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

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

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Abstract

For metallurgical connection between a heating conductor (1) and a cable which remains cold (5), partic. of Cu, an intermediate piece (3) of large cross section and therefore low resistance is used. The two joint positions (2,4) are clamped in a separable holding device of a material with good heat conduction and are welded together through a lateral orifice by the TIG process. The heating conductor is pref. of Fe-22Cr-5.5Al alloy, with intermediate material of NiCr 8020. ADVANTAGE - Joints are durable in severe environments.

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.The present invention relates to a method and Devices for the metallurgical connection of a high Temperatures resilient heating conductor with a cold Cable, in particular made of copper, via an intermediate piece a third material. The connection points between one very hot heating conductor during operation and a cold one Cables are a problem, for example when heating of electromagnetic liquid metal pumps for pumping or Dosing of aluminum and other metals. The as a heating conductor used high aluminum-containing steel materials Connecting thermal joining is very difficult as it especially in thin-walled dimensions to severe cracking and tend to break. The previous connection from the heating conductor falls to the intermediate piece by means of a silver solder connection operating times of different lengths due to hot corrosive Interruption of the heating conductor, and is only at the installation site tedious to repair.

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. The object of the present invention is a method and suitable devices for the metallurgical connection of a heating conductor with a high temperature resistance cables that remain cold, in particular made of copper, over a Intermediate piece made of temperature-resistant material of larger size Cross section and accordingly lower electrical Resistance than the heating conductor. The following this procedure Established connection should also after a long period of operation remain stable under difficult conditions. Furthermore is it is an object of the present invention to find a suitable one To create a holding device for performing the method.  

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.A method according to the 1st Claim, a connection according to the 2nd and 3rd claim and one Holding device proposed according to the 4th claim. With the Intermediate piece of larger cross section and accordingly lower resistance than the heating conductor is initially achieved that this intermediate piece at some distance from the Connection point no longer has high temperatures. This will both the adjacent insulation and that subsequent copper cables from damage or corrosion preserved. With the execution of the inventive method in a holding device pressed onto wire or cable a good heat-conducting material under inert gas on the one hand prevents corrosion during welding and on the other hand, the one that occurs inevitably during welding Structural change limited to the welded joint. Since the Welded connection to the wires to be connected or Cables is significantly thickened due to structural changes not weaken their strength at this point more important.

Im 2. Anspruch werden für Heizleiter und Zwischenstück geeignete Materialien vorgeschlagen.In the 2nd claim are for heat conductor and intermediate piece suitable materials suggested.

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.According to the 3rd claim, it is particularly useful that Intermediate piece of several twisted in particular rope-like To manufacture wires. So that the contact surfaces between the two parts to be connected larger and the Welding and then in a massive intermediate piece occurring voltages largely avoided.

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.The holding device proposed in claim 4 fixed during welding the two ends to be welded and protects them from atmospheric oxygen. The one for the later Connection provided cavity prevents drainage of the molten material and forms the connection point.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Figs. 1 to 3 show embodiments of the invention.

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. Fig. 1 shows a metallurgical bonding of the heat conductor 1 via an olive-shaped joint 2 to a twisted intermediate piece 3 and through a further olive-shaped connection point 4 to the copper cable 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.In FIGS. 2 and 3, a holding device is made of copper shown of an upper part 6 and to be able to insert between a lower part 7 with some clearance around the wires to be connected or cable. Both parts 6 and 7 are pressed together in a suitable manner after insertion of the wires 1 and 3 or cable 5 to be connected and welded through an opening 8 to a tungsten inert gas burner. Only a holding device for the connection point 2 is shown , which is adapted to the diameters of the heating conductor 1 and the intermediate piece 3 . For welding the connection 4 a further Haltvorrich device is necessary, which corresponds to the diameters of the intermediate piece 3 and 5 copper cable. Presumably, this holding device made of a good heat-conducting material not only protects the parts to be connected from the atmospheric oxygen, but also that slow cooling, which is expedient for the formation of the structure, is achieved. In any case, the connections made with them have proven to be durable even after a long period of operation.

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.1. A process for the metallurgical connection of a heat conductor that can withstand high temperatures with a cable that remains cold, in particular made of copper, via an intermediate piece made of a temperature-resistant material of larger cross-section and correspondingly less resistance than the heat conductor, characterized in that both connection points ( 2 ; 4 ) in a separable holding device ( 6 ; 7 ) made of a good heat-conducting material and adapted to the wire or cable diameter, which has a cavity in the area of the connection points ( 2 ; 4 ), and is clamped through a lateral opening ( 8 ) after the tungsten Inert gas processes are welded. 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.2. Connection according to claim 1, characterized in that the heating conductor ( 1 ) made of a material of the Kanthal Al type (22 Cr 5.5 Al, remainder iron) or a similar material and the intermediate piece ( 3 ) made of a material of the Ni type Cr 8020 or a similar material and the connection point ( 2 ) is thickened relative to the subsequent conductor ( 1 ) or cable ( 5 ). 3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (3) aus mehreren, insbesondere miteinander verdrillten Drähten besteht.3. Connection according to claim 2, characterized in that the intermediate piece ( 3 ) consists of several, in particular twisted wires. 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.4. Holding device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that two mutually fixable fittings ( 6 and 7 ) are made of a good heat-conducting material, each having a semi-circular channel adapted to the wire or cable diameter to be connected and in the area of Connection point have a half-cavity and that there is a radial opening ( 8 ) to the connection point, which is suitable for the introduction of a welding torch.
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