Technische Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Stromversorgung. Sie betrifft ein Stromversorgungssystem gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung sowie eine Verwendung eines solchen Stromversorgungssystems.
Stand der Technik
[0002] Bei langgestreckten Bauwerken oder Bauwerksteilen wie Strassen- und Eisenbahntunneln, Fahrstuhlschächten, Türmen oder dgl. besteht häufig die Notwendigkeit, eine Vielzahl von in der Längsrichtung verteilt angeordneten, einzelnen Stromverbrauchern wie z.B. Leuchten, Ventilatoren, Pumpen oder dgl. mit elektrischer Energie zu versorgen und ggf. über entsprechende Signalleitungen zu messen, zu steuern, zu regeln etc.
Ein derartiges Stromversorgungssystem für entlang einer Strecke angeordnete Einzelverbraucher bzw. anderweitige Einrichtungen wie Sensoren oder Mess- und Überwachungsstellen kann auf herkömmliche Weise dadurch realisiert werden, dass an oder nahe bei den jeweiligen Orten der Stromverbraucher bzw. anderweitigen Einrichtungen Abzweigdosen installiert werden, dass zwischen benachbarten Abzweigdosen Abschnitte eines Stammkabels verlegt und innerhalb der Abzweigdosen adernweise miteinander verbunden werden, und dass in den Abzweigdosen Abzweigkabel an die Stammkabelabschnitte angeschlossen und zu den örtlichen Stromverbrauchern bzw. anderweitigen Einrichtungen geführt werden.
Ein solcher herkömmlicher Aufbau des Stromversorgungssystems an Ort und Stelle hat jedoch verschiedene Nachteile: Zum einen findet die Montage üblicherweise unter erschwerten Bedingungen auf einer Baustelle statt, was zu einem erhöhten Montageaufwand führt und gleichzeitig die Gefahr von Fehlern und Sicherheitsmängeln vergrössert.
Zum anderen muss die Funktions- und Sicherheitsprüfung nach Fertigstellung des Systems an Ort und Stelle vorgenommen werden, was den Einsatz von Messgeräten und Fachpersonal an entfernten Orten erforderlich macht.
[0003] Es ist deshalb bereits in der Vergangenheit vorgeschlagen worden (siehe z.B. die US-A-3 626 082 oder die US-A-3 795 757), vorkonfektionierte Stromversorgungssysteme bereitzustellen, bei denen unter Fabrikbedingungen an einem Stammkabel an vorbestimmten Abzweigstellen Abzweigkabel angeschlossen und die Anschlussstellen dann durch eine geeignete Ummantelung oder ein Umspritzen mit einem widerstandsfähigen Material gegen schädliche Umwelteinflüsse gesichert werden.
Die vorkonfektionierten und in der Fabrik vorgetesteten Stromversorgungssysteme können dann auf eine Kabeltrommel aufgewickelt und an den Einsatzort verbracht werden, wo sie von der Trommel abgewickelt und verlegt und die Stromverbraucher an die Abzweigkabel angeschlossen werden.
[0004] Der Einsatz von fertig vorkonfektionierten Stromversorgungssystemen hat sich vor allem bei der normalen und Notbeleuchtung von Tunnelbauwerken (Strassen- oder Eisenbahntunnel) bewährt, wo nicht nur grössere Strecken zu überbrücken sind, sondern auch aufgrund von Feuchtigkeit und Abgasen erschwerte Umweltbedingungen herrschen, und wegen der Brandgefahr und der schwerwiegenden Brandfolgen erhöhte Anforderungen an die Sicherheit und den Funktionserhalt im Brandfall gestellt werden.
So wird unter der Bezeichnung "Flexo Modular Power Systems" von der englischen Firma BICC General UK ein speziell für den Einsatz in Tunnelbauwerken konzipiertes, vorkonfektioniertes Stromversorgungssystem angeboten, bei dem an den Abzweigstellen voll vergossene Abzweigvorrichtungen mit integriertem Stecksockel vorgesehen sind, in die dann im Tunnel Abzweigkabel mit einem entsprechenden Stecker einsteckbar sind.
[0005] Von der Anmelderin ist ebenfalls ein vorkonfektioniertes Tunnelverkabelungssystem entwickelt worden, bei dem unter Fabrikbedingungen an Abzweigstellen eines Stammkabels ein oder mehrere Abzweigkabel angeschlossen und die Anschlussstellen einer Abzweigstelle nach einer Funktionsprüfung jeweils in einen anvulkanisierten massiven Gummiblock eingebettet werden.
Die Abzweigkabel können dabei wahlweise als Leuchtenkabel mit entsprechenden Leuchten fest verdrahtet sein oder am Ende mit einer Kupplung versehen sein, um später im Tunnel mit den Leuchten lösbar durch eine Steckverbindung verbunden zu werden.
[0006] Die bekannten vorkonfektionierten und vorgeprüften Stromversorgungssysteme zeichnen sich durch eine hohe Sicherheit sowie eine schnelle und einfache Verlegung am Einsatzort aus. Sie haben jedoch auch Nachteile: Durch die vollständige Einbettung der Abzweigstellen in einen angespritzten oder anvulkanisierten Block aus Vollmaterial oder in eine Giessmuffe oder dgl. wird die Flexibilität bei der Fertigung eingeschränkt. Sind die Abzweigstellen erst einmal eingebettet, können nachträglich keine Änderungen an der Gesamtkonfiguration und den einzelnen Abzweigstellen vorgenommen werden.
Desgleichen können beim Einbetten auftretende Fehler nachträglich nicht mehr ohne weiteres behoben werden. Dies gilt auch für Fehler, die während des Betriebes am späteren Einsatzort (z.B. im Tunnel) auftreten. Sind insbesondere elektrische Bauelemente wie Sicherungen oder dgl. in den Abzweigstellen vorgesehen und mit eingebettet, können diese nicht ohne weiteres ausgetauscht werden.
Schliesslich ist im Falle der Verwendung eines anvulkanisierten Gummiblocks vor allem von Nachteil, dass das Durchvulkanisieren eines massiven Blocks vergleichsweise lange dauert und bei Stromversorgungssystemen mit vielen Abzweigstellen zu erheblichen Verlängerungen der Fabrikationsdauer führen kann.
Darstellung der Erfindung
[0007] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vorkonfektioniertes Stromversorgungssystem einschliesslich der Möglichkeit der Signalübertragung zu schaffen, welches die Nachteile bekannter Systeme vermeidet und insbesondere in Herstellung und Anwendung einfacher und flexibler zu handhaben ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung und eine Anwendung anzugeben.
[0008] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1, 25 und 29 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, Abzweigvorrichtungen vorzusehen, welche einerseits vor der Verlegung an den Kabeln spritzgusstechnisch oder auf vergleichbare Weise angeformt werden und andererseits als einen Innenraum umschliessende, dichtend verschliessbare Gehäuse ausgebildet sind. Durch das Anspritzen der Abzweigvorrichtungen in einem der Verlegung des Systems vorangehenden Fabrikationsprozess und den dadurch möglichen Funktionstest unter Fabrikbedingungen wird die Montage beispielsweise in einem Tunnelbauwerk massiv erleichtert und die Gefahr von Montagefehlern erheblich verringert.
Das Stammkabel mit den angeformten Abzweigvorrichtungen und angeschlossenen Abzweigkabeln kann nach der Fertigstellung in der Fabrik auf einfache Weise auf eine geeignete Kabeltrommel aufgerollt und am Einsatzort wieder abgerollt und verlegt werden.
[0009] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an den Abzweigstellen die Kabel jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet sind, dass die Abzweigvorrichtungen jeweils einen in dieser Ebene liegenden, vorzugsweise geschlossenen Rahmen umfassen, durch welchen die Kabel in den Innenraum der Abzweigvorrichtungen geführt sind, und welcher den Kabeln spritzgusstechnisch oder auf vergleichbare Weise angeformt ist, dass der Rahmen als auf der Ebene senkrecht stehende Wand, vorzugsweise mit einer konstanten Höhe, ausgebildet ist,
dass im Bereich der Kabeldurchführungen Knickschutztüllen angeformt sind, und dass zum Verschliessen der Abzweigvorrichtungen jeweils von oben ein oberer Deckel und von unten ein unterer Deckel auf den Rahmen aufgesetzt und mit dem Rahmen, vorzugsweise lösbar, verbunden werden. Durch diesen Aufbau wird bei gleichzeitig einfacher Herstellbarkeit eine optimale Zugänglichkeit zu den Kabelanschlüssen sowohl während der Fabrikation als auch nach der Verlegung des Stromversorgungssystems ermöglicht.
Bevorzugt sind dabei der obere und untere Deckel miteinander verschraubt und sind zwischen den Deckeln und dem Rahmen jeweils Dichtungsmittel (z.B. in Form von eingelegten Dichtungsringen oder angeformten Dichtungskanten oder dgl.) vorgesehen.
[0010] Besonders stabil und gut zu montieren sind die Abzweigvorrichtungen, wenn gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung innerhalb der Abzweigvorrichtungen jeweils eine in der gemeinsamen Ebene liegende Grundplatte, vorzugsweise aus Metallblech, angeordnet ist, wenn auf der Grundplatte Mittel zum Anschliessen der Abzweigkabel an das Stammkabel befestigt sind, wenn in der Grundplatte quer zur Längsrichtung des Stammkabels ein Mittelsteg ausgebildet ist, auf welchem die Mittel zum Anschliessen der Abzweigkabel an das Stammkabel lösbar befestigt sind, und wenn von aussen zugängliche elektrisch leitende Erdungsmittel,
insbesondere in Form von Erdungsschrauben, vorgesehen sind, welche mit der Grundplatte elektrisch leitend verbunden sind.
[0011] Eine erhöhte Sicherheit des Systems bei Brandfällen und dgl. lässt sich auf vorteilhafte Weise erreichen, wenn innerhalb der Abzweigvorrichtungen elektrische Bauelemente, insbesondere in Form von Sicherungen, vorgesehen sind, welche das Stammkabel bei Fehlfunktionen in den Abzweigungen absichern, wobei die elektrischen Bauelemente vorzugsweise auf einer Schaltungsplatte angeordnet sind, welche in der Abzweigvorrichtung untergebracht ist.
[0012] Dadurch, dass die Grundplatte randseitig spritzgusstechnisch oder auf vergleichbare Weise mit dem Rahmen verbunden ist, und dass zur Verankerung der Grundplatte im Rahmen in der Grundplatte Ausnehmungen vorgesehen sind, welche vom Material des Rahmens ausgefüllt sind,
ergibt sich bei sehr guter Zugänglichkeit zum Innenraum eine ausgezeichnete mechanische Stabilität der Abzweigvorrichtungen, die beim Transport und beim Verlegen des vorgefertigten Systems von grossem Vorteil ist.
[0013] Durch das Anformen der Abzweigvorrichtungen ist es möglich, das Stammkabel ohne Auftrennung durch alle Abzweigvorrichtungen hindurchzuführen. Hierdurch wird die Sicherheit deutlich erhöht, dass im Brandfall die Funktion des Stammkabels als Hauptstrom- bzw. Hauptsignalleitung ausreichend lange erhalten bleibt. Insbesondere umfasst das Stammkabel eine Mehrzahl von einzelnen Adern, welche von einem gemeinsamen Kabelmantel umschlossen sind. Innerhalb der Abzweigvorrichtungen ist der Kabelmantel des Stammkabels auf einer vorbestimmten Länge entfernt, und die Abzweigkabel sind an vorgegebenen Anschlussstellen der freiliegenden Adern des Stammkabels angeschlossen.
Die einzelnen Adern des Stammkabels weisen eine Isolierung auf, und zur Bildung der Anschlussstellen ist auf einem vorgegebenen Abschnitt der Adern die Isolierung entfernt.
[0014] Die Abzweigkabel können dabei an die Adern des Stammkabels wahlweise mittels Crimpverbindungen oder mittels Schraubklemmen angeschlossen sein. Auch Schweissen, vorzugsweise Ultraschallschweissen, Schneid-Klemmtechniken und Federzugklemmen können als Verbindungstechniken in Frage kommen.
[0015] Das Stammkabel und/oder die Abzweigkabel weisen insbesondere zur Verhinderung von Störeffekten eine oder mehrere Abschirmungen in Form von Metallgeflechten bzw.
Metallbändern oder metallbeschichteten Kunststoffbändern auf.
[0016] Das Stammkabel und/oder die Abzweigkabel können nicht nur als vorgefertigte Kabel, sondern auch als Installationsrohre mit eingezogenen Adern oder Verdrahtungselementen ausgebildet sein, wobei dann die Installationsrohre und/oder die Adern einzeln oder bündelweise mit Abschirmungen in Form von Metallgeflechten bzw.
Metallbändern oder metallbeschichteten Kunststoffbändern versehen sind.
[0017] Weiterhin ist es wegen der Störsicherheit vorteilhaft, wenn der Innenraum der Abzweigvorrichtungen elektrisch abgeschirmt ist.
[0018] Ist der Innenraum der Abzweigvorrichtungen nach aussen jeweils durch einen Rahmen und zwei auf dem Rahmen liegende Deckel begrenzt, und ist in der Abzweigvorrichtung eine elektrisch leitende Grundplatte angeordnet, wird die Abschirmung vorzugsweise durch eine geeignete innenliegende, mit der Grundplatte elektrisch verbundene Metallbeschichtung der Deckel und des Rahmens bewirkt.
[0019] Selbstverständlich können das Stammkabel und/oder die Abzweigkabel auch als mehradrige Flachkabel ausgebildet sein.
[0020] Schliesslich ist es ohne weiteres möglich und für eine flexible Anwendung von Vorteil,
dass das Stammkabel und/oder die Abzweigkabel neben Adern für die Stromversorgung mit Wechsel- und/oder Gleichstrom auch Datenleitungen, Steuerleitungen, Messleitungen, Koaxialleitungen, Lichtwellenleiter, sensorische Elemente und/oder weitere Übertragungsmittel enthalten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt die Abzweigkabel am Stammkabel mithilfe von Mitteln zum Anschliessen der Abzweigkabel an das Stammkabel angeschlossen werden, welche Anschlussmittel auf einer Grundplatte angeordnet und befestigt sind, und dass im zweiten Schritt am Rand der Grundplatte spritzgusstechnisch oder auf vergleichbare Weise ein umlaufender Rahmen angeformt wird,
welcher zusammen mit einem oberen und unteren Deckel ein geschlossenes Gehäuse bildet.
[0021] Insbesondere umfassen das Stammkabel und die Abzweigkabel mehrere isolierte Adern, und zum Anschliessen der Abzweigkabel an das Stammkabel werden die Adern des Stammkabels an den Abzweigstellen jeweils auf einer vorgegebenen Länge freigelegt, die freigelegten Adern werden an vorbestimmten Anschlussstellen abisoliert, und die Adern der Abzweigkabel werden an den Anschlussstellen angeschlossen, wobei zum Anschliessen der Abzweigkabel an das Stammkabel vorzugsweise Schraubklemmen verwendet werden.
Kurze Erläuterung der Figuren
[0022] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>zeigt ein Schema eines Stromversorgungssystems mit einem Abzweigkabel pro Abzweigstelle, wie es im Rahmen der Erfindung bereitgestellt werden kann;
<tb>Fig. 2<sep>zeigt den inneren Aufbau eines beispielhaften (5-adrigen) Stammkabels, wie es in einem Stromversorgungssystem nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann;
<tb>Fig. 3<sep>zeigt eine beispielhafte Anschlussverdrahtung eines Abzweigkabels in einer Abzweigvorrichtung des Stromversorgungssystems nach Fig. 1;
<tb>Fig. 4<sep>in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung das Schema eines Stromversorgungssystems mit zwei Abzweigkabeln pro Abzweigstelle, wie es im Rahmen der Erfindung bereitgestellt werden kann;
<tb>Fig. 5<sep>in einer zu Fig. 3 vergleichbaren Darstellung eine beispielhafte Anschlussverdrahtung beider Abzweigkabel in einer Abzweigvorrichtung des Stromversorgungssystems nach Fig. 4;
<tb>Fig. 6<sep>eine voll vergossene Abzweigvorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer Anschlussverdrahtung, wie sie in Fig. 5 wiedergegeben ist;
<tb>Fig. 7<sep>die mit einem angespritzten Rahmen umgebene, unverschlossene Anschlussverdrahtung aus Fig. 5 gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
<tb>Fig. 8<sep>in der Draufsicht von oben ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Abzweigvorrichtung nach der Erfindung für maximal 4 Abzweigkabel mit auf einer Grundplatte nebeneinander angeordneten Anschlussmitteln in Form von elektrisch isolierten Schraubklemmen; und
<tb>Fig. 9<sep>einen Längsschnitt in der Mittelebene durch die Abzweigvorrichtung aus Fig. 8.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0023] In Fig. 1 ist ein Schema eines Stromversorgungssystems mit einem Abzweigkabel pro Abzweigstelle dargestellt, wie es im Rahmen der Erfindung bereitgestellt werden kann. Das Stromversorgungssystem 10 umfasst ein Stammkabel 11 einer vorgegebenen Länge B1. Über die Länge des Stammkabels 11 verteilt sind in periodischen oder kundenspezifisch vorgegebenen Abständen P Abzweigstellen AS vorgesehen, an denen ein Abzweigkabel 13 der Länge B2 an das Stammkabel 11 angeschlossen ist. Der Anschluss der Abzweigkabel 13 an das Stammkabel 11 erfolgt jeweils in einer Abzweigvorrichtung 12. Am freien Ende der Abzweigkabel 13 ist eine Anschlussvorrichtung 14 in Form einer Steckkupplung oder eines Steckers angebracht.
Anstelle der Anschlussvorrichtung 14 kann an das Kabelende fabrikseitig aber auch direkt ein Verbraucher, z.B. eine Leuchte, angeschlossen sein. Es ist aber auch denkbar, dass am freien Ende des Abzweigkabels 13 die Adern des Kabels herausgeführt sind, um nach dem Verlegen an einen Verbraucher direkt angeschlossen zu werden.
[0024] Das (beispielsweise flexible) Stammkabel 11 kann - je nach Bedarf - eine unterschiedliche Anzahl von Adern und unterschiedliche Aderquerschnitte haben und/oder unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen z.B. bezüglich Isolationserhalt und Funktionserhalt genügen. Ein in Fig. 2 im Querschnitt dargestelltes beispielhaftes Stammkabel 11 hat 5 Adern 16 mit einem Adernquerschnitt von 5 X 4 mm<2>, die um ein Zentralelement 15 herum angeordnet und von einem Kabelmantel 17 umhüllt sind.
Das Stammkabel 11 kann aber beispielsweise auch 3-adrig oder 7-adrig sein (im Falle des 7-adrigen Stammkabels einer Tunnelbeleuchtung dienen 5 Adern der regulären 3-phasigen Versorgung, während 2 Adern der Helligkeitssteuerung der angeschlossenen Leuchten vorbehalten sind). Das Stammkabel 11 hat z.B. eine Nennspannung von 600/1000 V und - für Anwendungen in einem Tunnelbauwerk - einen Isolationserhalt FE0 für eine Normalbeleuchtung und einen Isolationserhalt FE180 und einen Funktionserhalt E30 nach den einschlägigen Normen für eine Sicherheitsbeleuchtung.
In der Fig. 2 sind die einzelnen Adern 16 mit den bisher üblichen (deutschen) Farbabkürzungen SW, BR, BL, GE/GN für die Farbgestaltung der Aderisolation sowie den Bezeichnungen R, S und T für die Phasen versehen, die neuerdings durch die Phasenbezeichnungen L1, L2 und L3 sowie die englischen Farbabkürzungen GNYE, BU, BN, BK, GY ersetzt worden sind. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, sind an den einzelnen Abzweigstellen AS in zyklischer Reihenfolge jeweils die einzelnen Phasen R, S, T mit den Abzweigkabeln 13 herausgeführt.
Auch andere, insbesondere gemischte Versorgungsarten wie Gleichstrom, Kleinspannung, aber auch Datenleitungen, Steuerleitungen, Messleitungen, Koaxialleitungen, Lichtwellenleiter, sensorische Elemente und weitere Übertragungsmittel sind innerhalb der beschriebenen Konfiguration realisierbar.
[0025] Das Stammkabel 11 und/oder die Abzweigkabel 13 können zu Abschirmzwecken eine oder mehrere Abschirmungen in Form von Metallgeflechten bzw. Metallbändern oder metallbeschichteten Kunststoffbändern aufweisen. Wenn das Stammkabel 11 und/oder die Abzweigkabel 13 nicht als vorgefertigte Kabel, sondern - was im Rahmen der Erfindung auch möglich ist - als Installationsrohre mit eingezogenen Adern oder Verdrahtungselementen ausgebildet sind, können die Installationsrohre und/oder die Adern einzeln oder bündelweise mit Abschirmungen in Form von Metallgeflechten bzw.
Metallbändern oder metallbeschichteten Kunststoffbändern versehen sein. Das Stammkabel 11 und/oder die Abzweigkabel 13 können sowohl als runde, aber auch als mehradrige Flachkabel ausgebildet sein.
[0026] Insbesondere ist es bei vielen Anwendungen, bei denen neben der Stromversorgung auch noch eine Signalübertragung stattfindet, von Vorteil, wenn das Stammkabel 11 und/oder die Abzweigkabel 13 neben Adern für die Stromversorgung mit Wechsel- und/oder Gleichstrom auch Datenleitungen, Steuerleitungen, Messleitungen, Koaxialleitungen, Lichtwellenleiter, sensorische Elemente und/oder weitere Übertragungsmittel enthalten.
[0027] Für Tunnelanwendungen kann das Stammkabel 11 eine Gesamtlänge B1 von mehreren 100 m, z.B. bis zu 360 m, aufweisen. Der periodische (oder nach Kundenspezifikation variierende) Abstand P kann beispielsweise 16,5 m betragen.
Je nach Anordnung der Verbraucher bzw. Leuchten können die (beispielsweise flexiblen) Abzweigkabel 13 Längen B2 von mehreren Metern, beispielsweise 1,50 m oder 3,50 m, haben. Die Abzweigkabel 13 sind in ihren elektrischen und Sicherheitseigenschaften dem Stammkabel 11 angepasst.
[0028] Ein mögliches Anschlussschema in einer der Abzweigvorrichtungen 12 aus Fig. 1 ist in Fig. 3 gezeigt. Das 3-adrige Abzweigkabel 13 mit Phasenleiter (BR), Nullleiter (BL) und Erdleiter (GE/GN) ist an entsprechende Leiter bzw. Adern des Stammkabels 11 angeschlossen (die gestrichelt eingezeichneten Verbindungen ergeben sich bei der zyklischen Vertauschung der Phasen). Dazu wird (bei einem unterbrechungsfrei durchgehenden Stammkabel) über eine vorgegebene Länge B3 (z.B. 10 cm) der Kabelmantel 17 des Stammkabels 11 entfernt.
An den freigelegten Adern 16 wird in einem kurzen Mittelabschnitt die Aderisolation entfernt und an die dann freiliegenden Leiter der Anschlussstellen 19 das Abzweigkabel 13 mit seinen Adern angeschlossen. Der elektrische Anschluss kann mittels Crimpverbindungen 18 erfolgen. Es ist aber auch denkbar - wie dies weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert wird - anstelle von Crimpverbindungen lösbare Schraubverbindungen bzw. Schraubklemmen oder stoffschlüssige Verbindungen (Schweissen etc.) einzusetzen. Desgleichen ist es denkbar, anstelle eines durchgehenden Stammkabels 11 einzelne Stammkabelabschnitte einzusetzen, welche die Abzweigstellen AS untereinander verbinden und in den Abzweigvorrichtungen miteinander verbunden werden.
Die Verbindungsstellen der Adern müssen anschliessend so gelagert bzw. nachbehandelt (ummantelt) werden, dass sie sich gegenseitig nicht berühren können. Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 8 und 9 geschieht dies mittels isolierter Schraubklemmen.
[0029] In einer Entsprechung zu den Fig. 1 und 3 ist in den Fig. 4 und 5 das Beispiel eines Stromversorgungssystems 20 mit jeweils 2 Abzweigleitungen 13.1 und 13.2 der Längen B2 und B2 ¾ pro Abzweigstelle AS gezeigt. Die Abzweigleitungen 13.1 und 13.2 sind wiederum an den freien Enden mit Anschlussvorrichtungen 14 und 14 ¾ ausgestattet.
Die eine (3-adrige) Abzweigleitung 13.1 ist in jeder Abzweigvorrichtung 12 an die Phase R angeschlossen, die andere (3-adrige) Abzweigleitung 13.2 abwechselnd an die Phasen S und T.
[0030] Wenn der Anschluss der Abzweigkabel 13 bzw. 13.1 und 13.2 nach dem Schema der Fig. 3 oder 5 an den Abzweigstellen AS erfolgt ist, kann zur Fertigstellung der Abzweigvorrichtungen 12 unterschiedlich vorgegangen werden: Bei der Fertigstellung nach dem Stand der Technik wird die Anschlusskonfiguration gemäss Fig. 5 (oder Fig. 3) vollständig in ein schützendes Material, z.B. Gummi, eingebettet. Dazu wird die Abzweigstelle mit den angeschlossenen Abzweigkabeln 13.1 und 13.2 so in eine Form eingelegt, dass die Kabel 11 sowie 13.1 und 13.2 mit ihren Kabelmänteln ein Stück weit in die Form hineinragen. Die Form wird dann mit Gummi gefüllt und geschlossen.
Durch eine geeignete Prozessführung wird das Gummi dazu gebracht, die Anschlusskonfiguration einzubetten und dann durchvulkanisiert. Ergebnis ist ein in Fig. 6 gezeigter Block 21 aus Vollmaterial, der die miteinander verbundenen Adern 16 der Kabel umschliesst und schützt, ein nachträgliches Zugreifen auf die eingebettete Anschlusskonfiguration jedoch weitgehend unmöglich macht.
[0031] Gemäss dem in Fig. 7 dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Fertigstellung der Abzweigvorrichtungen 12 dagegen anders vorgegangen: Die Anschlusskonfiguration gemäss Fig. 5 (oder Fig. 3) wird in eine Spritzguss-Form eingelegt, in der ein umlaufender, geschlossener Rahmen 23 so angespritzt wird, dass die Kabel 11 und 13.1 bzw. 13.2 mit ihren Kabelmänteln ein Stück weit von aussen durch den Rahmen 23 hindurchreichen.
Innerhalb des Rahmens 23 sind die Anschlüsse der Abzweigkabel 13.1 und 13.2 an das Stammkabel 11 frei zugänglich und können nach dem Anspritzen des Rahmens 23 auch weiterhin - insbesondere auch, wenn das Stromversorgungssystem bereits an Ort und Stelle verlegt ist - bearbeitet (z.B. durch Umwickeln isoliert), verändert oder geprüft werden. Der vollständige Abschluss der Abzweigvorrichtung 12 aus Fig. 7 nach aussen wird dadurch erreicht, das auf den Rahmen 23 von unten und oben passende Deckel (in Fig. 7 nicht dargestellt) dichtend aufgesetzt und dann entsprechend fixiert werden.
[0032] Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Abzweigvorrichtung ist in den Fig. 8 und 9 in der Draufsicht von oben und im Längsschnitt entlang der Mittelebene A-A in Fig. 8 dargestellt.
Die Adern der einzelnen Kabel und deren Verbindungen sind dabei der Einfachheit halber weggelassen, sind aber vergleichbar zu der in Fig. 5 wiedergegebenen Konfiguration. Die Fig. 8 ist eine schematisierte Darstellung, die den Blick in das Innere der Abzweigvorrichtung erlaubt, gleichzeitig aber die Umrisslinien der Abzweigvorrichtung verschliessenden Deckel zeigt. Die abgebildete Abzweigvorrichtung 22 umfasst eine ovale, ebene Grundplatte 24 aus einem Metallblech, die als Trägerplatte für verschiedene Vorrichtungen dient. Die Grundplatte 24 ermöglicht das Fixieren der verschiedenen Kabel relativ zueinander und stabilisiert und versteift die Abzweigvorrichtung 22. Die ovale Form ergibt der Grundplatte 24 insgesamt eine ovale Abzweigvorrichtung 22, die sich wegen der fehlenden Ecken leichter auf- und abwickeln bzw. in einem Kabelkanal einziehen lässt.
Die Grundplatte 24 weist quer zur Längsrichtung des Stammkabels 11 einen Mittelsteg 25 auf. Auf beiden Seiten des Mittestegs 25 sind in der Grundplatte 24 grosse Aussparungen vorgesehen, die es ermöglichen, auf einer unterhalb der Grundplatte 24 angeordneten parallelen Schaltungsplatte 30 eine Vielzahl von elektrischen Bauelementen wie z.B. thermische und Überlastsicherungen unterzubringen, ohne in der Höhe nach oben hin durch die Grundplatte 24 begrenzt zu sein.
[0033] Der Grundplatte 24 ist bei der fertigen Abzweigvorrichtung 22 randseitig ein umlaufender Rahmen 27 aus einem geeigneten Kunststoff angespritzt (oder aus Gummi anvulkanisiert), der senkrecht auf der Grundplatte 24 steht und eine Wanddicke D aufweist.
Aufgrund der vergleichsweise geringen Wanddicke D hat der Rahmen 27 insgesamt wesentlich weniger Material als der Block 21 aus Vollmaterial in der bekannten Abzweigvorrichtung 12 aus Fig. 6, so dass sich gerade bei der Verwendung von Gummi eine wesentlich kürzere Herstellungsdauer ergibt. Um eine festere Verbindung zwischen Grundplatte 24 und Rahmen 27 zu erreichen, ist auf der Grundplatte 24 im Bereich des angespritzten Rahmens 27 eine Vielzahl von Durchbrechungen bzw. Ausnehmungen 26 vorgesehen, durch die das Material des Rahmens 27 dringen kann, wenn die Grundplatte 24 randseitig von dem Rahmen 27 umschlossen wird. Auf dem Mittelsteg 25 der Grundplatte sind nebeneinander aufgereiht mehrere Schraubklemmen 32 angeordnet. Jede Schraubklemme ist an den Längsseiten durch zwei parallele, senkrecht zur Grundplatte 24 stehende Isolierwände 33 begrenzt.
Zwischen den Isolierwänden 33 ist eine Kammer gebildet, in der jeweils eine Schraubverbindung 34 untergebracht ist. Die Schraubverbindungen 34 sind so ausgebildet, dass jeweils eine Ader des durchlaufenden Stammkabels 11 mit einem abisolierten Abschnitt in die Schraubverbindung von oben eingelegt und mittels Schrauben fixiert bzw. mit dem abisolierten Aderende eines Abzweigkabels 13.1, ..., 13.4 klemmend verbunden werden kann.
[0034] Die insgesamt (im vorliegenden Fall maximal) sieben Schraubverbindungen 34 ermöglichen es, bis zu vier Abzweigkabel 13.1 bis 13.4 an ein 7-adriges Stammkabel 11 anzuschliessen. Die im Beispiel gezeigte reihenförmige Anordnung der Schraubklemmen 32 bzw. Schraubverbindungen 34 in einer Ebene der Grundplatte 24 ermöglicht einen sicheren Zugriff auf die einzelnen Anschlüsse und eine leichte Montage und Demontage.
Andere Anordnungen sind im Rahmen der Erfindung ebenfalls denkbar. Die Isolierwände 33 der vorzugsweise aus einem keramischen Material bestehenden Grundkörper der Schraubklemmen 32 gewährleisten eine sichere Isolation der einzelnen Adern voneinander auch im Brandfall, so dass, selbst wenn die Aderisolation durch Hitzeeinwirkung in der Abzweigvorrichtung 22 zerstört wird, die Leiter der Adern durch die Keramikkörper immer noch isolierend auf Abstand gehalten werden.
[0035] Die Abzweigvorrichtung 22 wird dadurch verschlossen, dass gemäss Fig. 9 von oben und unten jeweils ein Deckel 37 bzw. 38 dichtend auf den Rahmen 27 gesetzt und anschliessend fixiert wird (in Fig. 8 sind die Umrisse der Deckel durch dünne Linien angedeutet).
Zur Abdichtung zwischen Rahmen 27 und Deckel 37, 38 sind auf den beiden Stirnseiten des Rahmens 27 (oder an den Deckeln 37, 38) umlaufende Nute ausgeformt, in die Dichtungsmittel 39 in Form von elastischen O-Ringen oder dergleichen eingebracht werden können. Auch an Deckel oder Rahmen angeformte Dichtkanten oder dergleichen sind als Dichtungsmittel geeignet. Zur Fixierung der Deckel 37, 38 werden diese ausserhalb des Rahmens 27 miteinander verschraubt. Zur Führung der zugehörigen Schrauben sind auf der Aussenseite des Rahmens 27 und der Grundplatte mehrere Einbuchtungen 29 vorgesehen, wie dies in Fig. 8 erkennbar ist. Zur Erdung der metallischen Grundplatte 24 können von einer Seite durch einen der Deckel 37, 38 an zwei dafür vorgesehenen Stellen elektrisch leitende Erdungsschrauben 35, 36 gesteckt und mit einem Gewinde in die Grundplatte 24 eingeschraubt werden.
Die Erdungsschrauben 35, 36 sind gegen den Deckel 38 abgedichtet. Sie haben jeweils eine von aussen zugängliche Gewindebohrung 40, mittels derer ein lösbarer Anschluss von aussen hergestellt werden kann bzw. mittels derer die Abzweigvorrichtung 22 bauseitig befestigt werden kann.
[0036] Weiterhin ist es aus Gründen der Störsicherheit zweckmässig, wenn der Innenraum 41 der Abzweigvorrichtungen 22 elektrisch abgeschirmt ist. Die Abschirmung wird dabei durch eine in Fig. 8, 9 nicht dargestellte geeignete innenliegende, mit der Grundplatte 24 elektrisch verbundene Metallbeschichtung der Deckel 37, 38 und des Rahmens 27 bewirkt.
[0037] Zur Herstellung des Stromversorgungssystems werden in einem ersten Schritt an das Stammkabel 11 an vorbestimmten Abzweigstellen ein oder mehrere Abzweigkabel 13.1, ..., 13.4 angeschlossen.
Dazu werden die Adern des Stammkabels 11 an den Abzweigstellen jeweils auf einer vorgegebenen Länge freigelegt und die freigelegten Adern an vorbestimmten Anschlussstellen abisoliert. Die Adern der Abzweigkabel 13.1 bis 13.4 werden dann mit den abisolierten Enden mittels der auf der Grundplatte 24 befestigten Schraubklemmen 32 an die Adern des Stammkabels 11 in der gewünschten Weise angeschlossen. Das nach aussen abgehende Stammkabel 11 und die nach aussen abgehenden Abzweigkabel 13.1 bis 13.4 werden dabei mit ihren Enden auf den Schmalseiten der Grundplatte 24 in paralleler Anordnung zu je drei Kabeln pro Seite fixiert, wie dies in Fig. 8 angedeutet ist. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen mit weniger oder mehr Kabeln, die auch nicht unbedingt parallel angeordnet sein müssen, denkbar.
Zusätzlich kann auf der Unterseite die Schaltungsplatte 30 mit den elektrischen Bauelementen 31 montiert und angeschlossen werden. Die Platzierung von Sicherungen der Abzweigkabel 13.1 bis 13.4 an den Abzweigstellen innerhalb der Abzweigvorrichtungen hat dabei den Vorteil, dass Schäden in den Abzweigkabeln oder allfällig vorhandenen Steckverbindern, oder in den Endgeräten, nicht auf das Stammkabel übergreifen. Bereits in dieser Phase kann das gesamte System nach Konfektionierung aller Abzweigstellen auf seine ordnungsgemässe Funktion überprüft werden.
[0038] In einem zweiten Schritt wird an die Grundplatte 24 randseitig der Rahmen 27 spritzgusstechnisch oder auf vergleichbare Weise angeformt.
An den Schmalseiten der Grundplatte 24 umschliesst der Rahmen 27 dabei unter Ausbildung von nach aussen abstehenden Knickschutztüllen 28 dichtend die einzelnen Kabel 11 und 13.1 bis 13.4.
[0039] In einem dritten Schritt wird der Innenraum 41 der Abzweigvorrichtungen 22 dichtend verschlossen, indem von oben und unten jeweils ein Deckel 37, 38 auf den Rahmen 27 dichtend aufgesetzt und mit dem Rahmen 27 verbunden wird. Wenn notwendig, werden dann Erdungsschrauben bzw.
Befestigungsschrauben 35, 36 durch einen der Deckel 37, 38 in die Grundplatte 24 eingeschraubt.
[0040] In einem vierten Schritt wird das Stammkabel 11 mit den Abzweigvorrichtungen 22 und Abzweigkabeln 13.1, ..., 13.4 am Einsatzort verlegt und die zu versorgenden Stromverbraucher werden an die Abzweigkabel 13.1, ..., 13.4 angeschlossen.
[0041] Je nach Länge des Stromversorgungssystems können die Abzweigkabel 31.1 bis 13.4 aller Abzweigstellen zunächst an das Stammkabel 11 angeschlossen werden, bevor das Anspritzen der Rahmen 27 an den einzelnen Abzweigstellen durchgeführt wird.
Bei grösseren Längen B1 ist es zweckmässig, die einzelnen Abzweigstellen nacheinander jeweils vollständig zu konfektionieren und den fertiggestellten Abschnitt des Stammkabels dann auf eine Kabeltrommel aufzuwickeln.
[0042] Das beschriebene Stromversorgungssystem eignet sich vor allem für den Aufbau eines Tunnelbeleuchtungssystems sowohl in Gestalt einer Normalbeleuchtung als auch in Gestalt einer Sicherheits- oder Notbeleuchtung. Es stellt einen vorfabrizierten, auch später noch zugänglichen Kabelbaum dar, der nicht nur für Tunnelbauwerke, sondern allgemein für Baustellen, Notbeleuchtungen, Gebäude- und Haustechnik, Fabrikations- und Lagerhallen, ortsfeste oder mobile Anlagen wie z.B.
Fahrzeuge, aber auch für provisorische oder temporäre Anlagen oder Anlagenteile geeignet ist.
[0043] Durch die Baukastenkonstruktion mit auf der Grundplatte anreihbaren Schraubklemmen, zusätzlich einbaubaren elektrischen Bauelementen und Sicherungsmitteln, auswählbaren Kabeltypen und wählbarer Anzahl der Abzweigkabel ist das System sehr flexibel.
Durch den gehäuseartigen Aufbau mit umlaufendem Rahmen und verschliessenden Deckeln ist jederzeit ein Zugang zu den Abzweigvorrichtungen möglich, der Änderungen, Reparaturen oder Wartungsarbeiten erleichtert bzw. überhaupt erst ermöglicht.
[0044] Je nach Auswahl der Kabel kann ein System mit Isolationserhalt FE0 oder FE180 im Hauptstrang des Stammkabels oder im Gesamtsystem, und mit Funktionserhalt E30 im Hauptstrang oder im Gesamtsystem erreicht werden.
[0045] Der Rahmen kann angegossen, angespritzt, anvulkanisiert oder auch an die Kabel angeschrumpft sein.
[0046] Zum Anschluss der Abzweigkabel an das Stammkabel können Schraubverbindungen, Pressverbindungen (Crimpen), Schweissverbindungen oder dgl., aber auch sog.
Federzugverbindungen, Verbindungen auf der Basis von Schneid-Klemmtechnik oder Isolations-Durchstech-Verbindungen, eingesetzt werden.
[0047] Das Stammkabel (der Hauptstrang) kann dabei unterbrechungslos durchgezogen werden, was insbesondere im Brandfall für den Funktionserhalt im Hauptstrang wesentliche Vorteile mit sich bringt.
Es kann aber auch an den Abzweigstellen jeweils unterbrochen sein.
Bezugszeichenliste
[0048]
10, 20 : Stromversorgungssystem
11 : Stammkabel
12, 22 : Abzweigvorrichtung (Abzweigerdose)
13; 13.1, 13.4 : Abzweigkabel
14, 14 ¾ : Anschlussvorrichtung (Kupplung, Stecker)
15 : Zentralelement
16 : Ader
17 : Kabelmantel
18 : Crimpverbindung
19 : Anschlussstelle
21 : Block (Vollmaterial)
23, 27 : Rahmen (angespritzt)
24 : Grundplatte
25 : Mittelsteg
26 : Durchbrechung (Ausnehmung)
28 : Knickschutztülle
29 : Einbuchtung
30 : Schaltungsplatte
31 : elektrisches Bauelement (Sicherung etc.)
32 : Schraubklemme
33 : Isolierwand (Schraubklemme)
34 : Schraubverbindung
35, 36 : Erdungsschraube (Befestigungsschraube)
37, 38 : Deckel
39 : Dichtungsmittel
40 : Gewindebohrung
41 : Innenraum
AS : Abzweigstelle
D : Wanddicke (Rahmen)
B1, B2, B2 ¾, B3 : Länge
P : periodischer Abstand
Technical area
The present invention relates to the field of power supply. It relates to a power supply system according to the preamble of claim 1. It further relates to a method for manufacturing and use of such a power supply system.
State of the art
In the case of elongated structures or structural parts such as road and rail tunnels, elevator shafts, towers or the like, there is often a need to have a plurality of longitudinally distributed, individual power consumers, e.g. Lamps, fans, pumps or the like. To supply electrical energy and if necessary to measure via appropriate signal lines to control, etc.
Such a power supply system for individual users arranged along a route or other devices such as sensors or measuring and monitoring points can be realized in a conventional manner by installing junction boxes at or near the respective locations of the power consumers or other devices, that between adjacent junction boxes Sections of a trunk cable are routed and interconnected within the junction boxes, and in the junction boxes, branch cables are connected to the trunk cable sections and routed to the local power consumers or other facilities.
However, such a conventional structure of the power supply system in place has several disadvantages: Firstly, the assembly usually takes place under difficult conditions on a construction site, which leads to an increased installation effort and at the same time increases the risk of errors and safety deficiencies.
On the other hand, the functional and safety checks must be carried out on-site after completion of the system, which requires the use of measuring instruments and specialist personnel at remote locations.
It has therefore been proposed in the past (see eg US-A-3,626,082 or US-A-3,795,757) to provide prefabricated power systems in which branch cables are connected to a trunk cable at predetermined branch locations under factory conditions and the connection points are then secured by a suitable sheathing or overmolding with a resistant material against harmful environmental influences.
The prefabricated and factory pre-tested power supply systems can then be wound onto a cable drum and shipped to the job site where they are unwound and routed by the drum and the power consumers connected to the branch cables.
The use of ready-made power supply systems has been proven especially in the normal and emergency lighting of tunnels (road or rail tunnel), where not only larger distances are to be bridged, but also due to moisture and exhaust difficult environment conditions prevail, and because The fire hazard and the serious fire consequences are made more stringent requirements for safety and functional integrity in case of fire.
Thus, under the name "Flexo Modular Power Systems" by the British company BICC General UK, a specially designed for use in tunnel structures, pre-assembled power supply system is provided at the branch points fully potted branching devices with integrated socket are provided in the then in the tunnel Branch cable with a corresponding plug can be inserted.
The applicant has also developed a prefabricated tunnel cabling system in which one or more branch cables are connected to branch points of a trunk cable under factory conditions and the junctions of a branch point are embedded in a vulcanized solid rubber block after a functional test.
The branch cables can either be permanently wired as a lamp cable with corresponding lights or be provided at the end with a coupling to be later connected in the tunnel with the lights detachable by a plug connection.
The known prefabricated and pre-tested power supply systems are characterized by a high level of security and a quick and easy installation at the site. However, they also have disadvantages: The complete embedding of the branching points in a molded or vulcanized block made of solid material or in a casting sleeve or the like, the flexibility in manufacturing is limited. Once the branch points have been embedded, no subsequent changes to the overall configuration and the individual branch points can be made.
Likewise, errors that occur during embedding can not be rectified without further ado. This also applies to faults which occur during operation at the later place of use (for example in the tunnel). In particular, electrical components such as fuses or the like. Provided in the branch points and embedded, they can not be easily replaced.
Finally, in the case of the use of a vulcanized rubber block, it is above all a disadvantage that the vulcanization of a solid block lasts comparatively long and, in the case of power supply systems with many branching points, can lead to considerable extensions of the fabrication time.
Presentation of the invention
It is an object of the invention to provide a prefabricated power supply system including the possibility of signal transmission, which avoids the disadvantages of known systems and is easier and more flexible to handle especially in production and application, and to provide a method for manufacturing and application.
The object is solved by the totality of the features of claims 1, 25 and 29.
The essence of the invention is to provide branching devices, which are molded on the one hand prior to installation on the cables by injection molding or in a comparable manner and on the other hand formed as an interior enclosing, sealingly sealable housing. By sprinkling the branching devices in a manufacturing process preceding the laying of the system and the resulting functional test under factory conditions, assembly in a tunnel construction, for example, is massively facilitated and the risk of assembly errors considerably reduced.
The trunk cable with the molded branch devices and connected branch cables can be rolled up after completion in the factory in a simple manner to a suitable cable reel and unrolled and relocated on site.
A preferred embodiment of the invention is characterized in that the cables are each arranged lying in a common plane at the branching points, that the branching devices each comprise a lying in this plane, preferably closed frame, through which the cable into the interior the branching devices are guided, and which is molded into the cables by injection molding or in a comparable manner, that the frame is designed as a wall perpendicular to the plane, preferably with a constant height,
that bend protection grommets are formed in the region of the cable bushings, and that for closing the branch devices, an upper cover and a lower cover are placed on the frame from above and connected to the frame, preferably detachably. With this structure, with ease of manufacture at the same time optimal accessibility to the cable connections both during fabrication and after the installation of the power supply system allows.
Preferably, the upper and lower covers are screwed together and sealing means are provided between the covers and the frame (for example in the form of inserted sealing rings or molded sealing edges or the like).
Particularly stable and easy to assemble are the branching devices, if according to another embodiment of the invention within the branching devices each one lying in the common plane base plate, preferably made of sheet metal, is arranged, if on the base plate means for connecting the branch cable to the Trunk cables are fixed, if in the base plate transverse to the longitudinal direction of the trunk cable, a central web is formed, on which the means for connecting the branch cables to the trunk cable are detachably attached, and if externally accessible electrically conductive grounding means,
in particular in the form of earthing screws, are provided which are electrically connected to the base plate.
An increased security of the system in case of fire and the like. Can be achieved in an advantageous manner, if within the branching electrical components, in particular in the form of fuses, are provided which secure the trunk cable in case of malfunction in the branches, wherein the electrical components are preferably arranged on a circuit board which is housed in the branching device.
Characterized in that the base plate is connected on the edge injection molding technology or in a comparable manner with the frame, and that are provided for anchoring the base plate in the frame in the base plate recesses, which are filled in by the material of the frame,
results in very good accessibility to the interior of an excellent mechanical stability of the branching devices, which is during transport and installation of the prefabricated system of great advantage.
By molding the branch devices, it is possible to pass the trunk cable without separation through all branch devices. As a result, the security is significantly increased, that in case of fire, the function of the trunk cable as Hauptstrom- or main signal line is maintained sufficiently long. In particular, the trunk cable comprises a plurality of individual wires, which are enclosed by a common cable sheath. Within the branch devices, the cable sheath of the trunk cable is removed by a predetermined length, and the branch cables are connected to predetermined junctions of the exposed wires of the trunk cable.
The individual wires of the trunk cable have insulation, and to form the connection points, the insulation is removed on a predetermined section of the wires.
The branch cables can be connected to the wires of the trunk cable either by crimp connections or by means of screw terminals. Welding, preferably ultrasonic welding, insulation displacement techniques and spring clamps can also be used as joining techniques.
The trunk cable and / or the branch cables have, in particular for the prevention of disruptive effects one or more shields in the form of metal braids or
Metal bands or metal-coated plastic bands on.
The trunk cable and / or the branch cable can be designed not only as a prefabricated cable, but also as installation tubes with retracted wires or wiring elements, in which case the installation tubes and / or wires individually or bundle with shields in the form of metal braids or
Metal bands or metal-coated plastic bands are provided.
Furthermore, it is advantageous because of the noise immunity, if the interior of the branch devices is electrically shielded.
If the interior of the branch devices outwardly bounded by a frame and two covers lying on the frame, and in the branching device is arranged an electrically conductive base plate, the shield is preferably by a suitable internal, electrically connected to the base metal coating of Cover and the frame causes.
Of course, the trunk cable and / or the branch cable can also be designed as multi-core flat cable.
Finally, it is readily possible and advantageous for flexible use,
that the trunk cable and / or the branch cable in addition to wires for AC and DC power supply and data lines, control lines, test leads, coaxial cables, optical fibers, sensory elements and / or other transmission means.
A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that in the first step the branch cables are connected to the trunk cable by means of connecting the branch cables to the trunk cable, which connection means are arranged and fixed on a base plate, and in the second step at the edge of the base plate injection molding technology or in a comparable manner a peripheral frame is formed,
which together with an upper and lower lid forms a closed housing.
In particular, the trunk cable and the branch cables comprise a plurality of insulated wires, and for connecting the branch cables to the trunk cable, the wires of the trunk cable are exposed at the branch points each to a predetermined length, the exposed wires are stripped at predetermined connection points, and the wires of Branch cables are connected to the connection points, with screw terminals preferably being used to connect the branch cables to the trunk cable.
Brief explanation of the figures
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings.
Show it
<Tb> FIG. 1 <sep> shows a schematic of a power supply system with one branch cable per branch, as may be provided within the scope of the invention;
<Tb> FIG. 2 <sep> shows the internal structure of an exemplary (5-core) trunk cable as may be used in a power supply system of Fig. 1;
<Tb> FIG. 3 <sep> shows an exemplary connection wiring of a branch cable in a branch apparatus of the power supply system of Fig. 1;
<Tb> FIG. 4 in a representation comparable to Figure 1, the diagram of a power supply system with two branch cables per branching point, as can be provided in the context of the invention;
<Tb> FIG. 5 <sep> in an illustration comparable to FIG. 3, an exemplary connection wiring of both branch cables in a branching device of the power supply system according to FIG. 4;
<Tb> FIG. 6 <sep> is a prior art fully potted branching device having a connection wiring as shown in Fig. 5;
<Tb> FIG. 7 <sep> the unlocked connection wiring surrounded by a molded frame of FIG. 5 according to a preferred embodiment of the invention;
<Tb> FIG. 8th <sep> in plan view from above a particularly preferred embodiment of a branching device according to the invention for a maximum of 4 branch cables with on a base plate side by side connecting means in the form of electrically insulated screw terminals; and
<Tb> FIG. 9 <sep> is a longitudinal section in the median plane through the branching device of FIG. 8.
Ways to carry out the invention
In Fig. 1, a schematic of a power supply system with a branch cable per branch point is shown, as it can be provided in the context of the invention. The power supply system 10 comprises a trunk cable 11 of a predetermined length B1. Distributed over the length of the trunk cable 11 P branching points AS are provided in periodic or customer-specified intervals at which a branch cable 13 of length B2 is connected to the trunk cable 11. The connection of the branch cable 13 to the trunk cable 11 is in each case in a branching device 12. At the free end of the branch cable 13, a connection device 14 in the form of a plug-in coupling or a plug is attached.
Instead of the connection device 14, a consumer, e.g. a light, to be connected. But it is also conceivable that at the free end of the branch cable 13, the wires of the cable are led out to be connected directly after installation to a consumer.
The (eg flexible) trunk cable 11 may - as needed - have a different number of wires and different wire cross-sections and / or different security requirements, e.g. with regard to insulation retention and functional integrity. An exemplary trunk cable 11 shown in cross section in FIG. 2 has 5 wires 16 with a wire cross section of 5 × 4 mm <2>, which are arranged around a central element 15 and surrounded by a cable sheath 17.
However, the trunk cable 11 can also be, for example, 3-core or 7-core (in the case of the 7-core trunk cable of a tunnel lighting, 5 cores are used for the regular 3-phase supply, while 2 cores are reserved for the brightness control of the connected lights). The trunk cable 11 has e.g. a nominal voltage of 600/1000 V and - for applications in a tunnel structure - an insulation resistance FE0 for a normal lighting and an insulation resistance FE180 and a function maintenance E30 according to the relevant standards for emergency lighting.
In Fig. 2, the individual wires 16 are provided with the usual (German) color abbreviations SW, BR, BL, GE / GN for the color design of the wire insulation and the names R, S and T for the phases, the lately by the phase designations L1, L2 and L3 and the English color abbreviations GNYE, BU, BN, BK, GY have been replaced. As can be seen from Fig. 1, each of the individual phases R, S, T are led out with the branch cables 13 at the individual branch points AS in cyclic order.
Other, in particular mixed supply types such as direct current, low voltage, but also data lines, control lines, measuring lines, coaxial lines, optical fibers, sensor elements and other transmission means can be realized within the described configuration.
The trunk cable 11 and / or the branch cable 13 may have one or more shields in the form of metal braids or metal bands or metal-coated plastic bands for shielding purposes. If the trunk cable 11 and / or the branch cable 13 are not prefabricated cables, but - which is also possible in the context of the invention - are designed as installation tubes with retracted wires or wiring elements, the installation tubes and / or wires individually or bundle with shields in Form of metal braids or
Be provided metal bands or metal-coated plastic bands. The trunk cable 11 and / or the branch cable 13 can be designed both as a round, but also as a multi-core flat cable.
In particular, it is in many applications where in addition to the power supply also a signal transmission takes place, advantageous if the trunk cable 11 and / or the branch cable 13 in addition to wires for the power supply with AC and / or DC data lines, control lines , Test leads, coaxial cables, optical fibers, sensory elements and / or other transmission means.
For tunneling applications, trunk cable 11 may have a total length B1 of several hundred meters, e.g. up to 360 m. The periodic (or varying according to customer specification) distance P may be 16.5 m, for example.
Depending on the arrangement of the consumers or luminaires, the (for example flexible) branch cables 13 can have lengths B2 of several meters, for example 1.50 m or 3.50 m. The branch cables 13 are adapted to the trunk cable 11 in their electrical and safety properties.
A possible connection diagram in one of the branching devices 12 from FIG. 1 is shown in FIG. 3. The 3-core branch cable 13 with phase conductor (BR), neutral conductor (BL) and ground conductor (GE / GN) is connected to corresponding conductors or wires of the parent cable 11 (the connections shown in dashed lines result in the cyclic permutation of the phases). For this purpose, the cable jacket 17 of the trunk cable 11 is removed over a predetermined length B3 (for example, 10 cm) (in the case of an uninterrupted, continuous trunk cable).
At the exposed wires 16, the core insulation is removed in a short middle section and connected to the then exposed conductor of the connection points 19, the branch cable 13 with its wires. The electrical connection can be made by means of crimp connections 18. However, it is also conceivable-as will be explained below in connection with FIG. 8-to use detachable screw connections or screw-type clamps or integral connections (welding, etc.) instead of crimp connections. Likewise, it is conceivable to use instead of a continuous trunk cable 11 individual trunk cable sections, which connect the branch points AS with each other and are connected to each other in the branch devices.
The connecting points of the wires must then be stored or aftertreated (jacketed) so that they can not touch each other. In the embodiment gem. Fig. 8 and 9, this is done by means of insulated screw terminals.
In a correspondence with FIGS. 1 and 3, FIGS. 4 and 5 show the example of a power supply system 20 with 2 branch lines 13.1 and 13.2 of lengths B2 and B2 each per branch point AS. The branch lines 13.1 and 13.2 are in turn equipped at the free ends with connecting devices 14 and 14 ¾.
The one (3-core) branch line 13.1 is connected in each branching device 12 to the phase R, the other (3-core) branch line 13.2 alternately to the phases S and T.
If the connection of the branch cable 13 or 13.1 and 13.2 is carried out according to the scheme of Fig. 3 or 5 at the branch points AS, can be used to complete the branch devices 12 different: In the completion of the prior art, the Connection configuration according to FIG. 5 (or FIG. 3) completely in a protective material, eg Rubber, embedded. For this purpose, the branching point with the connected branch cables 13.1 and 13.2 is inserted into a shape such that the cables 11 and 13.1 and 13.2 with their cable sheaths protrude a little way into the mold. The mold is then filled with rubber and closed.
Through proper process control, the rubber is made to embed the terminal configuration and then vulcanized. The result is a block 21 of solid material shown in FIG. 6, which encloses and protects the interconnected cores 16 of the cables, but renders subsequent access to the embedded terminal configuration largely impossible.
According to the illustrated in Fig. 7, preferred embodiment of the invention, however, the procedure is different in the completion of the branching devices 12: The connection configuration according to FIG. 5 (or FIG. 3) is inserted into an injection mold in which a circumferential , closed frame 23 is molded so that the cables 11 and 13.1 or 13.2 extend with their cable jackets a bit far from the outside through the frame 23.
Within the frame 23, the connections of the branch cables 13.1 and 13.2 to the trunk cable 11 are freely accessible and can continue after the molding of the frame 23 - especially if the power supply system is already laid in place - processed (eg isolated by wrapping) , modified or tested. The complete completion of the branching device 12 of FIG. 7 to the outside is achieved by sealingly placed on the frame 23 from below and above cover (not shown in Fig. 7) and then fixed accordingly.
A particularly preferred embodiment of a branching device is shown in Figs. 8 and 9 in plan view from above and in longitudinal section along the median plane A-A in Fig. 8.
The wires of the individual cables and their connections are omitted for the sake of simplicity, but are comparable to the reproduced in Fig. 5 configuration. Fig. 8 is a diagrammatic view which allows the view into the interior of the branching device, but at the same time shows the covers closing the contours of the branching device. The illustrated branching device 22 comprises an oval, flat base plate 24 made of a metal sheet, which serves as a support plate for various devices. The base plate 24 allows the various cables to be fixed relative to one another and stabilizes and stiffens the branching device 22. The oval shape gives the base plate 24 an overall oval branch device 22, which is easier to unwind and unwind due to the missing corners or can be drawn into a cable channel ,
The base plate 24 has a central web 25 transversely to the longitudinal direction of the trunk cable 11. On both sides of the central web 25, large recesses are provided in the base plate 24, making it possible to mount on a parallel circuit board 30 arranged below the base plate 24 a plurality of electrical components, such as e.g. accommodate thermal and overload protection without being limited in height upwards by the base plate 24.
The base plate 24 is in the finished branching device 22 edge molded a peripheral frame 27 made of a suitable plastic (or vulcanized rubber), which is perpendicular to the base plate 24 and has a wall thickness D.
Due to the comparatively small wall thickness D, the frame 27 has a total of substantially less material than the block 21 of solid material in the known branching device 12 of FIG. 6, so that there is a much shorter production time, especially when using rubber. In order to achieve a stronger connection between base plate 24 and frame 27, a plurality of openings or recesses 26 is provided on the base plate 24 in the region of the molded frame 27, through which the material of the frame 27 can penetrate when the base plate 24 edge of the frame 27 is enclosed. On the central web 25 of the base plate a plurality of screw terminals 32 are arranged side by side. Each screw is bounded on the longitudinal sides by two parallel, perpendicular to the base plate 24 insulating walls 33.
Between the insulating walls 33, a chamber is formed, in each of which a screw 34 is housed. The screw 34 are formed so that in each case a core of the continuous trunk cable 11 inserted with a stripped portion in the screw from above and fixed by means of screws or with the stripped wire end of a branch cable 13.1, ..., 13.4 can be connected by clamping.
The total (in the present case, maximum) seven screw 34 make it possible to connect up to four branch cables 13.1 to 13.4 to a 7-wire trunk cable 11. The row-shaped arrangement of the screw terminals 32 or screw connections 34 shown in the example in one plane of the base plate 24 enables secure access to the individual connections and easy assembly and disassembly.
Other arrangements are also conceivable within the scope of the invention. The insulating walls 33 of the existing preferably of a ceramic material body of the screw 32 ensure safe isolation of the individual wires from each other even in case of fire, so that even if the wire insulation is destroyed by heat in the branching device 22, the conductor of the wires through the ceramic body always still be kept insulating at a distance.
The branching device 22 is closed by the fact that, according to FIG. 9, a lid 37 or 38 is placed in a sealing manner on the frame 27 from above and below and subsequently fixed (in FIG. 8 the outlines of the lids are indicated by thin lines) ).
For sealing between the frame 27 and cover 37, 38 on the two end faces of the frame 27 (or on the covers 37, 38) circumferential groove formed in the sealing means 39 in the form of elastic O-rings or the like can be introduced. Also on the lid or frame molded sealing edges or the like are suitable as a sealant. To fix the lid 37, 38 these are screwed outside the frame 27 with each other. To guide the associated screws a plurality of recesses 29 are provided on the outside of the frame 27 and the base plate, as can be seen in Fig. 8. To ground the metallic base plate 24, electrically conductive earthing screws 35, 36 can be inserted from one side through one of the covers 37, 38 at two locations provided for this purpose and screwed into the base plate 24 with a thread.
The ground screws 35, 36 are sealed against the lid 38. They each have an externally accessible threaded bore 40, by means of which a detachable connection can be made from the outside or by means of which the branching device 22 can be attached on site.
Furthermore, it is expedient for reasons of noise immunity, if the interior 41 of the branch devices 22 is electrically shielded. The shielding is effected by a suitable internal, not shown in Fig. 8, 9, with the base plate 24 electrically connected metal coating of the lid 37, 38 and the frame 27.
To produce the power supply system, one or more branch cables 13.1, ..., 13.4 are connected in a first step to the trunk cable 11 at predetermined branch points.
For this purpose, the wires of the trunk cable 11 are exposed at the branch points in each case to a predetermined length and stripped the exposed wires at predetermined connection points. The wires of the branch cables 13.1 to 13.4 are then connected to the stripped ends by means of the fixed to the base plate 24 screw 32 to the wires of the trunk cable 11 in the desired manner. The outgoing outgoing trunk cable 11 and the outgoing branch cable 13.1 to 13.4 are thereby fixed with their ends on the narrow sides of the base plate 24 in a parallel arrangement of three cables per side, as indicated in Fig. 8. Of course, other arrangements with fewer or more cables, which also need not necessarily be arranged in parallel, conceivable.
In addition, the circuit board 30 can be mounted and connected to the electrical components 31 on the bottom. The placement of fuses of the branch cables 13.1 to 13.4 at the branch points within the branch devices has the advantage that damage in the branch cables or any existing connectors, or in the terminals, do not overlap on the trunk cable. Already in this phase, the entire system can be checked after its completion of all branches to its proper function.
In a second step, the frame 27 is integrally formed on the base plate 24 at the edge by injection molding or in a comparable manner.
On the narrow sides of the base plate 24, the frame 27 surrounds the individual cables 11 and 13.1 to 13.4 in a sealing manner, forming outwardly protruding anti-buckling sleeves 28.
In a third step, the interior 41 of the branching devices 22 is sealingly closed by a lid 37, 38 is placed on the frame 27 sealing and connected to the frame 27 from above and below each. If necessary, earthing screws or
Fixing screws 35, 36 screwed through one of the cover 37, 38 in the base plate 24.
In a fourth step, the trunk cable 11 is laid with the branching devices 22 and branch cables 13.1, ..., 13.4 at the site and to be supplied power consumers are connected to the branch cables 13.1, ..., 13.4.
Depending on the length of the power supply system, the branch cables 31.1 to 13.4 of all branch points can first be connected to the trunk cable 11 before the molding of the frame 27 is performed at the individual branch points.
For longer lengths B1, it is expedient to complete the individual branches in succession in each case and then to wind the finished section of the trunk cable onto a cable drum.
The power supply system described is particularly suitable for the construction of a tunnel lighting system both in the form of normal lighting and in the form of a security or emergency lighting. It is a prefabricated, even later accessible harness, which not only for tunneling, but in general for construction sites, emergency lighting, building and building services, factories and warehouses, fixed or mobile equipment such.
Vehicles, but also for temporary or temporary equipment or plant parts is suitable.
Due to the modular construction with on the base plate anreihbaren screw terminals, additionally installable electrical components and securing means, selectable cable types and selectable number of branch cables, the system is very flexible.
Through the housing-like structure with encircling frame and closing lids access to the branching devices is at any time possible, the changes, repairs or maintenance easier or even possible.
Depending on the selection of cables, a system with insulation retention FE0 or FE180 can be achieved in the main line of the trunk cable or in the overall system, and with functional integrity E30 in the main line or in the overall system.
The frame can be cast, sprayed, vulcanized or shrunk to the cable.
To connect the branch cable to the trunk cable screw connections, press connections (crimping), welded joints or the like., But also so-called.
Spring cable connections, connections based on insulation displacement technology or insulation piercing connections, are used.
The trunk cable (the main strand) can be pulled through without interruption, which brings significant benefits especially in case of fire for the maintenance of functionality in the main line.
But it can also be interrupted at the branch points each.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0048]
10, 20: power supply system
11: trunk cable
12, 22: branching device (branch box)
13; 13.1, 13.4: Branch cable
14, 14 ¾: connection device (coupling, plug)
15: central element
16: vein
17: Cable sheath
18: crimp connection
19: connection point
21: block (solid material)
23, 27: frame (molded)
24: base plate
25: middle bridge
26: opening (recess)
28: anti-kink sleeve
29: indentation
30: Circuit board
31: electrical component (fuse etc.)
32: screw terminal
33: insulating wall (screw clamp)
34: screw connection
35, 36: Grounding screw (fixing screw)
37, 38: Lid
39: sealant
40: tapped hole
41: interior
AS: branch point
D: wall thickness (frame)
B1, B2, B2 ¾, B3: length
P: periodic distance