DE2837660A1

DE2837660A1 - Klemmenverteiler und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2837660A1
Application number: DE19782837660
Authority: DE
Inventors: John Magnarelli; Jun William C Martin
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1978-08-29
Publication date: 1979-03-08
Also published as: FR2402314A1; JPS5449581A; GB2003334A; JPS5620671B2

Description

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Klemmenverteiler und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Klemmenverteiler zur Verteilung elektrischer Energie unter Spannung von einer äußeren Quelle an elektrische in einem Gehäuse angeordnete Leiter eines elektrisch betriebenen Gerätes. Insbesondere betrifft die Erfindung einen aus zwei verschiedenen Werkstoffen gefertigten Klemmenverteiler, von denen einer einen verhältnismäßig hohen Wärmedehnungskoeffizienten und der andere einen verhältnismäßig kleinen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist.

Klemmenverteiler, die normalerweise mindestens eine elektrisch leitende Klemme umfassen, die in einem elektrisch nicht leitenden Gehäuse eingekapselt ist, finden viele Anwendungen. Beispielsweise werden Klemmenverteiler in hermetisch oder halbhermetisch dichten Kompressoren verwendet. Diese Kompressoren oder Verdichter werden meist bei mechanischen Klima- oder Kühlanlagen eingesetzt. Der Klemmenverteiler muß hermetisch dicht sein, um ein Entweichen des Betriebsströmungsmittels in einem Kühlmittel aus dem Gerät an die Umgebung zu verhindern.

Ein Verfahren zur Herstellung von Klemmenverteilern umfaßt die Verwendung eines einstückig gepreßten Klemmenverteilergehäuses mit einer darin verkapselten elektrisch leitenden Klemme. Im allgemeinen wird das Gehäuse aus wärmehärtenden Werkstoffen gefertigt .Obwohl einwandfrei arbeitende Klemmenverteiler herge-

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stellt wurden, ergab sich eine Schwierigkeit bei der Anbringung solcher Klemmenverteiler auf elektrisch betriebenen Geräten.

Beispielsweise umfassen die Klemmenverteiler im allgemeinen eine Dichtung, die zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Verteilers und des Gerätes angeordnet sind, in welchem der Verteiler befestigt ist. Im allgemeinen besitzt der Klemmenverteiler an seinem Umfang angeordnete Schrauben, um ihn damit an dem Gerät zu befestigen. Bei einer übermäßig stark angezogenen Schraube entstehen dadurch örtlich zusammengepreßte Flächen. Wenn weitere Schrauben angezogen werden, wird an der örtlich zusammengepreßten Fläche ein Biegemoment erzeugt, welches in äußersten Fällen zu einer Verformung oder zu einem Bruch dieser Fläche führen kann. Der zur Ausbildung des Verteilers verwendete Preßstoff ist vorzugsweise ein wärmehärtendes Harz, das im Vergleich zu einem Metall wie Aluminium oder Stahl weniger verhältnismäßig großen Druckbelastungen widerstehen kann und somit mehr für Schäden aus einem ungleichmäßigen Anziehen der Befestigungsvorrichtungen anfällig ist.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden und einen strukturmäßig stärkeren Klemmenverteiler zu schaffen, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Klemmenverteiler herzustellen, der ohne Beschädigung größere örtliche Druckkräfte aushalten kann. Erfindungsgemäß ist die Herstellung eines Klemmenverteilers aus zwei getrennten Arten von Werkstoffen vorgesehen. Sodann soll erfindungsgemäß ein erster Werkstoff mit einem verhältnismäßig großen Wärmedehnungskoeffizienten und ein zweiter Werkstoff mit einem verhältnismäßig kleinen Wärmedehnungskoeffizienten bei der Her-

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stellung von elektrisch leitenden Klemmenverteilern verwendet werden. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen elektrisch leitenden Klemmenverteiler mit einem Teil zu schaffen, das eine strukturelle Unversehrtheit beibehalten kann, selbst wenn er verhältnismäßig großen Druckkräften unterworfen wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll ein Klemmenverteiler aus zwei eigenen Arten von Werkstoffen geschaffen werden, ohne daß ein Lenkv.eg zwischen beiden besteht. Schließlich werden erfindungsgemäß die Unterschiede der Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem ersten und zweiten Werkstoff bei der Herstellung des Klemmenverteilers ausgenützt, um eine Leckdichtung auszubilden.

Diese und andere Vorteile der Erfindung werden bei einem elektrisch leitenden Klemmenverteiler erzielt, der elektrische Energie einer externen Quelle an elektrische Leiter liefern und verteilen soll, die in einem Gehäuse eines elektrisch betriebenen Gerätes angeordnet sind, in welchem ein kreisförmiger aus einem Werkstoff mit verhältnismäßig großem Wärmedehnungskoeffizienten in den Hohlraum eines Preßwerkzeugs eingesetzt wird. Preßstoff mit einem verhältnismäßig kleinen Wärmedehnungskoeffizienten wird bei hoher Temperatur in den Hohlraum eingebracht, wobei die Innenwand des Rings"radial nach außen fließenden Strom des Werkstoffes begrenzt. Das Preßwerkzeug wird unter einen verhältnismäßig hohen Druck gesetzt, um den Preßstoff in Berührung mit den Seitenwänden des Ringes zu drücken, wodurch der Klemmenverteiler ausgeformt wird. Anschließend wird der gepreßte Klemmenverteiler abgekühlt, wobei sich der kreisförmige Ring mehr zusammenzieht als der Preßstoff, um die Druckkraft zu

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erhöhen, die sich zwischen den gegenüberliegenden Flächen entwickelt.

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

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines gewöhnlichen elektrisch betriebenen Gerätes mit dem erfindungsgemäßen Klemmenverteiler,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Einzelheit eines erfindungsgemäß hergestellten Klemmenverteilers,

nach Fig. 3 eine Einzelheit eines Klemmenverteilers einem anderen

Herstellungsverfahren.

Die Erfindung betrifft einen Klemmenverteiler, wie er für verschiedene Anwendungen dient, bei welchen der Verteiler leckdicht sein muß, damit Strömungsmittel nicht von einer Seite des Verteilers zu seiner anderen fließen kann. Ein Beispiel dafür ist die Verwendung eines KlemmenVerteilers in einem hermetisch oder halbhermetisch abgeschlossenen Kühlmittelverdichter. Bei'dieser Anwendungsart dient der Verteiler dazu, elektrische Energie oder Spannung von einer entfernten Quelle an elektrische Leiter im Verdichtergehäuse zu übertragen und zu verteilen. Wenn der Verdichter den Druck des Kühlmittels erheblich erhöht, muß der Klemmenverteiler leckdicht sein, um das Entweichen des Kühlmittels vom Verdichter an die Umgebung zu verhindern. Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Klemmenverteiler Io beim Einsatz in einer typischen Anwendung, z. B. in einem durch einen Elektro-

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motor angetriebenen Kühlmittelverdichter 12. Der Verteiler 10 soll elektrische Energie oder Spannung von einer externen Quelle von elektrischen Leitungen des elektrisch betriebenen Verdichters liefern und verteilen. Normalerweise ist eine Anzahl von elektrisch leitenden Klemmen im gemeinsamen Gehäuse verkapselt. Enden 16 der Klemmen 18 sind passend mit den internen nicht gezeigten elektrischen Leitungen verbunden. Die Klemmen sind im allgemeinen am Umfang des Gehäuses gleichmäßig verteilt. Der Verteiler 10 ist an einer entsprechenden Oberfläche 14 des Verdichters 12 befestigt.

Fig. 2 zeigt einen Teil des erfindungsgemäß hergestellten Klemmenverteilers 10. Dieser umfaßt ein aus einem elektrisch nicht leitenden Stoff gefertigtes Gehäuse 20, beispielsweise aus einem wärmehärtenden Harz. Ein die Forderungen der erfindungsgemäßen Anwendung besonders gut erfüllendes Harz wird von der General Electric Company gefertigt und trägt den Handelsnamen "Genal 1298 3 E". Dieser Werkstoff erwies sich als äußerst geeignet für das Pressen und besitzt auch einen^erhältnismäßig kleinen Wärmedehnungskoeffizienten, der für die Erfindung äußerst vorteilhaft ist, wie nachstehend näher erläutert wird.

Eine elektrisch " - Klemme 18 ist im wesentlichen im Gehäuse 20 verkapselt. Das Verfahren nach welchem die Klemme 18 im Gehäuse 20 montiert wird, ist im einzelnen in der mitanhängigen Anmeldung No. 8 28,366 vom 29. August 1977 von Timothy L. Betsford und William C. Marin Jr. der gleichen Anmelderin beschrieben. Ein kreisförmiger Ring 26 wird am Gehäuse 20 be-

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festigt. Der Ring 26 umfaßt eine Anzahl von am Umfang gleichmäßig verteilter Löcher 28 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, beispielsweise Bolzen oder Schrauben 30. Die Schrauben 30 dienen zur Befestigung des KlemmenVerteilers IO an der Oberfläche 14 des Verdichters 12. Im allgemeinen ist eine Dichtung 22 zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen 32 und 14 des Klemmenverteilers und des Verdichters vorgesehen.

mit Der Ring 26 besteht aus einem Werkstoff^verhältnismäßig großem Wärmedehnungskoeffizienten . Der Werkstoff, beispielsweise Aluminium, kann im allgemeinen größeren örtlich wirkenden Druckkräften widerstehen als das das Gehäuse 2O bildende wärmehärtende Material.

Bei der Herstellung des in Fig. 2 gezeigten Klemmenverteilers wird der kreisförmige Ring in den Hohlraum eines Preßwerkzeugs eingesetzt. Der Hohlraum des Preßwerkzeugs wird durch ein in Fig. 3 gezeigtes Preßwerkzeug 4o gebildet. Es kann zweckmäßig sein, den Ring auf eine hohe Temperatur, z.B. 320 ° F (160 ° C) aufzuheizen, ehe er in den Hohlraum des Preßwerkzeugs eingesetzt wird. Nach dem Einsetzen des Ringes in den Hohlraum wird

wärme—

preßbares härtendes Material unter Druck in den Hohlraum eingespritzt. Das Material dient zur Ausbildung des Gehäuses 2o. Die Innenwand 34 des Rings 26 begrenzt den radial nach außen gerichteten Fluß des wärmehärtenden Materials. Dieses wird in den Hohlraum bei hoher Temperatur, beispielsweise 320 ° F (160 ° C) eingeführt.

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Die Preßform wird dann einem verhältnismäßig hohen Druck ausgesetzt, um die gegenüberliegende Wand 38 des das Klemnienverteilergehäuse bildenden Materials in Berührung mieder Innenwand 34 des Ringes 26 zu drücken. Durch Andrücken des Materials mit festem Kontakt mit dem Ring wird eine Leckdichtung auf der Grenzfläche zwischen Ring und Gehäuse ausgeformt, durch die Wände 34 und 38 gebildet wird.

Da der Ring einen größeren Wärmedehnungskoeffizienten besitzt als das das Gehäuse 2o bildende Material, schrumpft er in höherem Maße, wenn der Klemmenverteiler nach Ausbildung der Klemme abgekühlt wird. Wegen der Unterschiede der Wärmedehnungskoeffizienten des Ringes und des Gehäuses erhöht die größere Schrumpfung des Ringes während des Abkühlvorganges die auf der Grenzfläche zwischen Ring und Gehäuse entwickelte Druckkraft, um die zwischen ihnen ausgebildete Dichtung weiter zu verstärken.

Durch Herstellung des Klemmenverteilers nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erzielt man einen im wesentlichen leckdichten Klemmenverteiler, selbst wenn er aus zwei getrennten Teilen, d.h. dem Gehäuse 20 und dem Ring 26 gefertigt wird.

mit Da außerdem der Ring aus einem Werkstoff^einer verhältnismäßig größeren Fähigkeit geformt ist, örtlich wirkenden'pruckkräften Widerstand zu leisten, wird der Ring durch ungleichmäßiges Festzziehen'der Befestigungsmittel zum Anbringen des Klemmenverteilers an den Kompressor nicht beschädigt. Der Ring kann einen erheblichen Betrag örtlich auftretender Kräfte aushalten, ohne verformt oder sonst beschädigt zu werden. So läßt

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sich ein strukturmäßig stärkerer Klemmenverteiler erzielen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Klemmenverteilers gezeigt. Um die Dichtung auf der Grenzfläche zwischen Ring und Gehäuse weiter zu verstärken, kann auf die Wand 34 des Rings 26 eine Elastomerschicht 4 2 aufgebracht werden, ehe das Preßmaterial in das hohle Preßwerkzeug eingespritzt wird. Wird der Klemmenverteiler nach Ausformung des Gehäuses 20 abgekühlt, so drückt die durch Schrumpfung des kreisförmigen Rings gegenüber dem Klemmenverteilergehäuse entwickelte Druckkraft die Elastomerschicht zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen des Gehäuses und des Rings zusammen, wodurch die zwischen ihnen ausgebildete Dichtung weiter verstärkt wird.

Beim Einsetzen des Ringes in das Preßwerkzeug soll ein erheblicher Druck, beispielsweise im Bereich von 15oo bis 2ooo psi

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(Io5,5 bis 14o,6 kg/cm ) auf den Ring einwirken, um diesen in festen Kontakt mit den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Preßwerkzeugs zu drücken, beispielsweise mit den Flächen 44, 46 der Fig. 3. Es verhindert jedes unerwünschte Fließen des wärmehärtenden Materials zwischen den Oberflächen der Preßform und den Oberflächen des Rings während des Preßvorgangs.

Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens kann ein Klemmenverteiler von erheblicher struktureller Festig-, keit und Unangreifbarkeit gefertigt werden.

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Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentanwalts

Dipl. Ing. H. Hauck O Q Q 7 C e Π

Dipl. Phvs. VV. Schmitz £od /boU

Dipl. Ing. Ξ. GrQaIfS
Dipl. Ing. VV. Wehnert
Dipl. Phys. W. Carstens
Dr.-Ing. VV. Döring

Moaartstraße 23
8OOO K'lünchen 2

Carrier Corporation

Carrier Tower

P.O. Box 4800 Anwaltsakte M-47 30

Syracuse, N.Y.13221 (USA) 29. August 1978

Klemmenverteiler und Verfahren zu seiner Herstellung

.J Verfahren zur Herstellung eines Klemmenverteilers zur Lieferung und Verteilung von elektrischer Spannung einer externen Quelle an im Gehäuse eines elektrisch betriebenen Gerätes angeordnete elektrische Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Werkstoff mit einem verhältnismäßig großen Wärmedehnungskoeffizienten geformter Ring in den Hohlraum einer Preßform eingesetzt wird, daß pressbares Material mit einem verhältnismäßig kleinen Wärmedehnungskoeffizienten unter Druck bei hoher Temperatur in den Hohlraum eingespritzt wird, ferner dadurch, daß die Innenv/and des Ringes den radial nach außen gerichteten Fluß des Materials begrenzt, sodann dadurch, daß die Preßformⁿeinen verhältnismäßig hohen Druck gesetzt wird, um das pressbare Material in Berührung mit der Seitenwand des Ringes zu drücken, wodurch der Klemmenverteiler ausgeformt wird und schließlich dadurch, daß der gepreß-

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te Klemmenverteiler abgekühlt wird, wobei der Ring in höheren Ma3e schrumpft als das pressbare Material, um die zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen entwickelte Druckkraft zu verstärken.
2. Verfahren zur Herstellung eines Klemmenverteilers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine anpassungsfähige Deckschicht auf die Innenwand des Rings vor dem Einspritzen des pressbaren Materials aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring praktisch die gleiche Temperatur wie die hohe Temperatur des pressbaren Materials erwärmt wird, wie er in die Preßform eingesetzt wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Klemmenverteilers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohe Temperatur des pressbaren Materials im wesentlichen 32O°F (160 C) beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Klemmenverteilers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring in Berührung mit der Oberfläche der Bodenfläche der Preßform vor dem Einspritzen des pressbaren Materials gedrückt wird.
6. Verfahren zur Herstellung eines Klemmenverteilers nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Drückens ein Druck im Bereich von 1500 bis 2000 psi (Io5,5 bis 14o,6

kg/cm ) auf den Ring einwirkt.

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7. Verfahren zur Herstellung eines KlemmenVerteilers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus Aluminium besteht und das pressbare Material ein wärmehärtendes Harz ist.
8. Klemmenverteiler zur Lieferung und Verteilung elektrischer Spannung von einer externen Quelle an ϊκι Gehäuse eines elektrisch betriebenen Gerätes angeordnete elektrische Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (26) aus einem Werkstoff mit einem verhältnismäßig großen Wärmedehnungskoeffi- zienten gefertigt ist und eine Anzahl von gleichmäßig an seinein Umfang verteilten sich axial erstreckenden Löchern

(28) besitzt, ferner dadurch, daß ein Gehäuse (2o) aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff mit einem verhältnismäßig kleinen Wärmedehnungskoeffizienten geformt ist, wobei die Außenwand (38) des Gehäuses (2o) in inniger Berührung mit der Innenwand (34) des Rings (26) steht, sodann dadurch, daß mindestens eine elektrisch leitende Klemme (18) im wesentlichen im Gehäuse (2o) verkapselt ist und schließlich dadurch, daß Befestigungsvorrichtungen (3o) durch die Ring (26) ausgebildeten Löcher (28) hindurchragen, um den Klemmenverteiler (lo) am Gerät (12) zu befestigen.
9. Klemmenverteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß eine anpassungsfähige Deckschicht (4 2) zwischen den sich innig berührenden Innen- (34) und Außenwänden (38) des Rings (26) und des Gehäuses (2o) angeordnet ist.

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