CH663296A5

CH663296A5 - Verbindungsvorrichtung in welcher elektrische kunststoffisolierte leiter endseits miteinander verbunden sind.

Info

Publication number: CH663296A5
Application number: CH3354/84A
Authority: CH
Inventors: Heinz Eilentropp
Original assignee: Eilentropp Hew Kabel
Priority date: 1983-08-27
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1987-11-30
Also published as: FR2552279B1; SE460163B; NL191526C; NL8402214A; ATA176384A; AT386909B; IT8448548A0; FI842187A0; NO164570B; NL191526B; FR2552279A1; FI81221B; FI81221C; NO164570C; FI842187A; IT1177891B; SE8402765D0; GB2145579A; GB8417155D0; BE900096A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrich-tung in welcher elektrische kunststoffisolierte Leiter endseits verbunden sind, mit einem die Enden der Leiter einschliesslich deren Isolierung umgebenden Muffenkörper, wobei im Raum zwischen den Leitern und dem Muffenkörper ein Füllmaterial vorhanden ist und sich am Austritt jedes Leiters aus dem Innenraum des Muffenkörpers je ein Flanschkörper mit zylinderförmigem Schaft und einer axialen Bohrung für die Leiter-durchführungen befindet, wobei die Flanschkörper mit ihrem Schaft in den Innenraum des Muffenkörpers hineinragen.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung.

In der Anschluss- und Verbindungstechnik für elektrische Leiter werden zur Zeit die unterschiedlichsten Verfahren angewendet. So ist es seit langem bekannt, Verbindungsstellen für elektrische Leiter mit Bewicklungen aus selbstverschweissenden oder selbstverklebenden Kunststoffbändern zu versehen und diese Verbindungsstellen anschliessend einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Die mechanische Festigkeit solcher Verbindungsstellen ist jedoch für viele Anwendungszwecke nicht ausreichend.

Bekannt ist es ferner, nach Durchverbinden der Leiterenden die Verbindungsstelle mit einem Muffengehäuse zu umgeben, in das anschliessend durch eine Öffnung von aussen her ein geeignetes flüssiges Füllmaterial eingegeben wird, beispielsweise ein wärmehärtendes oder selbstvernetzendes Giessharz, das nach seiner Verfestigung den Verbund zwischen den elektrischen Leitern bzw. deren isoüerender Umhüllung und dem Muffengehäuse herstellt. Derartig hergestellte Verbindungsmuffen haben jedoch den Nachteil, dass wegen der Schwierigkeit des Eindosierens des in flüssigem Zustand befindlichen Füllmaterials Lufteinschlüsse nur schwer auszuschliessen sind. Daher ist die mechanische Festigkeit solcher Verbindungen ungenügend.

Für die Anpassung an erhöhte Betriebstemperaturen, beispielsweise im Falle von elektrischen Heizleitungen, werden darüber hinaus häufig als Isoliermaterialien für die elektrischen Leiter Fluorpolymere verwendet, die mit Giessharzen praktisch keinen Verbund eingehen, sofern man nicht eine Oberflächenbehandlung vornimmt, die am fertigen Kabel oft aber nur unter Schwierigkeiten vorgenommen werden kann. Man hat hier deshalb bereits versucht, die Muffenverbindung mittels Verschrau-bungen unter Verwendung von Dichtelementen herzustellen, die Abdichtung, insbesondere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, ist jedoch unbefriedigend und gibt zu Störungen im Betriebsverhalten des Kabels oder der Leitung Anlass. Auch ist ein Einsatz in explosionsgeschützten Räumen nicht möglich, da dort nur nichtlösbare Muffenverbindungen zugelassen sind.

Diese Probleme werden überwunden durch eine bekannte Muffenverbindung (DE-GM 8 029 424), bei der die Verbindungsstelle der elektrischen Leiter von einem Muffenkörper aus einem Material erhöhter Wärmefestigkeit umgeben ist, in dem sich eine Füllmasse aus einem thermoplastischen Kunststoff mit niedrigerem Schmelzbereich als der Muffenkörper befindet. Diese Füllmasse bewirkt eine innige Verbindung zwischen den Isolierungen der Leiter, der Innenwandung des Muffenkörpers sowie den seitlich in das Muffengehäuse hineinragenden Abschlussstopfen. Diese Verbindung, die auch den druckdichten Einsatz bei hochtemperaturbeständigen Kabel- oder Leitungsisolierungen gestattet, erfordert bei der Herstellung die gleich5

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zeitige Anwendung von Druck und Wärme. Wenn auch diese bekannte Muffenverbindung einen sicheren störungsfreien Betrieb über Jahre hinaus gewährleistet, können Probleme bei der Montage in den Fällen auftreten, wo ein Abzweig oder eine Verbindungsstelle, aus welchen Gründen auch immer, gerade an für das Montagepersonal schwer zugänglichen und räumlich beengten Stellen erfolgen muss.

Die Erfindung bezweckt eine Verbindungsvorrichtung zu schaffen, die den gestellten Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit und mechanischer Festigkeit genügt; darüber hinaus aber auch an schwer zugänglichen und räumlich beengten Stellen leicht herstellbar ist. Zudem wird aus Sicherheitsgründen oft gefordert, dass die Muffenverbindung nicht lösbar ist, d.h. nach der Montage die Flanschkörper aus dem Muffenkörper nicht wieder zurückgedreht und entfernt werden können.

Die erfindungsgemässe VerbindungsVorrichtung und das Verfahren zu deren Herstellung entsprechen den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10.

Das über die Muffenlänge vorgesehene Gewinde im Zusammenwirken mit dem Gewinde der Flanschkörper gewährleistet eine sichere Labyrinthdichtung. Diese Verbindungsvorrichtung ist bei beliebigen Leiterisoliermaterialien einsetzbar, auch z.B. bei hochtemperaturbeständigen Leitungen. Die Montage ist einfach durchzuführen, der Raumbedarf ist gering.

Zweckmässig ist es, wenn sich das Innengewinde über die gesamte Länge des Muffenkörpers erstreckt. Ungenauigkeiten in der Mengendosierung der Füllmasse können durch entsprechendes Weiterdrehen der Flanschkörper ausgeglichen werden, ohne dass es zu Ungenauigkeiten im Muffenbereich kommt. Die vorgesehene Querschnitts Verminderung am Schaft bewirkt, dass beim Einführen der Flanschkörper in den Muffenkörper und dem Zusammenpressen der Dichtmasse der Flansch vom Schaft an der Stelle des verminderten Querschnitts abschert, sobald die Dichtmasse alle Freiräume in der Muffe ausgefüllt hat und selbst hinreichend zusammengepresst ist. Nach dem Abscheren der Flansche der Flanschkörper kann die Muffe zerstörungsfrei nicht mehr geöffnet werden.

Die vorgesehene Querschnittsverminderung bedeutet eine Sollscherstelle am Schaftende beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments. Damit die Abscherung am Schaftende sicher erfolgt und einen sauberen Endabschluss gewährleistet, ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass die Querschnittsverminderung am Schaftende durch eine umlaufende Nut mit über die Profiltiefe hinausgehender Nuttiefe gebildet ist.

Eine andere Möglichkeit ist nach Anspruch 3 die, wenn die Querschnittsverminderung am Schaftende durch eine oder mehrere tangential zur Schaftoberfläche verlaufende Nuten oder Aussparungen mit über die Profiltiefe hinausragender Tiefe gebildet wird. Auch dies ist eine Möglichkeit, zu einem sicheren, nicht lösbaren Abschluss der Muffenverbindung zu kommen.

Eine zusätzliche Sicherung gegen das Lösen des Schaftes im Muffenkörper kann noch dadurch erreicht werden, dass nach Anspruch 4 die Flanschkörper am in den Muffenkörper hineinragenden Ende des Schaftes stirnseitig ausgespart sind. Das führt dazu, dass beim Einführen der Flanschkörper die Dichtmasse gleichzeitig in diese Aussparung eingepresst wird, diese vollständig ausfüllt und damit eine Selbstlösung verhindert. Die Leiter sind durch die axialen Bohrungen in den Flanschkörpern hindurchgeführt. Um auch in diesem Bereich zu einer verbesserten Abdichtung zu gelangen, sind nach Anspruch 5 die Bohrungen im Bereich des Schaftes an ihrer dem Leiter zugekehrten Oberfläche mit Dichtlippen ausgestattet.

Zweckmässig kann es mitunter auch sein, wenn nach Anspruch 6 die Bohrung im Flanschkörper für die Leiterdurchführung im Bereich des Schaftes einen vergrösserten Durchmesser aufweist. Damit ist eine sichere Verankerung des Leiterendes im Durchführungsbereich gewährleistet.

Die Flanschkörper werden von Hand in den Muffenkörper eingeführt, etwa eingeschraubt oder eingedreht. Für diesen Zweck hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Flanschkörpern nach Anspruch 7 flanschseitig eine vom runden Querschnitt abweichende Querschnittsform zu geben, beispielsweise in der Art, dass handelsübliche Schraubschlüssel verwendet werden können.

Für den Fall, dass Leiter verbunden sind, die selbst mit einer höher temperaturbeständigen Isolierung versehen sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn nach Anspruch 8 der Muffenkörper sowie die Flanschkörper aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff auf der Basis von aus der Schmelze nicht verarbeitbare Polymere bestehen.

Die Dichtmasse kann nach Anspruch 9 eine ganzvernetzte oder teilvernetzte oder unvernetzte Masse auf Silikon-Kau-tschuk-Basis sein.

Selbstverständlich sind auch übliche Giessharze einsetzbar, die nach dem Aushärten eine kompakte Verbindung ergeben und durch den Eingriff in die Profilierung oder in die Gewindegänge wegen der Vielzahl hintereinander liegender Labyrinthe auch die geforderte Dichtigkeit gewährleisten.

Verbessert werden kann die Dichtwirkung noch dadurch, dass die Form des Innen- und Aussengewindes ein Spitzgewinde ist. Hierdurch werden die Wege im Bereich der Labyrinthe verlängert und damit deren Wirksamkeit noch gesteigert.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungs-beispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Flanschkörper,

Fig. 2 zeigt eine Verbindungsvorrichtung mit elektrischen Heizleitungen,

Fig. 3 zeigt eine beispielsweise Herstellung der Verbindungsvorrichtung nach Fig. 2.

Der Schaft 23 des Flanschkörpers 21 ist mit einem Gewinde 22 versehen. Am einen Ende des Flanschkörpers 21 ist der Flansch 24, am gegenüberliegenden Ende ist eine stirnseitige Aussparung 25 vorgesehen. Die Bohrung 26 im Flanschkörper 21 zum Hindurchführen der Leitungsenden weist Lippendichtungen 27 auf. Mit 39 ist eine ringförmige Nut bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine Verbindungsvorrichtung in montiertem, unlösbarem Zustand für elektrische Heizleitungen 28 und 29. Die leitende Verbindung der beiden Leiter 30 und 31 erfolgt mittels einer Klemmhülse 32. Zur Festlegung dieser Verbindung im Muffeninnenraum dient ein zusätzlicher Führungskörper 33 mit der längsverlaufenden Nut 34. An der der längsverlaufenden Nut 34 gegenüberliegenden, d.h. hier rückwärtigen Seite des Führungskörpers 33, ist eine entsprechende zweite Nut vorgesehen, in die die beispielsweise ebenfalls durch eine Klemmhülse verbundenen, zu einem Bund zusammengefassten, konzentrischen Schirmdrähte der Heizleitungen 28 und 29 eingelegt sind. Der zusätzliche Führungskörper 33 sichert so eine saubere Trennung der zu verbindenden Leitungen und eine betriebssichere Verbindungsstelle.

Zum feuchtigkeitsdichten Abschluss des zylindrischen Muffenkörpers 35 dienen Flanschkörper 21 nach der Fig. 1. Der Muffenkörper 35 ist mit einem durchgehenden Gewinde 36 versehen, das mit dem Gewinde 22 des Schaftes 23 beim Einführen dieses Teils in den Muffenkörper 35 zusammenwirkt.

Als Dichtmasse 37 dient z.B. ein ganz oder teilvernetzter Silikon-Kautschuk, der beim stirnseitigen Einführen der Flanschkörper 21 in alle Hohlräume im Muffenraum eingedrückt und gleichzeitig gegen die von den Profilierungen gebildeten vergrösserten Dichtflächen gepresst wird. Die Bohrung 38 im Muffenkörper 35 dient dazu, in der Muffe noch befindliche Restluft entweichen zu lassen, sie übt darüber hinaus aber auch eine Kontrollfunktion aus. Überschüssiges Füllmaterial wird aus dieser Bohrung nach aussen gefördert, dieses Material ist die Gewähr dafür, dass der Muffeninnenraum tatsächlich ausgefüllt ist.

Die Dichtmasse 37 greift aber auch in die Aussparungen 25

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am stirnseitigen Schaftende ein, so dass ein selbsttätiges Lösen des Flanschkörpers 21 verhindert wird. Die Verbindung kann daher als selbstsichernd bezeichnet werden.

Um nun diese feuchtigkeitsdichte Verbindung gegen unbefugtes oder unbeabsichtigtes Rückdrehen der Flanschkörper 21 zu sichern, ist wie aus der Fig. 1 ersichtlich, am Ende des Schaftes 23 eine ringförmige Nut 39 vorgesehen, die eine Quer-schmttsverminderung in diesem Bereich bewirkt. Diese Querschnittsverminderung führt nun, wie aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, ihrerseits dazu, dass beim «Festschrauben» der Flanschkörper 21 im Muffenkörper 35 gegen den Pressdruck der Dichtmasse 37 der jeweilige Flansch 24 abschert. Der abgescherte Flansch kann durch Auftrennen seitlich von den Enden der Heizleitungen 28 und 29 abgenommen werden.

Nach aussen bietet die Verbindung feuchtigkeitsdichte Enden, eine zerstörungsfreie Lösung der Muffenverbindung ist nicht mehr möglich. Die Lippendichtungen 27 tragen dazu bei, dass von innen her bei der Montage Dichtmasse gegendrückt, somit ist auch im Flanschkörperbereich der Ringspalt oberhalb der Leitungen 28 und 29 gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gesichert.

Zur Herstellung der in der Fig. 2 dargestellten Verbindung kann man, wie in der Fig. 3 gezeigt, beispielsweise so vorgehen, dass von den abgesetzten Enden der Heizleitungen 28 und 29 her die Flanschkörper 21 auf die Isolierung der Leitungen aufgeschoben werden. Über das eine Leitungsende 28 wird gleichzeitig der ebenso wie die Flanschkörper z.B. aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff bestehende Muffenkörper 35 aufgeschoben. Nach Durchverbinden der elektrischen Leiter 30 und 31 sowie der Abschirmung 47 werden diese Verbindungen in die zugehörigen Nuten des Führungskörpers 33 eingedrückt. 5 Der erste Flanschkörper 21 wird nun zum Teil in den Muffenkörper 35 eingeschraubt und aus einem Massevorrat 49 z.B. eine Silikon-Kautschuk-Masse etwa bis zur Hälfte des Innenraumes des Muffenkörpers 35 eingefüllt. Anschliessend wird der Führungskörper 33 bis auf den ersten Flanschkörper 21 in den io Muffenkörper 35 hineingezogen und weitere Silikon-Kautschuk-Masse bis kurz unter die obere Kante des Muffenkörpers 35 nachgefüllt.

Schliesslich wird durch Verschrauben dieses Endes des Muffenkörpers 35 mit dem zweiten Flanschkörper 21 sowie weiteres 15 Einführen beider Flanschkörper 21 die Füllmasse unter Druck in den Hohlräumen innerhalb der Muffe verteilt bzw. dichtend gegen die Gewindegänge gepresst. Durch Weiterdrehen der beiden Flanschkörper 21 werden die jeweiligen Flansche 24 überdreht und reissen vom Schaft 23 ab. Unmittelbar nach dem Ab-20 riss der Flansche ist die Verbindung betriebsbereit.

Diese Muffenverbindung nimmt wenig Raum ein, die Montage ist ohne Aufwand durchzuführen, sie ist aber auch wegen der Einfachheit des Aufbaus und der eingesetzten Mittel betriebssicher. Das gilt auch bei Verwendung von wärmebelastba-25 ren Werkstoffen für sog. hitzebeständige Kabel und Leitungen oder Heizleitungen, z.B. fluorkohlenstoffisolierte Heizleitungen.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Verbindungsvorrichtung in welcher elektrische kunststoffisolierte Leiter endseits miteinander verbunden sind, mit einem die Enden der Leiter (30; 31) einschliesslich deren Isolierung umgebenden Muffenkörper (35), wobei im Raum zwischen den Leitern (30; 31) und dem Muffenkörper (35) ein Füllmaterial (37) vorhanden ist und sich am Austritt jedes Leiters (30; 31) aus dem Innenraum des Muffenkörpers (35) je ein Flanschkörper (21) mit zylinderförmigem Schaft (23) und einer axialen Bohrung (26) für die Leiterdurchführung befindet, wobei die Flanschkörper (21) mit ihrem Schaft (23) in den Innenraum des Muffenkörpers (35) hineinragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschkörper (21) mindestens an ihrer in den Muffenraum hineinragenden Oberfläche mit einem ersten Gewinde (22) versehen sind, das mit einem längs der Innenfläche des Muffenkörpers (35) angeordneten zweiten Gewinde (36) schraubbar zusammenwirkt, wobei als Füllmaterial eine Dichtmasse (37)

dient, die gleichzeitig in das freie Gewinde (36) des Muffenkörpers (35) und von innen her gegen die Schraubverbindung von Muffenkörper (35) und Flanschkörpern (21) dichtend drückt, und dass der Schaft (23) der Flanschkörper (21) an dem dem Flansch (24) zugekehrten hinteren Ende über die durch das erste Gewinde (22) zumindest teilweise bewirkte Querschnittsverminderung des Schaftes (23) hinaus eine weitergehende zusätzliche Querschnittsverminderung (39) aufweist.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverminderung am hinteren Ende des Schaftes (23) durch eine umlaufende Nut (39) mit über die Gewindetiefe hinausgehender Nuttiefe gebildet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverminderung am hinteren Ende des Schaftes (23) durch eine oder mehrere tangential zur Schaftoberfläche verlaufende Nuten oder Aussparungen mit über die Gewindetiefe hinausragender Tiefe gebildet ist.

4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschkörper (21) am in den Muffenkörper (35) hineinragenden vorderen Ende des Schaftes (23) eine stirnseitige Aussparung (25) aufweisen.

5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung (26) der Flanschkörper (21) im Bereich des Schaftes (23) an ihrer dem Leiter (30; 31) zugekehrten Oberfläche mit Lippendichtungen (27) ausgestattet ist.

6. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (26) in den Flanschkörpern (21) für die Leiterdurchführung im Bereich des Schaftes (23) einen vergrösserten Durchmesser aufweist.

7. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschkörper (21) flanschseitig eine vom kreisrunden Querschnitt abweichende Querschnittsform aufweisen.

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Muffenkörper (35) und Flanschkörper (21) aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff auf der Basis von aus der Schmelze nicht verarbeitbarer Polymere bestehen.

9. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse (37) eine ganzvernetzte oder teilvernetzte oder unvernetzte Masse auf Silikon-Kautschuk-Ba-sis ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Muffenkörper (35) und beide Flanschkörper (21) zunächst über die zu verbindenden Enden der elektrischen Leiter (30; 31) geschoben werden, dass nach dem Durchverbinden der Leiter der erste Flanschkörper (21) in den Muffenkörper (35) leicht eingeschraubt und vom noch offenen Ende her in den Muffenkörper (35) Dichtmasse (37) eingebracht wird, dass anschliessend der Dichtmasse (37) enthaltende Muffenkörper über die Verbindungsstelle geschoben und nach einer weiteren Zugabe von Dichtmasse (37) der zweite Flanschkörper (21) in den Muffenkörper (35) eingeschraubt wird, und dass schliesslich beide Flanschkörper (21) bis zum Abscheren ihrer beiden Flansche (24) in den Muffenkörper (35) hineingeschraubt werden.