DE10101635C1 - Elektrische Verbindungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung für räumlich zu verlegende Kabelabschnitte (12, 12') mit großem Leiterquerschnitt. Die Verbindungsanordnung (10) umfaßt folgende Teile, DOLLAR A - einen Anschlußbolzen (16, 16') für jedes freie Leiterende (14, 14') mit einem am freien Ende des Anschlußbolzens (16, 16') ausgebildeten Scharnierabschnitt (20, 20'), DOLLAR A - einen die Anschlußbolzen (16, 16') und Endabschnitte der Kabelenden abdeckenden Isolierkörper (30), dessen Endabschnitte in einem Winkel (W) zueinander stehen, und an dem ein Zugriffsschacht (32) ausgebildet ist, für das Einführen und das Befestigen von Elementen (22) zu einer scharniermäßigen Verbindung der Anschlußbolzen (16, 16') miteinander und DOLLAR A - Verschlußelemente (40) für den Zugriffsschacht (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung mit großem Leiterquerschnitt, vorzugsweise für Mittel- oder Hochspannung nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs.

Zur Übertragung von hohen elektrischen Strömen in Räumen mit beengten Platzverhältnis­ sen werden starre Verbindungsanordnungen (Stromschienen) eingesetzt. Wegen der erfor­ derlichen großen Leitungsquerschnitte, insbesondere in ausgewählten Räumlichkeiten, in denen eine geradlinige Verlegung jeweils nur über relativ kurze Abschnitte möglich ist, wie beispielsweise in Bergwerken oder auf Schiffen müssen die Verbindungen aufwendig nach den Dimensionen der Räume hergestellt und passgenau eingebaut werden. Derartige Stromschienenverbindungen zeigt die DE 196 41 090 C2, DE 41 30 815 A1 und DE 196 07 217 A1.

Kabelverbindungen sind keine echte Alternative. Elektrische Kabel mit vergleichbarem Quer­ schnitt haben einen hohen Platzbedarf, da Kabel mit großen Leiterquerschnitten nur mit gro­ ßen Biegeradien verlegt werden können. Als Faustregel kann man von Biegeradien ausge­ hen, die dem 25fachen des Durchmessers eines Kabels entsprechen. Weiterhin sind Kabel mit großem Leiterquerschnitt sehr starr, so daß das Biegen der Kabel mit hohem Arbeitsauf­ wand verbunden ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Verbindungsanordnung mit großem Leiter­ querschnitt für die räumliche Verlegung vorzuschlagen, die auch bei beengten Platzverhält­ nissen mit mehrfachen Richtungsänderungen montagefreundlich ist und eine flexible Anpas­ sung an die räumlichen Gegebenheiten erlaubt.

Die Lösung wird in den Merkmalen des Hauptanspruchs wiedergegeben. Weitergehende Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu finden.

Die wesentlichen Teile einer spannungsfesten Verbindungsanordnung sind folgende: je ein Anschlußbolzen für jedes Leiterende, an dem ein Scharnier- oder Gelenkabschnitt ausgebildet ist und ein gewinkelter Isolierkörper, der in der Mitte des Isolierkörpers, oder vor­ zugsweise am Scheitelpunkt des Winkels einen Zugriffsschacht für eine mechanische Ver­ bindung der Anschlußbolzen miteinander aufweist. Die elektrisch leitende und scharnier- oder gelenkbildende Verbindung der Anschlußbolzen wird vorzugsweise durch eine Schraubverbindung mit entsprechenden Befestigungselementen (vorzugsweise Verschrau­ bungselementen) hergestellt. Das Scharnier ermöglicht eine Winkelverbindung, die wegen der Elastizität des Isolierkörpers gewisse Abweichungen von einem vorgegebenem Winkel erlaubt.

Das Drehgelenk kann als Achs- oder Gabel-Gelenk ausgebildet sein und hat nur einen Frei­ heitsgrad der Drehung. Die Gelenkflächen können mit einem Zahnraster ausgebildet sein, so daß bei der Verschraubung durch das Ineinandergreifen der Zähne eine vorgebbare Winkel­ position nahezu unverrückbar erreicht werden kann.

Die Oberfläche der Gelenkteile sind in einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel halbku­ gelförmig ausgebildet. Damit wird vermieden, daß bei Abweichung der Winkelposition des Gelenks von der Abwinkelung des Isolierkörpers sich Kanten der Gelenkteile in den Isolier­ körper hineindrücken.

Der Zugriffsschacht ist mit Verschlußelementen (vorzugsweise mit einen Verschlußstopfen) elektrisch dicht verschließbar.

Mit der Verbindungsanordnung können große Kabelquerschnitte untereinander über eine Winkelvorgabe - wobei vorzugsweise die Winkel (Verlegewinkel) 30°, 45° oder 90° verwen­ det werden sollen - mechanisch fest und elektrisch sicher verbunden werden. So kann ein Kabel, welches in mehrere Kabelabschnitte aufgetrennt wird, auch dort verlegt werden, wo wegen vorhandener Hindernisse keine geradläufige Verlegung möglich ist.

Ausführungsformen der Erfindung bestehen noch in folgenden Einzelheiten:
Der schlauchförmige Isolierkörper sollte aus einem flexiblem Kunststoff, beispielsweise aus Silikonkautschuk hergestellt sein, und ist mit einer Glättungshülse zur Steuerung des elektri­ schen Feldes an den diskontinuierlichen Übergängen von Leiter zu Anschlußbolzen verse­ hen. Die Wandstärken der isolierenden Einzelteile sind selbstverständlich der Spannungs­ reihe angepaßt. Vorzugsweise eignet sich die Verbindungsanordnung für den Mittelspan­ nungsbereich. Der Isolierkörper wird gewinkelt in einem der möglichen Verlegewinkel - wie 30°, 45° oder 90° - hergestellt.

Die Oberfläche des Isolierkörpers und des Zugriffsschachts sind mit einer äußeren Leit­ schicht versehen. Die äußere Leitschicht kann mit gängigen Methoden aufgebracht sein, beispielsweise durch einen Spray aus einem halbleitenden Silikonkautschuk und Vernetzung.

Eine Erdungsverbindung zur äußeren Leitschicht ist durch ein angeformtes Erdungsauge vorhanden, wo in einer üblichen Schraubverbindung ein Leitungsstück zur Masseverbindung angebracht werden kann. Das Erdungsauge sitzt vorzugsweise in der Kehle zwischen den beiden Endabschnitten des Isolierkörpers. Alternativ zu einem angeformten Erdungsauge kann eine Erdungsverbindung über die halbleitende Oberfläche des Isolierkörpers und/oder des Zugriffsschachts erfolgen, wobei hier zweckmäßigerweise eine Erdungsschelle einsetz­ bar ist, die auf die Oberfläche des Isolierkörpers oder im Bereich des Zugriffsschachts auf­ gesetzt wird und dort die Leitschicht kontaktiert.

Je ein Feldsteuerkörper als Isolierhülle mit integriertem Feldsteuerelement ist für jedes abgesetzte Kabelende vorhanden. Diese Feldsteuerkörper können ebenso wie der Isolier­ körper aus flexiblem Kunststoff bestehen und als Kaltschrumpfteil eingesetzt sein. Es ist für die Montage von Vorteil, wenn der Isolierkörper und die Feldsteuerkörper als drei getrennte Teile hergestellt und eingesetzt werden. Es ist jedoch auch eine Ausführungsform möglich, bei der der Isolierkörper und die Feldsteuerkörper ein einstückiges Element bilden.

Als Verschlußelement 40für den Zugriffsschacht ist ein Verschlußstopfen eingesetzt. Hierzu wird der Zugriffsschacht innen konisch ausgebildet und der Verschlußstopfen ist übermaßlich zur konischen Innenkontur ausgebildet, so daß die Grenzflächen unter Verspannung aufein­ ander abschließen können. Der Verschlußstopfen ist aus Isoliermaterial, vorzugsweise Gießharz oder einem anderen festen Isolierstoff. Der Verschlußstopfen wird vorzugsweise auf das freie Ende des Gewindebolzens aufgeschraubt.

Zugriffsschacht und Verschlußstopfen werden mit einer leitenden Abdeckkappe - vorzugs­ weise aus leitfähigem Silikonkautschuk - verschlossen. In der Abdeckkappe kann eine Spannungsmeßverbindung, beispielsweise eine kapazitive Meßanordnung zur Spannungs­ prüfung, integriert sein. Kapazitive Betriebsanzeigen an einem Steckendverschluß für Stark­ stromkabel sind beispielsweise aus der EP 104 354 A1 bekannt. Daneben kennt der Fach­ mann weitere an dieser Stelle einsetzbare Meßtechniken, die jedoch hier nicht weiter erörtert werden müssen, da diese Einzelheit zu üblichen Elementen einer Verbindungsvorrichtung gehört. Eine Abdeckkappe mit einem Meßanschluß kann aber auch gegen eine Kappe ohne Meßanschluß ausgetauscht werden.

Zum Verlegen und Montieren sind folgende Verfahrensschritte notwendig:

• - Absetzen der Kabelenden (Entfernen des Außenmantels, Umbiegen der Schirmdrähte, Entfernen der äußeren Leitschicht, Freilegen der Leiter)
• - Aufschieben des Feldsteuerkörpers auf jedes abgesetzte Kabelende;
• - Montieren jeden Anschlußbolzens (beispielsweise mittels Sechskantpressung, Schwei­ ßung, Schraubverbindung) mit Gelenkabschnitt auf ein freies Leiterende,
• - Aufschieben des Isolierkörpers auf ein Kabelende,
• - winkelrichtiges Ausrichtung der Kabelenden und der Anschlußbolzen,
• - Einschieben des anderen Kabelendes in die passende Position,
• - festes Verbinden (Verschrauben) der beiden Anschlußbolzen miteinander,
• - Verschließen des Zugriffsschachts mit dem Verschlußstopfen,
• - Aufsetzen der Abdeckkappe auf den Zugriffsschacht.

Als abschließender Montageschritt muß die Erdungsverbindung hergestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Figuren dargestellt. Sie zeigen im Einzel­ nen:

Fig. 1 eine Verbindungsanordnung im Schnitt bei einer Abwinkelung von etwa 45°,

Fig. 2 eine Verbindungsanordnung in Winkellage von 90° und

Fig. 3a, 3b und 3c drei Ansichten der Verbindungsanordnung aus Fig. 2.

In Fig. 1 wird eine Verbindungsanordnung 10 für ein Mittelspannungskabel im Schnitt bei einer Abwinkelung W von etwa 45° dargestellt. Die Enden der beiden Kabelabschnitte 12, 12' sind fachmännisch abgesetzt, so daß die Kabelleiter 14, 14', die Kabelisolierung mit Leit­ schicht und die Abschirmdrähte frei liegen. Auf den beiden Kabelenden sitzen positionsrich­ tig Feldsteuerkörper 31, 31' mit integrierten Feldsteuerelementen. Die Anschlußbolzen 16, 16' sind zu einander mit 45° abgewinkelt und in den Scharnierabschnitten 20, 20' mit einan­ der verschraubt 22.

Der Isolierkörper 30 hat in seinem Inneren für die Abdeckung im Bereich der Anschlußbolzen 16, 16' eine Glättungshülse 34 zur üblichen Feldsteuerung und sitzt paßgenau auf den Feld­ steuerkörpern 31, 31' und den Anschlußbolzen. Die Oberfläche des Isolierkörpers 30 und des Zugriffsschachts 32 sind mit einer äußeren Leitschicht 36 versehen. Daher kann die Leit­ schicht über das angeformte Erdungsauge 60 mit einem Leitungsstück mit Masse 62 ver­ bunden werden. Das Erdungsauge 60 sitzt in der Kehle zwischen den beiden Endabschnit­ ten des Isolierkörpers.

Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer Verbindungsanordnung 10 in Winkellage von W = 90° bei nicht geschlossenem Zugriffsschacht 32. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen dieselben Einzelteile. Man erkennt in der Tiefe des Zugriffsschachts die Verschraubungselemente 22 des Scharniers.

Die Fig. 3 zeigt in drei Ansichten zwei Schnitte (3a, 3b) der Anordnung gemäß Fig. 2 und eine Ansicht mit geschnittenem Kabelabschnitt 12' in Fig. 3c. Die Darstellungen in Fig. 1 und Fig. 3a unterscheiden sich allein in der Winkelposition der Anordnung. Fig. 3b zeigt einen Schnitt durch den Scharnierbereich 20. Es ist deutlich erkennbar, daß die Scharnierflächen der Anschlußbolzen 16, 16' halbkugelförmig ausgebildet sind. Das Scharnier wird durch den Gewindestift 24 mit Mutter 25, Federring 26 und Scheibe 28 fixiert. Auf das freie Gewinde­ ende des Gewindestifts 24 ist der Verschlußstopfen 42 aus Gießharz aufgeschraubt. Der Verschlußstopfen paßt eng in die konische Ausformung des Zugriffsschachts 32. Auf der nach außen gerichteten Seite des Verschlußstopfens ist die Ausbildung eines Meßanschlus­ ses 50 zur kapazitiven Spannungsmessung erkennbar. Der Zugriffsschacht ist mit einer Abdeckkappe 44 verschlossen.

Fig. 3c stellt einen Blick auf die Verbindungsanordnung dar, in der ein Kabelende 12' zum Betrachter gerichtet ist. Man erkennt die äußeren Umrisse der Anordnung mit Zugriffs­ schacht 32 und Abdeckkappe 44.

Claims (11)

1. Elektrische Anordnung zur Verbindung von räumlich in wählbaren Lagen zu verlegenden einadrigen, mit Leitschicht versehenen Kabelabschnitten (12, 12') mit großem Querschnitt des Leiters (14), wobei die Verbindungsanordnung (10) folgende Teile umfasst:

• - je einen Anschlussbolzen (16) für jedes freie Ende des Leiters (14) mit einem am freien Ende des Anschlussbolzens (16) ausgebildeten Scharnierabschnitt (20),
• - einen die Anschlussbolzen (16) und Endabschnitte der Kabelenden abdeckenden flexiblen Isolierkörper (30), an dem ein Zugriffsschacht (32) für das Einführen und Befestigen von Elementen (24, 25) zu einer scharniermäßigen Verbindung der Anschlussbolzen (16) miteinander in räumlicher Lage ausgebildet ist und
• - Verschlußelemente (40) für den Zugriffsschacht (32).

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharnier­ abschnitte (20, 20') als Achs- oder Gabel-Gelenk ausgebildet sind.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk­ flächen mit einem Zahnraster zur Festlegung der Winkelposition (W) ausgebildet sind.

4. Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugriffsschacht (32) koaxial zur Achse des Gelenks ausgebildet ist.

5. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Isolierkörper (30) mit einer Glättungshülse (34) versehen ist.

6. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß je ein Feldsteuerkörper (31, 31') für jedes abgesetzte Kabelende (12, 12') vorhanden ist.

7. Verbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldsteuer körper (31, 31') im Isolierkörper (30) integriert sind.

8. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Isolierkörper (30) einschließlich Zugriffsschacht (32) mit einer äußeren Leitschicht (36) versehen ist.

9. Verbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erdungs­ verbindung (60) zur äußeren Leitschicht (36) vorhanden ist.

10. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verschlußelement (40) für den Zugriffsschacht (32) ein Verschlußstop­ fen (42) eingesetzt ist.

11. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verschlußstopfen (42) mit einer integrierten Spannungsmeßverbindung (50) versehen und mit einer Abdeckkappe (44) abgedeckt ist.