CH653419A5

CH653419A5 - Verbindungsvorrichtung zum verbinden laenglicher teile und zugehoeriges verwendungsverfahren.

Info

Publication number: CH653419A5
Application number: CH10795/79A
Authority: CH
Inventors: Robin James Thomas Clabburn
Original assignee: Raychem Ltd
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1979-12-05
Publication date: 1985-12-31
Also published as: CA1163002A; FR2443755A1; FR2443755B1; US4424411A; DE2949174A1; DE2949174C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden länglicher Teile und auf ein zugehöriges Verwendungsverfahren. Die Verbindung soll einfach und zuverlässig sein. Die länglichen Teile, zum Beispiel Sammelschienen in einer elektrischen Schaltanlage,

sind nahe beieinander und/oder derart angeordnet, dass das Anbringen einer Verbindung schwierig ist. Diese Aufgabe ist durch die unten definierte Verbindungsvorrichtung gelöst.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Die Verwendung dieser Vorrichtung ist im Patentanspruch 14 definiert. Insbesondere kann die Vorrichtung für eine elektrische Verbindung angewandt werden.

Beim Material der Klemmringe handelt es sich um sogenannte «Formgedächtnis»- oder «Speicher»-Metalle oder -Legierungen und um daraus hergestellte Gegenstände, insbesondere Bauteile, wie z.B. Verbinder, die unter Wärmewirkung ihre frühere Form wieder einnehmen.

«Gedächtnis»- oder «Speicher»-Metalle, welche zuweilen auch «Gedächtnis»- oder «Speicher»- Legierungen genannt werden, sind bekanntlich metallische Werkstoffe, aus welchen ein Gegenstand hergestellt werden kann, d.h. ein Gegenstand, der aus einer ursprünglichen, thermalstabilen Form in eine unterschiedliche, unter Wärmewirkung unstabile Form verformt werden kann, in welch letzteren der Gegenstand verbleibt, bis seine Temperatur, welche als die Übergangstemperatur bekannt ist, über eine vorbestimmte Temperatur (oder innerhalb eines engen Temperaturbereiches) erhöht wird, worauf dann dieser Gegenstand zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt oder versucht, zu ihr zurückzukehren. Es ist ersichtlich, dass der unter Wärmewirkung eine frühere Form wieder einnehmende Gegenstand oder Bauteil ohne weitere Anwendung einer äusseren Kraft seine ursprüngliche Form wieder einnehmen kann.

In diesem Zusammenhang wird auf folgende Entgegenhaltungen verwiesen: US-PS 3 174 851,3 351463,3 753 700, 3 759 552,3 783 037,4019 925,4 036 669,4 067 752,4 095 999 und GB-PS 1 327 441,1 327 442,1 395 601,1 488 393,

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1 420682,1 504 707,1 553 427,1 548 964,1 554 431, 1 554432,1 554423.

Die im allgemeinen muffenartige Vorrichtung kann einen kreisförmigen oder nichtkreisförmigen Innenquerschnitt haben, wobei wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, der Ausdruck «muffenartig», wie hier verwendet, nicht auf kreis-zylindrische hohle Anordnungen beschränkt ist, sondern auch Anordnungen mit einem rechteckigen oder quadratischen inneren Querschnitt oder einen unregelmässigen oder veränderlichen Querschnitt umfasst, wie z.B. Anordnungen mit Y-förmigen, T-förmigen und X-förmigen Querschnitten.

Die Vorrichtung hat jedoch vorzugsweise einen kreisförmigen Aussenquerschnitt, unjd zwar zumindest dort, wo jeder Klemmring mit der Anordnung in Berührung kommt.

Die muffenartige Vorrichtung ist in den meisten Fällen aus zwei Schalen gebildet, wobei beispielsweise ein gerades zylindrisches Rohr zweckmässig aus zwei hohlen, rinnenför-migen halbzylindrischen Schalen gebildet wird. Für gewisse Verwendungszwecke kann es jedoch zweckmässig sein, diese Anordnung aus drei oder mehreren Schalen zu bilden. Die Schalen können gegebenenfalls mit Mitteln versehen werden, damit sie miteinander in Eingriff kommen, um die Vorrichtung zu bilden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es in gewissen Fällen möglich ist, Teile an Ort und Stelle zu verbinden, und zwar für Verwendungszwecke, bei welchen die dichte Anlage der verbundenen Teile zueinander und/ oder andere besondere Einschränkungen die Installation einer durchgehenden rohrförmigen Hülse verhindert. Durch das Bilden der im allgemeinen muffenartigen Anordnung um die Teile herum, bei denen sie in Stellung gebracht werden, und durch Verwendung von verhältnismässig schmalen unter Wärmewirkung schrumpfbaren Klemmringe in der Form von offenen oder geschlossenen Ringen zur Erzielung der wesentlichen Verbindungskraft können ernsthafte Probleme in bezug auf den Raumbedarf überwunden werden. Die Ringe können verläufig um den Teil herum angeordnet werden, bevor die muffenartige Vorrichtung gebildet ist, worauf sie um die muffenartige Vorrichtung herum angeordnet werden können.

Ein besonders wichtiger Verwendungszweck der vorliegenden Erfindung besteht in der elektrischen und mechanischen Verbindung von Sammelschienen, welche bei elektrischen Schaltungen verwendet werden, die als eine vorfabrizierte Einheit herzustellen sind, z.B. für Exportzwecke, wobei für die Sammelschienen, die in Stellung gebracht werden sollen, beispielsweise ein Block aus Epoxykunstharz oder Polyurethanisolierungsstoff verwendet wird. Bisher war die nachträgliche elektrische Verbindung der Sammelschienen eine zeitraubende Affäre und daher ein kostspieliger Vorgang. Wie jedoch nachfolgend zu erörtern ist, können durch die Verwendung einer erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung die Sammelschienen ohne weiteres elektrisch und mechanisch verbunden werden, wobei es gefunden wurde, dass die elektrischen und anderen Eigenschaften der derart hergestellten Verbindung zumindest gleich den Verbindungen, die durch herkömmliche Verfahren hergestellt sind, oder im allgemeinen diesen überlegen sind.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verbinden von Teilen, die anders als Sammelschienen sind, verwendet werden, beispielsweise für Motorwicklungen und dergleichen.

Nach gewissen bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsformen können die Schalen innen mit Mitteln versehen werden, welche die Anliegefläche für die Gegenstände bilden, die zu verbinden sein werden.

Eine solche Anliegeoberfläche kann beispielsweise durch einen inneren kreisringförmigen Vorsprung auf den Schalen oder neben ihren Enden erhalten werden. Die Anordnung eines solchen kreisringförmigen Vorsprunges kann die sichere Verbindung der Sammelschienen erleichtern, welche s nicht vollständig und genau ausgerichtet sind. Die kreisringförmigen Vorsprünge haben eine glatte und runde Form (und vorzugsweise eine Weite oder Breite an ihrem Grundteil, welche zumindest das zweifache ihrer Höhe ausmacht), so dass eine grosse Kontaktfläche zwischen den Schalen und io den Sammelschienen vorliegt, und zwar sogar dann, wenn • die Sammelschienen nicht korrekt fluchten. Auf diese Art und Weise wird die Gefahr einer lokalisierten Erhitzung reduziert, und zwar sogar dann, wenn Ströme von über 20 kA durch die Sammelschienen fliessen.

ls Es ist vorteilhaft, wenn jede Kontaktfläche eine glatte Innenoberfläche besitzt und im wesentlichen im Längsquerschnitt konvex ist, so dass das von besagter Kontaktfläche umschlossene Volumen eine in Längsrichtung veränderliche Querschnittfläche aufweist, die sich von einem ersten Wert 20 aus, anliegend an einem offenen Ende der Vorrichtung, wenn der Querschnitt sich schrittweise vom offenen Ende entfernt, allmählich in einen Minimalwert verkleinert und dann auf einen zweiten Wert anwächst, wobei die Kontaktfläche am offenen Ende der Vorrichtung liegt oder davon nur durch 25 einen Endbereich, dessen Querschnittfläche an allen Stellen zumindest so gross ist wie der besagte erste Wert, getrennt ist.

Wie oben erwähnt, kann jede Kontaktfläche eine glatte Oberfläche haben, und zwar im Gegensatz zu den «verzahnten» Oberflächen, welche in manchen bisher verwen-30 deten Verbindungseinrichtungen vorgesehen worden sind. Jede Kontaktfläche hat vorzugsweise eine Weite, die von seinem Grund her bemessen ist, von 0,1 bis 0,25 mal den äquivalenten Durchmesser des veränderlichen Querschnittbereiches bei seinem Minimalwert. Unter «äquivalentem 35 Durchmesser» wird der wahre Durchmesser verstanden, falls die Vorrichtung einen kreisförmigen inneren Querschnitt hat, oder der Durchmesser eines Kreises mit einem Bereich gleich dem Wert der Querschnittfläche, falls die Vorrichtung einen nicht kreisförmigen Abschnitt hat.

40 Jeder Vorsprung hat vorzugsweise eine Höhe im Grössen-bereich von 1 bis 2,5 mm und vorzugsweise von 1,2 bis 1,75 mm bzw. etwa 1,5 mm, von der Innenoberfläche der Schale der Vorrichtung aus gemessen, der ein Volumen der Querschnittfläche umgibt, das dem zweiten Wert gleich ist. Jede 45 Kontaktfläche kann im allgemeinen einen Axialschnitt oder ein Axialprofil einer beliebigen Form haben, sofern die Oberfläche glatt ist, obwohl der Querschnitt oder das Profil vorzugsweise einen Teil eines konischen Abschnittes eines Teiles eines Kreises bildet. In diesem Falle hat der Kreis vorzugs-50 weise einen Radius gleich 0,55 ± 0,1 x D2, worin D der äquivalente Durchmesser des veränderlichen Querschnittbereiches bei seinem Minimalwert ist.

Die Kontaktfläche ist entlang seiner Gesamtlänge quer zur Achse vorzugsweise konvex, obwohl in gewissen Fällen, bei-55 spielsweise dann, wenn die im allgemeinen rohrförmige Anordnung einen quadratischen Querschnitt hat, es möglich ist, dass der Teil der Kontaktfläche, der sich auf zwei entgegengesetzten Innenoberflächen befindet, konvex ist.

Die Schalen können auch in ihren Aussenoberflächen mit 60 Mitteln zur genauen Anbringung und Einstellung der unter Wärmewirkung schrumpfbaren Klemmringe über die Kon-taktflächen versehen sein.

Die Verwendung der bevorzugten Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung (das ist die Vorrichtung mit vorste-65 henden Kontaktflächen) hat den Vorteil, dass obwohl die aus dem Gedächtnismetall hergestellten Befestigungsstücke eine beträchtliche Kraft auf die Verbindungsanordnung während der Wiedereinnahme der früheren Form ausüben, wobei ein

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guter elektrischer Kontakt hergestellt wird, sehr wenig oder überhaupt keine Biegebewegung auf die länglichen Teile, die verbunden werden, ausgeübt wird, und zwar sogar dann, wenn sie nicht korrekt ausgerichtet sind.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die vorstehenden Kontaktflächen gegen die Sammelschienen oder andere zu verbindende Teile zumindest teilweise plattgedrückt werden, wenn die Ringe aus Gedächtnismetall die frühere Form wieder einnehmen, wodurch die Kontaktfläche zwischen den Sammelschienen und der Vorrichtung vergrös-sert wird. Falls die Klemmringe beispielsweise aus einer ß-Messinglegierung hergestellt sind, ist somit möglich, dass sie einen Kontaktdruck bei der Wiedereinnahme der früheren Form von über 27580 N/cm2 (40 000 p.s.i.) und sogar bis 55160 N/cm2 (80 000 p.s.i.) ausüben, wogegen dann, wenn die Schalen aus massivem Kupfer hergestellt sind, das bis zu einem gewissen Ausmass kaltverfestigt worden ist, die Streckbeanspruchung der Kupferschalen typisch etwa bei 13790 N/cm2 (20 000 p.s.i.) liegt.

Der Grad der Ausflachung der Kontaktflächen gegen die Teile ist vorzugsweise derart, dass jeder einen flachen Teil längs der Achse der Schale von mindestens 0,05 d, vorzugsweise zumindest 0,1 d bildet, wobei d der äquivalente Durchmesser des Teiles, z.B. des Leiters ist. Vorteilhaft soll die axiale Länge jedes flachen Teils im Bereich von 0,05 d bis 0,5 d liegen, besonders von 0,1 d bis 0,4 d, um einen guten elektrischen Kontakt zu geben. Gewöhnlich kann bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung die axiale Länge jedes flachen Teils beispielsweise im Bereich von 1 bis 5 mm liegen, vorzugsweise zwischen 2 bis 4 mm und insbesondere etwa 5 mm.

Da ein Klemmring, welcher aus einer unter Wärmewirkung eine frühere Form wieder einnehmende ß-Messinglegie-rung hergestellt ist, um etwa 4% typischerweise zusammenschrumpft, wenn erhitzt, ist die maximal mögliche Verformung (Reduktion der Höhe) der vorstehenden Kontaktfläche 2% des Durchmessers des Ringes, obwohl in der Praxis ein gewisser Teil der Zusammenziehung des Gedächtnismetalls von den Toleranzen bei der Herstellung der Schalen und der Ringe absorbiert wird, damit die Ringe um die Schalen herum in Stellung gebracht werden können. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die vorstehenden Kontaktbereiche sich bei mindestens 0,5% des Durchmessers des Klemmringes verformen.

Die Schalen können auch gegebenenfalls mit anderen Schwächungszonen versehen sein, wie z.B. mit den Schlitzen und Flachstellen, welche in der GB-PS 1 488 393 erörtert sind, um somit ihre Verformung zu erleichtern, wenn die Ringe ihre frühere Form einnehmen, obwohl im wesentlichen keine Verformung der Schalen vorzugsweise erfolgen kann, als jene der vorstehenden Kontaktfläche wenn die Ringe ihre frühere Form einnehmen.

Der Werkstoff für die Schalen wird je nach dem Verwendungszweck zu wählen sein, wobei jedoch bei den erfindungsgemässen bevorzugten Ausführungsformen diese Schalen aus einem elektrisch leitenden Werkstoff wie z.B. Kupfer, Messing oder Aluminium hergestellt werden, wobei sie auch beispielsweise mit Silber aufplattiert sind. Die Verwendung von Kupferschalen wird vorzugsweise aus Gründen der Verträglichkeit empfohlen, wenn, wie z.B. bei den erfindungsgemässen bevorzugten Ausführungsformen, unter Wärmewirkung schrumpfbare Metallringe aus vorbehandelten ß-Messinglegierungen hergestellt sind. Für elektrische Verbindungen soll die Querschnittfläche der Vorrichtung vorzugsweise mindestens 70%, insbesondere mindestens 80% der Querschnittfläche des Leiters betragen, um eine angemessene Strombelastbarkeit ohne Erzeugung übermässiger Wärme zu gewährleisten. Dies ist besonders wünschenswert, wenn die Vorrichtung zur Verbindung von Stromschienen in elektrischen Schaltanlagen verwendet werden soll, da Ströme bis zu 2500 Amp. und Spannungen von gewöhnlich 11 kV auftreten können.

Die Metallringe selbst können entweder durchgehend sein oder einen unterbrochenen Querschnitt haben, d.h. in Form von Spaltringen, wobei sie vorzugsweise derart verformt sind, dass sie bis etwa 4% radial schrumpfen. Wie erwähnt, werden sie vorzugsweise aus vorbehandelten ß-Messinglegierungen hergestellt, wobei sie anfängliche Übergangstemperaturen aufweisen, die die Zimmertemperaturen oder Raumtemperaturen ziemlich überschreiten, um somit die Möglichkeit einer vorzeitigen Wiedereinnahme der früheren Form bei der Lagerung auszuschalten. Sie haben typisch eine Übergangstemperatur von etwa 100°C, so dass sie ohne weiteres bei Verwendung eines Brenners oder einer Heisslufteinrich-tung ihren ursprünglichen Zustand wieder einnehmen.

Für viele Verwendungszwecke, wie z.B. bei der elektrischen Verbindung von Sammelschienen, wie oben erwähnt, wird es zweckmässig sein, zumindest eine Isolierschicht über der Verbindung, die hergestellt wurde, vorzusehen. Besonders geeignete Materialien in dieser Hinsicht sind schrumpfbare poly-mere Materialien mit verknüpften Kunststoffmolekülen, welche zweckmässigerweise Füllstoffe aufweisen können, um somit die erforderlichen Beanspruchungseigenschaften zu erhalten und damit die erforderliche Isolierung sowie eine zufriedenstellende Entladung und Impulswirkung erzielt wird. Im allgemeinen ist es zweckmässig, zumindest zwei zusätzliche Schalenschichten vorzusehen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform hat jede Schale einen Bereich an jedem Ende desselben, welcher einen Klemmring aufnehmen kann, wobei jeder dieser Bereiche ein kleineres Aussenprofil als der Teil der Schale zwischen den beiden gleichen aufweist. Der Mittelabschnitt jeder Schale, d.h. der Abschnitt zwischen den Enden der Schale, ist vorteilhafterweise verhältnismässig dick und weist beispielsweise zumindest 5 mm und sogar zumindest 7 mm auf sowie einen Bereich an jedem Ende der Schale, aus welchem der Ring, der unter Wärmewirkung seine ursprüngliche Form wieder einnimmt, angeordnet werden kann, wobei dieser Bereich ein Aussenprofil hat, das zumindest um 2 mm und sogar um zumindest 4 mm kleiner als jenes des Mittelbereiches ist. Die bevorzugte Ausbildung hat den Vorteil, dass die Herabsetzung der Aussendimensionen an den Enden der ringförmigen Verbindungsvorrichtung zur genauen Anbringung und Einstellung dient und dass dadurch zumindest wahlweise der Ring, der unter Wärmewirkung seine ursprüngliche Form einnimmt, angenommen werden (die in manchen Fällen eine Dicke über 3 mm und sogar über 5 mm haben können), so dass die zusammengebaute Verbindung ein glatteres Aussenprofil hat, auf welches die Isolierschicht aufgetragen wird.

Nachfolgend werden verschiedene erfindungsgemässe Ausführungsformen nur beispielsweise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben; darin zeigen:

Fig. 1 zwei Sammelschienen;

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Verbindungsvorrichtung die für die elektrische Verbindung der Sammelschienen gemäss Fig. 1 vorgesehen ist bzw. sich in Stellung befindet;

Fig. 3 einen Längsquerschnitt einer weiteren erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung zur Verbindung zweier Sammelschienen;

Fig. 4a einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung;

Fig. 4b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 4a;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung mit einer im allgemeinen

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Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform der vorliegenden Verbindungsvorrichtung.

Bezugnehmend nun auf die Zeichnungsfiguren, zeigt Fig. 1 zwei Sammelschienen 1 und 2, welche innerhalb der Formstücke aus Epoxykunstharz 3 bzw. 4 fest angebracht sind. Die Sammelschienen sind typisch massive Kupferstücke mit einem kreisförmigen Querschnitt, wobei sie mit einer Stärke von etwa 0,0127 mm (0,0005 Zoll) mit Silber aufplattiert sind. Der Spalt oder die Lücke Dl zwischen den Enden der Sammelschienen 1 und 2 ist selbstverständlich nach den Erfordernissen des Benutzers der elektrischen Schaltung veränderlich, so dass der Abstand D2 zwischen den Formstücken aus Expoxykunstharz 3 und 4 als massgebend hier zu betrachten ist. Im allgemeinen sind jedoch die Abstände so ausgewählt, dass sie zum Zwecke der Kompaktheit der elektrischen Schaltanlage klein sind.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe VerbindungsVorrichtung um die Sammelschienen 1 und 2 herum. Diese Verbindung weist eine zusammengesetzte muffenartige Anordnung auf, die aus zwei hohlen rinnenförmigen Schalen 5 und 6 aus Kupfer besteht, wobei erfindungsgemäss unter Wärme schrumpfbare Metallbänder 7 und 8 neben den beiden Enden der röhrenförmigen Anordnung vorgesehen sind.

Die Verbindungsanordnung kann zweckmässigerweise wie folgt zusammengebaut werden: Die beiden unter Wärme schrumpfbaren Metallbänder 7 und 8 werden zunächst auf die Sammelschienen 1 bzw. 2 angebracht (wobei dann, wenn der Spalt Dl zwischen den Sammelschienen 1 und 2 kleiner als die Breite oder Weite der Bänder ist, es notwendig wird, dass die Bänder auf die Sammelschienen aufgebracht werden, bevor die Anlage zusammengebaut wird). Die Schalen oder Halbhülsen 5 und 6 werden dann um die Verbindungsstelle der Sammelschienen herum angebracht, worauf sie auf die Metallbänder 7 und 8 auf die Enden der Halbhülsen in Stellung geschlüpft sind. Sobald diese Anordnung fertiggestellt wurde, können die Metallbänder zum Schrumpfen unter Wärmewirkung gebracht werden, und zwar auf eine Temperatur, die der Übergangstemperatur des Gedächtnismetalls, aus welchem sie gemacht sind, gleich ist oder diese Temperatur überschreitet. Sobald dieser Vorgang beendigt wird, kann eine oder können mehrere Schichten aus einem elektrischen Isolierungsstoff auf die Verbindung angebracht werden, damit sie isoliert wird und damit die zweckmässige Entladungs- und Impulswirkung erzielt werden kann. Hinsichtlich derartiger zweckmässiger Isolierteile sollen hier insbesondere die unter Wärmewirkung schrumpfbaren Polymerhülsen genannt werden, welche unter den Bezeichnungen CNTM und BBIT von der Firma Raychem Limited verkauft werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung mit dem dort gezeigten Querschnitt. Bei dieser Verbindung ist jede Halbhülse 9 bzw. 10 als ein Innenvorsprung 12 vorgesehen, der an jedem Ende der Hülse angeordnet ist, so dass die dabei erhaltene muffenartige Anordnung im Effekt mit einem inneren kreisringförmigen Vorsprung an jedem Ende versehen ist. Wie manchmal der Fall ist, wird dabei so vorgegangen, dass dann, wenn die Sammelschienen, die miteinander zu verbinden sein werden, nicht absolut genau ausgerichtet sind (sondern beispielsweise um bis 3 mm versetzt sind), so wird durch die Auflageober-flächen, die durch die Innenvorsprünge 12 erhalten sind, gewährleistet, dass nichtsdestoweniger eine gute elektrische Verbindung hergestellt wird, wobei die Vorsprünge 12 selbst nach dem Schrumpfen der Metallbänder 7 und 8 verformt und plattgedrückt werden.

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Die Fig. 4a und Fig. 4b zeigen eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform der vorliegenden Verbindungsvorrichtung, bei welcher die Schalen und die Metallbänder in Stellung gebracht sind, wobei jedoch die Sammelschienen einfachheitshalber weggelassen sind. Eine Knieanordnung ist aus zwei zweckmässig geformten Halbhülsen 13 und 14 gebildet, wobei schrumpfbare Metallbänder 15 und 16 an jedem Ende des Kniestückes vorgesehen sind, welches ausgebildet ist, um beispielsweise eine Verbindung zwischen den Sammelschienen zu bilden, die in rechten Winkeln zueinander angeordnet sind.

Fig. 5 zeigt eine Verbindungsvorrichtung, die im Prinzip ähnlich ist, wobei jedoch sie ausgebildet ist, um eine elektrische Dreiwegverbindung zu bilden. In diesem Falle ist die röhrenförmige Anordnung T-förmig und aus drei Schalen 17, 18 und 19 zusammengesetzt, wobei schrumpfbare Metallbänder 20,21 und 22 am Ende jedes Schenkels oder Armes der T-förmigen Anordnung vorgesehen sind.

Typische Bemessungen für die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Verbindung sind wie folgt: Die Länge der aus Kupfer bestehenden Halbhülsen ist 50 mm; die Stärke oder Dicke der aus Kupfer hergestellten Halbhülsen ist 3 mm; die Breite oder Weite der Metallbänder ist 12 mm; die Stärke oder Dicke ist 2 mm. Eine solche Verbindung wird typischerweise verwendet, um Sammelschienen miteinander zu verbinden, die einen Durchmesser von etwa 19 mm haben, wobei ein Abstand D2 etwa 80 mm und der Abstand Dl etwa 10 bis 15 mm beträgt.

Fig. 6 zeigt eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform der vorliegenden Verbindungsvorrichtung, bei welcher die Schalen und die Metallringe in Stellung gebracht sind, wobei jedoch die Sammelschienen einfachheitshalber weggelassen worden sind. Diese Verbindung ist der in Fig. 3 gezeigten ähnlich und weist zwei Halbhülsen 23 und 24 aus Messing oder Kupfer auf, welche zusammen eine im allgemeinen röhrenförmige Verbindungsanordnung bilden, sowie ferner zwei Gedächtnis-Metallringe 25 und 26, wobei ein Ring um jedes Ende der Verbindungsanordnung vorgesehen ist. Bei der gezeigten Vorrichtung haben die Hülsen 23 und 24 einen verhältnismässig dicken Bereich zwischen ihren Enden, wobei im Bereich jedes Endes sie einen Abschnitt 27 bzw. 28 eines kleineren Aussenprofils zur Aufnahme der Ringe 25 und 26 aufweisen. Diese Vorrichtung hat auch einen abgerundeten, kreisringförmigen inneren Vorsprung an jedem Ende, so dass eine gute Verbindung hergestellt werden kann, und zwar sogar dann, wenn die Sammelschienen nicht genau fluchten.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung ist die Dicke des Mittelabschnittes der Hülsen typischerweise etwa 7,5 mm, die Höhe des Vorsprunges etwa 1 mm (von der Innenoberfläche der Hülse aus gemessen), wobei die Aussenoberfläche des Mittelabschnittes der Hülse um etwa 3 mm oberhalb der Oberfläche der Abschnitte 27 und 28 herausragt. Diese Vorrichtung hat einen Innenkrümmungsradius (am Scheitel der Vorsprünge) von etwa 15 mm, wobei es zweckmässig ist, Sammelschienen mit einem Durchmesser von etwa 29 mm zu verbinden, indem Ringe mit einem Innendurchmesser von etwa 42 mm vorgesehen werden, wobei nach dem freien Schrumpfen sie auf etwa 40 mm zusammenschrumpfen und die Dicke 2,5 bis 6 mm und die Weite oder Breite etwa 12 mm beträgt.

Während die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf das Bilden elektrischer Verbindungen bei elektrischen Schaltanlagen beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass der Erfindungsgegenstand auf manchen Anwendungsgebieten zur Verbindung anderer massiver oder hohler,

relativ unbeweglicher Teile Verwendung finden kann, bei welchen durch die leichte Zusammensetzung und den

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leichten Zusammenbau der Verbindungsvorrichtung an Ort und Stelle die kritischen Raumbedarfsprobleme überwunden werden, wobei verschiedene Abwandlungen und Abänderungen unter den Schutzumfang gemäss den vorliegenden Patentansprüchen fallen, wie es den Fachleuten ersichtlich sein dürfte.

Das folgende Beispiel dient zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung:

Eine Anzahl von Verbindungsvorrichtungen, welche den in Fig. 6 gezeigten ähnlich sind, wobei massive Kupferschalen vorgesehen sind, die mit einer Dicke von 0,0125 mm plattiert sind, zwischen Sammelschienen von PA Zoll als Ver-bindungsteile vorgesehen sind, wobei ein Spalt von 14 mm zwischen den Enden dieser Schienen vorhanden ist und sie um 3 mm fehlausgerichtet sind. Diese Verbindungen wurden einem Belastungszyklustest unterworfen, bei welchem ein Strom von 1900 A durch die Sammelschienen im Laufe von s 90 Minuten dazwischen gelassen wurde, damit die Temperatur der Verbindung von 40°C auf 105°C erhöht wurde, worauf sie für die Dauer von 60 Minuten abgeschaltet wurden, damit die Verbindung abkühlt, bevor der Arbeitsvorgang wiederholt wurde. Nach 1400 Zyklen wurde keine io nachteilige Wirkung auf die Verbindung hergestellt. Der Spannungsabfall an der Verbindung variierte von 19,9 bis 13,25 mV bei 1800 A und hat sich seit dem Beginn des Lagezyklus nicht nennenswert erhöht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verbindungsvorrichtung zum Verbinden länglicher Teile, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere, rinnenför-mige Schalen (5,6; 9,10; 13,14; 17,18,19; 23,24) umfasst, um als muffenartige, an ihren Enden Öffnungen aufweisende Anordnung mit ihren Enden auf die Enden von mindestens zwei zu verbindenden Teilen (1,2) gesetzt zu werden, und dass sie mindestens zwei aus einem Formgedächtnismetall bestehende, bei Wärme die frühere Form einnehmende Klemmringe (7,8; 15,16; 20,21,22; 25,26) umfasst, wobei jeder Klemmring so ausgebildet ist, dass er an einem Ende oder in der Nähe dieses Endes der muffenartigen Anordnung anbringbar ist und durch die Einnahme seiner früheren Form mit den Schalen den zugeordneten länglichen Teil festklemmt.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schale (7,8; 23,24) einen internen Vorsprung (12) in der Gegend von jedem Schalenende aufweist, wobei die Vorsprünge (12) zum Anliegen an die Enden der zu verbindenden Teile bestimmt sind.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (12) in Axialrichtung im wesentlichen konvex ist, derart, dass der innere Rand eines . Querschnitts durch die muffenartig angeordneten Schalen eine Fläche umschliesst mit einem ersten Wert, wenn der Querschnitt ganz am offenen Ende der Schalen betrachtet wird, dass diese Fläche, wenn der Querschnitt sich schrittweise vom offenen Ende entfernt, eventuell zuerst über ein Endstück gleich bleibt, anschliessend abnimmt und dann wieder bis zu einem zweiten Wert zunimmt.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei konvexe Kontaktflächen (12) auf der inneren Oberfläche der Schalen (9,10; 23,24) aufweist, damit jeder Klemmring (7,8; 25,26) bei Wiedereinnahme der früheren Form eine Kraft im wesentlichen über einer zugehörigen Kontaktfläche entwickeln und die Schalen in enge Berührung mit den zu verbindenden Teilen treiben kann.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen auf der äusseren Oberfläche Mittel (27,28) aufweisen, um die Klemmringe (25,26) so anzuordnen, dass im Gebrauch jeder Klemmring einen zugehörigen Vorsprung, bzw. eine zugehörige Kontaktfläche (12) überdeckt.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge, bzw. Kontaktflächen (12), der Schalen derart ausgebildet sind, dass wenn die Klemmringe die frühere Form wieder einnehmen, sie mindestens teilweise gegen den Teil (1,2) und in Berührung mit ihm plattgedrückt werden.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Schalen (5,6; 9, 10; 13,14; 23,24) umfasst und dass jede Schale circa zur Hälfte am Umfang der Verbindungsvorrichtung beiträgt.
8. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schale (23,24) Mittel (27,28) aufweist, um mindestens einen der Klemmringe (25,26) präzis anzuordnen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen einen kreisrunden äusseren Umfang aufweisen, zum mindesten dort wo sie von den Klemmringen berührt werden.
10. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen einen kreisrunden inneren Querschnitt aufweisen.
11. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen einen nicht kreisrunden Querschnitt aufweisen.
12. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich elektrisches Isoliermaterial umfasst, um über die Schalen und die Klemmringe angelegt zu werden, wenn die Schalen und die Klemmringe auf die Teile ausgesetzt werden.
13. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmring von einer ß-Messinglegierung gebildet ist.
14. Verwendung der Verbindungsvorrichtung zum Verbinden länglicher Teile nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei rinnenför-mige Schalen mit ihren Enden über die Enden von mindestens zwei zu verbindenden Teilen gesetzt werden, dass an jedem Ende der Schalen oder in dessen Nähe ein Klemmring aus Formgedächtnismetall, welches bei Erwärmung eine frühere Form wieder einnimmt, über die Schalen gesetzt wird und dass die Klemmringe erwärmt werden, damit sie die frühere Form nieder einnehmen und die länglichen Teile festklemmen.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Klemmringe getrennt voneinander, jeder auf einer Seite der Lücke zwischen den Teilen, angeordnet werden.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass man damit Sammelschienen einer elektrischen Schaltanlage miteinander verbindet.