DE3304789C2

DE3304789C2 -

Info

Publication number: DE3304789C2
Application number: DE3304789A
Authority: DE
Inventors: Diamar Ivanivic Bely; Valentin Petrovic Podolsk Su Mardanov; Gennadij Ivanovic Moskau/Moskva Su Mesanov; Izyaslav Borisovic Moskau/Koskva Su Peskov; Anatolij Polikarpovic Moskau/Moskva Su Povelicenko; Jurij Michailovic Podolsk Su Timosin
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ I TECHNOLOGICESKIJ INSTITUT KABEL'NOJ PROMYSLENNOSTI MOSKAU/MOSKVA SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ I TECHNOLOGICESKIJ INSTITUT KABEL'NOJ PROMYSLENNOSTI MOSKAU/MOSKVA SU
Priority date: 1983-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1987-11-19
Also published as: DE3304789A1

Description

Die Erfindung betrifft eine vieladrige verdrillte Litze für die elektrische Kabeltechnik, bei welcher wenigstens einige Drähte mit einem Überzug aus einem leicht schmelzbaren Metall oder seiner Legierung versehen sind.

Aus der DE-OS 26 39 001 ist ein Drahtseil bekannt, welches aus einer Anzahl von Adern besteht, welche auf der unmittelbaren Oberfläche galvanisiert sind. Das wesentliche dieses bekannten Drahtseiles besteht darin, daß es eine zusätzliche äußere Beschichtung aus Zinn oder Zinnlegierung aufweist. Diese äußere Beschichtung kann vor der Vereinigung der Adern zu einem Seil auf die einzelnen Adern aufgebracht werden oder kann erst nach der Vereinigung der Adern auf das ganze Seil aufgebracht werden, so daß dann der gesamte Drahtverbund nur mit einer äußeren Schicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung versehen ist.

Bekannt sind auch Montagedrähte, in denen jeder Draht einer verdrillten Litze mit einem Überzug versehen ist, durch den das Löten und der Korrosionsschutz von Kupferdrähten gewährleistet wird. Beispielsweise kann der genannte Überzug aus Polyurethan erzeugt werden [I. M. Maiofis, "Khimiya Dielektrikov" (Chemie der Dielektrika), Moskau, 1981, Seite 206]. Zum Löten wird der Draht mit dem einen Ende in eine Zinnschmelze eingetaucht, wobei der Draht auf einer Länge verzinnt wird, die mit der Eintauchtiefe in die Schmelze übereinstimmt. In der verdrillten Litze dieser bekannten Konstruktion beträgt die Dicke der Polyurethanschicht mindestens 10 µm, wodurch der Drahtdurchmesser zunimmt, und die Leistung beim Emaillieren ist gering. Außerdem weist der Draht eine geringe Betriebszuverlässigkeit an den Lötverbindungsstellen auf, weil der elastische Polyurethanüberzug hier mit dem steifen Abschnitt, der mit Zinn beschichtet ist, in Berührung kommt und beim Verbiegen des Drahtes zerstört wird.

Bekannt ist auch eine verdrillte Litze mit einer Beschichtung jedes Drahtes auf der gesamten Länge, wodurch das Löten der Litze sowie deren Korrosionsschutz gewährleistet wird. Die Drähte der Litze sind mit einem Überzug aus leicht schmelzbarem Metall bzw. seiner Legierung ausgestattet ["Montazhnye provoda za rubezhom" (Montagedrähte im Ausland), Moskau, 1963, Seite 24]. Jedoch besitzt diese verdrillte Litze eine geringe Betriebszuverlässigkeit infolge der Steifheit der Lötverbindungen (beim Erhitzen erfolgt die Verlötung nicht nur an der Lötstelle, sondern auch in dem an die genannte Stelle anliegenden Bereich) und bedingt einen großen Zinnverbrauch und führt zu einem großen Gewicht (die Dicke des Zinnüberzugs beträgt 3-7 µm).

Der Einsatz der bekannten verdrillten Litzen führt zu bedeutendem Verbrauch an hochwertigem und knapp vorhandenem Zinn, zur Vergrößerung der Drahtgröße und -masse, weil die Drähte auf der gesamten Länge mit leicht schmelzbarem Material beschichtet sind. Außerdem wird deren Betriebszuverlässigkeit infolge eines ausgedehnten Lötbereichs verringert.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine vieladrige verdrillte Litze für die elektrische Kabeltechnik der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß beim Verlöten der Drähte Lötmetall eingespart werden kann und die Bedingungen beim Verlöten vereinfacht werden und kleinere Lötverbindungsstellen realisiert werden können.

Ausgehend von der vieladrigen verdrillten Litze der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem beliebigen Querschnitt der verdrillten Litze mindestens einer der Drähte einen Überzug aus Flußmittel aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der vieladrigen verdrillten Litze können beim Löten selektiv einige der Drähte in Kombination mit dem wenigstens einen Draht zum Verlöten ausgewählt werden, der den Überzug aus Flußmittel aufweist. Dadurch kann ohne zusätzliche Zuführung von Zinn oder Flußmittel bzw. Zinnlegierung die Lötverbindung hergestellt werden. Die Lötverbindungsstelle weist dabei sehr wenig von dem leicht schmelzbaren Metall oder seiner Legierung auf, d. h. die Lötstelle selbst wird aufgrund der Verringerung der Menge an Zinn oder Zinnlegierung in ihrer Größe verkleinert. Durch die Verkleinerung der Lötverbindungsstelle wird eine erhöhte Flexibilität der gesamten Anordnung mit den Drähten der Litze an der Lötverbindungsstelle erreicht.

Darüber hinaus wird auch eine Gewichtseinsparung von 10-30% erzielt, wobei diese Gewichtseinsparung noch dann wesentlich erhöht werden kann, wenn man anstelle von Zinn Polyurethan verwendet (spezifisches Gewicht von Zinn ist 7,3 g/cm³m das spezifische Gewicht von Polyurethan ist 1,2 g/cm³).

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Querschnitt der verdrillten Litze und

Fig. 2 Gesamtansicht der verdrillten Litze.

In Fig. 1 ist der Querschnitt einer verdrillten Litze schematisch dargestellt, die Drähte 1, beispielsweise aus Kupfer, enthält, welche mit Überzügen 2 und 3 versehen sind, durch die der Korrosionsschutz der verdrillten Litze sowie das Löten gewährleistet werden. Mindestens einer der Drähte 1, beispielsweise der Zentraldraht, besitzt einen Überzug 2 aus Flußmittel, und die restlichen Drähte 1 haben einen Überzug 3 aus leicht schmelzbarem Metall, beispielsweise Zinn bzw. seiner Legierung. Die Überzüge 2 und 3 können auf der gesamten Länge vorgesehen werden.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante der Überzüge 2 und 3 der Drähte 1 dargestellt. Hier sind die Überzüge 2 und 3 auf Abschnitten erzeugt, die lokal abwechselnd aufeinanderfolgen.

Beim Einsatz der Drähte mit lokal abwechselnd beschichteten Abschnitten werden deren Längen l₁, l₂ sowie die Schichtdicken δ₁, δ₂ der Überzüge ungefähr gleich gewählt. Nimmt man l₁≈l₂≈l, δ₁≈δ₂≈δ an, dann sind die Werte l und δ gemäß dem Verhältnis

zu wählen, wobei S die Querschnittsfläche des Drahtes 1 ist. Die gewählten Werte l, S wurden experimentell aufgrund der existierenden Kabelnomenklatur und die Dicken der Überzüge 2, 3 aufgrund der existierenden technologischen Möglichkeiten der Heißmetallisierung ermittelt.

Als leichtschmelzbares Metall bzw. seine Legierung können Zinn und seine Legierungen und als korrosionshinderndes Flußmittel Polyurethan bzw. Kolophonium eingesetzt werden. Die letzteren werden in einer dünnen Schicht (1 µm) auf die Oberfläche des Kupferdrahtes nach einem beliebigen bekannten Verfahren aufgetragen. Das Wesentliche bei der Herstellung einer verdrillten Litze besteht darin, daß bei der Formung eines Stranges aus den Drähten 1 die verzinnten und die mit dem korrosionshindernden Flußmittel beschichteten Drähte 1 derart angeordnet werden, daß mindestens zwei der genannten Drähte mit den unterschiedlichen Überzügen 2 und 3 über ihre gesamte Länge in Berührung stehen. Dadurch erfolgt das Löten der Litze infolge Zinnüberschuß im Überzug 3 des verzinnten Drahtes in einem begrenzten Bereich an der Grenze Zinn-Flußmittel-zwei Kupferleitungen, wodurch günstige Lötverhältnisse sichergestellt werden.

Beim Formen der Litze kann der Zinnüberschuß im Überzug 3 zum Löten von mehreren mit Flußmittel beschichteten Drähten 1 verwendet werden, wobei von der Bedingung ausgegangen werden kann, auf der Oberfläche aller Drähte 1 der Litze in der Lötzone eine monomolekulare Zinnschicht zu erzeugen.

Beispiel 1

Sechs Kupferdrähte 1 von 0,5 mm Durchmesser mit einem Zinnüberzug mit einer Dicke δ=5 µm werden um einen Zentralkupferdraht 1 von 0,5 mm Durchmesser mit einem Polyurethanüberzug 2 mit einer Dicke δ=10 µm zusammengedreht. Die Qualität der Lötung aller Drähte 1 im Strang ist zufriedenstellend. Die Zone der Lötverbindung ist gleich 12 Durchmessern der verdrillten Litze.

Beispiel 2

Die Konstruktion der verdrillten Litze ist ähnlich dem Beispiel 1, aber als Flußmittelüberzug 2 wird Kolophonium verwendet, die Schichtdicke δ₂ beträgt 2 µm. Die Qualität der Lötung aller Drähte 1 ist zufriedenstellend. Die Zone der Lötverbindung ist gleich 12 Durchmessern der verdrillten Litze.

Beispiel 3

Die Konstruktion der verdrillten Litze ist ähnlich dem Beispiel 1, aber es sind drei Drähte 1 mit einem Polyurethanüberzug 2 und vier Drähte mit einem Überzug 3 aus Zinn-Blei-Flußmittel verwendet. Die Qualität der Lötung aller Drähte 1 ist zufriedenstellend. Die Zone der Lötverbindung ist gleich 11 Durchmessern der verdrillten Litze.

Beispiel 4

Die Konstruktion der verdrillten Litze ist dieselbe wie in Beispiel 1, aber es sind ein Zentraldraht 1 mit einem Zinnüberzug 3 und sechs Drähte 1 mit einem Kolophoniumüberzug 2 verwendet. Nach der Lötung der verdrillten Litze wurde ein Draht 1 leicht abgelöst, was von einer unzureichenden Menge von Zinn auf der Oberfläche eines Drahtes 1 zur Lötung der sechs Drähte 1 zeugt. Die Zone der Lötverbindung ist gleich 8 Durchmessern der Litze.

Beispiel 5

Sieben mit abwechselnden Zinn- und Kolophoniumabschnitten mit der Länge jeweils l=10 mm überzogenen Kupferdrähte 1 wurden zu einem Strang zusammengedreht. Die Versetzung der ungleichartigen Abschnitte relativ zueinander im Strang überschritt nicht 2-3 m. Die Zone der Lötverbindung ist gleich 10 Durchmessern der verdrillten Litze, bei der die Qualität der Lötung auf einer Länge von 15 mm zufriedenstellend ist.

Eine Analyse der Ausführungsbeispiele zeugt davon, daß die zufriedenstellende Qualität der Lötung der verdrillten Litze bei einer rationellen Wahl der Zahl der Drähte mit verschiedenen Überzügen unter Berücksichtigung einer überschüssigen Zinnmenge erzielt wird, die zum Verzinnen der Drähte mit Flußmittel erforderlich ist. Zugleich verringert sich die Zone der Lötverbindung im Zusammenhang mit der Abnahme der Zinnmenge im Querschnitt der verdrillten Litze.

Es wird eine Gewichtsverminderung der verdrillten Litze um 10 bis 30% durch Anwendung von z. B. Polyurethan anstelle von Zinn (das spezifische Gewicht von Zinn -7,3 g/cm³, das von Polyurethan -1,2 g/cm³) erreicht und gleichzeitig die Betriebszuverlässigkeit des Drahtes durch Verringerung der Zone der Lötverbindung erhöht, was durch eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit des Flußmittels und die damit verbundene Verminderung der kapillaren Strömung des Zinns in den Räumen zwischen den Drähten der Litze beim Löten bedingt ist.

Claims

1. Vieladrige verdrillte Litze für die elektrische Kabeltechnik, bei welcher wenigstens einige Drähte mit einem Überzug aus einem leicht schmelzbaren Metall oder seiner Legierung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem beliebigen Querschnitt der verdrillten Litze mindestens einer der Drähte (1) einen Überzug (2) aus Flußmittel aufweist.

2. Verdrillte Litze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge (2, 3) der Drähte (1) auf der gesamten Länge der Drähte (1) gleichmäßig ausgebildet sind.

3. Verdrillte Litze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge (2, 3) aus Flußmittel und aus leichtschmelzbarem Metall bzw. seiner Legierung abschnittsweise auf den Drähten (1) aufgetragen sind und sich in ihrer Aufeinanderfolge abwechseln.

4. Verdrillte Litze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter jedes Drahtes (1) gemäß dem Verhältnis gewählt werden, worin sindl- Länge des Überzugs (2, 3) des Drahtes (1),δ- Dicke des Überzugs (2, 3),S- Querschnittsfläche des Drahtes (1).