DE3911851C1 - Metallurgical connection between heating conductor and cable - using intermediate piece of large cross-section and low resistance - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur metallurgischen Verbindung eines durch hohe Temperaturen belastbaren Heizleiters mit einem kaltbleibenden Kabel, insbesondere aus Kupfer, über ein Zwischenstück aus einem dritten Material. Die Verbindungsstellen zwischen einem im Betrieb sehr heißen Heizleiter und einen kaltbleibenden Kabel stellen ein Problem dar, beispielsweise bei der Beheizung von elektromagnetischen Flüssigmetallpumpen zum Fördern oder Dosieren von Aluminium und anderen Metallen. Die als Heizleiter verwendeten hoch-aluminiumhaltigen Stahlwerkstoffe durch thermisches Fügen zu verbinden, ist sehr schwierig, da sie insbesondere in dünnwandigen Abmessungen zu starker Rißbildung und Sprödbruch neigen. Die bisherige Verbindung vom Heizleiter zum Zwischenstück mittels einer Silberlotverbindung fällt nach unterschiedlich langen Betriebszeiten durch heißkorrosive Unterbrechung des Heizleiters aus, und ist am Einbauort nur mühsam zu reparieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und dazu geeignete Vorrichtungen zur metallurgischen Verbindung eines durch hohe Temperaturen belastbaren Heizleiters mit einem kaltbleibenden Kabel, insbesondere aus Kupfer, über ein Zwischenstück aus temperaturbeständigem Material von größerem Querschnitt und dementsprechend geringerem elektrischen Widerstand als der Heizleiter. Die nach diesem Verfahren hergestellte Verbindung soll auch nach längerer Betriebszeit unter erschwerten Bedingungen beständig bleiben. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch eine geeignete Haltevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird ein Verfahren nach dem 1. Anspruch, eine Verbindung nach dem 2. und 3. Anspruch und eine Haltevorrichtung nach dem 4. Anspruch vorgeschlagen. Mit dem Zwischenstück von größerem Querschnitt und entsprechend geringerem Widerstand als der Heizleiter wird zunächst erreicht, daß dieses Zwischenstück bei etwas Abstand von der Verbindungsstelle keine hohen Temperaturen mehr aufweist. Dadurch wird sowohl die angrenzende Isolierung als auch das anschließende Kupferkabel vor Schädigung bzw. Korrosion bewahrt. Mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer an Draht bzw. Kabel angepreßten Haltevorrichtung aus einem gut wärmeleitenden Material unter Inertgas wird einerseits eine Korrosion während des Schweißens vermieden und andererseits die beim Schweißen unvermeidlich auftretende Gefügeveränderung auf die Schweißverbindung begrenzt. Da die Schweißverbindung gegenüber den zu verbindenden Drähten oder Kabeln erheblich verdickt ist, ist eine durch Gefügeveränderung bedingte Schwächung ihrer Festigkeit an dieser Stelle nicht mehr von Bedeutung.

Im 2. Anspruch werden für Heizleiter und Zwischenstück geeignete Materialien vorgeschlagen.

Nach dem 3. Anspruch ist es besonders zweckmäßig, das Zwischenstück aus mehreren insbesondere seilartig verdrillten Drähten herzustellen. Damit werden die Berührungsflächen zwischen den beiden zu verbindenden Teilen größer und die beim Schweißen und danach in einem massiven Zwischenstück auftretenden Spannungen weitgehend vermieden.

Die im 4. Anspruch vorgeschlagene Haltevorrichtung fixiert während des Schweißens die beiden zu verschweißenden Enden und schützt sie vor dem Luftsauerstoff. Der für die spätere Verbindungsstelle vorgesehene Hohlraum verhindert ein Abfließen des schmelzflüssigen Materials und formt die Verbindungsstelle.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine metallurgische Verbindung des Heizleiters 1 über eine olivenförmige Verbindungsstelle 2 zu einem verdrillten Zwischenstück 3 und über eine weitere olivenförmige Verbindungsstelle 4 zum Kupferkabel 5.

In den Fig. 2 und 3 ist eine Haltevorrichtung aus Kupfer dargestellt aus einem Oberteil 6 und einem Unterteil 7 mit etwas Abstand dazwischen um die zu verbindenden Drähte bzw. Kabel einlegen zu können. Beide Teile 6 und 7 werden nach Einlegen der zu verbindenden Drähte 1 und 3 oder Kabel 5 in geeigneter Weise zusammengepreßt und durch eine Öffnung 8 mit einem Wolfram-Inert-Gas-Brenner verschweißt. Dargestellt ist nur eine Haltevorrichtung für die Verbindungsstelle 2, die den Durchmessern von Heizleiter 1 und Zwischenstück 3 angepaßt ist. Zum Schweißen der Verbindung 4 ist eine weitere Haltevorrich­ tung notwendig, die den Durchmessern von Zwischenstück 3 und Kupferkabel 5 entspricht. Vermutlich bewirkt diese Haltevorrichtung aus einem gut wärmeleitenden Material nicht nur, daß die zu verbindenden Teile vor dem Luftsauerstoff geschützt werden, sondern auch, daß eine langsame und für die Ausbildung des Gefüges zweckmäßige Abkühlung erreicht wird. Jedenfalls haben sich die damit hergestellten Verbindungen auch nach längerer Betriebszeit als haltbar erwiesen.

Claims (4)

1. Verfahren zur metallurgischen Verbindung eines durch hohe Temperaturen belastbaren Heizleiters mit einem kaltbleibenden Kabel insbesondere aus Kupfer, über ein Zwischenstück aus einem temperaturbeständigen Material von größerem Querschnitt und dementsprechend geringerem Widerstand als der Heizleiter, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verbindungsstellen (2; 4) in einer teilbaren, an die Draht- bzw. Kabeldurchmesser angepaßten Haltevorrichtung (6; 7) aus einem gut wärmeleitenden Material, die im Bereich der Verbindungsstellen (2; 4) einen Hohlraum hat, eingespannt und durch eine seitliche Öffnung (8) nach dem Wolfram-Inert-Gas- Verfahren verschweißt werden.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (1) aus einem Material vom Typ Kanthal Al (22 Cr 5,5 Al, Rest Eisen) oder einem ähnlichen Material und das Zwischenstück (3) aus einem Werkstoff vom Typ Ni Cr 8020 oder einem ähnlichen Material besteht und die Verbindungsstelle (2) gegenüber dem anschließenden Leiter (1) oder Kabel (5) verdickt ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (3) aus mehreren, insbesondere miteinander verdrillten Drähten besteht.

4. Haltevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegeneinander fixierbare Formstücke (6 und 7) aus einem gut wärmeleitenden Material vorhanden sind, die jeweils einen an die zu verbindenden Draht- bzw. Kabeldurchmesser angepaßten Halbrundkanal und im Bereich der Verbindungsstelle einen Halbhohlraum haben und daß eine zur Verbindungsstelle radiale Öffnung (8) vorhanden ist, die zur Einführung eines Schweißbrenners geeignet ist.