DE3714959A1 - Trenneinrichtung fuer hochstromschienen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trenneinrichtung für Hochstromschienen, bei der sich die Hochstromschienen zumindest teilweise gegenüberstehen, mit einem zwischen den Hochstrom­ schienen einschiebbaren Steckkontakt, der auf den den Hochstromschienen zugewandten Flächen Kontaktlamellen aufweist, die einen isoliert angeordneten Meldeschalter enthält, an den der Steckkontakt in seiner vorgesehenen Endlage mit einer ihm zugewandten Fläche zur Anlage gelangt und dadurch den Meldeschalter durch Überwindung des Betätigungsweges beim Einschieben in eine bestimmte Schaltstellung bringt, wobei der Steckkontakt durch ein Isolierteil gegen den Meldeschalter isoliert ist.

Eine Trenneinrichtung für Hochstromschienen ist aus einer Veröffentlichung der Firma Multi-Contact AG, Basel, erschienen als Sonderdruck aus "Technische Rundschau" 36 und 43, 1975, Bild 9 auf Seite 3, bekannt.

Bei dieser bekannten Trenneinrichtung für Hochsstromschienen stehen sich diese in bestimmtem Abstand gegenüber und überdecken sich teilweise. Im Überdeckungsbereich wird durch nicht näher dargestellte Befestigungselemente ein Zwischenraum gebildet, in den ein Steckkontakt einschiebbar ist. Die Hochstromschienen sind mittels Befestigungselementen an geeigneten, dafür vorgesehenen Trägern befestigt. Die den Hochstromschienen zugewandten Flächen des mit einem Handgriff versehenen Steckkontaktes weisen Kontaktlamellen auf, die unter Gewährleistung einer ausreichenden Kontaktfläche beim Einschieben des Steckkontaktes einfedern und für den notwen­ digen Kontaktdruck zwischen Steckkontakt und Hochstromschienen sorgen. Der Stromfluß erfolgt von der einen Hochstromschiene über den Steckkontakt zur anderen Hochstromschiene.

Es ist üblich, daß die bekannte Trenneinrichtung für Hochstrom­ schienen einen isoliert angeordneten Meldeschalter enthält. Dieser wird bei vollständigem, korrekten Einschieben des Steckkontaktes durch Überwindung des Betätigungsweges in eine bestimmte Schaltstellung gebracht und meldet dadurch, daß der Steckkontakt vollständig eingeschoben ist und somit der volle Querschnitt des Steckkontaktes für die Stromübertragung zur Verfügung steht. Um den Hochstrom führenden Steckkontakt vom Meldeschalter zu isolieren, ist es üblich, die dem Melde­ schalter zugewandte Fläche des Steckkontaktes mit einem Isolierteil zu versehen. Eine unzulässige Erwärmung der Trenneinrichtung, insbesondere des einschiebbaren Steck­ kontaktes, wird durch die bei der bekannten Trenneinrichtung vorgesehene Meldung der korrekten Endlage des Steckkontaktes nicht erfaßt. Eine unzulässige Erwärmung tritt z. B. dann auf, wenn die Übergangswiderstände zwischen Hochstromschienen und Steckkontakt infolge Verschmutzung der Kontaktlamellen oder nachlassenden Kontaktdruckes zu groß sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wenig aufwendige Einrichtung zur Meldung einer unzulässig hohen Erwärmung von Trenneinrichtungen für Hochstromschienen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Trenneinrichtung für Hochstromschienen der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung an dem Steckkontakt an der dem Meldeschalter zugewandten Fläche ein Anlageteil aus bei niedriger Temperatur schmelzendem Material angebracht, dessen Schmelzpunkt oberhalb der normalen Betriebstemperatur und unterhalb der zulässigen Grenztemperatur der Trenneinrichtung liegt, und das Anlageteil ragt über diese Fläche in Richtung auf den Meldeschalter um eine Höhe hinaus, die zumindest dem Betätigungsweg des Meldeschalters entspricht, und das Anliegen des Steckkontaktes am Meldeschalter erfolgt nur über das Anlageteil und das Isolierteil. Dadurch ist zwischen dem in seiner Endlage befindlichen Steckkontakt und dem diese Endlage anzeigenden Meldeschalter ein temperaturempfindliches Glied geschaltet. Wird nun die normale Betriebstemperatur der Trenneinrichtung, insbesondere die des Steckkontaktes, die jedoch noch unterhalb der zulässigen Grenztemperatur liegt, überschritten, schmilzt das Anlageteil und gibt dabei an der dem Meldeschalter zugewandten Fläche des Steckkontaktes einen zumindest dem Betätigungsweg des Meldeschalters entsprechenden Raum frei. Der Meldeschalter bewegt sich infolgedessen in eine andere Schaltstellung. Dadurch erhält der Meldeschalter eine zusätzliche temperaturabhängige Funktion, die beim Über­ schreiten des vorgegebenen, mit der zulässigen Betriebs- und Grenztemperatur der Trenneinrichtung koordinierten Schmelzpunkt des Materials des Anlageteils durch Betätigung des Melde­ schalters für eine temperaturabhängige Meldung sorgt, obwohl die Endlage des Steckkontaktes unverändert bleibt. Diese neue Funktion des Meldeschalters kann vorteilhaft dazu ausgenutzt werden, einer unzulässigen Erwärmung und möglichen Zerstörung der Trenneinrichtung entgegenzuwirken, beispielsweise durch Unterbrechung des Stromflusses.

Die Bewegung des Meldeschalters erfolgt beim Abschmelzen des Anlageteils entgegen der Einschubrichtung des Steckkontaktes. Deshalb ist es zweckmäßig, den Steckkontakt an der dem Meldeschalter zugewandten Fläche so auszubilden, daß die Lagerung des Isolierteils Federelemente enthält, welche das Isolierteil gegen die Anlagefläche des aus bei niedriger Temperatur schmelzendem Material bestehenden Anlageteiles drücken. Dadurch wird beim Schmelzen des Anlageteils die Bewegung des Isolierteils gegen die Stirnfläche des Steckkontaktes durch die Kraft der Federelemente unterstützt. Diese Einwirkung der Federkraft ist unabhängig von der Betätigungskraft des Meldeschalters selbst, wodurch dessen Betätigung in jedem Fall sichergestellt ist.

Es empfiehlt sich, das Anlageteil als Bolzen auszubilden, der in einer Bohrung an der dem Meldeschalter zugewandten Stirnfläche des Steckkontaktes eingesetzt ist. Ein Bolzen läßt sich einfach vorfertigen, ist ohne weiteren Fertigungsaufwand in den Steckkontakt einsetzbar und nach einem Abschmelzen wieder leicht zu erneuern.

Als weitere vorteilhafte Ausführung des Steckkontaktes weist dieser zumindest eine weitere Bohrung auf, die eine Fläche ohne Kontaktlamellen des Steckkontaktes mit der Bohrung zur Aufnahme des Bolzens verbindet. Dadurch wird ein Ablaufkanal für das geschmolzene Material des Anlageteiles geschaffen, der ein gezieltes Ausfließen der Schmelze an einer nicht zu den Kontaktflächen gehörenden Flächen des Steckkontaktes der Trenneinrichtung ermöglicht. Eine Verunreinigung der besonders empfindlichen Kontaktlamellen wird mithin vermieden.

Es empfiehlt sich ferner, das Anlageteil aus bei niedriger Temperatur schmelzendem Metall mit einem Schmelzpunkt von 70°C herzustellen. Durch die Verwendung von Metall als Material für das Anlageteil kann auch bei einer möglichen Verschmutzung der Kontaktflächen durch die Schmelze des Anlageteils keine wesentliche Erhöhung der Übergangswiderstände an den Kontaktflächen erfolgen, weil eine derartige Verunreinigung die Übergangswiderstände der Kontaktflächen nur unwesentlich erhöht. Wird für das Anlageteil Metall gewählt, dessen Schmelzpunkt bei 70°C liegt, ist eine besonders einfache Koordination der Schmelztemperatur des Anlageteiles mit der normalen Betriebstemperatur der Trenneinrichtung und ihrer höchsten, zulässigen Grenztemperatur möglich, da die Betriebstemperatur unterhalb von 70°C und die zulässige Grenztemperatur bei etwa 80 bis 85°C liegt. Es empfiehlt sich, das Anlageteil aus einer Wismut-Blei-Zinn-Cadmium-Legierung herzustellen, da dieses Material den Anforderungen an eine geeignete Schmelztemperatur genügt.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine gemäß der Erfindung aufgebaute Trenneinrich­ tung für mehrere Hochstromschienen ohne den einschiebbaren Steckkontakt in der Draufsicht. Fig. 2 zeigt einen Schnitt der Trenneinrichtung entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 mit einem eingeschobenen Steckkontakt. In Fig. 3 ist der Steck­ kontakt teilweise geschnitten dargestellt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Trenneinrichtung für Hoch­ stromschienen 1, wie sie z. B. für die Stromversorgung großer Gleichstrommotoren verwendet wird. Die Hochstrom­ schienen 1 stehen parallel zueinander und erstrecken sich über eine größere Länge. Die Enden der Hochstromschienen 1 überlappen sich, so daß sich dort die Hochstromschienen 1 teilweise gegenüberstehen. In dem so gebildeten Grenzbereich sind die Hochstromschienen 1 durch Abstandhalter 2, 3 aus Isolierstoff gegeneinander und gegen die sie tragenden Winkel 4 abgestützt und durch Bolzen 5 und Muttern 6 miteinander und mit den Winkeln 4 verspannt. Dadurch ist zwischen den äußeren und der mittleren Hochstromschiene 1 jeweils ein Zwischenraum 7, 8 gebildet. Zur stromführenden Verbindung wird der Steckkontakt 9 mittels seines Handgriffes 10 wahlweise in einen der beiden Zwischenräume 7, 8 eingeschoben. Er ist in Fig. 2 in den linken Zwischenraum 7 eingeschoben dargestellt.

An den außen liegenden Abstandshaltern 3 aus Isolierstoff ist ein Steg 11 angebracht, der die Meldeschalter 12, 13 trägt, die den Zwischenräumen 7, 8 zwischen den Hochstromschienen 1 zuge­ ordnet sind. Zwischen dem Steckkontakt 9 und dem Meldeschalter 12 ist ein Isolierteil 14 vorgesehen, durch das der Hochstrom führende Steckkontakt 9 galvanisch vom Meldeschalter 12 getrennt ist. Der in den linken Zwischenraum 7 eingeschobene Steckkontakt 9 liegt am Meldeschalter 12 an und hat diesen in die der Endlage des Steckkontaktes 9 entsprechende Schalt­ stellung gebracht, wobei die Anlage nur über das an der Stirnfläche 15 des Steckkontaktes 9 angebrachte Anlageteil 16 und das Isolierteil 14 erfolgt. Der dem rechten Zwischenraum 8 zwischen den Hochstromschienen 1 zugeordnete Meldeschalter 13 ist in der Schaltstellung gezeichnet, wie sie bei nicht eingeschobenem Steckkontakt 9 vorliegt.

In Fig. 3 ist der Steckkontakt 9 in einer gegenüber Fig. 2 um 90° gedrehten Lage dargestellt, so daß eine der Kontaktflächen 17 sichtbar ist, die nach dem Einschieben des Steckkontaktes 9 an einer Hochstromschiene 1 anliegt. Zur Verringerung der Übergangswiderstände sind auf der Kontaktfläche 17 schräg verlaufende Kontaktlamellen 18 angebracht.

An der unteren Stirnfläche 15 ist das Isolierteil 14 befestigt. Dazu dienen Stehbolzen 19, die in Bohrungen 20 in der Stirn­ fläche 15 eingeschraubt sind. Zwischen den Köpfen 21 der Stehbolzen 19 und der Isolierplatte 14 liegen Federn 22, die das Isolierteil 14 in Richtung auf die Stirnfläche 15 drücken. Damit das Isolierteil 14 nicht an der Stirnfläche 15 zum Anschlag kommt, ist das Anlageteil 16 eingesetzt, das die Form eines Bolzens bzw. Kreiszylinders aufweist. Die Fläche des Anlageteils 16, die am Isolierteil 14 anliegt, ragt um die durch Pfeile angedeutete Höhe 27 über die Stirnfläche 15 hinaus. Diese Höhe 27 entspricht zumindest dem Betätigungsweg der Meldeschalter 12, 13. Beim Einschieben des Steckkontaktes 9 in einen der Zwischenräume 7, 8 wird der jeweilige Melde­ schalter 12, 13 vom Isolierteil 14 berührt und in die der Endlage des Steckkontaktes 9 entsprechende Schaltstellung gebracht.

Das Anlageteil 16 besteht aus einer Wismut-Blei-Zinn-Cadmium- Legierung, deren Schmelzpunkt 70°C beträgt. Wird diese Schmelztemperatur überschritten, schmilzt das Anlageteil 16 und gibt der durch die Federelemente 22 ausgeübten Kraft nach, wobei sich das Isolierteil 14 in Richtung dieser Kraft bewegt, bis es an der Stirnfläche 15 des Steckkontaktes 9 zum Anschlag gelangt. Dabei wird der für die Betätigung des Meldeschalters 12 notwendige Betätigungsweg zurückgelegt, und der Melde­ schalter 12 gelangt in eine Position, die der bei nicht eingeschobenem Steckkontakt 9 entspricht. Damit wird auch eine temperaturabhängige Betätigung des Meldeschalters 12 ermöglicht, obwohl sich die tatsächliche Endlage des Steckkontaktes 9 nicht verändert hat. Die temperaturabhängige Stellungsänderung des Meldeschalters 12 kann in gleicher Weise wie das Nichterreichen der notwendigen Endlage des Steck­ kontaktes 9 ein Signal auslösen oder auf einen externen Schutz einwirken, der zur Vermeidung einer Überlastung der Trenn­ einrichtung den Stromkreis unterbricht. Durch die Verwendung der Wismut-Blei-Zinn-Cadmium-Legierung für das Material des Anlageteils 16, dessen Schmelzpunkt 70°C beträgt, wird ein ausreichend großer Spielraum zur höchstzulässigen Grenz­ temperatur erzielt, so daß auch bei sehr schnell ansteigender Temperatur des Steckkontaktes die Reaktionszeit des externen Schutzes im Rahmen der üblichen Auslösezeiten gehalten werden kann, und dennoch nicht mit einer Beschädigung der Trenn­ einrichtung zu rechnen ist.

Durch die Federelemente 22 erfolgt beim Abschmelzen des Anlageteils 16 aufgrund der auf das Isolierteil 14 ausgeübten Vorspannung eine zwangsläufige Bewegung des Isolierteils 14 in Richtung auf die Stirnfläche 15 des Steckkontaktes 9, so daß die Stellungsänderung des Meldeschalters 12 ungehindert und sicher erfolgen kann.

Die mittlere Bohrung 23 zur Aufnahme des als Bolzen ausge­ bildeten Anlageteils 16 endet in ein Sackloch 24, in das Ablaufbohrungen 25 münden, durch welche die Schmelze des Anlageteiles 16 gezielt zu den Flächen 26 des Steckkontaktes 9 abfließen kann, an denen keine Kontaktlamellen angebracht sind. Dadurch wird für den Fall des Abschmelzens des Anlage­ teils 16 die Schmelze gezielt von den empfindlichen Kontakt­ flächen 17 mit den Kontaktlamellen 18 abgeführt. Somit wird die Gefahr, daß sich geschmolzenes Metall auf den Kontakt­ flächen 17 des Steckkontaktes 9 ansammelt und möglicherweise erstarrt, vermieden, wodurch eine aufwendige Reinigung der Kontaktflächen 17 und der Kontaktlamellen 18 vermieden wird.

Claims (6)

1. Trenneinrichtung für Hochstromschienen (1), bei der sich die Hochstromschienen (1) zumindest teilweise gegenüberstehen, mit einem zwischen die Hochstromschienen (1) einschiebbaren Steckkontakt (9), der auf den den Hochstromschienen (1) zugewandten Flächen (17) Kontaktlamellen (18) aufweist, die einen isoliert angeordneten Meldeschalter (12, 13) enthält, an den der Steckkontakt (9) in seiner vorgesehenen Endlage mit einer ihm zugewandten Fläche zur Anlage gelangt und dadurch den Meldeschalter (12, 13) durch Überwindung des Betätigungsweges beim Einschieben in eine bestimmte Schaltstellung bringt, wobei der Steckkontakt (9) durch ein Isolierteil (14) gegen den Meldeschalter (12, 13) isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steckkontakt (9) an der dem Meldeschalter (12, 13) zugewandten Fläche (15) ein Anlageteil (16) aus bei niedriger Temperatur schmelzendem Material angebracht ist, dessen Schmelzpunkt oberhalb der normalen Betriebstemperatur, aber unterhalb der zulässigen Grenztemperatur der Trenneinrichtung liegt, das über diese Fläche (15) in Richtung auf den Meldeschalter (12, 13) um eine Höhe (27) hinausragt, die zumindest dem Betätigungsweg des Meldeschalters (12, 13) entspricht und daß das Anliegen des Steckkontaktes (9) am Meldeschalter (12, 13) nur über das Anlageteil (16) und das Isolierteil (14) erfolgt.

2. Trenneinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Isolierteils (14) Federelemente (22) enthält, welche das Isolierteil (14) gegen die Anlagefläche (28) des aus bei niedriger Temperatur schmelzendem Material bestehenden Anlageteiles (16) drücken.

3. Trenneinrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlageteil (16) ein Bolzen ist, der in einer Bohrung (23) an der dem Meldeschalter (12) zugewandten Stirnfläche (15) des Steckkontaktes (9) eingesetzt ist.

4. Trenneinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckkontakt (9) zumindest eine weitere Bohrung (25) aufweist, die eine Fläche (26) des Steckkontaktes (9) ohne Kontaktlamellen (18) mit der Bohrung (23) zur Aufnahme des Bolzens (16) verbindet.

5. Trenneinrichtung nach Patentanspruch 1 oder einem oder mehreren der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlageteil (16) aus bei niedriger Temperatur schmelzendem Metall mit einem Schmelzpunkt von 70°C besteht.

6. Trenneinrichtung nach Patentanspruch 1 oder einem der anderen Patentansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Anlageteil (16) aus einer bei niedriger Temperatur schmelzenden Wismut-Blei-Zinn-Cadmium- Legierung besteht.