[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung einer Stromgebereinrichtung
mit einer Stromabnehmereinrichtung, mit einem Gehäuse, in dem die Stromgebereinrichtung
und/oder die Stromabnehmereinrichtung angeordnet sind.
[0002] Insbesondere in EDV-Anlagen werden z.B. in Schaltschränken und EDV-Verteileranlagen
zur Versorgung von EDV-Systemen und Netzwerken sehr hohe Ströme bei sehr niedrigen
Voltzahlen benötigt. Zum Teil ist ein Bedarf von 100 bis 200 Ampere bei einer Voltzahl
von z.B. 3 Volt erforderlich. Für eine Stromverbindung sind hierzu aus der Praxis
sogenannte Gehäusemodule mit Stromkontakteinrichtungen zur Stromzuführung bekannt,
die z.B. in Schaltschränken eingesetzt werden. Die Stromkontakteinrichtungen bestehen
dabei aus einem Stecker, der zur Stromkontaktierung in eine Buchse gesteckt wird.
Der Stecker weist unter anderem ein Bündel von Kupferdrähten auf, die aufgrund der
hohen Stromstärke einen Gesamtdurchmesser von 10 bis 20 mm aufweisen können. Derartige
Steckverbindungen sind relativ aufwändig und auch störanfällig. Darüber hinaus kann
es beim Lösen der Kontaktverbindung unter Strom aufgrund der hohen Stromstärke, insbesondere
bei einer Verkippung, zu Lichtbögen kommen, die die Kontakteinrichtung schädigen und
sogar zerstören können.
[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
elektrischen Verbindung einer Stromgebereinrichtung mit einer Stromabnehmereinrichtung,
insbesondere für hohe Stromstärken, zu schaffen, wobei eine gute und sichere Übertragung
von hohen Stromstärken möglich ist und wobei auch bei Kontakttrennung die beim Stand
der Technik bekannten Probleme vermieden werden.
[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Verbindung einer Stromgebereinrichtung
mit einer Stromabnehmereinrichtung in einem Gehäuse, dadurch gelöst, dass eine der
beiden Einrichtungen in dem Gehäuse in eine Stellung bewegbar ist, in der die Stromgebereinrichtung
wenigstens ein Kontaktsegment einer Kontaktbrücke und die Stromabnehmereinrichtung
wenigstens ein Kontaktsegment der Kontaktbrücke kontaktiert, und wobei wenigstens
ein Teil der Kontaktsegmente der Kontaktbrücke in elektrischem Kontakt nebeneinander,
jedoch unabhängig voneinander einstellbar, mit Spiel in wenigstens einer Aussparung
der Kontaktbrücke liegen.
[0005] Durch die erfindungsgemäße Kontaktbrücke mit mehreren Kontaktsegmenten wird zum einen
eine sichere Stromverbindung über eine große Kontaktfläche erreicht und zum anderen
auch eine sichere und schnelle Lösung bei einer Trennung. Dies ist insbesondere darauf
zurückzuführen, dass die nebeneinander liegenden und einen einheitlichen Stromkontakt
ergebenden Kontaktsegmente unabhängig voneinander bewegbar bzw. einstellbar sind.
Dies bedeutet, sowohl Herstellungstoleranzen als auch ungenaue Kontaktverbindungen
lassen sich auf diese Weise ausgleichen bzw. beseitigen. Durch die unabhängige Einstellung
der Kontaktsegmente wird stets ein vollflächiger Stromkontakt erreicht.
[0006] Zur Trennung der Kontaktbrücke von der Stromgebereinrichtung oder der Stromabnehmereinrichtung
kann die Kontaktbrücke in dem Gehäuse verschoben oder vorzugsweise verschwenkt oder
verkippt werden. Hierzu kann die Kontaktbrücke über eine Schwenkachse in dem Gehäuse
gelagert sein.
[0007] In einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die
Kontaktbrücke mit einer Rückhalteeinrichtung versehen ist, die die Kontaktsegmente
in einer Ruheposition hält oder in diese bringt, in der die Kontaktsegmente gegenüber
der Stromgebereinrichtung und/oder der Stromabnehmereinrichtung kontaktfrei sind.
[0008] Als Rückhalteeinrichtung ist z.B. eine Federeinrichtung möglich oder in bevorzugter
Ausgestaltung eine magnetische Einrichtung. Eine magnetische Einrichtung sorgt automatisch
bzw. zwangsweise dafür, dass sich bei einem Lösen der Stromgebereinrichtung oder der
Stromabnehmereinrichtung von den Kontaktstellen mit den Kontaktsegmenten die Kontaktbrücke
präzise und sehr schnell aus der Kontaktverbindung löst, wenn z.B. die Kontaktbrücke
mit einem Magneten und das Gehäuse entsprechend mit einem magnetisierbaren Teil versehen
ist. Dabei werden die beiden Teile einander entsprechend im Sinne einer Kontaktlösung
der Kontaktbrücke voneinander angezogen. Selbstverständlich ist auch die umgekehrte
Ausgestaltung möglich, d.h. dass ein Magnet in dem Gehäuse angeordnet ist, der ein
magnetisierbares bzw. magnetisches Teil in der Kontaktbrücke anzieht.
[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig
beschriebenen Ausführungsbeispiel.
[0010] Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in Ruhezustand;
- Fig. 2
- einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 im Zustand der Stromverbindung;
- Fig. 3
- eine perspektivische Darstellung der Kontaktbrücke nach den Figuren 1 und 2;
- Fig. 4
- eine Seitenansicht einer Stromabnehmereinrichtung;
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf die Stromabnehmereinrichtung nach der Fig. 4; und
- Fig. 6
- eine Prinzipdarstellung mit mehreren nebeneinander in einem Gehäuse angeordneten Kontaktbrücken.
[0011] Fig. 1 zeigt eine Stromgebereinrichtung 1 in Form einer Stromschiene, die z.B. eine
Breite bzw. Dicke von 10 bis 20 mm aufweisen kann. Die Stromgebereinrichtung 1 ist
in einem Gehäuse 2 angeordnet und mit nicht dargestellten Zuleitungen zu einer Stromquelle
versehen. Über eine Schwenkachse 3 ist eine Kontaktbrücke 4 schwenk- bzw. kippbar
in dem Gehäuse 2 gelagert. In der Kontaktbrücke 4 sind in einer Aussparung 5 eine
Vielzahl von Kontaktsegmenten 6 in einer Ringsegmentform nebeneinander angeordnet.
Die Kontaktsegmente 6 stehen jedoch in direkter Verbindung miteinander. Ihre Gesamtbreite
entspricht der Breite der Stromgebereinrichtung 1, weshalb bei einer Kontaktierung
ein vollflächiger Kontakt über die gesamte Breite erreicht wird.
[0012] Auf der von der Stromgebereinrichtung 1 abgewandten Seite der Kontaktbrücke 4 ist
diese außerhalb der Schwenkachse mit einem Magneten 7 versehen. Dem Magneten 7 gegenüber
ist in dem Gehäuse 2 ein magnetisierbares Teil 8 oder ein zweiter Magnet mit umgekehrter
Polarisierung wie der Magnet 7 angeordnet. Dies bedeutet, in der in Fig. 1 dargestellten
Ruheposition, in der der Magnet 7 das magnetisierbare Teil 8 angezogen hat, liegt
ein Spalt zwischen den Kontaktsegmenten 6 und der Stromgebereinrichtung 1 und damit
keine Stromverbindung vor.
[0013] Wenn eine Stromverbindung vorgesehen sein soll, wird eine Stromabnehmereinrichtung
9 in eine Führungsschiene 2a des Gehäuses 2 eingeschoben. Im Bereich der Endposition
trifft die Stromabnehmereinrichtung 9 mit einer Schräge 11 als Kontaktfläche auf Kontaktstellen
12 der Kontaktsegmente 6, die jeweils eine sphärische bzw. gekrümmte Form aufweisen
(siehe Fig. 2). Wird die Stromabnehmereinrichtung 9 dann weiter bis zu einer Endposition
in der Führungsschiene 2a in Richtung auf die Kontaktbrücke 4 verschoben, so verschwenkt
die Kontaktbrücke 4 gegen die Rückhalteeinrichtung mit dem Magneten 7 und dem magnetisierbaren
Teil 8 derart, dass durch die Verschwenkung auch eine flächige Kontaktverbindung zwischen
den Kontaktsegmenten 6 auf der von den Kontaktstellen 12 abgewandten Seite mit der
Stromgebereinrichtung 1 erfolgt.
[0014] Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist hierzu die Stromabnehmereinrichtung 9 nach Art
eines Stempels ausgebildet, der in der Führung 2a geführt ist. Die Stromabnehmereinrichtung
9 ist in einem nicht näher dargestellten Schaltschrank 13 angeordnet, mit dem das
Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 z.B. modulartig verbunden ist. Zur Stromleitung ist die
Stromabnehmereinrichtung 9 hierzu mit einem Stromabnahmeglied 10 versehen, von dem
aus über nicht dargestellte Leitungen der Strom zu Verbrauchern weitergeleitet wird.
[0015] Selbstverständlich ist jedoch auch die umgekehrte Ausgestaltung der Vorrichtung möglich
und zwar derart, dass die Stromgebereinrichtung 1 mit der Stromabnehmereinrichtung
9 vertauscht ist. Dies bedeutet, die Vorrichtung ist mit einer Stromabnehmereinrichtung
Teil eines Schaltschrankes und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrischen Verbindung
weist eine Stromgebereinrichtung mit einem in einer Führung der Vorrichtung einschiebbaren
Stempel auf.
[0016] Wie in Fig. 6 angedeutet, können mehrere Kontaktbrücken 4 auf Abstand voneinander
nebeneinander in dem Gehäuse 2 schwenkbar angeordnet sein. Auf diese Weise können
mehrere Verbraucher unabhängig voneinander mit Strom versorgt werden. Ein gleicher
Zweck wird jedoch auch dann erreicht, wenn auf einer Kontaktbrücke 4 nebeneinander
mehrere Aussparungen 5 angeordnet sind, in der jeweils Kontaktsegmente 6 angeordnet
sind, die auf diese Weise jeweils eine Einheit bilden. Damit ist es ebenfalls möglich,
mehrere Verbraucher unabhängig voneinander mit Strom zu versorgen.
[0017] Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, ist die Aussparung 5 im Querschnitt
etwas größer als die Kontaktsegmente 6. Auf diese Weise verbleibt ein Spalt 14, der
eine Bewegung der Kontaktsegmente 6 zulässt. In dem Spalt 14 sind elastische Anpressglieder
15 in Form von Dichtstreifen eingelegt, die sich über die gesamte Breite bzw. Länge
der Aussparung 5 erstrecken.
[0018] Auf der von dem Spalt 14 abgewandten Seite weisen die Kontaktsegmente 6 jeweils eine
Ausnehmung 16 auf, in die jeweils eine Nase oder Rippe 17 mit Spiel ragt. Als Rippe
17 kann sich diese in der Kontaktbrücke 4 über die gesamte Breite bzw. Länge der Aussparung
5 erstrecken und damit in alle Ausnehmungen 16 der Kontaktsegmente 6 ragen. Auf diese
Weise ist eine formschlüssige Mitnahmeeinrichtung mit Spiel für die Kontaktsegmente
6 gegeben.
[0019] Durch die Anordnung der Kontaktsegmente 6 nebeneinander mit Spiel in der Aussparung
5 und dem Spiel zwischen Ausnehmungen 16 und der Nase bzw. der Rippe 17 können sich
die Kontaktsegmente 6 bei einer Stromverbindung zwischen der Stromabnehmereinrichtung
9, die die Kontaktbrücke 4 verschwenkt, und der Stromgebereinrichtung 1 jeweils einzeln
und unabhängig voneinander bewegen bzw. einstellen. Auf diese Weise wird ein sicherer
und vollflächiger Kontakt jeder der Kontaktsegmente 6 mit der Stromgebereinrichtung
1 und der Stromabnehmereinrichtung 9 geschaffen.
[0020] Aufgrund der magnetischen Einrichtung mit dem Magneten 7 und dem magnetisierbaren
Teil 8 erfolgt bei einem Abziehen der Vorrichtung von der Stromabnehmereinrichtung
9 unter Strom eine sehr schnelle Kontaktlösung, weshalb Funken- und Lichtbogenbildungen
vermieden werden. Gleiches gilt auch bei Herstellung einer Stromverbindung durch die
gleichmäßige vollflächige Anlage über jeweils die gesamte Kontaktbreite.
[0021] Die Führung 2a in der Vorrichtung für die Stromabnehmereinrichtung 9 kann beliebig
ausgestaltet sein. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, weist die Stromabnehmereinrichtung
9 hierzu eine T-Form auf, die in einer entsprechenden Negativform der Führung 2a geführt
ist.
[0022] Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Stromgebereinrichtung 1 und
die Stromabnehmereinrichtung 9 jeweils im Bereich ihrer Kontaktstellen mit den Kontaktsegmenten
6 mit einer Schräge 11 versehen. Die Kontaktsegmente 4 sind im Kontaktbereich mit
einer Krümmung oder Sphäre 12 als Kontaktstelle oder wie die Kontaktstelle im Bereich
der Stromgebereinrichtung 1 mit einer Schräge versehen. In Verbindung mit der Lagerung
der Kontaktsegmente 6 mit Spiel in der Aussparung 5 ergibt sich bei der Kontaktierung
zur Stromweiterleitung jeweils eine leitende bzw. reibende Bewegung beim Kontaktieren.
Durch diese Bewegung werden die Kontaktstellen jeweils beim Kontaktieren von Verunreinigungen
und eventuellen Oxidierungen gereinigt, was zu einer weiteren Erhöhung bzw. Verbesserung
der Kontaktflächen und damit einem besseren Stromübergang beiträgt.
[0023] Anstelle von zwei auf Abstand voneinander angeordneten Dichtstreifen 15 als Anpressglieder
können auch ein oder mehrere Druckkissen in dem Spalt angeordnet werden, welche eine
elastische Anpressung durch eine Feder oder durch ein Druckmedium erzeugen. Mit dem
Bezugszeichen "18" ist dies in der Fig. 2 gestrichelt angedeutet.
[0024] In der Fig. 6 sind ausschnittsweise mehrere Einheiten bzw. Vorrichtungen zur Stromübertragung
mit mehreren Kontaktbrücken 4 dargestellt. Auf diese Weise lassen sich mit einer gemeinsamen
Vorrichtung mehrere Verbraucher unabhängig voneinander mit Strom versorgen.
[0025] Die Anzahl der nebeneinander und in Stromkontakt miteinander liegenden Kontaktsegmente
6 richtet sich nach deren Dicke und der zu übertragenden Stromstärke. Im allgemeinen
dürften sechs bis zwölf Kontaktsegmente 6 in Lamellenform ausreichend sein, um eine
Gesamtbreite als Kontaktfläche für eine Stromübertragung von 10 bis 20 mm abzudecken.
[0026] Um einen guten Kontakt zwischen der Stromgebereinrichtung 1, den Kontaktsegmenten
6 und der Stromabnehmereinrichtung 9 während einer Stromleitung zu gewährleisten,
kann die Vorrichtung in der stromleitenden Position mit einer nicht dargestellten
Raststellung, Verriegelungselementen oder Andruckgliedern versehen sein, die dafür
sorgen, dass die Stromabnehmereinrichtung 9 konstant und gleichmäßig für eine Anpressung
aller elektrischen Kontaktstellen gegeneinander in der Vorrichtung sorgt.
[0027] Falls für eine Stromleitung keine zu hohen Stromleistungen zu übertragen sind, kann
es gegebenenfalls ausreichend sein, wenn nur ein entsprechend breites Kontaktsegment
jeweils in einer Aussparung 5 angeordnet ist, wenn gleichzeitig dafür gesorgt wird,
dass sich das Kontaktsegment 6 in diesem Fall gegenüber den Kontaktstellen mit der
Stromgebereinrichtung 1 und der Stromabnehmereinrichtung 9 ausrichten kann. Dies ist
z.B. durch eine bewegliche Lagerung des Kontaktsegmentes 6 in dem Spalt 14 in Verbindung
mit den Anpressgliedern 15 möglich, wodurch sich das Kontaktsegment 6 gegenüber den
Kontaktstellen mit der Stromgebereinrichtung 1 und der Stromabnehmereinrichtung 9
für einen möglichst großen flächigen Kontakt ausrichten kann.
1. Vorrichtung zur elektrischen Verbindung einer Stromgebereinrichtung (1) mit einer
Stromabnehmereinrichtung (9), mit einem Gehäuse (2), in dem die Stromgebereinrichtung
(1) und/oder die Stromabnehmereinrichtung (9) angeordnet sind, mit einer oder mit
mehreren Kontaktsegmenten (6) versehenen Kontaktbrücke (4), wobei zur elektrischen
Verbindung der Stromgebereinrichtung (1) mit der Stromabnehmereinrichtung (9) die
Kontaktbrücke (4) durch eine der beiden Einrichtungen (1,9) in eine Stellung bewegbar
ist, in der die Stromgebereinrichtung (1) wenigstens ein Kontaktsegment (6) der Kontaktbrücke
(4) und die Stromabnehmereinrichtung (9) wenigstens ein Kontaktsegment (6) der Kontaktbrücke
(4) kontaktiert, und wobei wenigstens ein Teil der Kontaktsegmente (6) der Kontaktbrücke
(4) in elektrischem Kontakt nebeneinander, jedoch unabhängig voneinander einstellbar,
mit Spiel in wenigstens einer Aussparung (5) der Kontaktbrücke (4) liegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktbrücke (4) in dem Gehäuse (2) verschwenkbar oder verkippbar angeordnet
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktbrücke (4) über eine Schwenkachse (3) in dem Gehäuse (2) gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktsegmente (6) in einer gemeinsamen Aussparung (5) der Kontaktbrücke (4)
angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktbrücke (4) mit einer Rückhalteeinrichtung (7,8) versehen ist, die die Kontaktsegmente
(6) in einer Ruheposition hält oder in diese bringt, in der die Kontaktsegmente (6)
gegenüber der Stromgebereinrichtung (1) und/oder der Stromabnehmereinrichtung (9)
kontaktfrei sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Rückhalteeinrichtung (7,8) mit einer magnetischen Einrichtung versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet , dass
die magnetische Einrichtung wenigstens einen Magneten (7) und ein magnetisierbares
Teil (8) oder zwei Magnete aufweist, wobei eines der beiden Teile an der Kontaktbrücke
(4) und das andere Teil an dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Rückhalteeinrichtung mit einer Federeinrichtung versehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktbrücke (4) mit Mitnahmeeinrichtungen (16,17) für die Kontaktsegmente (6)
versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Mitnahmeeinrichtungen, Nasen, Noppen oder Rippen (17) aufweisen, die in Ausnehmungen
(16) der Kontaktsegmente (6) mit Spiel ragen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktsegmente (6) mit Nasen, Noppen oder Rippen versehen sind, die mit Spiel
in Ausnehmungen der Kontaktbrücke (4) ragen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Stromabnehmereinrichtung (9) oder die Stromgebereinrichtung (1) in einer Führung
(2a) des Gehäuses (2) geführt ist, wobei in einem Endbereich die Stromabnehmereinrichtung
(9) oder die Stromgebereinrichtung (1) die Kontaktsegmente (6) kontaktieren.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Führung in dem Gehäuse (2) eine Schwalbenschwanz- oder T-Form aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktsegmente (6) als Lamellen in Kreisringsegmentform ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Stromabnehmereinrichtung (9) und/oder die Stromgebereinrichtung (1) an ihren den
Kontaktsegmenten (6) der Kontaktbrücke (4) zugewandten Enden mit Schrägen (11) versehen
sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktsegmente (6) an den Kontaktstellen mit der Stromabnehmereinrichtung (9)
oder der Stromgebereinrichtung (1) sphärisch ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Kontaktbrücke (4) mit elastischen Anpressgliedern (15) für die Kontaktsegmente
(6) versehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Anpressglieder (15) auf der von den Kontaktelementen (6) der Stromgebereinrichtung
(1) und der Stromabnehmereinrichtung (9) abgewandten Seite der Kontaktsegmente (6)
angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Anpressglieder (15) als elastische in einem Spalt (14) zwischen den Kontaktsegmenten
(6) und der Kontaktbrücke (4) angeordnete Dichtstreifen ausgebildet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Anpressglieder als wenigstens ein elastisches zwischen den Kontaktsegmenten (6)
und der Kontaktbrücke (4) angeordnetes Druckkissen ausgebildet sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet , dass
jeweils mindestens sechs Kontaktsegmente (6) eine Einheit bilden, die gemeinsam in
einer Aussparung (5) der Kontaktbrücke (4) angeordnet sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet , dass
mehrere Einheiten von Kontaktbrücken (4) zur Stromversorgung von verschiedenen Verbrauchern
in dem Gehäuse (2) auf Abstand voneinander nebeneinander angeordnet sind.