DE102006037355B3

DE102006037355B3 - Multipol-Kabelverbindung sowie Brennelement-Lademaschine

Info

Publication number: DE102006037355B3
Application number: DE102006037355A
Authority: DE
Inventors: Georg Steger
Original assignee: Areva NP GmbH
Current assignee: Framatome GmbH
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2026-08-10

Abstract

Eine Multipol-Kabelverbindung (2) zur elektrisch leitenden Verbindung der Adern eines mehradrigen Stammkabels (6) mit den Adern (8) einer Mehrzahl zugehöriger Einzelkabel (4), insbesondere für den Einsatz in einem Druckwasserreaktor, soll unter Verwendung von einfach und kostengünstig herzustellenden Komponenten für eine besonders hohe Quer- und Längswasserdichtigkeit ausgelegt sein und zudem im Wartungs- oder Inspektionsfall einen schnellen und einfachen Zugang zu den elektrischen Anschlüssen gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Multipol-Kabelverbindung (2) mit einem einen Hohlraum (38) umschließenden und eine Mehrzahl von druckwasserdichten Endkabeldurchführungen (20) aufweisenden Gehäusetopf (22) und mit einem Deckel (26), welcher mit Hilfe von Befestigungselementen (24) kraft- und/oder formschlüssig sowie druckwasserdicht mit dem Gehäusetopf (22) verbunden ist, wobei in den Deckel (26) ein mehrpoliger Steckverbinder (28) integriert ist, der an der Deckelinnenseite (36) einen Anschlussbereich (86) mit einer Mehrzahl von zur Verbindung mit den Endkabeln (4) dienenden Anschlusskontakten (40) aufweist, und der zusammen mit einem von der Deckelaußenseite (30) her aufsteckbaren, am freien Ende des Stammkabels (6) angeschlossenen Gegensteckverbinder (32) eine druckwasserfeste Steckverbindung bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Multipol-Kabelverbindung zur elektrisch leitenden Verbindung der Adern eines mehradrigen Stammkabels mit den Adern einer Mehrzahl zugehöriger Endkabel, insbesondere für den Einsatz in einem Druckwasserreaktor. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennelement-Lademaschine, insbesondere zum Einsatz in einem Druckwasserreaktor, mit einer Anzahl von Signal- oder Versorgungskabeln.
Bei Unterwasserverbindungen von vieladrigen Kabeln kommt es bei herkömmlichen Bauformen immer wieder zu Feuchtigkeitseinbrüchen mit aufwendigen und kostenintensiven Sanierungsmaßnahmen. Dies gilt insbesondere für Kabelverbindungen, die für den Unterwassereinsatz im Druckwasserbehälter eines Druckwasserreaktors konzipiert sind, insbesondere zur Verbindung einer Vielzahl von Endschalterkabeln einer Brennelement-Lademaschine mit einem gemeinsamen, mit einem Leitstand verbundenen Stammkabel oder Signalkabel.
Bei einer bislang gebräuchlichen Ausführungsform einer derartigen Kabelverbindung ist ein zweiteiliges, aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehendes Gehäuse vorgesehen. Die beiden Gehäuseteile lassen sich über ein Schraubgewinde miteinander verschrauben, wobei zur Gewährleistung der notwendigen Querwasserdichtigkeit ein auch als O-Ring bezeichneter Dichtring zwischen den Teilen positioniert oder eingelegt wird. Zur Herstellung der Kabelverbindung wird das vieladrige Stammkabel durch eine eine Führungshülse aufweisende Stammkabeldurchführung in das schalen- oder topfartige Oberteil eingeführt oder eingeschoben und von außen mit einem über die Führungshülse und den Kabelmantel geschobenen Schrumpfschlauch verschrumpft. Der Schrumpfschlauch gewährleitstet die Dichtigkeit der Kabeldurchführung und dient außerdem der Zugentlastung. Die mit dem Stammkabel zu verbindenden Einzel- oder Endkabel werden ganz analog durch entsprechende Führungshülsen in das Gehäuseunterteil ein geführt und ebenfalls von außen verschrumpft. Die Verbindung der einzelnen Adern von Stammkabel und Endkabeln erfolgt bei noch geöffnetem, d.h. auseinander geschraubtem Gehäuse über einzelne Crimpkontakte. Diese werden ebenfalls (einzeln) verschrumpft. Schließlich werden die beiden Gehäuseteile miteinander verschraubt, so dass die Crimpkontakte primär durch das sie umgebende, wasserdicht verschlossene Gehäuse und sekundär – im Falle eines unvorhergesehenen Wassereinbruchs ins Gehäuseinnere – durch den jeweiligen Schrumpfschlauch vor Kontakt mit dem Umgebungsmedium, z.B. Wasser, geschützt sind.
Ein erster Nachteil der bisherigen Ausführungen liegt darin, dass das Oberteil und das Unterteil bei der Montage, sprich beim Verschrauben, eine gegenläufige Reibung auf den O-Ring ausüben, wodurch in der Praxis eine nicht unerhebliche Gefahr besteht, diesen übermäßig zu strapazieren oder gar vollständig zu durchtrennen. Dadurch wird die Wasserdichtigkeit des verschlossenen Gehäuses möglicherweise auf einen unerwünscht niedrigen Wert herabgesetzt. Ein zweites Problem wird durch die auf die Kabeldurchführungshülsen aufgezogenen Schrumpfschläuche verursacht. Die Schrumpfschläuche lösen sich nämlich erfahrungsgemäß mit der Zeit von den Hülsen oder werden undicht, so dass auch auf diesem Wege Wasser (Deionat) zwischen dem jeweiligen Kabel und der Führungshülse in das Gehäuse eindringen kann. Da auch die Ummantelung (Adernisolierung) der einzelnen Adern und die Schrumpfschläuche über den Crimpkontakten nur begrenzt wasserdicht sind, kann es durch Wasserkontakt im Laufe der Zeit zu einer Oxidation oder Korrosion der Kupferadern und schlimmstenfalls sogar zum Leitungsbruch kommen. In diesem Fall sind im Interesse der Betriebssicherheit und zur Erfüllung der gesetzlichen Auflagen vergleichsweise zeitaufwendige Reparatur- bzw. Sanierungsmaßnahmen erforderlich, die aufgrund der damit verbundenen Stillstandszeiten der Kernkraftanlage von bis zu acht Stunden hohe Folgekosten von derzeit rund EUR 60.000,00 nach sich ziehen.
Aus der DE 33 29 580 A1 ist ein Steckverbinder zum lösbaren Anschluss von Kabelleitungen bekannt, der auch bei extremen Umgebungsbedingungen mit einer zuverlässigen Feuchtigkeits- bzw. Dampfsperre versehen ist. Zu diesem Zweck weist der Steckverbinder ein Steckergehäuse mit einem auswechselbare Buchsenkontakte aufnehmenden Kontakteinsatz aus Isolierstoff auf, wobei zwischen dem Kontakteinsatz und dem Steckergehäuse sowie zwischen dem Kontakteinsatz und den Buchsenkontakten Dichtelemente elastisch verformt eingebracht sind. Weiterhin ist aus der US 3,803,531 eine elektrische Durchführung bekannt, die für einen Einsatz in einem Containment einer kerntechnischen Anlage optimiert ist. Die Durchführung ermöglicht sowohl einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen zu verbindenden Leitungen als auch einen einfachen Austausch einzelner Komponenten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und kostengünstig herzustellende und zu wartende Kabelverbindung der eingangs ge nannten Art anzugeben, die für einen Unterwassereinsatz, insbesondere im Reaktordruckbehälter eines Druckwasserreaktors, geeignet ist, und die eine gegenüber bisherigen Ausführungen verbesserte Quer- und Längswasserdichtigkeit besitzt. Insbesondere im Wartungs- oder Inspektionsfall soll die Kabelverbindung einen schnellen und einfachen Zugang zu den elektrischen Anschlüssen gewährleisten. Weiterhin soll ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet/eine bevorzugte Verwendung für eine derartige Kabelverbindung in einem Druckwasserreaktor angegeben werden.
In Bezug auf die Kabelverbindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Multipol-Kabelverbindung mit einem einen Hohlraum umschließenden und eine Mehrzahl von druckwasserdichten Endkabeldurchführungen aufweisenden Gehäusetopf und mit einem Deckel, welcher mit Hilfe von Befestigungselementen kraft und/oder formschlüssig sowie druckwasserdicht mit dem Gehäusetopf verbunden ist, wobei in den Deckel ein mehrpoliger Steckverbinder integriert ist, der an der Deckelinnenseite einen Anschlussbereich mit einer Mehrzahl von zur Verbindung mit den Endkabeln dienenden Anschlusskontakten aufweist, und der zusammen mit einem von der Deckelaußenseite aufsteckbaren, am freien Ende des Stammkabels angeschlossenen Gegensteckverbinder eine druckwasserfeste Steckverbindung bildet.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Multipol-Kabelverbindung für einen Einsatz unter widrigen Umgebungsbedingungen, wie etwa in einem Reaktordruckbehälter, einerseits besonders konsequent und kompromisslos für eine hohe Wasserdichtigkeit bzw. Feuchtigkeitsresistenz ausgelegt sein sollte, andererseits aber zur Wartungs- oder Revisionszwecken einen einfachen und schnellen Zugang, insbesondere zu den elektrischen Anschlüssen, gewährleisten sollte. Zur Verwirklichung dieser Auslegungsziele greift die nunmehr vorgesehene Konstruktion insbesondere auf einen an sich bekannten Unterwassersteckverbinder für vieladrige Stammkabel zurück, der für die genannten Bedingungen zertifiziert ist und sich im Rahmen anderer Anwendungen bereits in der Praxis bewährt hat. Der Steckverbinder, d.h. der eigentliche Kontakteinsatz samt dem umliegenden Steckergehäuse, bildet nach dem hier vorgestellten Konzept einen Deckel eines mit einer Mehrzahl von druckwasserdichten Endkabeldurchführungen versehenen Gehäusetopfs, wobei Deckel und Topf im zusammenmontierten Zustand über geeignete Befestigungsmittel form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Bevorzugt wird dabei eine bei Bedarf leicht lösbare kraftschlüssige Verbindung, insbesondere mittels Befestigungsschrauben. Vorteilhafterweise wird der Deckel beim Montieren einfach von „oben" auf den Topf aufgesetzt, ohne dass die beiden Teile gegeneinander verdreht werden müssen. Auf diese Weise wird ein zweckmäßigerweise zwischen ihnen befindlicher Dichtring geschont und nicht wie bei bisherigen Ausführungen der Kabelverbindung einer beidseitigen, gegenläufigen Reibung ausgesetzt. Eine hohe Querwasserdichtigkeit der Gehäuse/Deckel-Konstruktion ist damit garantiert.
Die Verdrahtung, d.h. der Anschluss der abisolierten Endkabel an die ihnen zugewiesenen Anschlusskontakte des Steckverbinders, sowie eine routinemäßige Sichtprüfung oder Revision der Kontakte erfolgen bei geöffnetem Deckel. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das von außen über den komplementären Gegensteckverbinder mit dem deckelseitigen Steckverbinder verbundene, vergleichsweise dicke und unflexible Stammkabel bei Bedarf durch Lösen der Steckverbindung komplett vom Deckel abgekoppelt werden kann. Der Deckel lässt sich dann – eine entsprechende Länge der normalerweise im Hohlraum des Gehäuses „verstauten" Anschlussdrähte vorausgesetzt – besonders flexibel handhaben und in alle Richtungen drehen und wenden. Der Anschlussbereich des Steckverbinders ist damit während der Wartung oder Prüfung besonders gut zugänglich, insbesondere auch dann, wenn der Gehäusetopf während dieser Zeit fest in seiner Einbauposition, z. B. an einem Brennelementgreifer einer Brennelement-Lademaschine, verbleibt.
Vorteilhafterweise ist der vom Gehäusetopf umschlossene Hohlraum, sprich der „Stauraum" für die Anschlusskabel, zylinderförmig; bevorzugt ist überdies auch die Außenseite des Gehäusetopfs zylindrig. Ein derartiges, in der Art eines Hohlzylinders ausgeführtes Gehäuse, lässt sich zum einen besonders einfach herstellen, z.B. auf einer Drehbank drehen, und nimmt zum anderen aufgrund seiner Symmetrie äußere Druckbelastungen, insbesondere den hydrostatischen Druck einer Flüssigkeitssäule, besonders gut und gleichmäßig auf.
In vorteilhafter Weiterbildung weist der Deckel ein über den gesamten Umfang flach auf dem Topfrand des Gehäusetopfs aufliegendes Auflageelement und einen an der Deckelinnenseite angeordneten, passgenau in den Hohlraum des Gehäusetopfs eingreifenden zylindrischen Vorsprung auf. Damit sind bereits von der geometrischen Formgebung her gute Voraussetzungen für eine hohe Dichtigkeit der Konstruktion im Verschlusszustand gegeben, welche zweckmäßigerweise noch durch einen oder mehrere Dichtringe im Überlappungs- oder Auflagebereich der beiden Formteile unterstützt bzw. verstärkt wird. Bei dem Auflageelement des Deckels kann es sich beispielsweise um einen an das Steckergehäuse eines handelsüblichen Unterwasser-Steckverbinders angeformten oder angefügten ringförmigen Montageflansch oder Anschlussstutzen handeln. Über seine abdichtende Wirkung hinaus hat der deckelinnenseitige zylindrische Vorsprung noch den Vorteil, dass er den Deckel im/am Gehäusetopf zentriert, was das Verschrauben bei der Montage erleichtert. Etwaige am Deckel angreifende Querkräfte werden gleichmäßig auf das umliegende Gehäuse weitergeleitet und verteilt.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist weiterhin am Übergang zwischen dem zylindrischen Vorsprung und dem Auflageelement des Deckels ein Dichtring angeordnet, der bei in die Verschlussposition gebrachtem Deckel in eine durch eine abgeschrägte Innenkante des Gehäusetopfs begrenzte Ringnut eingreift. Die Ringnut verhindert, dass der Dichtring übermäßig stark zusammengequetscht wird, wenn der Deckel, z.B. durch die Kraftwirkung der Befestigungsschrauben, bei der Montage der Kabelverbindung an den Gehäusetopf gepresst wird. Damit behält er auch nach mehrmaligem Öffnen und Wiederverschließen des Deckels seine volle Dichtwirkung. In Folge der abgeschrägten Innenkante ist zugleich ein selbstzentrierendes Einbringen des deckelseitigen Vorsprungs in den zylindrischen Hohlraum des Gehäusetopfs ermöglicht. In alternativer oder zusätzlicher Ausgestaltung könnte ein Dichtring auch in die Auflagefläche des Topfrandes eingelassen oder auf ihr angebracht sein und in eine korrespondierende umlaufende Nut im Auflageelement des Deckels eingreifen.
Vorteilhafterweise ist zur druckwasserdichten Verschraubung des Deckels mit dem Gehäusetopf eine Mehrzahl von über den Umfang des Gehäusetopfs verteilt angeordneten, entlang der Einschubrichtung des Deckels in die Gehäusewand eingebrachten Gewindebohrungen vorgesehen. Das Auflageelement des Deckels weist dementsprechend eine Mehrzahl korrespondierender Ausnehmungen (Schraubenlöcher) auf, so dass der Deckel mittels durch die Ausnehmungen gesteckter Befestigungsschrauben mit dem Gehäusetopf verschraubt werden kann. Durch die Ausrichtung der Gewindebohrungen ist sichergestellt, dass der Deckel beim Verschrauben mit hoher Kraft gegen den Gehäusetopf gedrückt wird. Um durch die in die Gehäusewand eingebrachten Gewindebohrungen nicht die strukturelle Stabilität in diesem Bereich des Topfes zu gefährden, um andererseits jedoch ein unnötig hohes Gewicht des Gehäusetopfs zu vermeiden, ist vorteilhafterweise die Wand des Gehäusetopfs in einem sich unmittelbar an den Topfrand anschließenden, die Gewindebohrungen umfassenden Verbindungsbereich gegenüber den restlichen Wandabschnitten verdickt, d.h. mit größerer Wandstärke, ausgeführt.
Für eine besonders hohe Längswasserdichtigkeit der Kabelverbindung ist vorteilhafterweise der Anschlussbereich des Steckverbinders an der Deckelinnenseite mit einer Dichtmasse, vorzugsweise mit Harz, insbesondere mit Epoxidharz, vergossen und abgedichtet. Selbst wenn also Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit durch den zugleich als Isolier- und Dichtkörper und als Kontaktträger für die darin eingebetteten und von den der Deckelaußenseite (Steckseite) zur Deckelinnenseite (Anschlussseite) hindurch geführten Anschlusskontakte wirksamen Kontakteinsatz des Steckverbinders hindurchdringen oder -diffundieren würde, so bleibt die Dichtigkeit der Anordnung gewahrt, da die Harzschicht auf dem „Boden" des Anschlussbereiches eine zusätzliche Barriere bildet.
Weiterhin sind für eine hohe Längswasserdichtigkeit die Endkabeldurchführungen des Gehäusetopfes vorzugsweise in der Art von an sich bekannten Kabelverschraubungen ausgeführt. Im Hinblick auf die baulichen Gegebenheiten am Einbauort der Kabelverbindung und auf die angestrebte Kabelführung sind die Kabelverschraubungen vorzugsweise am Boden des Gehäusetopfs angeordnet. Diese Anordnung besitzt überdies den wesentlichen Vorteil, dass durch das Ausgießen des Topfbodens mit einer wasserundurchlässigen Verußmasse oder Dichtmasse, vorzugsweise mit Harz, auch auf der Seite der Endkabeldurchführungen eine zusätzliche Flüssigkeitsbarriere geschaffen und somit eine besonders hohe Längswasserdichtigkeit erreicht werden kann.
Für eine sichere elektrische Verbindung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit sind die Anschlusskontakte des Steckverbinders auf der Deckelinnenseite vorteilhafterweise als Lötkontakte ausgebildet und mit den abisolierten Enden der ihnen zugeordneten Endkabel verlötet.
Für eine hohe mechanische Stabilität einerseits und einen wirkungsvollen Schutz gegen (chemische) Korrosion andererseits sind vorteilhafterweise der Gehäusetopf und zumindest das Auflageelement des Deckels, bevorzugt auch die weiteren Teile des Steckverbindergehäuses aus einem rostfreien/korrosionsbeständigen Stahl, insbesondere einem V2A-Edelstahl gemäß DIN 1.4301, hergestellt.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz/die Verwendung der Multipol-Kabelverbindung im Reaktordruckbehälter einer kerntechnischen Anlage mit einem Druckwasserreaktor, insbesondere zur Verbindung einer Mehrzahl von an Endlagenschaltern eines Brennelement- und/oder Steuerelementgreifers angeschlossenen Endkabeln mit einem gemeinsamen, vieladrigen Stammkabel. Selbstverständlich sind aber auch noch vielfältige andere Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsgebiete denkbar, z.B. bei der Offshore-Verlegung von Signal- oder Telekommunikationskabeln etc.
Selbstverständlich soll die Bezeichnung „Endkabel" hier auf keinen Fall in einer einschränkenden Weise ausgelegt werden; in anderen Zusammenhängen könnte stattdessen auch die Bezeichnung „Anfangskabel" oder „Einzelkabel" zweckmäßig sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die geschickte Integration eines handelsüblichen und praxisbewährten Multipol-Steckverbinders in ein spezifisch an ihn und an den Einsatzzweck adaptiertes und insbesondere für eine hohe Längswasserdichtigkeit ausgelegtes Gehäuse eine besonders zuverlässige und feuchtigkeitresistente Kabelverbindung zwischen einer Mehrzahl von Endkabeln und einem gemeinsamen Stammkabel bewerkstelligt werden kann, die zudem für Wartungs- und Revisionszwecke gut und schnell zugänglich ist und dabei einen zügigen und kostengünstigen Austausch defekter Komponenten ermöglicht. Speziell beim Einsatz im strahlungsintensiven Bereich einer kerntechnischen Anlage leistet die Kabelverbindung daher auch einen Beitrag zum Strahlenschutz des Wartungspersonals, da zum einen wegen ihrer erhöhten Zuverlässigkeit eine Wartung seltener erforderlich ist als bislang, und zum anderen die Wartung an sich in kürzerer Zeit von statten gehen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in jeweils schematischer Darstellung
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kabelverbindung im Montageendzustand,
2 einen Querschnitt durch die Kabelverbindung gemäß 1 entlang der dort mit II-II bezeichneten Schnittlinie,
3 eine Draufsicht auf das mit mehreren Kabelverschraubungen versehene Ende der Kabelverbindung gemäß Pfeil III in 1, und
4 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht der Kabelverbindung gemäß 1, hier im geöffneten Zustand während der Inspektion, wobei der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber die Verkabelung nicht dargestellt ist.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in 1 zum Teil im Längsschnitt, zum Teil in einer Seitenansicht dargestellte Kabelverbindung 2 dient zur Verbindung einer Mehrzahl von Endkabeln 4, von denen hier der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber nur eines gezeigt ist, mit einem gemeinsamen Stammkabel 6. Jedes der Endkabel 4 weist im Ausführungsbeispiel zwei Adern 8 auf, die jeweils von einer Adernisolierung 10 umgeben sind, während eine äußere Ummantelung, der Kabelmantel 12, die beiden isolierten Adern 8 umgibt. An seinem hier nicht dargestellten, von der Kabelverbindung 2 abgewandten Ende ist das jeweilige Endkabel 4 an einen Endlagenschalter eines Brenn- und/oder Steuerelementgreifers, der wiederum Bestandteil einer Brennelement-Lademaschine in einem Druckwasserreaktor ist, angeschlossen.
In einer hier nicht dargestellten Variante kann weiterhin jedes der Endkabel 4 mit einem zwischen dem Endlagenschalter und der Kabelverbindung 2 angeordneten zweipoligen Unterwasserstecker versehen sein, so dass beispielsweise ein defekter Endlagenschalter durch das Lösen der entsprechenden Steckverbindung von der restlichen Kabelanordnung abgekoppelt und damit leicht ausgetauscht werden kann. Bei Bedarf können natürlich auch sämtliche Unterwasserstecker getrennt und damit die Kabelverbindung 2 vollständig – elektrisch und mechanisch – von den Endlagenschaltern abgekoppelt werden. Bei der in 1 dargestellten Variante wird jedoch auf den Einsatz derartiger Unterwasserstecker für die Endkabel 4 verzichtet, so dass die Gesamtkonstruktion besonders einfach und preisgünstig realisierbar ist, wobei auch keine Probleme mit der Dichtigkeit derartiger Stecker auftreten können.
Durch die Kabelverbindung 2 werden die einzelnen Endkabel 4 in einem einzigen, vieladrigen Stammkabel 6 gebündelt und so zu einem zur Steuerung und Oberwachung des Brennelementgreifers dienenden Leitstand (nicht dargestellt) weitergeführt. Die Anzahl der hier nicht näher sichtbaren Adern des Stammkabels 6, die ähnlich wie die Adern 8 der Endkabel 4 jeweils von einem individuellen Isolationsmantel umgeben sind, entspricht zweckmäßigerweise mindestens der Gesamtzahl aller Adern 8 sämtlicher in der Kabelverbindung 2 zusammengeführter Endkabel 4. Die isolierten Adern des Stammkabels 6 sind wiederum von einem äußeren Kabelmantel 18 umgeben, der die einzelnen Adern vor mechanischen Einwirkungen von außen sowie vor chemischen Einflüssen des umgebenden Mediums schützt.
Die Kabelverbindung 2 ist für eine besonders hohe Wasserdichtigkeit bei gleichzeitig guter Handhabbarkeit und Zugänglichkeit im Wartungsfall ausgelegt. Sie umfasst dazu einen eine Mehrzahl von druckwasserdichten Endkabeldurchführungen 20 aufweisenden Gehäusetopf 22 aus rostfreiem, korrosionsbeständigem Stahl und zum anderen einen mit Hilfe von Befestigungsschrauben 24 druckwasserdicht mit dem Gehäusetopf 22 verbundenen Deckel 26, in den ein mehrpoliger Steckverbinder 28 integriert ist, welcher zusammen mit einem von der Deckelaußenseite 30 her aufgesteckten, am freien Ende des Stammkabels 6 angeschlossenen Gegensteckverbinder 32 eine druckwasserdichte Steckverbindung bildet. Die Endkabel 4 sind jeweils durch eine der Endkabeldurchführungen 20 hindurch in den von der Gehäusewand 34 des Gehäusetopfs 22 und von der Deckelinnenseite 36 begrenzten, druckwasserdicht verschlossenen Hohlraum 38 geführt. Dort ist der äußere Kabelmantel 12 der Endkabel 4 jeweils entfernt, und die einzelnen Adern 8 sind jeweils mit ihnen zugeordneten Anschlusskontakten 40 des Steckverbinders 28 elektrisch leitend verbunden, hier verlötet. Die Anschlusskontakte 40 sind durch einen elektrisch isolierenden und druckwasserdichten Kontaktträger 42 (Isolierkörper) von der Deckelinnenseite 36 (Verdrahtungsseite) zur Deckelaußenseite 30 Steckseite geführt und bilden dort eine Anordnung von in 1 nicht näher sichtbaren männlichen Kontaktelementen oder Steckstiften. Dementsprechend weist der auf den Steckverbinder 28 aufgesteckte Gegensteckverbinder 32 eine Anzahl von zu den Steckstiften komplementären Kontaktbuchsen auf, an die Adern des Stammkabels 6 angelötet sind. Auf diese Weise ist jede der Adern 8 der Endkabel 4 mit einer zugeordneten Ader des Stammkabels 6 elektrisch leitend verbunden, wobei die Anschlusskontakte 40 im Inneren des wasserdicht verschlossenen Gehäuses 22, 26 vor Feuchtigkeit geschützt sind.
Die vom Steckverbinder 28 und vom zugehörigen Gegensteckverbinder 38 gebildete Steckverbindung ist für eine hohe Zuverlässigkeit und hohe Dichtigkeit im Unterwassereinsatz ausgelegt. Der Anschlussbereich 44 des Gegensteckverbinders 32, d.h. die Verdrahtungsseite mit den angelöteten Adern des Stammkabels 6, ist wasserdicht vergossen. Die einzelnen Kontaktbuchsen des Gegensteckverbinders sind jeweils derart von einer wasserdichten und elektrisch isolierenden Kapselung umgeben und voneinander separiert, dass im zusammengesteckten Zustand von Gegensteckverbinder 32 und Steckverbinder 28 weder Wasser von außen her in den Kontaktbereich eindringen kann, noch dort möglicherweise bereits vorhandenes Wasser – insbesondere im Fall, dass die Steckverbindung unter Wasser gesteckt wird – die elektrische Isolation zwischen benachbarten Kontaktelementen überbrücken kann. Zum Schutz vor mechanischer Einwirkung von außen umfassen der Steckverbinder 28 und der Gegensteckverbinder 32 jeweils ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Steckergehäuse 46, 48. Um ein ungewolltes Lösen der Steckverbindung zu verhindern, ist ein Schraubverschluss 50 in die beiden Steckergehäuse 46, 48 integriert. Weiterhin ist im Übergangsbereich zwischen dem Gegensteckergehäuse 48 und dem Stammkabel 6 ein elastischer Schutzmantel 52 oder Schrumpfschlauch auf das Gehäuse 48 und das Stammkabel 6 aufgezogen und mit Schlauchschellen 54 zusätzlich gesichert.
Für einen besonders dichten Sitz auf dem Gehäusetopf 22 umfasst der Deckel 26 ein über den gesamten Umfang flach auf dem Topfrand 56 des Gehäusetopfs 22 aufliegendes ringförmiges Auflageelement 58 und einen an der Deckelinnenseite 36 angeordneten, passgenau in den zylindrischen Hohlraum 38 des Gehäusetopfs 22 eingreifenden zylindrischen Vorsprung 60. Die Gehäusewand 34 des Gehäusetopfs 22 bildet dabei eine eng anliegende Einfassung für den zylindrischen Vor sprung 60. Im Ausführungsbeispiel werden das Auflageelement 58 und der Vorsprung 60 durch ein einstückiges, im Schnitt L-förmiges Ringbauteil des Steckverbindergehäuses 46 gebildet, welches in seinem Inneren den Isolierkörper 42 und den Kontakteinsatz des Steckverbinders 28 trägt. Wie der Fachmann erkennt, können derartige Details aber auch in abgewandelter Form ausgeführt werden.
Am Übergang zwischen dem zylindrischen Vorsprung 60 und dem Auflageelement 58 des Deckels 26 ist weiterhin ein Dichtring 62 angeordnet. Bei in die Verschlussposition gebrachtem Deckel 26 (entsprechend 1) findet der Dichtring 62 – leicht zusammengedrückt – in einer Ringnut 64 Platz, die durch eine abgeschrägte Innenkante 66 am Topfrand 56 des Gehäusetopfes 22 begrenzt wird. Der Deckel 26 ist über mehrere, gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordnete Befestigungsschrauben 24 mit dem Gehäusetopf 22 verbunden. Das ringförmige Auflageelement 58 des Deckels 26 weist dazu mehrere zylindrische Ausnehmungen 68 auf, deren Durchmesser jeweils dem Durchmesser des Gewindebolzens 70 der als Innensechskantschraube ausgeführten Befestigungsschraube 24 entspricht. Die jeweilige Befestigungsschraube 24 ist mit ihrem Gewindebolzen 70 durch die Ausnehmung 68 im Auflageelement 58 hindurch gesteckt und in eine korrespondierende Gewindebohrung 72 in der Gehäusewand 34 hineingedreht. Die jeweilige Gewindebohrung 72 und damit auch die in sie eingebrachte Befestigungsschraube 24 sind parallel zur Symmetrieachse 74 der Kabelverbindung 2 ausgerichtet. Um genügend Raum für das Einbringen der Gewindebohrungen 72 bereitzustellen, ist die Wandstärke der Gehäusewand 34 in dem die Gewindebohrungen 72 umfassenden Verbindungsbereich 76 gegenüber den restlichen, weiter zu den Endkabeldurchführungen 20 hin orientierten Wandabschnitten vergrößert.
Die Endkabeldurchführungen 20 sind in dem dem Deckel 26 gegenüberliegenden Boden 78 des Gehäusetopfs 22 angeordnet. Sie sind jeweils in der Art einer sogenannten PG-Kabelverschraubung ausgeführt. Jede der Endkabeldurchführungen 20 weist einen vom Boden 78 nach außen abstehenden, auf den Durchmesser des jeweiligen Endkabels 4 abgestimmten Kabelstutzen 80 auf, durch den das Endkabel 4 von außen durch den Boden 78 des Gehäusetopfs 22 hindurch in den Hohlraum 38 geführt ist. Die Kabelstutzen 80 sind jeweils parallel zur Achse 74 ausgerichtet. Der jeweils in der Art eines Hohlzylinders gestaltete Kabelstutzen 80 kann insbesondere ein separat hergestelltes Bauteil sein, dass auf/in eine entsprechende Ausnehmung einer ebenen Bodenplatte des Gehäusetopfs 22 aufgesetzt/eingebracht wird und am Rand der Ausnehmung wasserdicht mit der Bodenplatte verschweißt wird. In alternativer Ausführung kann der Kabelstutzen 80 aber auch ein integraler, bei der Herstellung des Gehäusetopfs 22 angeformter Bestandteil desselben sein. Am vom Boden 78 abgewandten freien Ende weist der jeweilige Kabelstutzen 80 ein hier nicht näher sichtbares Außengewinde sowie einen aufgesetzten Dichtring auf. Mit Hilfe einer ein komplementäres Innengewinde aufweisenden Sicherungsmutter 82, hier eine Sechskantmutter, wird das in den Kabelstutzen 80 eingeschoben und z.B. mit Loctite oder mit einem ähnlichen Klebe- und Dichtstoff gesicherte Endkabel 4 von außen verschraubt, wobei der Dichtring zusammengedrückt wird. Dadurch ist die Wasserdichtigkeit der Anordnung sichergestellt.
Im vorliegenden Fall sind sieben Endkabeldurchführungen 20, d.h. sieben Kabelstutzen 80, vorgesehen, wie insbesondere aus dem Querschnitt durch die Kabelverbindung 2 gemäß 2 und aus der Draufsicht gemäß 3 hervorgeht. Eine der Endkabeldurchführungen 20 ist zentral in der Mitte des Bodens 78 angeordnet, die anderen sechs sind gleichmäßig verteilt entlang eines zur Achse 74 konzentrischen Kreises angeordnet. Der mittlere Kabelstutzen 80 ist länger als die restlichen sechs, um einen guten Zugang zur ihn verschließenden Mutter 82 zu gewährleisten. Ebenfalls aus Gründen der besseren Zugänglichkeit für ein entsprechendes Schraubwerkzeug (z.B. Schraubenschlüssel) alterniert die Länge der sechs außen liegenden Kabelstutzen 80 – in Umfangsrichtung gesehen – zwischen einem ersten, kürzeren und einem zweiten, etwas längerem Wert. In dem hier nicht gezeigten Fall, dass eine der Endkabeldurchführungen 20 nicht benötigt wird, also kein zugehöriges Endkabel 4 vorhanden ist, wird der jeweilige Kabelstutzen 80 z.B. mit einer Hutmutter verschlossen.
Zusätzlich zu den bislang beschriebenen Dichtungsmaßnahmen ist der Boden 78 des Gehäusetopfs 22, insbesondere im Bereich des jeweiligen Kabeldurchtritts mit einer Dichtmasse 84, hier Epoxidharz, ausgegossen. Analog ist auf der anderen Seite des Gehäuses der auch als Flanschdose bezeichnete Anschlussbereich 86 des Steckverbinders 28, insbesondere im Bereich der durch den Dichtkörper 42 hindurchtretenden Anschlusskontakte 40, mit einer Dichtmasse 85, hier ebenfalls Epoxidharz, überzogen.
Eine Mehrzahl von in 2 erkennbaren, in die Gehäusewand 34 des Gehäusetopfs 22 eingebrachten und jeweils mit einem Innengewinde versehenen Radialbohrungen 88, im Ausführungsbeispiel sechs Stück, ermöglicht die Aufnahme (hier nicht dargestellter) zugehöriger Befestigungsschrauben, über die sich der Gehäusetopf 22 z.B. mit einer von einem Träger eines Brennelementgreifers abstehenden Montage- oder Befestigungslasche verschrauben lässt.
Die Vorgehensweise bei der Wartung und Inspektion der Kabelverbindung 2 ist zweckmäßigerweise die Folgende: Zunächst wird das Stammkabel 6 über die Steckverbindung 28, 32 vom Deckel 26 getrennt. Anschließend werden die Befestigungsschrauben 24 heraus gedreht und der Deckel 26 vom Gehäusetopf 22 abgehoben. Eine entsprechende Länge der im Topfinneren, d.h. im Hohlraum 38 verstauten Anschlusskabel 8 vorausgesetzt, wird nun der Deckel 26 um 180° Grad gedreht oder gekippt, d.h. gewissermaßen „auf den Kopf gestellt", und wie in 4 dargestellt temporär mit einer der Befestigungsschrauben 24 am Gehäusetopf 22 gesichert. Dadurch ist einerseits der Anschlussbereich 86 des Steckverbinders 28 besonders gut zugänglich. Andererseits ist es so nicht notwendig, den Deckel 26 während der folgenden Arbeiten festzuhalten; der Monteur hat vielmehr beide Hände frei.
Falls eines der Endkabel 4 ausgetauscht werden muss, so wird die auf dem zugehörigen Kabelstutzen 80 sitzende Mutter 82 gelöst und das Endkabel 4 mit einem Bohrer passender Größe vorsichtig von außen heraus gebohrt. Im Bereich des Kabeldurchtritts wird die am Topfboden 78 befindliche Dichtmasse 84 mit einem etwas größeren Bohrer von innen her leicht aufgeweitet und angerauht, so dass beim erneuten Vergießen die neue Dichtmasse guten Halt findet und sich innig mit der bereits vorhandenen, alten Dichtmasse verbindet. Die Adern 8 des auszutauschenden Endkabels 4 werden von den Anschlusskontakten 40 der Flanschdose abgetötet. Anschließend wird das neue Endkabel 4 durch die Kabelverschraubung geführt und darin mit Locktite oder dergleichen gesichert. Nun wird die Sechskantmutter 82 festgezogen, der Bereich des Kabeldurchtritts am Topfboden 78 mit neuer Dichtmasse 84 vergossen und die Adern 8 des Endkabels 4 mit den Anschlusskontakten 40 des Steckverbinders 28 neu verlötet. Schließlich kann der Gehäusetopf 22 wieder in der vorgesehenen Weise mit dem Deckel 26 verschlossen und das Stammkabel 6 angesteckt werden.

2: Kabelverbindung
4: Endkabel
6: Stammkabel
8: Ader
10: Adernisolierung
12, 18: Kabelmantel
20: Endkabeldurchführung
22: Gehäusetopf
24: Befestigungsschraube
26: Deckel
28: Steckverbinder
30: Deckelaußenseite
32: Gegensteckverbinder
34: Gehäusewand
36: Deckelinnenseite
38: Hohlraum
40: Anschlusskontakt
42: Kontaktträger/Isolierkörper
44: Anschlussbereich
46, 48: Steckergehäuse
50: Schraubverschluss
52: Schutzmantel
54: Schlauchschelle
56: Topfrand
58: Auflageelement
60: Vorsprung
62: Dichtring
64: Ringnut
66: Innenkante
68: Ausnehmung
70: Gewindebolzen
72: Gewindebohrung
74: Achse
76: Verbindungsbereich
78: Boden
80: Kabelstutzen
82: Sicherungsmutter
84, 85: Dichtmasse
86: Anschlussbereich
88: Radialbohrung

Claims

Multipol-Kabeiverbindung (2) zur elektrisch leitenden Verbindung der Adern eines mehradrigen Stammkabels (6) mit den Adern (8) einer Mehrzahl zugehöriger Endkabel (4), insbesondere für den Einsatz in einem Druckwasserreaktor, mit einem einen Hohlraum (38) umschließenden und eine Mehrzahl von druckwasserdichten Endkabeldurchführungen (20) aufweisenden Gehäusetopf (22) und mit einem Deckel (26), welcher mit Hilfe von Befestigungselementen (24) kraft- und/oder formschlüssig sowie druckwasserdicht mit dem Gehäusetopf (22) verbunden ist, wobei in den Deckel (26) ein mehrpoliger Steckverbinder (28) integriert ist, der an der Deckelinnenseite (36) einen Anschlussbereich (86) mit einer Mehrzahl von zur Verbindung mit den Endkabeln (4) dienenden Anschlusskontakten (40) aufweist, und der zusammen mit einem von der Deckelaußenseite (30) her aufsteckbaren, am freien Ende des Stammkabels (6) angeschlossenen Gegensteckverbinder (32) eine druckwasserfeste Steckverbindung bildet.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungselemente (24) Schrauben sind.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vom Gehäusetopf (22) umschlossene Hohlraum (38) zylinderförmig ist, und wobei der Deckel (26) ein über den gesamten Umfang flach auf dem Topfrand (56) des Gehäusetopfs (22) aufliegendes Auflageelement (58) und einen an der Deckelinnenseite (36) angeordneten, passgenau in den Hohlraum (38) des Gehäusetopfs (22) eingreifenden zylindrischen Vorsprung (60) aufweist.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 3, wobei am Übergang zwischen dem zylindrischen Vorsprung (60) und dem Auflageelement (58) des Deckels (26) ein Dichtring (62) angeordnet ist, der bei in die Verschlussposition gebrachtem Deckel (26) in eine durch eine abgeschrägte Innenkante (66) des Gehäusetopfs (22) begrenzte Ringnut (64) eingreift.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 3 oder 4 mit einer Mehrzahl von über den Umfang des Gehäusetopfs (22) verteilt angeordneten, entlang der Einschubrichtung des Deckels (26) in die Gehäusewand (34) eingebrachten Gewindebohrungen (72) und mit einer Mehrzahl dazu korrespondierender Ausnehmungen (68) im Auflageelement (58), wobei der Deckel (26) mittels durch die Ausnehmungen (68) gesteckter Befestigungsschrauben (24) mit dem Gehäusetopf (22) verschraubt ist.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 5, wobei die Wand (34) des Gehäusetopfs (22) in einem sich unmittelbar an den Topfrand (56) anschließenden, die Gewindebohrungen (72) umfassenden Verbindungsbereich (76) gegenüber den restlichen Wandabschnitten verdickt ausgeführt ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Anschlussbereich (86) des Steckverbinders (28) an der Deckelinnenseite (36) mit einer Dichtmasse (85), vorzugsweise mit Harz, abgedichtet ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die jeweilige Endkabeldurchführung (20) als Kabelverschraubung ausgeführt ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die jeweilige Endkabeldurchführung (20) am Boden (78) des Gehäusetopfs (22) angeordnet ist.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 9, wobei der Boden (78) des Gehäusetopfs (22) zur Abdichtung mit einer Dichtmasse (84), vorzugsweise mit Harz, ausgegossen ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Adern (8) der Endkabel (4) mit den Anschlusskontakten (40) des Steckverbinders (28) verlötet sind.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Gehäusetopf (22) und zumindest das Auflageelement (58) des Deckels (26) aus einem rostfreien Stahl hergestellt sind.
Brennelement-Lademaschine mit einem Brennelementgreifer, insbesondere zum Einsatz in einem Druckwasserreaktor, bei der eine Anzahl von an Endlagenschaltern des Brennelementgreifers angeschlossenen Endkabeln (4) über eine druckwasserdichte Multipol-Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem gemeinsamen Stammkabel (6) verbunden ist.