • Eine elektrische Kontaktanordnung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 39 04 439 A1 bekannt. Eine dort als Trennkontaktvorrichtung beschriebene elektrische Kontaktanordnung verbindet einen ortsfesten Anschlussleiter mit einem Gegenkontaktstück, das an einer Unterbrechereinheit eines Druckgasleistungsschalters angeordnet ist. Zur elektrischen Verbindung ist ein Kontaktlamellen enthaltendes Mantelstück vorgesehen.
  • Das Mantelstück verbindet den Anschlussleiter sowie das Gegenkontaktstück starr miteinander. Mechanische Schwingungen der einzelnen Leiter zueinander werden über das Mantelstück übertragen.
  • Bei Schaltvorgängen der Unterbrechereinheit des Druckgasleistungsschalters entstehende Schwingungen können die elektrische Kontaktgabe an der elektrischen Kontaktanordnung langfristig negativ beeinflussen.
  • Weiter ist aus der US 3,319,241 bekannt, ein Kuppelkontaktstück mit einer Einschnürung versehen, wobei in die Einschnürung eine Isolierscheibe eingelegt ist. Über die Isolierscheibe wird das Kuppelkontaktstück in einem rohrförmigen Gehäuse gehalten. Durch die scheibenförmige Gestalt ist eine Bewegbarkeit des Kuppelkontaktstückes in axialer Richtung möglich. Radiale Bewegungen oder beispielsweise Verkippungen, können aufgrund der kolbenartigen Gestalt der Isolierscheibe welche in das zylinderförmige Gehäuse eingepasst ist, nicht ausgeführt werden. Somit ist es nicht möglich, auf Schwingungen in geeigneter Weise zu reagieren.
  • Weiter ist aus der US 2,086,424 bekannt, ein Kuppelkontaktstück mittels Federelementen zu positionieren. Um die Federelemente am Kuppelkontaktstück radial anpressen zu können, ist das Kuppelkontaktstück von einem zusätzlichen Gehäuse umgeben. Durch das zusätzliche Gehäuse und die Federelemente wird die Anzahl der bewegbaren Teile und damit die Masse des schwingfähigen Systems erhöht. Mit zunehmender Masse steigt auch die Empfindlichkeit gegenüber Schwingungen.
  • Eine elektrische Kontaktanordnung der eingangs genannten Art ist aus der US 3,064,226 bekannt. Dort ist ein Kuppelkontaktstück vorgesehen, welches mittels Federkräften gegen Kontaktbereiche eines ersten und eines zweiten Kontaktstückes gepresst ist. Eine Positionierung zu den Kontaktstücken wird durch die aufgebrachten Federkräfte sichergestellt. Um ein axiales Verschieben zu verhindern, sind Anschläge vorgesehen, gegen welche das Kuppelkontaktstück schlägt. Auch bei dieser Ausgestaltung wird durch die Anbringung von zusätzlichen Federelementen die Masse der bewegten Teile erhöht. Weiterhin sind die bewegbaren Teile zwischen den Anschlägen frei verschiebbar. Somit kann eine zur Verfügung stehende freie Wegstrecke zum Beschleunigen der bewegten Masse genutzt werden. Eine Beschleunigung der bewegten Masse ist nachteilig, da eine Kraftwirkung vergrößert und ein Schwingen unterstützt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Kontaktanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Anordnung gegenüber mechanischen Schwingungen unempfindlicher ist.
  • Die Aufgabe wird bei einer elektrischen Kontaktanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kuppelkontaktstück in einer Lagerpfanne gleitend gelagert ist.
  • Durch die Verwendung zweier Steckverbindungen, von denen jede jeweils konvexe Abschnitte aufweist, ist das erste Kontaktstück von dem zweiten Kontaktstück mechanisch entkoppelt. Das Kuppelkontaktstück kann sich in Abhängigkeit der Bewegungen der beiden Kontaktstücke bewegen und ermöglicht Ausgleichsbewegungen. Sollten sich die konvexen Abschnitte lediglich bezüglich einer Ebene erstrecken, d.h. nur zweidimensional konvex sein, so ergeben sich kleinvolumige elektrische Kontaktanordnungen, bei denen das Kuppelkontaktstück innerhalb der Ebene schwenkbar ist. Derartige Anordnungen können beispielsweise aus einem Blech ausgestanzte Kontaktbolzen aufweisen, wobei die Kontaktbolzen in schlitzförmige Öffnungen einsteckbar sind. Eine gute Kontaktierung bei einer guten Entkoppelung lateraler Kräfte gewährleistet eine Ausgestaltung der konvexen Abschnitte als rotationssymmetrische Abschnitte. Laterale Bewegungen des ersten Kontaktstückes relativ zu dem zweiten Kontaktstück sind unter Beibehaltung der erforderlichen elektrischen Kontaktierung voneinander entkoppelt.
  • Durch die Lagerung des Kuppelkontaktstückes in einer Lagerpfanne werden die Kontaktbereiche von Kräften entlastet, die durch die Masse des Kuppelkontaktstückes bedingt sind. Die Lagerpfanne führt das Kuppelkontaktstück und nimmt deren Gewichtskräfte auf. Die Lagerpfanne kann aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Metallen oder Kunststoffen, bestehen. Besonders vorteilhaft sind beispielsweise selbstschmierende Kunststoffe, die ein leichtgängiges Gleiten des Kuppelkontaktstückes in der Lagerpfanne ermöglichen. Ein geeigneter Kunststoff ist beispielsweise Polytetrafluorethylen.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Kontaktbereich als Kontaktbolzen sowie der dritte und vierte Kontaktbereich als Kontaktöffnungen ausgebildet sind.
  • Eine derartige Ausgestaltung gestattet es, das Kuppelkontaktstück in einer einfachen Gestalt zu konstruieren. So kann das Kuppelkontaktstück beispielsweise in Form einer langgestreckten Hülse gestaltet sein, welche, wie bei einem Rohr, an axial gegenüberliegenden Enden Kontaktöffnungen aufweist. So ist es möglich, innerhalb eines Grundkörpers einen Käfig aus Kontaktlamellen einzubringen, welcher die notwendigen Kräfte zum Kontaktieren der Kontaktbolzen erzeugt.
  • Alternativ kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Kontaktbereich als Kontaktöffnungen und der dritte und der vierte Kontaktbereich als Kontaktbolzen ausgebildet sind.
  • Bei einer derartigen Ausgestaltung der Kontaktanordnung ist das Kuppelkontaktstück in einer sehr schlanken Weise ausgestaltbar. Die Kontaktstücke können gedrungen, beispielsweise mit Schirmelektroden kombiniert, ausgestaltet sein. Derartige Anordnungen ist beispielsweise für elektrische Kontaktanordnungen in räumlich beengten Bereichen verwendbar.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der erste und der vierte Kontaktbereich als Kontaktöffnungen und der zweite und dritte Kontaktbereich als Kontaktbolzen ausgebildet sind.
  • Eine derartige Ausgestaltung einer elektrischen Kontaktanordnung gestattet sowohl die Herstellung eines elektrischen Kontaktes unter Verwendung des Kuppelkontaktstückes mit den Vorteilen hinsichtlich der Entkoppelung von an den Kontaktstücken auftretenden lateralen Kräften, als auch die unmittelbare Koppelung der Kontaktstücke miteinander. Für eine unmittelbare Koppelung der Kontaktstücke miteinander ist es notwendig, die Abmessungen der Kontaktöffnungen sowie der konvexen Abschnitte des Kuppelkontaktstückes bzw. der Kontaktstücke aufeinander abzustimmen. Eine direkte elektrische Verbindung der Kontaktstücke miteinander kann beispielsweise an Geräten vorgesehen sein, welche keine bzw. nur geringe laterale Bewegungen der Kontaktstücke zueinander erwarten lassen. Somit ist eine flexible Verwendung der elektrischen Kontaktanordnung zum einen mit, zum anderen ohne das Kuppelkontaktstück ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Längsachsen der Kontaktbolzen in einer Projektion zueinander stumpfwinklig angeordnet sind.
  • Vorzugsweise sollten die Längsachsen der Kontaktbolzen annähernd parallel nahezu deckungsgleich zueinander angeordnet sein. Dadurch ist eine einfache Koppelung möglich. In einer Projektion auf eine Ebene ist es jedoch zulässig, dass die Längsachsen der Kontaktbolzen stumpfwinklig zueinander angeordnet sind. Damit ist die elektrische Kontaktanordnung auch dazu geeignet, fertigungsbedingte Versätze oder Verkippungen der Kontaktstücke zueinander auszugleichen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kuppelkontaktstück in einer Lagerpfanne gleitend gelagert ist.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass einer der Kontaktbolzen durch die Lagerpfanne hindurchgreift.
  • Weiterhin kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Lagerpfanne in einer der Kontaktöffnungen liegt.
  • Anordnungen der Lagerpfanne um einen Kontaktbolzen herum oder innerhalb einer Kontaktöffnung ermöglichen sehr kompakte Ausgestaltungen der elektrischen Kontaktanordnung. Bei derartigen Ausgestaltungen kann zur Halterung der Lagerpfanne dieselbe Baugruppe Verwendung finden, die auch einen Kontaktbolzen bzw. eine Kontaktöffnung trägt. Separate Abfang- und Stützeinrichtungen zur Halterung des Kuppelkontaktstückes sind so nicht erforderlich.
  • Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Lagerpfanne eine allseitig zu einer Längsachse des Kuppelkontaktstückes gerichtete Bewegung des Kuppelkontaktstückes ermöglicht.
  • Durch das allseitige Unterstützen der Bewegbarkeit des Kuppelkontaktstückes ist die elektrische Kontaktanordnung in nahezu allen Lagen effektiv von Gewichtskräften des Kuppelkontaktstückes entlastet. Beispielsweise kann das Kuppelkontaktstück um seine Längsachse selbst drehbar sein und auch taumelnde Bewegungen ausführen. Die Lagerschale kann dabei so konstruiert sein, dass selbst Präzessionsbewegungen um die Längsachse des Kuppelkontaktstückes unterstützt werden. Als Lagerpfanne können beispielsweise Abschnitte einer Kugelkappe vorgesehen sein, wobei sowohl die konkave als auch die konvexe Seite der Kugelkappe als Lagerpfanne Verwendung finden kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest eine der Kontaktöffnungen von einer Fläche umgrenzt ist, die Teil einer Kugelkappe ist.
  • Im Zusammenspiel mit einer Lagerpfanne kann die Fläche, welche eine der Kontaktöffnungen umgrenzt, als Gegenlager der Lagerpfanne dienen. Neben der Funktion des Gegenlagers stellt eine kalottenförmige Umgrenzung der Kontaktöffnung auch eine dielektrisch günstige Ausgestaltung dar.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigt die
    • Figur 1
    eine erste Ausgestaltungsvariante einer elektrischen Kontaktanordnung, die
    Figur 2
    eine zweite Ausgestaltungsvariante einer elektrischen Kontaktanordnung, die
    Figur 3
    eine dritte Ausgestaltungsvariante einer elektrischen Kontaktanordnung, die
    Figur 4
    eine vierte Ausgestaltungsvariante einer elektrischen Kontaktanordnung und die
    Figur 5
    einen druckgasisolierten Leistungsschalter in Dead-Tank-Bauweise mit einer elektrischen Kontaktanordnung.
  • Die Figur 1 zeigt eine erste Variante einer elektrischen Kontaktanordnung 100. Die elektrische Kontaktanordnung 100 weist ein erstes Kontaktstück 101 sowie ein zweites Kontaktstück 102 auf. Das erste Kontaktstück 101 ist an einem ersten Kontaktträger 103 befestigt. Die Befestigung erfolgt beispielsweise mittels einer Schraubverbindung. Das zweite Kontaktstück 102 ist an einem zweiten Kontaktträger 104 befestigt. Die Kontaktträger 103, 104 sind voneinander mechanisch entkoppelt. Das erste Kontaktstück 101 ist mit dem zweiten Kontaktstück 102 mittels eines Kuppelkontaktstückes 105 elektrisch leitend verbunden. Das zweite Kontaktstück 102 ist mit dem zweiten Kontaktträger 104 in einer nicht näher dargestellten Weise verbunden, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
  • Das erste Kontaktstück 101 und das zweite Kontaktstück 102 sind jeweils als rotationssymmetrische Körper ausgebildet. Entlang ihrer Längsachsen erstreckt sich jeweils ein zylinderförmiger Grundkörper. Die Längsachsen sind annähernd parallel zueinander ausgerichtet. Im Idealfall sind die Längsachsen deckungsgleich. An den einander zugewandten Enden des ersten Kontaktstückes 101 und des zweiten Kontaktstückes 102 weisen die Kontaktstücke 101, 102 einen konvexen Abschnitt auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die konvexen Abschnitte jeweils durch eine kugelförmige Verdickung gebildet.
  • Das Kuppelkontaktstück 105 weist einen rohrartigen Grundkörper 106 auf. Der rohrartige Grundkörper 106 ist zu den stirnseitigen Enden jeweils kalottenförmig verdickt ausgebildet. Diese kalottenförmige Verdickung dient der Steuerung des elektrischen Feldes. Im Innern des Grundkörpers 106 ist ein Kontaktlamellenkäfig 107 angeordnet. Der Kontaktlamellenkäfig 107 federt. Stirnseitig weist das Kuppelkontaktstück 105 einen dritten Kontaktbereich 108 sowie einen vierten Kontaktbereich 109 auf. Der dritte Kontaktbereich 108 und der vierte Kontaktbereich 109 sind als Kontaktöffnungen, in diesem Falle als Kontaktbuchsen, ausgebildet. An den einander zugewandten Enden des ersten Kontaktstückes 101 und des zweiten Kontaktstückes 102 weist das erste Kontaktstück 101 im Bereich des konvexen Abschnittes einen ersten Kontaktbereich 110 auf. Das zweite Kontaktstück 102 weist in seinem konvexen Abschnitt einen zweiten Kontaktbereich 111 auf. Der erste und der zweite Kontaktbereich 110, 111 sind als Kontaktbolzen ausgebildet. Der erste Kontaktbereich 110 ist mit dem dritten Kontaktbereich 108 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Kontaktbereich 111 ist mit dem vierten Kontaktbereich 109 elektrisch leitend verbunden. Aufgrund der rotationssymmetrischen Ausgestaltung des ersten Kontaktstückes 101, des zweiten Kontaktstückes 102 sowie des Kuppelkontaktstückes 105 ist das Kuppelkontaktstück 105 auf dem ersten Kontaktstück 101 und dem zweiten Kontaktstück 102 drehbar sowie längsverschiebbar. Der Kontaktlamellenkäfig 107 ist derartig dimensioniert, dass er sich den ersten Kontaktbereich 110 und den zweiten Kontaktbereich 111 aufpresst und dabei eine elektrische Kontaktierung sicherstellt, wobei eine Bewegbarkeit des Kuppelkontaktstückes 105 weiterhin gegeben ist.
  • Zur Entlastung der Kontaktbereiche von durch die Masse des Kuppelkontaktstückes 105 ausgehenden Gewichtskräften ist an dem zweiten Kontaktstück 102 eine Lagerpfanne 112 angeordnet. Die Lagerpfanne 112 ist ringförmig ausgestaltet und wird von dem zweiten Kontaktstück 102 zentrisch durchstoßen. Die Lagerpfanne 112 weist einen im Wesentlichen konkav geformten Lagerbereich auf, in welchem ein konvex geformter Abschnitt des Grundkörpers 106 gelagert ist. Die Lagerpfanne 112 ist aus PTFE gefertigt und ermöglicht dadurch ein leichtgängiges Gleiten des Kuppelkontaktstückes 105 in der Lagerpfanne 112.
  • Durch die Verschiebbarkeit des Kuppelkontaktstückes 105 entlang des ersten Kontaktstückes 101 und des zweiten Kontaktstückes 102 (vgl. Doppelpfeil 113) ist zum Montieren des ersten Kontaktstückes 101 an dem ersten Kontaktträger 103 und des zweiten Kontaktstückes 102 an dem zweiten Kontaktträger 104 wechselweise ein vergrößerter Montageraum schaffbar, um beispielsweise die zum Befestigen vorgesehenen Schraubverbindungen zu lösen. Dadurch ist einfacher Ein- und Ausbau der elektrischen Kontaktanordnung ermöglicht. Bei einer entsprechenden Dimensionierung der Kontaktstücke 101, 102 sowie des Kuppelkontaktstückes 105 besteht weiterhin die Möglichkeit, das Kuppelkontaktstück 105 vollständig auf eines der beiden Kontaktstücke 101, 102 zurückzuschieben und so mittels der elektrischen Kontaktanordnung 100 eine elektrische Trennstelle zu schaffen.
  • Durch die Bewegbarkeit des Kuppelkontaktstückes 105 und die federbelastete Kontaktierung der Kontaktbereiche sind die an einem oder an beiden Kontaktstücken 101, 102 auftretenden Schwingungen oder Bewegungen in lateralen Richtungen voneinander entkoppelt. Somit treten keine mechanischen Verspannungen auf, welche die elektrische Kontaktanordnung 100 in ihrer mechanischen sowie elektrischen Wirksamkeit beeinträchtigen könnten.
  • In den Figuren 2, 3 und 4 sind Varianten einer elektrischen Kontaktanordnung dargestellt, die jeweils hinsichtlich ihrer mechanischen sowie elektrischen Eigenschaften annähernd gleichwertig sind. In der Figur 2 ist eine zweite Variante einer elektrischen Kontaktanordnung 200 dargestellt. Die elektrische Kontaktanordnung 200 weist ein erstes Kontaktstück 201 sowie ein zweites Kontaktstück 202 auf. Das erste Kontaktstück 201 ist mit dem zweiten Kontaktstück 202 mittels eines Kuppelkontaktstückes 203 elektrisch leitend verbunden. Das erste Kontaktstück 201 weist einen ersten als Kontaktöffnung ausgebildeten Kontaktbereich 204 auf. Das zweite Kontaktstück 202 weist einen zweiten als Kontaktöffnung ausgebildeten Kontaktbereich 205 auf. Das Kuppelkontaktstück 203 ist als rotationssymmetrischer langgestreckter Kontaktbolzen ausgebildet und weist an seinen Enden jeweils einen dritten Kontaktbereich 206 sowie einen vierten Kontaktbereich 207 auf. Der dritte und vierte Kontaktbereich 206, 207 sind jeweils als konvexe Abschnitte ausgestaltet, in dem vorliegenden in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in Form einer Kugel. Dem zweiten Kontaktstück 202 ist eine in der Kontaktöffnung liegende Lagerpfanne 208 zugeordnet. Die Lagerpfanne 208 dient der Lagerung des Kuppelkontaktstückes 203. Hinsichtlich der Bewegbarkeit der Montierbarkeit des Ein- und Ausbauens des Kuppelkontaktstückes 203 wird auf die Beschreibung zu der Figur 1 verwiesen.
  • Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausgestaltungsvarianten gehen aus Kombinationen der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausgestaltungsvarianten hervor.
  • Die in der Figur 3 gezeigte dritte Ausgestaltungsvariante zeigt eine elektrische Kontaktanordnung 300. Die elektrische Kontaktanordnung 300 weist ein erstes Kontaktstück 301 sowie ein zweites Kontaktstück 302 auf. Das erste Kontaktstück 301 ist mit dem zweiten Kontaktstück 302 mittels eines Kuppelkontaktstückes 304 elektrisch leitend verbunden. Der erste Kontaktbereich 305 des ersten Kontaktstückes 301 ist als Kontaktöffnung ausgebildet. Der zweite Kontaktbereich 306 des zweiten Kontaktstückes 302 ist als Kontaktbolzen ausgebildet. Der dritte Kontaktbereich 307 des Kuppelkontaktstückes 304 ist ebenfalls als Kontaktbolzen ausgebildet. Der vierte Kontaktbereich 308 des Kuppelkontaktstückes 304 ist als Kontaktöffnung ausgebildet. Die Kontaktbolzen sind an ihren freien Enden wiederum mit einer einen konvexen Abschnitt bildenden Kugel ausgestattet und wirken mit den jeweils einen Kontaktlamellenkäfig aufweisenden Kontaktöffnungen zusammen. Zur Lagerung des Kuppelkontaktstückes 304 ist dem zweiten Kontaktstück 302 eine ringförmige Lagerpfanne 309 zugeordnet.
  • Die vierte Ausgestaltungsvariante einer elektrischen Kontaktanordnung 400 ist in der Figur 4 dargestellt. Die elektrische Kontaktanordnung 400 weist ein erstes Kontaktstück 401 sowie ein zweites Kontaktstück 402 auf. Das erste Kontaktstück 401 ist mit dem zweiten Kontaktstück 402 mittels eines Kuppelkontaktstückes 403 elektrisch leitend verbunden. Das erste Kontaktstück 401 weist einen ersten Kontaktbereich 404 auf. Der erste Kontaktbereich 404 ist als Kontaktöffnung ausgebildet. Das zweite Kontaktstück 402 weist einen zweiten Kontaktbereich 405 auf. Der zweite Kontaktbereich 405 ist als ein eine kugelförmige Verdickung aufweisender Kontaktbolzen ausgebildet. Das Kuppelkontaktstück 403 weist einen dritten Kontaktbereich 406 sowie einen vierten Kontaktbereich 407 auf. Der dritte Kontaktbereich 406 ist als Kontaktbolzen ausgebildet. Der vierte Kontaktbereich 407 ist als Kontaktöffnung ausgebildet. Das Kuppelkontaktstück 403 stützt sich über den kugelförmigen konvexen Abschnitt des dritten Kontaktbereiches 406 in einer Lagerpfanne 408 ab. Die Lagerpfanne 408 ist in der als erster Kontaktbereich 401 ausgebildeten Kontaktöffnung angeordnet.
  • Die Figur 5 zeigt eine charakteristische Anwendung einer der vorstehend beschriebenen Kontaktanordnungen. Die Figur 5 zeigt einen druckgasisolierten Hochspannungsleistungsschalter 500. Innerhalb eines Kapselungsgehäuses 501 ist eine Unterbrechereinheit 502 isoliert gehalten. Zur Durchführung von elektrischen Leitern durch eine Wandung des Kapselungsgehäuses 501 sind an dem Kapselungsgehäuse 501 Hochspannungsfreiluftdurchführungen 503a, 503b angeordnet. Innerhalb der Hochspannungsfreiluftdurchführungen 503a,b sind elektrische Leiter 504a,b gehalten. Die elektrischen Leiter 504a,b sind beispielsweise mittels Scheibenisolatoren 505a,b gehalten. Zur Ankopplung der elektrischen Leiter 504a,b an die elektrischen Anschlusspunkte der Unterbrechereinheit 502 sind vorstehend beschriebene elektrische Kontaktanordnungen 506a,b eingesetzt. Durch die elektrischen Kontaktanordnungen 506a,b ist die Unterbrechereinheit 502 "flexibel" mit den elektrischen Leitern 504a,b verbunden.
  • Die bei einem Schaltvorgang der Unterbrechereinheit 502 auftretenden Schwingungen sind durch die elektrischen Kontaktanordnungen 506a,b von den elektrischen Leitern 504a,b entkoppelt. Durch diese Entkoppelung ist die mechanische Belastung der Hochspannungsfreiluftdurchführungen 503a,b vermindert. Insbesondere die im Innern der Hochspannungsfreiluftdurchführungen 503a,b zum Befestigen der elektrischen Leiter 504a,b notwendigen Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise die Scheibenisolatoren 505a,b sind so vor einer mechanischen Beschädigung geschützt.

Claims (9)

  1. Elektrische Kontaktanordnung (100, 200, 300, 400, 506a,b) mit einem einen ersten Kontaktbereich (110, 204, 305, 404) aufweisenden ersten Kontaktstück (101, 201, 301, 401) und einem einen zweiten Kontaktbereich (111, 205, 306, 405) aufweisenden zweiten Kontaktstück (102, 202, 302, 402), wobei das erste Kontaktstück (101, 201, 301, 401) mit dem zweiten Kontaktstück (102, 202, 302, 402) mittels eines einen dritten und einen vierten Kontaktbereich (108, 206, 307, 406; 109, 207 308, 407), 407) aufweisenden Kuppelkontaktstückes (105, 203, 304, 403) elektrisch verbindbar ist, wobei dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich (110, 204, 305, 404; 111, 205, 306, 405) jeweils der dritte oder der vierte Kontaktbereich (108, 206, 307, 406; 109, 207 308, 407) zugeordnet ist, wobei die jeweils einander zugeordneten Kontaktbereiche (110, 204, 305, 404; 111, 205, 306, 405; 108, 206, 307, 406; 109, 207 308, 407) je eine Kontaktöffnung und je einen in die Kontaktöffnung einsteckbaren Kontaktbolzen aufweisen, wobei die Kontaktbolzen an ihren den Kontaktöffnungen zugewandten Enden zumindest bezüglich einer Ebene einen konvexen Abschnitt aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kuppelkontaktstück (105, 203, 304, 403) in einer Lagerpfanne (112, 208, 304, 408) gleitend gelagert ist.
  2. Elektrische Kontaktanordnung (100) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste und der zweite Kontaktbereich (110, 111) als Kontaktbolzen sowie der dritte und vierte Kontaktbereich (108, 109) als Kontaktöffnungen ausgebildet sind.
  3. Elektrische Kontaktanordnung (200) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste und der zweite Kontaktbereich (204, 205) als Kontaktöffnungen und der dritte und der vierte Kontaktbereich (206, 207) als Kontaktbolzen ausgebildet sind.
  4. Elektrische Kontaktanordnung (300, 400) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste und der vierte Kontaktbereich (305, 404; 308, 407) als Kontaktöffnungen und der zweite und dritte Kontaktbereich (306, 405; 307, 406) als Kontaktbolzen ausgebildet sind.
  5. Elektrische Kontaktanordnung (100, 200, 300, 400, 506a,b) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Längsachsen der Kontaktbolzen in einer Projektion zueinander stumpfwinklig angeordnet sind.
  6. Elektrische Kontaktanordnung (100, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    einer der Kontaktbolzen durch die Lagerpfanne (112, 309) hindurchgreift.
  7. Elektrische Kontaktanordnung (200, 400, 506a,b) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lagerpfanne (208, 408) in einer der Kontaktöffnungen liegt.
  8. Elektrische Kontaktanordnung (100, 200, 300, 400, 506a,b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lagerpfanne (112, 208, 309, 408) eine allseitig zu einer Längsachse des Kuppelkontaktstückes (105, 203, 304, 403) gerichtete Bewegung des Kuppelkontaktstückes (105, 203, 304, 403) ermöglicht.
  9. Elektrische Kontaktanordnung (100, 200, 300, 400, 506a,b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest eine der Kontaktöffnungen von einer Fläche umgrenzt ist, die Teil einer Kugelkappe ist.
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