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Dokumentenidentifikation DE19935245A1 15.02.2001
Titel Isoliertes Kathodenkabel mit Kontaktbirne
Anmelder Ampac GmbH, 40212 Düsseldorf, DE
Erfinder Mächel, Thomas, 42853 Remscheid, DE
Vertreter Priebisch, R., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. (FH), Pat.-Anw., 42855 Remscheid
DE-Anmeldedatum 27.07.1999
DE-Aktenzeichen 19935245
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse H01R 4/20
IPC-Nebenklasse H01R 4/72   C25D 17/20   
Zusammenfassung Das isolierte Kathodenkabel (28) ist über ein Zwischenstück (26) mit einer Kontaktbirne (24), insbesondere mittels Pressen, verbunden. Um die Standzeit des Kathodenkabels (28) zu erhöhen, sind das Zwischenstück (26) in seiner ganzen Länge (L1) und zusätzlich ein Endabschnitt (28a) des Kabels (28) innerhalb einer Sacklochbohrung (25) der Kontaktbirne (24) flüssigkeitsdicht aufgenommen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein isoliertes Kathodenkabel, das mit einem Endbereich eines Litzenleiters über ein Zwischenstück innerhalb einer Sacklochbohrung einer im Querschnitt im wesentlichen runden Kontaktbirne mit dieser elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden ist und ein ringförmiger Endbereich der Sacklochbohrung die Isolierung feuchtigkeitsdicht umgibt.

Derartige Kabel sind in der Regel an beiden Enden fertig konfektioniert. Sie werden bei der elektrolytischen Metallveredelung von Teilen in galvanischen Trommeln verwendet. Solche galvanischen Trommeln werden bei diesen metallischen Beschichtungsverfahren, wie z. B. beim Verzinnen, Verzinken, Versilbern oder Vernickeln von Klein- bzw. Masseteilen, verwendet. In den Trommeln wird die zu veredelnde Ware während des elektrolytischen Beschichtungsvorgangs in einem entsprechenden flüssigen Elektrolyten durch Drehung der Trommel bewegt und hierbei gleichzeitig elektrisch kontaktiert.

Die elektrische Kontaktgabe der zu beschichtenden Teile erfolgt oft über sogenannte Kathodenkabel. Dieses Kabel besteht z. B. aus einer flexiblen Kupferlitze mit für die verwendete Stromstärke ausreichendem Querschnitt und aus einer Isolierung, z. B. aus PVC oder einem anderen, gegenüber dem verwendeten Elektrolyten beständigen Kunststoff. Das eine Ende des Kabels ist mit einer elektomechanischen Befestigungsvorrichtung, vorzugsweise einem Kabelschuh oder einer Kabelöse, versehen, mittels der das Kabel außerhalb der Trommel kontaktiert wird. Das andere Ende umfaßt einen Stromübertragungskopf, Kontaktbirne genannt. Diese Kontaktbirne besteht aus Stahl, Messing, Kupfer, Edelstahl oder einem anderen, für den speziellen Anwendungsfall geeigneten Werkstoff. Über die Kontaktbirne wird der elektrische Strom auf die zu veredelnde Ware, wie z. B. Kleinteile aus Metall, übertragen.

Derartige Kathodenkabel haben sich in der Vergangenheit durchaus bewährt. Da sie jedoch im Laufe ihres speziellen Einsatzes vielfältigen spezifischen, nämlich chemischen, mechanischen, thermischen und elektrischen, Einflüssen ausgesetzt sind, ist ihre Lebensdauer mehr oder weniger eng begrenzt.

Eine Hauptursache dafür ist eine versagende Isolierung: Wenn durch eine beschädigte Kabelisolierung, z. B. durch Risse oder kleinste Löcher, bzw. durch Undichtigkeiten am Übergang von Kabel zur Kontaktbirne, Elektrolyt in das Kabel eindringt, wird dieser in die nachfolgenden Prozessen verschleppt und führt durch späteres Austropfen zu Flecken auf der beschichteten Ware, so daß diese minderwertig oder sogar unbrauchbar wird. In Anbetracht immer schärferer Qualitätsanforderungen führt dies zu erheblichen Folgekosten.

Durch die Verwendung von hochwertigen bzw. neu entwickelten polymeren und elastomeren Kunststoffen wurde der Zerstörung der Isolierung aufgrund der oben genannten Einflüsse entgegengewirkt. Die Standzeiten der Kathodenkabel wurden auf einen oft akzeptablen Wert erhöht. Jedoch weist das Kathodenkabel weiterhin eine wesentliche konstruktionsbedingte Schwachstelle auf, nämlich die Übergangsstelle zwischen dem Kabel und der Kontaktbirne: In diesem Bereich kommt es zum Ausfall der Isolierung, da hier die verschiedenen Arten von Beanspruchungen zusammenkommen: Diese Stelle muß elektrisch sicher, knicksicher und flüssigkeitsdicht ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt nun das Bestreben zugrunde, ein Kathodenkabel der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Verbindung zwischen dem Kabel und der Kontaktbirne aufweist, die erheblich höheren elektrischen und mechanischen Anforderungen genügt.

Die Erfindung sieht hierzu vor, daß das Zwischenstück sowohl mit dem Endbereich des Leiters des Kabels als auch mit der Kontaktbirne fest verbunden ist, wobei das Zwischenstück sich ganz innerhalb der Kontaktbirne und mit Abstand zum ringförmigen Endbereich der Sacklochbohrung befindet. Die feste Verbindung kann auch mittels Löten, soll jedoch vorzugsweise durch Verpressen hergestellt werden.

Zunächst verlegt die Erfindung die Litzenverbindung und damit die bei Biegung beanspruchte Knickstelle in die Kontaktbirne hinein, so daß sich Litzenleiter und Isolierung auch noch in einem Bereich innerhalb der Kontaktbirne erstrecken und sich auch dort noch elastisch etwas verbiegen können. Die Knickstelle ist sozusagen geschützt, d. h. in die Kontaktbirne, und zwar in einen schon abgedichteten Bereich, hinein verlegt worden.

Des weiteren kommt es nicht mehr zu den bekannten Brandlöchern in diesem Bereich der Kabelisolierung, da hier keine Übergangswiderstände mehr vorhanden sind, da ja die elektrische Kontaktierung ausschließlich innerhalb der Kontaktbirne erfolgt.

Insgesamt führt die Erfindung zu einer erheblich verlängerten Standzeit sowohl der Isolierung als auch des Litzenleiters und somit des gesamten konfektionierten Kathodenkabels.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt, wobei besonders die Ausbildungen nach den Ansprüchen 2 und 3 weitere, erhebliche Verbesserungen im Sinne der Problemlösung darstellen. Die flüssgkeitsdichte Isolierung nach Anspruch 4 kann auch durch zusätzliches Isoliermaterial in oder über dem abzudichtenden Ringspalt sichergestellt sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im nachfolgenden näher beschrieben wird. Ausgangspunkt der Beschreibung sind die aus der Praxis bekannten Ausbildungen.

Fig. 1 zeigt ein fertig konfektioniertes Kathodenkabel herkömmlicher Bauart.

Fig. 2 zeigt eine erste Verbindung nach dem Stand der Technik.

Fig. 3 zeigt eine zweite Verbindung nach dem Stand der Technik.

Fig. 4 zeigt eine dritte Verbindung nach dem Stand der Technik.

Fig. 5 zeigt eine vierte Verbindung nach dem Stand der Technik.

Fig. 6 zeigt eine Verbindung nach Fig. 3 mit angedeuteten Schwachstellen.

Fig. 7 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Kontaktbirne nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Zwischenstücks nach der Erfindung.

Fig. 9 zeigt eine bevorzugte fertige Verbindungsstelle Kabel/Kontaktbirne nach der Erfindung im Längsschnitt.

Fig. 10 zeigt die Verbindungsstelle nach Fig. 9 im Schnitt X-X.

In Fig. 1 besteht das Kathodenkabel 1 aus einem Litzenleiter 2, einem Isolierschlauch 3, einem Kabelschuh 4 und einer Kontaktbirne 5.

In Fig. 2 ist ein abisolierter Endbereich 6 eines isolierten Kabels 7 in eine axiale Sacklochbohrung 8 einer Kontaktbirne 9 eingeführt und mit dieser verlötet. Anschließend wird der Kabelschutzschlauch 10 über das Kabel 7 bis zu einer Ringnut 11 der Kontaktbirne 9 geschoben. Die Befestigung erfolgt entweder mittels einer nicht dargestellten Schlauchschelle oder durch Einpresssen im Bereich der Ringnut 11.

In Fig. 3 ist, wie zu Fig. 2 schon beschrieben, ein Kabel 7 angeordnet. Hier wurde jedoch anstelle einer Lötverbindung eine Preßverbindung 12 zwischen der Sacklochbohrung 8 und dem Endbereich 6 durchgeführt. Die Kontaktbirne 9 ist gleich ausgebildet.

In Fig. 4 ist ein Zwischenstück 13 vorgesehen, das einerseits mit einem Schraubabschnitt 14 in die Kontaktbirne 15 und andererseits mit einem Preßteil 16 mit dem abisolierten Endbereich 6 eines isolierten Kabels 7 verbunden ist.

In Fig. 5 ist schließlich zentrisch in einer Sacklochbohrung 17 einer Kontaktbirne 18 ein Dorn 19 angeschweißt, der in den Litzenleiter 20 eines isolierten Kabels 21 eingedreht ist.

Alle beschriebenen Ausbildungen haben jedoch eine kritische, zum Bruch neigende, da hochbelastete Knickstelle am Kabelübergang, siehe 22 in Fig. 6. Außerdem besteht die Tendenz, infolge von Übergangswiderständen Brandlöcher, 23 in Fig. 6, in der Isolierung des Verbindungsbereichs zu bilden, insbesondere, wenn Kontaktbirnen aus Stahl oder Edelstahl mit dem üblichen Kupferkabel verbunden werden.

Die Erfindung geht im wesentlichen aus von dem Stand der Technik nach der Fig. 4, bei der zwischen dem Litzenleiter und der Kontaktbirne schon ein Zwischenstück verwendet ist. Die Verbindungen können an sich in beliebiger, geeigneter Weise hergestellt sein, z. B. gelötet, geschweißt oder gepreßt. Die Erfindung bevorzugt das Pressen für beide Verbindungsstellen als einheitliches Fertigungsverfahren.

In den Fig. 7 bis 10 ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Die Kontaktbirne 24 nimmt in ihrer Sacklochbohrung 25 ein Zwischenstück 26 mit einer Sacklochbohrung 27 auf. Beide Teile sind aus Rundmaterial und bestehen aus Stahl, Messing, Kupfer oder Edelstahl. Die Verbindung mit dem elektrischen Kabel 28 sieht nach den Fig. 9 und 10 folgendermaßen aus:

Das Kabel 28 mit etwa 25 bis 30 mm Durchmesser wird ca. 25 mm abisoliert, so daß ein Verbindungsbereich 29 des Litzenleiters 30 aus Kupfer zur Verfügung steht. Der Verbindungsbereich 29 des Litzenleiters 30 wird in die im Durchmesser entsprechend etwas größer gewählte Sacklochbohrung 27 des Zwischenstücks 26 eingeführt, bis die Isolierung 31 aus PVC oder einem anderen Kunststoff an den Rand 32 der Sacklochbohrung 27 anliegt. Nun wird der Bereich 33 der Sacklochbohrung 27 auf den Verbindungsbereich 29 des Litzenleiters 30 gepreßt. Der Außendurchmesser des Zwischenstücks 26 entspricht dabei in etwa dem Außendurchmesser des elektrischen Kabels 28.

Das so erzielte Gebilde aus Zwischenstück 26 und Kabel 28 wird nun mit dem Zwischenstück 26 voran in die im Durchmesser entsprechend etwas größer gewählte Sacklochbohrung 25 der Kontaktbirne 24 bis zum Anschlag auf den Grund der Sacklochbohrung 25 eingeschoben, so daß sich das Zwischenstück 26 in seiner ganzen Länge L1 innerhalb der Kontaktbirne 24 und mit Abstand A1 zum ringförmigen Endbereich 34 des Sackloches 25 befindet. Auch ein Endbereich 28a des Kabels 28 befindet sich innerhalb der Sacklochbohrung 25.

Nun wird der Bereich 35 der Sacklochbohrung 25, der sich radial über dem massiven Endteil 36 des Zwischenstücks 26 befindet, mit dem Zwischenstück 26 verpreßt, siehe auch Preßvertiefungen 37 an der Kontaktbirne 24.

Schließlich wird der ringförmige Endbereich 34 der Sacklochbohrung 25 auf die Isolierung 31 des Kabels 28 so aufgerollt, d. h. im Durchmesser vermindert, daß der bisherige kleine Ringspalt beseitigt wird, indem der aufgerollte Endbereich 34 leicht in die Isolierung 31 eindringt und der Bereich flüssigkeitsdicht macht.

Nun werden drei axiale Abschnitte in der Kontaktbirne deutlich, siehe Fig. 9:

Der erste Abschnitt 38 mit der Länge A1, in dem sich ein unbearbeiteter, z. B. unverlöteter, hier: unverpreßter, also flexibler Teil 28b des Endbereichs 28a des Kabels 28 bzw. ein flexibler Abschnitt 30a des Litzenleiters 30 und damit gleichzeitig ein Endbereich 31a der Isolierung 31 befinden.

Ein zweiter Abschnitt 39, in dem sich ein mit dem Verbindungsbereich 29 des Litzenleiters 30 verpreßter Bereich 33 des Zwischenstückes 26 befindet.

Und ein dritter Abschnitt 40, in dem sich der mit der Kontaktbirne 24 verpreßte massive Endteil 36 des Zwischenstückes 26 befindet. Bezugszeichenliste 1 Kathodenkabel

2 Litzenleiter

3 Isolierung

4 Kabelschuh

5 Kontaktbirne

6 abisolierter Endbereich

7 isoliertes elektrisches Kabel

8 Sacklochbohrung

9 Kontaktbirne

10 Kabelschutzschlauch

11 Ringnut

12 Preßverbindung

13 Zwischenstück

14 Schraubabschnitt

15 Kontaktbirne

16 Preßteil

17 Sacklochbohrung

18 Kontaktbirne

19 Dorn

20 Litzenleiter

21 isoliertes elektrisches Kabel

22 Knickstelle, Bruchstelle

23 Brandlöcher

24 Kontaktbirne

25 Sacklochbohrung in 24

26 Zwischenstück

27 Sacklochbohrung in 26

28 isoliertes elektrisches Kabel

28a Endbereich von 28

28b flexibler Teil von 28a

29 Verbindungsbereich von 30, Preßbereich

30 Kupferlitzenleiter von 28

30a flexibler Abschnitt von 30

31 Isolierung von 28

31a Endbereich von 31

32 Rand von 27

33 Bereich von 27

34 Endbereich von 25

35 Bereich von 25

36 Endteil von 26

37 Preßvertiefungen in 24, Preßbereich

38 erster Abschnitt in 24

39 zweiter Abschnitt in 24

40 dritter Abschnitt in 24

L1 Länge von 26 sowie von 39 und 40 zusammen

A1 Abstand von 32 zu 34, Länge von 28b und von 38


Anspruch[de]
  1. 1. Isoliertes Kathodenkabel (1; 28), das mit einem Endbereich (30a) eines Litzenleiters (30) über ein Zwischenstück (26) innerhalb einer Sacklochbohrung (25) einer im Querschnitt im wesentlichen runden Kontaktbirne (24) mit dieser elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden ist und ein ringförmiger Endbereich (34) der Sacklochbohrung (25) die Isolierung (31) feuchtigkeitsdicht umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (26) sowohl mit dem Endbereich (30a) des Leiters (30) als auch mit der Kontaktbirne (24), insbesondere mittels Verpressung, fest verbunden ist, wobei das Zwischenstück (26) in seiner ganzen Länge sich innerhalb der Kontaktbirne (24) und mit Abstand (A1) zum ringförmigen Endbereich (34) der Sacklochbohrung (25) befindet.
  2. 2. Kathodenkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der elektrischen und mechanischen Verbindung, insbesondere der Verpressung (33), des Zwischenstücks (26) mit dem Litzenleiter (30) axial neben dem Bereich der Verbindung, insbesondere der Verpressung (35), des Zwischenstücks (26) mit der Kontaktbirne (24) liegt.
  3. 3. Kathodenkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklochbohrung (25) der Kontaktbirne (24) drei axiale Abschnitte umfaßt:

    Einen ersten Abschnitt (38), in dem sich ein flexibler Endbereich (28b) des Kabels (28), insbesondere ein unverpreßter und unverlöteter Abschnitt (30a) des Litzenleiters (30), und gleichzeitig der Endbereich (31a) der Isolierung (31) befindet;

    einen zweiten Abschnitt (39), in dem sich ein mit dem Verbindungsbereich (29) des Litzenleiters (30) fest verbundener, vorzugsweise verpreßter, Bereich (33) des Zwischenstücks (26) befindet, und

    einen dritten Abschnitt (40), in dem sich der mit der Kontaktbirne (24) fest verbundene, vorzugsweise verpreßte Endteil (36) des Zwischenstücks (26) befindet.
  4. 4. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Endbereich (34) der Sacklochbohrung (25) der Kontaktbirne (24) die Isolierung (31) des Kabels (28) mittels Verpressen durch Einrollen umgibt.
  5. 5. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (26) aus einem elektrisch gut leitendem Metall, insbesondere aus Kupfer oder Messing, besteht.
  6. 6. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbirne (24) aus Stahl, Messing, Kupfer oder Edelstahl besteht.
  7. 7. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung des Kabels aus einem aufgeschobenen Isolierschlauch besteht.
  8. 8. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (31) auf den Litzenleiter (30) aufextrudiert ist.
  9. 9. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (31) aus einem Polyvinylchlorid oder einem Elastomer-Kunststoff besteht.
  10. 10. Kathodenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem anderen Endbereich des Kathodenkabels (1) eine elektromechanische Befestigungsvorrichtung, insbesondere ein Kabelschuh, aus elektrisch gut leitendem Metall angeordnet ist.






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