DE1490071C - Gasdichte Kontakteinschmelzung für eine elektrische Kupplungsverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Kontakteinschmelzung für eine elektrische Kupplungsverbindung, bestehend aus einem Einsatz aus Glas oder ähnlichem Material, aus einer in diesen Einsatz einschmelzbaren Hülse und aus einem elektrisch gut leitfähigen Kontaktteil, die miteinander verlötbar sind, wobei der Kontaktteil auch mit dem Anschlußdraht verlötbar ist.

Allgemein stellt sich bei der Herstellung gasdichter Kontakteinschmelzungen für elektrische Kupplungsverbindungen das Problem, die Kontakte der Kupplung mit einem Kupplungseinsatz zu verbinden, wobei die beiden Seiten des Einsatzes hermetisch gegeneinander abgedichtet sein sollen. Der Einsatz ermöglicht es dabei, die Kontakte dauernd in einer bestimmten Stellung gegenüber einem Kupplungsgehäuse zu halten, so daß die Kontakte der einander zugeordneten Kupplungshälften miteinander richtig im Eingriff stehen und die gewünschte elektrische Verbindung herstellen.

Eine gasdichte Kontakteinschmelzung der eingangs genannten Gattung ist bereits durch die deutsche Auslegeschrift 1 050 853 bekanntgeworden. Die dort beschriebene Kontakteinschmelzung hat jedoch den Nachteil, daß der Kontaktteil mit der in den Einsatz einschmelzbaren Hülse nicht so leicht und sicher verlötbar ist, wie es für die Ausbildung einer Verbindung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit wünschenswert ist. Außerdem ist es nicht sichergestellt, daß die Kontakteinschmelzung auch bei kritischen Umgebungsbedingungen stets gasdicht bleibt.

Zur Vereinfachung des Lötvorganges ist es bereits allgemein bekannt (deutsche Patentschrift 218 814), in einem Aufnahmeteil eines lötfertigen Kontaktstückes eine dem einzelnen Fall entsprechend bemessene Menge Lötzinn einzubringen, die dann erhitzt wird, wenn die Lötung tatsächlich erfolgen soll. Weiterhin ist es bekannt (französische Patentschrift

1 322 338), bei einer Kupplung eine Hülse zur Aufnahme eines entsprechenden Kontaktstiftes in einer zugehörigen zweiten Kupplungshälfte sowie einen an seinem vorderen Teil in der Hülse mit radialem Abstand zentrierten elektrischen Sockelkontaktteil vorzusehen, welche an seinem vorderen Abschnitt als Eingriffselement für den zugehörigen Kontaktstift der zweiten Kupplungshälfte und an seinem rückwärtigen Teil zur Aufnahme eines Anschlußdrahtes ausgebildet ist. Ferner sind bei Durchführungen zwei im Längsabständ angebrachte Begrenzungen bekannt (deutsche Auslegeschrift 1105 943), welche bei Vergießen eines Leiters in einem Rohr eine unerwünschte Ausbreitung der Dichtungsmasse in Achsrichtung verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gasdichte Kontakteinschmelzung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die einzelnen Teile zuverlässig und leicht gasdicht miteinander verbunden werden können, wobei die Einschmelzung auch bei kritischen Umgebungsbedingungen gasdicht bleiben soll. Die Kontakteinschmelzung, die über eine hohe elektrische Leitfähigkeit zwischen den einzelnen Kontaktteilen verfügen soll, soll dabei billig und wenig aufwendig in der Herstellung sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kontakteinschmelzung der genannten Art dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Kontaktteil an seinem vorderen Abschnitt als Eingriffselement für den Kontaktstift einer zweiten, zugehörigen Kupplungshälfte und an seinem rückwärtigen Teil zur Aufnahme eines Anschlußdrahtes ausgebildet ist, daß der Kontaktteil an einer Stelle zwischen seinem vorderen Abschnitt und seinem rückwärtigen Teil eine mit Lot versehbare Ringnut aufweist, daß der Kontaktteil mit radialem Abstand in die Hülse einbringbar ist, daß zwischen dem Kontaktteil und der Hülse zwei an sich bekannte ringförmige Zentrierabstützungen mit Preßsitz angeordnet sind, daß die eine Abstützung — in Achsrichtung der Hülse bzw. des Kontaktteiles gesehen — zwischen der Ringnut und dem vorderen Abschnitt und die andere Abstützung zwischen der Ringnut und dem rückwärtigen Teil angebracht ist, daß der Kontaktteil im Bereich seiner Ringnut und den daran anschließenden ringförmigen Hohlräumen zwischen Kontaktteil, Hülse und den Abstützungen innen mit der Hülse gasdicht verlötbar ist, und daß das Lot während des Lötvorganges in dem Hohlraum zwischen Kontaktteil, Hülse und den Abstützungen mittels der dabei in an sich bekannter Weise als Dichtung wirkenden Abstützungen einschließbar ist.

Bei der Erfindung werden also die miteinander zu verbindenden Teile koaxial angeordnet, wobei die in den Einsatz einschmelzbare Hülse die Abdichtung gegenüber dem Einsatz gewährleistet, während der Kontaktteil die gewünschte elektrische Leitfähigkeit aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die eine Abstützung aus einer ringförmigen Einsickung der Hülse besteht, welche den Kontaktteil berührt, und daß die andere Abstützung aus einem Abschnitt des Kontaktteiles von vergrößertem Durchmesser besteht, welcher an der Innenfläche der Hülse anliegt.

Weiterhin empfiehlt es sich, daß die Verlötung des Kontaktteiles in der Hülse in einer nicht oxydierenden Atmosphäre erfolgt.

Dabei besteht die Legierung der Hülse vorzugsweise aus 52% Nickel und 48 Ύο Eisen.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinschmelzung vorgeschlagen, welches sich auszeichnet durch Aufbringen von Lot an dem hierfür vorgesehenen Aufnahmeabschnitt des Kontaktteiles, Einpressen des Kontaktteiles in die Hülse sowie nachfolgendes Erhitzen auf die Schmelztemperatur des Lotes.

Dieses Verefahren ist sehr einfach, erfordert nur eine geringe Sachkenntnis und führt doch zu einer ίο sehr zuverlässigen Kontakteinschmelzung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktstifteinschmelzung in Glas, teilweise in Längsschnittdarstellung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 einen in F i g. 1 enthaltenen Kontaktstift für sich allein in Verbindung mit einem anfänglich aufgebrachten Lot,

Fig. 4 den Kontaktstift von Fig. 3 während der Bearbeitung des aufgebrachten Lotes durch ein spanabhebendes Werkzeug,

F i g. 5 den gemäß F i g. 4 bearbeiteten Kontaktstift bei dessen Einbringen in eine zu der Anordnung nach F i g. 1 gehörige Hülse,

F i g. 6 den Kontaktstift nach vollständigem Einschieben in die umgebende Hülse, jedoch vor der Herstellung einer Lötverbindung zwischen Stift und Hülse in teilweiser Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1. Gemäß Fig. 1 weist das dort gezeigte Ausführungsbeispiel einer zu der erfindungsgemäßen Einschmelzung gehörigen Kontaktanordnung 10 zwei Hauptteile auf, nämlich eine Hülse oder Büchse 11, welche unmittelbar in einen Glaseinsatz bzw. -sockel 12 eingeschmolzen ist, und einen Sockelkontakt 13. Die Hülse 11 umfaßt ein Metallrohr 14 mit einem Aufnahmeende 15, welches durch Eindrücken mittels einer Drehbank an einem Endabschnitt 16 eines sockelseitigen Endes 17 etwa rechtwinklig eingebördelt ist. Auf Wunsch kann eine in der Hülse stirnseitig gebildete Öffnung 18 in axialer Ausrichtung ausgebohrt werden, wobei gleichzeitig die Bohrung mit einer Absenkung 19 versehen wird.

Die Hülse 11 ist mit einer umlaufenden Sicke 20

versehen, welche ebenfalls durch Eindrücken auf einer Drehbank angebracht wird. Gemäß Fig. 1 ist die Hülse an ihrem anschlußseitigen Ende 21 mit dem Sockelkontakt 13 durch Preßsitz verbunden.

Eine sehr günstige Metallverbindung zur Herstellung der gasdicht in den Glassockel 12 einschmelzbaren Hülse besteht aus einer Nickellegierung mit einem prozentualen Verhältnis von 52: 48 Nickel zu Eisen. Dieses Verhältnis kann selbstverständlich zur Erreichung optimaler Haftwerte zwischen dem Flächenbereich 22 des Glases und dem Flächenbereich 23 der Hülse 11 verändert werden. Das gewählte Legierungsverhältnis bedingt auch die durch eine Maschine erfolgende Bearbeitungsfähigkeit sowie die leichte Anbringung einer Lötverbindung.

Der Sockelkontakt 13 befindet sich innerhalb der Hülse 11 sowie in Kontakt mit deren Innenfläche 24 an einem Punkte 25, wo sich die Sicke 20 befindet; ferner besteht eine Berührung an einer Fläche 26 eines Schenkels 27 des Sockelkontaktes, welche durch den Preßsitz mit dem anschlußseitigen Ende 21 der Hülse 11 hergestellt wird.

Für den Sockelkontakt wird ein elektrisch sehr gut leitendes Material verwendet; dies kann auch leicht maschinell bearbeitet werden und besteht vorzugsweise aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung.

Der Schenkel 27 des Sockelkontaktes besitzt einen Aufnahmeteil 28, welcher an dem vorderen, durch federnde Finger 29 gebildeten Ende ausgebildet ist. Bei der Einführung eines (nicht gezeigten) Stiftkontaktes durch die Hülsenöffnung 18 werden die Finger 29 nach außen gedrückt, so daß ein guter Kontakt zwischen dem Sockel und dem Stift dauernd aufrechterhalten wird. Hinter dem Schenkel 27 ist an einem Anschlußende 30 ein topf artiger Lötanschluß 31 ausgebildet, welcher einen genügenden vorderen Durchmesser zur Bildung einer Schulter 32 besitzt. Die Schulter 32 schlägt unmittelbar an das Anschlußende 21 der Hülse 11 an. Der Lötanschluß 31 dient in üblicher Weise zur Aufnahme eines Anschlußdrahtes.

Der Schenkel 27 des Kontaktstiftes ist in zwei Abschnitte unterteilt, wobei ein rückwärtiger dichterer Abschnitt 33 durch die Fläche 26 gebildet wird, welche an der Hülse — wie vorangehend erwähnt — mit Preßsitz anliegt. Ein vorderer Abschnitt 34 von geringerem Durchmesser zwischen dem Sockel 28 und dem rückwärtigen Abschnitt 33 besitzt eine Ringnut (F i g. 3) mit einer Bodenfläche 36, welche sich an die umlaufende Fläche des Abschnitts 34 durch konische Flächen 37 anschließt. Die Ringnut wird zuerst mit Lot 38 versehen, welche später durch Erhitzen allmählich zum Einfließen in einen offenen Ringraum 39 (s. F i g. 6) gebracht wird. Dieser offene Raum wird teilweise durch die innere umlaufende Fläche 24 der Hülse 11 und durch eine Außenfläche 40 des Abschnitts 34 gebildet. Die Sicke 20 sowie eine Schulter 41 bilden Längsbegrenzungen des Ringraums 39 zwischen der Hülse 11 und dem Sockelkontakt 13; hierdurch wird das Volumen des einfließenden Lotes begrenzt. Die Sicke dient in ähnlicher Weise wie die Schulter 41 dazu, ein weiteres Einfließen von Lot längs der Oberfläche 40 zu verhindern. Somit kann das Lot nicht zwischen die Finger 29 fließen und dabei deren Biegsamkeit beeinträchtigen. Die Sicke 20 dient auch zur Zentrierung des Sockelkontaktes bei dessen Einführung in die Hülse 11 und stellt einen kleinen Ringraum zwischen der Hülse und dem Sockelkontakt her, um während des Lötvorganges das Einfließen eines Lotes mit bestimmter Kapillarität zu erlauben.

Bei der Herstellung eines einzigen Stiftkontakts wird die Lötnut 35 des Sockelkontaktes 13 zuerst mit dem Lot 38 (s. F i g. 3) in genügendem Überschuß versehen, um zu erreichen, daß die gewünschte Menge an Lot verbleibt, wenn diese gemäß F i g. 4 abgearbeitet wird. Das Abarbeiten wird durch axiales Eindrücken des Sockelkontaktes in ein Bearbeitungswerkzeug 42 erreicht, wobei eine scharfe Kante 43 desselben diejenigen Teile des Lots wegnimmt, die einen vorgeschriebenen Durchmesser übersteigen. Nach beendeter Bearbeitung besitzt das Lot einen Durchmesser, welcher ein leichtes Einschieben des Sockelkontaktes in die Hülse erlaubt. Nach der Bearbeitung des Lots wird ein Flußmittel aufgebracht, und der Sockelkontakt ist danach zum Einschieben in die Hülse 11 vorbereitet.

Die Hülse wird ebenfalls vorher auf das Einschieben des Sockelkontakts vorbereitet. Wie vorausgehend beschrieben, ist die Hülse 11 mit einem Sickenring 20 versehen, und ihr geschlossenes Eingangsende 15 wurde durch Umbördelung des Materials in die Form gemäß Fig. 1 und 5 gebracht. Durch Reduzierung des Außendurchmessers der Hülse erfolgt eine teilweise Einengung der Innenfläche 24. Die Hülse wird dann in an sich bekannter Weise in den Glassockel 12 eingeschmolzen. Danach kann auf Wunsch eine Plattierung aus Gold, Silber od. dgl. auf die Hülse niedergeschlagen werden. Dies ergibt günstigere Löteigenschaften zwischen der Hülse und dem Sockelkontakt

ίο und damit eine bessere Abdichtung der Lötung. Schließlich wird die Hülse mit einer Flußmittellösung versetzt, welche zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen den beiden Teilen dient.

Gemäß F i g. 5 wird danach der Sockelkontakt 13 axial in die Hülse durch das Anschlußende 21 eingedrückt. Der Sickenring 20 setzt dem Einschieben der Teile einen geringeren Widerstand entgegen, was wiederum eine anfängliche Abdichtung vor dem Lötvorgang ergibt. Der Preßsitz zwischen dem größeren rückwärtigen Abschnitt 33 und dem Anschlußende 21 der Hülse bildet, wie vorangehend ausgeführt, ebenfalls eine anfängliche Dichtung zwischen den entsprechenden Teilen. Der Sockelkontakt 13 kann in die Hülse durch Einsetzen eines Werkzeugs 44 in den Lötanschluß 31 nebst nachfolgendem Ausüben einer Kraft in Richtung eines Pfeiles 45 eingedrückt werden. Wenn die Hülse und der Sockelkontakt in ihre Endstellung bewegt werden, nehmen sie die Lage nach F i g. 1 und 6 ein, wobei sich das Lot 38 in dichter Berührung mit der Innenfläche 24 der Hülse 11 befinden.

Das Zusammenlöten der beiden Teile bildet den abschließenden Verfahrensschritt. Dies wird durch Eintauchen der gesamten Anordnung in ein Öl oder ein anderes nichtoxydierendes Medium bewirkt, welches eine gleichmäßige Hitze ausstrahlt und ein Abblättern der Plattierung oder eine Oxydation der Oberfläche verhindert. Das Öl wird auf einer Temperatur gehalten, welche einen schnellen Fluß des Lotes gewährleistet, dieses jedoch nicht überhitzt. Zu diesem Zweck soll ein Lot verwendet werden, welches in seinem Schmelzpunkt unterhalb demjenigen des Glassockels liegt. Das Lot 38 soll auch einen Schmelzpunkt besitzen, welcher gut oberhalb des Schmelzpunktes von Loten zur Anbringung eines Drahtes an dem Lötanschluß 30 liegen, so daß das Dichtungslot nicht jedesmal dann geschmolzen wird, wenn ein Draht an den Lötanschluß 31 angelötet bzw. von diesem abgelötet wird. Ein Lot mit einer Erstarrungstemperatur von annähernd 267° C (514° F) und einer Verflüssigungstemperatur von annähernd. 300° C (570° F) erwies sich in dieser Hinsicht als günstig. Ein Öl mit einer Temperatur von etwa 293° C (560° F) wird in diesem Fall verwendet, wobei der Kontakt 10 etwa 2 Minuten lang eingetaucht wird. Dieser Zeitraum ist eine optimale Dauer für eine gute Abdichtung, kann jedoch entsprechend der Form, den Abmessungen und sonstigen Daten eines Kontakts verändert werden. Das Ölbad wird vorzugsweise auf einer Temperatur etwa unterhalb der Verflüssigungstemperatur des Lotes gehalten, da dieses hierbei genügend nahe an der Verflüssigungstemperatur liegt, um in den offenen Ringraum 39 einzufließen, andererseits jedoch nicht nahe genug an dem Erstarrungspunkt liegt; somit werden dann die Hülse und der Kontakt beim Abkühlen schnell miteinander verbunden.

Während des Lötvorganges fließt das Lot in den

Ringraum 39 durch Kapillarwirkung ein. Die abgeschrägten Flächen 37 unterstützen die Kapillarbewegung des Lotes und stellen weiterhin eine völlige Lotabdichtung am Umfang her. Wenn das Lot in den offenen Raum 39 fließt, entsteht ein ringförmiger Hohlraum 46 (s. Fig. 1) infolge des Nichtvorhandenseins von Lot, jedoch beeinträchtigt dieser nicht

die Abdichtung, da die Räume 39 völlig abgedichtet sind.

Gemäß einem abgeänderten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Sickenring 20 außerhalb des Glassockels angeordnet sein, ohne daß hierdurch der Zusammenbau des Kontaktes ungünstig beeinflußt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gasdichte Kontakteinschmelzung für eine elektrische Kupplungsverbindung, bestehend aus einem Einsatz aus Glas oder ähnlichem Material, aus einer in diesen Einsatz einschmelzbaren Hülse und aus einem elektrisch gut leitfähigen Kontaktteil, die miteinander verlötbar sind, wobei der Kontaktteil auch mit dem Anschlußdraht verlötbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Kontaktteil (13) an seinem vorderen Abschnitt (28) als Eingriffselement (29) für den Kontaktstift einer zweiten, zugehörigen Kupplungshälfte und an seinem rückwärtigen Teil (30, 31) zur Aufnahme eines Anschlußdrahtes ausgebildet ist, daß der Kontaktteil (13) an einer Stelle zwischen seinem vorderen Abschnitt (28) und seinem rückwärtigen Teil (30, 31) eine mit Lot (38) versehbare Ringnut (35) aufweist, daß der Kontakteil (13) mit radialem Abstand in die Hülse (11) einbringbar ist, daß zwischen dem Kontaktteil (13) und der Hülse (11) zwei an sich bekannte ringförmige Zentrierabstützungen (20, 33) mit Preßsitz angeordnet sind, daß die eine Abstützung (20) — in Achsrichtung der Hülse bzw. des Kontaktteiles gesehen — zwischen der Ringnut (35) und dem vorderen Abschnitt (28) und die andere Abstützung (20) zwischen der Ringnut (35) und dem rückwärtigen Teil (31) angebracht ist, daß der Kontaktteil (13) im Bereich seiner Ringnut (35) und den daran anschließenden ringförmigen Hohlräumen zwischen Kontaktteil (13), Hülse (11) und den Abstützungen (20, 33) innen mit der Hülse (11) gasdicht verlötbar ist, und daß das Lot (38) während des Lötvorganges in dem Hohlraum zwischen Kontaktteil (13), Hülse (11) und den Abstützungen (20, 33) mittels der dabei in an sich bekannter Weise als Dichtung wirkenden Ab-Stützungen (20, 33) einschließbar ist.

2. Kontakteinschmelzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Abstützung (20) aus einer ringförmigen Einsickung der Hülse (11) besteht, welche den Kontaktteil (13) berührt, und daß die andere Abstützung (41) aus einem Abschnitt (33) des Kontaktteiles (13) von vergrößertem Durchmesser besteht, welcher an der Innenfläche der Hülse (11) anliegt.

3. Kontakteinschmelzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteil (13) einen aus der Hülse (11) ragenden rückwärtigen Abschnitt (30) von gleichem Außendurchmesser wie die Hülse (11) aufweist, welcher sich unmittelbar an die Hülse anschließt.

4. Kontakteinschmelzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (20) innerhalb des Einschmelzbereiches der Hülse (11) in dem Einsatz (12) liegt.

5. Kontakteinschmelzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einer Nickel-Eisen-Legierung und der Kontaktteil (13) aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung besteht.

6. Kontakteinschmelzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung der Hülse (11) aus 52% Nickel und 48 °/o Eisen besteht.

7. Verfahren zur Herstellung einer Kontakteinschmelzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufbringen von Lot (38) an dem hierfür vorgesehenen Aufnahme-

. abschnitt (35) des Kontaktteiles (13), Einpressen des .Kontaktteiles (13) in die Hülse (11) sowie

nachfolgendes Erhitzen auf die Schmelztemperatur des Lotes.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) vor dem Einbringen des Kontaktteiles (13) in dem Einsatz (12) eingeschmolzen wird, wobei die Schmelztemperatur des Lotes unterhalb derjenigen der Einsatzeinschmelzung liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Kontaktteil (13) aufgebrachte bzw. aufgeschmolzene Lot (38) vor dem Eintreffen in die Hülse auf deren Innendurchmesser abgearbeitet wird (F i g. 4).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlötung des Kontaktteiles (13) in der Hülse (11) in einer nicht oxydierenden Atmosphäre erfolgt.