DD232379A1

DD232379A1 - Verfahren zur herstellung unloesbarer gekapselter leiterverbindungen

Info

Publication number: DD232379A1
Application number: DD26534984A
Authority: DD
Inventors: Joachim Geipel; Fritz Hengelhaupt; Wolfgang Ludeck; Juergen Hengelhaupt
Original assignee: Baudirektion Hauptstadt Berlin
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1986-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung unloesbarer, gekapselter Leiterverbindungen im Bereich der Elektroinstallation, der Fernmeldetechnik, des Elektrogeraete- und Elektroanlagenbaues sowie eine Verbindungshuelse aus Isolierstoff zur Durchfuehrung des Verfahrens. Ziel der Erfindung ist eine korrosionssichere Verbindung von elektrischen Leitern, unabhaengig vom Leiterwerkstoff. Mit der Erfindung wird eine vollkommen isolierte Kapselung der Leiterverbindung erreicht. Der Uebergangswiderstand der Verbindung ist klein, die Herstellung einfach und erfordert einen geringen Zeitaufwand. In einer Verbindungshuelse aus Kunststoff, die mit einem kontaktverbessernden Mittel teilweise gefuellt ist, werden die abisolierten zu verbindenden Leiter in einer Halterung fixiert. Durch Drehen der Verbindungshuelse und Festhalten der Leiter am Huelseneingang erfolgt eine Verdrillung, wobei die kontaktverbessernden Mittel eine Reduzierung des Uebergangswiderstandes bewirken. Bei der fertigen Verbindung wird durch die Isolierhuelse ein Kontaktdruck auf die Verdrillung ausgeuebt, und die metallischen Leiter sind gegenueber der Aussenluft gekapselt. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung unlösbarer gekapselter Leiterverbindungen im Bereich der Elektroinstallation, der Fernmeldetechnik, des Elektrogeräte- und Elektroanlagenbaues sowie eine Verbindungshülse aus Isolierstoff zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im gesamten Bereich der Elektrotechnik wird beim Verbinden elektrischer Leiter neben mechanischer Festigkeit vor allem ein zeitlich dauerhafter niedriger Übergangswiderstand gefordert. Die gestellten Bedingungen werden zwar von stoffschlüssigen Verbindungen erfüllt, jedoch sind derartige Verbindungen meist zu aufwendig. Dagegen sind kraft- und formschlüssige elektrische Verbindungen durch Schrauben, Pressen, Klemmen usw. zwar mit einem geringeren Aufwand herstellbar, sie benötigen jedoch immer metallische Armaturen und sind deshalb gegenüber korrosiven Beanspruchungen anfällig. Darüber hinaus sind spezielle Maßnahmen zum Berührungsschutz erforderlich, da die metallischen Armaturen auf dem elektrischen Potential der verbundenen Leiter liegen.

Aus den Anfängen der Elektrotechnik ist als Methode zur Leiterverbindung das Verdrillen der Leiter bekannt. Dieses einfache Verfahren, damals auf Kupferleiter beschränkt, erfüllt in seiner ursprünglichen Form nicht die heutigen Forderungen an eine elektrische Verbindung, zumal als Leiterwerkstoff Aluminium hinzugekommen ist, welches verbindungstechnisch schwieriger als Kupfer zu beherrschen ist. Trotzdem wurde immer wieder der Versuch unternommen, das einfache Verfahren des Verdrillens unter Verwendung von speziellen Einrichtungen einzusetzen.

Der elektrische Drahtverbinder (OS-2320854) beruht auf dem Verdrillen von zwei Leitern speziell zum Anschluß und zur Reihenschaltung von elektrischen Sprengkapseln. Mit der CH-PS 550491 wird ein Drahtverbinder vorgeschlagen, weicherauf eine Anzahl von elektrischen Leiterenden aufgeschraubt wird und diese dadurch verbindet.

Als Befestigungselement dient eine spitz zulaufende Schraubenfeder, welche mit einem Zinküberzug korrosionsfest gemacht und mit einem Wachsbelag, der als Schmiermittel wirkt, versehen wird. Weiterhin ist eine isolierende Buchse vorgesehen. Ein ähnliches Prinzip liegt der sogenannten Konexklemme zugrunde, die ein Metallteil mit konischem Innengewinde verwendet, welches ebenfalls auf die Leiter aufneschraubt wird.

Allen diesen Lösungen gemeinsam ist der Nachteil, daß ein zusätzliches metallisches Teil benötigt wird, welches aus einem Werkstoff als die Leiter besteht. Deshalb sind besondere Maßnahmen zum Korrosionsschutz und zum Berührungsschutz erforderlich. Werden keine Korrosionsschutzmaßnahmen vorgesehen, können derartige Verbindungen nur begrenzt eingesetzt werden, und es besteht die Gefahr, daß der Übergangswiderstand ansteigt und die zulässige Grenze überschreitet. Aus dem gleichen Grund sind die genannten Verbinder auch wenig geeignet, Leiter aus unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. Kupfer und Aluminium, zu verbinden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine korrosionssichere Verbindung von elektrischen Leitern unabhängig vom Leiterwerkstoff, so daß auch bei der Verbindung von Leitern aus unterschiedlichen Werkstoffen keine korrosiven Einflüsse befürchtet werden müssen.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollkommen isolierte Kapselung der Leiterverbindung zu erreichen. Dabei soll der Übergangswiderstand der Verbindung klein, die Herstellung einfach und mit geringem Zeitaufwand möglich sein. Mit der Realisieruna aekarjselter Leiterverbindunaen wirrt nfinsniihfir rien hisher hekannten VerhinHunnevorfahron oino nuto

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die abisolierten Enden der zu verbindenden massiven und/oder flexiblen Leiterin eine der Anzahl und dem Querschnitt der Leiter angepaßte Halterung einer teilweise mit einem kontaktverbessernden Mittel gefüllten Verbindungshülse aus Isolierstoff gesteckt werden und durch Verdrehen der Verbindungshülse um mindestens eine Umdrehung gegenüber den am Hülseneingang fixierten Leitern eine Verdrillung der abisolierten Leiterteile erfolgt. Die kontaktverbessemden Mittel in Form von kleinen Partikeln, eingelagert in eine Trägersubstanz, füllen die verbleibenden Hohlräume aus und dringen dabei an den Stellen metallischer Leiterberührung in den Leiterwerkstoff ein und bewirken stromleitende Brücken mit geringem Widerstand. Am Hülseneingang schließt die Trägersubstanz die Leiterverbindung luftdicht ab.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eirie Verbindüngshülse, die drei unterschiedlich gestaltete Querschnittsbereiche aufweist. Der am Ende der Hülse angeordnete Haltebereich hat innen eine der Leiteranzahl und dem Leiterquerschnitt angepaßte Aufnahme für die zu verbindenden Leiter und außen mindestens zwei Schlüsselflächen. Der mittlere Kontaktbereich besitzt der Leiteranzahl angepaßte Druckrippen, deren Abstandsdurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der verdrillten Verbindung, so daß die Druckrippen im Zusammenwirken mit dazwischenliegenden dünneren Wandungsteilen, also elastischen Zonen, auf die verdrillten Leiter einen Kontaktdruck ausüben. An den Berührungsstellen der Leiter mit Druckrippen der Verbindungshülse bewirken die kontaktverbessernden Mittel eine Verklammerung.

Der den Hülseneingang bildende Kapselungsbereich entspricht in seinem Innendurchmesser dem Umkreis der isolierten

Leiter. '

Die für eine bestimmte Leiteranzahl ausgelegte Verbindungshülse kann auch für die Verbindung von weniger Leitern eingesetzt werden. Hierzu wird ein Füllkeil zwischen zwei benachbarten Druckrippen eingeschoben, so daß der Abstandsdurchmesser zwischen dem Füllkeil und den gegenüberliegenden Druckrippen kleiner ist als der Abstandsdurchmesser der Druckrippen und auch kleiner als der sich ergebende Verdrillungsdurchmesser.

Das kontaktverbessernde Mittel kann aus nichtmetallischen Partikeln, z. B. S1O2, bestehen, womit ein Kleber als Trägersubstanz ' angereichert ist, der nach dem Abbinden mit der Verbindungshülse und den verdrillten Leitern einen kompakten Körper bildet und die Leiterisolation mit einbeziehend eine vollkommen isolierte Kapselung der metallischen Leiter bewirkt.

Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn.als Trägersubstanz zur Aufnahme des kontaktverbessernden Mittels ein Fett, z.B.

technische Vaseline, verwendet wird.

Die langfristige Aufrechterhaltung der Anfangsviskosität bei Verwendung eines Klebers als Trägersubstanz wird durch eine Trennschicht gegenüber der Außenluft erreicht, welche beim Einführen der Leiter in die Verbindungshülse zerstört wird.

Die Erfindung sieht vor, daß das kontaktverbessernde Mittel und die Komponenten der Trägersubstanz in Form von Mikrokapseln in die Verbindungshülse eingebracht sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: das Einführen von vorbereiteten Leiterenden in die Verbindungshülse

Fig.2: einen Längsschnitt durch eine fertige Verbindung

Fig.3: einen Querschnitt durch den Halterungsbereich

Fig.4: einen Querschnitt durch den Kontaktbereich vor dem Verdrillen

Fig. 5: einen Querschnitt durch den Kontaktbereich einer fertigen Verbindung Fig. 6: einen Querschnitt durch den Kapselungsbereich einer fertigen Verbindung Fig.7: einen Querschnitt durch den Kontaktbereich bei Verwendung eines Füllkeils.

Nach Fig. 1 sind die zur Verbindung vorbereiteten Leiter lan den Leiterenden 2 abisoliert. Dabei können die Leiter 1 aus Kupfer, Aluminium oder anderen Leiterwerkstoffen bestehen. Die Leiterenden 2 werden in eine Verbindungshülse 3 eingeführt. Die Verbindungshülse 3 ist mit einem kontaktverbessernden Mittel 4 teilweise gefüllt und gegenüber athmosphärischen Einflüssen durch eine Trennschicht 5 geschützt. Beim Einführen der Leiterenden 2 in die Verbindungshülse 3 wird die Trennschicht 5 zerstört und das kontaktverbessernde Mittel 4 so verdrängt, daß es die verbleibenden Hohlräume im Innenraum 6 der Verbindungshülse 3 ausfüllt.

Das kontaktverbessernde Mittel 4 kann aus nichtleitenden Partikeln, z. B. S1O2, bestehen und die Trägersubstanz, in welche das kontaktverbessernde Mittel 4 eingelagert ist, kann ein Klebstoff, z.B. auf Polyurethanbasis sein.

Nach Fig. 2 besteht die Verbindungshülse 3 aus drei unterschiedlichen Querschnittsbereichen, dem Haltebereich 7, dem Kontaktbereich 8 und dem Kapselungsbereich 9. Die Leiterenden 2 werden im Haltebereich 7 fixiert und die elektrischen Leiter 1 am Hülseneingang 10 gehalten. Nach Ansetzen eines Werkzeuges an die Schlüsselflächen 11 außen am Haltebereich 7 und Drehen desselben, entsteht eine Verdrillung 12 der Leiterenden 2 im Kontaktbereich 8. Ein geringfügiges Verdrillen der isolierten Leiter 1 erfolgt im Kapselungsbereich 9.

Eine exakte Beschreibung des Wirkmechanismus zur Herstellung gekapselter Leiterverbindungen erfolgt anhand von Fig.3 bis

In Fig. 3 ist der Querschnitt des Haltebereiches 7 einer Vierleiterverbindung dargestellt. Die abisolierten Leiterenden 2 sind in die konisch verlaufenden Aufnahmeaussparungen 13 bis zu dem aus Fig.2 ersichtlichen Boden 14derVerbindungshülse 3 eingeführt und dort fixiert. Über die Schlüsselflächen 11 erfolgt die Kraftübertragung zur Herstellung der Verdrillung 12 im

Kontaktbereich 8.

Die Fig.4 zeigt zunächst den Querschnitt des Kontaktbereiches 8 vor dem Verdrillen. Die Leiterenden 2 sind über die Einführungsaussparungen 15 bis in den Haltebereich 7 eingeführt. Die jeweiligen Einführungsaussparungen 15 sind durch Druckrippen 16 begrenzt, die durch dünnere Wandungsteile 17 verbunden sind. Die dünneren Wandungsteile 17 wirken als elastische Zonen. Der Abstandsdurchmesser 18 der Druckrippen 16 ist kleiner als der spätere Verdrillungsdurchmesser 19. Beim Herstellen derVerdrillung 12 und Bildung des Verdrillungsdurchmessers 19 nach Fig.5 wird der Abstandsdurchmesser 18 der Druckrippen 16 auf den Verdrillungsdurchmesser 19 erweitert und die Druckrippen 16 werden nach außen gedrückt. Dabei flachen sich die ursprünglich runden Wandungsteile 17 ab und insgesamt wird über die Druckrippen 16 ein Kontaktdruck auf die Verdrillung 12 ausgeübt. An den metallischen Berührungsflächen 20 der Leiterenden 2 dringen die Partikel des kontaktverbessernden Mittels 4 in die Oberfläche der Leiterenden 2 ein und bewirken dort eine Verringerung des elektrischen Übergangswiderstandes. An den Berührungsflächen 21 zwischen den Druckrippen 16 und den Leiterenden 2 erfolgt eine w~. \. ι μ «η Hn_n^. , _nn n-. .4- ArKAUliAKnr CrUnUi mjt ^aB D Ai Ki innouriHarctünHac 7\Aiicrhon Hon Γ^π m\fr\rttnan 1 fi ιιηΗ Hör X/orHrilll mn 19

Im Kapselungsbereich 9 erfolgt nach Fig.6 der luftdichte Abschluß der Verdrillung 12 von der Außenluft. Die das kontaktverbessemde Mittel 4 enthaltende Trägersubstanz 22 füllt die verbliebenen Hohl räume zwischen den elektrischen Leitern

1 und der Innenwandung 23 der Verbindungshülse 3 im Kapselungsbereich 9 aus. Bei Verwendung eines Klebstoffes als Trägersubstanz 22 und nichtleitender Partikel, z. B. SiO₂, als kontaktverbesserndes Mittel 4 entsteht eine vollständig isolierende Kapselung der gesamten Verbindung. · .

Die im erläuterten Beispiel für die Verbindung von vier Leitern ausgelegte Verbindungshülse 3 kann auch für die Verbindung von drei oder zwei Leitern verwendet werden. Nach Fig. 7 wird hierzu ein Füllkeil 24 zwischen zwei benachbarte Druckrippen 16 eingeschoben. Der sich zwischen dem Füllkeil 24 und den anderen beiden Druckripperr ergebende Abstandsdurchmesser 25 ist kleiner als der in Fig. 5 dargestellte Verdrillungsdurchmesser 19 und auch kjeiner als der Abstandsdurchmesser 18 der Druckrippen 16. Dadurch sind dann auch hier die bei Fig. 5 beschriebenen positiven Auswirkungen auf den elektrischen Übergangswiderstand und den Kontaktdruck vorhanden.

Die für einen bestimmten Nennquerschnitt ausgelegte Verbindungshülse 3 kann auch hierfür die Verbindung von Querschnittskombinationen mit dem nächst kleineren Querschnitt eingesetzt werden. Voraussetzung ist die Verwendung von mindestens einem Leiter 1 des Nennquerschnittes. Eine Verbindungshülse 3 des Nennquerschnittes 4mm² kann also für folgende Verbindungen verwendet werden: 4 χ 4mm²; 3 χ 4mm²; 2 χ 4mm²; 1 χ 4mm²,3 χ 2,5mm²; 2 χ 4mm²,

2 x 2,5 mm²; 3 χ 4mm²,1 χ 2,5 mm². Dabei können die Leiter aus Kupfer, Aluminium oder anderen Leiterwerkstoffen massiv oder flexibel sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung unlösbar gekapselter Leiterverbindungen z. B. in der Elektroinstallation und in der Fernmeldemechanik dadurch gekennzeichnet, daß die abisolierten Leiterenden (2) der zu verbindenden massiven und/oder flexiblen Leiter (1) in eine der Leiteranzahl und dem Leiterquerschnitt angepaßte Aufnahmeaussparung (13) einer teilweise mit einem kontaktverbessernden Mittel (4) gefüllten Verbindungshülse (3) aus Isolierstoff gesteckt werden und nachfolgend die Verbindungshülse (3) um mindestens eine Umdrehung gegenüber den am Hülseneingang (10) fixierten Leitern (1) verdreht wird, wobei gleichzeitig das kontaktverbessernde Mittel (4) die verbleibenden Hohlräume ausfüllt und die Leiterisolation mit einbeziehend die gesamte Verbindung kapselt.
2. Unlösbare gekapselte Leiterverbindung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungshülse (3) aus Isolierstoff drei.unterschiedlich gestaltete Querschnittsbereiche aufweist, wobei der Haltebereich (7).innen ein,e.der Leiteranzahl und dem Leiterquerschnitt angepaßte Aufnahmeaussparung (13) und außen mindestens zwei Schlüsselflächen (11) besitzt, der Kontaktbereich (8) der Leiteranzahl angepaßte, in ihrem Abstandsdurchmesser (18) kleiner als der Verdrillungsdurchmesser (19) der Leiterenden (2) ausgebildete Druckrippen (16) hat, die durch relativ dünne, elastische Zonen bildende Wandungsteile (17) verbunden sind und der Kapselungsbereich (9) in seinem Innendurchmesser dem Umkreis der isolierten Leiter (1) entspricht und daß die Verbindungshülse (3) teilweise mit einem in eine Trägersubstanz (22) eingelagerten kontaktverbessernden Mittel (4) gefüllt ist.
3. Unlösbare gekapselte Leiterverbindung nach Punkt 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllkeil (24) derart zwischen zwei benachbarte Druckrippen (16) eingeschoben ist, daß der Abstandsdurchmesser (25) zwischen dem Füllkeil (24) und den gegenüberliegenden Druckrippen (16) kleiner ist als der Abstandsdurchmesser (18) der Druckrippen (16).
4. Unlösbare gekapselte Leiterverbindung nach Punkt 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das kontaktverbessernde Mittel (4) z. B. aus nichtmetallischen Körnern besteht und als Trägersubstanz (22) ein Kleber verwendet wird, der seinerseits gegenüber der Außenluft mit einer mechanisch leicht zerstörbaren Trennschicht (5) abgeschlossen ist.
5. Unlösbare gekapselte Leiterverbindung nach Punkt 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanz (22) ein Fett, ζ. Β. technische Vaseline, ist.
6. Unlösbare gekapselte Leiterverbindung nach Punkt 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß in drei Schichten übereinander angeordnet sind: ein mit kontaktverbesserndem Mittel (4) angereichertes Fett, ein Kleber, eine Trennschicht (5).
7. Unlösbare gekapselte Leiterverbindung nach Punkt 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Trägersubstanz (22) und/oder des kontaktverbessernden Mittels (4) mikrogekapselt sind.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen