DE1042703B - Kabelschuh zum UEbergang von einem Aluminiumleiter auf einen Kupferleiter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die beiden wichtigsten Werkstoffe für elektrische Leitungen, Kupfer und Aluminium, können bekanntlich nicht unmittelbar miteinander verbunden werden, wenn — wie das fast stets der Fall ist — Feuchtigkeit an die Verbindungsstelle gelangen kann, sei es in Form von Regen, Luftfeuchtigkeit oder Schwitzwasser. Durch Bildung eines galvanischen Elementes wird Aluminium als das unedlere Metall aufgelöst. Diese Korrosionserscheinung läßt sich vermeiden, wenn die Berührungsstelle der beiden Metalle sorgfältig gegen den Zutritt von Feuchtigkeit abgedichtet wird.

Bei Kabelschuhen, die zur Verbindung von Aluminiumleitern mit Kupferschienen dienen, hat man auf verschiedene Weise versucht, der Korrosionsgefahr zu begegnen. Bei einer bekannten Ausführung war der aus Kupfer bestehende Lappen zum Anschluß der Kupferschienen mit einem Zapfen in den zum Anschluß der Aluminiumleitung dienenden, ebenfalls aus Aluminium bestehenden Teil eingepreßt oder eingeschraubt, während zwischen diesen Teilen um den Zapfen herum eine Isolierschicht eingefügt war. Die Berührungsstelle der beiden Metalle im Bereich des Zapfens war also in das Innere verlegt und gegen den Zutritt von Feuchtigkeit abgedichtet. Diese Lösung war zwar betriebstechnisch einwandfrei, erforderte jedoch einen hohen Metallaufwand und war deshalb teuer.

Um den Metallaufwand zu verringern, hat man versucht, die Anwendung von Kupfer nur auf das Anschlußauge für die Kupferschiene zu beschränken, indem der Kabelschuh aus Aluminium um ein entsprechend geformtes Kupferstück herumgegossen wurde. Diese Lösung hat den Nachteil, daß der Kabelschuh nur durch ein Gießverfahren hergestellt werden kann. Da Aluminiumguß nie ganz dicht ist, sondern immer Poren aufweist, kann man auf diese Weise keinen vollständigen Luftabschluß erreichen. Außerdem ist die Festigkeit von Aluminiumguß beschränkt.

Es ist ferner ein Kabelschuh aus Aluminium bekannt, bei dem das Auge zunächst auf galvanischem Wege mit einer Schicht eines elektrisch leitenden Werkstoffes überzogen und dann die Schicht mit einer die Bohrung des Auges auskleidenden, aus dem gleichen Werkstoff bestehenden Öse versehen wird, deren Flansche die Kontaktflächen des Auges ganz oder teilweise überdecken. Die bekannte Ausführungsform läßt die Art der Anordnung und Befestigung der Flansche nicht erkennen. Schließlich ist ein Kabelschuh bekanntgeworden, in dessen Anschlußauge eine Buchse mit einem einzigen Flansch eingepreßt ist. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit ist bei dieser Konstruktion sowohl die Buchse mit Flansch als auch der Klemmenkörper mit einer aus Isolierpreßstoff be-

Kabelschuh zum übergang von einem
Aluminiumleiter auf einen Kupferleiter

Anmelder:

Bayerische Schrauben- und Federnfabriken Richard Bergner, Schwabach (Bay.)

Dipl.-Ing. Joseph Nefzger, Schwabach (Bay.),
ist als Erfinder genannt worden

stehenden Ummantelung versehen. Diese Ausführungs-

ao form ist in der Herstellung teuer.

Durch die Erfindung werden die Mangel der bekannten Kabelschuhe vermieden. Hierzu sind bei einem Kabelschuh zum Übergang von Aluminiumleitern auf Kupferleiter, dessen aus Aluminium bestehender Klemmkörper ein Loch besitzt, das mit einer aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Buchse versehen ist, deren Flansche die Kontaktfläche des Klemmkörpers ganz oder teilweise überdecken, erfindungsgemäß die Flansche der Buchse an derjenigen Seite, mit der sie am Klemmkörper anliegen, unterschnitten, so daß die Ränder der beiden Flansche beim Aufpressen der Buchse etwas in das Material des vorzugsweise geschmiedeten Klemmkörpers eindringen.

Zweckmäßig ist es, die Buchse zweiteilig auszubilden, wobei die beiden Teile, die von den gegenüberliegenden Seiten in das Loch hineingepreßt werden, unter einem die Elastizitätsgrenze stellenweise überschreitenden Druck beim Einpressen gegeneinandergedrückt werden.

Um eine zusätzliche Abdichtung der Berührungsflächen von Kupfer und Aluminiumteilen gegen von außen einwirkende Feuchtigkeit zu bewirken, kann Lack od. dgl. verwendet werden, und zwar gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung in der Weise, daß der Winkel zwischen der Klemmenkörper außenwand und der über den Klemmenkörper hinausragenden Buchse durch Lack ausgefüllt wird.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die konstruktive Ausgestaltung einer zweiteiligen Buchse und ihre vorteilhafte Anbringung am Klemmenkörper.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auf eine besonders vorteilhafte Auswahl der Metalle zur Herstellung der Buchse und des Klemmenkörpers.

809 677/270

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 den Aluminiumkörper eines Kabelschuhes, teilweise im Schnitt, mit den Kupferbuchsenhälften vor dem Einpressen,

Fig. 2 eine Kupferbuchsenhälfte in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 den Kabelschuh, teilweise im Schnitt, mit der eingepreßten Kupferbuchse und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

Der Kabelschuh hat einen Grundkörper 1, der aus einem ringförmigen Auge 2 zum Anschluß an eine nicht dargestellte Kupferschiene und aus einem Teil 2 α zum Anschluß einer Aluminiumleitung 3 besteht. Die Aluminiumleitung ist mit dem Kabelschuh in bekannter Weise durch Klemmbacken 4 und Schrauben 5 oder auf eine andere bekannte Weise, z. B. durch Klemmkonen, durch Verlöten oder Verschweißen, verbunden. Der Grundkörper 1 des Kabelschuhes hat seine Form durch Schmieden oder Pressen erhalten. Er besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das in Fig. 1 teilweise im Schnitt dargestellte ringförmige Anschlußauge 2 des Kabelschuhes hat ein Loch 7 und an beiden Seiten eine Vertiefung 6 bzw. eine ringsumlaufende Erhöhung 6a. Die Buchse besteht aus zwei Buchsenhälften 8,9 bzw. Sa, 9 a, die von den gegenüberliegenden Seiten in das Loch 7 des Anschlußauges eingepreßt werden. Die Buchsenhälften haben einen Bund 8 bzw. 8 a, dessen Durchmesser etwas größer ist als die lichte Weite des Loches 7. An den BundS bzw. Sa schließt sich ein Ringflansch9 bzw. 9 σ an, dessen Durchmesser etwas kleiner gehalten ist als der Durchmesser der Vertiefung 6 des Anschlußauges 2.

Die Form der Buchse wird durch Fig. 2 in vergrößertem Maßstab verdeutlicht. Wie die Abbildung erkennen läßt, ist die dem Anschlußauge 2 zugewandte Fläche 10 des Ringflansches 9 an ihrem äußeren Rande etwas erhöht.

Beim Einpressen der Buchsenhälfte dringt der erhöhte Rand etwas in die vertiefte Seitenfläche 6 des Anschlußauges ein, so daß eine innige und gegen die äußere Atmosphäre gut abgedichtete Berührungsfläche entsteht. Andererseits sind die Flächen 11 des Bundes 8, mit denen die Buchsenhälften, gegeneinander gepreßt werden, etwas abgeschrägt, und zwar derart, daß die kürzere Bundhöhe der Wand des Loches 7 im Anschlußauge 2 zugekehrt ist. Durch das Zusammenwirken der schrägen Flächen 11 beider Buchsenhälften go wird erreicht, daß die beiden Buchsenhälften sich an ihren Bundflächen innig berühren. Die Höhe des Bundes 8 ist nämlich etwas länger bemessen, als es der halben Tiefe des Loches 7 im Anschlußauge 2 entspricht. Dadurch wird der Bund der beiden Buchsenhälften beim Einpressen an der erhöhten Kante lld etwas gestaucht. Es entsteht innen eine wulstförmige Ausbuchtung, die durch Ausreiben des in der Buchse befindlichen Loches 12 wieder entfernt werden kann. Auf diese Weise verschwindet die Trennfuge zwischen den beiden eingepreßten Buchsenhälften, und es entsieht an dieser Stelle eine vollständige Abdichtung gegen den Zutritt van Luft und Feuchtigkeit.

Um die Verbindung zwischen den Buchsenhälften 8 bzw. Sa und dem Anschluß auge 2 des Kabelschuhes möglichst innig zu gestalten, wird die Außenfläche des Bundes zweckmäßig mit einer Aufrauhung, am günstigsten in Form einer zahnradartigen Rändelung, versehen. Da der äußere Durchmesser des Bu-ndes etwas größer gehalten ist als das Loch 7 im Anschlußauge, schneiden sich die Zähne der Rändelung beim Einpressen in die Wandung des Loches 7 ein.

Auf diese Weise wird einerseits eine Sicherung gegen Verdrehen der Buchsenhälften, andererseits eine sehr innige und großflächige Verbindung zwischen Buchse und Arischlußauge erreicht, die eine vollständige Abdichtung der Berührungsflächen gegen die äußere Atmosphäre und zugleich sehr gute Kontaktverhältnisse ergibt.

In Fig. 3 ist der Kabelschuh mit eingepreßter Buchse dargestellt. Die Abbildung läßt erkennen, daß sich die Buchsenhälften mit ihren Ringflanschen an die vertieften Flächen 6 des Anschlußauges 2 anlegen und an ihrem Bund innige Berührung miteinander haben. Durch die schräge Ausbildung der Flächen 11 der Bunde wird ferner erreicht, daß zwischen den beiden Bunden im Bereich ihres äußeren Umf anges ein kleiner Hohlraum verbleibt, in welchem sich etwa beim Einpressen der Buchsenhälften zurückgezogener Werkstoff sammeln kann. Damit die zahnartige Rändelung der Bunde gut in das Anschlußauge einschneiden kann, ist es notwendig, die Bunde aus einem härteren Werkstoff anzufertigen als das Anschlußauge 2. Eine günstige Lösung wird erzielt, wenn das Anschluß auge aus einer aushärtbaren kupferfreien korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung gepreßt wird, während die Buchsen aus einer harten Kupferlegierung ebenfalls gepreßt werden. Bei der Auswahl dieser Legierungen empfiehlt es sich, auf möglichst hohe Leistungsfähigkeit Rücksicht zu nehmen.

Wie Fig. 3 noch erkennen läßt, stehen die Ringflansche 9 bzw. 9 a in axialer Richtung über das Anschlußauge 2 vor, so daß die mit dem Kabelschuh zu verbindende Schiene aus Kupfer oder Messing in keinem Fall mit einem Aluminiumteil in Berührung kommen kann. Es ist weiterhin zu empfehlen, die Übergangskante 13 am Anschluß auge abzuschrägen oder gut abzurunden, um den Buchsenhälften beim Einpressen eine Führung zu geben und ihre exzentrische Verschiebung zu vermeiden.

Um die Ausbildung eines elektrolytischen Elementes und damit das Auftreten von Lokalströmen zwischen den Buchsen und dem Anschluß auge 2, insbesondere zwischen den Flanschen 9 bzw. 9 a und dem Anschlußauge zu vermeiden, empfiehlt es sich, Lackschutzschichten 14 bzw. 14 α od. dgl. anzuordnen. Dadurch, daß das Anschlußauge 2 den ringsumlaufenden Rand 6a besitzt, kann der Lack gut eingebracht und sein Verlaufen verhindert werden. Gleichzeitig ist er nach dem Erhärten gegen Zerstörung gesichert.

Verbindungsklemmen nach der Erfindung zeichnen sich durch besonders hohe Festigkeit aus, da sowohl der Aluminiumteil als auch der Kupferteil aus Legierungen hoher Festigkeit und hoher Dichte porenfrei hergestellt sind, ferner durch eine besonders innige und gegen den Zutritt von Luft und Feuchtigkeit völlig abgedichtete Verbindung zwischen dem Kupfer- und Aluminiumteil. Die Klemmen sind bei vorzüglichen elektrischen Eigenschaften völlig korrosionsbeständig.

In Fig. 4 der Zeichnung ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zweiteiliger Buchse dargestellt. Die beiden Buchsenteile sind in diesem Falle unterschiedlich ausgebildet. Der Bund 15 der oberen Buchse hat einen kleineren Durchmesser als der Bund 16 der unteren Buchse und kann in den Bund 16 hinemgedrückt werden. Dattel preßt sich die Rändelung 15 α des Bundes 15 in den Bund 16 hinein. Der Ringflanseh 17 legt sich etwa mit der Stelle 19a gegen die Stirnfläche 19 des Bundes 16 an. Dabei kann die Stirnfläche 19 senkrecht zur Buchsenachse stehen. Sie

kann aber auch in gleichem Maße wie der Ringflansch 17 abgeschrägt sein. Der Ringflansch 18 ist in seinem äußeren Teil ähnlich ausgebildet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3. Er ist jedoch auch nach innen fortgesetzt und bildet hier einen inneren Flansch, der ebenfalls unterschnitten ist und sich mit seiner unterschnittenen Fläche 20 gegen die abgeschrägte Stirnfläche 20a des Bundes 15 anlegt, wenn die beiden Buchsenteile zusammengepreßt werden. Beim Pressen treffen zuerst die Flächen 21 und 21α ίο aufeinander, wobei der Preß druck so hoch wird, daß er die Fließgrenze überschreitet. Der Bund 16 ist mit einer äußeren Rändelung 16a versehen, die beim Einpressen in den Aluminiumkörper eine besonders feste Verbindung ermöglicht. Die Unter schnei dung des inneren Ringflansches bei 20 kann auch unterbleiben, da die lange zylindrische Berührungsfläche zwischen den Bunden 15 und 16 im allgemeinen eine ausreichende Abdichtung gegen Eindringen von Feuchtigkeit bietet. Die innere Kante des Bundes 16 an der Stirnfläche 19 wird zweckmäßig etwas abgeschrägt, damit der Bund 15 leichter in den Bund 16 eingeführt werden kann.

Claims (8)

Patentansprüche·.

1. Kabelschuh zum Übergang von einem Aluminiumleiter auf einen Kupferleiter, dessen aus Aluminium bestehender Klemmenkörper ein Loch besitzt, das mit einer aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Buchse versehen ist, deren Flansche die Kontaktfläche des Klemmenkörpers ganz oder teilweise überdecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (9, 9 a) der Buchse an derjenigen Seite, mit der sie am Klemmenkörper (1, 2) anliegen, unterschnitten (10) sind, so daß die Ränder der beiden Flansche (9, 9 a) beim Aufpressen der Buchse etwas in das Material des vorzugsweise geschmiedeten Klemmenkörpers eindringen.

2. Kabelschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse zweiteilig ist, daß an jeder Buchsenhälfte einer der Flansche (9, 9a) vorgesehen ist und bedarfsweise mit diesem aus einem Stück besteht, wobei die beiden Teile zweckmäßig unter einem die Elastizitätsgrenze stellenweise überschreitenden Druck beim Einpressen aneinandergedrückt sein können.

3. Kabelschuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Stirnflächen (11), mit denen die beiden Buchsenhälften gegeneinandergepreßt werden, abgeschrägt ist, so daß die beiden Buchsenhälften beim Zusammenpressen zuerst innen mit einer kleinen Fläche aufeinanderstoßen und der Preßdruck bei weiterem Zusammenpressen an der inneren Berührungsstelle (lla) über die Elastizitätsgrenze hinaus gesteigert wird.

4. Kabelschuh nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse nach dem Zusammenpressen der Buchsenhälften auf den gewünschten Innendurchmesser ausgerieben ist.

5. Kabelschuh nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung der Berührungsfläche (11) so groß gewählt ist, daß nach dem Einpressen der Buchsenhälften zwischen ihnen an ihrem äußeren Umfang ein ringsumlaufender Hohlraum verbleibt.

. 6. Kabelschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse aus einer harten Kupferlegierung gepreßt ist, während die Lochwandung und gegebenenfalls der gesamte Klemmenkörper (1) aus einer aushärtbaren kupferfreien korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung gepreßt ist.

7. Kabelschuh nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (15) des einen Buchsenteils in den Bund (16) des anderen Buchsenteils einschiebbar ist, wobei zweckmäßig der Bund (16) größeren Durchmessers entsprechend der Stärke des Bundes (15) kleineren Durchmessers einen inneren Ringflansch (20) trägt, so daß der Bund (15) kleineren Durchmessers gegen den inneren Ringflansch (20) zur Anlage kommt.

8. Kabelschuh nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden ineinanderliegenden Bunde (15 bzw. 16) mit einer Rändelung (15 a) versehen ist, die sich beim Ineinanderpressen der Bunde in den anderen Bund hineindrückt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 690 589, 697 713,
428, 758 107.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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