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Elektrisches Kabelverbindungsstück
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbindungsstücke und beinhaltet im besonderen ein Ver- bindungsstück (Kabelschuh), das neuartige und verbesserte Möglichkeiten für die mechanische und elek- trische Verbindung mit einem stromführenden Kabel besitzt, so dass dieses Kabel leicht mit andern Bauteilen verbunden werden kann.
Im allgemeinen sind alle herkömmlichen Marken und Typen von Kabelverbindungsstlicken, gleichgültig ob es sich um einfache Kabelverbindungsstücke oder um Verzweigungen handelt, mit hohlen Zylindern oder Hülsen versehen, in die die Enden der Litzenkabel eingeführt werden und wo sie befestigt werden.
Die Befestigung der Kabelenden in den Zylindern geschieht üblicherweise nach drei Methoden, wie z. B. die Befestigung durch Einlöten, durch Festklemmen des Kabels unter Verwendung einer oder mehrerer Schrauben, die in die Zylinderwand eingeschraubt wird, oder durch Einbuchtung der Seitenwand des Zylinders bis zu einer gewissen Tiefe, wodurch erreicht wird, dass der Zylinder und das Litzenkabel zu einer relativ festen Einheit zusammengedrückt werden, die im wesentlichen frei von Zwischen- und Hohlräumen zwischen den einzelnen Litzen wie auch den Litzen und der Zylinderwand ist. Die Einbuchrungs- oder Kerbmethode wird den andern Methoden deshalb vorgezogen, weil diese Art der Verbindung hohes Leitermögen und grosse mechanische Festigkeit aufweist.
Beide Eigenschaften sind auf die grössere Kompaktheit zurückzuführen, die die Einbuchtungsmethode verglichen mit den andern Methoden, insbesondere mit der der Festklemmung mittels Schraube, erzeugt.
Es gibt verschiedene Arten und Marken von Werkzeugen, Vorrichtungen und Maschinen für die Erzeugung der Einbuchtung (Kerbung) in die Seitenwand der zylinderförmigen Verbindungsstücke. Sie alle verwenden jedoch einen sattelförmigen, dem Werkstück angepassten Stahlblock, der die zylindrische Form des Verbindungsstückes stützt und festhält, während ein rundköpfiger Durchschlag in die Wand getrieben wird und so die Einbuchtung erzeugt. Die einfachste und billigste Vorrichtung zur Erzeugung der Einbuchtung besteht aus nichts weiter als einem sattelförmigen Stahlblock, der von den Backen eines Schraubstockes gehalten wird, und einem gewöhnlichen Hammer, mit dem der rundköpfige Durchschlag in den oberen Teil des Zylinders getrieben wird.
Bei den komplizierteren und teureren Vorrichtungen wird die Kraft, die den rundköpfigen Durchschlag in die Zylinderwand treibt, durch die Betätigung eines Sperradhebels erzeugt, bei andern Vorrichtungen rnd Maschinen wieder wird diese Kraft durch Druckluft oder auf hydraulischem Weg erzeugt.
Allen diesen verschiedenen Marken und Typen von Vorrichtungen und Maschinen ist die Tatsache gemeinsam, dass bei Bedarf besondere Werkzeuge oder Maschinen vorhanden sein müssen, die, da sie nur von Zeit zu Zeit gebraucht werden, des öfteren verlegt werden oder abhanden kommen, wodurch wertvolle Zeit verloren geht.
Demgemäss ist der hauptsächliche Zweck der Erfindung, ein Kabelverbindungsstück zu schaffen, das an das Ende eines stromführenden Kabels nach der Einbuchtungsmethode angebracht werden kann und das keinerlei besondere Werkzeuge, Vorrichtungen oder Maschinen erfordert.
In der vorgelegten Form der Erfindung wird sowohl die Verwendung des herkömmlichen. rundköpfigen
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sattelförmigen Unterlage überflüssig. Das alleinige Werk-zeug. das zur Erzeugung der Einbuchtung, durch die die Hülse des Verbindungsstückes'in das Litzenkabel gedrückt wird. erforderlich ist, ist ein gewöhnlicher Hammer oder ein Eisenstab, den man als Hammer
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verwenden kann. Dies wird dadurch möglich, dass das vorliegende Verbindungsstück unabhängig von Zu- satzteilen ist. Alle wichtigen Elemente, einschliesslich der sattelförmigen Unterlage und des Durchschla- ges, sind mit dem Verbindungsstück aus einem Stück gearbeitet und stehen deshalb sofort bei Bedarf für den Einbuchtungsvorgang zur Verfügung.
EinweitererZweckderErfindung besteht darin, ein Kabelverbindungsstück zu schaffen, das es gestat- tet, elektrische Verbindungen zu sehr geringen Gesamtkosten durchzuführen. Für den Anschluss eines be- stimmten elektrischen Gerätes, wie z. B. eines Lichtbogenschweissaggregats, sind nur einige wenige Ka- belverbindungsstücke erforderlich, um den vollständigen Schweissstromkreis herzustellen.
Wenn nun bei den herkömmlichen Verbindungsstücken das besondere Werkzeug, die Vorrichtung oder Maschine, die für die Erzeugung der Einbuchtung erforderlich sind, nicht vorhanden ist, muss ein solches angeschafft werden, welches aber vielleicht nie mehr gebraucht wird, oder zumindest nicht bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der
Schweisser oder der für die Instandhaltung des Gerätes verantwortliche Techniker ein neues Lichtbogen- schweissgerät einstellt.
Durch die Erfindung werden alle genannten Nachteile vermieden. Sie besteht in einem Kabeln- schluss-oderKabeIverbindungsstück aus kaltverformbarem Metall mit einem rohrförmigen Endteil, der zur
Aufnahme eines Kabelendes geeignet ist, und. ist dadurch gekennzeichnet, dass sich aussen in Längsrich- tung und diametral gegenüber einer Abflachung eines Basisteiles des rohrförmigen Endteiles ein Ansatz (Schlagnase) erstreckt, dessen Länge etwas kürzer als der rohrförmige Endteil ist, wobei die den Ansatz tragende Wand wesentlich schwächer ist als die Wandstärke an dem den Basisteil nächstgelegenen Seiten des rohrförmigen Endteiles.
In den Zeichnungen, die eine Verkörperung der Erfindung zeigen, werden für gleiche Teile gleiche Bezeichnungen verwendet : Fig. 1 zeigt ein von Zusatzteilen unabhängiges Kabelverbindungsstück, u. zw.
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zur Fixierung des Kabels eingebuchtet ist ; Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 ; Fig. 6 zeigt eine Variante des Kabelverbindungsstückes, die unter die Erfindung fällt ; Fig. 7 zeigt das Kabelverbindungsstück nach Fig. 6 im Kreuzriss von links ; Fig. 8 zeigt ein erfindungsgemässes Kabelverbindungs- stück im Aufriss (teilweise im Schnitt) ; Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 8 ; Fig. 10 zeigt das Rohrstück mit den aus demselben Stück gearbeiteten Schlagnasen, das das eigentliche Verbindungsstück der Kupplung in Fig. 8 bildet, im Aufriss ;
Fig. 11 zeigt das Verbindungsstück nach Fig. 10 im Kreuzriss von links : Fig. 12 ist eine Ansicht im Aufriss, die zeigt, wie das Kabelverbindungsstück nach der Erfindung für die Verbindung eines Schweissstromkabels mit dem Schaftende einer Schweisselektrode verwendet werden kann ; Fig. 13 schliesslich ist ein Querschnitt entlang der Linie 15-15 in Fig. 12,
Das Verbindungsstück, das in denFig. 1, 2 und 3 dargestellt ist ; umfasst die Zunge 21, die ein Loch 22 zum Festschrauben des Verbindungsstückes an einem Bauteil eines Stromkreises besitzt. Der teilweise zylindrische Teil 23 ist mit der Zunge aus einem Stück gefertigt und weist eine Bohrung 24 auf, deren Tiefe ungefähr zweieinhalb mal so gross ist wie ihr Durchmesser.
Der teilweise zylindrische Teil 23 hat eine flache Basis 25, die im wesentlichen eine Fortsetzung der ebenen Grundfläche der Zunge 21 ist. Die flache Basis 25 geht in die geradlinigen Wände 26 an beiden Seiten des teilweise zylindrischen Teiles über. Die Schlagnase 27 steht von der Mitte der im Querschnitt halbkreisförmigen oberen Hälfte des Teiles 23 nach oben ab, ihre Längsachse liegt parallel zur Längsachse des Zylinders. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Länge der Schlagnasen 27 etwas weniger als die halbe Tiefe der Bohrung beträgt. Ihre Dicke soll ungefähr ein Drittel des Durchmessers der Bohrung betragen, ihre Höhe ungefähr die Hälfte des Durchmessers der Bohrung. Die Fig. 4 und 5 zeigen das Ende des Litzenkabels 28, das durch die Einbuchtung 30 fest zusammengedrückt ist.
Die Einbuchtung entsteht durch Hammerschläge auf die Schlagnase 27. Dabei wird man bemerken, dass die auf die Schlagnase 27 geführtenHammerschläge denZylinder nicht flachgeschlagen haben, sondern dass die Schläge nur den oberen Teil der Wand eingebuchtet haben. Es ist wichtig, dass der zylindrische Teil des Verbindungsstückes und das eingeführte Ende des Litzenkabels nicht durch einfaches Flachschlagen des zylindrischen Teiles zusammengedrückt werden. Durch einfaches Flachschlagen eines Zylinders kann nämlich ein in ihn eingeführtes Kabel für elektrische Zwekke meist nur ungenügend festgeklemmt werden, da auf diese Weise im Zylinder keine mechanische Spannung erzeugt werden kann, die ein genügendes Festklemmen des Kabels bewirkt. Der Grund dafür liegt in der elastischenRückverformbarkeit des Materials.
Beim vorliegenden Verbindungsstück kann in der eingebuchteten Zone praktisch keine elastische Rückverformung auftreten, so dass mit jedem Hammerschlag eine Quetschspannung aufgebaut wird, die erhalten bleibt und ein hervorragendes Festklemmen des Kabels
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bewirkt, was durch die weitere Beschreibung voll verständlich werden wird.
Man wird bemerken, dass die Stärke der Zylinderwand 31 unmittelbar an der aus ihr hervortretenden Schlagnase 27 geringer ist als die Stärke des Zylinders nächst den Seiten 26. Dadurch verformt sich die obere Wand des zylindrischen Teiles leichter an den Zonen 31 zu beiden Seiten der Schlagnase 27, auf die die Hammerschläge geführt werden. Mit jedem Hammerschlag wird die Wand mehr nach innen verformt, wodurch der Querschnitt des Hohlraumes verringert wird, und schliesslich die einzelnen Litzendrähte des Kabels in die Form eines Bündels von im Querschnitt sechseckigen Stäben gequetscht werden.
Dies ist der einem Festkörper am nächsten kommende physikalische Zustand. Dadurch wird zwischen den Litzendrähten bzw. zwischen den Litzendrähten und der Zylinderwand äusserst wenig Zwischenraum bleiben, wenn überhaupt ein solcher bleibt, durch den Luft eindringen und die Verbindungsstelle oxydieren könnte. Wenn übermässige Oxydation einer elektrischen Verbindungsstelle verhütet werden kann, wird der geringe elektrische Widerstand der Verbindungsstelle aufrecht erhalten. Wie vorhin erklärt, kann die maximale Kompaktheit, die durch die Bildung der Einbuchtung erzeugt wurde. dadurch aufrecht erhalten werden. dass man
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dereingebuchtetenZone verhindert. Dieszylindrischen Teiles an beidenEnden aufrecht erhält.
Durch die Aufrechterhaltung dieser Halbkreisform an beidenEndenmuss sich das MetallandiesenStellenin seinem Umfang ausdehnen, bevor sich die Einbuchtung rückformenkann. Solange sie sich aber nicht rückformt, solange entsteht keinFestigkeitsverlustanderVer- bindungsstelle. Das Verbindungsstück 20 (Fig. 1-5) basiert auf der vorerwähnten Form der Erfindung und weist die höchstmögliche Leitfähigkeit an der Übergangsstelle von Kabellitzen und Verbindungsstück auf.
Weiterhin besitzt das Verbindungsstück in dieser Variante die grösste Festigkeit. Die AbmessungenderTei- le sind nicht besonders kritisch und es ist möglich, innerhalb geringer Grenzen davon abzuweichen, ohne die Vorteile der Erfindung aufzugeben. So kann z. B. die Tiefe der Bohrung etwas mehr oder etwas weni- ger als das ungefähre Zweieinhalbfache des Durchmessers der Bohrung betragen. Auch kann die Länge der
Schlagnase 27 etwas mehr oder etwas weniger als ungefähr die Hälfte der Tiefe der Bohrung betragen ebenso kann die Breite der Schlagnase von ungefähr einem Drittel des Durchmessers der Bohrung geringfügig nach beiden Richtungen abweichen.
In jedem Falle aber liegt die hauptsächliche Verbesserung in der Schaffung eines von Zusatzteilen unabhängigen Verbindungsstückes, das einen durch die flache Basis erzeugten sattelförmigen Teil und einen Ansatz (Schlagnase) besitzt, wobei alle diese Teile aus einem Stück gefertigt sind. Die flache Basis des halbzylindrischen Teiles verhindert es, dass die untere Hälfte der Bohrung ihre Krümmung verliert, während der obere Teil des Halbzylinders eingebuchtet wird.
Die Fig. 6 und 7 stellen ein Verbindungsstück dar, das allgemein mit 35 bezeichnet ist und vorzugsweise aus einem Stück nahtlosen Kupferrohrmaterials oder einem Kupferrohr hergestellt wird. Durch Abflachen des einenEndes des Rohres wird die Zunge 36 gebildet, die mit der Öffnung 37 versehen ist, die es ermöglicht, das Verbindungsstück an einem Bauteil des Stromkreises anzuschrauben. Der verbleibende Teil 38 des Verbindungsstückes 35 ist zylindrisch und besitzt einen, dem Werkstück angepassten Sattelblock 40 als Unterlage, der die erforderliche flache Basis 41 bildet. Dadurch wird die runde Form des zylindrischen Teiles 38 des Verbindungsstückes als Ergebnis der Stützwirkung des Sattelblockes 40 aufrecht erhalten, wenn beim Einbuchtungsvorgang Hammerschläge auf die Schlagnase 42 geführt werden.
In dieser Variante kann die Schlagnase 42 aus einem separaten Stück bestehen, das mit Silberlot an die oberste Stelle des zylindrischen Teiles 38 angelötet wird.
Die Fig. 10. 11, 12 und 13 zeigen ein Kabelverbindungsstück. das zum Verbinden der Enden zweier separater Kabel (53, 54) dient. Dieses Verbindungsstück wird am besten aus einem Stück gezogenen Kupferrohres 55 hergestellt, obwohl man es auch giessen kann, wie z. B. im Kokillengussverfahren. In seiner gezogenen oder gegossenen Form wird das Kupferrohrstück 55 schon mit einem Basisteil hergestellt, der eine ebene Grundfläche 56 und dazu im rechten Winkel stehende Seitenwände 57 aufweist. Ausserdem wird das gezogene Kupferrohrstück 55 mit einem durchlaufenden Ansatz 58 versehen. Für die Bildung der Schlagnasen 60 ist es nur erforderlich, die unerwünschten Abschnitte des Ansatzes 58 (strichlierte Linien in Fig. 12) zu entfernen.
Die unerwünschten Abschnitte können durch einen Fräs-oder Schervorgang ent- fernt werden. So können dann durch Hammerschläge auf die Schlagnasen 60 an beiden Enden des Kabelverbindungsstückes Einbuchtungen erzeugt werden, durch die die Kabelenden 53 und 54 zusammenge- drückt und festgehalten werden. Das Kabelverbindungsstück kann noch durch den rohrförmigen Isolationsteil 61 vervollständigt werden, der es und die anliegenden Kabelenden 53 und 54 umgibt. Der Teil 61 wann aus Vulkanfiber oder ähnlichem Isoliermaterial bestehen und durch einen Plastikstift 62 verankert werden.
Das Verbindungsstück in Fig. 14 und 15 wird zur Verbindung des Schaftes eines Elektrodenhalters mit
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dem Schweissstromkabel verwendet. Der Elektrodenhalter kann eine Vorrichtung, wie sie in den USA-Pa- tentschriften Nr. 2, 364, 507 und Nr. 2, 364, 508 der Patent : inhaberin beschrieben sind. umfassen. Der Schaft des
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bindungsstück selbst kann in ähnlicher Weise aus einem Stück gezogenenKupferrohrmaterials oderKupfer- rohres bestehen. Es besitzt einen Basisteil mit der ebenen Grundfläche 66 und den dazu annähernd rechtwinkeligen Seitenwänden 67. Die obere Hälfte des Verbindungsstückes 65 ist im Querschnitt halbkreisförmig ; seine Wände sind oben etwas dünner als in der Nähe des Basisteiles.
Die halbzylindrische obere Hälfte des Verbindungsstückes trägt eine Schlagnase 68, auf welche Hammerschläge geführt werden, wodurch wie vorhin beschrieben, eine elastische Rückverformung der Zylinderwand verhindert wird. Dadurch werden die Litzen des Kabels 7 0 innerhalb des Verbindungsstückes 65 so weit zusammengedrückt, bis das Kabelende mit dem Verbindungsstück praktisch ein fester Körper geworden ist, wodurch der Fluss des Schweissstromes vom Kabel zum Elektrodenhalter wesentlich erleichtert wird.
Die Erfindung soll nicht auf oder durch Konstruktionsdetails beschränkt werden oder durch deren besondere, in den Zeichnungen dargestellte Verwirklichung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kabelanschluss - oder Kabelverbindungsstück aus kaltverformbarem Metall mit einem rohrförmigen Endteil, der zur Aufnahme eines Kabelendes geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich aus dessen in Längsrichtung und diametral gegenüber einer Abflachung (25) eines Basisteiles des rohrförmigen Endteiles (23) ein Ansatz (27, Schlagnase) erstreckt, dessen Länge etwas kürzer als der rohrförmige Endteil (23) ist, wobei die den Ansatz (27) tragende Wand (31) wesentlich schwächer ist als die Wandstärke an den dem Basisteil nächstgelegenen Seiten (26) des rohrförmigen Endteiles (23).