DE3002491C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verbindungsstück nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von wenigstens zwei fla­ chen Leitern.

Ein Verbindungsstück der gattungsgemäßen Art, wie es aus der DE-OS 19 11 140 und der DE-OS 12 80 952 bekannt ist, weist ein verformbares Einsatzteil und eine das Einsatzteil um­ schließende, verformbare Quetschhülse auf. Längs des Einsatz­ teiles erstreckt sich eine Öffnung, die weit genug ist, um zwei Leiter aufzunehmen. Die Anordnung ist so getroffen, daß, wenn die Quetschhülse bei in die Öffnung des Einsatzteils eingeführten Leitern um das Einsatzteil gequetscht ist, der Querschnitt der Öffnung so stark verringert ist, daß die Lei­ ter in der Öffnung festgehalten werden. Zur Isolierung kann ferner eine Kappe vorgesehen sein. Das Verbindungsstück wird mechanisch nur von den zu verbindenden Leitern gehalten. We­ gen der großen Baulänge sind solche Verbindungsstücke zum Verbinden der Leiter von Heizbändern an Rohrleitungen ungün­ stig.

Aus der US-PS 29 25 461 ist ein Verbindungsstück zum Verbin­ den elektrischer Leiter bekannt, bei dem die Leiter durch eine verformbare Quetschhülse miteinander verbunden sind. Die Quetschhülse ist von einer Kappe umgeben, an deren unterem Rand Haken vorgesehen sind, die an einem Fußteil einrasten. Das Fußteil bildet eine sich trichterförmig verengende Ein­ führung für die Leiter und stützt sich gegen die Quetschhülse ab. Das Fußteil ist nicht zur Montage auf einem Rohr vorge­ sehen und weist keine Mittel zur Festlegung der Leiter auf.

Aus der US-PS 37 43 087 ist ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von Leitern unter Verwendung eines verformbaren Einsatzteils und einer das Einsatzteil umschließenden, ver­ formbaren Quetschhülse bekannt, bei der die Leiter von unten in das Einsatzteil eingesetzt werden, und die Hülse dann so weit verformt wird, daß sich das Einsatzteil verformt und dadurch die Leiter darin festgehalten werden. Bei der Herstel­ lung der Quetschhülse wird dabei bereits das Einsatzteil in der Quetschhülse angeordnet. Ein Rand der Quetschhülse ist als Fußteil ausgebildet, wobei jedoch keine Mittel zur Führung der Leiter innerhalb des Fußteiles vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungs­ stück zu schaffen, mit dem die Leiter von Heizbändern verbun­ den werden können, die auf der Außenfläche von Rohren verlegt sind.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß das erfindungsgemäße Verbindungsstück für alle Arten von Verbindungen und Leiter unterschiedlicher Form und Stärke verwendbar ist. Die hergestellte Verbindung ist gegen Feuchtigkeit geschützt und kann daher in wasser­ dampfhaltiger Umgebung verwendet werden. Die Verbindung ist ferner gegenüber dem Einfluß von Chemikalien geschützt, wie sie bei der Verlegung von Rohren verwendet werden. Ferner ist die Verbindung unempfindlich gegenüber Temperaturschwankun­ gen. Schließlich ist sie leicht zu handhaben und einfach her­ zustellen.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9. Anspruch 10 betrifft das Verfahren zum elektrischen Verbinden von Leitern mit flachem Querschnitt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Rohrheizgeräte, die mit jeweils drei bandför­ migen Leitern ausgestaltet sind, wobei der Leiter jedes Heizbandes mit einem entsprechenden Leiter eines anderen Heizbandes mit Hilfe eines erfin­ dungsgemäßen Verbindungsstücks verbunden ist;

Fig. 2 ein perspektivisches Zerlegbild eines der Ver­ bindungsstücke in Fig. 1 vor dem Zusammensetzen der Einzelelemente des Verbindungsstücks;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Verbindungsstücks aus Fig. 2 nach dem Zusammenfügen der Einzelele­ mente, wobei ein Teil der Kappe des Verbindungsstücks weggeschnitten ist;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Fußteils des Verbindungsstücks aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Rohrleitung 10, an der zwei Rohr­ leitungsheizgeräte 12, wie sie in der US-Pa­ tentschrift 37 93 716 beschrieben sind, ange­ ordnet sind. Jedes Heizgerät besteht aus drei flachen Widerstandselementen 14 oder Leitern, die mit Abstand voneinander und parallel zueinander in Rohrleitungslängs­ richtung verlegt sind. Diese Leiter sind mit Isolationen umgeben, und jeder Leiter liegt zwischen zwei flachen Aluminiumbändern. Jedes Heizgerät kann mit um die Rohr­ leitung 10 herumgeführten Schellen 18 an dem Rohr befe­ stigt sein. Die Heizgeräte sind so an dem Rohr festge­ legt, daß sie sich etwa der Mantelform und der Länge des Rohrs 10 anpassen. Jeder Leiter 14 jedes Heizgeräts wird gemäß der Erfindung mit dem Leiter eines anderen Heiz­ geräts mittels eines Verbindungsstücks 20 verbunden.

Ein Verbindungsstück nach Fig. 1 ist in Fig. 2 in seine Einzelteile zerlegt und in Fig. 3 in zusammengesetztem Zu­ stand dargestellt. Jedes zusammengesetzte Verbindungs­ stück weist einen Fußteil 22, ein Einsatzteil 24, eine verformbare rohrförmige Hülse 26, einen Deckel 28 und ein Isoliermittel 29 auf.

Der Fußteil 22, der ein einheitliches Bauteil darstellt, besteht aus einem unteren kastenförmigen Abschnitt 30 und einem darauf gesetzten rohrförmigen Abschnitt 32. Der Fuß­ teil ist so ausgeführt, daß er auf eine Vielzahl von ab­ stützenden Unterlagen, und zwar gekrümmte und ebene Unter­ lagen, paßt. Der Fußteil läßt sich der Oberfläche eines Rohrelements anpassen, weil zwei einander gegenüberlie­ gende Seitenwände 34 jeweils einen Eingangsausschnitt 35 aufweisen, außerdem noch einen zentralen Ausschnitt 36, so daß ein bandförmig flacher Leiter sich gut zwi­ schen Fußteil und Rohrmantel einpassen kann.

Die beiden anderen einander gegenüberliegenden Seitenwän­ de 38 des kastenförmigen Abschnitts 30 des Fußteils 22 besitzen rechteckige Fanglöcher 40. Die Wand des rohrför­ migen Abschnitts 32, die jeweils in die gleiche Richtung blickt wie die Seitenwände 38 des kastenförmigen Ab­ schnitts, besitzt jeweils eine rechteckige Montageöffnung 42, d. h., es sind zwei Montageöffnungen 42 um 180° gegen­ einander versetzt vorgesehen. Ferner ist eine rechteckig ausgeführte Montageöffnung 44 in dem kastenartigen Abschnitt neben jeder der beiden Montageöffnungen 42 und jeweils die Fortsetzung dieser Öffnung bildend vorgesehen, so daß jeweils eine Gesamtöffnung entsteht, die im Quer­ schnitt L-Form hat.

Eine Halterung für die freigelegten Enden 50 der Leiter 14 ist in dem rohrförmigen Abschnitt 32 des Fußteils 22 vor­ gesehen. Die Halterung hält die Enden 50 der Leiter in Ab­ stand von der Mantelfläche des Rohres und dicht nebenein­ ander, so daß die Längsachse der Leiter im wesentlichen in radialer Richtung des Rohres verläuft. Die Halterung kann als Sattel 52 ausgebildet sein, der im Querschnitt die Form eines kopfstehenden "V" hat (vgl. Fig. 4), wo­ bei sich an der Spitze des kopfstehenden "V" ein abge­ stumpfter Abschnitt 53 befindet. Die Halterung unterteilt den Innenraum des kastenförmigen Abschnitts des Fußteils in zwei Abschnitte 55, jeweils einen für zwei Leiter.

Das Einsatzteil 24 ist verformbar, besteht aus Metall und ist elektrisch leitend. Es besitzt mindestens eine Öffnung zur Aufnahme der zu verbindenden Leiter, bei­ spielsweise einen Schlitz 54 in einer Durchmesserebene durch die Mantelfläche; der Schlitz reicht über die ge­ samte Länge des Einsatzteils. Der Schlitz ist so breit, daß er die abisolierten Enden 50 von mindestens zwei Litern fassen kann.

Die Quetschhülse 26 ist rohrförmig, verformbar und vor­ zugsweise elektrisch leitend, aus Metall und aus dem glei­ chen Material wie das Einsatzteil 24. Die durch die rohr­ förmige Hülse 26 führende Öffnung 56 ist so weit, daß die Hülse über das Einsatzteil 24 geführt werden kann. Bei zu engem Sitz ergeben sich Schwierigkeiten bei der Mon­ tage, und bei zu losem Sitz kann die Hülse bei dem Her­ stellen einer Verbindung rutschen.

Die Kappe 28 ist im wesentlichen rohrförmig mit einem ge­ schlossenen Ende 60, einem offenen Ende 62 und zwei ab­ biegbaren Montagearmen oder -zinken 64 an der Aussen­ seite, die über das offene Ende 62 hinausragen. Die bei­ den Montagearme 64 sind an der Kappe um 180° gegeneinander versetzt. Jeder Arm 64 besitzt einen verdickten Abschnitt oder Widerhaken 66, an dem eine Schulter 68 gebildet ist. Die Kappe 28 besteht aus einem elastischen Material, so daß die Montagearme 64 abgebogen werden können. An der Innenseite 70 der Kappe 28 befinden sich Vorsprünge, bei­ spielsweise drei parallel zueinander in Längsrichtung ver­ laufende Rippen 72. Die Abmessungen der Kappe und der Rippen 72 sind so gewählt, daß die Kappe über die Quetschhülse 26 gleiten kann. wobei die Rippen, die an der Innenseite der Kappe 28 in gleichem Winkelabstand angeordnet sind, die Kappe im wesentlichen zentrisch zu der Längsachse der Hülse halten. Es können weitere Vorsprünge nach Art der Rippen 72 vorgesehen werden, solange sie so bemessen und angeordnet sind, daß sie die Kappe so halten, daß die Längsachse der Hülse und die Längsachse der Kappe im wesentlichen kolinear liegen, wenn die Kappe über die Hülse geschoben wird. Die Kappe ist so lang ausgeführt, daß sie über die gesamte Hülse 26 und das Einsatzteil 24 paßt.

Um eine Anschlußverbindung mit Hilfe des Verbindungsstücks 20 herzustellen, werden isolierte Leiter 14 des Heizge­ räts freigelegt und wird die Isolation von jedem Leiter­ ende entfernt. Zwei Leiter 14 werden durch die Eingangs­ öffnungen 35 in das Innere des Fußteils eingeführt und jeder Leiter wird über jeweils einen Schenkel des Sattels 52 in der Weise gebogen, daß die beiden freien Enden 50 der Leiter aufrechtstehen und sich von der Rohrmantelfläche entfernen und somit radial zu der Rohrlängsachse verlaufen. Der Fußteil 22 liegt auf dem Rohr auf. Der Schlitz 54 des Einsatzteils 24 wird über die Enden der Leiter gelegt, und die Quetschhülse 26 wird über das Einsatzteil gescho­ ben. Dann wird die Hülse mit einem üblichen Quetschwerk­ zeug behandelt, vorzugsweise mit einem Werkzeug, das eine Kraft von mindestens 1,5 t auszuüben vermag. Die von dem Quetschwerkzeug hervorgerufene Verformung ist in Fig. 3 im Mittelbereich 72 der Hülse 26 angedeutet. Da die freien Enden 50 der Leiter aufwärts und von dem Rohr 10 abgewandt gerichtet sind, kann man an den Leitern leicht arbeiten. Das stellt einen wesentlichen Vorteil der beschriebenen Technik gegenüber den Verbindungsmethoden dar, bei denen die freigelegten Enden der Leiter parallel zu der Rohrman­ telfläche und in geringem Abstand von ihr verlaufen.

Die Kappe 28 und der Fußteil 22 sind so weit wie möglich mit einem Isoliermittel, etwa einem viskosen, härtbaren Harz gefüllt. Das Isoliermittel stellt eine Abdichtung des Verbindungsbereichs gegenüber der Umgebung dar und schützt die Verbindung gegen Feuchtigkeit und sonstige Verunreinigungen. Das Isoliermittel ist außerdem elektrisch nichtleitend. Ein bevorzugtes Isoliermittel ist bei Zimmer­ temperatur vulkanisierender Silikonkautschuk.

Dieses Material ist verhält­ nismäßig nichtleitend, fließt bei Zimmertemperatur und härtet bei Zimmertemperatur aus, wenn mit Essigsäureaus­ härtung gearbeitet wird. In gehärtetem Zustand ist das Material flexibel.

Die mit dem Isoliermittel gefüllte Kappe wird über den das Isoliermittel enthaltenden Fußteil gehalten, wobei die Arme 64 unmittelbar über den Montageöffnungen 44 ste­ hen. Die Kappe wird über die Hülse geschoben, wobei Hülse und Kappe eine "Kolben"-Wirkung herbeiführen und einen solchen Druck auf das Harz ausüben, daß es Kappe und Fuß­ teil praktisch vollständig erfüllt und keine Hohlräume hinterläßt, in die Feuchtigkeit und sonstige Verunrei­ nigungen eindringen könnten. Überschüssiges Isoliermittel fließt aus dem Fußteil unten heraus. Wegen der kegelstumpf­ förmigen Ausbildung des Sattelabschnitts 53 kann man das Harz in den Bereich zwischen dem Sattel und den beiden Leitern 50 drücken. Es hat sich gezeigt, daß beim Fehlen eines derart kegelstumpfförmigen Abschnitts das Isolier­ mittel dazu neigte, an diesem Bereich vorbeizufließen, so daß Hohlräume verbleiben konnten. Die Kappe wird über die Hülse abwärts gedrückt, bis der Rand 80 der Kappe an deren offenem Ende 62 gegen den kastenförmigen Teil 30 des Fußteils 22 stößt. Die Kappe ist so weit, daß sie sich über den rohrförmigen Abschnitt 32 schieben läßt. Die biegbaren Montagearme 64 werden schwach radial ein­ wärts gedrückt, so daß sie durch die Montageöffnungen 44 lau­ fen. Diese schnappen dann zurück, so daß die Widerhaken 66 in die Fangöffnungen 40 reichen und die Schultern 68 sich gegen die Seitenwand 38 legen. Dadurch wird verhin­ dert, daß die Kappe wegen des Gegendrucks des Isoliermittels aus ihrer Lage angehoben wird.

Für das Einsatzteil 24 und die Hülse 26 können Leiter­ werkstoffe, etwa Silber, Zinn und vorzugsweise Kupfer, ver­ wendet werden. Der Fußteil und die Kappe bestehen vorzugs­ weise aus starrem, festem, elektrisch nichtleitendem Werk­ stoff, aus dem diese Teile mit geringem Kostenaufwand gespritzt werden können. Außerdem sind die Kappe und das Fußteil vorzugsweise beständig gegen die meisten in Rohrleitungen geförderten Chemikalien, so daß die Verbin­ dungseinrichtung im Falle eines Verschüttens von Chemi­ kalien nicht beschädigt wird. Dasselbe gilt für das aus­ gehärtete Isoliermittel. Ferner muß die Kappe aus einem Werkstoff hergestellt werden, der so ausreichend elastisch ist, daß die Montagearme 64 so weit abgebogen werden können, daß sie durch die Montageöffnungen 44 zu stecken sind. Bevorzugter Werkstoff ist ein spritzfähiges Poly­ sulfonharz, das für elektrische Zwecke im Dauerbetrieb bis 140°C belastbar ist.

Ein Vorteil des Verbindungsstückes 20 ist, daß es für eine große Vielfalt von Leiterabmessungen einsetzbar ist. Zum Arbeiten mit Leitern unterschiedlicher Stärke brauchen unter Beibehaltung von Fußteil und Kappe nur das Einsatz­ teil 24 und gelegentlich die Quetschhülse 26 ausgetauscht zu werden. Außerdem ist das Verbindungsstück, wenn es hier auch hauptsächlich in Verbindung mit bandförmig fla­ chen Leitern beschrieben worden ist, auch bei ovalen, run­ den oder sonstwie geformten Leitern verwendbar, indem man lediglich ein Einsatzteil benutzt, dessen Öffnung nicht schlitzförmig sondern in geeigneter abweichender Weise geformt ist.

Das Verbindungsstück hat außer dieser Austauschbarkeit noch weitere Vorteile. Beispielsweise kann man es nicht nur zum Verbinden von zwei Leitern verwenden, sondern außerdem zum Abschließen von Leitern. Wird das Heiz­ gerät 12 abgeschlossen, so werden alle drei Leiter in das Einsatzteil 24 eingeführt und dann durch Quetschen fest­ gelegt.

Es hat sich gezeigt, daß eine mit dem Verbindungsstück 20 nach den gegebenen Anweisungen hergestellte Verbindung praktisch unangreifbar für Umwelteinflüsse ist. Feuchtig­ keit kann in die Verbindung nicht eindringen. Selbst bei erheblichen Temperaturwechseln bleibt die Leiterverbin­ dung aufrechterhalten. Nach 100 Temperaturwechseln zwi­ schen -40°C und +204°C (-40°F und +400°F) war die Verbindung nach wie vor elektrisch einwandfrei. Die Ver­ bindung ist feuchtigkeitssicher, und Verunreinigungen durch die meisten in Rohrleitungen geförderten Stoffe beeinträchtigen die Verbindung nicht. Das Einsatzteil und die Quetschhülse vermögen eine gasdichte, metallur­ gische Verbindung an der Grenzfläche zwischen Leiter und Einsatzteil herzustellen.

Claims (10)

1. Verbindungsstück (20) zum Verbinden elektrischer Leiter (14),
mit einem verformbaren Einsatzteil (24), längs dem sich eine Öffnung (54) erstreckt, die weit genug ist, um zwei Leiter (14) aufzunehmen, und
mit einer das Einsatzteil (24) umschließenden, ver­ formbaren Quetschhülse (26), so daß die Breite der Öffnung (54) stark verringert ist und die Leiter (14) in der Öffnung (54) festgehalten werden, wenn die Hülse (26) bei in die Öffnung (54) des Einsatzteils (24) eingeführten Leitern (14) um das Einsatzteil (24) gequetscht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Montage des Verbindungsstücks (20) auf einem Rohr (10) ein Fußteil (22) vorgesehen ist, das Eintritts­ öffnungen (35) für die Leiter (14) an gegenüberliegenden Wänden (34) und einen Sattel (52) aufweist, der die zu verbindenden Enden (50) der Leiter (14) in radialer Rich­ tung von dem Rohr (10) wegführt, und
daß die Öffnung (54) des Einsatzteils (24) die Form eines sich längs einer Mantellinie des Einsatzteils (24) erstreckenden und im Querschnitt rechteckförmigen Schlitzes hat, so daß er zur Aufnahme von Leitern (14) mit flachem Querschnitt geeignet ist.

2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitz (54) sich über die ge­ samte Länge des Einsatzteils (24) erstreckt.

3. Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Einsatzteil (24) Zylin­ derform hat und daß der Schlitz (54) in Richtung eines Durchmessers in das Einsatzteil (24) einschneidet.

4. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) und das Einsatzteil (24) im wesentlichen gleiche Länge haben.

5. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine über die Hülse (26) schiebbare Kappe (28) mit einem offenen Ende (62), mit einem geschlossenen Ende (60), mit Montagearmen (64), die in Öffnungen (44) einrasten, die in jeder der beiden anderen gegenüberliegenden Wände (38) des Fußteils (22) vorgesehen sind, und mit inneren Rippen (72), die so weit nach innen vorspringen, daß die Längsachse der Hülse (26) und die Längsachse der Kappe (28) zusammenfallen, wenn die Kappe (28) über die Hülse (26) geschoben wird.

6. Verbindungsstück nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kappe (26) ein viskoses, fließ­ fähiges Isoliermittel (29) enthält und daß die Rippen (72) so weit nach innen vorstehen, daß das Isoliermittel (29) gleichmäßig komprimiert wird und die Kappe (28) und das Fußteil (22) vollständig füllt, wenn die Kappe (28) über die Hülse (26) geschoben wird.

7. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sattel (52) neben den Leitern (14) abgestumpft ist und eine Bahn für das Isoliermittel (29) bildet, damit dieses unter die Leiter (14) eindringen kann.

8. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rippen (72) parallel zur Längsachse der Kappe (28) verlaufen.

9. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flachen Leiter (14) die Leiter zweier Heizbänder (12) sind.

10. Verfahren zum elektrischen Verbinden flacher Leiter (14) unter Verwendung eines Verbindungsstücks (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei

• a) die Leiter (14) durch das Fußteil (22) hindurch in den Schlitz (54) des Einsatzteils (24) eingesetzt werden, so daß ihre Enden (15) radial von dem Rohr (10) abstehen;
• b) die verformbare Hülse (26) auf das Einsatzteil (24) geschoben wird und
• c) die Hülse (26) so weit verformt wird, daß sich das Einsatzteil (24) verformt und sich die Breite eines wesentlichen Teils des Schlitzes (54) verringert und dadurch die Leiter (14) darin festgehalten wer­ den.