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Veibindunfi Üür nicht abisolierte Adern, insbesondere für Nachrichtenkabel
Die Erfindung betrifft eine Verbindung für nlcu ab isolierte Adern, insbesondere
für Nachrichtenkabel, unter Verwendung von metallenen Ader-Verbindungselementen.
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Es sind verschiedene Verbindungen für Adern, insbesondere auch für
dünne kunstetoffisolierte Adern von Nachrichtenkabeln bekannt Diese Verbindungen
lassen sich im wesentlichen in kraftschlüssige und in stoffschlüssige Verbindungen
unterteilen. Kraftschlüssige Verbindungen sind z.B. die Schleuderverbindung mit
verdrallten, abisolier-ten Leitern, ferner die Verbindung mittels einer unter dem
Namen B-Wire-Connector bekanntgewordenen, flachgedrückten dreiteiligen Verbindungshülse
oder die sog. Wire-Wrap-Verbindung, bei der der abisolierte Leiter in mehreren Windungen
um einen scharfkantigen Anschlußstift gewickelt wird. Als stoffschlüssige Verbindungen
sind z.B. die spitzenverlötete Schleuderverbindung, bei der die abisolierten Adern
geschleudert und die Spitzen weich verlötet werden oder elektrische Schweißverfahren,
wie z.B. das Perkussionsschweißen mit Anschlußstift und stumpf angeschweißen abisolierten
Adern bekannt geworden Die bekannten Verbindungen erfüllen jedoch die be der Herstellung
von Aderverbindungen gestellten Anforderungen in Bezug auf eine sichere, einfache,
kurze und wirtschaftliche
Montage nicht oder nur teilweise, z.B.
weil die Verbindungen in elektrischer Hinsicht nicht sicher oder bei guten elektrischen
und mechanischen Eigenschaften zu kostspielig sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung für
Adern, insbesondere für Nachrichtenkabel zu schaffen, die - auch bei Herstellung
der Verbindung an der Montagestelle - eine sichere Montage in mechanischer und elektrischer
hinsicht bei geringstmöglicher Ausfallrate, eine einfache Montage unabhängig vom
Zuverlässigkeitsgrad des Monteurs, eine kurze Montagezeit durch gleichzeitiges Herstellen
mehrerer Verbindungen und eine wirtschaftliche Montage ohne Abisolieren der Adern
ermöglicht.
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Bei einer Ader-Verbindung nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß die nicht abisolier-ten Leiter unter Anwendung von Druck durch Schweißen
unmittelbar mit den Verbindungselementen stoffschlüssig verbunden sind.
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Eine besonders bevorzugte Verbindung nach der Erfindung ist durch
Kaltpreßschweißung hergestellt. Die Kaltpreßschweißung bietet den Vorteil unabhängig
von Hilfsenergien zu sein. Dadurch ist das zum Kaltpreßschweißen eingesetzte Werkzeug
jederzeit einsatzbereit und wirtschaftlich.
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Eine für nicht abisolierte Adern besonders zuverlässige Verbindung
durch Kaltpreßschweißung ergibt sich, wenn bei Verwendung einer Hülse als Ader-Vusbindungselement
der Stempel in dem in der Mitte des Verbindungselementes angreifenden Bereich erhaben
geformt ist, derart x7 daß die verformte Hülse in der Mitte am dünnsten ist und
sich die verformte Hülse zumindest an ihrer Außenfläche von ihrer Mitte ausgehend
konisch oder kegelig erweitert. Auf diese
Weise wird die Aderisolierung
an der Schweißstelle aulgerissen. Die Aderisolierung fließt dann beim Schweißvorgang
in einen sich aufgrund der Stempelausbildung und der Hülsenverformung bildenden
Hohlraum der Hülse.
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Eine weitere vorteilhafte Verbindung nach der Erfindung ist durch
Widerstandeschweißen, vorzugsweise durch Kondensator-Impulsschweißung, hergestellt,
Die Herstellung der Verbindung durch diese Schweißung bietet den Vorteil, daß Schweißung
bzw. Geräte einfach in der Handhabung bzw. Wartung sind. Ferner lassen sich Verbindungen
herstellen, die bereits isoliert sind.
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Besonders vorteilhaft wird die Verbindung nach der Erfindung bei sehr
dünnen Adern, insbesondere bei Leiter abmessun vonO,) mm, angewendet.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Verbindung nach der Erfindung
und weitere Einzelheiten sind anhand von Zeichnungen im folgenden näher beschrieben.
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In den Fig. 1 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen von Verbindungen
für nicht abisolierte Adern, insbesondere für Nachrichtenkabelrdargestellt, wobei
diese Verbindungen entweder durch Kaltpreßschweißung oder durch Kondensator-Impulsschweißung
hergestellt sind. In allen Fällen werden zur Verbindung der nicht abisolierten Adern
metallene Ader-Verbindungselemente in Form von Metallhülsen oder -folien verwendet
und die nicht abisolierten Leiter unter Anwendung von Druck durch Schweißen unmittelbar
mit den Verbindungselementen stoffschlüssig verbunden. Dabei greifen die zum Verschweißen
angewendeten Druckkräfte im wesentlichen in radialer Richtung der Adern an.
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In den Fig. 1 bis 4 sind verschiedene Ausführungsformen von Verbindungen
gezeigt, die durch die zur Widerstandsschweißung gehörende Kondensator-Impulsschweißung
hergestellt sind, Beim Kondensator-Impulsschweißen wird die zum Verschweißen notwendige
Energiemenge in einem elektrischen Kondensator bei hoher Spannung gespeichert. Zum
Schweißen wird diese Kapazität über die Primärwicklung eines Impulstransformators
entladen. Der Sekundärstrom wird über Elektroden der zwischen den Polen der SekundErwicklung
liegenden Schweißstelle zugeführt. Die Vorteile der Kondensator-Impulssehweißung
liegen darin, daß die dem Schweißgut zugeführte Schvweißen:ergie nahezu konstant
bleibt, so daß sehr gleichmäßige Schweißergebnisse erzielt werden. Außerdem ist
die Schweißseit sehr kurz. Daher ist diese Schweißung besonders für die Massenfertigung,
also zur Verbindung von Adern, geeignet, da sich durch die Gleichmäßigkeit der Schweißergebnisse
geringe Ausschußquoten ergeben.
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Bei der Verbindung in Fig. la sind die Adern 1,ohne die Isolierung
zu entfernen, durch Elektrodenkraft paarweise nebeneinander liegend auf eine Seite
einer bandförmigen, als Ader-Verbindungselement dienenden Metallfolie, vorzugsweise
auf eine Silberfolie 2, geschweißt. Dieses Folienband wird nach der Schweißung an
den eingezeichneten Trennlinien 3 abgeschnitten. Bei der Verschweißung wird durch
die erhitzten Elektroden die Aderisolierung 4 im Bereich der Schweißstellen 6 weggeschmolsen,
wobei sich an der Oberseite der Anordnung eine kleine Einsenkung 7 ergibt und die
in Fig. ib im Schnitt durch eine Schweißstelle dargestellte leitende Verbindung
zwischen dem Leiter 5 und der Silberfolie 2 entsteht. Die Adern können auch, wie
in Fig. 1c im Schnitt dargestellt, übereinander liegend auf beiden Seiten der Folie
angeordnet werden. Bei der Verbindung in den Fig. la, ib und lc sind
alle
Adern 1 von der gleichen Seite her auf die Silberfolie 2 zugeführt. Dagegen sind
bei der in Fig. 2a dargestellten Aderverbindung die Adern eines Adernpaares 8 und
9 jeweils von entgegengesetzten Richtungen her auf das Ader-Verbindungselement zugeführt
und nebeneinander liegend auf beiden Seiten der Silberfolie angeordnet. Zur Isolierung
der Verbindung sind bei dieser Anordnung, wie in den Fig.
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2b und 2c zu sehen, zu beiden Seiten der Verbindung auf diese selbsthaftende
Folien 10 11 afgeleo und zusammengepreßt. Diese Isolierung ist auch bei der Anordnung
nach den Fig. 1a, ib und le möglich, Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 werden
als Ader-Verbindungselemente zwei Metallfolien 12 und 13 verwendet, wobei die Adern
14 und 15 (Fig. 3a und 3b) zwischen diesen Folien angeordnet sind. Folien 12 und
13 und Adern 14 und 15 sind in Aussparungen 16, 17 bzw. 18 19 einer der Isolierung
der Ader-Verbindung dienenden Hülse 20 aus Isoliermaterial, z.B, aus Polyäthylen,
eingelegt und in Fig. 3a im ungeschweißten, in Fig. 3b im geschweißten Zustand dargestellt.
Die Isolierhülse 20 ist in einem bandförmigen Streifen 21 (Fig. 3c und 3d) mit mehreren
Hülsen enthalten und nach der Schweißung an den Einkerbungen 22, 23 entsprechend
abgeschnitten. Die Anordnung ist in den Fig. 3c und 3d in Seitenansicht bzw. in
Draufsicht dargestellt, wobei zu sehen ist, daß die Adern 14, 15 eines Adernpaares
jeweils von entgegengesetzten Seiten her auf die Ader-Verbindungselemente zugeführt
sind.
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Bei einer weiteren in Fig. 4 dargestellten Äderverbindung ist als
metallenes Ader-Verbindungselement eine Hülse 25, vorzugsweise aus Silber oder Kupfer,
verwendet, in die zwei Adern 26, 27 von der offenen Seite her -eingeführt sind.
Diese Metallhülse 25 ißt zur Isolierung der Verbindung in eine gegebenenfalls in
einem Streifen mit mehreren Hülsen
enthaltenen Hülse 28 aus Isoliermaterial
gesteckt. Die Ader-Verbindungshülsen 25, 28 sind in den Fig. 4a und 4b im Schnitt
in Seiten- bzw. Vorueransicht und in Fig. 4c in Draufsicht dargestellt. Dabei ist
zu sehen, daß die zur Außenseite der Hiilse hin beiderCei-ts offenen Aussparungen
29, 50 für die Einführung der Schweißelektroden derart ausgebildet sind, daß sich
benachbarte, als Hülsen ausgebildete und in die Isolierhülse gesteckte Ader-Verbindungselemente
nicht berühren. Dies wird hier dadurch erreicht, daß die Isolierhülse 28 nur oberhalb
und wtlterhalb der Metallhülse 25 ausgespart ist, während seitlich der Metallhülse
25 jeweils eine Wand 31, 32 stehenblei.bte In den Fig. 5, 6 und 7 sind versehiedene
Ausführungsformen von Verbindungen gezeigt, die durch Kaltpreßschweißung hergestellt
sind. Diese Art der Verbindung ist besonders ein fach herzustellen. Die Kaltpreßschweißung
erfordert jedoch metallisch blalie Oberflächen und eine ausreichende Oberflächenvergrößerung
in der Berührungszone der miteinander zu verbindenden Teile oder zumindest eine
derart hohe Oberflächenvergrößerung, daß bei der plastischen Verformung beim Verschweißen
die Premdschichten, wie Oxydhäute, zerdrückt oder zerrissen werden und wie Inseln
stehenbleiben, während in den Zwischenräumen metallisch blanker Werkstoff hervortritt,
Unter dem Einfluß der angewendeten hohen Druckkraft tritt dann die Verschweißung
der Oberflächen ein. Die dabei notwendige Verformungsenergie kann jedoch bei der
Verbindung von Adern von Hand aufgebracht werden, so daß die Verbindung durch ein
einfaches Handwerkzeug hergestellt werden kann.
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Bei der Verbindung in den Fig. 5a und 5b wird als Ader-Verbindungselenient
eine Kupferhülse 35 verwendet, in welche die isolierten Adern 36, 37 von entgegengesetzten
Richtungen her eingeführt sind. Die Hülse 35 wird durch
einen beidseitig
angreifenden Stempel 38, z.B. einer Handzange, derart verformt, daß die Kaltschweißverbindung
in der Mitte des Verbindungselementes eintritt und die Schweißstelle frei von mechanischen
Kräften ist. Bei Verwendung einer Hülse als ider-Verbindungselement ist der Stempel
in dem in der Mitte des Verbindungselementes angreifenden Bereich 38, 39, 40 derart
erhaben geformt, daß die verformte Hülse in der Mitte am dünnsten ist und sich die
verformte Hülse zumindest an ihrer Außenf1.ache von ihrer Mitte ausgehend konisch
oder kegelig erweitert. Durch die Form des Stempels wird die Aderisolierung an der
Schweißstelle aufgerissen. Die Aderisolierung fließt dann beim Schweißvorgang in
einen sich aufgrund der Stempelausbildung und der HUlsenverformung bildenden Hohlraum
42 der Hülse.
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Vorteilhaft ist es außerdem, wenn zur Unterstützung dieses Vorganges
der Stempel derart geformt ist, daß seitlich des mittleren sich erweiternden Bereiches
der verformten Hülse eine Einschnürung 43 gebildet ist. Um die Zuverlässigkeit der
Kaltschweißverbindung noch weiter zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Verbindungshülsen
erst unmittelbar vor dem Verformen auszubohren, z.B. durch eine besondere Vorrichtung
am Preßwerkzeug. Schliffbilder, die bei kaltgeschweißten Ader-Verbindungen hergestellt
wurden, haben gezeigt, daß sich zumindest mehrere Kaltschweißzonen zwischen den
beiden miteinander zu verbindenden Metallen ergeben und bei Adern mit besonders
reinen Oberflächen oder entsprechend höherer Oberflächenvergrößerung eine vollständige
Kaltschweißung im Verformungsbereich erreicht wird.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung einer derartigen Verbindung
ist in Fig. 6 dargestellt; dabei zeigt Fig. 6a eine Kupferhülse 45 als Ader-Verbindungselement
mit eingelegten Adern 46, 47, Fig. 6b die Herstellung der Verbindung und Fig. 6c
die fertiggestellte Verbindung. Bei der Anordnung nach Fig. 6b ist anstelle der
in Fig. 5a verwendeten erhabenen
Stempelform mit Schrägflächen 39,
40 und einer Stirnfläche 41 die erhabene Stempelfläche 48 hier in vorteilhafter
Weise gewölbt, wodurch der Fließvorgang der Aderisolierung bzw. evtl. auftretender
Oxydhäute von der Schweißstelle weg weiter begünstigt wird.
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Schließlich ist in Fig. 7 die durch Kaltschweißen erreichte Iderverbindung
durch Walzen, hier durch ein Walzenpaar 50, 51 hergestellt, wobei die als Ader-Verbindungseleient
dienende Kupferhlse 52 in Richtung der eingezeichneten Pfeile durch das Walzenpaar
gezogen wird.
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Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten und oben beschriebenen Aderverbindungen
eignen sich besonders gut für die Verbindung sehr dünner Adern, insbesondere bei
Beiterabmessungen von 0,3 mm.
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19 Patentansprüche 7 Figuren