DE2417346A1

DE2417346A1 - Elektrische kupplung

Info

Publication number: DE2417346A1
Application number: DE2417346A
Authority: DE
Inventors: Joseph D Kinnear
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2224899B1; DE2417346B2; DE2417346C3; CA1000825A; JPS501380A; JPS5317754B2; FR2224899A1; US3912352A; GB1462658A

Description

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Heuck ■ Dial Fnys. VV. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graaif 3 - Dipl. Ing. W. Wehnert

8 MUiitf.o'.i 2, Mozartstrafie 25

Telefon 5380516

Joseph Douglas KINNEAR

5631 South 6th Avenue , 3. April 1974

Countryside,Illinois,USA ^ Anwaltsakte M-3051

Elektrische Kupplung

Die Erfindung betrifft drehbare elektrische Kupplungen.

Bei vielen mit elektrischer Kraft betriebenen Geräten ergibt sich die Notwendigkeit zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer stationären Klemme und einem Arbeitsteil, das entweder für Drehbewegungen ausgelegt ist oder im Gebrauch bestrebt ist, sich zu drehen. Ein Beispiel für eine solche Einrichtung, bei welcher sich das Arbeitsteil dreht, ist eine Kabelspule für eine Magnetwinde oder ein.magnetisches Hebezeug. Bei solch einer Winde ist ein Kabel für hohe Stromstärken auf einer Trommel aufgewickelt und wird von dieser auf- und abgespult, wenn der Magnet emporgehoben oder herabgelassen wird. Ein Ende des Kabels ist mit dem Magneten verbunden, und das andere Ende der Spule ist an auf der Trommel angeordnete Kollektorringe angeschlossen, die ihrerseits über Bürstenkontakte mit einer elektrischen Strom-

quelle verbunden sind. Bei einer solchen Anordnung ist es vor-

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teilhaft, wenn die elektrische Verbindung wirtschaftlich hergestellt werden kann, und unumgänglich, daß sie starke Ströme führen kann und leicht zu warten ist.

Ein Beispiel für eine Einrichtung, bei welcher das Arbeitsteil bestrebt ist, sich zu drehen, ist ein Hängekabel in einer sich drehenden Galvanisierungstrommel, dessen Kathode als kugelförmiges Metallteil ausgebildet ist und mit einem Ende des Hängekabels verbunden ist, das durch ein Ende der Galvanisierungstrommel in diese eingeführt ist und in sie axial hineinragt. Obwohl solche Hängekabel herkömmlicher Bauart nicht für Drehbewegungen ausgelegt sind, kommt es häufig vor, daß sich die kugelförmige Kathode am freien Ende des Kabels mit den in der sich drehenden Trommel geschleuderten Werkstücken verwickelt. Unter diesen Umständen kann sich der äußere Kabelmantel aus Gummi oder Neopren leichter biegen und verdrehen als die Kupferdrahtlitzen innerhalb des Mantels. Dadurch werden auch die Drahtlitzen verdreht und verknotet, was in verhältnismäßig kurzer Zeit zur Zerstörung des Kabels führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine drehbare elektrische Kupplung von wirtschaftlicher Bauweise zu schaffen, die für hohe Strombelastungen ausgelegt und auch wartungsfreundlich ist. Erfindungsgemäß ist eine drehbare elektrische Kupplung für Starkstromkabel vorgesehen, die sich zum elektrischen Anschluß eines Kabels an eine feststehende Klemme eignet und dabei es dem Kabel gestattet, sich um seine Längsachse zu drehen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Hängekabel für GaI-

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vanisierungstrommeln vorgesehen, das nicht nur gegenüber der Anschlußklemme drehbar ist, sondern auch den Drehmomenten widerstehen kann, welchen solche Kabel ausgesetzt sind, wenn sie mit Werkstücken verwickelt werden, die in der sich drehenden GaIvansierungstrommel geschleudert werden.

Erfindungsgemäß ist eine drehbare Kupplung vorgesehen, die zwei entgegengesetzt angeordnete, starre, koaxial fluchtende elektrische Rundkabel umfaßt, von denen eines befestigt und das andere drehbar ist, wobei eine Glocken- oder Tulpenkupplung die entgegengesetzten Enden der Kabel oder Leitungen umschließt. Die "Blätter" der Tulpenkupplung stehen mit der äußeren Zylinderfläche der beiden Leitungen in Reibverbindung, um einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen Leitung und Kupplung herzustellen und dabei eine relative Drehung zwischen den beiden Leitungen oder Kabeln zu ermöglichen.

Insbesondere ist in Verbindung mit einer drehbaren Kabelkupplung erfindungsgemäß ein ummanteltes Kabel für eine verhältnismäßig hohe elektrische Belastung vorgesehen, das auch ein Drehmoment oder einen Drall axial von einem Ende des Kabels zum anderen übertragen kann. Die Fähigkeit, den axialen Drall zu übertragen, wird hauptsächlich dadurch erreicht, daß der Gummi- oder Neoprenmantel direkt mit den Außenlitzen der Leitungsdrähte verklebt ist, die, wie bei solchen Kabeln üblich, in einzelnen Gruppen der Länge des Kabels nach spiralgewickelt sind. Bei einem herkömmlichen Kabel liegt jedoch eine Zwischenschicht aus Papier, Mylar oder ein anderer Schichtstoffstreifen zwischen dem Mantel

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und den Drahtlitzen. Dieser Schichtstoffstreifen erleichtert das Abisolieren der gegenüberliegenden Enden des Mantelmaterials von den Drahtlitzen, da er zwischen Mantel und Draht eine Trennungsschicht bildet, doch kann sich gleichzeitig auch der Mantel axial verdrillen und zwar bis zu einem gewissen Grade unabhängig von und mehr als die inneren Drahtlitzen.

Beim erfindungsgemäßen Kabelaufbau sind Vorrichtungen an den entgegengesetzten Enden des Kabels vorgesehen, die integral sowohl mit dem Mantel als auch mit den Drahtlitzen verbunden sind. Eine dieser Vorrichtungen oder Armaturen umfaßt eine Tulpenkupplung, welche es der Armatur gestattet, sich gegenüber einer feststehenden Klemme zu drehen, mit welcher die Armatur elektrisch verbunden ist. Im Falle eines Hängekabels für Galvanisierungstrommeln umfaßt die Armatur am anderen Ende des Kabels eine kugelförmige Kathode.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Teilseitenriß, teilweise als Schnitt dargestellt, einer Galvanisierungstrommel mit der erfindungsgemäßen drehbaren elektrischen Kupplung und den erfindungsgemäßen Hängekabeln;

Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

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Fig. 3 einen Seitenriß, teilweise im Schnitt, des in Fig. 1 gezeigten drehbaren Endes des Hängekabels;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 die perspektivische Ansicht eines tulpenförmigen Blattes der in Fig. 2 gezeigten Tulpenkupplung;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 2;

Fig. 7 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, vom zusammengebauten Kathodenende des in Fig. 1 gezeigten Hängekabels;

Fig. 8 einen Seitenriß, teilweise im Schnitt, der Manschette, mit welcher das Kabel mit der kugelförmigen Kathode verbunden ist;

Fig. 9 einen Teilseitenriß,der zeigt, wie das Kabel, die Manschette und die Kathode zusammengebaut sind;

Fig. 10 einen Teilseitenriß, der zeigt, wie die Manschette der Fig. 8 auf den Kabelmantel gesteckt ist;

Fig. 11 einen Teilschnitt durch eine Kabelspule mit der erfindungsgemäßen drehbaren Kupplung;

Fig. 12 einen Teilschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen drehbaren elektrischen Kupplung;

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Fig. 13 einen Teilschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen drehbaren elektrischen Kupplung.

In Fig. 1 sind bestimmte Merkmale der Erfindung in Verbindung mit dem Galvanisxerungstank 10 gezeigt. Im Tank ist die Galvanisierungstrommel 12 mit den Stirnwänden 14 und den perforierten Seitenwänden 16 drehbar gelagert. Bei der gezeigten Anordnung ist die Trommel 12 in einer oder mehreren Gabeln 18 gelagert und wird mit Hilfe eines Antriebs einschließlich des an einem der Stirnwände der Trommel 12 befestigten Vorgeleges 20 um seine Längsachse gedreht. An den beiden Enden der Trommel 12 ist je eine Durchführung 22 mit öffnungen in Höhe der Drehachse der Trommel angeordnet. Das Hängekabel 24 ragt durch die öffnungen der Durchführung 22 hindurch. Am Ende des Kabels 24 in der Trommel 12 ist die kugelförmige Kathode 26 aus rostfreiem Stahl befestigt, und das entgegengesetzte Ende des Hängekabels ist mit Hilfe der drehbaren Kupplung 30 an die Sammelschiene 28 angeschlossen. Wenn die Trommel 12 bei dieser Anordnung gedreht wird, besteht immer die Möglichkeit, daß sich die beiden Kathoden 26 mit den zu galvanisierenden Werkstücken 32 verwickeln, doch gestattet es der Aufbau des Kabels und der Kupplung 30, daß sich das Kabel insgesamt verdrillen oder um/seine Längsachse drehen kann.

Das in Fig. 2 gezeigte Kabel umfaßt den aus Gummi, Neopren oder dergleichen bestehenden Außenmantel 34 sowie eine große Anzahl von spiralgewickelten Kupferdrähten 36 innerhalb des Mantels 34.

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Die Drähte 36 sind nicht im Maßstab 1:1 gezeigt. Das erfindungsgemäß Kabel könnte beispielsweise einen Außendurchmesser von mindestens 12,7 mm aufweisen. Der Kupferdrahtstrang hätte einen minimalen Durchmesser von ca. 9,5 mm, wobei er mindestens drei oder viertausend einzelne Drahtlitzen enthalten würde. Wie vorstehend bemerkt, ist bei einem herkömmlichen Kabel dieser Art gewöhnlich ein Schichtstreifen zwischen den Drähten 36 und dem Außenmantel 34 vorgesehen. Beim erfindungsgemäßen Kabel andererseits ist der Mantel 34 direkt auf die äußeren Litzen des Drahtstranges 36 aufgebracht oder mit ihnen verklebt, so daß sich der Mantel nicht gegenüber den Drahtlitζen verdrillen oder axial verdrehen kann.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist der Mantel 34 von jedem Ende des Kabels abisoliert, wodurch das Stück 38 der Drahtlitzen freiliegt. An einem Ende des Kabds ist die Kupfermanschette 40 mechanisch auf die abisolierten Enden 38 der Drahtlitzen 36 aufgeschrumpft, um eine feste mechanische Verbindung zwischen den Drahtlitzen und dem einen Ende der Manschette zu schaffen. Das entgegengesetzte Ende der Manschette 40 ist mechanisch auf die Schale 42 aus rostfreiem Stahl gesteckt, die wiederum durch die Quetschverbindung 44 am Mantel 34 gesichert ist, um eine starre, nicht drehbare Verbindung zwischen der Manschette 40 und dem Mantel 34 zu ergeben. Auf der Manschette 40 ist die ringförmige Sicke angebracht, um ein starres, nicht drehbares Aufschrumpfen der Manschette auf den Draht und die Schale 42 zu erleichtern.

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InHg. 7 ist das entgegengesetzte Ende des Kabels 24 durch die Muffe 48 mit der kugelförmigen Kathode 26 verbunden. Auch das Ende des an die Kathode 26 geführten Kabels ist vom Mantel 34 abisoliert, um die Drahtlitzen 38 freizulegen. Um eine Baueinheit aus der Kathode 26, der Muffe 48 und dem abisolierten Ende des Kabels zu bilden, werden die Drahtlitzen 38 zuerst durch die zylindrische Bohrung 50 der Muffe 48 aus rostfreiem Stahl hindurchgeführt, so daß sie über deren Ende wie am Punkt 52 gezeigt, hinausragen. Die ausgeweitete Bohrung 54 ist so bemessen, daß sie das den abisolierten Drahtlitzen 38 folgende Endstück des Mantels 34 aufnehmen kann. Das obere Ende 56 der Bohrung 54 ist über den Umfang der Bohrung hinweg nach außen gerundet. Nach dem die Drahtlitzen 38 durch die Muffe 48 hindurchgeführt worden sind, wird diese in die konische Bohrung 58 der Kathode 26 eingeführt. Der Außenumfang 60 der Muffe 48 ist ebenfalls entsprechend konisch ausgeformt. Die Abmessungen des konischen Teils 60 der Muffe 48 und der konischen Bohrung 58 der Kathode 26 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Muffe 48 nur bis zu dem in Fig. 9 gezeigten Ausmaß von Hand in die Bohrung 58 eingeführt werden kann. Die vollständige Einführung der Muffe 48 in die Kathode 26 erfolgt ' durch den platten Stößel 62 einer Presse, der gegen das obere j Ende der Muffe 48 drückt und infolge des abwärtsgerichteten ^! Druckes bewirkt, daß der Umfang des konischen Teils 64 der Muffe , verkleinert wird und damit fest auf die abisolierten Drähte 38 des Kabels aufgeschrumpft wird, wenn die Muffe axial nach unten in die konische Bohrung 58 von der Stellung der Fig. 9 in die Stellung der Fig. 7 gedrückt wird. Der Konus der Muffe 48 und

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der Bohrung der Kathode 26 ist so ausgebildet, daß die Muffe, wenn sie in die Stellung der Fig. 7 gefördert wird, nicht nur starr und dauerhaft mit der Kathode 26 verbunden ist sondern ebenso mit dem Drahtlitzenstrang 38. Falls erforderlich kann der aufwärts gerichtete kegelförmige Vorsprung 66 am unteren Ende der Bohrung 58 vorgesehen werden, um die Drahtlitzen am Punkt 52 auseinander zu drücken, wodurch für eine feste Halterung der Drahtlitzen in der Muffe 48 gesorgt ist. Flg. 10 zeigt das fertige Aggregat, bei welchem der Stempel 68 mit dem entsprechend ausgeformten runden Hohlraum 70 nach unten über das obere aufgeweitete Ende der Muffe 48 gedrückt wird, um den Rundteil 56 fest auf den Kabelmantel 34 zu drücken und dadurch zwischen beiden eine dauerhafte nicht drehbare Verbindung zu schaffen. Der abgerundete Kantenteil 56 verhindert, daß die Muffe den Kabelmantel 34 abschert, wenn sie auf das Kabel gequetscht wird.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen drehbaren Kabelkupplung. Die Kupplung 30 umfaßt eine erste röhrenförmige, vorzugsweise aus Kupfer bestehende Leitung 72, die am Ende 74 zum Anschluß an die Sammelschiene 28 durch Mutter und Schraube 76 abgeflacht ist. Das entgegengesetzte Ende 78 der röhrenförmigen Leitung 72 ist nach außen glockenförmig aufgeweitet. Ferner umfaßt ί

ι die Kupplung 30 eine zweite röhrenförmige Kupferleitung 80, die zur röhrenförmigen Leitung 72 koaxial angeordnet ist, und deren j anliegendes Ende 82 ebenfalls glockenförmig nach außen aufgewei- _| tet ist. Das andere Ende der röhrenförmigen Leitung 80 ist mit zwei axial fluchtenden öffnungen 84 versehen. '

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Die sich gegenüberstehenden aufgeweiteten Enden 78, 82 der beiden röhrenförmigen Teile 72,. 80 werden durch die Tulpenkupplung 86 umschlossen. Die Tulpenkupplung 86 wurde in der mitanhängigen Patentanmeldung Nr. 245 138 vom 18. April 1972 bekannt gemacht und umfaßt eine Anzahl von "Blumenblättern" 88 aus einem elektrisch leitendem Material wie Kupfer. Die Blätter 88 sind um den Umfang der beiden röhrenförmigen Leitungen 72, 80 herum angeordnet und erstrecken sich in deren Längsrichtung. Die entgegengesetzten Enden 90 der Blätter 88 sind nach außen aufgeweitet, und der Zwischenteil eines jeden Blattes bildet eine nach außen ragende Sicke 92, welche die nach außen aufgeweiteten Enden 78, 82 der röhrenförmigen Leitungen 82, 80 umschließt. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden
duch diese Formgebung der Blätter 88 ringförmige Lagerschalen zur Aufnahme und Halterung der Spiralbandfedern 94 an den entgegengesetzten Enden der Blätter 88 geschaffen. Außerdem besitzen die
Blätter 88 den im Querschnitt gleichgekurvten Teil 96 (Fign. 4
und 5) so daß jedes Blatt 88 an einem Ende zwei Kontaktflächen
mit der äußeren Zylinderfläche der Leitung 72 und am entgegengesetzten Ende zwei Kontaktflächen mit der äußeren Zylinderflache
der Leitung 80 aufweist.

Wenn die Kupplung zusammengebaut ist, stehen die Seitenkanten der Blätter 88 etwas voneinander ab. Die Federn 94 ergeben eine am
Umfang der Blättergruppe 88 wirkende Spannvorrichtung, um die
Blätter radial einwärts zu drücken und damit eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Blättern 88 und den Leitungen 72, 80 zu schaffen. Damit liefert die Kupplung eine sichere elektrische

Verbindung zwischen den Leitungen 72 und 80, während sie gleichzeitig eine relative Drehung zwischen den beiden Leitungen gestattet. Die aufgeweiteten Enden 78, 82 der beiden Leitungen ragen in die durch die Sicken 92 auf den Blättern 88 ausgeformte Nut und verhindern damit, daß die röhrenförmigen Leitungen 72 und 80 axial aus der Tulpenkupplung herausgezogen werden können. Die röhrenförmige Leitung 80 kann sich jedoch gegenüber der an die Sammelschiene 28 angeschlossene röhrenförmigen Leitung 72 frei um ihre Achse drehen.

Im Falle eines GaIvandsierungs-Hängekabels, in welchem die Kupplung korrodierenden Säuren und Dämpfen ausgesetzt sein kann, ist es vorteilhaft, die gesamte Kupplung in den wärmeschrumpfbaren Kunstbezug 98 einzukapseln. In diesem Falle werden die beiden Kunststoffbeilagscheiben 100 an den entgegengesetzten Enden der Tulpenkupplung mit Gleitsitz auf die Leitungen 72 und 80 aufgeschoben. Auch der Schutzbezug 98 liegt mit Gleitsitz auf der röhrenförmigen Leitung 80 auf.

Die auf das eine Ende des Kabels 24 geklemmte Kupfermanschette 40; ist lösbar, doch nicht drehbar mit der Leitung 80 verbunden. Diese Verbindung kann unter Verwendung der in meiner mitanhängigen Pa- ; tentanmeldung Nr. 273 691 vom 21. Juli 1972 bekannt gemachten elektrischen Kupplung 102 hergestellt werden. Die Kupplung 102 umfaßt ein röhrenförmiges Element aus rostfreiem Stahl mit einem im allgemeinen zylinderförmigen Querschnitt, das aus einem Band mit den kurvenförmigen sich überlappenden Enden 104, 106 geformt ist. Die sich überlappenden Enden 104 und 106 sind zur Aufnahme ' der Spannschrauben 108 mit Gewindegängen versehen. Die -12-

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Schrauben 108 fluchten axial mit den Bohrungen 84 in der röhrenförmigen Leitung 80, so daß sie durch die Bohrungen geführt werden können, wenn die Kupplung 102 über das freie Ende der röhrenförmigen Leitung 180 geschoben wird. Die Manschette 40 ist so bemessen, daß sie im Preßsitz in die röhrenförmige Leitung 80 eingepaßt ist, so daß sie starr und nicht drehbar mit der röhrenförmigen Leitung 80 verbunden ist, wenn die Schrauben 108 angezogen werden. Die Schrauben 108 können so weit angezogen werden, daß sie in der Manschette 40 die Kerbspuren oder Zahnungen 110 erzeugen, ohne die Gewinde in den Bohrungen der überlappenden Enden 104 und 106 der Kupplung 102 zu überdrehen. Dies ist näher in der mitanhängigen Patentanmeldung Nr. 273 691 ausgeführt.

Wenn sich die Kathoden 26 an den freien Enden der Kabel 24 bei der voran beschriebenen Anordnung mit den Werkstücken 32 in der Galvanisierungstrommel 12 verwickeln, dann sind sie bestrebt, sich zu drehen. Da der Gummimantel 34 den Außendurchmesser des Kabels darstellt und da die Kathoden 26 sowohl mit dem Mantel 34 als auch mit den Drahtlitzen 36 fest verbunden sind, wird das sich aus der Drehungsneigung der Kathoden 26 ergebende Drehmoment Über die Länge des Kabels zu dessen anderem Ende übertragen, wobei das Kabel nur ein geringes oder gar kein Bestreben zeigt,sich axial zu verdrillen. In dieser Hinsicht überträgt das Kabel das Drehmoment in der Form eines einheitlichen Bauteils, da der Mantel 34 und die Drahtlitzen 36 fest miteinander verklebt und verbunden sind. Wenn dieses Drehmoment auf die Kupplung 30 übertragen wird, dreht sich die röhrenförmige Leitung 80 frei gegen-

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über der röhrenförmigen Leitung 72, wobei eine sichere elektrische Verbindung zwischen den beiden Leitungen erhalten bleibt. Dies wird noch durch die Tatsache unterstützt, daß die Manschette 40 starr mit der röhrenförmigen Leitung 80, den Drahtlitzen 38 und auch mit dem Kabelmantel .34 verbunden ist.

Obwohl die Erfindung anhand eines Hängekabels für eine Galvanisierungstrommel beschrieben wurde, eignet sie sich natürlich auch für zahlreiche andere Anwendungszwecke, bei denen eine drehbare elektrische Kupplung erforderlich sein kann. Beispielsweise auch für tragbare industrielle Schweißgeräte, bei welchen die Schweißköpfe durch lange schwere Kabel mit der .Stromquelle verbunden sind und die Kabel bestrebt sind, sich aufzuwickeln und zu verdrillen, wenn sie von einem Ort zum anderen mitgezogen werden. Das erfindungsgemäße Kabel mit der drehbaren Kupplung eignet sich ausge- : zeichnet für solche Kabel von Schweißgeräten und andere Kabelar-

ten, die beim Gebrauch einer Verdrillung in ihre Längsachsen un- j terworfen sind.

Wie vorstehend erwähnt, eignet sich die erfindungsgemäße drehbare! elektrische Kupplung in hervorragender Weise zur Herstellung einer elektrischen Verbindung bei den verschiedensten Einrichtungen, bei welchen ein drehbares Teil elektrisch mit einem feststehenden Teil verbunden werden muß. Fig. 11 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einer Kabelspule oder -trommel, die für eine Winde oder einen Aufzug mit einem Magneten als Hebeteil verwendet werden kann. Bei solch einer Anordnung ist der Magnet durch ein entsprechendes Zwei-

leiterkabel mit einer Stromquelle verbunden, wobei das Kabel verlängert und verkürzt werden muß, wenn der Magnet auf- und niederfährt. In Fig. 11 ist das Zweileiterkabel 112 auf die in dem Drehlager 116 laufende Kabeltrommel 114 aufgewickelt, wobei das Drehlager 116 auf der gepreßten Isoliernabe 118 ruht, die ihrerseits fest auf dem Träger 120 montiert ist. Die erfindungsgemäße Kupplung ist innerhalb der Nabe 118 angeordnet. Bei dieser speziellen Anordnung umfaßt die Kupplung die konzentrischen röhrenförmigen Leitungen 122 und 124. Die beiden Kabelleitungen 112 sind am Punkt 126 mit der Leitung 122 und am Punkt 128 mit der Leitung 124 verbunden. Die röhrenförmige Leitung ist im Preßsitz in die Isolierscheibe 130 eingelassen, die mit den Schrauben 134 an der Stirnwand 132 der Trommel 114 befestigt ist. Die röhrenförmige Leitung 124 ist mit Preßsitz in die Isoliermuffe 136 eingelassen_r die ihrerseits mit Preßsitz in die Scheibe 130 eingepaßt ist.

Die beiden röhrenförmigen Leitungen 138, 140 sind als Baueinheit mit der Nabe 118 ausgeformt oder im Preßsitz in die Nabe eingepaßt. Die Leitungen 122, 124, 138, 14O sind zueinander konzentrisch angeordnet, wobei die benachbarten Enden der Leitungen 122 und 138 sowie die benachbarten Enden der Leitungen und 140 zueinander axial entgegengesetzt und in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Innenenden 142 der Leitungen 138, 14O sind vorzugsweise radial nach außen aufgeweitet. Da es andererseits erforderlich sein kann, die Trommel 114 vom Träger 120 abzunehmen, sind die Innenenden der Leitungen 122, ' 124 vorzugsweise als glatte Zylinderflächen ausgebildet. Die

axial fluchtenden gegenüberliegenden Enden der Leitungen 122, werden am Umfang durch die Tulpenkupplung 144 und die axial fluchtenden gegeriberliegenden Enden der Leitungen 124, 140 am Umfang durch die Tulpenkupplung 146 umschlossen. Die Tulpenkupplungen 144, 146 besitzen im allgemeinen den gleichen Aufbau wie die vorstehend beschriebene Tulpenkupplung 86. Ebenso bildet auch die Tulpenkupplung 144 eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 138 und 122, und die Tulpenkupplung 146 stellt eine ebenso sichere elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 140 und 124 her. Gleichzeitig gestatten diese Tulpenkupplungen die relative Drehung zwischen der Trommel 114 und dem feststehenden Träger 120. Damit arbeiten die beiden Tulpenkupplungen in der Weise von elektrischen Kollektorringen.

Da sich bei dieser Art von Anordnung die Trommel 114 mehr oder weniger konstant gegenüber dem Träger 120 dreht, müssen in der in Fig. 11 gezeigten Anordnung die röhrenförmigen Leitungen an ihrem Umfang sehr genau bemessen sein und eine glatte Oberfläche aus elektrisch leitendem Werkstoff (wie rostfreiem Stahl oder dergleichen) besitzen, der dem sich aus dieser relativen Drehung ergebenden Verschleiß widerstehen kann. Die Leitungen 138, 140 sind über die Leitungen 148 und 150 an eine Stromquelle geführt. Die röhrenförmige Isolierbuchse 152 ist mit der Nabe 118 ausgepreßt oder mit Preßsitz in sie eingepaßt und bildet eine elektrische Isoliermuffe zwischen den konzentrischen Tulpenkupplungen 144 und 146.

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lFig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen (drehbaren elektrischen Kupplung. Bei dieser Anordnung ist die röhrenförmige Leitung 154 mit der Sammelschiene 156 verschweißt oder anderweitig an ihr befestigt. Das freie Ende 158 der Leitung 154 ist nach außen aufgeweitet. Die zweite röhrenförmige Leitung 160 ist so angeordnet, daß ein Ende dem aufgeweiteten Ende 158 der Leitung 154 axial gegenübersteht. Das Ende 162 der Leitung 160 ist sickenförmig gerundet und mit der radial nach innen ragenden runden Oberfläche 164 an ihrem äußersten Ende versehen. Der sickenförmige Teil 162 der Leitung 160 und das aufgeweitete Ende ι 158 der Leitung 154 werden an ihrem Umfang durch die Tulpenkupplung 166 umschlossen.Bei dieser Anordnung ist der Endteil 162,164 der Leitung 160 so bemessen, daß er durch Schnappdruck in die TuI-1 penkupplung 166 einrastet und wieder gelöst wird, um eine lösbare und drehbare elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 154 und 160 zu schaffen. Die in Fig. 13 gezeigte Kupplung ist in vieler Hinsicht der in Fig. 2 gezeigten Kupplung 30 ähnlich. Sie umfaßt zwei sich axial gegenüberliegende röhrenförmige Leitungen 168, 170_r deren sich gegenüberliegende Innenenden 172 nach außen aufgeweitet sind. Diese aufgeweiteten Enden werden durch die Tulpenkupplung 174 umschlossen, wodurch die drehbare elektrische Verbin- !

dung zwischen den Leitungen 168, 170 entsteht.Um eine Sicherung j

gegen eine Trennung in axialer Richtung der Leitungen 168, 170 j zu erhalten, sind die beiden Schalen 176,178 aus rostfreiem Stahl über den Enden der Tulpenkupplung 174 angeordnet, in welchem die j Bandfedern 94 gelagert sind. Fall* ein Axialzug auf die Leitung j 168 oder 170 wirkt, verhindern die Schalen 176, 178, daß eich das entsprechende Ende der Tulpenkupplung am Umfang vergrößert, '

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um ein Herausziehen des aufgeweiteten Endes 172 der Leitungen zu gestatten. Die Schalen 176 und 178 sind ihrerseits fest im Preßisolierdeckel 180 gehalten. Die Umfangsausdehnung der Tulpenkupplung kann auch dadurch unterstützt werden, daß ein endloser Ring 182 zwischen den beiden Bandfedern angeordnet wird, der die nach außen gebogenen Mittelteile der "Tulpenblätter" umschließt. Die gegenüberstehenden Enden des Rings 182 ragen in die Schalen 176 und 178 hinein. Um somit die Leitungen 168, 170 der in Fig. 13 gezeigten Anordnung zu trennen, muß eine genügend starke Axialkraft aufgebracht werden, um das aufgeweitete Ende 172 von einer der beiden Leitungen zu glätten oder gerade zu biegen.

Die in den Fign. 12 und 13 gezeigten Kupplungen dienen als Kabelkupplung, wobei das Kabel in der in Fig. 2 gezeigten Weise angeschlossen werden könnte. Wenn es jedoch nicht erforderlich ist, daß das Kabel lösbar mit einer Leitung der Kupplung verbunden ist, dann kann die Kupplungsmuffe 102 der Fig. 2 entfallen, und die röhrenförmige Leitung der Kupplung kann direkt an das Kabel angeschlossen werden, wie dies durch die Manschette 40 und die Schale 42 der Fig. 2 dargestellt ist.

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Claims

Patentanwalt· Dr. Ing. H. Negendank .WpI. Ing. H. Hauck - ΓΜΓ.» Phys. W. Schmitt Dipl. Ing. E. Graalts - Dipl. Irg. w. Wohnort • MBnohe« i, MozartstraOe 23 Telefon 5380586 Joseph Douglas KINNEAR South 6th Avenue 3. April 1974 Countryside, Illinois,USA Anwaltsakte M-3051 Patentansprüche TX

1. !Elektrische Kupplung, die an eine elektrische Klemme mit einem feststehenden Träger geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste zylinderförmige Leitung (72) fest und nicht drehbar am Träger (76) befestigt ist, daß diese Leitung (72)über die Klemme (76) an eine elektrische Stromquelle (28) geführt ist, ferner daß eine zweite zylindrische Leitung (80) der ersten (72) axial gegenüberliegend angeordnet ist, so daß die benachbarten Enden (78,82) der beiden Leitungen (72,80) gegenüberliegend und im Abstand zueinander fluchten, sodann dadurch, daß eine am Umfang elastische Muffe (86) aus elektrisch leitendem Werkstoff die gegenüberliegenden Enden (78,82) der beiden Leitungen (72,80) umschließt und mit ihnen in gleitender Reibverbindung steht, wodurch eine elektrische Verbindung geschaffen wird, daß die gleitende Wirkverbindung es den beiden Leitungen (72,80) gestattet, sich relativ zueinander innerhalb der Muffe (86) zu drehen, wobei diese zwischen ihnen

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eine elektrische Verbindung darstellt, und schließlich dadurch, daß die zweite Leitung (80) an ihrem entgegengesetzten Ende nicht drehbar und elektrisch mit einem Teil (48,26) verbunden; ist, das seinerseits gegenüber der fest montierten ersten Lei^

tung (72) um die Längsachse der beiden Leitungen (72,80) dreh·+ bar ist.

2. Elektrische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar von sich axial gegenüberliegenden dritten (124) und vierten (140) Leitungen vorgesehen ist, daß j die dritte (124) und vierte (140) Leitung röhenförmig und : teleskopartig in radialem Abstand konzentrisch über den er- _: sten beiden Leitungen (122,138) angeordnet sind, ferner daß die sich axial gegenüberliegenden Enden der dritten (124) und¹ vierten (140) Leitung durch eine zweite an ihrem Umfang j elastische Muffe (146) umschlossen werden und im allgemeinen radial mit den Enden der ersten (122) und zweiten (138) Lei- ; tung fluchten, sodann dadurch, daß die dritte (124) Leitung i die erste (122) umschließt und an ihr nicht drehbar befestigt; ist, daß die vierte (140) die zweite (138) Leitung umschließt und an ihr nicht drehbar befestigt ist, ferner dadurch, daß die dritte (124) Leitung elektrisch an die elektrische Klerane (118) angeschlossen ist und schließlich dadurch,daß die viert^ (140) Leitung nicht drehbar und elektrisch eit dem Teil (118) verbunden ist, das seinerseits drehbar un die Längsachse der Leitungen (122,138,124,140) angeordnet ist.

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3. Elektrische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein elektrisches Kabel (24) mit einem die Drahtlitzen (36) umschließenden Außenmantel (34) besitzt, daß der Mantel (34) an einem Ende (38)des Kabels (24) abisoliert ist, daß die zweite Leitung (80) ein röhrenförmiges Teil (40) umfaßt sowie fest und nicht drehbar am Mantel (34) befestigt istund klemmend(44) die abisolierten Enden (38) der Drahtlitzen (36) des Kabels (24) elektrisch leitend umschließt, ferner dadurch, daß das Kabel *(24) biegsam und drehbar ist und genügend Torsionswiderstand besitzt, um ein Drehmoment auf die zweite Leitung (80) zu übertragen, wenn ein solches auf einen von der zweiten Leitung (80) entfernten Teil des Kabels (24) einwirkt, sodann dadurch, daß die zweite Leitung (80) innerhalb der Muffe (86) angeordnet ist, so daß sich die zweite Leitung (80) mit Ausnahme des Reibkontakts frei gegenüber der ersten Leitung (72) drehen k?->n, wodurch sich das Kabel (24) um seine Achse gegenüber der Klemme (76,28) drehen kann.

4. Elektrische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (92,88) mindestens eine Leitung (80) mit der Muffe (86) drehbar in Eingriff bringt, um eine Trennung in axialer Richtung zu verhindern,

5. Elektrische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (92,83) die beiden Leitungen (72,80) mit der Muffe (86) drehbar in Eingriff bringt, um eins axiale Trennung zu verhindern.

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6. Elektrische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (86) zwischen ihren entgegengesetzten Enden (90) radial nach außen (92) gebogen ist sowie dadurch, daß die benachbarten Enden (78,82) der beiden Leitungen (72,80) röhBnförmig und radial nach außen aufgeweitet sind, um mit dem radial nach außen gebogenen Teil (92) der Muffe (86) in Eingriff zu kommen und dadurch eine Trennung in axialer Richtung zu verhindern.

7. Elektrische Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine relativ starre Vorrichtung (94) die entgegengesetzten Enden (90) der Muffe (86) umfaßt, um deren Umfangs- ^: erweiterung bis zu einem Ausmaß zu veündern, was genügt, ' um die aufgeweiteten Enden (78,82) der Leitungen (72,80) aus der Muffe (86) in Abhängigkeit von einer auf eine Leitung

(80) axial wirkenden Außenkraft herauszuziehen. >

8. Elektrische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungsmuffe (86) eine Anzahl von aus elektrisch ^!

leitendem Werkstoff bestehenden Blättern (88) besitzt, daß |

ι die Blätter (88) im Längsschnitt bogenförmig ausgebildet j sind und kreisförmig angeordnet sind, wobei sich ihre Seitenkanten in Längsrichtung der Muffe (86) erstrecken,ferner dadurch, daß die Blätter (88) eine radial nach außen gerichtete ringförmige Nut (92) an den entgegengesetzten Enden (78,82) der Muffe (86) bilden, sodann dadurch, daß jedes Ende (90) der Muffe (86) von einer elastischen Vorrichtung (94) umschlossen wird, die innerhalb der Nut (92) angeordnet ist,

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um die entgegengesetzten Enden der Blätter (88) rund um die sich gegenüberliegenden Teile (78,82) der beiden Leitungen (72_f8O) am Umfang zusammenzudrücken.

9. Elektrische Kupplung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (88) im Querschnitt am Nutteil (92) bogenförmig ausgebildet sind und mit einem konkaven Oberflächenteil (96) an der Außenfläche der Leitungen (72,8O) anliegen, deren Krümmungsradius vom Krümmungsradius des konkaven Oberflächenteils (96) verschieden ist.

10. Elektrische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht leitendes Gehäuse (98) die Muffe (86) und die benachbarten Teile (78,82) der röhrenförmigen Leitungen (72,80) am Umfang umschließt, um die drehbare Verbindung zwischen ihnen abzudichten.

11. Elektrische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am entgegengesetzten Ende des Kabels (24) eine Kathode (26) befestigt ist sowie dadurch, daß die Kathode (26) einen erheblich größeren Durchmesser aufweist als das Kabel (24).

12. Elektrische Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hantel (34) mit den äußersten Drahtlitzen (36) des Kabels (24) und der Kathode (26) verklebt ist sowie dadurch, daß die zweite Leitung (80) fest und nicht drehbar mit den Drahtlitzen (36) und dem Mantel (34) verbunden sind, wodurch j

I der Mantel (34) und die Drahtlitzen (36) ein integrales Bau-

teil bilden, vim ein Drehmoment vom einen Ende des Kabels (24) auf das andere zu übertragen, wenn die Kathode (26) bestrebt ist, sich zu drehen.

13. Elektrische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (34) mit den äußersten Drahtlitzen (36) des Kabels (24) verklebt ist sowie dadurch, daß die zweite Leitung (80) fest und nicht drehbar sowohl mit den Drahtlitzen (36) als auch mit dem Mantel (34) verbunden ist.

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