DE102009035995A1

DE102009035995A1 - Verbindungseinrichtung für Hochspannungskabel

Info

Publication number: DE102009035995A1
Application number: DE200910035995
Authority: DE
Inventors: Ladislaus Kehl
Original assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Current assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2010-10-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung (1) zum elektrischen Verbinden von wenigstens zwei Hochspannungskabeln (2, 3), deren Kabelenden (2a, 3a) abisoliert sind und sich in ihrer Längsrichtung (L) gegenüberliegen, mit wenigstens einer die Kabelenden (2a, 3a) überbrückenden und wenigstens teilweise umgebenden Kontakthülse (9, 10) aus elektrisch leitendem Material, wobei die Kontakthülse (9, 10) eine Kabelaufnahme (9a, 10a) aufweist, in der die Kabelenden (2a, 3a) aufnehmbar sind. Um die Montage der Verbindungseinrichtung (1), insbesondere zwischen Hochspannungskabeln (2, 3) mit großem Querschnitt zu vereinfachen, weist die Kontakthülse (9, 10) erfindungsgemäß eine sich in Längsrichtung (L) erstreckende Öffnung (9b, 10b) auf, durch welche die sich gegenüberliegenden Kabelenden (2a, 3a) quer zur Längsrichtung (L) in die Kabelaufnahme (10a) einführbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden von wenigstens zwei Hochspannungskabeln, deren Kabelenden abisoliert sind und sich in ihrer Längsrichtung gegenüberliegen, mit wenigstens einer die Kabelenden überbrückenden und wenigstens teilweise umgebenden Kontakthülse aus elektrisch leitendem Material, wobei die Kontakthülse eine Kabelaufnahme aufweist, in der die Kabelenden aufnehmbar sind.
Zur elektrischen Verbindung von Hochspannungskabeln sind aus dem Stand der Technik vorgefertigte Hochspannungsmuffen bekannt. Die Leiter der zu verbindenden Kabel werden an ihren Enden von Isoliermaterial befreit und anschließend durch eine Verbindungseinrichtung der oben genannten Art elektrisch verbunden. Anschließend wird üblicherweise um die Verbindungseinrichtung ein im Wesentlichen zylindrischer, beispielsweise aus Silikon gefertigter Muffenkörper angeordnet. Die Verbindungseinrichtung kann zusätzlich von einem Feldsteuerelement oder Abschirmzylinder umgeben sein, das elektrisch mit den Leitern der Hochspannungskabel verbunden ist und die innerhalb des Feldsteuerelementes angeordnete Verbindung der Leiter gegenüber der Umgebung elektromagnetisch abschirmt.
Für die Verbindung der Leiter von Hochspannungskabeln sind die aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungseinrichtungen mit Kontakthülsen versehen, die an ihren Enden jeweils eine Öffnung zur Aufnahme der Leiter eines abisolierten Kabelendes aufweisen. Um die abisolierten Kabelenden zweier Hochspannungskabel in die Kontakthülse einführen zu können, muss zumindest eines der zu verbindenden Hochspannungskabel bewegt werden. Beispielsweise kann die Kontakthülse erst auf den Leiter eines der Hochspannungskabel gesteckt werden, um anschließend den Leiter des zweiten Hochspannungskabels in die Öffnung des zweiten Endes der Kontakthülse einzuführen. Das zweite Hochspannungskabel muss dazu zurückgezogen oder zurückgebogen werden.
Diese für die Montage einer Verbindungseinrichtung notwendigen Bewegungen der Hochspannungskabel erschweren die Montage einer bekannten Verbindungseinrichtung deutlich, insbesondere bei Kabelquerschnitten jenseits von 1200 mm². Aufgrund der geringen Biegsamkeit von Hochspannungskabeln mit großem Querschnitt erfordert ein Versetzen der Kabel, um die Kabelenden in die Kontakthülse einzuführen, sehr viel Raum zum Rangieren des Kabels.
Folglich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungseinrichtung zu schaffen, deren Montage insbesondere bei einer Verwendung für eine Verbindung von elektrischen Hochspannungskabeln mit großem Querschnitt vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Verbindungseinrichtung der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kontakthülse eine sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung aufweist, durch welche die sich gegenüberliegenden Kabelenden quer zur Längsrichtung in die Kabelaufnahme einführbar sind.
Diese erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die Montage der Verbindungseinrichtung deutlich vereinfacht ist, da die zu verbindenden Hochspannungskabel zum Einführen der Kabelenden in die Verbindungseinrichtung nicht mehr bewegt werden müssen.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für die Verbindung von Hochspannungskabeln, die Spannungen von 145 kV oder mehr übertragen und insbesondere für Kabel, deren Leiterquerschnitte eine Fläche von mehr als 1200 mm² aufweisen.
Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung kann durch verschiedene, voneinander unabhängige, jeweils für sich vorteilhafte Ausgestaltungen weiterentwickelt werden. Auf diese Ausgestaltungen und die mit den Ausgestaltungen jeweils verbundenen Vorteile wird im Folgenden kurz eingegangen.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann die Öffnung der Kontakthülse in Längsrichtung durchgängig sein. Auf diese Weise kann die Kontakthülse entlang ihrer gesamten Längserstreckung die Kabelenden aufnehmen und zur Anpassung ihrer Position auf den Kabelenden beliebig verschoben werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann zusätzlich zu ersten Kontakthülse eine weitere, zweite Kontakthülse vorgesehen sein, welche im montierten Zustand der ersten Kontakthülse bezüglich der Kabelenden im Bereich der Öffnung gegenüberliegt. Die Kontakthülsen können somit einen größeren Teil des Umfangs der Kabelenden oder den gesamten Umfang der Kabelenden umgreifen, so dass die Leiter der Kabelenden großflächig und zuverlässig kontaktiert werden können.
Um Kabelenden mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt großflächig und zuverlässig zu kontaktieren, können die beiden Kontakthülsen halbschalenförmig ausgestaltet sein. Die Kontakthülsen können in Längsrichtung ein im Wesentlichen halbkreisförmiges Profil aufweisen, dessen nach innen weisender Radius etwa dem Außenradius wenigstens eines Kabelendes entspricht.
Für eine kostengünstige Fertigung der Kontakthülsen sowie für eine symmetrische Kontaktierung der Kabelenden können die beiden Kontakthülsen vorzugsweise identisch aufgebaut sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung kann die wenigstens eine Kontakthülse in radialer Richtung oder quer zur Längsrichtung elastisch erweiterbar und/oder verengbar ausgestaltet sein. Die Kabelaufnahme der Kontakthülse kann vorzugsweise Abmessungen, beispielsweise einen Durchmesser, aufweisen, die etwas größer als die Abmessungen eines aufzunehmenden Kabelendes sind, um die Montage der Kontakthülse auf dem Kabelende zu vereinfachen.
Um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen der Kontakthülse und dem aufgenommenen Kabelende herzustellen, kann ein Klemmorgan vorgesehen sein, welches die Kontakthülse im montierten Zustand verengt und somit auf das Kabelende drückt. Alternativ kann die Aufnahme der Kontakthülse etwas kleinere Abmessungen als das aufzunehmende Kabelende aufweisen. Indem die Kontakthülse für die Montage auf das Kabelende elastisch gedehnt wird, kann eine Vorspannung in der Kontakthülse erzeugt werden, die für einen zuverlässigen Kontakt zwischen der Kontakthülse und den in der Kabelaufnahme der Kabelhülse angeordneten Leitern sorgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung kann sich der Umfang der wenigstens einen Kontakthülse ausgehend von ihren Enden in Längsrichtung jeweils vergrößern oder verkleinern. Auf diese Weise bildet die Kontakthülse an ihrem Umfang eine Keilform, auf die zum Verengen der Kontakthülse Klemmorgane aufgeschoben werden können.
Die Kontakthülse kann im Wesentlichen zylinderförmig geformt sein, so dass aufgrund des in Längsrichtung veränderlichen Umfangs ein Außenkonus entsteht. Vorzugsweise vergrößert sich der Umfang der Kontakthülse jeweils ausgehend von ihren Enden, so dass die Umfangsfläche der Kontakthülse an beiden Enden wenigstens einen Abschnitt einer sich zu den Enden hin verjüngenden Kegelfläche bildet. Vorzugsweise umfasst die Verbindungseinrichtung wenigstens zwei die wenigstens eine Kontakthülse umgreifende Klemmorgane, die in zueinander entgegen gesetzten axialen Richtungen, in oder entgegen der Längsrichtung, jeweils auf ein Ende der Kontakthülse aufschiebbar sind und somit aufgrund des von den Enden ausgehend vergrößernden Umfangs eine auf die Kontakthülse wirkende Pressung erzeugen. Ein Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass während des oder nach dem Montagevorgang der Verbindungseinrichtung entstehende Längskräfte, die durch die Klemmorgane auf die Kabelenden oder die Kontakthülse wirken, durch die auf zwei gegenüberliegenden Enden der Kontakthülse angeordneten Klemmorgane wenigstens teilweise aufgehoben werden. Vorzugsweise ist die Kontakthülse symmetrisch zu einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Mittenebene aufgebaut, so dass sich auf die Kontakthülse wirkende Klemmkräfte, zumindest bei gleich großen zu verbindenden Kabelenden, vollständig aufheben.
Die beiden Enden der Kontakthülse können jeweils einem der beiden zu verbindenden Kabelenden zugeordnet sein, so dass ein zuverlässiger Kontakt zwischen der Kontakthülse und einem Kabelende jeweils durch ein separates Klemmorgan sichergestellt ist.
Um das Aufschieben der Klemmorgane auf die Kontakthülse zu vereinfachen und die Übertragung von Klemmkräften von den Klemmorganen auf die Kontakthülse zu verbessern, können die Klemmorgane mit einem Innenkonus versehen sein, der flächig auf dem Umfang der Kontakthülse angeordnet ist. Der Schrägungswinkel des Innenkonus kann vorzugsweise einem Schrägungswinkel der Mantelfläche der Kontakthülse in Längsrichtung entsprechen.
Die Klemmorgane können gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindungseinrichtung im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet sein. Somit können über den gesamten Umfang der Klemmorgane Klemmkräfte oder Kontaktkräfte auf die Kontakthülse übertragen werden. Um die Montage der Klemmorgane auf die Kabelenden oder die Kontakthülse zu vereinfachen, können die Klemmorgane teilbar ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Klemmorgane von zwei Ringhälften gebildet sein, die über Flanschverbindungen an ihren Enden zu einem Ring verbunden werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Verbindungseinrichtung wenigstens einen Spannkörper umfassen, durch den eine von den Klemmorganen auf die Kontakthülse wirkende Spannkraft zwischen den Klemmorganen übertragbar ist oder durch den die sich bezüglich der Kontakthülse gegenüberliegenden Klemmorgane kraftleitend miteinander verbunden sind. Somit entsteht ein geschlossener Kraftfluss, der von der Kontakthülse durch ein Klemmorgan an einem Ende der Kontakthülse, den Spannkörper und das Klemmorgan an dem anderen Ende der Kontakthülse zurück in die Kontakthülse gelangt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Spannkörper im Wesentlichen rohrförmig und um seine in Längsrichtung weisende Längsachse drehbar ausgestaltet sein. Die in Längsrichtung weisenden Enden des Spannkörpers können auf ihrer Innenseite mit zueinander gegenläufigen Innengewinden versehen sein, die sich im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung jeweils mit einem Außengewinde eines zugeordneten Klemmorgans im Eingriff befinden. Der Spannkörper kann somit als Werkzeug dienen, durch dessen Drehung die Klemmorgane ausgehend von den Enden der Kontakthülse nach innen oder nach außen bewegt werden. Vorzugsweise vergrößert sich der Umfang der Kontakthülse ausgehend von den Enden, so dass bei einer Drehung des Spannkörpers die Enden der Kontakthülse zugleich verjüngt oder erweitert werden.
Um die Montage des Spannkörpers bezüglich der Kabelenden zu vereinfachen, kann der Spannkörper in Längsrichtung geteilt sein. Zur Gewährleistung der Funktion eines in oder auf dem Spannkörper vorgesehenen Gewindes, das sich über beide Hälften des Spannkörpers erstreckt, sicherzustellen, können Positionierhilfen vorgesehen sein, welche eine Ausrichtung der beiden Hälften des Spannkörpers zueinander ermöglichen. Beispielsweise können die Auflageflächen zwischen den beiden Hälften des Spannkörpers ineinander greifende Profile aufweisen, die eine Festlegung einer eindeutigen Position der beiden Hälften zueinander in Längsrichtung und/oder in radialer Richtung des Spannkörpers gewährleisten. Um die Herstellung einer Positionierhilfe zu vereinfachen, können Passstiffte vorgesehen sein, die in Bohrungen einer Hälfte des Spannkörpers aufgenommen sind und sich im montierten Zustand in eine angrenzende Bohrung der zweiten Hälfte des Spannkörpers erstrecken.
Die Verbindungseinrichtung kann nach ihrer Montage zur Abdichtung und zur elektrischen Isolation gegenüber der Umwelt in einen Muffenkörper eingesetzt werden. Der Muffenkörper kann als ein im Wesentlichen zylinderförmiger Silikonkörper ausgestaltet sein. Um auf zusätzliche Halte- oder Verbindungsmittel verzichten zu können, kann der Spannkörper im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung, zumindest nach dem Aufschieben der Klemmorgane auf die Kontakthülsen, vorzugsweise durch den Muffenkörper zusammengehalten werden.
Der Muffenkörper kann während der Montage der Verbindungseinrichtung, um die Verbindungseinrichtung zugänglich zu machen, auf dem Kabelmantel eines der zu verbindenden Hochspannungskabel geschoben werden. Nach Abschluss der Montage der Verbindungseinrichtung wird der Muffenkörper dann über die Kabelenden und die Verbindungseinrichtung gezogen.
Die Hülle des Muffenhauptkörpers, welche die Kabelisolation und die Verbindungseinrichtung umgibt, kann sich einer Stufe zwischen der Kabelisolation und der Verbindungseinrichtung oder dem Spannkörper nur bedingt anpassen. Bei einer zu großen Stufe würde ein Luftspalt entstehen, durch den das elektrische Feld negativ beeinflusst werden und somit die Gefahr einer Überbeanspruchung des Isoliermaterials entstehen kann. Bei Spannungen von etwa 145 kV hat sich aus Versuchen eine maximale tolerierbare Stufe von 1 mm ergeben. Bei Mittelspannungskabelgarnituren, z. B. 24 kV, kann die Stufe wesentlich größer sein.
Der Muffenkörper liegt vorzugsweise flächig an dem gesamten Umfang des Spannkörpers auf. Somit entsteht kein Luftspalt, der das elektrische Feld innerhalb des Muffenkörpers negativ beeinflussen würde. Der Muffenkörper kann aus mehreren Teilen aufgebaut sein. Beispielsweise kann jedem Kabelende ein vorzugsweise aus Silikon gefertigter Kabeladapter zugeordnet sein, der für eine bündige Aufnahme der zu verbindenden Kabel oder Kabelenden bildet und die Entstehung eines Luftspaltes zwischen Kabel und Muffe vermeidet. Damit die äußere Hülle des Muffenkörpers, die sowohl die Kabeladapter als auch die Verbindungseinrichtung umgibt, keinen Luftspalt einschließt, sollte bei dieser Ausführung des Muffenkörpers der äußere Durchmesser der Verbindungseinrichtung, der von dem Spannkörper gebildet sein kann, dem Außendurchmesser der Kabeladapter entsprechen.
Ein mit Innengewinden versehener Spannkörper muss zur Betätigung von mit Außengewinden versehenen Klemmorganen Radialkräfte auf die Klemmorgane übertragen. Um ein unbeabsichtigtes Auseinandergleiten der beiden Hälften eines zweigeteilten Spannkörpers während des Spannvorgangs zu vermeiden, kann wenigstens ein Befestigungselement vorgesehen sein, das den Spannkörper zumindest während der Montage der Verbindungseinrichtung zusammenhält. Vorzugsweise kann der Spannkörper mit Spanngurtschlüsseln, die beispielsweise als Filterschlüssel zur Montage oder Demontage von Ölfiltern im Kfz-Bereich angewendet werden, zugleich zusammengehalten und für eine Längsbewegung der Klemmorgane verdreht werden. Vorzugsweise können zwei Spanngurtschlüssel verwendet werden, die an dem Spannkörper um 180° versetzt angeordnet werden, um während der Montage auf den Spannkörper wirkende Querkräfte so gering wie möglich zu halten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Verbindungseinrichtung wenigstens eine mit einem Innengewinde versehene Spannhülse umfassen, die auf wenigstens ein in Längsrichtung weisendes, mit einem Außengewinde versehenes Ende des Stützkörpers aufschraubbar ausgestaltet ist und durch die im montierten Zustand eine Spannkraft von dem Spannkörper auf ein Klemmorgan übertragbar ist. Die Spannhülse kann im Wesentlichen topfförmig geformt sein, wobei der Boden des Topfes eine Stützfläche zur Übertragung einer in oder entgegen der Längsrichtung wirkenden, zumindest bei der Montage aufgebrachten Spannkraft auf ein Klemmorgan aufweist.
Vorzugsweise sind zwei Spannhülsen vorgesehen, die jeweils auf ein Ende des Spannkörpers aufschraubbar sind und somit jeweils eine in Längsrichtung wirkende Spannkraft auf eines der an den Enden der Kontakthülse angeordneten Klemmorgane übertragen. Ein Vorteil dieser Anordnung mit zwei Spannhülsen ist, dass die Klemmorgane nahezu unabhängig voneinander auf die Spannhülse geschoben werden können und somit eine Anpassung der Spannhülse an zu verbindenden Kabelenden mit unterschiedlichen Durchmessern möglich wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Spannhülsen auch unmittelbar miteinander verbunden sein. Eine erste Spannhülse kann mit einem kleineren Außendurchmesser und einem Außengewinde versehen sein, das in ein Innengewinde einer zweiten Spannhülse einschraubbar ausgestaltet ist. Auf diese Weise ist der Aufbau der Verbindungseinrichtung weiter vereinfacht und die Herstellkosten können verringert werden.
Um den Abstand zwischen den Stützflächen der Spannhülsen oder den auf der Kontakthülse angeordneten und durch die Spannhülse verschiebbaren Klemmorganen zu verringern, kann die erste Spannhülse in zwei Positionen, die jeweils um 180° zueinander gedreht sind, in die zweite Spannhülse einschraubbar ausgestaltet sein. Durch eine außermittige Anord nung der Stützfläche der ersten Spannhülse gegenüber ihrem Außengewinde kann diese somit in Richtung des zu betätigenden Klemmorgans verlagert werden.
Für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage einer Verbindungseinrichtung wird die oben genannte Aufgabe gelöst, indem wenigstens eine Kontakthülse quer zu einer Längsrichtung der Kabelenden in eine Position, in der die wenigstens eine Kontakthülse beide Kabelenden überlappt, auf die Kabelenden aufgesetzt wird.
In einer erfindungsgemäßen Verbesserung des Verfahrens können Klemmorgane auf Enden der Kontakthülse aufgeschoben werden, welche die Kontakthülse beim Aufschieben zusammendrücken. Somit ist eine zuverlässige Kontaktierung der Kabelenden sichergestellt.
Um das Montageverfahren weiter zu vereinfachen, kann ein Spannkörper mit den Klemmorganen über in Längsrichtung verlaufende Gewinde bewegungsübertragend verbunden und die Klemmorgane durch eine Drehung des wenigstens einen Spannkörpers oder von zwischen Spannkörper und Klemmorganen angeordneten Spannhülsen auf die wenigstens eine Kontakthülse geschoben werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei unterschiedlichen Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beispielhaft erläutert. Dabei stellen die beschriebenen Ausführungsformen lediglich mögliche Ausgestaltungen dar, die für den jeweiligen Anwendungsfall modifiziert werden können. Einzelne, für sich vorteilhafte Merkmale können gemäß der obigen Beschreibung der vorteilhaften Ausgestaltungen bei der jeweils beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt oder weggelassen werden.
Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Explosionsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
2 eine schematische perspektivische Explosionsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Zunächst wird der Aufbau einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben.
Die Verbindungseinrichtung 1 ist für die Verbindung von elektrischen Kabeln, insbesondere von elektrischen Hochspannungskabeln 2, 3 geeignet. Die Hochspannungskabel 2 und 3 sind mit Kabelmänteln 2c, 3c versehen, deren für Hochspannungskabel übliche Komponenten, wie extrudierte Halbleiter, Kunststoffisolation und Abschirmung der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. In und entgegen ihrer Längsrichtung L aufeinander zulaufende Kabelenden 2a und 3a der Hochspannungskabel 2 und 3 sind für die Montage der Verbindungseinrichtung 1 abisoliert und umfassen die aus den Kabeln 2 und 3 herausragenden Leiterabschnitte 2b und 3b.
Die Verbindungseinrichtung 1 umfasst zwei Spannhülsen 4, 5, zwei Klemmorgane 6, 7, einen aus zwei Hälften 8a, 8b bestehenden Spannkörper 8 sowie zwei Kontakthülsen 9 und 10, die jeweils aus einem elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus Metall gefertigt sind. Die Spannhülsen 4, 5, die Klemmorgane 6, 7 und der eventuell zur Montage verwendete Spannkörper 8 formen zusammen eine Arretiervorrichtung 12 zur Befestigung der Kontakthülsen 9, 10 auf den Kabelenden 2a, 3a. Der im wesentlichen rohrförmige Spannkörper 8 dient außerdem als elektromagnetische Abschirmung der hergestellten Verbindung. Die Arretiervorrichtung 12 und die Kontakthülsen 9, 10 bilden zusammen einen Bausatz 11 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung 1.
Die Kontakthülsen 9 und 10 sind identisch ausgebildet. Beide Kontakthülsen weisen jeweils eine Kabelaufnahme 9a, 10a auf, in welche die Kabelenden 2a, 3a aufnehmbar sind. Die Kabelaufnahmen 9a und 10a umfassen jeweils Öffnungen 9b und 10b, durch welche die sich gegenüberliegenden Kabelenden 2a, 3a quer zur Längsrichtung L in die Kabelaufnahmen 9a, 10a einführbar sind.
Die Kontakthülsen 9, 10 sind im Wesentlichen halbschalenförmig gestaltet, wobei der durch die Kontakthülsen 9, 10 gebildete Hohlraum die Kabelaufnahme 9a, 10a bildet. Die in und entgegen der Längsrichtung L weisenden Enden 9c, 9d, 10c, 10d der Kontakthülsen 9, 10 weisen für eine verlässliche Kontaktierung der Kabelenden 2a, 3a einen Innendurchmesser auf, der etwa dem Außendurchmesser der Kabelenden 2a, 3a entspricht.
Die Kontakthülsen 9, 10 sind jeweils an ihren Enden 9c, 9d, 10c, 10d konisch geformt. Der Umfang der Kontakthülsen 9, 10 erweitert sich beginnend von den Enden 9c, 9d, 10c, 10d in oder entgegen der Längsrichtung L bis zur Mitte zwischen den Enden 9c, 9d, 10c, 10d der Kontakthülsen 9, 10. Im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung sind die Kon takthülsen 9, 10 zueinander symmetrisch auf den Kabelenden 2a, 3a angeordnet, so dass die außen liegenden Mantelflächen der beiden Kontakthülsen 9, 10 zusammen einen Doppelkonus bilden. Auf diesem Doppelkonus können im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung von beiden Enden der Kontakthülsen 9, 10 die Klemmorgane 6, 7 aufgeschoben werden. Die Klemmorgane 6, 7 sind im Wesentlichen ringförmig geformt, so dass im montierten Zustand nahezu über den gesamten Umfang der Kontakthülsen 9, 10 eine im Wesentlichen in radialer Richtung, d. h. quer zur Längsrichtung L wirkende Radialkraft oder Kontaktkraft auf die Kontakthülsen 9, 10 ausgeübt wird.
Damit die Kontakthülsen 9, 10 durch von den Klemmorganen 6, 7 ausgehende Radialkräfte oder Klemmkräfte leicht verengt werden können, sind die Kontakthülsen 9, 10 jeweils mit in Längsrichtung L verlaufenden Schlitzen 9e, 10e versehen. Die Schlitze 9e, 10e werden bei Aufbringen einer Spannkraft S1, S2 auf die Klemmorgane 6, 7 verengt, so dass sich der Innenradius der Kontakthülsen 9, 10 insgesamt verkleinert, bis die Kontakthülsen 9, 10 auf den Kabelenden 2a, 3a über den gesamten Radius der Kontakthülsen 9, 10 aufliegen.
Um die Klemmorgane 6, 7 auf den Kabelenden 2a, 3a oder auf den Enden 9d, 10d der Kontakthülsen 9, 10 bei bereits positioniertem Hochspannungskabel anordnen zu können, sind die im Wesentlichen ringförmigen Klemmorgane 6, 7 zweigeteilt. Die beiden Ringhälften 6a, 6b bzw. 7a, 7b können beispielsweise über eine Verschraubung miteinander verbunden sein, wobei die Schraubenköpfe in an der Umfangsfläche der Klemmorgane 6, 7 eingelassene Vertiefungen angeordnet sein können.
Um die Klemmorgane 6, 7 auf die auf den Kabelenden 2a, 3a vormontierten Kontakthülsen 9, 10 aufzudrücken, werden zunächst die Hälften 8a, 8b des rohrförmigen Spannkörpers 8 derart angeordnet, dass die Kabelenden 2a, 3a und Kontakthülsen 9, 10 in dem von dem Spannkörper 8 eingeschlossenen Hohlraum positioniert sind. Der Spannkörper 8 ist an seinem Umfang mit einem Gewinde 8c versehen, das komplementär zu Innengewinden 4a, 5a der Spannhülsen 4, 5 ausgestaltet ist.
Auch die Spannhülsen 4, 5 bestehen jeweils aus zwei Hälften, die bei bereits in einer Verbindungsposition positionierten Hochspannungskabeln 2, 3 um die Kabelenden 2a, 3a herum montiert werden können. Die Teilung der Spannhülsen 4, 5 ist in der Figur nicht gezeigt, kann jedoch ähnlich gestaltet sein wie die Teilung des Spannkörpers 8 oder der Klemmorgane 6, 7. Die Spannhülsen 4 und 5 sind im Wesentlichen topfförmig geformt, wobei der Boden des Topfes jeweils von einem ringförmigen Stützabschnitt 4c, 5c gebildet ist. Jeder Stützabschnitt 4c, 5c ist jeweils mit einer Durchgangsöffnung 4d, 5d versehen, die als Durchlass für jeweils ein Kabelende 2a, 3a dient.
Zum Aufbringen der Spannkräfte S1, S2 auf die Klemmorgane 6, 7 werden die zusammengesetzten Spannhülsen 4, 5 auf den vorher zusammengelegten Spannkörper 8 aufgeschraubt. Da die Spannhülsen 4, 5 den Spannkörper 8 zusammenhalten, sind keine zusätzlichen Verbindungsmittel zum Verbinden der beiden Hälften 8a, 8b des Spannkörpers 8 notwendig.
Alternativ können die Spannhülsen 4, 5 gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch unmittelbar, ohne einen zwischen den Spannhülsen 4, 5 angeordneten Spannkörper 8 formschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt sein. Eine der beiden Spannhülsen, beispielsweise die Spannhülse 5, kann dazu mit einem kleineren Außendurchmesser und mit einem Außengewinde versehen sein, das in das Innengewinde 4a der zweiten Spannhülse 4 einschraubbar ausgestaltet ist. Die Spannhülse 5 kann gemäß dieser Ausführungsform auch um 180° gedreht, d. h. mit dem Stützabschnitt 5c vorneweg in die Spannhülse 4 eingeschraubt werden. Somit lässt sich der Abstand zwischen den Stützabschnitten 4c, 5c oder zwischen den Axiallagern 4b, 5b bei Bedarf gegenüber der in 1 gezeigten Anordnung deutlich verringern. Auch bei ineinander schraubbar ausgestalteten Spannhülsen 4, 5 kann zusätzlich ein im Wesentlichen rohrförmiger Körper vorgesehen sein, der die Spannhülsen 4, 5 umgibt, etwa die Abmessungen des Spannkörpers 8 aufweist und zur elektromagnetischen Abschirmung der Verbindungseinrichtung dient.
An einer den Kontakthülsen 9, 10 zugewandten Seite der Stützabschnitte 4c, 5d sind Axiallager 4b, 5b konzentrisch zu den Durchgangsöffnungen 4d, 5d angeordnet. In Längsrichtung L wird die Spannkraft S1 im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung über das Axiallager 4b auf das Klemmorgan 6 übertragen, das in Folge auf die auf den Kabelenden 2a, 3a angeordneten Kontakthülsen 9, 10 aufgeschoben wird. Gleichermaßen kann das Klemmorgan 7 durch die Spannhülse 5 auf die Kontakthülsen 9, 10 aufgeschoben werden, indem eine Spannkraft S2 über das Axiallager 5b auf das Klemmorgan 7 übertragen wird.
Die Axiallager 4b, 5b können als Kunststoffgleitlager, beispielsweise aus PTFE oder als metallische Gleitlager, beispielsweise aus Messing, ausgestaltet sein. Insbesondere bei sehr großen Abmessungen der zu verbindenden Kabel 2, 3 können die Axiallager 4b, 5b als Wälzlager ausgestaltet sein. Um die Montage der Axiallager zu vereinfachen, können auch diese teilbar ausgestaltet sein. Alternativ können die Axiallager vor der Montage der jeweils zwei Hälften der Spannhülsen 4 und 5 auf die Kabelenden 2a, 3a aufgeschoben werden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung, wobei für Elemente, die in Funktion und Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Der Kürze halber wird auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen.
Das Ausführungsbeispiel der 2 umfasst im Gegensatz zur 1 keine Spannhülsen. Die Funktion der Spannhülsen, d. h. das Aufbringen von Spannkräften S1, S2 erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar über die Klemmorgane 4, 5. Die Klemmorgane 4, 5 sind dazu mit Außengewinden 4e, 5e versehen, die sich über den gesamten im Wesentlichen ringförmigen Umfang der Klemmorgane 4, 5 erstrecken. Der Spannkörper 8 weist von den Enden 8e, 8f ausgehende, zueinander gegenläufige Innengewinde 8d, 8i auf, die sich bis zu einer quer zur Längsrichtung L verlaufenden Mittenebene M der Hälften 8a und 8b erstrecken können. In die Innengewinde 8d, 8i sind bei zusammengesetztem Spannkörper 8 die Außengewinde 6c, 7e der Klemmorgane 6, 7 einschraubbar sind. Um die Hälften 8a, 8b während des Montagevorgangs der Verbindungseinrichtung 1 oder zum Verschieben der Klemmorgane 6, 7 zusammenzuhalten, können Spanngurtschlüssel verwendet werden, welche die Hälften 8a, 8b des Spannkörpers 8 über einen Spanngurt zusammenhalten und zugleich über einen am Spanngurt befestigten Hebel eine Drehung des Spannkörpers 8 ermöglichen.
Der Spannkörper 8 ist somit bewegungsübertragend mit den Klemmorganen 6, 7 verbunden, wobei eine Drehbewegung des Spannkörpers 8 in Transversalbewegungen der Klemmorgane 6, 7 in oder entgegen der Längsrichtung L resultiert. Allein durch eine Drehung des Spannkörpers 8, beispielsweise mit Hilfe eines Spanngurtschlüssels, kann eine gleichzeitige Betätigung beider Klemmorgane 6 und 7 erfolgen. Beispielsweise können bei einer Drehung des Spannkörpers 8 in eine Richtung beide Klemmorgane 6, 7 auf die Kontakthülse hinauf bewegt werden, während bei einer Drehung des Spannkörpers 8 in eine entgegengesetzte Richtung die Klemmorgane 6, 7 in Richtung der Enden 9c, 9d, 10c, 10d er Kontakthülsen bewegt werden. Das Aufbringen von Kontaktkräften auf die Kontakthülsen 9, 10 ist folglich deutlich vereinfacht.
Vorzugsweise werden die Klemmorgane 6, 7 nach dem Aufschieben reibschlüssig auf den Kontakthülsen 9, 10 gehalten, so dass die aufgebrachten Klemmkräfte auch nach dem Lösen der für die Montage verwendeten Spanngurtschlüssel erhalten bleiben.
Die Verbindungseinrichtung 1 kann nach ihrer Montage zur Abdichtung und zur elektrischen Isolation gegenüber der Umwelt durch einen Muffenkörper umhüllt werden, der als ein im Wesentlichen zylinderförmiger Silikonkörper ausgestaltet sein kann. Indem der Spannkörper 8 im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung durch den Muffenkörper zusammengehalten wird, kann die Position des Spannkörpers 8 und somit die Position der Klemmorgane 6, 7 nach der Montage gesichert werden.
Damit die Kontakthülsen 9, 10 durch von den Klemmorganen 6, 7 ausgehende Radialkräfte leicht verengt werden können, sind die Kontakthülsen 9, 10 jeweils mit in Längsrichtung L verlaufenden Schlitzen 9e, 10e versehen, die bei Aufbringen einer Spannkraft S1, S2 auf die Klemmorgane 6, 7 durch eine Verschiebung der Klemmorgane 6, 7 auf die Kontakthülsen 9, 10 zusammengedrückt werden. Die Schlitze 9e, 10e erstrecken sich nahezu über die gesamte Länge der Kontakthülse 9 oder 10 und sind jeweils nur an einem Ende 9c, 9d, 10c, 10d der Kontakthülse 9, 10 verschlossen. Somit bilden die Kontakthülsen 9, 10 jeweils vier längliche Segmente 9g, 10g, die am Rand der Kontakthülse 9, 10 jeweils nur an einem in oder entgegen der Längsrichtung L weisenden Ende mit einem benachbarten Segment 9g, 10g verbunden sind, während die zwei mittig angeordneten Segmente 9g, 10g jeweils an sich diagonal gegenüberliegenden Enden mit benachbarten Segmenten 9g, 10g verbunden sind. Die segmentierten Kontakthülsen 9, 10 eignen sich insbesondere für die Kontaktierung segmentierter Leiter.
Die nach innen weisenden Flächen 6d, 7d der Klemmorgane 6, 7 sind konisch gestaltet, wobei die Schrägung und der Radius der Flächen 6d, 7d etwa der Schrägung und dem Radius der nach außen weisenden Umfangsflächen 9f und 10f der Kontakthülsen 9, 10 entspricht. Aufgrund der ringförmigen Gestalt der Klemmorgane 6, 7 bilden die Flächen 6d, 7d jeweils einen Innenkonus. Somit ist im montierten Zustand ein großflächiger Kontakt zwischen Klemmorganen 6, 7 und Kontakthülsen 9, 10 sichergestellt. Indem die Klemmorgane 6, 7 jeweils mehrere Segmente 9g, 10g der Kontakthülsen 9, 10 überbrücken, gleichen die aus leitendem Material hergestellten Klemmorgane 6, 7 den Stromfluss zwischen den Segmenten 9g, 10g aus.
Die den Kabelenden 2a, 3a im montierten Zustand zugewandten Innenflächen der Kontakthülsen 9, 10 können mit Rillen, Stegen oder Gewinden versehen sein, um die mechanische Stabilität im montierten Zustand der Verbindungseinrichtung 1 zu erhöhen und möglichst große Kräfte, insbesondere Zugkräfte, über die Kabelenden 2a, 3a übertragen zu können.
Die beiden Hälften 8a, 8b des Spannkörpers 8 sind an ihren quer zur Längsrichtung L weisenden Kanten jeweils mit Profilen 8g, 8h versehen, die beim Fügen der Hälften 8a, 8b ineinandergreifen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Hälften 8a, 8b beim Zusammensetzen in eine Position gelangen, in welcher die Seiten und Umfangsflächen der Hälften 8a, 8b des Spannkörpers miteinander fluchten und die Gewindegänge des Innengewindes 8d der beiden Hälften 8a, 8b zueinander ausgerichtet sind.
Die Klemmorgane 6, 7 und der Spannkörper 8 formen zusammen eine Arretiervorrichtung 12 zur Befestigung der Kontakthülsen 9, 10 auf den Kabelenden 2a, 3a. Die Arretiervorrichtung 12 und die Kontakthülsen 9, 10 bilden zusammen einen Bausatz 11 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung 1.

Claims

Verbindungseinrichtung (1) zum elektrischen Verbinden von wenigstens zwei Hochspannungskabeln (2, 3), deren Kabelenden (2a, 3a) abisoliert sind und sich in ihrer Längsrichtung (L) gegenüberliegen, mit wenigstens einer die Kabelenden (2a, 3a) überbrückenden und wenigstens teilweise umgebenden Kontakthülse (9, 10) aus elektrisch leitendem Material, wobei die Kontakthülse (9, 10) eine Kabelaufnahme (9a, 10a) aufweist, in der die Kabelenden (2a, 3a) aufnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthülse (9, 10) eine sich in Längsrichtung (L) erstreckende Öffnung (9b, 10b) aufweist, durch welche die sich gegenüberliegenden Kabelenden (2a, 3a) quer zur Längsrichtung (L) in die Kabelaufnahme (10a) einführbar sind.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9b, 10b) in Längsrichtung (1) durchgängig ist.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur ersten Kontakthülse (9, 10) eine weitere, zweite Kontakthülse (9, 10) vorgesehen ist, welche im montierten Zustand der ersten Kontakthülse (9, 10) bezüglich der Kabelenden (2a, 3a) im Bereich der Öffnung (9b) gegenüberliegt.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakthülsen (9, 10) halbschalenförmig ausgestaltet sind.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakthülsen (9, 10) identisch aufgebaut sind.
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kontakthülse (9, 10) quer zur Längsrichtung (L) elastisch erweiterbar und/oder verengbar ausgestaltet ist.
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Umfang der wenigstens einen Kontakthülse (9, 10) ausgehend von ihren Enden (9c, 9d, 10c, 10d) in Längsrichtung (L) jeweils vergrößert und/oder verkleinert und die Verbindungseinrichtung (1) wenigstens zwei die wenigstens eine Kontakthülse (9, 10) umgreifende Klemmorgane (6, 7) umfasst, die in und/oder entgegen der Längsrichtung (L) jeweils auf ein Ende (9c, 10c) der Kontakthülse (9, 10) aufschiebbar sind.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmorgane (6, 7) mit einem Innenkonus (6e, 7e) versehen sind.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (1) wenigstens einen Spannkörper (8) umfasst, durch den die sich bezüglich der Kontakthülse (9, 10) gegenüberliegenden Klemmorgane (6, 7) kraftleitend miteinander verbunden sind.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkörper (8) im Wesentlichen rohrförmig und drehbar ausgestaltet ist, wobei die in Längsrichtung (L) weisenden Enden (8e, 8f) des Spannkörpers (8) auf ihrer Innenseite mit zueinander gegenläufigen Innengewinden (8d) versehen sind, die sich im montierten Zustand jeweils mit einem Außengewinde (6c, 7c) eines zugeordneten Klemmorgans (6, 7) im Eingriff befinden.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (1) wenigstens eine mit einem Innengewinde (4a, 5a) versehene Spannhülse (4, 5) umfasst, die auf wenigstens ein in Längsrichtung (L) verlaufendes Außengewinde (7c) des Spannkörpers (8) aufschraubbar ausgestaltet ist und durch die im montierten Zustand eine in Längsrichtung (L) wirkende Spannkraft (S1, S2) auf ein Klemmorgan (6, 7) übertragbar ist.
Bausatz (11) zum Herstellen einer Verbindungseinrichtung (1) für Hochspannungskabel (2, 3), umfassend wenigstens eine Kontakthülse (9, 10) aus elektrisch leitendem Material zum Überbrücken von wenigstens zwei abisolierten Kabelenden (2a, 3a), die eine Kabelaufnahme (9a, 10a) aufweist, in der die Kabelenden (2a, 3a) in ihrer Längsrichtung (L) gegenüberliegend aufnehmbar sind, und eine Arretiereinrichtung (12), durch welche die Kabelenden (2a, 3a) an der Kontakthülse (9, 10) befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthülse (9, 10) eine sich in Längsrichtung (L) erstreckende Öffnung (9b, 10b) aufweist, durch welche die sich gegenüberliegenden Kabelenden (2a, 3a) quer zur Längsrichtung (L) in die Kabelaufnahme (9a, 10a) einführbar sind.
Verfahren zur Montage einer Verbindungseinrichtung (1) für Hochspannungskabel (2, 3), bei dem zu verbindende Kabelenden (2a, 3a) wenigstens zweier Hochspannungskabel (2, 3) abisoliert, in ihrer Längsrichtung (L) einander gegenüberliegend ausgerichtet und anschließend miteinander elektrisch leitend verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kontakthülse (9, 10) quer zur Längsrichtung (L) der Kabelenden (2a, 3a) in eine Position, in der die wenigstens eine Kontakthülse (9, 10) beide Kabelenden (2a, 3a) überlappt, auf die Kabelenden (2a, 3a) aufgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Klemmorgane (6, 7) auf Enden der Kontakthülse (9, 10) aufgeschoben werden, welche die Kontakthülse (9, 10) beim Aufschieben zusammendrücken.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Spannkörper (8) mit den Klemmorganen (6, 7) über in Längsrichtung (L) verlaufende Gewinde (4a, 5a, 6c, 7c, 8c) bewegungsübertragend verbunden und die Klemmorgane (6, 7) durch eine Drehung des wenigstens einen Spannkörpers (8) oder von zwischen Spannkörper (8) und Klemmorganen (6, 7) angeordneten Spannhülsen (4, 5) auf die wenigstens eine Kontakthülse (9, 10) geschoben werden.