DE1490071A1

DE1490071A1 - Gasdichte elektrische Kontakteinschmelzung fuer Kupplungsverbindungen

Info

Publication number: DE1490071A1
Application number: DE19631490071
Authority: DE
Inventors: Van Horssen Arden Darrel
Original assignee: United Carr Inc
Current assignee: United Carr Inc
Priority date: 1962-11-13
Filing date: 1963-11-13
Publication date: 1969-08-14
Also published as: US3257636A; DE1490071B2; GB1047890A

Description

'Gasdichte elektrische Kontakteinschmelzung für Kupplungsver-

bindungen"

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktein-Schmelzung) irisbesondere mit aus einem einzigen Stück bestehenden Sockelkontakten, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Kontaktes bzw· der Einschmelzung.

allgemeines Problem bei der Herstellung gasdichter elektrischer Kupplungen ist die Verbindung von deren Kontakten mit einem Kupplungseinsatz, wobei eine hermetische Abdichtung von einer Seite des Einsatzes zu der anderen hergestellt werden soll· Der Einsatz ermöglicht es, die Kontakte dauernd it* einer bestimmten Stellung gegenüber einem Kupplungsgehäuse zu halten, so daß die Kontakte von zusammenpassenden Kupplüngshalften miteinander richtig in Eingriff stehen und die gewünschte elektrische Verbindung herstellen*

Die normalerweise verwendeten Kontaktmetalle mit der wünschenswerten elektrischen Leitfähigkeit sind schwierig mit dem Material des Einsatzes zu verbinden bzw. zu ver-

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schmelzen, welcher aus Glas oder dgl. besteht. Eine zuverlässige und gute Verbindung ist jedoch für einen gasdichten Abschluß wesentlich. In gleicher Weise besitzen die derzeit bekannten, zur Verbindung mit Glas und ähnlichen Stoffen geeigneten Metalle eine schlechte elektrische Leitfähigkeit.

Eine Lösung des Problems besteht in der Ausführung der Kontakte in zumindest zwei Teilen, deren einer die gewünschte elektrische Leitfähigkeit aufweist und deren anderer sich mit dem Einsatzmaterial leicht verbinden läßt. Erreicht wird dies durch eine Koaxialanordnung beider Teile, wobei das innere Glied den elektrischen Leiter und das äußere Glied oder die Hülse sich in Abdichtungsberührung mit dem Einsatz befindet.

Zwecks der Erfindung ist die Schaffung einer elektrischen Kontaktanordnung, bei welcher die Teile wirksam miteinander zu verbinden sind und einen festen, gasdichten Aufbau bilden, der nicht störanfällig ist, wenn er kritischen Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird.

Gemäß einem weiteren Zweck der Erfindung soll die Kontaktanordnung in einen Einsatz aus Glas oder dgl. einer Kupplung gasdicht einschmelzbar sein.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Kontaktanordnung der erwähnten Art, welche billig und wenig aufwendig in der Herstellung ist.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung, welches nur geringe Sachkenntnis erfordert, jedoch sehr zuverlässig durchführbar ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge mäßen KontaJctstifteinschmelzung in Glas, teilweise in Längsschnittdarstellung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Pig. I in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen in Fig. 1 enthaltenen Kontaktstift für

sich allein in Verbindung mit einem anfänglich aufgebrachten Lot,

Fig. 4 den Kontaktstift von Fig. 3 während der Bear beitung des aufgebrachten Lotes durch ein spanabhebendes Werkzeug,

Fig. 5 den gemäß Fig. 4 bearbeiteten Kontaktstift bei dessen Einbringen in eine zu der Anordnung nach Fig. 1 gehörige Hülse,

Fig. 6 den Kontaktstift nach vollständigem Einschieben in die umgebende Hülse, jedoch vor der Herstellung einer Lötverbindung zwischen Stift und Hülse in teilweiser Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 weist das dort gezeigte Ausführungsbeispiel einer zu der erfindungsgemäßen Einschmelzung gehörigen Kontaktanordnung 10 zwei Hauptteile auf, nämlich eine Hülse oder Büchse 11, welche unmittelbar in einen Glaseinsatz bzw. -sockel 12 eingeschmolzen ist, und einen Sockelkontakt 13.

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Die Hülse 11 umfaßt ein Metallrohr 14 mit einem Aufnahmeende 15, welches durch Eindrücken mittels einer Drehbank an einem Endabschnitt 16 eines sockelseitigen Endes 17 etwa rechtwinklig eingebördelt ist. Auf Wunsch kann eine in der Hülse stirnseitig gebildete Öffnung 18 in axialer Ausrichtung ausgebohrt werden, wobei gleichzeitig die Bohrung mit einer Absenkung 19 versehen wird.

Die Hülse 11 ist mit einer umlaufenden Sicke 20 versehen, welche ebenfalls durch Eindrücken auf einer Drehbank angebracht wird. Gemäß Fig. 1 ist die Hülse an ihrem anschlußseitigen Ende 21 mit dem Sockelkontakt 13 durch Preßsitz verbunden.

Eine sehr günstige Meta]lverbindung zur Herstellung der gasdicht in den Glassockel 12 einschmelzbaren Hülse besteht aus einer Nickellegierung mit einem prozentualen Verhältnis von 52:48 Nickel zu Eisen. Dieses Verhältnis kann selbstverständlich zur Erreichung optimaler Haftwerte zwischen dem Flächenbereich 22 des Glases und dem Flächenbereich 23 der Hülse 11 verändert werden. Das gewählte Legierungsverhältnis bedingt auch die durch eine Maschine erfolgende Bearbeitungsfähigkeit sowie die leichte Anbringung einer Lötverbindung.

Der Sockelkontakt 13 befindet sich innerhalb der Hülse 11 sowie in Kontakt mit deren Innenfläche 24 an einem Punkte 25, wo sich die Sicke 20 befindet} ferner besteht eine Berührung an einer Fläche 26 eines Schenkels 27 des Sockelkontaktes, welche durch den Preßsitz mit dem anschlußseitigen Ende 21 der Hülse 11 hergestellt wird.

Für den Sockelkontakt wird ein elektrisch sehr gut leitendes Material verwendet; dies kann auch leicht maschinell bearbeitet werden und besteht vorzugsweise aus

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einer Beryllium-Kupfer-Legierung.

Der Schenkel 27 des Sockelkontaktes besitzt einen Aufnahmeteil 28, welcher an dem vorderen, durch federnde Finger 29 gebildeten Ende ausgebildet ist. Bei der Einführung eines (nicht gezeigten) Stiftkontaktes durch die Hülsenöffnung 18 werden die Finger 29 nach außen gedrückt, so daß ein guter Kontakt zwischen dem Sockel und dem Stift dauernd aufrechterhalten wird. Hinter dem Schenkel 27 ist an einem Anschlußende 30 ein topfartiger Lötanschluß 31 ausgebildet, welcher einen genügenden vorderen Durchmesser zur Bildung einer Schulter 32 besitzt. Die Schulter 32 schlägt unmittelbar an das Anschlußende 21 der Hülse 11 an. Der Lötanschluß 31 dient in üblicher Weise zur Aufnahme eines Anschlußdrahtes.

Der Schenkel 27 des Kontaktstiftes ist in zwei Abschnitte unterteilt, wobei ein rückwärtiger dicherer Abschnitt 33 durch die Fläche 26 gebildet wird, welche an der Hülse - wie vorangehend erwähnt - mit Preßsitz anliegt. Ein vorderer Abschnitt 34 von geringerem Durchmesser zwischen dem Sockel 28 und dem rückwärtigen Abschnitt 33 besitzt eine Ringnut (Fig. 3) mit einer Bodenfläche 36, welche sich an die umlaufende Fläche des Abschnitts 34 durch konische Flächen 37 anschließt. Die Ringnut wird zuerst mit Lot 38 versehen, welche später durch Erhitzen allmählich zum Einfließen in einen offenen Ringraum 39 (siehe Fig. 6) gebracht wird. Dieser offene Raum wird teilweise durch die innere umlaufende Fläche 24 der Hülse 11 und durch eine Außenfläche 40 des Abschnitts 34 gebildet. Die Sicke 20 sowie eine Schulter 41 bilden Längsbegrenzungen des Ringraums 39 zwischen der Hülse 11 und dem Sockelkontakt 13; hierdurch wird das Volumen des einfließenden Lotes begrenzt. Die Sicke dient in ähnlicher Weise wie die Schulter 41 dazu, ein weiteres Einfließen

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von Lot längs der Oberfläche 40 zu verhindern. Somit kann das Lot nicht zwischen die Finger 29 fließen und dabei deren Biegsamkeit beeinträchtigen. Die Sicke 20 dient auch zur Zentrierung des Sockelkontaktes bei dessen Einführung in die Hülsell und stellt einen kleinen Ringraum zwischen der Hülse und dem Sockelkontakt her, um während des Lötvorganges das Einfließen eines Lotes mit bestimmter Kapillarität zu erlauben.

Bei der Herstellung eines einzigen Stiftkontakts wird die Lötnut 35 des Sockelknntaktes 13 zuerst mit dem Lot 38 (Siehe Fig. 3) in genügendem Überschuß versehen, um zu erreichen, daß die gewünschte Menge an Lot verbleibt, wenn diese gemäß Fig. 4 abgearbeitet wird. Das Abarbeiten wird durch axiales Eindrücken des Sockelkontaktes in ein Bearbeitungswerkzeug 42 erreicht, wobei eine scharfe Kante 43 desselben diejenigen Teile des Lots wegnimmt, die einen vorgeschriebenen Durchmesser übersteigen. Nach beendeter Bearbeitung besitzt das Lot einen Durchmesser, welcher ein leichtes Einschieben des Sockelkontaktes in die Hülse erlaubt. Nach der Bearbeitung des Lots wird ein Flußmittel aufgebracht, und der Sockelkontakt ist danach zum Einschieben in die Hülse 11 vorbereitet.

Die Hülse wird ebenfalls vorher auf das Einschieben des Sockelkontakts vorbereitet. Wie vorausgehend beschrieben, ist die Hülse 11 mit einem Sickenring 20 versehen, und ihr geschlossenes Eingangsende 15 wurde durch Umbördelung des Materials in die Form gemäß Fig. 1 und 5 gebracht. Durch Reduzierung des Außendurchmessers der Hülse erfolgt eine teilweise Einengung der Innenfläche 24. Die Hülse wird dann in an sich bekannter Weise in den Glassockel 12 eingeschmolzen. Danach kann auf Wunsch

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eine Plattierung aus Gold, Silber oder dgl. auf der Hülse niedergeschlagen werden. Dies ergibt günstigere Löteigenschaften zwischen der Hülse und dem Sockelkontakt und damit eine bessere Abdichtung der Lotung. Schließlich wird die Hülse mit einer Flußmittellösung versetzt, welche zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen den beiden Teilen dient.

Gemäß Fig. 5 wird danach der Sockelkontakt 13 axial in die Hülse durch das Anschlußende 21 eingedrückt. Der Sickenring 20 setzt dem Einschieben der Teile einen geringen Widerstand entgegen, was wiederum eine anfängliche Abdichtung vor dem Lötvorgang ergibt. Der Preßsitz zwischen dem größeren rückwärtigen Abschnitt 33 und dem Anschlußende 21 der Hülse bildet, wie vorangehend ausgeführt, ebenfalls eine anfängliche Dichtung zwischen den entsprechenden Teilen. Der Sockelkontakt 13 kann in die Hülse durch Einsetzen eines Werkzeugs 44 in den Lötanschluß 31 nebst nachfolgendem Ausüben einer Kraft in Richtung eines Pfeiles 45 eingedrückt werden. Wenn die Hülse und der Sockelkontakt in ihre Endstellung bewegt werden, nehmen sie die Lage nach Fig. 1 und 6 ein, wobei sich das Lot 38 in dichter Berührung mit der Innenfläche 24 der Hülse 11 befinden.

Das Zusammenlöten der beiden Teile bildet den abschließenden Verfahrensschritt. Dies wird durch Eintauchen der gesamten Anordnung in ein Öl oder ein anderes nichtoxydierendes Medium bewirkt, welches eine gleichmäßige Hitze ausstrahlt und ein Abblättern der Plattierung oder eine Oxydation der Oberfläche verhindert. Das Öl wird auf einer Temperatur gehalten, welche einen schnellen Fluß des Lotes gewährleistet, dieses jedoch nicht überhitzt. Zu diesem Zweck soll ein Lot verwendet werden, welches in

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seinem Schmelzpunkt unterhalb demjenigen des GlassocJcels liegt. Das Lot 38 soll auch einen Schmelzpunkt besitzen, welcher gut oberhalb des Schmelzpunktes von Loten zur Anbringung eines Drahtes an dem Lötanschluß 30 liegen, so daß das Dichtungslot nicht jedesmal dann geschmolzen wird, wenn ein Draht an den Lötanschluß 31 angelötet bzw. von diesem abgelötet wird. Ein Lot mit einer Erstarrungstemperatur von annähernd 267° C (514° F) und einer Verflüssigungstemperatur von annähernd 300° C (570° F) erwies sich in dieser Hinsicht als günstig. Ein Öl mit einer Temperatur von etwa 293° C (560° f) wird in diesem Fall verwendet, wobei der Kontakt 10 etwa 2 Minuten lang eingetaucht wird. Dieser Zeitraum ist eine optimale Dauer für eine gute Abdichtung, kann jedoch entsprechend der Form, den Abmessungen und sonstigen Daten eines Kontakts verändert werden. Das Ölbad wird vorzugsweise auf einer Temperatur etwa unterhalb der Verflüssigungstemperatur des Lotes gehalten, da dieses hierbei genügend nahe an der Verflüssigungstemperatur liegt, um in den offenen Ringraum 39 einzufließen, andererseits jedoch nicht nahe genug an dem Erstarrungspunkt liegt; somit werden dann die Hülse und der Kontakt beim Abkühlen schnell miteinander verbunden.

Während des Lötvorganges fließt das Lot in den Ringraum 39 durch Käppillarwirkung ein. Die abgeschrägten Flächen 37 unterstützen die Kapillarbewegung des Lotes und stellen weiterhin eine völlige Lotabdichtung am Umfang her. Wenn das Lot in den offenen Raum 39 fließt, entsteht ein ringförmiger Hohlraum 46 (siehe Fig. 1) infolge des NichtVorhandenseins von Lot, jedoch beeinträchtigt dieser nicht die Abdichtung, da die Räume 39 völlig abgedichtet sind.

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Gemäß einem abgeänderten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Sickenring 20 außerhalb des Glassockels angeordnet sein, ohne daß hierdurch der Zusammenbau des Kontaktes ungünstig beeinflußt wird.

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

1. Gasdichte Kontakteinschmelzung für eine elektrische Kupplungsverbindung, gekennzeichnet durch eine Hülse (11) zur Aufnahme eines entsprechenden Kontaktstiftes einer zugehörigen zweiten Kupplungshälfte, einen an seinem vorderen Teil in der Hülse mit radialem Abstand zentrierten elektrisch leitenden Sockelkontaktstift (13), welcher an seinem vorderen Abschnitt (28) als Eingriffselement für den zugehörigen Kontaktstift der zweiten Kupplungshälfte und an seinem rückwärtigen Teil (30) zur Aufnahme eines Anschlußdrahtes ausgebildet ist, einen an einer bestimmten Stelle zwischen dem vorderen und rückwärtigen Teil sowie in dem Ringraum zwischen der Hülse (11) und dem Kontaktstift (13) angeordneten Aufnahmeteil (35) für eine Lotmenge, welche eine gasdichte Verbindung zwischen der Hülse und dem Kontaktstift (13) herstellt, und eine Begrenzung (20) zur Festlegung des Lotes während des Lötvorganges.

2. Kontakteinschmelzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (12) in einen zu der Kupplungsverbindung gehörigen Einsatz (12) aus Glas oder dgl. eingeschmolzen ist.

3. Kontakteinschmelzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Längsabstand angebrachte Begrenzungen (41, 20) zur Festlegung des Lotes während des Lötvorganges vorgesehen sind.

4. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Begrenzung (2O) aus einer ringförmigen Einsickung der Hülse (11) besteht, welche den Kontaktstift (13) berührt.

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'5. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Begrenzung (41) an dem Anschlußende (30) des Kontaktstiftes angeordnet ist.

6. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Begrenzung (41) aus einem Abschnitt (33) des Kontaktstiftes (13) von vergrößertem Durchmesser besteht, welcher an der Innenfläche der Hülse (11) anliegt.

7. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (13) einen aus der Hülse (11) ragenden rückwärtigen Abschnitt (30) von gleichem Außendurchmesser wie die Hülse (11) aufweist, welcher sich unmittelbar an die Hülse anschließt.

8. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (13) mit Preßsitz in die Hülse (11) eingeschoben ist.

9. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsickung (20) innerhalb des Einschmelzbereiches der Hülse (11) in dem Einsatz (12) liegt.

10. Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einer Nickel-Eisen-Legierung und der Kontaktstift (13) aus einer Beryllium/ Kupfer-Legierung besteht.

11. Kontakteinschmelzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung der Hülse (11) aus 52 % Ni und 48 % Fe besteht.

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12. Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch Aufbringen von Lot (38) an dem hierfür vorgesehenen Aufnahmeabschnitt (35) des Kontaktstiftes (13), Einpressen des Kontaktstiftes (13) in die Hülse (11) nebst nachfolgendem Erhitzen auf die Schmelztemperatur des Lotes.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) vor dem Einbringen des Kontaktstiftes (13) in den Einsatz (12) eingeschmolzen wird, wobei die Schmelztemperatur des Lotes unterhalb derjenigen der Einsatzeinschmelzung liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Kontaktstift (13) aufgebrachte bzw. aufgeschmolzene Lot (38) vor dem Einpressen in die Hülse auf deren Innendurchmesser abgearbeitet wird (Fig. 4).

15. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlötung des Kontaktstiftes (13) in der Hülse (11) in einer nicht oxydierenden Atmosphäre erfolgt.

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