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Verfahren zum Verbinden des Zwingenteiles eines elektrischen Anschlussstückes, insbesondere eines Kabelschuhes mit einem Leiterdraht und Anschlussstück zur Ausübung dieses Verfahrens Es sind elektrische Anschlussstücke bekannt, die einen Zwingenteil aufweisen, der an einem elektrischen Leiterdraht festgeklemmt wird, wobei sich eine Verbindung der Klemme mit dem Leiterdraht ergibt, die für die meisten Anwendungszwecke befriedigend ist. Es wurde jedoch gefunden, dass die Verbindung dadurch noch verbessert werden kann, dass die Verbindungsstelle mit einem Kunsti stoff abgedichtet wird, so dass die Klemmzone der Verbindung gegen äussere Einflüsse isoliert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Verbinden des Zwingenteiles eines elektrischen Anschlussstükkes mit einem elektrischen Leiterdrahtist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in den Zwischenraum zwischen dem Leiterdraht und der Zwinge des Anschlussstückes ein Gemisch eingebracht wird, das einen in kurzer Zeit selbsthärtenden Kunststoff bilden kann, und dass die Zwinge sodann am Leiteldraht so festgeklemmt wird, dass das Gemisch sich über den Zwischenraum zwischen dem Leiterdraht und der Zwinge verteilt und aus der Klemmzone herausgedrückt wird, so dass es nach Erhärten die elektrische Ver- bindungsstelle nach aussen dicht abschliesst.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass es bereits bekannt ist, die Kontaktflächen von Anschlussklemmen und die damit verbundenen Leiter dadurch gegen korrodierende Einflüsse zu schützen, dass die Kontaktflächen mit einem Gemise. i aus nicht trocknendem, also dauernd feuchten Polybuten und Zinkmetallteilchen überzogen werden. Hiebei erfolgt jedoch keine zu einem Erhärten führende Reaktion der Komponenten des Gemisches.
Im Rahmen der Erfindung wird zweckmässig ein Gemisch aus zwei Komponenten verwendet, nämlich einem flüssigen Epoxykunstharz und einem dafür geeigneten Härter. Das Epoxykunstharz ist ein Reak- tionsprodukt von Äthylenoxyd und Epichlorohydrin mit einer Verbindung, die mindestens zwei HydroxyGruppen enthält ; beispielsweise kann es sich um das Kondensationsprodukt von Epichlorohydrin mit 4,4' Propylidendiphenol, Äthylenglycol oder Glyzerin handeln. Für derartige Kunstharze können als Härter eine Säure oder ein Anhydrid oder eine Verbindung, welche aktive Wasserstoffatome enthält, Anwendung finden. Gemische derartiger Verbindungen sind bei Raumtemperatur selbsthärtend, so dass sie rasch einen festen, nichtschmelzenden und unlöslichen Kunststoff ergeben, sobald die Mischung stattgefunden hat.
Der Klemmvorgang muss natürlich durchgeführt werden, bevor die Härtung stattfindet.
Die Kunststoffe sollen die Oberflächen des Anschlussstückes des Leiterdratites benetzen und eine Bindung mit diesen Flächen eingehen.
Die zu verwendenden Grundstoffe werden zweckmässigerweise getrennt in Behältern aufbewahrt, wobei diese Behälter beim Klemmvorgang zerbrochen oder zerrissen werden, und die Stoffe sich mischn und das Gemisch in den Zwischenraum hineingedrückt wird und sodann aus der Klemmzone herausgedrückt wird. Die Behälter können aus Kunststoff bestehen, beispielsweise Rohre aus Polyäthylen. Polypropylen oder Polyester sein. Es ist auch möglich, ein Epoxykunstharz in einem Behälter aus Epoxykunstharz zu verwenden ; ein Kernteil aus härtbarem Epoxykunstharz kann in der Weise mit einer Epoxy-Kunstharzhülle versehen werden, dass ein Härter, beispielsweise Bortrifluorid, oberflächlich auf den Kern zur Einwirkung gebracht wird. In analoger Weise kann der Härter in einer Hülle eingeschlossen sein.
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Das Gemisch der Komponenten kann in den Zwischenraum Zwinge-Leiter auch dadurch eingebracht werden, dass das Ende des Leiters in eine Mischung eingetaucht wird, bevor der Leiter in die Zwinge eingesetzt wird. Wenn die Anschlussklemmen in einer automatisch oder halbautomatisch arbeitenden Maschine festgeklemmt werden, kann das Gemisch zweckmässig an einer bestimmten Arbeitsstelle der Maschine in die Zwinge eingeführt werden, wobei diese Arbeitsstelle in der Nähe derjenigen Arbeitsstelle liegt, an der das Festklemmen erfolgt ; das Einführen der Kunststoffmasse kann dabei mittels einer Düse erfolgen, die jeweils eine geringe Menge des Gemisches ausstösst.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Anschlussstück, das an einen elektrischen Leiterdrahtunter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens festgeklemmt werden kann, indem die Komponenten, welche bei Mischung miteinander ein selbsthärtendes Kunstharz bilden, in getrennten zerbrechbaren Behältern an der Klemme untergebracht sind. Diese Behälter befinden sich zweckmässig an der Aussenseite der Zwinge, die einen zylindrischen Querschnitt hat, wobei das Gemisch durch ein in der Zwinge vorgesehenes radiales Loch in das Innere der Zwinge gelangt. Die zur Anwendung gelangenden Komponenten können auch in kleinen Kapseln die beispielsweise aus Wachs bestehen, untergebracht sein, wobei die die verschiedenen Komponenten enthaltenden Kapseln in der Zwinge oder an der Zwinge vorgesehen werden können.
Sie können auch in der Innenseite der Zwinge mittels eines Klebstoffes befestigt sein.
Eine elektrische Klemmverbindung eines elektrischen Leiters und einer Zwinge eines Anschlussstückes bei der die Klemmzone durch ein selbsthärtendes Kunstharz abgedichtet ist, wie dies den Gegenstand der Erfindung bildet, ist. verglichen mit elektrischen Verbindungen, die nicht in dieser Weise abgedichtet sind, in dreierlei Beziehungen vorteilhaft, Erstens hat die Verbindung einen besseren Widerstand gegen Feuchtigkeit und korrodierende Umgebung ; zweitens ergeben sich bessere elektrische und mechanische Eigenschaften ; drittens sind die Verbindungen stabiler und zuverlässiger. Diese Eigenschaften werden nachstehend noch ausführlicher zur Erörterung gelangen.
Es soll nunmehr eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer beschrieben werden. Fig. l ist eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Anschlussstückes nach
EMI2.1
; Fig.dargestellten Anschlussstückes, wobei sich dieser zwischen den zum Andrücken der Zwinge dienenden Ge- senkteilen befindet ; die Fig. 5 und 6 zeigen Längsschnitte zweier weiterer Ausführungsformen erfindungs- gemässer Anschlussstücke.
Das in Fig. l dargestellte Anschlussstück hat einen ringscheibenförmigen Ösenteil 4 und eine zy- lindrische Zwinge 2, die von einer Metallhülse 6 umgeben ist, welche ihrerseits von einem Isoler- mantel 8 umschlossen ist. An der Oberfläche des Mantels 8 sind in einer Kunststoffhülle 18 Kap- seln 14 und 16 vorgesehen, welche einen geeigneten härtbaren Kunststoff bzw. ein Härtungsmittel enthalten. Die beiden Kapseln liegen in der Nähe eines Loches 10, welches den Isoliermantel 8, die
Hülse 6 und die Zwinge 2 durchsetzt.
Zur Montage des Anschlussstückes wird das blankgemachte Ende 22 eines isolierten Drahtes in die
Zwinge eingeführt und hierauf wird die Zwinge mittels Gesenkbacken 20 und 24 an den Draht angedrückt. Bei diesem Vorgang zerreissen die Kapseln 14 und 16 ; ihr Inhalt vermischt sich und fliesst durch das Loch 10 in das Innere der Zwinge 2, wo das Gemisch die Oberfläche des Drahtes und die Innen- fläche der Zwinge benetzt. Wenn die Zwinge und der Draht zusammengedrückt werden, so findet ein Zusammenpressen des Kunststoffes und des Härtungsmittels statt und beide werden in die Zwinge eingepresst.
Wenn der Pressdruck zunimmt, wird das Gemisch aus der Zwinge herausgedrückt, so dass sich nach der Polymerisation ein zäher undurchlässiger Abschluss des Andrückbereiches ergibt ; die Zwischenräume-im Andrückbereich werden mit dem polymeren Kunststoff ausgefüllt.
Die zur Anwendung kommende Menge des Kunststoffes und des Härtungsmittels soll so gewählt sein, dass sich an beiden Enden der Zwinge 2 und im Loch 10 ein dichter Verschluss ergibt. Diese Verschlussstellen schützen den Andrückbereich gegen korrodierende Gase und Flüssigkeiten. Die erforderliche Menge an Härtungsmittel und härtbarem Kunststoff ist sehr gering, weil der Draht und die Zwinge fest zusammengedrückt werden und infolgedessen in innigen Kontakt miteinander gelangen.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Anschlussstück ist die Zwinge 2 nicht von einer Hülse 6 und einem Mantel 8 umgeben, wie es bei der in den Fig. 1 - 4 dargestellten Klemme der Fall war. Die Innenwandung der Zwinge hat vielmehr zwei ringförmige Nuten 34, in denen sich kurze Röhrchen 36 und 38 befinden, welche das Kunstharz bzw. das Härtungsmittel enthalten. Beim Zusammendrücken werden diese Röhrchen zerrissen und ihr Inhalt vermischt sich und fliesst in den Zwischenraum zwischen dem
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Draht und der Zwinge.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die Zwinge 2 von einer Metallhülse 6 umgeben. Der zur Anwendung gelangende härtbare Kunststoff ist ein Epoxykunstharz, das sich an der Innenwandung der
Zwinge innerhalb einer Haut 42 aus gehärtetem Kunststoff befindet. Der Härter ist in kleinen Kapseln 40 unter der Haut 42 enthalten.
Es wurden verschiedene Versuchsreihen durchgeführt, um erfindungsgemäss hergestellte lotfreie Ver- bindungen mit andern nicht gelöteten elektrischen Verbindungen zu vergleichen. Die Ergebnisse dieser
Versuchsreihen werden nachfolgend angegeben.
Die in den folgenden Tabellen angegebenen Werte sind beobachtete Mittelwerte ; die angegebenen Toleranzenentsprechenbeiderseitsder Mittelwerte liegenden 950/0-Werten. Diese 95%-Werte wurden nach den Methoden ermittelt, die auf den Seiten 18 - 20 des Werkes von W. J. Youden"Statistical Methods for
Chemists" Verlag John Wiley & Sons, New York, 1951, erörtert sind.
Versuchsreihe 1
Eine Vergleichsgruppe I elektrischer Verbindungen wurde in der Weise hergestellt, dass zwanzig verzinnte Anschlussstücke, die eine zylindrische Zwinge hatten, an einen nichtplattierten, verlitzten
14 AWG7 Kupferlitzdraht festgeklemmt wurden. Eine zweite Gruppe 11 wurde in der gleichen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Draht unmittelbar vor dem Festklemmen in härtbarem Kunststoff, . nämlich einen Epoxykunststoff "Shell Epon 828", eingetaucht wurde. Eine dritte Gruppe III wurde in der Weise hergestellt, dass der Draht vor dem Festklemmen in einen Härter, nämlich Tetraäthylentriamin, eingetaucht wurde.
Eine vierte Gruppe IV wurde in der Weise hergestellt, dass härtbarer Kunststoff und ein Härter gemischt wurden, der Draht in die Mischung eingetaucht und fast sofort wieder herausgezogen wurde, worauf der Draht in der Zwinge des Anschlussstückes festgeklemmt wurde. In gleicher Weise wurden fünf andere Gruppen unter Anwendung anderer härtbarer Kunststoffe und Härter, die zuvor gemischt wurden, hergestellt, wobei die Herstellung der Gemische und das Einstecken des Drahtes unmittelbar vor dem Festklemmen erfolgte. Nach 24 h wurden die elektrischen Widerstände der erhaltenen Verbindungen gemessen.
Die festgeklemmten Anschlussstücke wurden dann während einer Nacht mit 4% iger Salzlosung besprüht (ASTM Methode B 117-54T), wonach die Drähte zu einer in Reihe geschalteten Kette verbunden wurden und 8 h lang mit 1500/0 Überlast (48 A) betrieben wurden. Dieser Zyklus wurde fünf Tage lang wiederholt und der Widerstand abermals gemessen. Diese Zyklen wurden dann weitere sieben Tage wiederholt, danach wurde die Versuchsreihe abgebrochen, weil die Vergleichsgruppe I vollständig unbrauchbar wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
Bei Gruppe V wurde "Shell Epon 828"Kunstharz und Diäthylentetramin verwendet ; bei Gruppe VI wurde CIBA Araldit 440 und Diäthylentriamin, bei Gruppe VII Araldit 440 und Triäthylentetramin, bei Gruppe VIII Araldit 440 und Aminoäthylpiperazin, bei Gruppe IX schliesslich Epon 282 und Bakelit ZZI-0814 und als Härtungsmittel aliphatisches Amino-Äthylenoxyd-Addukt verwendet.
Tabelle 1 Durchschnittlicher Spannungsabfall in mV bei 32A nach :
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<tb>
<tb> Gruppe <SEP> 0 <SEP> Zyklen <SEP> 5 <SEP> Zyklen <SEP> 12 <SEP> Zyklen
<tb> I <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> i <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 28 <SEP> 9 <SEP> 44 <SEP> 8
<tb> 1I <SEP> 5,8 <SEP> ¯ <SEP> 0,2 <SEP> 6,8 <SEP> ¯ <SEP> 0,3 <SEP> 15,8 <SEP> ¯ <SEP> 1,0
<tb> III <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> t <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 2 <SEP> t <SEP> 0.
<SEP> 4 <SEP>
<tb> IV <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> V <SEP> 5,6 <SEP> ¯ <SEP> 0,3 <SEP> 6,3 <SEP> ¯ <SEP> 0,2 <SEP> 6,8 <SEP> ¯ <SEP> 0,2
<tb> VI <SEP> 6,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,3 <SEP> 6,9 <SEP> ¯ <SEP> 0,3 <SEP> 7,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,3
<tb> VII <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 6, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> VIII <SEP> 6,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,2 <SEP> 7,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,6 <SEP> 7,6 <SEP> ¯ <SEP> 0,3
<tb> IX <SEP> 7,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,2 <SEP> 7,8 <SEP> ¯ <SEP> 0,7 <SEP> 7,6 <SEP> ¯ <SEP> 0,5
<tb>
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Versuchsreihe 2
Eine weitere Versuchsreihe wurde mit Anschlussstücken durchgeführt, deren Zwingenteile U-förmig waren,
wobei beim Andrückvorgang die Seitenlappen des U-förmigen Teiles aufeinander zu eingerollt und in den Leiter eingedrückt wurden, der in der U-förmigen Zwinge lag, so dass sich eine Verbindungsstelle von im wesentlichen B-förmigem Querschnitt ergab.
Bei der ersten Gruppe I wurden zwanzig verzinnt Anschlussstücke an Drähten ohne Kunststoff festgeklemmt. Bei einer zweiten Gruppe II wurden zwanzig Anschlussstücke an Drähten festgeklemmt, wobei ein Gemisch aus einem härtbaren Kunststoff und einem Härter, nämlich Araldite 400 und Triäthylentetramin, in die Klemme eingeführt wurde. Bei einer dritten Gruppe III wurden unplattierte Anschlussstücke ohne Kunststoff-Zusätze, bei einer vierten Gruppe IV unplattierte Anschlussstücke unter Anwen dung der erfindungsgemässen Gemische verwendet. Sämtliche vier Gruppen wurden 44 h lang mit Strom 150tao überbelastet und es wurde der Spannungsabfall in mV vorher und nachher gemessen. Tabelle II zeigt die erhaltenen Ergebnisse.
Tabelle II
Spannungsabfall in mV
EMI4.1
<tb>
<tb> Gruppe <SEP> Anfangswert <SEP> Endwert
<tb> 1 <SEP> 21, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 28, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP>
<tb> II <SEP> 17, <SEP> 9 <SEP> =b <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP>
<tb> HI <SEP> 23, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 35 <SEP> 10
<tb> IV <SEP> 17,6 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
EMI4.2
sentlich besser verhielten als die verzinnten Anschlussstücke ohne Epoxyharz.
Versuchsreihe 3
Drei Gruppen von zwölf üblichen, mit Zinn plattierten Anschlussstücken für einen 14 A WG Draht wurden an Stücken von 25 cm Länge eines 7-adrigen Litzendrahtes festgeklemmt. Die erste Gruppe I wurde nicht weiterbehandelt ; die zweite Gruppen wurde dadurch vorbehandelt, dass das Drahtende vor dem Fest- klemmen in eine Mischung von Shell Epon Harz 828 und Diäthylentriamin getaucht wurde. Gruppe III wurde unter Verwendung von CIBA Araldite 440 und Diäthylentriamin hergestellt. Alle Versuchsobjekte wurden ungefähr eine Woche lang gealtert und es wurde dann der Spannungsabfall in mV bestimmt.
Sämtliche Versuchsobjekte wurden einem üblichen Vibrationstest (MIL Spec. 7928-C) unterworfen, u. zw. sowohl parallel als auch senkrecht zur Klemmenachse, und dann wurde wieder der Spannungsabfall in mV gemessen. Sämtliche Versuchsobjekte wurden dann eine Woche lang mit Salzlösung besprüht und abermals wurde dann der Spannungsabfall in mV gemessen.
Tabelle III
Spannungsabfall in mV bei 32A
EMI4.3
<tb>
<tb> Gruppe <SEP> vor <SEP> nach <SEP> nach <SEP> einer <SEP> Woche
<tb> Vibration <SEP> Vibration <SEP> Salzbesprühen
<tb> I <SEP> Mittel <SEP> 4,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,2 <SEP> 4,8 <SEP> ¯ <SEP> 0,7 <SEP> 5,1 <SEP> ¯ <SEP> 0,8
<tb> oberer <SEP> und <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> & <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> & <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
<tb> unterer <SEP> Wert
<tb> II <SEP> Mittel <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> ¯ <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> : <SEP> I <SEP> :
<SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> t <SEP> 0, <SEP> 2. <SEP>
<tb> oberer <SEP> und <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> & <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> & <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> & <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP>
<tb> unterer <SEP> Wert
<tb> III <SEP> Mittel <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> t <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> i <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> i. <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> oberer <SEP> und <SEP> 3,4 <SEP> & <SEP> 4,2 <SEP> 3,2 <SEP> & 4, <SEP> 0 <SEP> 3,4 <SEP> & <SEP> 4,0
<tb> unterer <SEP> Wert
<tb>
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Da die Verbindungen, welche Epoxyharz benutzten, nach dem Besprühen mit Salzlösung nicht schlechter wurden, erkennt man, dass die Verbindungen, welche die Anwendung von Epoxyharz vorsehen, auch durch die Vibrationen nicht nachteilig beeinflusst wurden.
Versuchsreihe 4
Eine erste Gruppe I verzinnter Aluminium-Anschlussstücke wurde an acht AWG-Drähten unter Anwendung einer die Verbindung stabilisierenden Masse festgeklemmt, wobei diese Masse aus einem mit Nickelpulver vermischten Fett bestand. Eine zweite Gruppe II gleicher Anschlussstücke wurde an gleiche Drähte unter Anwendung einer Mischung eines härtbaren Epoxykunstharzes, eines Härtungsmittels und von Nickelpartikeln der gleichen Art wie bei der zuvor erwähnten Verbindung festgeklemmt.
Für sämtliche Versuchsobjekte wurde der Spannungsabfall in mV gemessen, worauf die Versuchsobjekte einem 100 Tage umfassenden zyklischen Temperaturtest unterworfen wurden, welcher darin bestand, dass die Klemmen auf 1000 C erhitzt wurden, über Nacht auf dieser Temperatur belassen wurden, dann zwei Stunden lang auf Raumtemperatur abgekühlt und wieder auf 1000C erhitzt wurden, bei dieser Temperatur sechs Stunden lang belassen wurden, wieder zwei Stunden lang auf Raumtemperatur abgekühlt wurden und dann auf 1000 C erhitzt und über Nacht so belassen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angeführt.
Tabelle IV
Spannungsabfall in mV bei 55A
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<tb>
<tb> Gruppe <SEP> Anfangswert <SEP> nach <SEP> 100 <SEP> Tagen
<tb> I <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 8. <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 5*) <SEP>
<tb> II <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 5'") <SEP>
<tb>
*) 2fiI/o der Werte waren grösser als 11 mV **) Maximalwert 9, 2 mV.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Verbinden des Zwingenteiles eines elektrischen Anschlussstückes, insbesondere eines
EMI5.2
wird, welches in einer Reaktion ein in kurzer Zeit selbsthärtendes Kunstharz bildet, und dass die Zwinge an den Leiterdraht so angedrückt wird, dass das Gemisch durch den Zwischenraum zwischen Leiterdraht und Zwinge fliesst und aus der Klemmzone herausgedrückt wird, wobei es einen Verschluss der elektrischen Verbindungsstelle bewirkt.