DE2802570A1

DE2802570A1 - Waermerueckstellfaehige gegenstaende

Info

Publication number: DE2802570A1
Application number: DE19782802570
Authority: DE
Inventors: Robin James Thomas Cladburn; Mervyn Derek Gazeley; Richard John Penneck
Original assignee: Raychem Ltd
Current assignee: Raychem Ltd
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1978-01-21
Publication date: 1978-07-27
Also published as: AU524644B2; AU3268678A; FR2378370B1; FR2378370A1; JPS53104884A

Description

Rolls House, 7 Rolls Building, Fetter Lane, London EC4

(England)

Die Erfindung betrifft wärmerückstellfähige Gegenstände, insbesondere Verbinder aus Memory-Metallen.

Bekanntlich können bestimmte Legierungen, gewöhnlich Memory-Metalle genannt, zur Herstellung von wärmerückstellfähigen Gegenständen verwendet werden, d.h. von Gegenständen, die aus einer ursprünglichen Konfiguration deformiert worden sind und die imstande sind, sich beim Erhitzen in Richtung auf ihre ursprüngliche Konfiguration zurückzustellen. Unter solchen Memory-Metallen sind beispielsweise verschiedene Legierungen von Titan und Nickel zu nennen, die beispielsweise in den US-PS 3.174.851, 3.351.463, 3.753.700, 3.759.552, den GB-PS 1.327.441 und 1.327.442 und in der NASA-Publikation SP 110 "55-Nitinol-The Alloy with a Memory, usw." (U.S. Government Printing Office, Washington D.C. 1972) beschrieben worden sind. Die Eigenschaften der Wärmerückstellfähigkeit ist jedoch nicht allein auf solche Titan-Nickel-Legierungen beschränkt. Zum Beispiel weisen verschiedene ß-Messing-Legierungen diese Eigenschaft auf, wie z.B. von N.Nakanishi et al

in "Scripta

^>v/

(Pergamon Press 1971) ge-ORIGINAL INSPECTED

zeigt wurde. Solche Materialien können zur Erniedrigung ihrer Umwandlungstemperatur auf Tieftemperaturzustände mittels bekannter Techniken dotiert werden. Ähnlich zeigen auch 304 rostfreie Stähle solche Eigenschaften (E.Enami et al, id, Seiten 663-68).

Im allgemeinen haben diese Metalle eine Ubergangstemperatur im Bereich von -196 bis +135⁰C, insbesondere von -196 bis -70⁰C, wobei dies die niedrigste im Alltagsgebrauch zu erwartende Temperatur ist. Sie können daher in ihren Martensitzustand durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff überführt werden. Jedoch wurde kürzlich gefunden, daß es möglich ist, Memory-Metalle "vorzukonditionieren", um ihre Umwandlungstemperatur vorübergehend zu erhöhen. Hierdurch ist es möglich, aus solchen Legierungen hergestellte Gegenstände vor dem Gebrauch bei Raumtemperatur zu lagern, wenn sie durch Erhitzen rückgestellt werden können. Durch solche vorkonditionierte Methoden, wie sie beispielsweise in den DT-OS 2.603.878 und 2.603.911 beschrieben sind, wird die Notwendigkeit für flüssigen Stickstoff während Lagerung und Transport ausgeschaltet.

Solche Memory-Metalle sind zur Herstellung von mechanischen und insbesondere elektrischen verbindungen verwendet worden. Es wird auf die GB-PS 1.327.441, 1.395.601, 1.420.682, 1.439.848 und die britischen Patentanmeldungen 10117/76 und 42025/76 verwiesen. Die dort beschriebenen Vorrichtungen haben sich als sehr wirksam bei der Herstellung fester mechanischer Verbindungen mit hervorragenden elektrischen Eigenschaften erwiesen. Jedoch ist der beim übergang von Martensitin den Austenitzustand erhaltene Grad an dimensioneller Rückstellung besonders bei bestimmten Memory-Metallen, z.B.

ß-Metall-Legierungen, die wegen ihrer relativen Preiswüriigkeit und guten elektrischen Eigenschaften erwünscht sind, ziemlich klein. Dieses kleine Ausmaß an dimensioneller Rückstellung kann Probleme bei Anwendungen schaffen, wo die To-

809 8 30/0 897

28Q257G

leranzen nicht hoch sind oder wo beispielsweise ein Subs^i-vl, ir it dsm die Verbindung hergestellt werden soll, wie ein ''crlitztes Kabel, geringfügig mechanisch gequetscht vv^rUen :"..':, bevor eine feste Verbindung hergestellt werden kann.

Ji= Srfinjung basier*' auf der Beobachtung, daß viele

^egiorur-jcn etwas e'rJ-^is^h bzw. federnd nachgiebig sirr" ünci daß es r-a·-'"¹ ich ist, *.iir.t '.-lastische Rückstellung aus ei. deformiert«·.'. Zustanc zusammen mit ihrer thermischen lung au£:.;■ Mutzen una so einen stark verbesserten Cr icl απ κ *0 mensionsänderung zu erhalten.

Die Erfindung betrifft einen wärmerückstellfähigen GegensLan·'. der aus einem wärmerückstellfähigen Bauteil aus Memory-Metall besteht, welches in elastisch deformiertem Zustand durch eine Halteeinrichtung aus einem Material gehalten wird, welches beim Erhitzen oder einer chemischen Behandlung erweicht oder seine Form ändert, wodurch sowohl thermische als auch elastische Rückstellung ermöglicht wird.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines wärmerückstellfähigen Gegenstands, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf das Bauteil aus Memory-Metall in seinem wärmerückstellfähigen Zustand eine Spannung einwirken läßt und ihm so eine elastisch rückstellbare Verformung verleiht, wobei diese Verformung durch eine Halteeinrichtung aus einem beim Erhitzen oder einer chemischen Behandlung erweichenden oder seine Form ändernden Material aufrechterhalten wird.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Verbinder, der aus einem wärmerückstellbaren Gegenstand aus Memory-Metall besteht, in elastisch-rückstellbarem, im elastischen Bereich verformten Zustand durch einen entlastbaren bzw. lösbaren Halter gehalten wird und der Gegenstand erhitzt

80983 0/0897

BAD ORIGINAL

280257Ό

und von der Halteeinrichtung zwecks Herstellung der Verbindung befreit wird.

Unter einem "entlastbaren oder lösbaren Halter" wird nachfolgend eine Halteeinrichtung verstanden, die unmittelbar vor oder am Beginn der Rückstellung entfernt oder ausgetauscht werden kann, um den Gegenstand aus Memory-Metall von der deformierenden Spannung zu befreien, ohne daß eine Notwendigkeit für eine Herabsetzung der Temperatur der Anordnung aus Gegenstand aus Memory-Metall/Halterung auf unterhalb der Um-Wandlungstemperatur zwecks überführung des Memory-Metalls in den Martensitzustand besteht. Die Halteeinrichtung ist bevorzugt zwischen zwei Teilen des Memory-Metall-Teils angeordnet und trennt diese,um die elastische Verformung beizubehalten. Die Teile können zwei Kanten des Bauteils oder beispielsweise zwei Nuten oder speziell für diesen Zweck vorgesehene Vorsprünge sein.

Zum Beispiel kann der wärmerückstellfähige Gegenstand zur Herstellung einer Verbindung gemäß dem Verfahren der Erfindung in seinem elastisch rückstellbaren Zustand durch eine Halteeinrichtung gehalten werden, die zwecks elastischer Rückstellung einfach entfernt wird, wobei die thermische Rückstellung durch Erhitzen während oder nach dieser Operation bewirkt wird.

Jedoch besteht bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der lösbare Halter aus einem Material, welches beim Erhitzen oder bei chemischer Behandlung seine Form ändert oder erweicht, so daß er die Rückstellung nicht länger verhindern kann.

Im allgemeinen ist die Anwendung von Wärme vorteilhaft, da dann für die thermische Rückstellung kein separater Schritt erforderlich ist. Daher kann beispielsweise die Halteeinrichtung aus einem schmelzbaren, wärmeerweichbaren oder pyroly-

809830/0897

sierbaren Material hergestellt sein. Besonders geeignete schmelzbare und wärmeerweichbare Materialien sind thermoplastische Polymere, z.B. Homo- und Copolymere, die sich beispielsweise von Olefinraonomeren, wie Äthylen, Propylen, Buten und Styrol, ungesättigten Estern, wie Vinylacetat, Äthylacrylat und Methylmethacrylat, und anderen ungesättigten Monomeren, wie Acrylnitril, ableiten. Andere geeignete Polymermaterialien sind Delryn, die verschiedenen Nylon-Arten und Polysulfone. Bestimmte niedrig-schmelzende Metallegierungen, z.B. Blei-Zinn-Legierungen, können ebenfalls verwendet werden.

Geeignete pyrolisierbare Materialien sind bestimmte hitzehärtbare Polymere, wie Bakelit und Harnstoff-Formaldehyd-Harze.

An Materialien, die beim Erhitzen ihre Form ändern, sind besonders die wärmerückstellfähigen Polymermaterialien, wie die in den US-PS 2.027.962 und 3.086.242 beschriebenen zu nennen. Wärmerückstellfähige Metalle des oben beschriebenen Typs können ebenfalls für bestimmte Zwecke angewendet werden.

In einigen Fällen ist die Verwendung einer chemisch abbaubaren Halteeinrichtung angebracht. Zum Beispiel kann ein flüchtiges organisches Lösungsmittel, wie Aceton, auf die Halteeinrichtung zwecks Erweichung oder Formänderung durch beispielsweise Auflösung oder Herauslösung einer löslichen Komponente aus dem Material der Halteeinrichtung angewandt werden. Bei anderen Anwendungen kann die Halteeinrichtung vorteilhaft aus einem Material wie einem Polycarbonat hergestellt sein, das der Spannungsrißbildung bei Behandlung mit einem Lösungsmittel unterliegt.

Die Halteeinrichtung kann während oder nach der thermisch rückstellbaren Verformung des Gegenstands in ihre Lage gebracht werden. Bei bestimmten Legierungen kann es beispielsweise zweckmäßig sein, sowohl thermische als auch elastische

809830/0897

Verformung gleichzeitig vorzunehmen, während sich die Legierung in ihrem Martensitzustand befindet. Zum Beispiel kann eine rohrförmige Muffe bzw. Kupplung aus einer Nickel-Titan-Legierung auf beide Weisen unter Verwendung eines Dorns zwecks radialer Expansion deformiert werden, während in flüssigem Stickstoff eingetaucht wird. Der Dorn, insbesondere ein Hohldorn, kann selbst als Halteeinrichtung dienen, die abschließend zur Zeit der Herstellung der Verbindung entfernt wird, oder bevorzugt wird eine Halteeinrichtung des oben beschriebenen Typs in Stellung gebracht, worauf der Dorn entfernt wird.

Insbesondere bei vorkonditionierten Legierungen wird die elastische Deformation der Legierung verliehen, wenn sie bereits in ihrer warmerückstellfähigen Form ist. Beispielsweise kann ein aus einer vorkonditionierten Messing-Legierung hergestellter aufgeschnittener Ring elastisch geöffnet und eine Halteeinrichtung zur Verhindern des Zurückspringens installiert werden.

Bei den meisten Anwendungen der Erfindung auf Verbinder ist es bevorzugt, daß die Halteeinrichtung nicht im Weg der Rückstellung liegt, damit sie nicht die Verbindung stört. Ein weiterer Grund hierfür ist die Vermeidung eines Verlustes an wirksamer Dimensionsänderung relativ zum Substrat wegen der Dicke einer zwischen dem wärmerückstellfahigen Gegenstand und dem Substrat eingeschlossenen Halteeinrichtung.

In gewissen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine Halteeinrichtung zur Herstellung der Verbindung zu benutzen. Zum Beispiel kann ein aus Lötmittel hergestellter Halter die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Verbindung verbessern, während ein Halter aus einem thermoplastischen Polymeren verwendet werden kann, um eine Dichtung oder elektrische Isolierung zu erzielen.

809830/0897

Der Gegenstand aus wärmerückstellfähigem Memory-Metall weist vorteilhaft eine Diskontinuität in seinem Querschnitt in der Rückstellungsebene auf. Zum Beispiel sind besonders brauchbare Artikel hohl, wie rohrförmige Verbindungsstücke und Ringe, und sind um die Substrate herum angeordnet, zu denen die Verbindungen hergestellt werden sollen. Diese Gegenstände sind daher bevorzugt aufgeschlitzt, um eine Diskontinuität in ihrer Radialebene zu haben. Typische Gegenstände sind beispielsweise C-förmige Ringe sowie in Längsrichtung aufgeschnittene Rohre.

Eine solche Diskontinuität hat drei Vorteile. Zunächst ist das Ausmaß an Dimensionsänderung, das bei thermischer Rückstellung erhalten wird, größer als für einen sonst ähnlichen Gegenstand von kontinuierlichem Querschnitt, da eine Biegeverformung, die sowohl Zug- als auch Druckkomponenten einschließt, angewandt werden kann. Zweitens ist es viel einfacher, einem Gegenstand mit diskontinuierlichem Querschnitt eine elastischem Deformation zu verleihen. Drittens kann die Halteeinrichtung in der Diskontinuität gelagert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher ein hohler wärmerückstellfähiger Gegenstand aus Memory-Metall vorgesehen, der eine Diskontinuität in seinem Querschnitt in der Rückstellebene aufweist und der im elastisch deformierten Zustand durch einen entlastbaren oder lösbaren Halter, der innerhalb der Diskontinuität gelagert ist, gehalten wird.

Eine einfache Weise für die Herstellung eines solchen Artikels ist die folgende: Ein aufgeschnittenes Rohr wird auf einem Dorn aufgeweitet und in den Schlitz wird ein Block oder Keil aus wärmeerweichbarem Material eingelegt. Nach der Entfernung des Dorns wird das elastische Zurückschnappen, das normalerweise auftreten würde, durch die Halteeinrichtung verhindert. Die Expansion durch den Dorn kann beispielsweise im Fall von

8 09830/0897

■ 280257Q - sr -

Nickel-Titan-Legierungen gleichzeitig zur Verleihung einer thermisch rückstellbaren Deformierung verwendet werden oder kann beispielsweise bei vorkonditionierten Messing-Legierungen lediglich zur Verleihung von elastischer Deformation verwendet werden. Ein solcher Gegenstand kann bei einer Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur der Legierung im eingespannten Zustand gelagert werden.

Wenn die Halteeinrichtung innerhalb einer Diskontinuität im Memory-Metallteil gelagert ist, kann sie und/oder das Memory-Metallteil bevorzugt Profilierungen aufweisen, die zusammenwirken, um die Halteeinrichtung innerhalb der Diskontinuität zu halten.

Bei einer einfachen Form sind gegenüberliegende Kanten des Memory-Metallteils in der Nachbarschaft der Diskontinuität so gearbeitet, daß sie im expandierten Zustand in genau parallele Anordnung liegen. Auf diese Weise besteht nicht die Gefahr, daß die Halteeinrichtung durch eine Keilwirkung hinausgedrückt wird.

In bevorzugten Ausführungsformen sind jedoch Halteeinrichtung und/oder Memory-Metallteil profiliert, um die Halterung positiv in ihrer Lage zu halten.

Zum Beispiel können die Kanten des Memory-Metallteils mit konkaven Nuten versehen sein, während die Halteeinrichtung ein Stab oder ein Rohr ist. Alternativ kann die Halteeinrichtung mit konkaven Nuten versehen sein, während die Kanten die entsprechende konvexe Krümmung haben. Bei einer anderen Bauweise dieses Typs können die Nuten U- oder V-förmig sein, während die Kanten des Memory-Metallteils oder der Halteeinrichtung so geformt sind, daß sie hier hinein passen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Kanten des Memory-Metallteils geneigte Oberflächen auf, wäh-

809830/0897

-S-

rend die Halteeinrichtung einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt hat, wobei die geneigten Seiten des Schwalbenschwanzes an die geneigten Oberflächen der Kanten anstoßen. Am engeren Ende des Schwalbenschwanzes sind Flansche vorgesehen, die um die Kanten des Memory-Metallteils entweder an seiner inneren oder äußeren Oberfläche passen.

Bei dieser und anderen Ausführungsformen ist es nicht wesentlich, daß die gesamte Halteeinrichtung entlastbar ist, in vielen Fällen reicht es aus, wenn lediglich ein Teil hiervon entfernbar oder austauschbar ist, um die Rückstellung zu ermöglichen. Bei anderen Anwendungen, insbesondere wo ein Verbinder zur Erzielung oder Aufrechterhaltung einer Abdichtung verwendet werden soll, weist der wärmerückstellfähige Gegenstand vorteilhaft einen kontinuierlichen Querschnitt auf. In solchen Fällen wird die Halteeinrichtung bevorzugt außerhalb (eines wärmeschrumpffähigen Teils) oder innerhalb (eines wärmedehnbaren Teils) angeordnet und derart geformt, daß sie mit Nuten oder Vorsprüngen auf der Oberfläche des wärmerückstellfähigen Gegenstands zusammenwirkt, um letzteren im deformierten Zustand zu halten.

Bei Gebrauch wird der wärmerückstellfähige Verbinder um das Substrat, mit dem die Verbindung hergestellt werden soll, in Stellung gebracht, worauf zwecks Erweichung der Halteeinrichtung und Erhöhung der Legierungstemperatur auf oberhalb Umwandlungstemperatur erwärmt wird. Hierbei wird elastische und thermische Rückstellung gleichzeitig erhalten. (Selbstverständlich ist es mit einem niedrig-schmelzenden oder einem chemisch-entfernbaren oder verstellbaren Halter möglich, die elastische Deformierung bei einer Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur zurückzustellen und anschließend die thermische Memory-Deformierung durch Erhitzen auf oberhalb dieser Temperatur zurückzustellen.)

Eine besonders bevorzugte Anwendung für einen solchen Verbin-

809830/0897

aS

der besteht in der Bildung von Abschlüssen und Spleißungen in mineralisolierten elektrischen Kabeln. Solche Kabel bc^ -■ stehen aus einem oder mehreren Leitern, die von einem Mantel, gewöhnlich aus Kupfer oder Aluminium/umgeben sind,und gepulvertes mineralisches Isoliermaterial, z.B. Magnesiumoxyd, enthalten. Die Abschlüsse und Spleißungen sind gewöhnlich durch eine Muffe aus wärmerückstellfähigem Material zwecks Feuchtigkeitsausschluß vom Isoliermaterial, wie beisxjiels-. weise in der GB-PS 1.098.304 beschrieben, abgedeckt. Es ist erwünscht und in zunehmendem Maße zur Erfüllung der offiziellen Vorschrift erforderlich, einen Mantel eines solchen Kabels mit einer Erdleitung zu versehen. In der GB-PS 1.428.134 wurde zur gleichzeitigen Abdichtung für ein geschnittenes Rückende eines mineralisolierten Kabels eine Vorrichtung vorgeschlagen, in der der Erdleiter in Berührung mit dem Kupfermantel des Kabels einer wärmerückstellfähigen Kunststoffmuffe gepreßt wird. Jedoch ist die erhaltene Verbindung mechanisch schwach.

Erfindungsgemäß wird eine mechanisch feste Erdverbindung erhalten, indem man den hohlen wärmerückstellfähigen Memory-Metall-Gegenstand im Inneren einer wärmerückstellfähigen Polymermuffe anordnet, die bevorzugt mit einem schmelzbaren Einsatz oder Futter versehen ist. Eine solche Vorrichtung kann in einer Heizoperation sowohl eine Erdung als auch die notwendige Abdichtung für das isolierte Kabel liefern. Die Temperatur, bei der' die Halteeinrichtung erweicht, ist bevorzugt niedriger als die Rückstelltemperatur der rückstellfähigen Kunststoffmuffe und die Schmelztemperatur des schmelzbaren Futters. Die wärmerückstellfähigen Gegenstände und das Verfahren gemäß der Erfindung finden jedoch zahlreiche weitere Anwendungen. Obwohl daher die Erfindung besonders in Verbindung mit hohlen Verbindungsstücken beschrieben wurde, '.st sie auf viele Formen von rückstellfähigen Gegenständen einschließlich beispielsweise wärmerückstellfähigen Schaltelementen, die Teil von zusammengesetzten Vorrichtungen bilden, anwendbar,

; 809830/0 897

Das wesentliche Konzept der Erfindung besteht daher in der Verwendung einer entlastbaren oder lösbaren Halteeinrichtung/ um sowohl elastische als auch thermische Rückstellung zu erhalten. Die Erfindung ist daher besonders für Legierungen geeignet, bei denen eine nennenswerte elastische Deformierung erreicht werden kann, üblicherweise ist diese Verformung größer als 1 %, vorzugsweise größer als 2 %, und die thermisch rückstellbare Verformung beträgt typischerweise 2 bis 10 %.

Offensichtlich ist die Erfindung besonders für diejenigen Legierungen geeignet, die einen verhältnismäßig niedrigen Grad an thermisch rückstellfähiger Deformation haben, jedoch erwünschte Eigenschaften für andere Zwecke, z.B. gute elektrische Leitfähigkeit, aufweisen. Die meisten Messing-Legierungen zeigen daher beispielsweise eine maximale thermisch rückstellbare Deformation von etwa 4 % (gegenüber beispielsweise 8 % für bestimmte Nickel-Titan-Legierungen). Es ist jedoch erfindungsgemäß möglich, eine weitere elastische Deformierbarkeit von 4 % auszunutzen, was zusammen eine rückstellbare Deformierung von 8 % ergibt. Mit Nickel-Titan-Legierungen kann eine elastische Deformierung von bis zu 2 % erhalten werden.

Während die Erfindung im allgemeinen vorteilhaft auf alle Legierungen angewendet werden kann, die sowohl elastische Verformung als auch thermisch rückstellfähige Verformung aufweisen, vorzugsweise wenigstens 1 % von jeder Verformungsart, ist die Erfindung besonders brauchbar für Legierungen, die _Nwenigstens 3 % von wenigstens einem Verformungstyp aufweisen, und ist ganz besonders für Legierungen geeignet, in denen die erhältliche Gesamtverformung 6 % überschreitet. Innerhalb der letzteren Kategorie sind beispielsweise Nickel-Titan-Legierungen (typische Verformungen: 2 % elastisch, 8 % thermisch), ß-Messing-Legierungen (typische Verformungen: 4 % elastisch, 4 % thermisch) und rostfreie Stähle (typische Verformungen:

809830/0897

-νί-

6 %"elastisch/ 2 % thermisch) von den in den vorstehenden Literaturstellen beschriebenen Typen zu nennen.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend lediglich beispielhaft näher unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verbinders gemäß der Erfindung in seinem wärmerückstellfähigen Zustand.

Figur 2 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht des Verbinders von Figur 1 in Stellung innerhalb einer wärmerückstellfähigen Muffe, die mit einem schmelzbaren Einsatz versehen ist.

Figur 3 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Muffe und des Verbinders, "rückgestellt um einen Abschluß . eines mineralisolierten Kabels.

Figur 4 zeigt im Querschnitt vor der Rückstellung die Anordnung einerHalteeinrichtung 2 und der Kanten des Rohrs 1 des Verbinders aus Figuren 1 bis 3.

Figur 5 stellt im Querschnitt eine zweite Form einer geeigneten Bauweise dar.

Figur 6 ist ein Querschnitt einer dritten geeigneten Anordnung.

Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine vierte Form einer geeigneten Anordnung.

Figur 8 zeigt eine rohrförmige Kupplung aus einem Memory-Metall zur Verwendung in der Erfindung.

809830/0897

Figur 9 zeigt einen wärmerückstellfähigen Gegenstand gemäß der Erfindung mit der rohrförmigen. Kupplung von Figur 8 ·

Figur 10 ist eine zweite Form eines wärmerückstellfähigen Gegenstands gemäß der Erfindung mit der rohrförmigen

Kupplung von Figur 8.

Figur 11 zeigt eine weitere Form einer rohrförmigen Kupplung aus Memory-Metall und

Figur 12 stellt einen wärraerückstellfähigen Gegenstand gemäß der Erfindung unter Einschluß der rohrförmigen Kupp

lung von Figur 11 dar.

In Figur 1 besteht das Verbindungsstück gemäß der Erfindung aus einem aufgeschlitzten zylindrischen Hohlrohr 1, das aus einer vorkonditionierten ß-Messing-Legierung geformt wurde und das in radial gedehntem Zustand durch einen Hauptkörper gehalten wird, der einen Keil aus schmelzbarem Material 2 aufweist, der zwischen die Unterbrechung im Umfang eingelagert ist. Das schmelzbare Material kann beispielsweise Polystyrol sein. Ein Erdleiter 3 ist mit dem geschlitzten Rohr 1 durch geeignete Einrichtungen, z.B. durch ein Lötmittel verbunden. Da kein schmelzbares Material 2 innerhalb des geschlitzten Rohrs 1 gelagert ist, ist die gesamte Rückstellung des geschlitzten Rohrs zur Herstellung einer festen mechanischen Verbindung mit einem durchgeführten elektrischen Leiter verfügbar.

In Figur 2 ist in einer wärmerückstellfähigen Muffe 4 ein schmelzbarer Einsatz 5 angeordnet, wobei Muffe und Einsatz mit Passagen 6 und 7 zur Aufnahme der Leiter vom Abschluß versehen sind. Der Einfachheit halber sind lediglich zwei Leiter gezeichnet, obwohl in der Praxis bis zu fünf Leiter vorliegen können. Innerhalb des schmelzbaren Einsatzes 5 ist das geschlitzte Rohr 1 angeordnet, das in radial gedehntem

809830/0897

Zustand durch den schmelzbaren Teil 2 gehalten wird. Der Erdleiter 3 verläßt die Muffe durch die Passage 6.

Figur 3 zeigt die Baugruppe von Figur 2 rückgestellt um einen Abschluß eines mineralisolierten Kabels 8. Das Kabel hat einen Leiter 9, der durch die Passage 7 aus dem Abschluß austritt. Das geschlitzte Rohr 1 hat sich in dichtendem Eingriff um den Kupfermantel des mineralisolierten Kabels zurückgestellt. Der schmelzbare Einsatz 5 ist unter vollständiger Umhüllung des Abschlusses und Ausbildung eines feuchtigkeitsdichten Ver-Schlusses geflossen. Die Verwendung einer Anordnung nach Figur 2 zur Schaffung einer Erdverbindung und eines feuchtigkeitsdichten Verschlusses für den Abschluß eines mineral isolierten Kabels wird auf sehr einfache Weise bewirkt. Die Anordnung wird einfach über den Abschluß in Stellung gebracht, wobei sichergestellt wird, daß der Leiter oder die Leiter des mineralisolierten Kabels durch die entsprechenden öffnungen in der Anordnung hindurchgeführt sind, worauf beispielsweise mit Heißluft oder auf andere geeignete Weise erhitzt wird. Der Keil aus schmelzbarem Material erweicht daraufhin und schmilzt, worauf sich das geschlitzte Rohr 1 und die Muffe 4 radial zusammenziehen und der schmelzbare Einsatz 5 schmilzt, so daß der gewünschte abgedichtete Abschluß erzielt wird.

Figur 4 zeigt, wie die Halteeinrichtung 2 und die gegenüberliegenden Kanten des geschlitzten Rohrs 1 geformt sein können, um die Halteeinrichtung vor der Rückstellung in ihrer Lage zu halten. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Halteeinrichtung 2 einen schwalbenschwanzförmigen Teil 10 auf, der mit den bearbeiteten Kanten und einem Flanschbereich 11, der oberhalb dieser Kanten auf der äußeren Oberfläche des Rohrs liegt, zusammenwirkt. Lediglich der schwalbenschwanz förmige Teil 10 braucht schmelzbar zu sein.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen weitere geeignete Halteeinrichtungs/ Kanten-Profile.

80 9 8 30/0897

Figur 8 zeigt eine rohrförmige Kupplung 21, die mit vier äußeren flanschartigen Vorsprüngen 22 versehen sind. Eine solche Kupplung kann durch Dornexpansion deformiert werden und dann irr. elastisch und thermisch verformten Zustand durch Anordnung geeigneter entlastbarer oder lösbarer Halteeinrichtungen 23 zwischen benachbarten Planschen 22, wie Figur 9 zeigt, gehalten werden. Es sind lediglich zwei Halteeinrichtungen 23 gezeigt, jedoch können bis zu vier verwendet werden.

Figur 10 zeigt eine ähnliche rohrförmige Kupplung 31 mit vier außen liegenden flanschartigen Vorsprüngen 32, die im elastisch und thermisch verformten Zustand durch eine einzige entlastbare Halteeinrichtung 33 gehalten wird, die über der Kupplung 31 durch Aufschieben in Längsrichtung angeordnet wi rd.

Figur 11 zeigt eine rohrförmige Vorrichtung 41, die an ihrem Ende mit inneren flanschartigen Vorsprüngen 42 versehen ist. Wie in Figur 12 gezeigt, kann die Vorrichtung in Längsrichtung zu einer Konfiguration von kleinerem Außendurchmesser verstreckt und in elastisch verformten! Zustand durch einen oder mehrere entriegelbaren Halteeinrichtungen zwischen den flanschartigen Vorsprüngen 42 gehalten werden. Bei Rückstellung kontrahiert sich die Vorrichtung 41 in Längsrichtung unter Vergrößerung ihres Außendurchmessers und kann beispielsweise zur Herstellung einer Innenabdichtung für hydraulische Rohre oder als Schalter verwendet werden.

In den Gegenständen der Figuren 8 bis 12 werden wärmerückstellfähige Teile von kontinuierlichem Querschnitt verwendet und können daher zur Bildung von Verbindungen beispielsweise mit oder zwischen Rohren verwendet werden, in denen eine Dichtung aufrechterhalten werden muß. Die Gegenstände können jedoch einen diskontinuierlichen Querschnitt haben, z.B. geschlitzt sein.

809830/0897

Die Halteeinrichtung kann derart beschaffen sein, daß sie sowohl erweicht als auch ihre Form beim Erhitzen und/oder einer chemischen Behandlung ändert. Auch können zwei oder mehrere Halteeinrichtungen verwendet werden.

Bei einigen Ausführungsformen kann die Halteeinrichtung
zwecks Rückstellung mechanisch geschwächt oder deformiert werden.. :

809830/0897

Leers e ite

Claims

Patentansprüche

)j Wärmerückstellfähiger Gegenstand, gekennzeichnet durch ein Bauteil aus wärmerückstellfähigem Memory-Metall, das im elastisch deformierten Zustand durch eine Halteeinrichtung gehalten wird, die aus einem Material, hergestellt ist,
welches bei Erhitzen oder bei einer chemischen Behandlung erweicht oder seine Form ändert und hierdurch sowohl thermische als auch elastische Rückstellung ermöglicht.
2) Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem schmelzbaren oder wärmeerweichbaren Material hergestellt ist.
3) Gegenstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem thermoplastischen Polymeren hergestellt ist.
4} Gegenstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einer niedrig-schmelzenden Legierung hergestellt ist.
5) Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem pyrolysierbaren Material hergestellt ist.
6) Gegenstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus Bakelit oder einem Harnstoff-Formaldehydharz hergestellt ist.
7) Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem wärmerückstellfähigen Material hergestellt ist.

809830/0897

ORIGINAL INSPECTED
8) Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem chemisch abbaubaren Material hergestellt ist.
9) Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung aus einem Polycarbonat besteht.
10) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung außerhalb des Rückstellwegs des Gegenstandes liegt.
11) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metallteil ein Hohlkörper ist.
12) Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metallteil eine Diskontinuität in seinem Querschnitt in der Ruckste11ebene aufweist.
13) Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

das Memory-Metallteil ein in Längsrichtung aufgeschnittenes Rohr ist.
14) Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung innerhalb der Diskontinuität angeordnet ist.
15) Hohler wärmerückstellfähiger Gegenstand, gekennzeichnet durch ein Bauteil aus wärmerückstellfähigem Memory-Metall, welches eine Diskontinuität in der Rückstellebene aufweist und mittels einer innerhalb der Diskontinuität angeordneten lösbaren Halteeinrichtung im elastisch deformierten Zustand gehalten wird.
16) Gegenstand nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metallteil und/oder das Rückhaltematerial profiliert sind.

809830/0007
17) Gegenstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Kanten des Memory-Metallteils in der Nachbarschaft der Diskontinuität Nuten aufweisen und die Halteeinrichtung die Form eines Stabs oder eines Rohrs hat.
18) Gegenstand nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten einen teilweise kreisförmigen Querschnitt haben.
19) Gegenstand nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten U- oder V-förmig sind.
20) Gegenstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung mit Nuten versehen ist und die gegenüberliegenden Kanten des Memory-Metallteils so geformt sind, daß sie mit den Nuten zusammenwirken.
21) Wärmerückstellfähiger Gegenstand nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten einen teilweise kreisförmigen Querschnitt haben.
22) Gegenstand nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten U- oder V-förmig sind.
23) Gegenstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Kanten des Memory-Metallteils in der Nachbarschaft der Diskontinuität derart profiliert sind, daß sie geneigte Oberflächen aufweisen, während die Halteeinrichtung einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt hat, wobei die geneigten Seiten des-Schwalbenschwanzes an die geneigten Kantenoberflächen angrenzen.
24) Gegenstand nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß am schmaleren Ende des Schwalbenschwanzes Flansche vorgesehen sind, die um die Kanten entweder auf der inneren oder auf der äußeren Oberfläche passen.

809830/0897

- 20 -
25) Wärmerückstellfähiger Gegenstand nach Anspruch 11/ dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Memory-Metallteil in der Rückstellebene einen kontinuierlichen Querschnitt aufweist.
26) Gegenstand nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung zwischen Nuten in oder Vorsprüngen auf der Oberfläche des Memory-Metallteils angeordnet ist.
27) Gegenstand nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung und/oder die Vorsprünge Profile aufweisen.
28) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metall Messing ist.
29) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metall eine Nickel-Titan-Legierung ist.
30) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metall ein rostfreier Stahl ist.
31) Verfahren zur Herstellung eines wärmerückstellfähigen Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Memory-Metallteil in seinem wärmerückstellfähigen Zustand mit einer Spannung beaufschlagt wird, wodurch ihm eine elastisch rückstellbare elastische Verformung verliehen wird und daß diese Verformung durch eine Halteeinrichtung aufrechterhalten wird, die aus einem Material besteht, welches beim Erhitzen oder bei einer chemischen Behandlung erweicht oder seine Form ändert.
32) Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verformung nach der thermisch rückstellbaren Verformung vDrgenommen wird.

809830/0897

- 2Ί -
33) Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verformung gleichzeitig mit der thermisch rückstellfähigen Verformung vorgenommen wird.
34) Verfahren zur Herstellung einer Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem wärmerückstellfähigen Memory-Metallteil bestehender Verbinder, welcher im elastisch rückstellbaren elastisch verformten Zustand durch eine entlastbare Halteeinrichtung gehalten wird, erhitzt und von der Halteeinrichtung befreit'wird.
35) Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Memory-Metallteil von der Halteeinrichtung zwecks elastischer Rückstellung vor dem Erhitzen zwecks thermischer Rückstellung gelöst wird.
36) Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung mit dem Manteil eines mineralisolierten Kabels zwecks Erdung hergestellt wird.'
37) Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete Verbindung durch eine wärmerückstellfähige Polymermuffe isoliert wird.
38) Wärmerückstellfähiger Gegenstand, gekennzeichnet durch ein rückstellfähiges Memory-Metallteil, das im elastisch deformierten Zustand durch eine Halteeinrichtung gehalten wird, die darauf eingerichtet ist, anschließend zwecks sowohl thermischer als auch elastischer Rückstellung erweicht oder deformiert zu werden.

809830/0897