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Kontaktelement
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Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement, insbesondere einen beweglichen
Kontakt eines Schaltwerks eines Temperaturschalters, wie eines Temperaturwächters
odgl.
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Derartige KontAktelemente werden insbesondere als bewegliche Kozltakte
eines Scbaitwerks in einen Temperatur oder Wärmeschutzschalter, wie Temperaturwächtern,aber
auch in Relais und allgemein dort eingesetzt, wo ein Schaltvorgang in einen elektrischen
Stromweg ausgeführt werden soll.
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Das Schaltwerk eines solchen Wärmeschutzschalters weist neben dem
Kontaktelement noch eine Bimetallschnappscheibe und ein oder mehrere Federschnappscheiben
auf.
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Zur Schonung der Bimetallschnappscheibe sind die Federschnappscheiben
vorgesehen und es wird der Stromfluß auch über die Federschnappscheiben geleitet.
Derart ausgestaltete Wärmeschutzschalter arbeiten zufriedenstellend.
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Allerdings ist es problematisch mit solchen Schaltern größere Ströme
wiederholt, also mehrmals, zu schalten.
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Beim Abheben des Kontaktelements von einem Gegenkontakt bildet sich
nämlich ein Schaltfunken, der auf den um den äußeren Rand des Kontaktelements herumliegenden
inneren Rand der Bimetallschnappscheibe übergeht. Dies führt insbesondere an den
inneren Kanten der Bimetallschnappscheibe zu Änderungen der elastischen Eigenschaften,
möglicherweise durch ein Ausglühen. Auf jeden Fall ergibt sich als nachteilige Folge,
daß die Bimetallschnappscheibe bald nicht mehr innerhalb eines eng begrenzten vorgegebenen
Temperaturbereichs umschnappt, sondern eine Verschiebung der Umschnapptemperatur
stattfindet und/oder der notwendige Schnappeffekt sich derart verschlechtert, daß
das Umschalten der Bimetallschnappscheibe nur noch schlethend über einen weiten
Temperaturbereich erfolgt. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß durch eine Schädigung
der Bimetallschnappscheibe der Schaltvorgang überhaupt unterdrückt wird. Zur Überwindung
dieser Probleme wurden in der DE-OS 2 917 482 geometrisch konstruktive Maßnahmen
an der Berührungsfläche eines Kontaktelements vorgeschlagen. Diese Maßnahmen haben
an sich weitgehend zu befriedigenden Ergebnissen geführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde'eine weitere Verbesserung
der Leistungsfähigkeit eines Kontaktelements im Hinblick auf Vermeidung des Überspringens
eines Kontaktfunken auf eine Bimetallscheibe und im Hinblick auf höhere Leitfähigkeit
zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß
das
Kontaktelement eine im wesentlichen zylinderförmige Kontaktseele und einen diese
umgebenden Mantel aufweist; daß die Kontaktseele aus gut elektrisch leitfähigem
Material besteht und daß die Kontaktseele mit einer Stirnfläche zur Kontaktberührung
mit einem Gegenkontakt vorgesehen ist. Während die bisherigen Kontaktelemente einstückig
ausgebildet waren oder zumindest insgesamt gleiches Material aufwiesen, wie in der
DE-OS 2 917 482, wo lediglich aus Gründen des beidseitigen Umgreifens und Festlegens
des inneren Randes der Bimetallschnappscheibe das Kontaktelement einen zylindrischen
Durchbruch aufweist, den ein Stift eines die Bimetallscheibe übergreifenden Bundes
bis zu einem am entgegengesetzten Ende vorgesehenen Niet durchsetzt, weist das erfindungsgemäße
Kontaktelement einen Zylindermantel auf, dessen Inneres eine zylinderförmige Kontaktseele
aus einem elektrisch gut leitfähigem Material vollständig ausfüllt und die in dem
Mantel fest einsitzend eingeformt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
wird zunächst das Überspringen eines Schaltfunkens auf eine um den Zylindermantel
des Kontaktelements mit ihrem inneren Rand angeordnete Bimetallscheibe selbst bei
höheren Leitungsströmen zuverlässig ausgeschlossen und damit eine Veränderung des
Schaltverhaltens einer Bimetallscheibe im Sinne einer Temperaturverschiebung, einer
Verschmierung des Schaltvorganges und einer Verminderung der Schalthäufigkeit vermieden.
Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Schaltkontakt zuverlässig höhere Ströme
führen, weist also ein besseres Leitungsverhalten neben einem besseren Schaltverhalten
auf.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß gegenüber bekannten Kontakten,
die aufgrund der Leitfähigkeit vollständig aus Edelmetallen hergestellt wurden,
der Mantel des erfindungsgemäßen Kontaktelements aus einem preiswerteren Material
hergestellt
werden kann, so daß gegenüber herkömmlichen Kontaktelementen für das erfindungsgemäße
Kontaktelement nur noch ein Bruchteil der Kosten anfällt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kontakt
seele mit ihrer als Kpntaktfläche für die Kontaktberührung dienenden Stirnfläche
für die Kontaktberührung dienenden Stirnfläche über den Mantel hinaus ragt. Hierdurch
wird auch geometrisch konstruktiv die Kontaktfläche des Kontaktelementes gegenüber
ihrem Umfangsmantel abgesetzt, so daß weiterhin das Leitungsverhalten derart verbessert
wird, daß verhindert wird, daß Störströme über die benachbarteStirifläche des Mantels
fließen und auf die Bimetallscheibe übergehen können, was ansonsten insbesondere
im Moment der Kontaktberührung oder des Lösens derselben als Gefahr bestand.
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Diese Ausgestaltung wird insbesondere dadurch weitergebildet, daß
die Kontaktfläche auf einem gegenüber einer Stirnfläche des Mantels aus diesen axial
herausragenden Ansatz der Kontaktseele vorgesehen ist.
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Gemäß weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kontaktfläche
eine leicht konvexe Wölbung aufweist.
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Hierbei kann die Wölbung der Kontaktfläche, wenn ein erfindungsgemäßes
Kontaktelement bei einem Wärmeschutzschalter nach der DE-OS 2 917 482 eingesetzt
werden soll, insbesondere in vorteilhafter Weise den dort ausgeführten und beanspruchten
geometrisch konstruktiven Verhältnissen im Hinblick auf den Gegenkontakt angepaßt
werden.
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Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktseele aus Silber besteht, wobei insbesondere auch vorgesehen ist,
daß der Mantel » aus einer Kupferlegierung besteht. In diesem Falle ist als weiterer
Legierungsanteil Zink vorgesehen, so daß in bevorzugter Ausgestaltung der Mantel
aus Messing besteht.
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Bei einer derartigen Abstimmung der Teile des Kontaktelementes wird
ein optimales Leistungsvermögen,insbesondere eine erstaunlich gute Stromführung
erzielt und erreicht, daß bei einem Wärmeschutzschalter, bei dem ein solches erfindungsgemäßes
Kontaktelement eingesetzt wird, eine Bimetallscheibe praktisch eine unbegrenzte
Anzahl von zuverlässigen Schaltungen ausführen kann, ohne zu ermüden. Zur Verbesserung
der Kontaktberührung zur Verminderung des Übergangskontaktwiderstandes vom erfindungsgemäßen
Kontaktelement zu einem im allgemeinen gehäusefesten Gegenkontakt ist gemäß weiterer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kontaktseele an ihrer Stirnfläche
eine Goldauflage aufweist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt die einzige Figur eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelementes, teilweise geschnitten mit
Teilen zugeordneter Bimetall- und Federschnappscheiben.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktelements
1 besteht aus einer zylindrischen Seele 3 und einem diese rotationssymmetrisch umgebenden
Mantel 5. Die Kontaktseele 3 ragt an einer Stirnseite des Kontaktelementes 1 über
die Stirnfläche 7 des Mantels 5 mit einem Ansatz 9 hinaus, dessen Stirnfläche 11
die-Wenige Fläche des Kontaktelementes 1 ist, die mit einem ( nicht dargestellten)gehäusefesten
Gegenkontakt, wie er beispielsweise in spezieller Ausführungsform der DE-OS 2 917
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zu entnehmen ist, in Kontakt kommt. Die Stirn- oder Kontaktfläche
11 ist leicht konvex gewölbt; falls das erfindungßgemäße Kontaktelement 1 in einen
Wärmeschutzschalter nach der DE-OS 2 917 482 eingesetzt wird, so ist die Wölbung
der Stirnfläche 11 vorzugsweise in der in der genannten Offenlegungschrift ausgeführten
Weise der Gegenkontaktfläche angepaßt. Der Mantel 5 weist einen hervorstehenden
Ringbund 13 auf, der innere Anlage- oder Widerlageflächen 15, 17 für eine oder mehrere
Federschnappscheiben 19 und eine Bimetallscheibe 21 eines Schaltwerks eines Wärmeschutz-
oder Temperaturschalters bildet. Bei dem Material der Kontaktseele handelt es sich
um ein gut elektrisch leitfähiges Material, wie ein Edelmetall.
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In bevorzugter Weise besteht die Kontaktseele 3 aus Silber urdder
Mantel des Kontaktelements 1 aus Messing. Der Rinsatz eines erfindungsgemäßen Kontaktelementes
in einem Wärmeschutz- oder Temperaturschalter, bei dem der Strom über das Kontaktelement
1 geleitet wird, schließt zuverlässig das Überspringen eines Schaltfunkens vom Kontaktelement
1, beispielsweise über die Fläche 7 auf die Bimetallscheibe 21 aus. Die gesamteelektrische
Ladung, das heißt auch der elektrische Strom wird von der Kontaktfläche 11 über
das Kontaktelement 1 zuverlässig zur für die Stromleitung vorgesehenen Federschnappscheibe
19 und von dort zum Gehäuse des Temperaturschalters übergeleitet.
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Durch die Verhinderung des übertritt eines Schaltfunkens auf die Bimetallschnappscheibe
21 wird ein Ausglühen derselben, insbesondere an ihrem inneren Ringrand zuverlässig
ausgeschlossen. Hierdurch wird eine Verschlechterung des Schaltverhaltens der Bimetallschnappscheibe
21 einerseits im Hinblick auf die Schalthäufigkeit- und Zuverlässigkeit und andererseits
im Hinblick auf die Schalttemperatur sicher verhindert. Weiterhin sind gegenüber
herkömmlichen Kontaktelomenten mit dem erfindungsgemäßen Kontaktelement htihere
Stromstärken übertragbar. Beispielsweise wurde bei inem Vergleich zwischen einem
herkmmlichen Kontaktelement
und einem erfindungogemäßen Kontaktelement
festgestellt, daß das herkömmliche Kontaktelement nur im Stande war, Ströme in der
Größenordnung von 1 Amp. zuverlässig zu leiten und dies nur über 20 Schaltvorgänge
hin. Nach dieser Anzahl von Schaltvorgängen war die Bimetallschnappscheibe ausgeglüht
und zeigte ein völlig unbefriedigendes Schaltverhalten, insbesondere erfolgte der
Schaltvorgang nicht mehr bei der ursprÜnglich gegebenen Schalttemperatur. Demgegenüber
leitete ein erfindungsgemäßes Kontaktelement 9 Amp. und ließ einen Wärmeschutzschalter,
in dem es eingebaut war, 2000 Schaltvorgänge zuverlässig und sicher bei der vorgegebenen
Schalttemperatur ausführen, bevor die Versuche abgebrochen wurden.