DE1100126B

DE1100126B - Trennbarer, abgedichteter, elektrischer Verbinder fuer hohe Temperaturen

Info

Publication number: DE1100126B
Application number: DEB55190A
Authority: DE
Inventors: Harry Edward Barnhart
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1958-10-16
Filing date: 1959-10-15
Publication date: 1961-02-23
Also published as: FR1240190A; GB873558A; US3025488A; ES252152A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen trennbaren, abgedichteten, elektrischen Verbinder zur Verwendung bei hohen Temperaturen, bestehend aus einem keramischen Körper, der sich quer zum Verbindergehäuse erstreckt, daran befestigt ist und einen Durchlaß aufweist, durch welchen ein Stift aus elektrisch leitendem Material hindurchführt.

Die Erfindung besteht darin, daß der Stift mittels einer Hülse, die aus einem anderen Metall als der Stift hergestellt ist und diesen umgibt, an dem Keramikkörper befestigt und in Dichtstellung gehalten ist, wobei der Stift einen Durchmesser besitzt, welcher beträchtlich kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse und an der Hülse an ihrem einen Ende hinter dem Keramikkörper befestigt und in Drahtstellung gehalten ist.

Weitere Eigenschaften und Neuheitsmerkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen einiger Ausführungsbeispiele hervor.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Teil eines trennfähigen elektrischen Verbinders, wobei gewisse Teile in Ansicht gezeigt sind,

Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Darstellung der Teile, aus denen die Kontakthalterung und die Dichtung des Verbinderteiles gemäß der Fig. 1 zusammengesetzt sind,

Fig. 3 ist ein Schnitt einer ersten Abwandlung einer Dichtung mit fortgebrochenen Teilen,

Fig. 4 ist ein Schnitt einer zweiten Abwandlung einer Dichtung mit fortgebrochenen Teilen.

Der Verbinder nach der Erfindung kann beispielsweise in Stromkreisen zur Steuerung oder zur Beobachtung der Funktion eines Gerätes, beispielsweise von Düsenantriebsmaschinen Verwendung finden, welche während des Betriebes sehr heiß werden. Es ist wünsehenswert, eine Möglichkeit zur Unterbrechung der verschiedenen Stromkreise in der Nähe des Gerätes zu haben. Die so verwendeten trennbaren Verbinder werden demzufolge Temperaturen ausgesetzt, die zwischen der Raumtemperatur und hohen Temperaturen schwanken. Der gezeigte Verbinderteil kann bei der Verbindung der Leitungen eines thermoelektrischen Elementes mit einem Anzeige- oder Aufzeichnungsgerät verwendet werden und eignet sich dazu, das Kabel, an welches er angeschlossen ist, in abgedichtetem Zustand zu halten.

Der in der Fig. 1 gezeigte Verbinderteil 10 weist ein zylindrisches metallisches Verbindergehäuse 11 auf. Innerhalb des Verbinderteils 10 ist ein Einsatz 14 angeordnet, welcher zwei Verbindungsstifte 16 aufnimmt, die mit innerhalb des Gehäuses nach links vorstehenden Teilen versehen sind. Das Gehäuse 1 kann an ein mit ihm ausgerichtetes Gehäuse (nicht gezeigt) angeschlossen werden, das ihm im allgemeinen gleich ist und einen Trennbarer, abgedichteter, elektrischer
Verbinder für hohe Temperaturen

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Oktober 1958

Harry Edward Bamhart, Sidney, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Einsatz aufnimmt, welcher mit Buchsen zur Aufnahme der vorstehenden Enden des Kontaktstiftes 16 versehen ist. Die Verbindung zwischen den Gehäusen wird durch eine auf dem zweiten Gehäuse befindliche Mutter gewährleistet, die mit Gewinden 12 auf dem Gehäuse 11 zusammenwirkt.

Der Einsatz 14 besteht aus Kontaktstiften oder -stangen 16., einem keramischen Körper 15 mit einem sich in Längsrichtung durch ihn hindurch erstreckenden Durchlaß 21, durch welchen Stifte 16 führen, einer biegsamen Metallzwischenwand 17, welche den keramischen Körper gegen das Gehäuse 11 abdichtet, einer um jeden Stift 16 herumgelegten Hülse 22, die innerhalb des entsprechenden Durchlasses 21 zur Abdichtung der Stifte 16 gegen den keramischen Körper 15 dient.

In der gezeigten Ausführungsform dient der Verbinderteil 10 zur Verbindung der Führungs drähte eines Thermoelementes aus Chromel-Alumel mit einer Anzeige und/oder Aufzeichnungseinrichtung. Es ist von großem Vorteil, die Einführung unähnlicher Metalle in die entsprechenden Leitungsdrähte des Thermoelementes zu vermeiden und damit einen zusammenhängenden Chromelleitungspfad von der Chromelseite des Thermoelementes und einen durchgehenden Alumel-Leitungspfad von derAlumelseite des Thermoelementes aufrechtzuerhalten. Infolgedessen wird ein Kontaktstift 16 aus Alumel und der andere Kontaktstift 16' aus Chromel hergestellt.

Die Kontaktstifte 16 und 16', von denen der Stift 16 kennzeichnend ist, sind aus einem Stück hergestellt. Jeder weist einen radial nach außen gerichteten ring-

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förmigen Flansch 25, -welcher hinter dem Keramik- ^L'-körper 15 angeordnet ist, und eine Vergrößerung 19 auf, welche an ihrem rückwärtigen Ende mit einer Lötbohrung 20 versehen ist.

Die Hülsen 22 sind aus einem Metall hergestellt, das an metallisiertem keramischem Material gut bindet und bei Temperaturwechsel ein wenig nachgibt und das keramische Material in keinem Falle übermäßigen Beanspruchungen aussetzt. Ein befriedigendes Material für die Hülsen 22 wird durch eine geeignete Legierung aus Nickel, Kobalt und Eisen dargestellt. Das rückwärtige Ende der Hülse 22 ist nach außen aufgeweitet, so daß es die Form eines Flansches 26 annimmt, welcher vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der auf dem Stift 16 befindliche Flansch 25 hat. Die Flansche 25 und 26 sind von etwas größerem Durchmesser als der Durchlaß 21 und überlagern dessen rückwärtiges Ende. Der Innendurchmesser der Hülse 22 übersteigt erheblich den Durchmesser des Stiftes 16. Der Stift 16 wird mit der Hülse 22 in konzentrischer Lage gehalten und ist zwischen den Umfangsrändern der beiden Flansche 25 und 26 durch eine ringförmige Dichtung, beispielsweise eine Schweißnaht 27, mit ihr verbunden.

Die biegsame Metallzwischenwand 17 ist an ihrem inneren kleineren Ende 30 mit dem Umfang des keramischen Körpers 15 verbunden. Das äußere größere Ende 31 befindet sich eng anliegend eingeschoben innerhalb der Bohrung 32 am rückwärtigen Ende des Gehäuses 11 und ist mittels einer ringförmigen Schweißnaht 34 zwischen den hinteren Rändern der Zwischenwand und dem Gehäuse an dem Gehäuse in Dichtstellung befestigt. Das rückwärtige Ende des Gehäuses 11 kann an der gasundurchlässigen Scheidewand eines nicht gezeigten gepanzerten Kabels abdichtend befestigt werden, welches Drähte enthält, die mit den Lötbohrungen 20 der Verbinderstifte verbunden sind. Der Verbinderteil 10 ist so ausgelegt, daß er die Scheidewand des Kabels dauerhaft abdichtet.

Der Verbinderteil 10 kann wie folgt zusammengesetzt werden: Auf die Kontaktstifte 16 und 16', die jeweils aus Alumel oder Chromel der für Thermoelemente geeigneten Güte hergestellt sind, werden die entsprechenden Hülsen 22, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, teleskopartig aufgeschoben. Vorzugsweise werden die Hülsen 22 vor einem solchen Zusammenbau auf ihrer gesamten Oberfläche mit Nickel überzogen. Der Stift und die Hülse, die in zusammengebautem Zustand durch eine geeignete Einspannvorrichtung oder Halterung (nicht gezeigt) konzentrisch zueinander gehalten werden, werden beispielsweise durch eine ringförmige Schweißnaht längs den sich gegenüberliegenden Umfangsrändern der Flansche 25 und 26 befestigt und abgedichtet.

Der Keramikteil oder -körper 15, welcher beispielsweise aus gesintertem Aluminiumoxyd hergestellt werden kann, ist mit einem in ihm gebildeten Durchlaß 21 versehen. Die Wände 24 dieses Durchlasses 21 und der Umfang 29 des Keramikkörpers 15 werden in üblicher Weise metallisiert. Im Anschluß hieran wird die Metallzwischenwand 17 teleskopartig über den Keramikkörper 15 geschoben und der aus den Stiften 16,16' und den Hülsen 22 bestehende Einsatz in den Durchlaß 21 eingesetzt. Vorzugsweise wird der Keramikkörper 15 mit einer leichten Verjüngung ausgeführt und weist einen solchen Durchmesser auf, daß er unter Berührung in das kleinere Ende der Metallzwischenwand 17 eingesetzt werden kann. Der so konstruierte Keramikkörper 15 wird in Richtung von rechts nach links gemäß der Fig. 1 teleskopartig in die Metallzwischenwand 17 eingeschoben und mittels einer Presse unter Druck in seine endgültige Stellung gebracht. Der Einsatz wird vorzugsweise mit dem Ende 30 der Zwischenwand 17 nach oben in aufrechter Stellung in einer geeigneten Einspannvorrichtung oder Halterung angeordnet, wobei um die oberen Enden des Keramikteiles 15 und die Hülsen 22 herum Kupferlotringe angeordnet sind. Der Einsatz 14 wird dann in einen Ofen mit einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre eingesetzt. Die Kupferringe schmelzen und das geschmolzene Kupfer dringt in die Zwischenräume zwischen dem keramischen Körper 15 und dem Teil 30 der Zwischenwand 17 sowie in die Zwischenräume zwischen dem keramischen Körper 15 und den Hülsen 22 ein. Die Teile 17, 15, 22 und 16 stellen nach Abkühlung des Einsatzes einen einstückigen gasundurchlässigen Einsatz 14 dar.

Der Einsatz 14 wird dann teleskopartig in das Gehäuse 11 eingeschoben und zwischen dem rückwärtigen Ende des Teiles 31, der Zwischenwand 17 und dem Gehäuse 11 eine ringförmige Schweißnaht 34 gebildet. Der Verbinderteil 10 ist dann zur Verbindung der Leitungsdrähte mit den Lötbohrungen 20 des Kontaktstiftes 16 und zur Verbindung der Scheidewand des Kabels, welches diese Leitungsdrähte enthält, mit dem Gehäuse 11 des Verbinderteiles fertig.

In der Fig. 3 wird eine erste Abwandlung eines solchen abgedichteten Einsatzes 35 zwischen einem Kontaktstift und einem keramischen Isolierkörper, durch welchen der Stift hindurchgeht, gezeigt. An Stelle des aus den Teilen 15, 16 und 22 zusammengesetzten Einsatzes der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann auf Wunsch der Einsatz 35 verwendet werden. In der Fig. 3 ist ein keramischer Plattenkörper 39 gezeigt, welcher im allgemeinen dem in der Fig. 1 gezeigten Keramikkörper 15 entspricht. Der Keramikkörper 39 ist mit einem durch ihn hindurchführenden Durchlaß 40 versehen. Ein koaxial zum Durchlaß 40 angeordneter Vorsprung 41 erstreckt sich vom Keramikkörper 39 nach außen. Dem in der Fig. 1 gezeigten Stift 16 entspricht ein Kontaktstift 36, der einen geringeren Durchmesser als der Durchlaß 40 aufweist. Der Stift 36, welcher sich in axialer Richtung durch den Durchlaß 40 erstreckt, ist mit einer Vergrößerung 37 versehen, welche an ihrem äußeren Ende mit einer Lötbohrung versehen ist.

Der Stift 36 ist auf dem keramischen Körper 39 gelagert, dort festgehalten und mit ihm in Dichtstellung wie folgt verbunden: Eine Hülse in der Form einer becherartigen biegsamen Zwischenwand 42, die aus einem geeigneten Metall hergestellt ist, ist mit ihrem unteren größeren Ende an die metallisierte Umfangsfläche 44 des Vorsprunges 41 angelötet. Das obere kleinere, nach innen geflanschte Ende der Hülse42 ist oberhalb der Vergrößerung 37 mit dem Stift 36 in Dichtstellung verbunden. Der Rand der Hülse 42 wird in die in einem Flansch auf dem Stift 36 befindliche Nut 46 hineingebogen oder gedreht. Die Hülse wird dann auf ihrem Umfang an dem Flansch 45 angelötet. Der Keramikkörper 39 ist genau wie der in der Fig. 1 gezeigte Körper 15 mittels einer zwischengeschalteten, nicht gezeigten, biegsamen Zwischenwand auf einem Gehäuse (nicht gezeigt) ähnlich dem in der Fig. 1 gezeigten Gehäuse 11 angeordnet und dort in Dichtstellung befestigt.

In der Fig. 4 ist ein zweiter abgewandelter Dichtungseinsatz 47 gezeigt, welcher auf Wunsch in einer Vorrichtung, bestehend aus einem Steckdosenlager und einem Verbinder, verwendet werden kann, die beispielsweise mit den in den Fig. 1 und 3 gezeigten Vorrich-

tiingen zusammenarbeiten kann. In der Fig. 4 entspricht ein keramischer Plattenkörper 51 im allgemeinen dem in der Fig. 1 gezeigten Keramikkörper 15. Der Keramikkörper 51 weist einen verhältnismäßig großen durch ihn hindurchführenden Durchlaß 52 auf. Durch den Durchlaß 52, und zwar koaxial mit demselben, erstreckt sich ein Stift 49 mit einer Vergrößerung 50, an deren äußerem Ende sich eine Lötbohrung befindet. In diesem Beispiel ist der Stift 49 einstückig mit einem Steckdosenkontakt 55, der nur teilweise gezeigt ist, ausgebildet.

Der Kontakt 55 ist in der folgenden Weise in Dichtstellung an dem Keramikkörper51 befestigt:

Das obere größere Ende einer Hülse, die die Form einer becherartigen biegsamen Zwischenwand 54 hat, ist an der metallisierten Innenfläche des Durchlasses 52 in dem keramischen Körper 51 angelötet. Das untere nach innen geflanschte Ende der Hülse 54 wird durch Eindrehen seines inneren Endes in die Nut 56 am oberen Ende des Steckdosenkontaktes mit dem Steckdosenkontakt 55 verbunden und dann abgedichtet, indem es auf dem Umfang daran festgelötet wird.

Die Erfindung besitzt mehrere bedeutende Vorteile: Sie gestattet es, daß der durch die Vorrichtung hindurchführende elektrische Pfad, beispielsweise der Verbinderteil, homogen sein kann, d. h., daß er aus einem beliebigen Metall hergestellt werden kann ungeachtet dessen, ob ein solches Metall hinsichtlich seiner Befestigung an einem keramischen Material wünschenswerte Eigenschaften aufweist. Sie gestattet es ferner, daß der Körper, welcher sich in den Keramikkörper hinein oder durch ihn hindurch erstreckt und an ihm dichtend befestigt wird, fest ist, jedoch bei Temperaturunterschieden, welchen die Vorrichtung ausgesetzt ist, auf den keramischen Körper keine unerwünschten Kräfte ausübt. Gemäß der Erfindung wird die Abdichtungszone zwischen dem Stift oder der Stange und dem Keramikkörper an einen Ort, welcher von dem Keramikkörper entfernt ist, verlegt, so daß eine Ausweitung und Zusammenziehung der Verbindung oder der Abdichtung sich auf den Keramikkörper nur geringfügig auswirkt.

Verschiedene Abwandlungen, beispielsweise mit Bezug auf die Abmessungen der Teile, das verwendete Material und dergleichen wie auch auf die vorgeschlagene Verwendungsmöglichkeit des Gerätes gemäß der Erfindung sind möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Trennbarer, abgedichteter, elektrischer Verbinder zur Verwendung bei hohen Temperaturen, bestehend aus einem keramischen Körper, der sich quer zum Verbindergehäuse erstreckt, daran befestigt ist und einen Durchlaß aufweist, durch welchen ein Stift aus elektrisch leitendem Material hindurchführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (16) mittels einer Hülse (22), die aus einem anderen Metall als der Stift hergestellt ist und diesen umgibt, an dem Keramikkörper (15) befestigt und in Dichtstellung gehalten ist, wobei der Stift einen Durchmesser besitzt, welcher beträchtlich kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse (22) und an der Hülse an ihrem einen Ende hinter dem Keramikkörper (15) befestigt und in Dichtstellung gehalten ist.

2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) in den Durchlaß (21), der sich in dem Keramikkörper (15) befindet, hineinpaßt und durch geschmolzenes Metall an den Wänden dieses Durchlasses in Dichtstellung gehalten wird.

3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (15) mittels einer sich in Längsrichtung erstreckenden biegsamen, abgestuften, undurchlässigen, ringförmigen Metallzwischenwand (17) von der Wand des Verbindergehäuses (11) auf Abstand gehalten, daran befestigt und in Dichtstellung gehalten ist.

4. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper

(15) in Längsrichtung in der Mitte des Verbindergehäuses (11) angeordnet ist und das Ende der Hülse (22), an welcher der Stift (16) befestigt ist, sich innerhalb des Verbindergehäuses, außerhalb des Keramikkörpers (15) und innerhalb der durch die größere Stufe der mit der Innenfläche des Verbindergehäuses verbundenen Metallzwischenwand (17) gebildeten Tasche befindet.

5. Elektrischer Verbinder nach allen vorhergehenden Ansprüchen mit mehreren parallelen elektrisch leitenden Metallstiften, die über die Fläche des Keramikkörpers verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Stifte

(16) sich in seiner Zusammensetzung von wenigstens einem der anderen Stifte (16') unterscheidet.

6. Elektrischer Verbinder nach allen vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Hülse (22) mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch (26) versehen ist, welcher durch geschmolzenes Metall in Dichtstellung an einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch (25) befestigt ist, der an dem Stift (16) gebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen