CH656981A5 - Erdverbindung fuer die metallkomponente eines schichtenmantels oder fuer einen bandschirm eines elektrischen kabels. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdverbindung für die biegefähige Metallkomponente eines Schichtenmantels oder einen Bandschirm eines elektrischen Kabels, insbesondere eines Starkstromkabels, dessen Endpartie in Form einzelner Mantel- oder Schirmstreifen nach aussen zurückgebogen und zwischen zwei vom Kabelende her auf den Mantel oder Schirm aufegschobene und diese radial umgreifende Ringe eingeklemmt ist.

Bei einer solchen aus der DE-OS 2 445 898 bekannten Erdverbindung wird die Endpartie des aus Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellten rohrförmigen Schirms eines elektrischen Kabels axial in Streifen eingeschnitten, die dann zwischen die in radialer Richtung sich erstreckenden Flansche zweier miteinander verschraubbarer Kontakte eingeklemmt sind. Die vorgenannte Erdverbindung zeichnet sich zwar durch grosse elektrische und mechanische Zuverlässigkeit aus und der benötigte Montageaufwand hält sich in Grenzen, jedoch sind die erforderlichen Schraubringe selbst aufwendig und teuer und benötigten in axialer und insbesondere auch in radialer Richtung einen Raumbedarf, wie er für manche Endverschluss- und insbesondere für bestimmte Muffen-Konzeptionen stört.

Schliesslich erscheint die bekannte Erdverbindung für Kabel, die sowohl einen Kupferdrahtschirm als auch zusätzlich einen beispielsweise mit Alminiumfolie mit umspritztem Kunststoffmantel gefertigten Schichtenmantel aufweisen, wenig geeignet.

Inzwischen gibt es jedoch in zunehmendem Masse Starkstromkabel, bei denen man wegen der Betriebssicherheit auf den herkömmlichen Kabelschirm, insbesondere aus Kupferdrähten hergestellt, nicht verzichten will, andererseits jedoch unter Zwischenschaltung beispielsweise einer isolierenden oder halbleitenden Schicht, z.B. aus Kreppapier, Gewebe- oder Folienbändern, einen Schichtenmantel aufbringt mit einer Metallinsbesondere Aluminiuminnenschicht, die eine zusätzliche Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser bieten soll und vorzugsweise aus Folie in Längseinführung mit axial verlaufender Klebfuge hergestellt ist.

Nun ist bei derartigen Kabeln infolge der weitgehend isolierenden Schicht zwischen Kupferschirm und Aluminium-Mantel der sonst gegebene Berührungsschutz nicht mehr sichergestellt. Vielmehr ist davon auszugehen, dass betriebsbedingte Schaltvorgänge und die damit verbundenen Strom- bzw. Spannungs-stösse in dem metallischen Mantel seinerseits Spannungen induzieren, die eine Gefahrenquelle darstellen können.

Aus diesen und anderen Gründen ist es erstrebenswert, bei Kabeln der genannten Art nicht nur für eine Erdung bzw. Durchverbindung des Kupferdrahtschirms, sondern auch des Schichtenmantels besorgt zu sein. Entsprechendes gilt für die z.B. aus dem Bereich der Fernmeldetechnik als Aussenkabel schon länger bekannten Schichtenmantelkabel, die keinen Kupferschirm enthalten, wo aber eine Erdung der Metallschicht bzw. -folie vorgeschrieben ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere für Kabel der vorgenannten Art eine elektrisch sichere und montagefreundliche, insbesondere aber platzsparende Konzeption zu finden.

Ausgehend von einer Erdverbindung der eingangs genannten Art ist die vorgenannte Aufgabe gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass als innerer Ring ein Federring mit Dilatationskraft in axialer Richtung, und als äusserer Ring ein über den Federring passender mit mindestens einem Anschluss- bzw. Erdungsleiter versehener formbeständiger Kontaktring angeordnet ist, wobei der Federring mit seiner Aussenfläche die etwa parallel zur Kabelachse zurückgebogenen Mantel- oder Schirmstreifen gegen die Innenfläche des Kontaktringes presst.

Eine solche Anordnung ermöglicht im Falle von Kunststoffkabeln mit herkömmlichem Berührungsschutz (Kupferschirm) in Kombination mit einem zusätzlich vorgesehenen Schichtenmantel mit metallischer Komponente das Vermeiden Undefinierter und möglicherweise gefährdender elektrischer Verhältnisse in dieser Komponente. Zum anderen ist diese Erdverbindung als elektrisch sehr zuverlässige, mechanisch ausreichend stabile

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und insbesondere auch in radialer Hinsicht sehr flach gestaltbare und damit platzsparende Konzeption für alle Kabeltypen geeignet, die eine metallische Folie, Bandschirm oder dgl. aufweisen, sei es für Berührungsschutz, sei es für den Feuchtigkeitsschutz oder sei es eine Schicht, der beide Funktionen gleichzeitig wahrnimmt. Voraussetzung ist allerdings, dass diese metallische Schicht bzw. Schirm noch ausreichend biegefähig ist, was für Foliendicken zwischen 0,1 bis 0,4 mm, in manchen Fällen auch darüber hinaus gegeben ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der innenliegende Federring aus einer mit Vorspannung aus Federmessing, -bronze oder dgl. gefertigten Hülse mit wechselseitig angeordneten etwa radial verlaufenden Einschnitten. Stärke und Breite dieser Ringe variiert je nach Kabeltyp bzw. dem Aussendurchmesser der metallischen Schicht. Im allgemeinen genügt eine Breite von etwa 15 bis 50 mm für beide Ringe und eine Stärke von etwa 4 bis maximal 10 mm, wobei der aussenliegende Kontaktring stärker ausgebildet ist als der Federring, um Formbeständigkeit zu garantieren. Der Kontaktring muss mindestens einen Anschluss- bzw. Erdungsleiter aufweisen, über den ein evtl. induzierter oder durch Erdschluss hervorgerufener Strom abgeleitet werden kann. Dabei wird bevorzugt, dass der elektrisch wirksame Querschnitt des Anschluss* bzw. Erdungsleiters mindestens dem elektrisch wirksamen Querschnitt des Schichtenmantels bzw. Bandschirmes, der geerdet werden soll, entspricht. Es empfiehlt sich grundsätzlich eine Anordnung, bei der mehrere Anschluss- bzw. Erdungsleiter etwa gleichmässig am Umfang des Kontaktringes verteilt angeordnet sind, da die Verwendung eines einzigen entsprechend querschnittstarken Leiters zumindest bei für grössere Übertragungsleistungen vorgesehenen Kabeln zu Schwierigkeiten führen kann.

Diese Anschluss- bzw. Erdungsleiter können vorteilhafterweise bereits werkseitig an dem Kontaktring befestigt sein, wobei sich zur Erzielung einer flachen Bauweise insbesondere die Befestigung an der zur Eingangsseite des Kabels weisenden Stirnseite des Kontaktringes empfiehlt.

Die Befestigung kann bevorzugt durch Einlöten in entsprechend am Kontaktring angebrachte Bohrungen erfolgen. Sofern insbesondere für leistungsärmere Kabeltypen das Anbringen weniger oder nur eines einzelnen Leiters vorgesehen ist, kann diese auch vor Ort durch entsprechende am Kontaktring vorgesehene Halte- oder Klemmelemente vorgenommen werden.

Im Falle der Verwendung von Aluminium als metallische Komponente empfehlen sich kontaktverbessernde Masnahmen an der Aussenfläche des Federringes und/oder an der Innenfläche des Kontaktringes. Solche kontaktverbessernden Massnahmen sind grundsätzlich bekannt (vgl. z.B. DE-OS 2 445 898).

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, aus dem sich weitere Vorteile der Erfindung entnehmen lassen. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kabel mit komplett montierter Erdverbindung;

Fig. 2 einen Kontaktring mit in Bohrungen eingelöteten Erdungsleitern, in perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 einen Federring in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 sieht man eine komplett montierte Erdverbindung für den Schichtenmantel eines Kabels, wie sie insbesondere Bestandteil einer Kabel-Verbindungsmuffe oder auch eines Endverschlusses für ein Kabel sein kann. Die Eingangsseite des Kabels liegt rechts vom gezeigten Ausschnitt. Der innenliegende Leiter des Kabels ist nicht sichtbar, ebensowenig die für Energiekabel weitgehend üblich gewordene Isolierschicht aus ver-netztem Polyäthylen. Die darüber befindliche halbleitende Schicht 10 ist links in der Figur sichtbar, wo sie unterhalb des zusätzlichen halbleitenden Bandwickels 12 an dessen Absetzkante 14 zum Vorschein kommt. Über den halbleitenden Bandwickel — wie er werkseitig aufgebracht ist — liegt der Kupferdrahtschirm 16 und über diesem eine relativ dünne Zwischenschicht 18, beispielsweise aus isolierendem oder halbleitendem Kreppapier oder Gewebeband, auf die die insbesondere aus Aluminium bestehende Innenschicht des Schichtenmantels 20 (in der Figur als schwarzer Strich dargestellt) folgt. Ausserhalb der metallischen Schicht 20 schliesst sich der Aussenmantel 22 an, der wegen des gewünschten Wasserdiffusions-Widerstandes statt aus PVC bevorzugt aus Polyäthylen besteht. Etwa in der Bildmitte sieht man die hier schräg verlaufende Absetzkante 24 dieses Aussenmantels. Links davon schliessen sich nun der Federring 26 und der diesen von aussen umfassende Kontaktring 28 an. Die beiden Ringe bestehen aus einem elektrisch leitenden, metallischen Material und sind im Gegensinn zueinander konisch ausgebildet, und zwischen ihnen ist die ggf. in Streifen 20a geschnittene Schicht 20 eingeklemmt. Wie ersichtlich presst sich der dünnere und unter Vorspannung stehende Federring 26 von innen gegen den stärker ausgebildeten formbeständigen Kontaktring 28 an, ohne etwa in unerwünschter Weise auf das Kabel zu pressen. Links vor dem Federring 26 sieht man einen Montagedrahtring 30, der radial bei der Montage vor den Federring 26 gelegt werden kann, um das Umbiegen der Metallfolienstreifen 20a zu erleichtern und insbesondere eine Beschädigung derselben zu vermeiden. Dicht davor ist die zwischen Kupferschirm 16 und Aluminiumschicht 20 befindliche Zwischenschicht 18 abgesetzt, die einzelnen Kupferleiter 32 des Schirmes 16 sind umgebogen und verlaufen direkt entlang der Aussenfläche des Kontaktringes 28 nach hinten in Richtung Kabel-Ein-gangsseite. Im Bereich der Absetzkante 24 des Aussenmantels 22 treffen die einzelnen Schirmleiter 32 mit den parallellaufenden Erdungsleitern 34 zusammen, die im dargestellten Falle in die Stirnseite 36 des Kontaktringes 28 vermittels dort befindlicher Bohrungen eingelötet sind. Wie ersichtlich lässt sich auf diese Weise eine besonders platzsparende Lösung verwirklichen. Entsprechend kann beispielsweise auf die ganze Erdverbindungs-Anordnung ein Schrumpf schlauch 37 aufgebracht werden, der rechts im Bild ggf. durch Aufbringen einer Schmelzkleberschicht verklebt sein kann und links im Bild sich fortsetzt und über die dort normalerweise befindliche und nur ganz schematisch angedeutete Wickelkeule 38 weiter verläuft, im Falle einer Verbindungsmuffe normalerweise bis über die spiegelsymmetrisch angeordnete Erdverbindung des von der anderen Seite herkommenden Anschlusskabels. Zwischen Schrumpfschlauch 37 und der kabelseitig vorhandenen halbleitenden Schicht 10 ist im Anschluss an die eigentliche Erdverbindung noch eine bei der Montage erst aufzubringende halbleitende Wickelschicht 40 angedeutet, die im Zusammenhang steht mit der Ausbildung der Wickelkeule 38. Deren Gestaltung ist grundsätzlich bekannt, ebenso ist die weitere — ebenfalls nicht dargestellte — Umhüllung und Komplettierung der gezeigten Anordnung, beispielsweise mittels PVC-Schutzrohr und dazwischen eingebrachtem Giessharz bekannt, so dass nicht weiter darauf einzugehen ist. Schliesslich ist in Figur 1 noch ein Halteelement 42 zu sehen, im dargestellten Fall ein im Kontaktring 28 verschraubbar eingelassener Schraubbolzen.

Zur Montage der dargestellten Erdverbindung wird im einzelnen wie folgt vorgegangen:

Der Polyäthylen-Aussenmantel 22 wird mit einem Schäler bis auf die Aluminium-Schicht 20 gemäss der Absetzkante 24 abgesetzt. Um eine saubere Absetzkante der Metallschicht 20 zu erhalten, können um diese ringsum verlaufende Einkerbungen angebracht und das zwischenliegende Folienmaterial leicht entfernt werden. Nunmehr werden in die metallische Schicht 20 bzw. den Bandschirm aus Aluminium oder Kupfer oder dgl. etwa 30 mm lange Einschnitte axial in Richtung Kabeleingangsseite vorgenommen. Nach Überschieben des Federringes 26 und

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einer eventuellen Anbringung eines Montagedrahtringes 30 werden die freien Enden der Streifen 20a über diesen Drahtring 30 zurückgetragen und auf die zur Kabeleingangsseite sich leicht konisch erweiternde Aussenfläche des Federringes 26 aufgelegt. Zweckmässigerweise wird zuvor der vorgespannte Federring 26 mittels eines zu verdrillenden radial umlaufenden Drahtes etwas zusammengedrückt. Nunmehr wird der Kontaktring 28 — in Figur 1 von links kommend — auf den Federring 26 zumindest ein Stück weit aufgeschoben, wonach der ggf. benutzte in dieser Stellung rechts vom Kontaktring befindliche (nicht näher dargestellte) Spanndraht entfernt werden kann. Nunmehr weitet sich der Federring 26 auf und der Kontaktring wird vollständig übergeschoben.

Grundsätzlich kann auch der Federring 26 breiter ausgebildet sein als der Kontaktring 28, so dass das Zusammendrücken mittels Spanndraht erleichtert wird und dieser Draht nach gänzlichem Überschieben des Kontaktringes 28 entfernt werden kann. Im Kontaktring 28 befinden sich in stirnseitig (vgl. 36) eingebrachte Bohrungen eingelötete Erdungsleiter 34, die zusammen mit den umgebogenen Einzeldrähten 32 des Kupferschirms nach Beendigung der Montage aus dem Schrumpfschlauch 37 herausgeführt und an einer vorgesehenen Stelle des Endverschlusses gemeinsam geerdet oder im Falle der Herstellung einer Verbindungsmuffe durchverbunden werden, z.B. mittels Pressverbinder, mit dem von der anderen Erdverbindung kommenden Kupferstrang.

Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung den Kontaktring 28 mit den eingelöteten Erdungsleitern 34, die am Umfang etwa gleichmässig verteilt sind. Es versteht sich, dass auch andere Anbringungsmöglichkeiten in Frage kommen, ggf. auch die Möglichkeit einer erst im Rahmen der Montage erfolgenden Anbringung etwa mittels Verklemmung, Verschraubung oder dgl. Die gezeigte Lösung hat sich allerdings als besonders zuverlässig erwiesen.

In Figur 3 ist — ebenfalls perspektivisch — der Federring 26 gezeigt mit den hier deutlich werdenden Einschnitten 44. Der

Federring 26 besteht bevorzugt aus Federmessing oder Federbronze, wobei er zumindest bezüglich der Aussenfläche zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes verzinnt sein kann.

Eine entsprechende Oberflächenverbesserung kann auch für s den Kontaktring 28 in Frage kommen, der normalerweise aus Messing, Kupfer o.ä. hergestellt ist. Durch die gegenläufige Konizität der beiden Ringe 26 und 28, die Scharfkantigkeit der Einschnitte 44 und die relativ grosse im wesentlichen parallel zum Kabelaussenmantel liegende Kontaktfläche für die Folien-10 bzw. Schirmstreifen 20a ergeben sich in der Regel auch im Falle von Aluminium als Schichtenmantelkomponente bzw. Bandschirm-Material keine besonderen Kontaktprobleme. Es können sich jedoch kontaktverbessernde Oberflächenmassnahmen empfehlen, u.a. auch die Verwendung einer an sich bekannten Kon-ls taktpaste, die vor dem Überschieben der Ringe 26, 28 eingebracht werden kann.

Für die Ausbildung des Halteelementes 42 zum gegenseitigen Arretieren der Ringe gibt es verschiedene Möglichkeiten. Besonders einfach gestaltet sich die Verwendung des gezeigten 20 Schraubenbolzens 42, der nach Überschieben des Kontaktringes 28 über den Federring 26 eingedreht wird, und damit ein seitliches Verrutschen des Federringes 26, das wegen der konischen Ausbildung der Ringe nur nach rechts erfolgen könnte, verhindert.

25 Abschliessend sei klargestellt, dass die Erfindung auf alle Arten von zu erdenden metallischen folien- oder bandartigen Schirmen oder dgl. anwendbar ist, gleichgültig ob das Kabel zusätzlich mit einem Drahtschirm oder dgl. ausgerüstet ist oder nicht, und unabhängig davon, ob diese metallische Schicht 30 längslaufend oder gewickelt aufgebracht und ob sie ggf. papier-oder kunststoff-beschichtet ist, was sich etwa im Falle eines PE-Aussenmantels mantelseitig empfehlen kann. Hauptanwendungsgebiet sind Starkstromkabel. Doch kommen Kabel mit Kommunikationsfunktion in Frage, insbesondere Schichten-35 mantelkabel, soweit eine Erdung der metallischen Schicht erwünscht bzw. vorgeschrieben ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

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1. Erdverbindung für die biegefähige Metallkomponente eines Schichtenmantels oder für einen Bandschirm eines elektrischen Kabels, insbesondere eines Starkstromkabels, dessen Endpartie in Form einzelner Mantel- oder Schirmstreifen (20a) nach aussen zurückgebogen und zwischen zwei vom Kabelende her auf den Mantel oder Schirm aufgeschobene und diese radial umgreifende Ringe (26, 28) eingeklemmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als innerer Ring ein Federring (26) mit Dilatationskraft in axialer Richtung, und als äusserer Ring ein über den Federring (26) passender mit mindestens einem Anschlussbzw. Erdungsleiter (34) versehener formbeständiger Kontaktring (28) angeordnet ist, wobei der Federring (26) mit seiner Aussenfläche die etwa parallel zur Kabelachse zurückgebogenen Mantel - oder Schirmstreifen (20a) gegen die Innenfläche des Kontaktringes (28) presst.

2. Erdverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (26) eine mit Vorspannung aus Federmessing, -bronze gefertigte Hülse ist mit wechselseitig angeordneten etwa radial verlaufenden Einschnitten (44).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Erdverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (26) eine Materialstärke von 2 bis 8 mm, eine Breite von 15 bis 50 mm aufweist, und dass die Einschnitte (44) eine Tiefe von 50 bis 90% der Gesamtbreite aufweisen und eine Breite von 0,5 bis 2,5 mm, und dass der Winkelabstand der auf der gleichen Seite befindlichen Einschnitte (44) jeweils 10 bis 50 Grad beträgt.

4. ErdVerbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-" durch gekennzeichnet, dass der Kontaktring (28) eine Stärke von 4 bis 15 mm aufweist und stärker ist als der zugehörige Federring (26).

5. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch wirksame Querschnitt des oder der Anschluss- bzw. Erdungsleiter (44) mindestens dem elektrisch wirksamen Querschnitt des Schichtenmantels bzw. Bandschirmes (20) entspricht.

6. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anschluss- bzw. Erdungsleiter (34) am Umfang des Kontaktringes (28) verteilt sind.

7. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschluss- bzw. Erdungsleiter (34) in Bohrungen des Kontaktringes (28) eingelötet sind.

8. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschluss- bzw. Erdungsleiter (34) an der zur Eingangsseite des Kabels weisenden Stirnseite (36) angebracht, insbesondere angelötet sind.

9. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschluss- bzw. Erdungsleiter (34) Massiv- oder Litzendrähte aus Kupfer sind.

10. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass Federring (26) und Kontaktring (28) durch mindestens ein Klemm- oder Halteteil (42) gegen ein unerwünschtes Verrutschen in axialer Richtung gesichert sind.

11. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass Federring (26) und/oder Kontaktring (28) einen konischen Querschnitt aufweisen.

12. Erdverbindung nach einem der Ansprüche 1-11 für ein Kabel mit Aluminium-Mantel oder -Schirm, dadurch gekennzeichnet, dass die mit diesen in Berührung kommenden Teile des Federringes (26) und/oder Kontaktringes (28) zumindest teilweise eine die Aluminiumoxidschicht durchdringende Gestaltung aufweisen.