WO1997050102A1 - Schaltkontaktsystem eines niederspannungs-leistungsschalters mit biegsamen leitern - Google Patents

Schaltkontaktsystem eines niederspannungs-leistungsschalters mit biegsamen leitern Download PDF

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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/025—Terminal arrangements

Definitions

  • the invention relates to a switch contact system of a low-voltage circuit breaker with a busbar and rope-shaped flexible conductors fastened to the busbar for connecting the busbar to a movable switch contact.
  • Switch contact systems of the type mentioned are known in different designs.
  • flexible conductors are formed in recesses in a busbar by a pressure welding process, i. H. without the addition of solder metal.
  • this large number of flexible conductors can be connected to the busbar by an electron beam welding process.
  • an end part of the busbar with a reduced cross-section is provided with a number of bores corresponding to the total required flexible conductors, into which appropriately calibrated ends of the flexible conductors are inserted. The welding is then carried out in such a way that the electron beam passes over the front, about the ends of the flexible conductors positioned flush with the conductor rail.
  • the preparation of the soldering or welding requires at least then Greater part of the total labor cost if the number of flexible conductors is large and several parallel rows of such conductors are required. In this case, a correspondingly large number of recesses or bores for receiving the flexible conductor must be machined.
  • the object of the invention is to simplify the manufacture of switch contact arrangements with a large number of flexible conductors.
  • this object is achieved in that the flexible conductors are received between a connecting surface of the busbar and an end piece connected to the busbar, that the end piece on the
  • Connection surface of the busbar bears with at least one contact surface and that the busbar, the end piece and the flexible conductor are inextricably linked by the action of heat.
  • the end piece makes it possible to dispense with the previously required machining of the busbar to produce recesses or holes. Rather, these features can be assigned to the end piece, which can be processed as a comparatively small part using other and more rationally implementable methods than the comparatively large busbars. Above all, it is possible to design the end piece as a standard component which can be used for busbars of various dimensions and also in a multiple arrangement if flexible conductors in the known multi row arrangement (WO 95/28724) are required. In this
  • the end piece has recesses corresponding to the number of flexible conductors, at least on its side facing the end face of the busbar. This measure simplifies the positioning of the flexible conductors and may make special positioning devices unnecessary.
  • the switch contact arrangement according to the invention is basically suitable for the application of welding or soldering processes. Modifications that relate specifically to soldering processes are described below.
  • soldering process can be considerably simplified in that at least one recess for receiving a piece of solder metal is arranged on the connecting surface of the busbar and / or the facing side of the end piece.
  • solder metal pieces which at the same time can temporarily perform the task of positioning parts, is known per se.
  • DE 93 19 945 UI has disclosed the use of solder metal pieces in the production of vacuum interrupters.
  • the solder metal piece m is the same
  • the busbar can be connected to the flexible conductors using one or more end pieces by soldering using the following steps:
  • the busbar of the flexible conductor and the end piece are positioned at a mutual distance
  • At least one piece of solder metal is inserted into the groove of the busbar and into the groove of the end piece, the distance between the busbar and the end piece is thus reduced so that a continuously electrically conductive arrangement is produced
  • a circuit is formed using a current source and the aforementioned electrically conductive arrangement
  • the flexible conductors can have a more or less basic shape deviating from the rectilinear connection of the contact levers and the busbar, in order to permit a smaller or larger pivoting angle of the movable switching contact without undue stress on the flexible conductors. It may also be expedient to arrange the flexible conductor in the form of a loop in order to utilize current forces. Within the framework of these requirements, it may be desirable that the direction of the flexible conductor relative to the longitudinal direction of the conductor rail can be selected differently, in particular - in the case of a horizontal position assumed to be normal the conductor rail - continuing upwards, downwards or horizontally.
  • the flexible conductors j e can, depending on the position of the end piece, be directed upwards or in the longitudinal direction of the conductor rail. If the conductor rail is installed with the step facing downwards, the next to the horizontally extending step
  • Position of the flexible ladder also a downward position possible.
  • Parts can also be implemented if more than one row of flexible conductors is to be connected to the conductor rail.
  • FIG. 1 schematically shows a three-pole low-voltage circuit breaker in perspective
  • FIG. 2 shows a section through the circuit breaker according to FIG. 1 in the area of a switch contact system.
  • Figures 3 and 4 relate to an embodiment particularly suitable for welding processes and show a busbar with an attached end piece and with flexible conductors in a side view and in a top view.
  • the extension of the arrangement shown by further end pieces is indicated by dash-dotted lines.
  • FIG. 5 shows a perspective view of an end piece for the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a soldering method in a side view with a busbar and with two end pieces and solder metal pieces attached.
  • FIG. 7 m The arrangement according to FIG. 6 is shown in FIG. 7 m in a partially sectioned top view (section VII-VII in FIG. 6).
  • FIG. 8 shows an end piece for the exemplary embodiment according to FIGS. 6 and 7.
  • FIGS. 9, 10 and 11 show solder metal pieces in different designs.
  • FIG. 12 shows a broken-off representation of one
  • Busbar with a step to form two perpendicular connection surfaces for attaching flexible conductors as well as several examples of end pieces and combinations of end pieces adapted to the step.
  • FIGS. 13 and 14 each show an upward, horizontal position of a busbar or downward-facing arrangement of flexible conductors
  • FIG. 15 illustrates a combination of two end pieces into an overall square cross-sectional shape for the purpose of connecting two rows of flexible conductors pointing upwards with a busbar
  • FIG. 16 shows a combination of three end pieces into a square cross-sectional shape and a connection of three rows of flexible conductors to a busbar made possible thereby.
  • the low-voltage circuit breaker 1 shown in FIG. 1 has a three-pole design and is connected to vertical busbars 2 by busbars arranged on the rear and therefore not visible in FIG. 1.
  • the circuit breaker 1 has a housing 3 with a front-side control panel 4 on. In the middle of the control panel 4 there are push buttons 5 for the control of the ON and OFF switching and display elements 6 which indicate the switching position and the state of an energy store
  • an electronic trigger 7 takes in, while on the right side of the control panel 4 there is an elevator lever 10 for tensioning the aforementioned energy store by hand.
  • each of the poles of the circuit breaker 1 has a switch contact system 11, which includes a fixed switch contact 12 and a movable switch contact 13.
  • the fixed switch contact 12 is connected to an upper busbar 14, which in the manner already mentioned, is located on the rear side of the Circuit breaker 1 protrudes from the housing 3 and can be connected to a further rail conductor (eg rail conductor 2 in FIG. 1).
  • the movable switch contact 13 comprises one or more contact levers 15 which are pivotably attached to a contact carrier 16 and are connected by flexible conductors 17 a lower busbar 20 are connected, which also protrudes from the housing 3.
  • the contact carrier 16 is pivotally mounted in the housing 3 in a manner not shown in detail and can be actuated by a drive device 21 by means of a coupling rod 22 in such a way that the or the contact lever 15 can be placed on the fixed switching contact 12 or can be separated therefrom.
  • a switching shaft 23 belonging to the drive device 21 is common for all poles of the circuit breaker 1 above the
  • Switch contact system 11 there is an arc quenching chamber 18.
  • connection of the flexible conductor to the lower connecting rail can be designed differently, as in following is described in more detail.
  • FIGs 3, 4 and 5 one for laser beam welding or that
  • flexible conductors 25 are connected to a busbar 26, which can be used as the lower busbar 20 in FIG. 2, by means of an end piece 27.
  • the width and height of the end piece 27 correspond to the busbar 26.
  • the busbar 26 has a flat connecting surface 30 (FIG. 4), while the end piece 27 has recesses 31 (see FIG. 5) for receiving approximately square. has calibrated ends 32 of the flexible conductor 25.
  • the areas remaining between the recesses 30 form contact surfaces 33 with which the end piece 27 is to be placed against the connecting surface 30 of the busbar 26.
  • the conductor rail 26, the end piece 27 and the flexible conductor 25 are connected to one another in a non-detachable manner by suitable heat. This takes place starting from the position shown in FIGS. 3 and 4, in which end faces 34 of the flexible conductors 25 with an adjacent face 35 of the end piece 27 and a subsequent face 36 of the busbar 26 are aligned with one another.
  • a holding device can be used to temporarily position the parts mentioned in the desired position. Since suitable holding devices are known per se, a detailed description is not given.
  • the heat is preferably applied using a high-energy beam of the type already mentioned, which is shown in FIG an arrow 37 is arranged to weld the described parts together
  • a further end piece 27 can be added to an already existing end piece 27 in order to connect a further row of flexible conductors to the busbar 26. It will be expedient to first of all the entire desired arrangement Join flexible conductors 25 and end pieces 27 in one device and then apply the heat in a coherent process
  • the end pieces 27 represent sections of a profiled semi-finished product, as is indicated in FIG. 5 by dash-dotted corner lines and a hatched cut surface 38.
  • the recesses 31 used to receive the calibrated ends 32 of the flexible conductors 25 are thereby cut through the grooves or grooves of a rolled or extruded one Profiles are welded without machining.
  • end pieces 27 in a dimension adapted to the thickness of the busbar 26 can be separated from the semi-finished product by a single separating cut (eg punching, sawing or similar process).
  • FIGS. 6 and 7 The further exemplary embodiment according to FIGS. 6 and 7 is specially adapted to the application of a soldering process.
  • flexible conductors 40 are fastened to a busbar 41 which has a connecting surface 42 with a groove 43.
  • a corresponding groove is also in a near end piece 44 shown in FIG. 8 provided perpendicular to the groove 45 extend in the
  • the recesses 46 are adapted to the cross-sectional shape of the ends 47 between the
  • Recesses 46 of remaining surfaces form contact surfaces 48 for abutment on the connecting surface 42 of the busbar 41.
  • the solder metal required for soldering is supplied by solder metal pieces 50 which insert the recesses 43 and 45 in the preparation of the arrangement according to FIGS. 6 and 7 m
  • the height of the recesses 43 and 45 is filled by a total of three interleaved solder metal pieces 50. If the thickness of the solder metal pieces 50 differs, the number can be larger or smaller.
  • solder metal pieces 50 are designed as comb-like stamped parts with cutouts 51.
  • the soldering process can also be carried out with a flat solder metal piece 52 according to FIG. 10 or with one of the arrangement of the flexible conductor 40 and the recess 46 in the end piece 44 adapted corrugated solder metal piece 53.
  • the groove 45 (FIG. 8) can be designed with a smaller depth and in particular adapted to the recesses 46. Furthermore, the height of the groove 45 in relation to the height of the end piece 44 can be chosen differently from FIG. 8. As can also be seen in FIG. 8, the end piece 44 has a groove 54 on its side opposite the recesses 46, which corresponds to the groove 43 of the busbar 41. In this way, further rows of flexible conductors 40 can be connected to the busbar 41, as is indicated by dash-dotted lines in FIGS. 6 and 7.
  • a profiled semi-finished product for the production of end pieces 44, which in this case has grooves 45 and 54 over the entire length.
  • the required sections are produced by separating sections from the semi-finished product, as is indicated in FIG. 8 by a hatched cutting surface 55.
  • the recesses 46 are produced on the semifinished product or on the individual end pieces by a customary processing method such as stamping or milling.
  • the heat supply for soldering can take place in the arrangement according to FIGS. 6 and 7 by passing a current of a suitable size according to the arrows 56.
  • a current of a suitable size according to the arrows 56.
  • the required temperature can be influenced by the selection of the solder material.
  • Silver-containing solder materials are well suited for the busbars, end pieces and flexible conductors, which are preferably made of copper, the melting point being influenced by the silver content.
  • busbar 60 which is provided with a step 61 at the end.
  • the height and the depth of the step 61 are the same and have a dimension d.
  • two connecting surfaces 62 and 63 which are at right angles to one another, are formed for the attachment of flexible conductors.
  • Two different end pieces 64 and 65 are combined individually and with one another above step 61 and are shown in different positions.
  • the end pieces 64 and 65 shown in FIG. 12 have a rectangular profile with two edges, at least one of which has the dimension d of the step 61.
  • the further end piece 65 has a square profile with the edge length d, so that the step 61, regardless of the position of the end piece 65, is always filled.
  • the position of recesses 66 for receiving flexible conductors is in each case indicated by dashed lines. In this way, a right-angled position of a flexible conductor 67 upwards according to FIG. 13 or a position indicated by dash-dotted lines that continues the direction of the busbar 60 can be achieved. If the busbar 60 is mounted upside down, that is to say with the step 61 open at the bottom, the position of the flexible conductor 67 pointing downward results in FIG.
  • FIG. 15 shows the use of two end pieces 64 and the
  • FIGS. 15 and 16 show the use of three end pieces 68.
  • the arrangements according to FIGS. 15 and 16 permit the same modifications of the position of the flexible conductors 67 as was illustrated in FIGS. 13 and 14 for a row of flexible conductors in each case.

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Abstract

Ein Schaltkontaktsystem (11) eines Niederspannungs-Leistungsschalters (1) weist eine Stromschiene (26) mit daran befestigten seilförmigen biegsamen Leitern (25) auf. Die biegsamen Leiter (25) sind zwischen einer Verbindungsfläche (30) der Stromschiene (26) und einem Endstück (27) aufgenommen, welches an der Verbindungsfläche (30) der Stromschiene (26) mit wenigstens zwei Berührungsflächen anliegt. Die Verbindung der Teile erfolgt durch Wärmeeinwirkung, wie z.B. Löten oder Elektronenstrahlschweissen.

Description

Beschreibung
Schaltkontaktsystem eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit biegsamen Leitern
Die Erfindung betrifft ein Schaltkontaktsystem eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einer Stromschiene und an der Stromschiene befestigten seilförmigen biegsamen Leitern zur Verbindung der Stromschiene mit einem bewegbaren Schaltkontakt.
Schaltkontaktsysteme der genannten Art sind in unterschied¬ lichen Ausführungen bekannt. Beispielsweise werden nach der US 4 583 065 biegsame Leiter in Ausnehmungen einer Stromschiene durch ein Preßschweißverfahren, d. h. ohne Zufuhr von Lotmetall, befestigt.
Nach der US 4 922 068 ist demgegenüber vorgesehen, die Enden von seilformigen biegsamen Leitern zunächst unter Zugabe eines Lotmetalles zu verdichten und dann diese verdichteten Enden gleichfalls unter Zufuhr eines Lotmetalles mit der Stromschiene zu verbinden. Dabei werden' die verdichteten Enden der biegsamen Leiter zusammen mit einem Abschnitt eines folienartigen Lotmetalles auf die Stromschiene aufgelegt, wobei ein Stift oder Niet zur vorübergehenden Fixierung der Teile dient.
Ferner ist es bekannt, biegsame Leiter mit einer Stromschiene unter Vakuum mittels eines Elektronenstrahles zu ver- schweißen. Durch eine geeignete Gestaltung der Schweißstelle ist hierdurch zu erreichen, daß die Wärmeeinwirkung auf einen kleinen Bereich beschrankt bleibt und hierdurch die elastischen Eigenschaften der biegsamen Leiter erhalten bleiben (US 5 093 988 A) . Dies ist wesentlich für die Lebensdauer der Schaltkontaktanordnung.
Um für alle Bemessungsstrome einer Baureihe von Leistungs¬ schaltern möglichst das gleiche Halbzeug verwenden zu können, ist es bekannt, einen als geeignet ausgewählten Typ eines biegsamen Leiters einheitlich zu verwenden und die Anpassurg an den gewünschten Bemessungsstrom durch die Anzahl von Abschnitten dieses Leiters vorzunehmen Daher können Schaltkontaktsysteme für höhere Bemessungsstrome nicht nur mehrere biegsame Leiterseile aufweisen, die in einer Reihe angeordnet sind, sondern mehrere parallele Reihen solcher Leiterseile. Nach der WO 95/28724 kann diese große Anzahl biegsamer Leiter durch ein Elektronenstrahl-Schweißverfahren mit der Stromschiene verbunden werden. Hierzu ist ein mit verringertem Querschnitt ausgebildeter Endteil der Strom- schiene mit einer den insgesamt benotigten biegsamen Leitern entsprechenden Anzahl von Bohrungen versehen, in welche passend kalibrierte Enden der biegsamen Leiter eingesteckt werden Die Schweißung erfolgt dann in der Weise, daß der Elektronenstrahl über die stirnseitigen, etwa bundig mit der Stromschiene positionierten Enden der biegsamen Leiter gefuhrt wird.
Unabhängig davon, welches der verschiedenen bekannten Lot¬ oder Schweißverfahren angewandt wird, erfordert die Vorbe- reitung der Lotung oder Schweißung zumindest dann den größeren Teil der gesamten Arbeitskosten, wenn die Zahl der biegsamen Leiter groß ist und mehrere parallele Reihen solcher Leiter benötigt werden. In diesem Fall muß nämlich eine entsprechend große Zahl von Ausnehmungen oder Bohrungen zur Aufnahme der biegsamen Leiter spanabhebend hergestellt werden.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Schaltkontaktanordnungen mit einer Vielzahl von biegsamen Leitern zu vereinfachen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die biegsamen Leiter zwischen einer Verbindungsfläche der Stromschiene und einem mit der Stromschiene verbundenen Endstück aufgenommen sind, daß das Endstück an der
Verbindungsflache der Stromschiene mit wenigstens einer Berührungsfläche anliegt und daß die Stromschiene, das Endstück und die biegsamen Leiter durch Wärmeeinwirkung unlösbar miteinander verbunden sind.
Das Endstück ermöglicht es, von der bisher erforderlichen Bearbeitung der Stromschiene zur Herstellung von Ausnehmungen oder Löchern abzusehen. Vielmehr können diese Merkmale dem Endstück zugewiesen sein, das als vergleichsweise kleines Teil nach anderen und rationeller durchführbaren Verfahren bearbeitet werden kann, als die vergleichsweise großen Stromschienen. Vor allem ist es möglich, das Endstück als Standardbauteil auszubilden, das für Stromschienen ver¬ schiedener Abmessungen und auch in mehrfacher Anordnung verwendbar ist, wenn biegsame Leiter in der bekannten mehr- reihigen Anordnung (WO 95/28724) benotigt werden. In diesem
Fall können mehrere Endstücke aneinandergesetzt werden, die dann durch das gewählte Löt- oder Schweißverfahren mit¬ einander und mit der Stromschiene verbunden werden.
Zur Vereinfachung der Herstellung der Schaltkontaktsysteme kann im Rahmen der Erfindung dadurch beigetragen werden, daß das Endstück wenigstens an seiner der Stirnfläche der Strom¬ schiene zugewandten Seite Ausnehmungen entsprechend der Anzahl biegsamer Leiter aufweist. Diese Maßnahme vereinfacht die Positionierung der biegsamen Leiter und macht unter Umstanden besondere Vorrichtungen zur Positionierung entbehr¬ lich.
Soll zur Verbindung der Stromschienen mit dem Endstück und den biegsamen Leitern ein Schweißverfahren benutzt werden, so kann dies mittels folgender Verfahrensschritte erfolgen:
- Positionierung der Stromschiene, der biegsamen Leiter und des Endstuckes in einer Stellung, in der Endflächen der biegsamen Leiter mit angrenzenden Flachen der Stromschiene des Endstücke miteinander fluchten,
- Richten eines energiereichen Strahles auf die genannten Endflächen und die genannten angrenzenden Flächen mit einer zum Ausschmelzen des Werkstoffes der genannten Teile ausreichenden Stärke,
- Führen des Strahles entlang seiner Bahn, welches die Endflächen aller biegsamen Leiter und der genannten angrenzenden Bereiche der Stromschiene und des Endstückes erfaßt, bis die biegsamen Leiter mit der Stromschiene und dem Endstück unlösbar verbunden sind. Als energiereicher Strahl kann dabei in bekannter Weise ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl benutzt werden
Wie bereits erwähnt, eignet sich die Schaltkontaktanordnung nach der Erfindung grundsätzlich für die Anwendung von Schweiß- oder Lotverfahren. Nachstehend werden Abwandlungen beschrieben, die sich speziell auf Lotverfahren beziehen.
Insbesondere kann ein Lotvorgang dadurch erheblich verein¬ facht werden, daß an der Verbindungsflache der Stromschiene und/oder der zugewandten Seite des Endstückes wenigstens eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Lotmetallstückes angeordnet ist. Die Anwendung solcher Lotmetallstücke, die zugleich vorübergehend die Aufgabe einer Positionierung von Teilen wahrnehmen können, ist an sich bekannt. Beispielsweise ist eine Anwendung von Lotmetallstücken bei der Herstellung von Vakuumschaltrohren durch die DE 93 19 945 UI bekanntgeworden. Für die Zwecke der Erfindung erweist es sich dabei als vorteilhaft, wenn das Lotmetallstück m der gleichen
Anordnung wie das Endstück mit Ausnehmungen zur Aufnahme der biegsamen Leiter versehen ist.
Die Verbindung der Stromschiene mit den biegsamen Leitern unter Verwendung eines oder mehrerer Endstucke kann durch Löten mittels folgender Schritte erfolgen:
- die Stromschiene der biegsamen Leiter und das Endstück werden mit gegenseitigem Abstand positioniert,
- in die Nut der Stromschiene und in die Nut des Endstückes wird wenigstens j e ein Lotmetallstück eingelegt, - der Abstand der Stromschiene und des Endstückes wird somit verringert, daß eine durchgehend elektrisch leitende Anordnung entsteht,
- es wird ein Stromkreis unter Verwendung einer Stromquelle und der genannten elektrisch leitenden Anordnung gebildet,
- durch die genannte elektrisch leitende Anordnung wird ein Strom solcher Höhe und Dauer geleitet, daß die Lotmetall¬ stücke schmelzen und die Stromschiene, die biegsamen Leiter und das Endstück unlösbar miteinander verbunden werden.
Es gibt mehrere Gesichtspunkte, die bei der Anordnung bzw. Grundform der biegsamen Leiter zu beachten sind. Insbesondere können die biegsamen Leiter eine mehr oder weniger von der geradlinigen Verbindung der Kontakthebel und der Stromschiene abweichende Grundform aufweisen, um ein kleineren oder größeren Schwenkwinkel des bewegbaren Schaltkontaktes ohne unzulässige Beanspruchung der biegsamen Leiter zu gestatten. Auch kann es zweckmäßig sein, die biegsamen Leiter m Schleifenform anzuordnen, um Stromkrafte auszunutzen Im Rahmen dieser Anforderungen kann es erwünscht sein, daß die Richtung der biegsamen Leiter relativ zu der Längsrichtung der Stromschiene unterschiedlich wählbar ist, insbesondere - bei einer als normal angenommenen horizontalen Lage der Stromschiene- nach oben, nach unten oder horizontal weiterführend. Alle diese Anordnungen sind nach einer Weiterbildung der Erfindung mittels einheitlicher und multifunktional gestalteter Teile dadurch erzielbar, daß am Ende der Stromschiene zur Bildung von zwei rechtwinklig zueinander stehenden Verbindungsflächen eine Stufe mit gleicher Höhe und Tiefe angeordnet ist und daß das vorstehend bereits naher erläuterte Endstück ein rechtwinkliges Profil mit Kanten aufweist, von denen wenigstens die eine Kante der
Höhe bzw. Tiefe der Stufe angepaßt ist.
Nimmt man zunächst an, daß die Stromschiene mit nach oben weisender Stufe angeordnet ist, so können die biegsamen Leiter j e nach der Lage des Endstückes nach oben oder in der Längsrichtung der Stromschiene weiterführend gerichtet sein. Wird die Stromschiene mit nach unten weisender Stufe montiert, so ist neben der horizontal weiterfuhrenden
Stellung der biegsamen Leiter auch eine nach unten weisende Stellung möglich.
Die beschriebenen unterschiedlichen Stellungen der oiegsamen Leiter relativ zu der Stromschiene sind mittels einheitlicher
Teile auch dann zu verwirklichen, wenn mit der Stromschiene mehr als eine Reihe von biegsamen Leitern zu verbinden ist.
Dies kann im Rahmen der Erfindung durch eine solche Bemessung der Kantenlangen des Profiles des Endstückes erreicnt werden, daß zwei oder mehrere gleiche Endstucke einander zu einer den
Abmessungen der Stufe entsprechenden quadratischen
Querschnittsform ergänzen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung einen dreipoligen Niederspannungs-Leistungsschalter In der Figur 2 ist ein Schnitt durch den Leistungsschalter gemäß der Figur 1 im Bereich eines Schaltkontaktsystems dargestellt .
Die Figuren 3 und 4 betreffen ein besonders für Schweißver¬ fahren geeignetes Ausführungsbeispiel und zeigen eine Stromschiene mit einem angefügten Endstuck und mit biegsamen Leitern in einer Seitenansicht bzw. in der Draufsicht. Die Erweiterung der gezeigten Anordnung durch weitere Endstücke ist strichpunktiert angedeutet.
Die Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Endstück für das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4.
Die Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Lotver¬ fahren in einer Seitenansicht mit einer Stromschiene und mit zwei angefügten Endstücken sowie Lotmetallstücken.
Die Anordnung gemäß der Figrur 6 ist in der Figur 7 m einer teilweise geschnittenen Draufsicht (Schnitt VII-VII m Figur 6) dargestellt.
In einer der Figur 5 entsprechenden Darstellung zeigt die Figur 8 ein Endstück für das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6 und 7.
Lotmetallstucke in unterschiedlichen Ausführungen zeigen die Figuren 9, 10 und 11. Die Figur 12 zeigt in abgebrochener Darstellung eine
Stromschiene mit einer Stufe zur Bildung von zwei rechtwinklig zueinander stehenden Verbindungsflachen zur Anbringung biegsamer Leiter sowie mehrere Beispiele für an die Stufe angepaßte Endstucke und Kombinationen von Endstücken.
Die Figuren 13 und 14 zeigen bei -jeweils horizontaler Lage einer Stromschiene eine nach oben, horizontal
Figure imgf000011_0001
bzw nach unten weisende Anordnung biegsamer Leiter
Die Figur 15 veranschaulicht eine Kombination von zwei Endstücken zu einer insgesamt quadratischen Querschnittform zwecks Verbindung von zwei Reihen nach oben weisender biegsamer Leiter mit einer Stromschiene
Als weiteres Beispiel zeigt die Figur 16 eine Kombination von drei Endstücken zu einer quadratischen Querschnittsform und eine hierdurch ermöglichte Verbindung von drei Reihen von biegsamen Leitern mit einer Stromschiene.
Der m der Figur 1 gezeigte Niederspannungs-Leistungsschalter 1 ist dreipolig ausgebildet und steht über rückseitig ange¬ ordnete und daher in der Figur 1 nicht sichtbare Strom- schienen mit vertikalen Schienenleitern 2 in Verbindung Der Leistungsschalter 1 weist ein Gehäuse 3 mit einem front¬ seitigen Bedienpult 4 auf. In der Mitte des Bedienpultes 4 befinden sich Drucktaster 5 für die Steuerung der EIN- und AUS-Schaltung sowie Anzeigeorgane 6, welche die Schalt- Stellung und den Zustand eines Energiespeichers anzeigen Den linken Teil des Bedienpultes 4 nimmt ein elektronischer Aus¬ loser 7 ein wahrend an der rechten Seite des Bedienpultes 4 ein Aufzugshebel 10 zum Spannen des erwähnten Energie¬ speichers von Hand angeordnet ist.
Jeder der Pole des Leistungsschalters 1 weist gemäß der Figur 2 ein Schaltkontaktsystem 11 auf, zu dem ein feststehender Schaltkontakt 12 und bewegbarer Schaltkontakt 13 gehören Der feststehende Schaltkontakt 12 steht mit einer oberen Stromschiene 14 in Verbindung, die in der schon erwähnten Weise an der Ruckseite des Leistungsschalters 1 aus dem Gehäuse 3 herausragt und mit einem weiterfuhrenden Schienen¬ leiter (z B Schienenleiter 2 in Figur 1) verbunden sein kann Der bewegbare Schaltkontakt 13 umfaßt einen oder mehrere Kontakthebel 15, die an einem Kontakttrager 16 schwenkbar angebracht und durch biegsame Leiter 17 mit einer unteren Stromschiene 20 verbunden sind, die gleichfalls aus dem Gehäuse 3 herausragt. Der Kontakttrager 16 ist in nicht naher dargestellter Weise in dem Gehäuse 3 schwenkbar gelagert und ist durch eine Antriebsvorrichtung 21 mittels einer Koppelstange 22 derart betatigbar, daß der bzw die Kontakthebel 15 an den feststehenden Schaltkontakt 12 anlegbar oder von diesem trennbar ist bzw sind. Eine zu der Antriebsvorrichtung 21 gehörende Schaltwelle 23 ist für alle Pole des Leistungsschalters 1 gemeinsam Oberhalb des
Schaltkontaktsystems 11 befindet sich eine Lichtbogenlosch- kammer 18.
Die Verbindung der biegsamen Leiter mit der unteren Anschlußschiene kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie im folgenden näher beschrieben wird. Zunächst wird anhand der
Figuren 3, 4 und 5 eine für das Laserstrahlschweißen oder das
Elektronenstrahlschweißen geeignete Ausführung erläutert.
Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, sind biegsame Leiter 25 mit einer Stromschiene 26, die als untere Stromschiene 20 in der Figur 2 verwendbar ist, mittels eines Endstückes 27 ver¬ bunden. Die Breite und Höhe des Endstückes 27 entsprechen der Stromschiene 26. Die Stromschiene 26 weist eine ebene Verbindungsfläche 30 auf (Figur 4) , während das Endstuck 27 Ausnehmungen 31 (vgl. Figur 5) zur Aufnahme etwa quadratiscr. kalibrierter Enden 32 der biegsamen Leiter 25 besitzt. Die zwischen den Ausnehmungen 30 verbleibenden Bereiche bilden Berührungsflächen 33, mit denen das Endstück 27 an die Verbindungsflache 30 der Stromschiene 26 anzulegen ist.
Durch eine geeignete Wärmeeinwirkung werden die Stromschiene 26, das Endstück 27 und die biegsamen Leiter 25 miteinander unlösbar verbunden. Dies geschieht ausgehend von der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Stellung, in der Endflachen 34 der biegsamen Leiter 25 mit einer angrenzenden Fläche 35 des Endstuckes 27 und einer anschließenden Fläche 36 der Stromschiene 26 miteinander fluchten. Zur vorübergehenden Positionierung der genannten Teile in der gewünschten Stellung kann eine Haltevorrichtung benutzt werden. Da geeignete Haltevorrichtungen an sich bekannt sind, wird von einer näheren Beschreibung abgesehen. Die Wärmeeinwirkung erfolgt vorzugsweise unter Benutzung eines energiereichen Strahles der bereits erwähnten Art, der in der Figur 3 durcn einen Pfeil 37 angeordnet ist, um die beschriebenen Teile miteinander zu verschweißen
Wie in der Figur 4 strichpunktiert angedeutet ist, kann bei - Bedarf ein weiteres Endstuck 27 an ein bereits vorhandenes Endstück 27 angefugt werden, um eine weitere Reihe von biegsamen Leitern mit der Stromschiene 26 zu verbinden Dabei wird es zweckmäßig sein, zuerst die gesamte gewünschte Anordnung von biegsamen Leitern 25 und Endstucken 27 in einer Vorrichtung zusammenfugen und dann in einem zusammenhangenden Vorgang die Wärmeeinwirkung vorzunehmen
Die Endstücke 27 stellen Abschnitte eines profilierten Halbzeuges dar, wie in der Figur 5 durch strichpunktierte Ecklinien und eine schraffierte Schnittflache 38 angedeutet ist Die zur Aufnahme der kalibrierten Enden 32 der biegsamen Leiter 25 dienenden Ausnehmungen 31 werden dabei durch die Rillen oder Nuten eines gewalzten oder stranggepreßten Profiles ohne spanabhebende Bearbeitung gemldet Somit können Endstucke 27 in einer der Dicke der Stromschiene 26 angepaßten Abmessung ]eweιls durch einen einzigen Trenn- schnitt (z. B Stanzen, Sagen oder ahnliches Verfahren) von dem Halbzeug abgeteilt werden.
Das weitere Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6 und 7 ist speziell an die Anwendung eines Lotverfahrens angepaßt Wie die Figuren 6 und 7 zeigen, sind biegsame Leiter 40 an einer Stromschiene 41 befestigt, die eine Verbindungsflache 42 mit einer Nut 43 aufweist. Auch in einem naher aus der Figur 8 ersichtlichen Endstuck 44 ist eine entsprechende Nut vorgesehen Rechtwinklig zu der Nut 45 erstrecken sich in der
Figur 8 gezeigte Ausnehmungen 46, in denen zylindrisch kalibrierte Enden 47 der biegsamen Leiter 40 aufgenommen werden Die Ausnehmungen 46 sind hierzu an die Quer- schnittstorm der Enden 47 angepaßt Die zwischen den
Ausnehmungen 46 verbleibenden Flachen bilden Berührungs¬ flächen 48 zur Anlage an der Verbindungsflache 42 der Stromschiene 41. Die Zufuhrung des zum Loten benotigten Lotmetalles erfolgt durch Lotmetallstucke 50, die bei der Vorbereitung der Anordnung gemäß den Figuren 6 und 7 m die Ausnehmungen 43 und 45 eingelegt werden Dabei ist die Hohe der Ausnehmungen 43 und 45 durch insgesamt drei verschachtelt eingelegte Lotmetallstucke 50 ausgefüllt Bei einer abweichenden Dicke der Lotmetallstucke 50 kann die Anzahl größer oder kleiner sein.
Wie naher die Figur 9 zeigt, sind die Lotmetallstucke 50 als kammartige Stanzteile mit Ausschnitten 51 ausgebildet Jedoch ist aas Lotverfahren auch mit einem ebenen Lotmetallstuck 52 gemäß der Figur 10 ausfuhrbar oder mit einem der Anordnung der biegsamen Leiter 40 und der Ausnehmung 46 in dem Endstück 44 angepaßten gewellten Lotmetallstuck 53.
Zur Vergrößerung der beim Loten entstehenden Bindeflache zwischen der Stromschiene 41, den biegsamen Leitern 40 und dem Endstuck 44 kann die Nut 45 (Figur 8) mit einer geringeren und insbesondere an die Ausnehmungen 46 angepaßten Tiefe ausgeführt sein. Ferner kann die Hohe der Nut 45 im Verhältnis zur Höhe des Endstuckes 44 abweichend von der Figur 8 gewählt werden. Wie der Figur 8 ferner zu entnehmen ist, weist das Endstück 44 an seiner den Ausnehmungen 46 gegenüberliegenden Seite eine Nut 54 auf, die der Nut 43 der Stromschiene 41 entspricht. Auf diese Weise können weitere Reihen biegsamer Leiter 40 mit der Stromschiene 41 verbunden werden, wie dies in den Figuren 6 und 7 strichpunktiert angedeutet ist. Es ist zweckmäßig, zur Herstellung von Endstücken 44 gleichfalls ein profiliertes Halbzeug zu verwenden, das in diesem Fall die Nuten 45 und 54 auf der ganzen Länge aufweist. Die benötigten Teilstücke werden durch Abtrennen von Teilstücken von dem Halbzeug gefertigt, wie dies in der Figur 8 durch eine schraffierte Schnittfläche 55 angedeutet ist. Die Aus¬ nehmungen 46 werden an dem Halbzeug oder an den einzelnen Endstücken durch ein übliches Bearbeitungsverfahren wie Stanzen oder Fräsen hergestellt.
Die Wärmezufuhr zum Löten kann bei der Anordnung gemäß den Figuren 6 und 7 durch Hindurchleiten eines Stromes geeigneter Größe entsprechend den Pfeilen 56 erfolgen. In bekannter
Weise ist die erforderliche Temperatur durch die Auswahl des Lotmaterials zu beeinflussen. Für die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Stromschienen, Endstücke und biegsamen Leiter sind silberhaltige Lotmaterialien gut geeignet, wobei der Schmelzpunkt durch den Silbergehalt zu beeinflussen ist.
Durch den Andruck zur Kontaktierung benutzter Elektroden kann im Fall der Verwendung ebener Lotmetallstucke 52 eine Umformung zur Anpassung an die Anordnung der biegsamen Leiter 40 erfolgen. Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde jeweils angenommen, daß sich biegsame Leiter rechtwinklig zu einer Stromschiene nach oben erstrecken. Es kann aber aus unterschiedlichen Gründen erwünscht sein, die biegsamen Leiter mit einer hiervon abweichenden Richtung mit einer
Stromschiene zu verbinden. Anhand der Figuren 12 bis 16 werden nun Anordnungen beschrieben, die dies mit einheitlichen Teilen ermöglichen. Grundlage dieses Prinzips ist eine Stromschiene 60, die am Ende mit einer Stufe 61 versehen ist. Die Höhe und die Tiefe der Stufe 61 sind gleich und weisen ein Maß d auf. Hierdurch werden zwei rechtwinklig zueinander stehende Verbindungsflächen 62 und 63 zur Anbringung biegsamer Leiter gebildet. Zwei unterschiedliche Endstücke 64 und 65 sind oberhalb der Stufe 61 einzeln und miteinander kombiniert sowie in unterschiedlichen Stellungen dargestellt .
Die in der Figur 12 gezeigten Endstücke 64 und 65 besitzen ein rechtwinkliges Profil mit zwei Kanten, von denen wenigstens die eine das Maß d der Stufe 61 aufweist. Die verbleibende Kante weist bei dem Endstück 64 ein Maß h auf, das kleiner als das Maß d ist und einen ganzzahligen Bruchteil entsprechend der Beziehung d=n*h darstellt. Daher lassen sich zwei oder mehrere Endstücke 64 so zusammenfügen, daß die Stufe 61 ausgefüllt wird.
Das weitere Endstück 65 besitzt ein quadratisches Profil mit der Kantenlange d, so daß die Stufe 61, gleich in welcher Stellung des Endstückes 65, stets ausgefüllt wird. Die Lage von Ausnehmungen 66 zur Aufnahme biegsamer Leiter ist jeweils gestrichelt angedeutet. Auf diese Weise ist eine recht¬ winklige Stellung eines biegsamen Leiters 67 nach oben gemäß der Figur 13 oder eine strichpunktiert angedeutete, die Richtung der Stromschiene 60 fortsetzende Stellung zu erzielen. Wird die Stromschiene 60 umgedreht montiert, d.h. mit nach unten offener Stufe 61, so ergibt sich die in der Figur 14 gezeigte nach unten weisende Stellung des biegsamen Leiters 67.
Werden entsprechend der Figur 12 Endstücke 64 verwendet, die sich zu der quadratischen Querschnittsform mit dem Maß d zusammensetzen lassen, so können auch zwei Reihen biegsamer Leiter ähnlich den Figuren 3 und 4 sowie 6 und 7 mit der Stromschiene 60 verbunden werden. Als Beispiele hierfür zeigt die Figur 15 die Benutzung von zwei Endstücken 64 und die
Figur 16 die Benutzung von drei Endstücken 68. Dabei erlauben die Anordnungen gemäß den Figuren 15 und 16 die gleichen Abwandlungen der Position der biegsamen Leiter 67 wie diese in den Figuren 13 und 14 für jeweils eine Reihe biegsamer Leiter veranschaulicht wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltkontaktsystem (11) eines Niederspannungs-Leistungs- schalters (1) mit einer Stromschiene und an der Stromschiene (20, 26, 41) befestigten seilformigen biegsamen Leitern (17, 25, 40) zur Verbindung der Stromschiene (20, 26, 41) mit einem bewegbaren Schaltkontakt (13), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die biegsamen Leiter (17, 25, 40) zwischen einer Verbmdungs- flache (30, 42) der Stromschiene (26, 41) und einem mit der Stromschiene (24, 41) verbundenen Endstuck (27, 44) aufgenommen sind, daß das Endstuck (27, 44) an der Ver¬ bmdungsflache (30, 42) der Stromschiene (26, 41) mit wenigstens einer Berührungsfläche (30, 48) anliegt und daß die Stromschiene (26, 41), das Endstück (27, 44) und die biegsamen Leiter (25, 40) durch Wärmeeinwirkung (37, 55) unlösbar miteinander verbunden sind
2. Schaltkontaktsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das
Endstuck (27, 44) wenigstens an seiner der Verbmdungsf lache (30, 42) der Stromschiene (26, 41) zugewandten Seite Ausnehmungen (31, 46) entsprechend der Anzahl biegsamer Leiter (25, 40) aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktsystems nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte - Positionierung der Stromschiene (26) , der biegsamen Leiter (25) und eines Endstückes (27) in einer Stellung, m der Endflächen (34) der biegsamen Leiter (25) mit angrenzenden
Flächen (35, 36) der Stromschiene (26) und des Endstückes (27) miteinander fluchten,
- Richten eines energiereichen Strahles (37) auf die genannten Endflächen (34) und die genannten angrenzenden
Flächen (35, 36) mit einer zum Aufschmelzen des Werkstoffes der genannten Teile ausreichenden Stärke,
- Führen des Strahles (37) entlang einer Bahn, welche die Endflächen (34) aller biegsamen Leiter (25) und der genannten angrenzenden Flächen der Stromschiene (26) und des Endstückes (27) erfaßt, bis die biegsamen Leiter (25) mit der Strom¬ schiene (26) und dem Endstück (27) unlösbar verbunden sind.
4. Schaltkontaktsystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an der Verbindungsfläche (42) der Stromschiene (41) und/oder der zugewandten Seite des Endstückes (44) wenigstens eine Nut (43, 45) zur Aufnahme eines Lotmetallstückes (50, 52, 53) angeordnet ist .
5. Schaltkontaktsystem nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Lotmetallstück (50, 53) mit Ausschnitten (51) zur Aufnahme der biegsamen Leiter (40) entsprechend der Anordnung von Ausnehmungen (46) am Endstück (44) versehen ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktsystems nach
Anspruch 4 oder 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte: - die Stromschiene (41) , die biegsamen Leiter (40) und das
Endstück (44) werden mit gegenseitigem Abstand positioniert,
- in die Ausnehmung (43) der Stromschiene (41) und in die Ausnehmung (45) des Endstückes (44) wird wenigstens je ein Lotmetallstück (50, 51, 52) eingelegt,
- der Abstand der Stromschiene (41) und des Endstückes (44) wird soweit verringert, daß eine durchgehend elektrisch leitende Anordnung entsteht,
- es wird ein Stromkreis unter Verwendung einer Stromquelle und der genannten elektrisch leitenden Anordnung gebildet,
- durch die elektrisch leitende Anordnung wird ein Strom (56) solcher Höhe und Dauer geleitet, daß die Lotmetallstucke (50, 51, 52) schmelzen und die Stromschiene (41), die biegsamen Leiter (40) und das Endstück (44) unlösbar miteinander verbunden werden.
7. Schaltkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß am Ende der Stromschiene (60) zur Bildung von zwei rechtwinklig zueinander stehenden Verbindungsflächer. (62, 63) eine Stufe (61) mit gleicher Höhe und Tiefe (d) angeordnet ist und daß das Endstück (64, 65, 68) ein rechtwinkliges Profil mit Kanten aufweist, von denen wenigstens die eine Kante der Höhe und der Tiefe (d) der Stufe (61) angepaßt ist.
8. Schaltkontaktsystem nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Bemessung der Länge der Kanten des Profiles des Endstückes (64, 68) derart, daß zwei oder mehrere gleiche Endstücke (64) einander zu einer der Abmessung der Stufe (61) entsprechenden quadratischen Querschnittsform ergänzen.
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