Патент на изобретение №2396616

(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу соединения и конструкции токоподводов электролизеров, электропечей, трансформаторов и прочего оборудования. Предложенный способ включает выполнение в проводниках из разнородных материалов фрезерованием, с одновременной зачисткой поверхности от окисной пленки пазов и выступов, которые располагают встык или внахлест, при этом выступы одного проводника вставляют в пазы другого проводника, и приложение деформирующего усилия перпендикулярно к плоскости соприкосновения проводников, которое обеспечивается усилием пресса с удельным давлением порядка 120 кг/мм², как при холодной сварке. Пазы и выступы выполняют прямоугольными или треугольными. Техническим результатом изобретения является увеличение надежности соединения проводников, увеличение площади токосъема. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам соединения проводников, к конструкции контактных соединений, используемых для соединения токоподводов электролизеров, электропечей, трансформаторов, подстанций и прочее.

Известен способ соединения встык дуговой сваркой медных шин между собой, а также алюминиевых шин. (Справочник сварщика. Л.В.Верховенко, А.К.Гукин, Минск, Высшая школа, 1990, с.166-170).

Недостатком указанного способа является невозможность сварки алюминиевых шин с медными из-за большого перепада температур плавления алюминия и меди.

Прототипом является способ холодной сварки встык двух проводников в виде пластин из меди и алюминия сечением 10×100 мм, по которому соединяемые пластины по месту стыка сначала тщательно очищают, обезжиривают растворителем (спирт, ацетон), скальпируют преимущественно металлическими щетками, а потом к ним прикладывают значительное механическое усилие перпендикулярно плоскости соединения, достаточное для деформации проводников в месте соединения. (Холодная сварка металлов. И.М.Стройман. Л., Машиностроение, 1985 г., стр.84-90).

Однако указанный способ имеет недостатки. Он нуждается в специальном оборудовании и оснастке, которое меняется в зависимости от формы и габаритов проводников. Сечение соединяемых проводников ограничено и составляет 1000 мм². Для соединения проводников больших сечений нужно еще более мощное оборудование.

В основу изобретения поставлена задача создать такой способ соединения проводников, по которому новое расположение проводников и новое выполнение операций по подготовке поверхности соединяемых проводников и созданию деформирующего усилия позволило бы упростить способ, увеличить надежность соединения, расширить сферы его применения и диапазон соединяемых проводников.

Поставленная задача решается тем, что по способу соединения проводников. преимущественно из разнородных материалов, который включает подготовку поверхности соединяемых проводников, расположенных встык, и приложение к ним деформирующего усилия, согласно изобретения в проводниках выполняют пазы, чередующиеся с выступами, располагают встык или внахлест, при этом выступы одного проводника вставляют в пазы другого проводника, а деформирующее усилие прикладывают перпендикулярно к плоскости соприкосновения проводников.

Пазы и выступы могут быть выполнены прямоугольными.

Пазы и выступы могут быть выполнены треугольными.

Преимущества предложенного способа заключаются в том, что благодаря расположению проводников предложенным способом не нужно дорогое специальное оборудование. Для запрессовки соединяемых проводников используется обычный пресс. Пазы выполняют на фрезерном станке или штамповкой. При фрезеровании пазов делается одновременно и зачистка поверхности соединяемых проводников. Кроме того, увеличивается надежность соединения. Например, при соединении холодной сваркой встык двух проводников в виде пластин 10×100 мм токосъем будет происходить по сечению 1000 мм². При соединении таких же пластин предложенным способом при использовании пазов 3×5 мм поперечные пазы 3 мм (100/3=33 шт.) создают токосъем 3×33×10=999 мм². А продольные пазы 5 мм (их количество 32 шт.) создают дополнительный токосъем 5×32×10=1600 мм². Общая площадь токосъема будет 1600+999=2599 мм², что в 2599/1000=2,6 раза больше, чем при холодной сварке.

Способ соединения двух проводников проиллюстрирован схематично на фиг.1-4. На фиг.1, 2 на видах спереди и сбоку показан вариант соединения двух проводников с прямоугольными пазами. На фиг.3 показан вариант соединения двух проводников с треугольными пазами. На фиг.4 показан вариант соединения двух проводников с треугольными пазами, расположенных внахлест.

На фигурах: 1 – проводник; 2 – проводник; 3 – пазы проводника 1; 4 – выступы проводника 1; 5 – пазы проводника 2; 6 – выступы проводника 2.

На фигурах проводник 1, например медная шина, соединен с проводником 2, например, алюминиевой шиной. В проводниках 1 выполнены пазы 3 и выступы 4, а в проводниках 2 – выступы 6 и пазы 5. На фигурах 1-3 выступы 4 проводника 1 вставлены в пазы 5 проводника 2, а выступы 6 проводника 2 вставлены в пазы 3 проводника 1.

По предложенному способу соединяют проводники 1 и 2 преимущественно из разнородных материалов: меди, алюминия, стали и др. В проводниках 1, 2 выполняют фрезерованием или штамповкой соответственно пазы 3 и 5, чередующиеся с выступами 4 и 6, располагают их встык или внахлест. Потом выступы 4 одного проводника 1 вставляют в пазы 5 проводника 2, а выступы 6 проводника 2 вставляют в пазы 3 проводника 1, а деформирующее усилие прикладывают перпендикулярно к плоскости соприкосновения проводников, например, на гидравлическом прессе. При изготовлении пазов 3, 5 и выступов 4, 6 делается одновременно и их зачистка от окисной пленки. Если проводники 1, 2 были изготовлены давно, то проводят дополнительную подготовку поверхности соединяемых проводников по известной технологии, как в прототипе.

Пазы 3, 5 и выступы 4, 6 могут быть выполнены прямоугольными, как на фиг.1, или треугольными, как на фиг.3, 4.

Пример. При соединении алюминиевой и медной шин 10×100 мм (количество пазов и выступов 3×5 мм составляет 100/3=33 шт.; из алюминия количество 17 шт.) общая площадь запрессовки составляет 17×3×10=510 мм², а деформирующее усилие прикладывают перпендикулярно к плоскости соприкосновения проводников.

Предел прочности на смятие алюминия 9-20 кг/мм². Минимальное усилие запрессовки составляет 20×510=10,2 т. При удельном давлении 120 кг/мм² (как при холодной сварке) необходимое усилие пресса 120×510=61,2 т. А при холодной сварке встык для соединения пластин из меди и алюминия 10×100 мм необходима сварочная машина усилием 150-200 т с удельным давлением 120 кг/мм².

Следует сказать, что с использованием треугольных пазов усилие запрессовки значительно меньше, так как треугольные выступы, например из меди, с меньшим усилием (действуют как клин) входят, например, в более мягкий отожженный алюминий.

Поскольку при запрессовке ход поршня пресса всего несколько миллиметров, то эта операция достаточно производительна. При выборе величины пазов и выступов следует учесть, что большее количество пазов и выступов увеличивает надежность соединения за счет продольных пазов, которые значительно увеличивают площадь токосъема, а также при этом увеличивается прочность соединения на разрыв.

Переходное электрическое сопротивление в соединении практически отсутствует, что обеспечивает стойкость и надежность контакта между проводниками.

Формула изобретения

1. Способ соединения проводников, преимущественно шин из разнородных материалов, который включает подготовку поверхности соединяемых проводников, расположенных встык и приложение деформирующего усилия, перпендикулярно к плоскости соприкосновения проводников, отличающийся тем, что в проводниках фрезерованием выполняют пазы, чередующиеся с выступами, с одновременной зачисткой поверхности соединяемых проводников, при этом выступы одного проводника вставляют в пазы другого проводника, располагая их встык или внахлест, а деформирующее усилие обеспечивают усилием пресса с удельным давлением порядка 120 кг/мм², как при холодной сварке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пазы и выступы выполняют прямоугольными.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пазы и выступы выполняют треугольными.

РИСУНКИ