EP1727168A2 - Schaltstück, Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltstück sowie Verfahren zur Herstellung eines Schaltstücks - Google Patents

Schaltstück, Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltstück sowie Verfahren zur Herstellung eines Schaltstücks Download PDF

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EP1727168A2
EP1727168A2 EP06114219A EP06114219A EP1727168A2 EP 1727168 A2 EP1727168 A2 EP 1727168A2 EP 06114219 A EP06114219 A EP 06114219A EP 06114219 A EP06114219 A EP 06114219A EP 1727168 A2 EP1727168 A2 EP 1727168A2
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EP
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contact piece
support
contact
circuit breaker
electrical contact
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Siemens AG
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    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
    • H01H11/041—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion
    • H01H2011/046—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion by plating

Definitions

  • the invention relates to a contact piece consisting of a metallic carrier and a contact piece attached to the carrier of a metal alloy.
  • the invention further relates to a low-voltage circuit breaker with such a contact piece and two methods for the production of contact pieces.
  • EP 1 065 683 B1 is already a generic contact in the form of a fixed contact piece of a low-voltage circuit breaker known.
  • the carrier is formed by an upper connecting rail.
  • this terminal bar - which in practice is coated with a layer of silver to keep the contact resistance when contacting an associated busbars of a switchgear low - is fixed by soldering or welding a contact piece support made of a metal alloy.
  • the connecting rail is coated in practice with the layer of silver, before the contact piece support is permanently attached to its front side.
  • the invention is based on the object to make the switching piece cheaper.
  • This object is achieved according to the invention in that the entire surface of the contact piece is coated with a layer of tin.
  • the contact piece provided with the tin layer does not need to be subjected to any subsequent soldering or welding process anymore. This reliably avoids overheating of the tin layer, which could lead to discoloration and blistering.
  • a contact piece which has a support formed by a metallic rivet on which a contact piece support made of pure tungsten is soldered by means of a copper or silver brazing alloy.
  • the carrier and the solder layer are coated with a layer of tin (Sn). This ensures that the applied tin dissolved in favor of the noble-looking tungsten of the contact point pad and thus the tungsten itself is protected against corrosion.
  • the contact piece support in the subject matter of the present invention does not consist of pure tungsten but of a metal alloy, so that the problem of corrosion of the contact piece support does not occur at all to the extent mentioned above.
  • the new contact piece may be formed in particular as a switching element of a low-voltage circuit breaker by the carrier is designed as a connection rail of the low-voltage circuit breaker, which is electrically connected by means of a screw with at least one associated busbar of a switchgear, wherein the contact piece support on one of the end sides of the connecting rail is attached.
  • the contact piece according to the invention can be produced in a simple manner by firstly permanently connecting a contact piece made of a metal alloy with a metallic carrier, in particular by soldering or welding, to form a contact piece blank. Subsequently, the entire surface of the workpiece blank - so both the exposed surface of the carrier and the exposed surface of the contact piece support - galvanized.
  • a contact piece support which serves as a contact surface
  • a contact piece can be produced in the following alternative manner: A contact piece consisting of a metal alloy is provided with a metallic support, in particular by soldering or welding , permanently connected to a switching piece blank. Subsequently, the serving as a contact surface portion of the contact piece support is covered with a cover layer. Thereafter, the entire surface of the workpiece blank including the capped portion of the contactor pad is electroformed. Finally, the tinned cover layer is removed to expose the contact surface serving as the portion of the contact point pad.
  • the low-voltage circuit breaker 1 has a housing consisting of a first housing shell 2 and a second housing shell 3.
  • a consisting of a movable contact piece 4 and a fixed contact piece 5 switching contact arrangement and an arc quenching chamber 6 are added.
  • the movable contact piece 4 consists of a pivotable contact carrier 7 and a plurality of supported on the contact carrier 7 and arranged parallel to each other contact levers 8 (in the figure 1, only one contact lever is visible).
  • the contact lever 8 are biased in a known manner by contact force springs 9.
  • Flexible conductors 10 are used to connect the contact lever 8 with a lower connecting rail 11.
  • the movable switching piece 4 associated fixed contact piece 5 has a support in the form of an upper connecting rail 12 and a fixed to the end face of the connecting rail 12 by soldering or welding the switch piece support 13.
  • the contact piece support 13 consists of a metal alloy, which is in particular a silver-tungsten alloy. However, the metal alloy may also contain, for example, nickel and / or other additional metals.
  • the housing shell 2 of the low-voltage circuit breaker has a lower passage opening 14 and an upper passage opening 15.
  • connection bars which can consist of copper, aluminum, bronze or brass, for example, are the switch-side connection points to external busbars of switchgear.
  • the application of the tin layer 25, takes place at the switching piece 5 according to the invention only after attaching the contact piece support 13 on the connecting rail 12. This is a subsequent overheating of the tin layer 25 of the contact piece 5 - as would be the case during soldering or welding - avoided.
  • the new contact piece 5 is therefore free from discoloration, bubbles or craters produced.
  • a section 27 of a contact piece support 28 serving as a contact surface is not covered by a tin layer 29, such a contact piece 26 is referred to below
  • the consisting of a metal alloy contact piece support 28 is permanently connected to a metallic support in the form of a connecting rail 30, in particular by soldering or welding, to form a blank workpiece.
  • serving as a contact surface portion 27 of the contact piece support 28 is covered with a cover layer 31.
  • the entire surface of the workpiece blank including the top layer 31 provided with the portion of the contact piece pad is galvanized.
  • the tinned cover layer 31 is removed to expose the portion of the contact piece support serving as the contact surface.

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Abstract

Schaltstück, Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltstück sowie Verfahren zur Herstellung eines Schaltstücks Die Erfindung betrifft ein Schaltstück (5) bestehend aus einem metallischen Träger und einer an dem Träger befestigten Schaltstückauflage (13) aus einer Metall-Legierung. Um das Schaltstück kostengünstiger zu gestalten ist vorgesehen, dass die gesamte Oberfläche des Schaltstücks (5) mit einer Schicht (25) aus Zinn überzogen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem derartigen Schaltstück sowie zwei Verfahren zur Herstellung von Schaltstücken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltstück bestehend aus einem metallischen Träger und einer an dem Träger befestigten Schaltstückauflage aus einer Metall-Legierung. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem derartigen Schaltstück sowie zwei Verfahren zur Herstellung von Schaltstücken.
  • Aus der Druckschrift EP 1 065 683 B1 ist bereits ein gattungsgemäßes Schaltstück in Form eines festen Schaltstückes eines Niederspannungs-Leistungsschalters bekannt. Bei diesem bekanntem Schaltstück ist der Träger von einer oberen Anschlussschiene gebildet. An einer freien Stirnseite diese Anschlussschiene - die in der Praxis mit einer Schicht aus Silber überzogen ist, um den Übergangswiderstand beim Kontaktieren einer zugeordneten Stromschienen einer Schaltanlage gering zu halten - ist durch Löten oder Schweißen eine Schaltstückauflage aus einer Metall-Legierung, befestigt. Dabei wird die Anschlussschiene in der Praxis mit der Schicht aus Silber überzogen, bevor die Schaltstückauflage an ihrer Stirnseite dauerhaft befestigt wird.
  • Ausgehend von einem Schaltstück nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ( EP 1 065 683 B1 ) liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, das Schaltstück kostengünstiger zu gestalten.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die gesamte Oberfläche des Schaltstücks mit einer Schicht aus Zinn überzogen ist.
  • Bei einer derartigen Ausgestaltung, braucht das mit der Zinnschicht versehene Schaltstück keinem Nachfolgenden Löt- oder Schweißprozess mehr ausgesetzt zu werden. Damit wird ein Überhitzen der Zinnschicht, das zu Verfärbungen und Blasenbildung führen könnte, sicher vermieden.
  • An sich ist aus der Druckschrift DE 103 18 223 A1 ein Schaltstück bekannt, das einen von einem metallischen Niet gebildeten Träger aufweist, an dem mittels eines Kupfer- oder Silberhartlotes eine Schaltstückauflage aus reinem Wolfram angelötete ist. Hierbei besteht das Problem, dass die aus reinem Wolfram bestehende Schaltstückauflage unter starker Korrosion, insbesondere unter der Einwirkung eines feuchtwarmen Klimas leidet. Um diese Korrosion zu vermeiden werden der Träger und die Lotschicht mit einer Schicht aus Zinn (Sn) überzogen. Dadurch wird erreicht, dass das aufgebrachte Zinn zugunsten des edler wirkenden Wolframs der Schaltstückauflage aufgelöst und dadurch das Wolfram selbst vor Korrosion bewahrt wird.
  • Abweichend hiervon besteht die Schaltstückauflage beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung jedoch nicht aus reinem Wolfram sondern aus einer Metall-Legierung, so dass das Problem der Korrosion der Schaltstückauflage in dem vorstehend genannten Maße überhaupt nicht auftritt.
  • Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, die Schicht aus Zinn galvanisch aufzubringen.
  • Das neue Schaltstück kann insbesondere als Schaltstück eines Niederspannungs-Leistungsschalters ausgebildet sein, indem der Träger als Anschlussschiene des Niederspannungs-Leistungsschalter ausgebildet ist, die mittels einer Schraubverbindung mit zumindest einer zugeordneten Stromschiene einer Schaltanlage elektrisch verbindbar ist, wobei die Schaltstückauflage an einer der Stirnseiten der Anschlussschiene befestigt ist.
  • Das erfindungsgemäße Schaltstück ist auf einfache Weise herstellbar, indem zunächst eine aus einer Metall-Legierung bestehende Schaltstückauflage mit einem metallischen Träger, insbesondere durch Löten oder Schweißen zu einem Schaltstückrohling dauerhaft verbunden wird. Anschließend wird die gesamte Oberfläche des Schaltstückrohlings - also sowohl die freiliegende Oberfläche des Trägers als auch die freiliegende Oberfläche der Schaltstückauflage - galvanisch verzinnt.
  • Soll ein Abschnitt einer Schaltstückauflage, der als Kontaktfläche dient, nicht von der Zinn-Schicht bedeckt sein, so ist ein derartiges Schaltstück auf folgende alternative Weise herstellbar: Eine aus einer Metall-Legierung bestehende Schaltstückauflage wird mit einem metallischen Träger, insbesondere durch Löten oder Schweißen, zu einem Schaltstückrohling dauerhaft verbunden. Anschließend wird der als Kontaktfläche dienende Abschnitt der Schaltstückauflage mit einer Deckschicht abgedeckt. Danach wird die gesamte Oberfläche des Schaltstückrohlings einschließlich des mit der Deckschicht versehenen Abschnitts der Schaltstücksauflage galvanisch verzinnt. Abschließend wird die verzinnte Deckschicht zum Freilegen des als Kontaktfläche dienenden Abschnitts der Schaltstückauflage entfernt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einem erfindungsgemäßen Schaltstück in Form eines festen Kontaktstückes,
    Figur 2
    den Niederspannungs-Leistungsschalter gemäß der Figur 1 in seiner Verwendung als Festeinbauschalter, bei dem das feste Schaltstück in fester Schraubverbindung mit Stromschienen einer Schaltanlage gehalten ist,
    Figur 3
    das feste Schaltstück des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Niederspannungs-Leistungsschalters und
    Figur 4
    ein weiteres festes Schaltstück, bei dem ein als Kontaktfläche dienender Abschnitt einer Schaltstückauflage freiliegt.
  • Der Niederspannungs-Leistungsschalter 1 gemäß der Figur 1 weist ein aus einer ersten Gehäuseschale 2 und einer zweiten Gehäuseschale 3 bestehendes Gehäuse auf. In dem Gehäuse sind eine aus einem beweglichen Schaltstück 4 und einem feststehenden Schaltstück 5 bestehende Schaltkontaktanordnung und eine Lichtbogenlöschkammer 6 aufgenommen. Das bewegliche Schaltstück 4 besteht aus einem schwenkbaren Kontaktträger 7 und mehreren an dem Kontaktträger 7 abgestützten und parallel zueinander angeordneten Kontakthebeln 8 (in der Figur 1 ist nur ein Kontakthebel sichtbar). Die Kontakthebel 8 sind in bekannter Weise durch Kontaktkraftfedern 9 vorgespannt. Biegsame Leiter 10 dienen zur Verbindung der Kontakthebel 8 mit einer unteren Anschlussschiene 11. Das dem beweglichen Schaltstück 4 zugeordnete feststehende Schaltstück 5 weist einen Träger in Form einer oberen Anschlussschiene 12 und eine an der Stirnseite der Anschlussschiene 12 durch Löten oder Schweißen befestigte Schaltstückauflage 13 auf. Die Schaltstückauflage 13 besteht dabei aus einer Metall-Legierung, bei der es sich insbesondere um eine Silber-Wolfram-Legierung handelt. Die Metall-Legierung kann jedoch beispielsweise auch Nickel und/oder andere zusätzliche Metalle enthalten.
  • Die Gehäuseschale 2 des Niederspannungs-Leistungsschalters weist eine untere Durchtrittsöffnung 14 und eine obere Durchtrittsöffnung 15 auf. Dabei ist einerseits die untere Durchtrittsöffnung 14 von einem freien Ende 16 der Anschlussschiene 11 und andererseits die obere Durchtrittsöffnung 15 von einem freien Ende 17 der Anschlussschienen 12 durchgriffen.
  • Die Anschlussschienen, die beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Bronze oder Messing bestehen können, sind die schalterseitigen Verbindungsstellen zu externen Stromschienen von Schaltanlagen.
  • So werden die aus der Gehäuseschale 2 herausragenden freien Enden 16, 17 der Anschlussschienen gemäß der Figur 2 direkt über Schraubverbindungen 18 mit Stromschienen 19, 20 bzw. 21, 22 einer Schaltanlage 23 verbunden, wenn der Niederspannungs-Leistungsschalter 1 als Festeinbauschalter verwendet wird.
  • Beim Anschluss der externen Stromschienen 19, 20 bzw. 21, 22 der Schaltanlage 23 an die Anschlussschienen 11, 12 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 ist es wichtig, den Übergangswiderstand und damit die Erwärmung der Anschlussschienen gering zu halten. Um dies zu realisieren, ist gemäß der Figur 3 bei dem feststehenden Schaltstück 5 die gesamte Oberfläche des Schaltstückes - also sowohl die freiliegende Oberfläche der Anschlussschiene 12, die freiliegende Oberfläche der Lötschicht 24 als auch die freiliegende Oberfläche der Schaltstückauflage 13 - mit einer galvanisch aufgebrachten Schicht 25 aus Zinn (Sn) versehen.
  • Im Gegensatz zu den bekannten feststehenden Schaltstücken, bei denen zuerst die Anschlussschiene galvanisch versilbert und anschließend die Schaltstückauflage aufgelötet oder aufgeschweißt wird, erfolgt das Aufbringen der Zinnschicht 25, bei dem erfindungsgemäßen Schaltstück 5 erst nach dem Befestigen der Schaltstückauflage 13 an der Anschlussschiene 12. Hierdurch wird ein nachträgliches Überhitzen der Zinnschicht 25 des Schaltstückes 5 - wie es beim Löten oder Schweißen der Fall sein würde - vermieden. Das neue Schaltstück 5 ist daher frei von Verfärbungen, Blasen oder Kratern herstellbar.
  • Soll bei einem Schaltstück 26, das gemäß der Figur 5 ebenfalls als festes Schaltstück eines Niederspannungs-Leistungsschalters ausgebildet ist, ein Abschnitt 27 einer Schaltstückauflage 28, der als Kontaktfläche dient, nicht von einer Zinnschicht 29 bedeckt sein, so ist ein derartiges Schaltstück 26 auf folgende alternative Weise herstellbar: Die aus einer Metall-Legierung bestehende Schaltstückauflage 28 wird mit einem metallischen Träger in Form einer Anschlussschiene 30, insbesondere durch Löten oder Schweißen, zu einem Schaltstückrohling dauerhaft verbunden. Anschließend wird der als Kontaktfläche dienende Abschnitt 27 der Schaltstückauflage 28 mit einer Deckschicht 31 abgedeckt. Danach wird die gesamte Oberfläche des Schaltstückrohlings einschließlich des mit der Deckschicht 31 versehenen Abschnitts der Schaltstücksauflage galvanisch verzinnt. Abschließend wird die verzinnte Deckschicht 31 zum Freilegen des als Kontaktfläche dienenden Abschnitts der Schaltstückauflage entfernt.

Claims (6)

  1. Schaltstück (5) bestehend aus einem metallischen Träger und einer an dem Träger befestigten Schaltstückauflage (13) aus einer Metall-Legierung
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die gesamte Oberfläche des Schaltstücks (5) mit einer Schicht (25) aus Zinn (Sn) überzogen ist.
  2. Schaltstück nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das die Schicht (25) aus Zinn (Sn) galvanisch aufgebracht ist.
  3. Schaltstück nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Träger als Anschlussschiene (12) eines Niederspannungs-Leistungsschalters (1) ausgebildet ist, die mittels einer Schraubverbindung (18) mit zumindest einer Stromschiene (21, 22) einer Schaltanlage (23) elektrisch verbindbar ist,
    wobei die Schaltstückauflage (13) an einer der Stirnseiten der Anschlussschiene (12) befestigt ist.
  4. Niederspannungs-Leistungsschalter (1) mit zumindest einem feststehenden Schaltstück (5) und zumindest einem beweglichen Schaltstück (4),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das feststehende Schaltstück (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Schaltstückes (5),
    bei dem eine Schaltstückauflage (13), die aus einer Metall-Legierung besteht, mit einem metallischen Träger insbesondere durch Löten oder Schweißen zu einem Schaltstückrohling dauerhaft verbunden wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die gesamte Oberfläche des Schaltstückrohlings nach dem dauerhaften Verbinden der Schaltstückauflage (13) mit dem Träger (12) galvanisch verzinnt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Schaltstückes (26),
    bei dem eine Schaltstückauflage (28), die aus einer Metall-Legierung besteht, mit einem metallischen Träger (30) insbesondere durch Löten oder Schweißen zu einem Schaltstückrohling dauerhaft verbunden wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein als Kontaktfläche dienender Abschnitt (27) der Schaltstückauflage (28) mit einer Deckschicht (31) abgedeckt wird,
    - die gesamte Oberfläche des Schaltstückrohlings einschließlich des mit der Deckschicht (31) versehenen Abschnitts (27) der Schaltstückauflage (28) galvanisch verzinnt wird und anschließend
    - die verzinnte Deckschicht zum Freilegen des als Kontaktfläche dienenden Abschnitts (27) der Schaltstückauflage entfernt wird.
EP06114219A 2005-05-25 2006-05-19 Schaltstück, Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Schaltstück sowie Verfahren zur Herstellung eines Schaltstücks Withdrawn EP1727168A3 (de)

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