DE7411531U

DE7411531U - Aus Blechen oder Schienen zusammengesetzter elektrischer Leiter

Info

Publication number: DE7411531U
Application number: DE7411531*[U
Authority: DE
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1973-04-06
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1975-05-07
Also published as: GB1468533A; US3911567A; FR2224845A1; FR2224845B1; AT344812B; ATA261174A; DE2415949A1; JPS5030074A

Description

PATENTANWÄLTE < 2, «11974 '

' LEWINSKY

Georg Fischer Aktiengesellschaft, 8201 Schaffhausen

(Schweiz)

Aus Elechen oder Schienen zusammengesetzter elektrischer Leiter und Verfahren zu dessen Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus Blechen oder Schienen zusammengesetzten elektrischen Leiter, insbesondere Wärmedehnungskompensator oder gekühlte Sammelschiene sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Zum Kompensieren der Wärmeausdehnung von steifen elektrischen Leitern, z.3. Sammelschienen, Rohrkabeln oder dgl. müssen bewegliche Zwischenglieder eingebaut werden, welche z.B. aus flexiblen Seilen oder aus gebogenen Blechpaketen bestehen.

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Zum Kühlen von im Querschnitt unterteilten elektrischen Leiterschienen ist es bekannt, die aussenliegenden Toi Is chi on en zv/ecks Vergrösserung der kühlenden Oberfläche seitlich aus zubiegen und an ihren Enden zu verschweissen.

Zur Herstellung von biegsamen Blechpaketen werden Bleche von 0,j5 1,5 rom Dicke und ca. ho ... 150 mm Breite aus Aluminium oder Kupfer verwendet. Diese wurden bisher an beiden Enden mit massiven Platten derselben Breite und aus demselben Material verschweisst. Dieses Verschweissen ist, insbesondere bei Aluminium, sehr schwierig und kann nur- unter Schutzgas erfolgen. Aber auch bei einwandfreier Vers chv.'eis sung treten im Betrieb häufig Blechbrüche an der Verbindungsstelle auf.

Ein anderes bekanntes Verfahren beruht darauf, dass durchgehende Bleche verwendet werden, die in ihren Endpartien mittels Nieten verbunden werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Nietverbindung zwischen den einzelnen Blechen infolge Oxydation keine einwandfreie elektrische Verbindung ergibt.

Aehnliche Probleme entstehen bei der Herstellung von zv/ecks Kühlung unterteilten Flach-Sarnmelschienen und bei andern Kühlkörpern.

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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile durch Schaffung eines zusammengesetzten Leiters, dei sich dadurch auszeichnet, dass eine Anzahl der genannten Bleche oder Schienen an mindestens zwei Stellen durch Sprengschweissung an jeder dieser Stellen zu einem einzigen Körper vereinigt sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Es zeigen rein schematisch:

Fig. 1 einen Wärmedehnungskompensator aus einem Blechstreifenbündel und an seinen beiden Enden angeschweissten Platten gemäss dem Stande der Technik,

Fig. 2 ein Blechbündel mit Distanzeinlagen vor dem Sprengschweissen gemäss der Erfindung,

Flg. 3 ein Blechbündel mit erfindungsgemäss sprenggeschwcissten Enden, in Form eines Wärmeausdeh^nungskompensators in Seitenansicht,

Fig. ²I- eine Draufsicht auf das Blechbündel nach Fig. 3,

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Fig. 5 eine Seitenansicht einer unterteilten, aus parallelen Teilschienen zusammengesetzten Sammelschiene C-Wf^1-Ss der Erfindung,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Anordnung von durch Sprengschweissung miteinander zu verbindenden Blechen, im Prespwerkzeug zur Sprengung vorbereitet.

In Fig. 1 is*- ein V/ärmedehnungskompensator dargestellt, wie er zum Stande der Technik gehört. Dieser Kompensator setzt sich aus Blechstreifen 1 zusammen, an deren Enden stirnseitig je eine Platte 5 und 4 mittels Schweissnähten β und 7 angeschweisst ist. Die Blechstreifen 1 sind zwecks Dehnungsmoglichkeit im mittleren Bereich seitlich ausgebogen, d.h. mit einer Kompensationsfalte 9 versehen.

Zur Herstellung derartiger Wärmedehnungskompensatoren aus Blechstreif enbündeln dienen Blechstreifen aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen billigen und elektrisch gut leitenden Material. Die Blechdicke beträgt vorzugsweise 0,J> bis 1,5 mm für Kondensatoren, und vorzugsweise 1 bis 10 mm für unterteilte Samme1schienen, Kühlkörper und dgl. Die Blechbreiten eines fertigen Kompensators bewegen sich normalerweise im Grössenbereich von 40 bis 150 mm oder darüber, während die Länge in den Grenzen zwischen 100 und 700 mm (für unterteilte Sammelschienen noch mehr) liegt. Diese Blechstreifen v/erden normalerweise aus Blechtafeln

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geschnitten, deinen Länge z.B. 2 rn und deren Breite z.B. 50 cm betregt. Sie sind alle gljich lang und eben.

Zum Herstellen eines Wärmekornpensators gemä'ss der Erfindung wird wie folge vorgegangen: Die Blechstrelfen 14 werden im Sinne der Fig. 2 zu einem Blechstreifenbündel 12 geschichtet, was vorteilhafterweise in einer Vorrichtung erfolgt, die mit Anschlägen versehen ist. Zwischen je zwei derartigen Blechstreifen 14, als Leiterbleche bezeichnet, wird eine kürzere Zwischenlage 16, z.B. aus Stahl oder Kunststoff, als Distanzhalter eingelegt. Die Distanzhalter 16 sind im r'iittelbereich /,v/ischen den Blechstreifen angeordnet, derart, dass die Blechstreifen 14 an beiden Enden frei über die Distanzhalter 16 hinausragen. Es ist darauf zu achten, dass die Leiterbleche 14 an ihren freien Enden parallel verlaufen oder jedenfalls über die gesamte freie Länge untereinander berührungsfrei sind. Um dies zu gewährleisten, können die Enden fallb erforderlich mit DistanzhaJ.trern, sogenannten Kämmen (nicht dargestellt), versehen werden. Gleichmässige anfängliche Abstände der Blechstreifen 14 sind beim anschliessenden Sprengschweissvorgang von Bedeutung. Fs ist möglich, solche an den Enden eingeschobene Kämme nicht aus Stahl zur Wiederverwendung, sondern als billige "verlorene" Teile, z.B. aus Kunststoff, auszuführen.

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Das in dieser Weise vorbereitete BlechstreifenbUndel 12 (Fig. 2) wird hierauf In eine entsprechende, z.B. zweiteilige Halte- oder Pressvorrichtung gebracht, welche gestrichelt angedeutet und mit 4l, 51 bezeichnet ist, zwecks Halterung und Formung einer Kompensationsfalte, wie dies Fig. 3 zeigt.

Um ferner einen sanften Uebergang zwischen den zu einem weitgehend homogenen sprsnggeschweissten Körper vereinigten Enden der Bleche und den einzelnen, aus diesem Körper herausführenden Blechstreifen zu erreichen, werden Im Bereich dieser Stellen 20 vorzugsweise nachgiebige Zwischenlagen, z.B. aus Kunststoff, Gummi oder dgl. zwischen die Bleche geschoben.

In einem weiteren Arbeitsgang werden die parallelen Enden des Blechstreifenbündels mittels Sprengschweissen (Ladungen 44 gestrichelt angedeutet) in eine kompakte Platte verwandelt, wie dies Fig. J5 zeigt, die einen Kompensator 22 darstellt, der aus Blechstreifen 24 aufgebaut ist und dessen Enden mittels Sprengschweissung zu plattenförmigen Teilen 26 und 27 verschweisst sind. Das Sprengschweissen kann an jedem Ende sowohl durch einseitig als auch durch beidseitig angebrachte und gezündete Sprengladungen 44 erreicht werden.

Es ist grundsätzlich auch möglich, das Sprengschweissen am geraden Blechstreifenbündel 12 vorzunehmen und erst nach dem Sprengen im Mittelbereich eine Kompensationsfalte zu pressen.

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Es ist hervorzugeben, dass die Zündung; aller Sprengladungen (deren zwei oder vier) gleichzeitig erfolgen muss, ansonst der Erfolg nisht gewährleistet ist. Zu diesem Zweck kann die Auslösung über Sprengschnüre von einer einzigen Zündkapsel aus erfolgen. Die entsprechende Pressvorrichtung schützt die zu verbindenden Bleche vor Beschädigungen durch den Sprengvorgang. Sofern das Bleohstreifenbündel noch keine Kompensationsfalte aufweist, 1st ein derartiger Schutz durch eine Pressvorrichtung nicht immer erforderlich.

Nach dem Sprengschweissen werden die zwischen den einzelnen Blechstreifen eingelegten Distanzhalter entfernt. Hierauf wird der Kompensator in einer Presse behandelt, um allenfalls die verschweissten Partien auszuebnen, wobei gleichzeitig entsprechende Randteile abgestanzt und/oder Befestigungslöcher oder dgl. ausgestanzt werden können (Fig. 4). Die Pressbacken sind vorzugsweise für das Pressen grösserer Flächen quer mit einer feinen Rillung versehen, die sich in die Oberflächen der sprenggeschweissten Körper einprägt und nach dem Montieren einen guten Stromübergang sichert.

Anschllessend werden die Kompensatoren in Längsrichtung zum Einstellen der gewünschten Länge (z.B. eine verlangte Einbaulänge bei vorbestimmter Temperatur) gestaucht oder gepresst.

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Um während des Sprengschweissvorganges zu verhüten, dass die zu einer kompakten Platte geformten Enden sich wölben, weil der Explosionsdruck an den seitlichen Wänden weniger Widerstand findet als in der Mitte, können gegebenenfalls an die Seitenflächen der Blechstrelfenbündel rechteckige Randkörper 20 aus Metall oder Kunststoff bis zur Berührung zugeschoben werden, wie Fig. 4 gestrichelt zeigt. Diese Randkörper müssen ungefähr so dick sein wie das Blechstreifenbündel nach dem Spreng schweissen. Sie werden durch die Sprengschweissexplosion weggesohleudert.

Bei Durchführung einer einseitigen Sprengung, d.h, entgegen der Fig. 2 mit nur einer Sprengladung 44 an jedem Ende des Blechstreifenbündels ist dafür zu sorgen, dass die freie Seite nicht stellenweise mit dem Werkzeug verschweisst. Eine mögliche Abhilfe besteht darin, dass das Werkzeug an gefährdeten Stellen mit einem OeI, beispielsweise einem Silikonöl, eingestrichen wird oder dass eine entsprechende Kunststoff-, Gummi- oder Papierzwischenlage zwischen dem Werkzeug und dem untersten Blech angeordnet wird, Ferner ist zwischen dem obersten Blech und dem Sprengstoff mit Vorteil eine Metall-, Kunststoffoder Gummifolie einzulegen, weil sonst insbesondere bei Blechen aus Aluminium, eine unschöne Oberfläche entstehen kann. Bei der Verwendung metallischer Distanzhalter besteht die Gefahr des Abscherens, insbesondere der aussenliegenden Blechstreifen, an den Enden der Distanzahlter. Dies kann, wie

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I erwähnt, dadurch vermieden werden, dass mittels eingelegter

I Kunststoff- oder Gummistäbe eine Dämpfung erroioht wird, wo-

I bei die Stäbe zu einem kammartigen Gebilde zusammengebaut I ~;eln können.

γ Um einen allmählichen örtlichen Uebergang vom kompakten Körper

t zu dv.n einzelnen Blechen zu sichern, 1st es zweckmässlg, die

% Distanzstreifen ungleich lang zu wählen und deren Länge nach

I einer Seite, oder zwecks symmetrischer Ausführung, von beiden

I Seiten gegen die Mitte hin zunehmen zu lassen.

ξ ■ Fig. 5 zeigt eine unterteilte, dreiteilige Leiterschiene 33

mit Zwischenräumen j?5 und 36 für den Durchtritt von Kühlluft

I zwischen den einzelnen Teilschienen 38* 39 und 40. Diese TeIl-

I schienen sind an ihren Enden durch Sprengschweissung im Sinne

ί der vorstehenden Γ Erlegungen verbunden.

Fig. β zeigt von der Seite eine Anordnung zum Sprengschweissen von grossen Blechtafel-Paketen, die anschliessend durch parallele Trennschnitte in eine Mehrzahl von Kondensatoren gewünschter Breite zersägt werden. Es ist der Unterteil 4l eines Presswerkzeugas ersichtlich, welches aus massivem Stahl hergestellt ist. Seine Länge und Breits sind den Abmessungen der zu verschweissenden Blechtafeln, z.B. 500 mm χ 2000 mm, angepasst. Auf diesen Teil 4l ist eine Kunststoffplatte 46 aufgelegt, welche beidseits über das Presswerkzeug vorsteht. An deren Unterseite ist beidseits

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symmetrisch zum Unterteil 4l je eine Sprengladung 44 angebracht, die sich (senkrecht zur Zeichnungsebene) über die ganze Länge der z.B. 2 m langen Kunststoffplatte 46 erstreckt.

Auf dieser Kunststoffplatte 46 liegt eine erst.e Blechtafel, z.B. eine Aluminiumblechtafel 48, welche beidseitig gleich weit wie die Kunststoffplatte 46 über den Presswerkzeugteil 4l vorsteht. Diesem Blech 48 folgt als Abstandhalter eine etwa der Breite des Werkzeugteils 4l entsprechende Kunststoffplatte 49, auf der wiederum eine nächste Aluminiumtafel 48 grösscrer Breite liegt. Auf diese Art werden sandwichartig bis zu 50 Blechtafeln mit den entsprechenden, zv7ischen den Tafeln 48 liegenden Kunststoffplatten 49 aufgeschichtet, wobei auf die oberste Blechtafel 48 eine weitere Kunststoffplatte 46 entsprechend der untersten Platte 46 folgt. Vielehe ebenfalls zwei Sprengladungen 44 analog den untern beiden Sprengladungen 44 aufweist. Als Abschluss wird wiederum ein aus Stahl bestehender Werkzeugoberteil 51 aufgelegt. Unterteil 4l und Oberteil 51, die zusammen das Presswerkzeug bilden, werden hierauf beispeilsweise an den vier Ecken, mittels Zugankern (nicht dargestellt) zusammengezogen. Um die Distanz zwischen den einzelnen Blechtafeln 48 auch in ihren äusseren Randbereichen zu halten, ist es vorteilhaft, Distanzblechstücke 52, beispielsweise in Form von sich über die ganze Lange erstreckenden Federstahlstücken, einzulegen. Diese Einlagen befinden sich ungefähr in der Verbindungsmittelebene zwischen oberen und unteren Sprengladungen 44. Diese Distanzblechstücke 52 werden vor der Sprengschweissung durch

eine schnellhärtende Masse, beispielsweise Gips, ersetzt, welche von aussen zwischen die Blechtafeln in Form einer Fixierbrücke eingebracht wird. Nach Anbringen dieser Fixierbrücke 54 werden die zwischen den Tafeln 48 eingelegten Distanzblechstücke 52 herausgezogen und anschliessend die Ladungen 44 gezündet. Es erfolgt nun im Bereich zwischen den sich gegenüberliegenden obern und untern Sprengladungen 44 eine Verschweissung der Aluminiumbleche 48, wobei der Gips bei der Explosion weggeschleudert wird.

Nun werden die Zuganker des Presswerkzeuges 4l, 51 gelöst und der aus den Aluminiumblechen 48 und den Distanzplatten 49 bestehende Block aus dem V/erkzeug 4l, 51 herausgehoben. In einem weiteren Arbeitsgang wird nun mittels mehrerer Kreis- oder Bandsägen in einem Durchgang der Block entsprechend der gewünschten Breite der Kompensatoren quer unterteilt. Auf diese V/eise entstehen z.B. 20 bis 40 fertige Kompensatoren von 100 bis 50 mm Breite.

Nun wird entsprechend der gewünschten Form des Kompensators die Kompensationsfalte in einem zweiteiligen Presswerkzeug g3formt, wobei gleichseitig die beiden geschweissten Enden mit Querrillen versehen werden können, um die Kontaktflächen griffiger zu gestatten. Es ist auch möglich., während des Pressvorganges ausser den Pillen gleichzeitig entsprechende Oeffnungen bzw. Löcher in die Kompensatorenden zu stanzen.

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Als letzter Arbeltsgang erfolgt das Entfernen der Kunststoffdistanzplatten ^9.

Das beschriebene Verfahren zur Herstellung von Kompensatoren gemäss Fig. 6 ist äusserst einfach und wirtschaftlich, da sehr wenig Blech-Abfälle entstehen und der Aufbau der Schweissvorrichtung sehr einfach wird. Gegeben durch die relativ grossen Ausgangsdimensionen wird auch die Handhabung viel weniger zeitraubend, da mittels einer Schichtung und einer Sprengung eine Mehrzahl von Kompensatoren herstellbar ist. Durch die Möglichkeit, grosse Bleche miteinander zu verschweissen, kann auf einfache Weise ein Zwischenlager von sprenggesohwelssten Tafeln aufgebaut werden, wobei diese später je nach Bedarf in Kompensatoren unterschiedlicher Breite geschnitten werden können.

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Claims

DIETRICH LEWINSKY H-INZ-J0ACHIMWU3ER REINuR PRiBTSCH MÜNCHEN 21 00TTHARDSTR.81 lo.12.197i 7883 I/vm Schutzansprüche

1. Aus miteinander verschweißten Blechen oder Schienen zusammengesetzter elektrischer Leiter, insbesondere Wärmedehnungskompensator oder gekühlte Sammelschiene, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anzahl dieser Bleche oder Schienen an mindestens zwei Stellen durch Sprengechweißung an Jeder dieser Stellen zu einem einzigen Körper vereinigt sind.

2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißfläche mindestens dem Querschnitt der Summe der Leiterbleche entspricht.

3. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche eine der Wärmeausdehnungskompensation dienende Kompensationsfalte aufweisen.

M. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechstrelfen- bzw. Schienenbündel an seinen beiden Enden zu einer massiven Platte verbunden ist.

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