DE60126070T2

DE60126070T2 - Faserziehvorrichtung mit anschlussklemme und verfahren zur seiner herstellung

Info

Publication number: DE60126070T2
Application number: DE60126070T
Authority: DE
Inventors: A. Timothy Newark SULLIVAN; L. Jack Newark EMERSON; Ramin Gahanna DOWLATI
Original assignee: Owens Corning; Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2021-03-17
Also published as: NO20024657D0; CA2401091A1; KR20020086925A; US6427492B1; MXPA02009477A; WO2001074727A1; AU2001249242A1; CA2401091C; ES2278735T3; EP1268353A1; KR100713595B1; JP2004500302A; DE60126070D1; EP1268353B1; NO20024657L; JP4919570B2

Description

TECHNISCHES GEBIET UND INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Herstellen kontinuierlicher Glasfilamente und insbesondere eine verbesserte Buchse mit Anschlussfahnen, die den mechanischen und thermischen Verschleiß vermindern, zu dem es während des Betriebes der Buchse kommt, und die Grenznutzungsdauer der Buchse verlängern, und ein Verfahren zum Herstellen der verbesserten Buchse. Die Erfindung eignet sich besonders für die Produktion kontinuierlicher Glasfilamente für unterschiedlichste Anwendungszwecke, einschließlich Textilien und Verstärkungen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Strang aus Glasfilamenten wird in der Regel hergestellt, indem man schmelzflüssiges Glas durch mehrere Öffnungen in einer Bodenplatte einer Buchse hindurch verfeinert. Die Filamente werden verfeinert, indem man Zugkräfte an die Glasströme anlegt, um so die Ströme von den Öffnungen in der Bodenplatte zu verfeinern. Die Filamente werden mit einem Schlichte- oder Bindermaterial beschichtet, das dazu dient, den einzelnen Filamenten eine Schmierungsqualität zu verleihen, um sie abriebfest zu machen oder um dem Strang für seinen Endverwendungszweck eine gewünschte Gruppe von Eigenschaften zu verleihen. Das Schlichtematerial wird aufgetragen, nachdem die Filamente ausgebildet wurden. Die Filamente werden parallel zueinander zusammengeführt, so dass ein Strang entsteht.
Buchsen konditionieren das schmelzflüssige Glas auf eine gleichförmige Temperatur, so dass die Filamente mit gleichmäßigen Durchmessern verfeinert werden. Die Temperatur des schmelzflüssigen Glases muss hoch genug sein, um das Glas in einem flüssigen Zustand zu halten.
Buchsen sind einer korrosiven Arbeitsumgebung durch das schmelzflüssige Glas und erhöhten Arbeitstemperaturen ausgesetzt, die den Verschleiß ihrer elektrischen und mechanischen Komponenten beschleunigen. Eine Lösung, dem Verschleiß entgegenzuwirken, ist, die Buchsenbaugruppe aus Edelmetallen, wie zum Beispiel Platin oder Platinlegierungen, herzustellen. Doch die Arbeitsumgebung hinterlässt ihre Spuren auch an diesen Materialien. Oxidationsverluste, Verflüchtigung und Migration des Edelmetalls in umgebende hochtemperaturbeständige Materialien sowie Durchbiegung oder Kriechen (Hochtemperaturverformung) der Buchse verringern die Buchsenleistung und verkürzen die Grenznutzungsdauer der Buchsenbaugruppe.
Herkömmliche Buchsen enthalten in der Regel Seitenplatten, Endplatten und eine Bodenplatte, zwischen denen ein Buchsenkörper definiert wird. Die Bodenplatte kann mehr als 4.000 Öffnungen oder Düsen enthalten, die vorzugsweise alle eine gleichmäßige Temperatur haben oder eine nahezu gleichmäßige Temperatur haben. Die Bodenplatte kann auch als eine Düsenplatte oder Spitzenplatte bezeichnet werden.
Solche Buchsen enthalten Anschlüsse (als "Anschlussfahnen" bezeichnet), die mit jeder Endplatte verbunden sind. Sowohl die Buchse als auch die Anschlussfahnen bestehen in der Regel aus einem Edelmetall, wie zum Beispiel einem platinhaltigen Material wie Platin oder eine Platinlegierung. Ein Beispiel für eine Platinlegierung ist eine Platin-Rhodium-Legierung. Elektrische Klemmen sind mit den Anschlüssen verbunden, um der Buchse einen Heizstrom zuzuführen, um das Glas in seinem schmelzflüssigen Zustand zu halten. Die Klemmen sind in der Regel wassergekühlt. Der Strom fließt durch die Seitenplatten, die Endplatten und die Bodenplatte der Buchse, die leitfähig sind.
Buchsenanschlussfahnen haben unterschiedlichste Formen und sind oft breit und relativ dünn. Die Anschlussfahnen können sich im Wesentlichen entlang der Breite der Buchsenendplatte erstrecken und eine relativ große Fläche zur Eingriffnahme durch eine elektrische Klemme bieten, die den Strom zuführt.
Ein gängiges Anschlussfahnendesign enthält einen oberen Abschnitt, der mit der Buchse verbunden ist, und einen unteren Abschnitt, an den elektrische Klemmen angeschlossen werden.
Neben dem Erwärmungsmuster der Spitzensektion sind zwei Designüberlegungen für Buchsenanschlussfahnen der mechanische und der thermische Verschleiß der Anschlussfahnen im Lauf der Zeit. Während des Betriebes der Buchse wirkt aufgrund der hohen Betriebstemperaturen der Buchse auf die oberen Anschlussfahnen eine Kombination aus mechanischer Ermüdung und thermischen Wirkungen ein.
Die mechanische Ermüdung der Anschlussfahne hängt mit hohen Biegebeanspruchungen oder Vibrationsermüdung während des Betriebes der Buchse zusammen. Da die Fahne breit und dünn ist, neigt sie zum Verbiegen, wenn die Klemme an ihr befestigt wird. Ein Haarriss in der Anschlussfahne kann entstehen und sich zu einem Bruch ausweiten.
Neben der mechanischen Ermüdung unterliegt die Anschlussfahne thermischem Verschleiß. Wenn einige Metalle auf eine hohe Temperatur erwärmt werden, so verflüchtigen sie sich oder verdampfen. Platin und Rhodium sind solche Metalle. Da die Buchse und die Anschlussfahne bei hohen Temperaturen arbeiten, verflüchtigt sich das Platin und das Rhodium allmählich, das sich an den Rändern der Anschlussfahnen befindet. Der Verlust der Legierung an den Konturen der Fahne fördert die Entstehung eines Haarrisses, der sich zu einem Bruch ausweiten kann. Ein mechanisches Beanspruchen der Fahne kann den Haarriss verbreitern, und die Anschlussfahne bricht schließlich ab.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um das Problem der Rissbildung in den Anschlussfahnen zu lösen. Ein konstruktiver Lösungsansatz ist das Ausheilen oder Reparieren von Rissen mit geschmolzenem Draht, ähnlich wie beim Löten. Diese Lösung ist ein vorübergehender Notbehelf und beseitigt nicht den thermischen Verschleiß der Anschlussfahne.
Ein anderer konstruktiver Lösungsansatz ist das Umkonstruieren des Stromversorgungssystems im Hinblick auf die Verringerung von Vibrationen und Dehnungsarbeit in der Fahne. Dadurch kann das Problem zwar gemindert, aber nicht gelöst werden.
Ein anderer konstruktiver Lösungsansatz beinhaltet die Verwendung eines Versteifungsblechs zwischen einer Anschlussfahne und der Endplatte oder der Seitenplatte einer Buchse. US-Patent Nr. 4,634,460 an Fowler (Fowler) offenbart eine Ablassbuchse mit einem Versteifungsblech in Kontakt mit jeder Anschlussfahne, um die Fahnen zu stützen. Die Fahnen und die Versteifungsbleche sind integral mit der Bodenplatte der Buchse verbunden, so dass der Heizstrom, der durch die Klemmen über die Anschlussfahnen zugeführt wird, der Buchse über das Versteifungsblech und die Anschlussfahnen zugeleitet wird. Die Versteifungsbleche verbreitern praktisch den Kontakt zwischen den Anschlussfahnen und der Buchse. Jedoch stützen die Versteifungsbleche die Anschlussfahne und das Versteifungsblech nur in begrenztem Maß. Außerdem beseitigt der konstruktive Lösungsansatz von Fowler nicht den thermischen Verschleiß der Anschlussfahnen.
Ein anderer konstruktiver Lösungsansatz beinhaltet die Verdickung der gesamten Anschlussfahne, um die Fahne zu versteifen. Jedoch verschlechtern dickere Anschlussfahnen das gewünschte Erwärmungsmuster der Wärmeverteilung aufgrund unerwünscht niedriger Betriebsstrompegel.
Es besteht Bedarf an einem wirtschaftlichen Lösungsweg zur Verbesserung der Beständigkeit von Anschlussfahnen gegen mechanischen und thermischen Verschleiß infolge der Betriebstemperatur der Buchse. Gleichermaßen besteht Bedarf an einem wirtschaftlichen Lösungsweg zum Verlängern der Grenznutzungsdauer einer Buchse.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Nachteile des Standes der Technik werden überwunden durch: eine Anschlussfahne zum Leiten von elektrischem Strom zu einer Buchse, wobei die Anschlussfahne Folgendes umfasst: einen leitenden Abschnitt mit einer Längsachse, der an einem ersten Ende des leitenden Abschnitts mit der Buchse verbunden werden kann, und mit einem ersten Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse; und einen länglichen Stützabschnitt, der mit dem leitenden Abschnitt verbunden ist, der sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse erstreckt, und mit einem zweiten Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse, wobei der zweite Querschnitt ein Trägheitsmoment hat, das größer ist als das Trägheitsmoment des ersten Querschnitts; wobei der längliche Stützabschnitt somit den Biegewiderstand des leitenden Abschnitts vergrößert und eine Wärmesenke bereitstellt, um die Wärmeübertragung von dem leitenden Abschnitt zu verstärken; und durch eine Kombination aus dieser Anschlussfahne und einer Buchse, wobei die Anschlussfahne an dem ersten Ende des leitenden Abschnitts mit der Buchse verbunden ist. Die Buchse enthält einen Buchsenkörper (der Seitenplatten, Endplatten und eine Bodenplatte enthalten kann) und Anschlussfahnen, die mit dem Buchsenkörper verbunden sind. Es werden Klemmen an den Anschlussfahnen befestigt, um der Buchse elektrischen Strom zuzuführen, um das Glas im Inneren in einem flüssigen Zustand zu halten und es thermisch für seine Verfaserung zu konditionieren.
Vorzugsweise enthält jede Anschlussfahne einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt. Der obere Abschnitt ist mit einer Seitenplatte der Buchse verbunden. Eine Klemme ist an dem unteren Abschnitt der Anschlussfahne befestigt. Der obere und der untere Abschnitt sind relativ zueinander in einem Winkel angeordnet.
Entlang den Seitenrändern des oberen Abschnitts der Anschlussfahnen sind Stützabschnitte angeordnet. Stützabschnitte versteifen die Anschlussfahne und erhöhen dadurch ihren Biegewiderstand und ihre Beständigkeit gegen Ermüdungsbeanspruchung. Stützabschnitte dienen auch als Wärmesenken, indem sie zusätzliche Masse und Oberfläche an den Rändern der Anschlussfahnen bereitstellen. Dank der zusätzlichen Masse kann Wärme von dem leitenden Abschnitt durch die Stützabschnitte absorbiert werden. Die Vergrößerung der Oberfläche unterstützt das Kühlen der Ränder der Anschlussfahne durch Abstrahlung und Konvektion.
Die Stützabschnitte berühren nicht die Buchsenendplatte und leiten darum keinen Strom zum Buchsenkörper. Dementsprechend ist die Temperatur am Rand der Stützabschnitte während des Betriebes der Buchse niedriger als der leitende Abschnitt der Anschlussfahnen. Da die Stützabschnitte bei einer niedrigeren Temperatur arbeiten, wird der thermische Verschleiß der Anschlussfahne gemindert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Glasfaserherstellungssystems.
2 ist eine schematische Seitenansicht einer herkömmlichen Buchse.
3 ist eine schematische Draufsicht auf die Buchse von 2.
4 ist eine schematische Seitenansicht einer Buchse, welche die Prinzipien der Erfindung verkörpert.
5 ist eine schematische Draufsicht auf die Buchse von 4.
6 ist eine schematische Endansicht der Buchse von 4.
7 ist eine Querschnittsansicht der Anschlussfahne entlang der Linie "7"-"7" in 5.
8 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Anschlussfahne.
9–12 sind Querschnittsansichten alternativer Ausführungsformen einer Anschlussfahne.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Es kann ein Strang aus einer Gruppe von Filamenten oder Fasern gebildet werden, die in der Regel aus einer Quelle eines Materials verfeinert werden. Für Glasstränge wird schmelzflüssiges Glas in eine Buchse geleitet, die elektrisch beheizt wird, damit das Glas in seinem schmelzflüssigen Zustand bleibt. Das Glas wird in Form von Filamenten aus Öffnungen in einer Bodenplatte der Buchse gezogen oder verfeinert.
Ein herkömmliches Filamentherstellungssystem ist in 1 gezeigt. Das Filamentherstellungssystem 5 enthält eine Buchse 10 mit einer Anzahl von Öffnungen, durch die mehrere Ströme schmelzflüssigen Glases ausgelassen werden. Die Öffnungen können durch hohle Spitzen verlängert sein.
Glasfilamente 30 werden aus der Bodenplatte der Buchse 10 kommend durch eine Aufwickelvorrichtung 60 verfeinert. Da die Buchse 10 bei hohen Temperaturen arbeitet, wird ein Kühlsystem 22 verwendet, um die Temperatur der Buchsenbodenplatte zu regeln und um eventuelle Varianzen in den Filamenten infolge eines Temperaturgradienten zu mindern. Wie der Fachmann weiß, können Kühlsysteme mit Luft und/oder Wasser arbeiten, um die Temperatur zu regeln.
Mittels einer abwärts gerichteten Kraft werden die Filamente 30 aus der Buchse 10 gezogen. In dem veranschaulichten Herstellungssystem werden die Filamente 30 aus der Buchse 10 kommend durch eine Aufwickelvorrichtung 60 verfeinert, welche die Filamente 30 in Form eines Stranges 32 um eine Klemmhülse wickelt, um ein zylindrisches Paket 70 herzustellen, wie in 1 gezeigt.
Die Buchse 10 enthält einen Buchsenkörper und Anschlussfahnen 100, 102. Der Buchsenkörper 11 kann von einer beliebigen geeigneten Struktur sein und enthält in der veranschaulichten Ausführungsform Seitenplatten 12, 14 Endplatten 16, 18 und eine Bodenplatte 20, wie in den 2 und 3 gezeigt. Die Seitenplatten 12, 14, die Endplatten 16, 18 und die Bodenplatte 20 definieren einen Hohlraum zum Aufnehmen eines Vorrates an schmelzflüssigem Glas.
Die Anschlussfahnen 100, 102 sind mit dem Buchsenkörper 11 an einer beliebigen geeigneten Stelle verbunden. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Anschlussfahnen 100, 102 mit den Endplatten 16 bzw. 18 verbunden. Jede Anschlussfahne 100, 102 enthält einen oberen Abschnitt 110 und einen unteren Abschnitt 120. Die Anschlussfahnen 100, 102 sind relativ dünne, breite Platten, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Endplatten 16, 18 erstrecken.
Während des Betriebes ist eine Anschlussklemme 200 an jeder Anschlussfahne 100, 102 befestigt, um die Buchse 10 mit elektrischem Strom zu versorgen. Die Anschlussklemme 200 enthält Abschnitte 210, 212, die mittels eines Befestigungsmittels, wie zum Beispiel einer Schraube, aneinander befestigt sind, um an die Anschlussfahne angeklemmt zu werden. Aus Gründen der einfacheren Darstellung ist in 2 nur eine einzige Anschlussklemme 200 gezeigt.
Wie der Fachmann weiß, ist die Anschlussfahne Biegekräften und Ermüdung infolge des Gewichts der Anschlussklemme 200, die an der Anschlussfahne befestigt ist, ausgesetzt. Auf die Anschlussfahne wirken zusätzliche Kräfte durch das anschließende Anbringen der Klemme an der Fahne und Abziehen der Klemme von der Fahne und durch Vibrationen innerhalb des Buchsenkreises ein. Diese Kräfte verursachen mechanisches Biegen und Arbeiten der Fahne und erzeugen letztendlich Haarrisse oder Brüche. Haarrisse und Brüche beginnen in der Regel an den äußeren Rändern der Fahnen und führen letztendlich zum Abbrechen der Anschlussfahne, wenn sie nicht behandelt oder repariert werden.
Wenn der Strom von der Klemme durch die Anschlussfahnen fließt, so erhöht sich die Temperatur der Anschlussfahnen infolge einer Widerstandserwärmung. Es kann auch Wärme von dem Buchsenkörper zu den Fahnen über ihre Verbindung mit dem Buchsenkörper geleitet werden. Wenn die Anschlussfahnen über lange Zeit eine hohe Temperatur haben, so beginnt die Legierung in der Anschlussfahne, sich zu verflüchtigen, wie zuvor besprochen. Die Verarmung der Legierung am Rand der Fahne kann einen Haarriss entstehen lassen. Der Haarriss kann sich durch mechanische Arbeit oder zusätzlichen thermischen Verschleiß ausweiten. Wenn eine Anschlussfahne abreißt oder wegbricht, so wird die Buchse abgestellt, und der Filamentherstellungsprozess wird angehalten, was zu Produktionsverlusten führt.
Die Anschlussfahne der Erfindung enthält ein Stützelement, das mit den äußeren Rändern der Anschlussfahne verbunden ist, um das Trägheitsbiegemoment der Fahne zu erhöhen, wodurch die Biegefestigkeit und die Beständigkeit gegen Vibrationsermüdung erhöht werden. Das Stützelement fungiert auch als eine Wärmesenke, indem es zusätzliche Masse bereitstellt und die Oberfläche an den Rändern der Anschlussfahne vergrößert. Die Masse des Stützelements ermöglicht die Wärmeübertragung von dem leitenden Abschnitt mittels Leitung. Die Vergrößerung der Oberfläche unterstützt die Abstrahlung und Konvektion von Wärme von den Rändern der Anschlussfahne.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Stützelement als ein I-förmiger Träger implementiert, der an die Anschlussfahnen geschweißt ist. Das Stützelement kann jedoch auch mit anderen Geometrien konfiguriert sein, kann an anderen Stellen an der Anschlussfahne angebracht sein und kann mittels anderer Techniken befestigt sein. Die Stützabschnitte oder -elemente haben ein I-förmiges Profil.
Der obere Abschnitt der Anschlussfahne ist in einem Winkel relativ zur Endplatte der Buchse montiert. Das Gewicht der Anschlussklemme auf die Anschlussfahne bewirkt ein Biegen des oberen Abschnitts. Die Stützelemente versteifen den oberen Abschnitt der Anschlussfahne.
Die Stützabschnitte erfüllen mehrere Aufgaben im Hinblick auf den thermischen Verschleiß der Anschlussfahnen. Erstens befinden sich die Stützabschnitte nicht im Kontakt mit den Endplatten der Buchse. Da elektrischer Strom in der Regel auf direktem Weg zwischen zwei Punkten fließt, fließt der Strom vorzugsweise durch den leitenden Abschnitt der Anschlussfahne, der mit der Endplatte der Buchse in Kontakt steht, und in geringerem Ausmaß durch die Stützabschnitte. Infolge dessen unterliegen die Stützabschnitte keiner so großen Widerstandserwärmung und haben darum eine geringere Temperatur als der leitende Abschnitt der Anschlussfahne.
Die geringere Temperatur mindert die Verflüchtigung der Legierung von der Anschlussfahne. Da des Weiteren die Stützabschnitte nicht in direktem Kontakt mit den Buchsenendplatten stehen, leiten sie auch keine Wärme vom Buchsenkörper und werden darum nicht durch die Buchse erwärmt und beeinflussen auch nicht das Erwärmungsmuster der Buchse.
Zweitens wird die Strommenge, die durch die Anschlussfahne fließt, nicht durch die Stützabschnitte der Anschlussfahne beeinflusst. Da die Energiemenge, die bei der Widerstandserwärmung verbraucht wird, die gleiche ist, bilden die Stützabschnitte eine zusätzliche Masse für die Anschlussfahne, und die Gesamttemperatur der Ränder der Anschlussfahne wird verringert. Die geringere Betriebstemperatur an den Rändern verlängert die Lebensdauer der Anschlussfahnen und der Buchse.
Drittens, wie oben besprochen, ermöglichen die Stützabschnitte das Leiten von Wärme von dem leitenden Abschnitt. Des Weiteren vergrößern die Stützabschnitte die Oberfläche an den Rändern der Anschlussfahne. Wärme wird von den Stützabschnitten durch Abstrahlung und Konvektion abgeführt. Durch Vergrößern der Oberfläche kann mehr Wärme von den Rändern der Anschlussfahne abgeführt werden als bei herkömmlichen Anschlussfahnen.
Nachdem nun diese allgemeinen Prinzipien dargelegt wurden, werden im Folgenden ausgewählte Implementierungen dieser Prinzipien in derzeit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In den 4–8 ist eine Buchse für ein Filamentherstellungssystem veranschaulicht, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert. Wie in 4 gezeigt, enthält die Buchse 10 Anschlussfahnen 100, 102, die mit dem Buchsenkörper 11 an den Endplatten 16 bzw. 18 verbunden sind. Die Anschlussfahnen sind in der Regel an die Endplatten geschweißt.
Jede Anschlussfahne 100, 102 enthält einen oberen Abschnitt 110 und einen unteren Abschnitt 120. Der obere Abschnitt 110 erstreckt sich von der Endplatte in einem Winkel A. Der Winkel A liegt im Bereich von 30° bis 75° und beträgt bevorzugt ungefähr 60°. Der untere Abschnitt 120 erstreckt sich von dem oberen Abschnitt 110 in einem Winkel B. Der Winkel B liegt im Bereich von 105° bis 150° und beträgt bevorzugt ungefähr 120°.
Der obere und der untere Abschnitt 110, 120 der Anschlussfahnen enthalten leitende Abschnitte 116 bzw. 122. Der von der Anschlussklemme herangeführte Strom fließt durch die leitenden Abschnitte 116, 122 zur Buchse 10.
Die Buchse ist in der Regel von hochtemperaturbeständigen Materialien umgeben, um eine thermische und elektrische Isolierung sowie eine mechanische Stütze für die Buchse bereitzustellen. Das Filamentherstellungssystem 5 enthält einen Buchsenrahmen 80, der die Buchse 10 in einem gießfähigen hochtemperaturbeständigen Material 82 trägt, wie in 4 gezeigt. (Zur Vereinfachung der Darstellung sind das hochtemperaturbeständige Material 82 und der Rahmen 80 nur auf einer Seite der Buchse 10 gezeigt.) Wie weiter unten noch näher beschrieben, sind die oberen Abschnitte 110 der Anschlussfahnen 100, 102 in das hochtemperaturbeständige Material 82 gegossen.
Die Buchsenanschlussfahnen 100, 102 enthalten Stützabschnitte 130, 132, 134, 136, wie in den 4-6 gezeigt. Jeder obere Abschnitt der Anschlussfahne enthält Seitenränder 112, 114, wie in 5 gezeigt. Die Stützabschnitte sind mit den äußeren Seitenrändern 112, 114 durch Schweißen oder andere geeignete Verfahren verbunden. Die Anschlussfahnen erstrecken sich entlang der Endplatten der Buchse 10 und haben eine Längsachse A, die in der Ebene des oberen Abschnitts der Anschlussfahnen liegt, wie in 4 gezeigt. Die Stützabschnitte 130, 132, 134, 136 sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Anschlussfahnen ausgerichtet.
Jeder Stützabschnitt enthält Enden 140, 142, wie in 4 gezeigt. Das Ende 140 ist parallel zur Endplatte der Buchse ausgebildet. Der Stützabschnitt ist so mit der Anschlussfahne verbunden, dass das Ende 140 von der Endplatte beabstandet ist. Das Ende 140 und die Endplatte 16 sind vorzugsweise genügend weit beabstandet, um einen Kontakt mit der Endplatte über den gesamten Bereich der Betriebszustände und eine Auslenkung infolge angelegter Lasten zu vermeiden, wie zum Beispiel 0,12 bis 0,25 Inch (0,3 bis 0,6 cm). Da die Stützabschnitte nicht mit den Buchsenendplatten in Kontakt stehen, leiten die Stützabschnitte keinen Strom zu der Buchse, und das Erwärmungsmuster der Buchse bleibt unverändert.
Eine Anschlussfahne, welche die Prinzipien der Erfindung verkörpert, ist in 7 gezeigt. Jeder Stützabschnitt 134, 136 ähnelt einem I-Träger mit einem I-förmigen Profil (in einer Ebene senkrecht zur Längsachse), der einen Körper 144 und Flansche 146, 148 enthält, wie gezeigt. Der Querschnitt des leitenden Abschnitts (in einer Ebene senkrecht zur Längsachse A) ist vorzugsweise rechteckig.
Das Trägheitsmoment des Querschnitts der Stützabschnitte ist vorzugsweise ein anderes als das des Querschnitts der leitenden Abschnitte. Das Trägheitsmoment einer Anschlussfahne mit den Stützabschnitten ist größer als das Trägheitsmoment ohne die Stützabschnitte, weil die Stützabschnitte Masse enthalten, die von einer Ebene versetzt ist, die durch den leitenden Abschnitt definiert wird. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Trägheitsmoment jedes Stützabschnitts größer als das des leitenden Abschnitts.
Der Stützabschnitt ist kontinuierlich an die Seite der Fahne sowohl am oberen als auch am unteren Rand angeschweißt. Die leitenden Abschnitte und die Stützabschnitte der Anschlussfahne sind vorzugsweise um eine gemeinsame Achse herum symmetrisch.
Alternative Ausführungsformen einer Anschlussfahne, welche die Prinzipien der Erfindung verkörpert, sind in den 8–12 gezeigt. In 9 ist jeder Stützabschnitt 134, 136 eine flache Platte, die an einem äußeren Rand der Anschlussfahne angeschweißt ist. In 10 ist der Stützabschnitt entlang der Mitte des leitenden Abschnitts angeordnet. In 11 hat der leitende Abschnitt der Anschlussfahne einen bogenförmigen Querschnitt. In 12 hat der leitende Abschnitt der Anschlussfahne einen Querschnitt, der die Biegefestigkeit der Fahne erhöht.
Es wird nun die Herstellung der Buchse erläutert. Der Körper der Buchse wird ausgebildet, indem man die Endplatten, die Seitenplatten und die Bodenplatte mittels Schweißen oder sonstiger ähnlicher Verfahren miteinander verbindet, wie es dem Fachmann bekannt ist. Der obere und der untere Abschnitt der Anschlussfahnen werden in einem Winkel relativ zueinander miteinander verbunden. Der obere Rand des oberen Abschnitts wird dann mit einer Buchsenendplatte verbunden. Nachdem die Anschlussfahnen mit der Buchse verbunden sind, werden die Stützabschnitte an die äußeren Seitenränder der Anschlussfahnen geschweißt.
Die Buchse ist mit einem (nicht gezeigten) Buchsenblock verbunden und in einem Buchsenrahmen angeordnet. Nachdem sich die Buchse in ihrer Endposition befindet, wird ein gießfähiges hochtemperaturbeständiges Material in den Hohlraum zwischen der Buchse und dem Buchsenrahmen ge gossen. Das gießfähige hochtemperaturbeständige Material wird auf bündige Höhe mit der Spitzensektion der Bodenplatte gegossen. Das hochtemperaturbeständige Material erstreckt sich unterhalb der Verbindung der Anschlussfahnen, bevorzugt 0,5 Inch (1,3 cm), wie in 4 gezeigt. Ein Teil der Anschlussfahnen, ungefähr 1 Inch (2,5 cm), und der Stützabschnitte ist in das hochtemperaturbeständige Material eingebettet.
Während des Betriebes der Buchse sind Anschlussklemmen mit den unteren Abschnitten der Anschlussfahnen verbunden. Von einer Quelle wird elektrischer Strom zu den Anschlussklemmen geleitet, um das Glas in der Buchse zu erwärmen.
Die Komponenten der Buchsenanschlussfahne, einschließlich des Stützelements, bestehen vorzugsweise aus einem Edelmetall, wie zum Beispiel einer Platin-Rhodium-Legierung.
Dem Fachmann ist ebenso bewusst, dass es viele mögliche Varianten der oben beschriebenen konkreten Ausführungsform gibt, die sich innerhalb des Rahmens der Prinzipien der Erfindung befinden.
Die Anschlussfahnen können einen einzelnen Stützabschnitt enthalten, der lediglich mit einer einzigen Seite der Fahnen verbunden ist. Des Weiteren können die Stützelemente mit den Anschlussfahnen an Stellen zusätzlich zu den Seitenrändern verbunden sein. Zum Beispiel kann ein Stützelement in der Mitte des leitenden Abschnitts angeordnet sein.
Die Stützelemente können integral mit der Anschlussfahne ausgebildet sein. Des Weiteren können die Anschlussfahnen Stützabschnitte an den unteren Abschnitten der Anschlussfahnen enthalten.
Der Querschnitt der Stützelemente kann durch I-Formen, sich nach außen oder nach innen erstreckende V-Formen oder U-Formen oder durch sonstige Formen gebildet werden, die das Trägheitsmoment des leitenden Abschnitts erhöhen.
Der obere und der untere Abschnitt einer Anschlussfahne können koplanar sein. Des Weiteren können der obere und der untere Abschnitt der Anschlussfahnen integral ausgebildet sein.
Die Buchse kann von jeder geometrischen Gestalt sein, wie zum Beispiel rechteckig, quadratisch und kreisrund. Des Weiteren kann der leitende Abschnitt der Anschlussfahnen nicht-planar sein, wie zum Beispiel von einer Bogenform oder einer sonstigen Form, welche die Biegefestigkeit des leitenden Abschnitts erhöht.
Die Stützabschnitte können mit den Anschlussfahnen verbunden werden, bevor die Anschlussfahnen mit der Buchse verbunden werden. Des Weiteren können die Anschlussfahnen mit den Seitenplatten der Buchse – zusätzlich zu den Endplatten oder anstelle der Endplatten – verbunden werden.

Claims

Anschlussfahne (102) zum Leiten von elektrischem Strom zu einer Buchse (10), wobei die Anschlussfahne Folgendes umfasst: einen leitenden Abschnitt (116) mit einer Längsachse, der an einem ersten Ende des leitenden Abschnitts mit der Buchse verbunden werden kann, und mit einem ersten Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse; und einen länglichen Stützabschnitt (134), der mit dem leitenden Abschnitt verbunden ist, der sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse erstreckt, und mit einem zweiten Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse, wobei der zweite Querschnitt ein Trägheitsmoment hat, das größer ist als das Trägheitsmoment des ersten Querschnitts; wobei der längliche Stützabschnitt (134) somit den Biegewiderstand des leitenden Abschnitts vergrößert und eine Wärmesenke bereitstellt, um die Wärmeübertragung von dem leitenden Abschnitt zu verstärken.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der zweite Querschnitt I-förmig ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der Stützabschnitt (134) mit einem Seitenrand (112) des leitenden Abschnitts (116) verbunden ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der leitende Abschnitt (116) einen oberen Abschnitt (110) und einen unteren Abschnitt (120) enthält und der Stützabschnitt (134) nur mit dem oberen Abschnitt verbunden ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 3, die des Weiteren einen zweiten Stützabschnitt (136) umfasst, der mit einem zweiten, gegenüberliegenden Seitenrand (114) des leitenden Abschnitts (116) verbunden ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 5, wobei der zweite Stützabschnitt (136) einen dritten Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse aufweist, wobei dieser dritte Querschnitt der gleiche ist wie der zweite Querschnitt.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der Stützabschnitt (134) ein oberes Ende nahe dem – aber beabstandet von dem – ersten Ende des leitenden Abschnitts (116) aufweist.
Kombination aus der Anschlussfahne nach Anspruch 1 und einer Buchse, wobei die Anschlussfahne (102) an dem ersten Ende des leitenden Abschnitts (116) mit der Buchse (10) verbunden ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der erste Querschnitt rechteckig ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der längliche Stützabschnitt (134) eine längliche Leiste enthält, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse angeordnet ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 10, wobei die längliche Leiste (134) einen I-förmigen Querschnitt hat.
Anschlussfahne nach Anspruch 10, wobei die längliche Leiste (134) mit einem Seitenrand (112) des leitenden Abschnitts (116) verbunden ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 12, wobei das Biegewiderstandsvergrößerungsmittel des Weiteren eine zweite längliche Leiste (136) enthält, die mit einem zweiten, gegenüberliegenden Seitenrand (114) des leitenden Abschnitts (116) verbunden ist.
Anschlussfahne nach Anspruch 10, wobei die längliche Leiste (134) ein erstes Ende nahe dem – aber beabstandet von dem – ersten Ende des leitenden Abschnitts (116) aufweist.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der leitende Abschnitt (116) einen Biegewiderstand um eine Achse herum aufweist, die senkrecht zu der Längsachse verläuft.
Anschlussfahne nach Anspruch 1, wobei der leitende Abschnitt (116) einen einheitlichen Querschnitt aufweist.