DE2417347C3

DE2417347C3 - Kathodenkontaktbirne sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2417347C3
Application number: DE2417347A
Authority: DE
Inventors: Robert P. Warren Mich. Danner (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE2417347B2; FR2224891A1; US3860320A; JPS501928A; JPS5336420B2; FR2224891B1; GB1460794A; CA1000824A; DE2417347A1

Description

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A.bsehniu der

Die Erfindung betrifft eine Kathodenkontaktbirne für eine Galvanisiertrommel, die über Verbindungselemente an dem abisolierten Leiterende eines Zuführungskabels mit einem Leiter aus vielen Einzeldrähten befestigt

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kathodenkontaktbirne, bei dem die Befestigung des abisolierten Endes des Zuführungskabels an der Elektrode durch Verklemmen der Einzellei-(er des Zuführungskabels mit einer Verbindungshülse erfolgt.

Für drehbare Galvanisiertrommeln isi gewöhnlich ein Kabel vorgesehen, welches von einem oder beiden Enden der Trommel in Höhe ihrer Drehachse in die Trommel eingeführt ist. Am freien Ende des Kabels ist innerhalb der Trommel eine birnenförmige Kathode befestigt, welche den Galvanisierungsstrom durch den Elektrolyten den in der Trommel umhergeschleuderten Werkstücken zuführt. Die Kathode ist häufig durch Löten, Quetschen od. dgl. am Ende des Kabels befestigt. Bei den bekannten Verbindungen treten verschiedene Schwierigkeiten auf. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin, eine hinreichend stabile Verbindung zwischen der Kathode und dem Kabel zu erzielen. Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Tatsache, daß der korrodierende Elektrolyt den Anschlußpunkt zwischen Kabel und Kathode angreift. Durch Kapillarwirkung oder aus anderen Gründen fließt der Elektrolyt in axialer Richtung durch das Kabel und greift die elektrische Verbindung zwischen dem anderen Ende des Kabels und der Stromquelle an.

Eine Kathodenkontaktbirne der eingangs genannten Art ist in der CH-PS 2 32 614 beschrieben. Bei ihr ist zur Aufnahme des abisolierten Leiterendes eines Kathodenkabeis eine Ausnehmung vorgesehen. Das Leiterende ist lösbar in diese Ausnehmung eingesetzt; die Verbindung von Kathodenkontakthirne und Kathodenkabel erfolgt über das Ende des Kabelmantels, der mittels einer Schrumpfhülse auf der Kathodenkontaktbirne festgelegt ist. Damit wird jedoch keine belastungsfähige gute Verbindung zwischen dem Leiter des Kathodenkabels und der Kathodenkontaktbirne erhalten.
Ein Herstellungsverfahren der vorstehend genannten Art ist in der CA-PS 6 71875 beschrieben. Zur Verbindung von Elektrode und Zuführungskabel wird hier das abisolierte Leiterende in eine Innenbohrung einer Verbindungshülse eingeschoben. Am anderen Ende dieser Verbindungshülse befindet sich ein

Μ Gewindeloch, in welches ein Spreizdorn eingeschraubt werden kann. Dieser Spreizdorn, der an der Elektrode befestigt ist, soll die Einzelleiter auseinanderspreizen und gegen die Verbindungshülse verklemmen. Dabei ist aber keineswegs sichergestellt, daß der Spreizdorn die Einzelleiter talsächlich auseinanderspreizt und nicht einfach axial zurückdrückt. Außerdem ist keine hinreichende Zugentlastung vorhanden, da auch die aufgewnroi/tpn I fiter bei /.ue Blatt zwischen Spreizdorn und

Verbindungshülse herausgezogen werden können. Schließlich ist auch die vorstehend geschilderte V-orrosionsgefahr nicht beseitigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kathodenkontaktbirne zu schaffen, die auf Zjg und auf Druck gleichermaßen belastbar ist, sov-ie gegenüber korrosiven Einflüssen des Elektrolyten weitgehend resistent ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kathodenkontaktbirne eine konische Ausnehmurg aufweist, in der eine Verbindungshülse im Preßsitz angeordnet it:, weiche eine das abisolierte Leiterende aufnehmende axiale Bohrung aufweist, deren Querschnitt vom vorderen Ende der Verbindungshülse bis hin zu einem engsten Abschnitt derselben auf einen Wert abnimmt, der wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Leiters an einer außerhalb der Verbindungshülse liegenden Stelle.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Kathodenkontaktbirne sind in den Ansprüchen 2—7 erläutert.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur herstellung dieser Kathodenkontaktbirne, gemäß dem die Befestigung des abisolierten Endes des Zuführungskabels an der Kontaktbirne durch Verklemmen der Einzelleiter des Zuführungskabels mit seiner Verbindungshülse erfolgt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindung des Zufüh 'ingskabels mit der Kontaktbirne bewirkende Ende dieses Kabels in eine zylindrische Bohrung der Verbindungshülse eingeführt wird, obei der abisolierte Teil des Kabels von dem einen Ende der Bohrung, der untere Mantelteil des Kabels vom anderen y, Ende der Bohrung im Paßsitz aufgenommen wird, da^ die Außenwand der Verbindungshülse im Aufnahmebereich für das abisolierte Kabelende, vom Zuführungskabel her gesehen, zunächst zylindrisch, dann konisch ausgebildet wird, daß die Verbindungshülse mit diesem konischen Abschnitt der Außenwand voran in die mit einer konischen Ausnehmung versehene Kathodenkontaktbirne bis zur Einführung auch des zylindrischen Teils in die Ausnehmung eingepreßt wird und daß durch Verformung der Wand der Bohrung des eingepreßten Teils der Verbindungshülse das Einklemmen des abisolierten Endes des Kabels bewirkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht von einem Ende einer Galvanisierungstrommel mit Kathodenkontaktbirne und daran befestigtem Zuführungskabel,

Fig. 2 eine Teiiansicht, teilweise im Schnitt, der Verbindung zwischen dem Kabel und der birnenförmigen Kathode,

Fig. 3 einen Aufriß, teilweise im Schnitt, der für die Verbindung benutzten Hülse,

Fig.4 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, c'er Art, wie das Kabel starr und fest an die Kathode angeschlossen ist,

F i g. 5 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, der Art, wie die Kathode am Kabelmantel befestigt und gegen diesen abgedichtet ist.

Die in Fig. I gezeigte Galvaiiisierungsanlage 10 ^₀ umfaßt den Elektrolyttank 12, in welchem die Galvanisiertrommel 14 mit der perforierten zylindrischen Wand 16 und der Stirnwand f8 drehbar gelagert im. Line nicht gezeigte Einrichtung ist /ur Drehung der Trommel 14 um ihre Längsachse im lank 12 vorgesehen. In der Mitte der Wand 18 ist die Buchse 20 ausgeformt, deren Öffnung das Zuführungskabel 22 aufnimmt. Ein Ende des Kabels 22 ist an die Sammelschiene 24 angeschlossen, während am anderen Ende die birnenförmige Elektrode 26 befestigt ist. An der Anschlußstelle zur Sammelschiene 24 besitzt das Kabel vorzugsweise die Drehkupplung 28. weiche ihm eine Drehung um seine Längsachse gestattet

Das in F i g. 2 gezeigte Kabel 22 besitzt eine Anzahl von schraubenförmig gewickelten Drahtlitzen 30, die von dem Isoliermaniel 32 umschlossen sind. Der Verbindung zwischen Kabel 22 und Elektrode 26 dient die Metallmuffe 34 mit der zylindrischen Bohrung 36 am einen Ende und dem erweiterten Kopf 38 am anderen Ende. Der Durchmesser der Bohrung 36 ist für den Paßsitz des abisolierten Endes 40 des Kabels 22 bemessen, und der erweiterte Kopf 38 bildet die zylinderförmige Buchse 42, die für den PaLSsitz des ummantelten Teiles 44 des Kabels bemessen ist. der direkt an das abisolierte Ende 40 anschließt. F i g. 4 zeigt, daß das abisolierte Ende 40 des Kabels etwas langer ist als die Bohrung 36. Der Absatz 48 verbindet die Außenfläche der ringförmigen Wand 46 der Verbindungshülse 34 mit dem erweiterten Kopf 38. Die Außenfläche 50 der Wand 46 ist am oberen Ende zylinderförmig und von gleichmäßigem Durchmesser, während die Außenfläche 52 des unteren Endes der Bohrung 36 konisch ausgeformt ist, so daß der sich verjüngende Teil der Wand 46 nach unten hin zunehmend dünner wird. Die Verjüngung der Oberfläche 52 ist verhältnismäßig gering, vorzugsweise im Bereich von etwa 3,5' gegenüber der Mittelachse der Bohrung 36

Die in F i g. 4 gezeigte Elektrode 26 umfaßt ein schweres, birnenförmiges Teil, in welchem die kegelförmige Buchse 5 ausgeformt ist. Die Buchse 54 ist etwas länger als die Wand 46. Die Verjüngung der Buchse 54 entspricht der Verjüngung der Oberfläche 52 der Wand 46. Der Querschnitt der kegelförmigen Buchse 54 ist jedoch so bemessen, daß das Vorderende der Hülse 34 nur teilweise in die Buchse 54 frei eingesetzt werden kann (s. Fig. 4). Der Durchmesser der Buchse 54 ist an ihrem oberen Ende etwas größer (z. B. 1.27 mm) als der Außendurchmesser der Wand 46 an ihrem unteren Ende und ist vorzugsweise etwas kleiner (ca. 0,25 bis 0.37 mm) als der Durchmesser der Zylinderfläche 50 der Wand 46. Die Wand 46 ist verhältnismäßig dünn gegenüber der Dicke der Wand 56 der Elektrode 26. welche die Buchse 54 umgibt. Im Vergleich zur Wand 46 kann die Wand 56 äußerst hohen Beanspruchungen ohne wesentliche Verformung widerstehen. Im unteren Ende der Buchse 54 ist der nach oben ragende Stift 58 mit der konischen Spitze 60 am oberen Ende angeordnet.

Um das Kabel 22 mit der Elektrode 26 (F ig. 2) zu verbinden, wird der Mantel zuerst vom Ende 40 des Kabels 22 abisoliert, wobei die abisolierten Drahtlitzen als dichter Strang gehalten werden; dann wird das abisolierte Ende des Kabels von Hand in die Bohrung 36 eingesetzt und durch sie hindurchgedrückt, so daß der ummantelte Teil 44 von der erweiterten Muffe 42 eng umschlossen wird und in ihr gelagert ist Dann wird die Hülse 34 mit dem durchgeführten Kabel von Hand in die Buchse 54 der Elektrode 26 bis in die in F i g. 4 gezeigte Lage eingesetzt. Dann wird das teilweise zusammengebaute Aggregat von Hülse und Elektrode zwischen der oberen und unteren Spannplatte 62, 64 einer Presse angeoidnet. In der Spannplatte 62 ist die nach, unten oflene Buchse 66 ausgeformt, welche den en¹· <-itertcn Kopf 38 der Hülse eng umschließt: lerner ist sie riu dem Absatz. 68 versehen, der einen abwärts gerichteten Druck auf das obere flache Ende 70 der die Muffe 42

umgebenden Wand ausüben soll. Die Elektrode 26 liegt auf der feststehenden Spannplatte 64 auf.

Der Prel.lkolben treibt die Spannplatte 62 mil genügender Kr.ift nach unten, um die Hülse 34 in die Buchse 54 bis in die in F i g. 2 gezeigte Stellung /ti befördern. Wenn die Hülse 34 nach unten in die Buchse 54 hineingetrieben wird, wird die Wand 46 um ihren gesamten Umfang herum radial nach innen verformt, wodurch sie die Drahtlitzen des abisolierten Endes 40 des Kabels in der Bohrung 36 fest zusammenpreßt. Obwohl die Drahtlitzen durch den Mantel ziemlich fest zusammengehalten werden, ist bei der Herstellung des Kabels die Querschnittsfläche des abisolierten Endes 40 tatsächlich viel größer als die addierte Querschnittsfläche der einzelnen Drahtützen. Aufgrund der Tatsache, daß etwa die untere Hälfte 52 der Wand 46 konisch ausgeformt ist und die obere Hälfte 50 zylinderförmig, ändert sich das Ausmaß, in welchem die aufeinanderfolgenden Teile der Wand 46 längs der Bohrung 36 radial nach innen verformt werden, wenn die Hülse 34 abwärts in die Buchse 54 in die Stellung der F i g. 2 getrieben wird. In dieser liegt der Ansatz 48 an der oberen Stirnfläche der Elektrode 26 an. Die relativen Abmessungen der Buchse 54 und der Wand 46 sind so ausgelegt, daß die größte nach innen gerichtete radiale Verformung der Wand 46 am Verbindungspunkt 72 zwischen dem konischen Teil 52 und dem zylindrischen Teil 50 der Wand 46 stattfindet. Die radial nach innen gerichtete Verarmung der Wand 46 nimmt zunehmend in entgegengesetzten Richtungen vom Verbindungspunkl 52 ab. Wenn somit die Hülse voll in die Buchse 54 eingeschoben ist, dann einspricht die Außenfläche der Wand 46 der Konusform der Buchse 54; die innere Umfangsfläche 74 der Wand 46 ist in axialer Richtung im allgemeinen gleichmäßig gekrümmt, so daß ihr dickster Teil 76 (Fig. 2) axial mit dem Ort des Verbindungspunktes 72 zwischen dem Konusteil 52 und dem Zylinderteil 50 der Wand 46 fluchtet. Die Krümmung der Fläche 76 ist glatt und stufenlos, so daß es keine scharfen Absätze gibt, welche die Drahtützen abscheren können, wenn sie radial zusammengedrückt werden.

Die verschiedenen Abmessungen der Buchse 54 und der Wand 46 können in Abhängigkeit von der Anzahl und der Größe der Drahtlitzen des Kabels bestimmt werden, so daß die Querschnittfläche der komprimierten Drahtützen am Schnittpunkt 76 im wesentlichen gleich oder ein wenig kleiner ist als die addierten Querschnittflächen der einzelnen Drahtützen. Die entsprechenden relativen Abmessungen der Hülse und Elektrode lassen sich besser nach Augenmaß bestimmen als mathematisch. Die richtige Größe der Komprimierung und der radialen Verformung ist erreicht, wenn der Querschnitt durch das Aggregat in der Ebene des Verbindungspunktes 72 und der Querschnitt der Drahtützen einen im wesentlichen kreisförmigen einzigen Volldrahtleiter im Unterschied zu der Vielzahl der einzelnen Drahtlitzen darstellen. Wenn die Hülse bis zu diesem Punkt zusammengedrückt wird, gibt es praktisch keine Hohlräume mehr zwischen den ursprünglich kreisförmigen Drähten. Das abisolierte linde des [Drahtes wird wirkungsvoll in der Hülse 34 festgeklemmt, wahrend die leichte Verjüngung der Buchse 54 und der l'reßsit/ der Hülse in ihr eine feste und dauerhafte Verbindung /wischen der Hülse 34 und der Elektrode 26 gewährleisten. Diese feste dauerhafte Verbiiuhni: wird noch durch den Stift 58 verstärkt, der die unteren freien Enden der Drahtlitzen über das Unterende der Hülse 34 hinaus nach außen biegt und auch die unteren Endteile der Drahtützen im Unicrendc der Hülse 34 radial nach außen drückt, während die Hülse 34 radial nach innen verformt wird. Wie F i g. ι zeigt, befinden sich um zusammengebauten Zustand die untere)! Enden der Drahtützen in einem Abstand über dem Boden der Buchse 54. Dadurch ergibt sich eine Toleranz für die Abmessungen, die sonst kritisch wären, wenn die Buchse 54 vollständig durch die Hülse und die Drahtleitung ausgefüllt wäre.

Nach dem Zusammenbau der Hülse 34 mit der Kathode 26 wird das obere Ende des erweiterten Kopfes 38 fest und dicht mit dem die Drahtützen umschließenden Mantel 32 verklemmt. Dies kann durch das in F i g. 5 gezeigte Verfahren erreicht werden. Das Aggregat von Hülse und Elektrode 26 wird zwischen der nicht gezeigten Grundplatte und einer Spannplatte 78 angeordnet, die mit einer nach unten offenen zyündcrförmigen Buchse 80, welche den erweiterten Kopf 38 im Paßsitz aufnimmt und einem kegelförmigen Teil 82 mit zunehmend kleinerem Querschnitt versehen ist. Die senkrechte Abmessung der zylir.derförmigen Buchse 80 ist kleiner als die senkrechte Abmessung des erweiterten Kopfes 38, so daß bei einem Niederdrücken der Spannplatte 78 der kegelförmige Teil 82 den oberen Endteil der Wand des Kopfes 38 radial nach innen verformt, um den Gummimantel 32 auf dem Kabel 22 zu umschließen und den Kopf 38 fest gegen ihn zu drücken.

Die vorstehend beschriebene Verbindung zwischen

dem Kabel 22 und der Kathode 26 besitzt mehrere große Vorteile. Zuerst verhindert die abgedichtete Verbindung 84 (F i g. 2) zwischen der Elektrode und dem Kabel äußerst wirksam jede Berührung zwischen der korrodierenden Badflüssigkeit und den Drahtützen im Kabel. Da das nach innen gebogene obere Ende des Kopfes 38 den Kabelmantel fest umklammert und da die Hülse in der Buchse 54 fest komprimiert wird, kann die korrodierende Galvanisierlösung praktisch nicht mit den Drahtlitzen in Berührung kommen. Außerdem wird die Dicke der einzelnen Drahtützen in keiner Weise durch die Befestigungsart zwischen Kabel und Elektrode 26 beeinträchtigt wie dies der Fall ist, wenn das Kabelende auf eine Klemme durch herkömmliche Quetschwerkzeuge aufgequetscht wird. Versuche haben gezeigt, daß die Zugbelastung der Verbindung weit größer ist als diejenige, die sich durch eine Verlötung des Kabelendes mit der in der Elektrode 26 ausgeformten Buchse oder durch Anwendung eines Quetschverfahrens erreichen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kathodenkontaktbirne für eine Galvanisiertrommel, die über Verbindungselemente an dem abisolierten Leiterende eines Zuführungskabels mit einem Leiter aus vielen Einzcldrähten befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkontaktbirne (26) eine konische Ausnehmung (54) aufweist, in der eine Verbindungshülse (34) im Preßsitz angeordnet ist, welche eine das abisolierte Leiterende (40) aufnehmende axiale Bohrung aufweist, deren Querschnitt vom vorderen Ende der Verbindungshülse bis hin zu einem engsten Abschnitt (76) derselben auf einen Wert abnimmt, der wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Leiters (30) an einer außerhalb der Verbindungshülse liegenden Stelle.

2. Kathodenkontaktbirne nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des engsten Abschnitts (76) der axialen Bohrung gleich oder kleiner ist als die addierte Querschnittsflächc der Einzeldrähte des Leiters (30).

3. Kathodenkontaktbirne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Fläche (76) glatt und stufenlos verläuft.

4. Kathodenkontaktbirne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ausnehmung (54) der Kathodenkontaktbirne (26) nicht mehr als 3,5^r zu ihrer Achse geneigt ist.

5. Kathodenkontaktbirne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Einzeldrähte des Leiters (30) etwas über das vordere Ende der Verbindungshülse (34) überstehen und in den benachbarten Abschnitt der Ausnehmung (54) hineinragen.

6. Kathodenkontaktbirne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein spitz zulaufender Stift (58), der vom Boden der Ausnehmung (54) getragen ist, sich in axialer Richtung in das freie Ende des Leiters (30) hineinerstreckt und die Enden der Einzeldrähte in radialer Richtung nach außen drückt.

7. Kathodenkontaktbirne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (32) des Zuführungskabels (22) in einen größeren Durchmesser aufweisenden hinteren Abschnitt (42) der axialen Bohrung der Verbindungshülse (34) strömungsmitteldicht eingepreßt ist.

8. Verfahren zur Herstellung der Kathodenkontaktbirne nach den Ansprüchen 1 bis 7, gemäß dem die Befestigung des abisolierten Endes des Zuführungskabels an der Kontaktbirne durch Verklemmen der Einzelleiter des Zuführungskabels mit einer Verbindungshülse erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindung des Zuführungskabels mit der Kontaktbirtie bewirkende Ende dieses Kabels in eine zylindrische Bohrung der Verbindungshülse eingeführt wird, wobei der abisolierte Teil des Kabels von dem einen Ende der Bohrung, der untere Mantcltcil des Kabels vom anderen Ende der Bohrung im Paßsitz aufgenommen wird, dall die Außenwand der Verbindungshülse im Aufnahmebcrcich für das abisolierte Kabclendc. vom Zuführungskabel her gesehen, zunächst zylindrisch, dann konisch ausgebildet wird, daß die Verbindungshülse

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voran in die mit einer konischen Ausnehmung versehene Kathodenkontaktbirne bis zur Einführung auch des zylindrischen Teils in die Ausnehmung eingepreßt wird und daß durch Verformung der Wa..d der Bohrung des eingepreßten Teils der Verbindungshülse das Einklemmen des abisolierten Endes des Kabels bewirkt wird.