CH631026A5

CH631026A5 - Tulip-contact arrangement

Info

Publication number: CH631026A5
Application number: CH734378A
Authority: CH
Inventors: Ernst Zuercher
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1978-07-05
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1982-07-15
Also published as: ATA185879A; AT374038B

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Tulpenkontaktanordnung mit einem einstückigen im wesentlichen hohlzylindrischen Kontaktorgan, an dessen einem Ende durch Längsschlitze seitlich begrenzte Kontaktfinger mit innenseitigen, rotationssymmetrischen Kontaktflächen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktorgan an den Fingerwurzeln von einer es umgebenden Halterung so gegen einen in seinem Inneren befindlichen Anschlag gepresst ist, dass in Ruhestellung der Finger von ihren Kontaktflächen ein zylindrischer lichter Durchgang umschrieben ist, dessen Radius kleiner ist, als die, quer zum Kontaktorgan gemessenen, inneren Krümmungsradien der Kontaktflächen.

2. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung innenseitig über einen Teil ihrer Länge konisch, mit gegen das geschlitzte Ende des Kontaktorganes sich verjüngendem Innendurchmesser ist.

3. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einstückig, und ihr dem geschlitzten Ende des Kontaktorganes entgegengesetztes Ende geschlitzt ist.

4. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag mindestens über einen Teil seiner Länge in gleicher Richtung wie die Halterung konisch ist, wobei sich die konischen Teile von Anschlag und Halterung überlappen und die Konizität der Halterung mindestens gleich gross wie diejenige des Anschlages ist.

5. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Kontaktorganes über einen Teil des Überlappungsintervalls konstant bleibt.

6. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandstärke des Kontaktorganes über das ganze Überlappungsintervall in Richtung auf die Fingerspitzen zu gesamthaft mehr verjüngt, als der Differenz der Konizität von Halterung und Anschlag über diesem Überlappungsintervall entspricht.

7. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung an ihrem geschlitzten Ende Bohrungen aufweist, welche quer zu den Schlitzen stehen, zur Aufnahme von diese zusammendrückenden Schrauben.

8. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger innerhalb ihrer Kontaktflächen hinterschnitten sind.

9. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, gekennzeich- net, durch mindestens einen quer durch Halterung, Kontaktorgan und Anschlag gesteckten Sicherungsstift.

10. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in den hinterschnittenen Abschnitt der Kontaktfinger hineinragt.

11. Verfahren zur Herstellung der Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in das Kontaktorgan eingeführt wird und das also zusammengesetzte Teil dann mit den Fingerspitzen voran in die Halterung eingepresst wird.

Die Erfindung betrifft eine Tulpenkontaktanordnung, insbesondere für Trennschalter. Diese müssen nicht nur einfach und robust sein, und auch hohe Ströme führen können, sondern auch den bei plötzlichen Stromstössen auftretenden grossen mechanischen Beanspruchungen ohne bleibende Deformation standhalten können. Wenn - wie vielfach üblich - die Tulpe zum Umgreifen eines zylindrischen Schaltstiftes vorgesehen ist, dann müssen die Querschnitte der innenliegenden, kontaktbildenden Flächen der Kontaktfinger Kreissegmente mit einem Radius sein, der um weniges grösser als derjenige des Schaltstiftes ist, damit die Berührung zwischen Kontaktfinger und Schaltstift nicht ausschliesslich an den Enden dieser Segmente stattfindet.

Um aber in Arbeitsstellung einen federnden Druck auf den Schaltstift auzuüben, müssen die Finger in ihrer Ruhelage einen zylinderförmigen lichten Durchgang umschreiben, dessen Radius kleiner als derjenige des Schaltstiftes, und somit erst recht kleiner als der des die Innenflächen der Finger bestimmenden Zylinders ist. Diese Innenflächen werden im allgemeinen durch Ausbohren oder -fräsen eines hohlzylindrischen Tulpenrohlings geformt. Um die Finger nach dieser Bearbeitung einander näher zu bringen, als dem Bearbeitungsradius entspricht, sind im wesentlichen zwei Lösungen möglich.

Entweder müssen sie vollständig voneinander getrennt, einzeln verarbeitet, und dann wieder zu einer Einheit zusammengesetzt werden, indem sie durch Federn, sowie eventuell durch Auflager in der gewünschten gegenseitigen Lage gehalten werden, oder aber sie müssen - nach teilweiser Trennung durch partielles Längsschlitzen des Rohlings - gegeneinander gebogen werden. Ersteres ist beispielsweise in der DE-OS 2628 177 beschrieben und offensichtlich aufwendig. Letzteres führte bisher infolge der insbesondere beim Längsschlitzen unvermeidlich auftretenden Spannungen, sowie des in der Praxis kaum je exakt reproduzierbar wirkenden Biegevorganges, zu Verwindungen der Finger, welche dann, im Querschnitt gesehen, nur an einem Ende besagten Segmentes aufliegen, mit entsprechend mangelhaften Kontakteigenschaften.

Es ist das Ziel der Erfindung, besagte Nachteile, unter Verwendung einer sehr einfachen und robusten Konstruktion, zu beheben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2a einen schematischen, teilweisen Längsschnitt derselben, mit eingeführtem Kontaktstift,
Fig. 2b die Ansicht II der Fig. 2a,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Tulpenkontakt der Fig.

1, vor dem Zusammensetzen der Kontaktanordnung,
Fig. 4 eine Ansicht des Tulpenkontaktes der Fig.3, und
Fig. 5 einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch die Hauptbestandteile der Fig. 1, in ihren ungefähren relativen Längslagen nach dem Zusammensetzen, aber mit zur Veranschaulichung in radialer Richtung stark verzerrten Verhältnissen.

Das in allen Figuren rechts liegende, gegen den Schaltstift gerichtete Ende der Vorrichtung wird im folgenden als vorderes , das entgegengesetzte als hinteres Ende betrachtet.

In der Fig. 1 sind der Tulpenkontakt 1, der darin eingesetzte Anschlag 2 und die den Tulpenkontakt umfassende Halterung 3 erkennbar. Die Fig. 3 und 4 zeigen den Tulpenkontakt 1- welcher beim Zusammenbau der Kontaktanordnung der Fig. 1 nachträglich über seine Elastizitätsgrenze hinaus deformiert wird - vor dieser Deformation, wobei rechts in der Fig. 3 ein zylindrischer Schaltstift 4 des Durchmessers S angedeutet ist, welcher vom Tulpenkonakt umfasst werden soll. Um einen guten, tangentiellen und im Querschnitt gesehen nicht nur punktförmigen Kontakt zu gewährleisten, ist der Innendurchmesser K der Kontaktflächen 5 um ein Weniges grösser, als der Durchmesser S des Schaltstiftes.

Des weiteren sind die Finger 6 des Tulpenkontaktes 1 innenseitig über die Länge H hinterschnitten, um auch bei nicht-ideal fluchtendem Schaltstift einen einwandfreien, im Bereich der Kontaktflächen 5 stattfindenden Kontakt zwischen Tulpe und Schaltstift zu gewährleisten. Zu diesem Zweck weisen die Kontaktflächen ausserdem in Längsrichtung eine Rundung mit dem Radius R auf. Das Bearbeiten des Radius R sowie des Durchmessers K geschieht vorzugsweise durch Ausbohren oder -fräsen eines zylindrischen oder hohlzylindrischen Stückes, und zwar vor dem Ausnehmen der Schlitze 7, welche die einzelnen Finger trennen. Daraus folgt, dass am fertigen, einstückigen Tulpenkontakt 1 zwischen den Kontaktflächen 5 ein zylindrischen lichter Durchgang des

Durchmessers K besteht, welcher grösser als S ist. Wenn aber die Finger 6 Kraft ihrer eigenen Elastizität bei Einführung des Schaltstiftes 4 in die Kontaktanordnung an diesen Schaltstift anschmiegen sollen, dann muss ihr gegenseitiger Abstand nach der Bearbeitung verringert werden. Dies geschieht im wesentlichen beim Einführen des Tulpenkontaktes 1 in die Halterung 3, dessen rückwärtiger (d.h. in der Figur links liegender) Bereich innenseitig dimensioniert ist, um die Finger 6 nahe ihrer Wurzel in gewünschtem Mass einwärts zu deformieren. Ein in den Tulpenkontakt 1 eingeführter zylindro-konischer Anschlag 2 sorgt dabei für die Masshaltigkeit dieser Deformation. Die Fig. 2a und 2b zeigen schematisch die Verhältnisse nach dem Zusammenbau. Die strichpunktierten Linien deuten die Lagen vor, und die ausgezogenen Linien die Lagen nach Einführen des Schaltstiftes 4 an.

Anhand der massstäblich stark verzerrten Fig. 5 soll die Dimensionierung von Halterung, Tulpenkontakt und Anschlag erläutert werden. Es ist die Halterung 3 im Bereich B zylindrisch ausgebohrt, und zwar mit einem gewissen Untermass gegenüber dem Aussendurchmesser T der Kontakttulpe 1,so dass (im Gegensatz zu den scheinbaren Verhältnissen in Fig. 5) vor dem Zusammenstecken von Kontakttulpe und Halterung T grösser als der Innendurchmesser U der Halterung 3 ist und beim Zusammenstecken ein Preissitz entsteht. Im Bereich C verengt sich danti die Halterung geringfügig in Richtung auf Fingerspitzen zu, beispielsweise indem ihre Innenfläche konisch, mit einem halben Öffnungswinkel B von weniger als einem Grad zusammenläuft.

Vom vorspringenden Punkt 50 an tritt die Innenwandung der Halterung dann verhältnismässig rasch zurück, um genügend Spielraum für die Kontaktfinger zu lassen. Der kleinste Innendurchmesser der Halterung kann den Aussendurchmesser T der Kontakttulpe z.B. um einige Zehntel mm, oder etwa 1-2% unterschreiten. Da die Kontakttulpe etwa vom Bereiche 51 nach vorne hin aufgeschlitzt ist, um die einzelnen Finger auszubilden, werden diese durch den nach innen gerichteten Vorsprung 50 einwärts gedrängt, so dass die Kontaktflächen 5 einander näherkommen, als sowohl ihrem quergerichteten Krümmungsradius K/2 wie auch dem Radius S/2 des Schaltstiftes 4 entspricht. Die Finger können daher den Schaltstift Kraft ihrer Eigenelastizität fest umfassen.

Um eine genau reproduzierbare Ausrichtung der Finger nach dem Zusammenstecken zu gewährleisten, weist die Kontaktanordnung im Inneren des Tulpenkontaktes einen massiven Anschlag 2 auf. Dieser ist in seinem rückwärtigen Teil, d. h. über den sich nach vorne etwa bis zu den Fingerwurzeln erstreckenden Bereich E, zylindrisch, mit einem Durchmesser der beispielsweise mit Stecksitz in den Tulpenkontakt passt. Von einem Punkte 52 an, welcher bei fertig montierter Anordnung in die Nähe des Punktes 54, und also hinter dem engsten Punkt 50 der Halterung zu liegen kommt, verjüngt sich der Anschlag konisch nach vorne, und zwar mit einem halben Öffnungswinkel a, welcher nicht grösser, vorzugsweise aber um ein Weniges kleiner als der halbe Öffnungswinkel ss des konischen Abschnittes C der Halterung ist.

Dadurch kann eine wohldefinierte Endlage der beim Zusammenbau einwärts deformierten Kontaktfinger erreicht, und unter anderem eine seitliche Verwindung derselben vermieden werden. Indem nämlich ein kurzer, bei den Fingerwurzeln liegender Abschnitt konstanter Wandstärke der Kontakttulpe zwischen zwei gegen vorne minim aufeinander zulaufende konische Flächen gezwängt wird, ist die Endlage jedes Fingers statisch exakt festgelegt dadurch, dass einerseits besagter, in den ungeschlitzten Teil des Tulpenkontaktes übergehende Abschnitt fest eingespannt ist, während andererseits der Fingeransatz durch den Vorsprung im Punkt 50 in eine unverrückbar bestimmte Lage gedrängt und festgehalten wird, wie in Fig.

2a angedeutet.

Der Anschlag 2 erfüllt noch weitere wichtige Aufgaben, insbesondere die Aufnahme von beim Schalten und bei Kurzschlüssen auftretenden Kräften. Die bei grossen Stromstössen auftretenden elektrodynamischen Kräfte drücken bekanntlich die Finger mit unter Umständen erheblicher Gewalt einwärts, d. h. gegeneinander. Wenn die Finger üblicher Kontaktanordnungen nicht besonders starke Querschnitte aufweisen, was aber wiederum die für den Schaltvorgang wünschenswerte Elastizität beeinträchtigt, besteht die Gefahr einer bleibenden Deformation der Finger nach einem Kurzschlussstoss.

Bei der hier vorgeschlagenen Lösung genügt es aber, den Anschlag 2 so zu dimensionieren, dass die Finger 6 beim Einwärtsbiegen vor Erreichen ihrer Elastizitätsgrenze auf den konischen Teil des Anschlages aufliegen, wodurch eine bleibende Deformation auch bei relativ kleinen Querschnitten der Finger erfolgreich vermieden werden kann.

Da bei schnellem Schalten die Eindringtiefe des oft langen - und daher Durchbiegungen ausgesetzten - Schaltstiftes in die Kontaktanordnung nicht exakt festgelegt werden kann, ist der Anschlag auch ausgebildet, um den Stoss eines fallweise zu tief eindringenden Stiftes aufzunehmen. Zu diesem Zweck sind Anschlag, Halterung und Tulpenkontakt mit Bohrungen 56,56' und 56" zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes versehen.

Um das Aufschieben der Halterung auf die Kontakttulpe zu erleichtern, ist - wie aus Fig. 1 zu ersehen - die Halterung 3 in ihrem hinteren Teil geschlitzt, wobei der Längsbereich F dieses Schlitzes nach erfolgtem Zusammenbau teilweise mit demjenigen der Kontaktfinger 6 überlappen kann. Vier Bohrungen 58 gestatten in bekannter Weise ein festes Zusammenziehen der Halterung auf der Kontakttulpe, mittels in der Zeichnung nicht gezeigter Bolzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Tulpenkontaktanordnung mit einem einstückigen im wesentlichen hohlzylindrischen Kontaktorgan, an dessen einem Ende durch Längsschlitze seitlich begrenzte Kontaktfinger mit innenseitigen, rotationssymmetrischen Kontaktflächen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktorgan an den Fingerwurzeln von einer es umgebenden Halterung so gegen einen in seinem Inneren befindlichen Anschlag gepresst ist, dass in Ruhestellung der Finger von ihren Kontaktflächen ein zylindrischer lichter Durchgang umschrieben ist, dessen Radius kleiner ist, als die, quer zum Kontaktorgan gemessenen, inneren Krümmungsradien der Kontaktflächen.
2. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung innenseitig über einen Teil ihrer Länge konisch, mit gegen das geschlitzte Ende des Kontaktorganes sich verjüngendem Innendurchmesser ist.
3. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einstückig, und ihr dem geschlitzten Ende des Kontaktorganes entgegengesetztes Ende geschlitzt ist.
4. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag mindestens über einen Teil seiner Länge in gleicher Richtung wie die Halterung konisch ist, wobei sich die konischen Teile von Anschlag und Halterung überlappen und die Konizität der Halterung mindestens gleich gross wie diejenige des Anschlages ist.
5. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Kontaktorganes über einen Teil des Überlappungsintervalls konstant bleibt.
6. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandstärke des Kontaktorganes über das ganze Überlappungsintervall in Richtung auf die Fingerspitzen zu gesamthaft mehr verjüngt, als der Differenz der Konizität von Halterung und Anschlag über diesem Überlappungsintervall entspricht.
7. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung an ihrem geschlitzten Ende Bohrungen aufweist, welche quer zu den Schlitzen stehen, zur Aufnahme von diese zusammendrückenden Schrauben.
8. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger innerhalb ihrer Kontaktflächen hinterschnitten sind.
9. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, gekennzeich- net, durch mindestens einen quer durch Halterung, Kontaktorgan und Anschlag gesteckten Sicherungsstift.
10. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in den hinterschnittenen Abschnitt der Kontaktfinger hineinragt.
11. Verfahren zur Herstellung der Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in das Kontaktorgan eingeführt wird und das also zusammengesetzte Teil dann mit den Fingerspitzen voran in die Halterung eingepresst wird.

Die Erfindung betrifft eine Tulpenkontaktanordnung, insbesondere für Trennschalter. Diese müssen nicht nur einfach und robust sein, und auch hohe Ströme führen können, sondern auch den bei plötzlichen Stromstössen auftretenden grossen mechanischen Beanspruchungen ohne bleibende Deformation standhalten können. Wenn - wie vielfach üblich - die Tulpe zum Umgreifen eines zylindrischen Schaltstiftes vorgesehen ist, dann müssen die Querschnitte der innenliegenden, kontaktbildenden Flächen der Kontaktfinger Kreissegmente mit einem Radius sein, der um weniges grösser als derjenige des Schaltstiftes ist, damit die Berührung zwischen Kontaktfinger und Schaltstift nicht ausschliesslich an den Enden dieser Segmente stattfindet.

Um aber in Arbeitsstellung einen federnden Druck auf den Schaltstift auzuüben, müssen die Finger in ihrer Ruhelage einen zylinderförmigen lichten Durchgang umschreiben, dessen Radius kleiner als derjenige des Schaltstiftes, und somit erst recht kleiner als der des die Innenflächen der Finger bestimmenden Zylinders ist. Diese Innenflächen werden im allgemeinen durch Ausbohren oder -fräsen eines hohlzylindrischen Tulpenrohlings geformt. Um die Finger nach dieser Bearbeitung einander näher zu bringen, als dem Bearbeitungsradius entspricht, sind im wesentlichen zwei Lösungen möglich.

Entweder müssen sie vollständig voneinander getrennt, einzeln verarbeitet, und dann wieder zu einer Einheit zusammengesetzt werden, indem sie durch Federn, sowie eventuell durch Auflager in der gewünschten gegenseitigen Lage gehalten werden, oder aber sie müssen - nach teilweiser Trennung durch partielles Längsschlitzen des Rohlings - gegeneinander gebogen werden. Ersteres ist beispielsweise in der DE-OS 2628 177 beschrieben und offensichtlich aufwendig. Letzteres führte bisher infolge der insbesondere beim Längsschlitzen unvermeidlich auftretenden Spannungen, sowie des in der Praxis kaum je exakt reproduzierbar wirkenden Biegevorganges, zu Verwindungen der Finger, welche dann, im Querschnitt gesehen, nur an einem Ende besagten Segmentes aufliegen, mit entsprechend mangelhaften Kontakteigenschaften.

Es ist das Ziel der Erfindung, besagte Nachteile, unter Verwendung einer sehr einfachen und robusten Konstruktion, zu beheben. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2a einen schematischen, teilweisen Längsschnitt derselben, mit eingeführtem Kontaktstift, Fig. 2b die Ansicht II der Fig. 2a, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Tulpenkontakt der Fig.

1, vor dem Zusammensetzen der Kontaktanordnung, Fig. 4 eine Ansicht des Tulpenkontaktes der Fig.3, und Fig. 5 einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch die Hauptbestandteile der Fig. 1, in ihren ungefähren relativen Längslagen nach dem Zusammensetzen, aber mit zur Veranschaulichung in radialer Richtung stark verzerrten Verhältnissen.

Das in allen Figuren rechts liegende, gegen den Schaltstift gerichtete Ende der Vorrichtung wird im folgenden als vorderes , das entgegengesetzte als hinteres Ende betrachtet.

In der Fig. 1 sind der Tulpenkontakt 1, der darin eingesetzte Anschlag 2 und die den Tulpenkontakt umfassende Halterung 3 erkennbar. Die Fig. 3 und 4 zeigen den Tulpenkontakt 1- welcher beim Zusammenbau der Kontaktanordnung der Fig. 1 nachträglich über seine Elastizitätsgrenze hinaus deformiert wird - vor dieser Deformation, wobei rechts in der Fig. 3 ein zylindrischer Schaltstift 4 des Durchmessers S angedeutet ist, welcher vom Tulpenkonakt umfasst werden soll. Um einen guten, tangentiellen und im Querschnitt gesehen nicht nur punktförmigen Kontakt zu gewährleisten, ist der Innendurchmesser K der Kontaktflächen 5 um ein Weniges grösser, als der Durchmesser S des Schaltstiftes.

Des weiteren sind die Finger 6 des Tulpenkontaktes 1 innenseitig über die Länge H hinterschnitten, um auch bei nicht-ideal fluchtendem Schaltstift einen einwandfreien, im Bereich der Kontaktflächen 5 stattfindenden Kontakt zwischen Tulpe und Schaltstift zu gewährleisten. Zu diesem Zweck weisen die Kontaktflächen ausserdem in Längsrichtung eine Rundung mit dem Radius R auf. Das Bearbeiten des Radius R sowie des Durchmessers K geschieht vorzugsweise durch Ausbohren oder -fräsen eines zylindrischen oder hohlzylindrischen Stückes, und zwar vor dem Ausnehmen der Schlitze 7, welche die einzelnen Finger trennen. Daraus folgt, dass am fertigen, einstückigen Tulpenkontakt 1 zwischen den Kontaktflächen 5 ein zylindrischen lichter Durchgang des **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.