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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kabelverbindungsvorrichtung zum Verbinden von Kabelendabschnitten, insbesondere für Photovoltaikanlagen.
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Derartige Kabelverbindungsvorrichtungen werden bei Photovoltaikanlagen zum Verkabeln einzelner Module miteinander bzw. zum Anbinden der Module einer Photovoltaikanlage an einen Wechselrichter verwendet, der den im jeweiligen Modul erzeugten Gleichstrom in den zur Einspeisung in das Stromnetz erforderlichen Wechselstrom umwandelt.
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Aus der
DE 197 51 844 C2 ist ein Kabelverbinder bekannt, der zwei Gehäuseteile aufweist, die über eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind, wobei ein Gehäuseteil eine Gewindehülse und das andere ein Gewindeansatz hat. In einer Nut der Gewindehülse ist ein Dichtelement angeordnet, das beim Zusammenschrauben der Gehäuseteile in die Gewindegänge eingreift. Innerhalb von sich konisch verjüngenden Endbereichen der Gehäuseteile ist eine Dichtung aus einem Elastomer vorgesehen, die innerhalb eines Lammellenrings mit federnden Fingern gelagert ist, die die Dichtung an ihrem Umfang umschließen. Beim Zusammenschrauben der Gehäuseteile werden die Finger über einen Bundradial nach innen gegen die Dichtung gedrückt, die dann ebenfalls konisch verformt wird.
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Aus der
US 5,502,280 A ist eine Kabelschutzvorrichtung mit einem ersten und zweiten Innenelement und einem ersten und zweiten Außenelement bekannt, wobei letztere miteinander verschraubt werden können. Die Innenelemente sind mit den zugeordneten Außenelementen relativ zueinander verlagerbar verbunden. Die Innenelemente weisen eindrückbare Wandbereiche an ihren axialen Enden auf, in deren Bereich Dichtungselemente aufgenommen sind, durch die Leitungen eingeführt werden.
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Die
DE 20 2006 017 886 U1 offenbart eine Endkappe, die an eine Innenumfangsfläche eines Gehäuses angeordnete Rippen aufweist. Die Rippen verringern die lichte Weite des Gehäuses, die weiterhin über ein Verschlusselement verringert werden kann. Die hintereinander im Gehäuse angeordneten Rippen sind in Steckrichtung verstärkt ausgebildet, so dass Biegekräfte aufgenommen werden können. Zwischen den Rippen sind Gelelemente vorgesehen, die beim Zusammenziehen der Endkappe das kabelende umschließen.
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Bisher wurden zur Verkabelung von Photovoltaikanlagen bzw. der einzelnen Module einer Photovoltaikanlage hauptsächlich Elastomerkörper verwendet, die auf die verbindenden Kabelendabschnitte aufgeschrumpft wurden. Mit anderen Worten wurden die einzelnen zu verbindenden Kabel bzw. Leitungen über eine Crimpverbindung miteinander verbunden und anschließend der Elastomerkörper aufgeschrumpft, um die Verbindung der Kabel bzw. Leitungen vor Witterungseinflüssen zu schützen.
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Da die bekannten Kabel- bzw. Leitungsverbindungen dabei über eine starre Crimpverbindung der Leitungen und das Aufschrumpfen eines Elastomerkörpers hergestellt werden, das heißt aufgrund der Unlösbarkeit der Kabelverbindung, können die Leitungsstränge eines Stromkreises nicht zerstörungsfrei getrennt werden, um beispielsweise Messgeräte zur Überprüfung der Verkabelung bzw. der Module einer Photovoltaikanlage an den Stromkreis anschließen zu können. Dies wird in der Praxis als nachteilig angesehen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kabelverbindungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die eine einfach lösbare Verbindung der Kabelendabschnitte ermöglicht und die gleichzeitig eine hohe Beständigkeit gegen Witterungs- und andere Umwelteinflüsse aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Kabelverbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Anders als bei dem Stand der Technik können mit der erfindungsgemäßen Kabelverbindungsvorrichtung die Kabelendabschnitte einfach und vor allem zerstörungsfrei wieder voneinander getrennt werden, um beispielweise Messgeräte anschließen oder um Reparaturen vornehmen zu können. Die Kabelverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung bietet, auch wenn sie mehrteilig ausgebildet ist, den Vorteil, dass die Verbindungsstelle zwischen den Kabelabschnitten dicht eingeschlossen wird. Unter dicht eingeschlossen ist hier zu verstehen, dass die erfindungsgemäße Kabelverbindungsvorrichtung die verbundenen Kabelendabschnitte dauerhaft gegen Witterungs- und andere Umwelteinflüsse schützt, so dass die elektrische Verbindung der Kabelendabschnitte durch derartige Einflüsse nicht beeinträchtigt wird. Da die beiden Teile der Kabelverbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mittels ihren korrespondierenden Gewindeabschnitten miteinander verschraubt werden, kann die Montage der Kabelverbindungsvorrichtung schnell und einfach erfolgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtmittelformationen des ersten und des zweiten Teils im verschraubten Zustand der Kabelverbindungsvorrichtung an axialen Endbereichen der Kabelverbindungsvorrichtung vorgesehen. Mit anderen Worten sind die Dichtmittelformationen des ersten Teils und des zweiten Teils derart angeordnet, dass beim Einschieben der zu verbindenden Kabel in das erste bzw. das zweite Teil das Kabel zuerst mit den Dichtmittelformationen in Eingriff gelangt und dann anschließend die Verbindungsstelle zwischen den beiden Kabeln erreicht. Die Dichtmittelformationen sind dementsprechend an Kabeleingängen der Kabelverbindungsvorrichtung vorgesehen.
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Vorteilhafter Weise können die wenigstens eine Dichtmittelformation des ersten Teils und die wenigstens eine Dichtmittelformation des zweiten Teils wenigstens eine Dichtlippe umfassen. Die Dichtmittelformationen bzw. die Dichtlippen der erfindungsgemäßen Kabelverbindungsvorrichtung tragen zusammen mit der konstruktiven Gestaltung der Verbindungsbereichs zwischen den beiden Teilen bzw. konstruktiven Gestaltung der Schraubverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil dazu bei, dass die Verbindungsstelle zwischen den zu verbindenden Kabelendabschnitten dicht eingeschlossen wird.
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In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die Kabelverbindungsvorrichtung mit ihren Dichtmittelformationen im verschraubten Zustand derart ausgebildet ist, dass die Verbindungsstelle der zu verbindenden Kabelabschnitte wasser- und staubdicht eingeschlossen wird. Unter wasser- und staubdicht ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die erfindungsgemäße Kabelverbindungsvorrichtung die Anforderungen der IP-Schutzklassen IP67 und IP68 (DIN40050/IEC60529) erfüllt, was bedeutet, dass die Kabelverbindungsvorrichtung dauerhaft unter Wasser getaucht werden kann und dabei dicht bleibt.
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Zusätzlich zu den bereits erwähnten Dichtmittelformationen des ersten und des zweiten Teils können an dem ersten und/oder dem zweiten Teil weitere Dichtmittel vorgesehen werden, die im verschraubten Zustand der Kabelverbindungsvorrichtung mit dem jeweils anderen Teil zusammenwirken.
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Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, werden das erste Teil und das zweite Teil der Kabelverbindungsvorrichtung über korrespondierende Gewindeabschnitte miteinander verbunden. Vorzugsweise weist dazu der Gewindeabschnitt des ersten Teils ein Außengewinde und der Gewindeabschnitt des zweiten Teils ein Innengewinde auf, um die beiden Teile der Kabelverbindungsvorrichtung miteinander verschrauben zu können.
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Vorteilhafter Weise sind die beiden Gewindeabschnitte in Form eines Trapezgewindes ausgebildet, das heißt die Gewindegänge des Gewindes haben die Form eines gleichschenkligen Trapezes. Ein Trapezgewinde bietet den Vorteil, dass auch über relativ kurze Gewindegänge relativ große axiale Kräfte übertragen werden können, so dass auch mit kurzen Schraubbewegungen eine große „Anzugsfestigkeit” und daraus resultierend ein stabile und vor allem dichte Verbindung der beiden Teile erreicht wird, was auch unter dem Gesichtspunkt der Wasser- und Staubdichtigkeit sowie einer Unempfindlichkeit gegenüber starken Temperaturschwankungen vorteilhaft ist.
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Das erste Teil der Kabelverbindungsvorrichtung weist erfindungsgemäß einen rohrförmigen Abschnitt auf, der sich ausgehend von dem Gewindeabschnitt des ersten Teils erstreckt und einen axialen Endabschnitt des ersten Teils bildet, der in dem Aufnahmeabschnitt des zweiten Teils aufgenommen wird. Ferner weist der rohrförmige Abschnitt in seiner Wandung vorzugsweise eine Öffnung auf. Die Öffnung in der Wandung des Rohrabschnitts des ersten Teils kann unter anderem dazu verwendet werden, dass während der Montage der Kabelverbindungsvorrichtung dann, wenn sich die Verbindungsstelle der Kabelendabschnitte bereits im rohrförmigen Abschnitt des ersten Teils befindet, die Verbindungsstelle weiterhin zugänglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kanal des zweiten Teils abschnittsweise derart ausgebildet, dass er im verschraubten Zustand der Kabelverbindungsvorrichtung den rohrförmigen Abschnitt des ersten Teils aufnimmt. Dabei legen der rohrförmige Abschnitt des ersten Teils und der Kanal des zweiten Teils erfindungsgemäß einen Aufnahmebereich in der Kabelverbindungsvorrichtung fest. Der Aufnahmebereich ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass Kabelklemmvorrichtungen und/oder Sicherungen und/oder Dioden darin aufgenommen werden können.
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Die Kabelverbindungsvorrichtung ist erfindungsgemäß aus einem vernetzten Werkstoff, insbesondere aus einem Elastomer, einem Thermoplast oder einem thermoplastischen Elastomer hergestellt. All diese Materialien zeichnen sich durch eine gute Wasser- und Temperaturbeständigkeit aus. Mit anderen Worten können das erste Teil und das zweite Teil der Kabelverbindungsvorrichtung durch Spritzguss- oder andere Gussverfahren hergestellt werden. Das erste und das zweite Teil können dementsprechend einstückig ausgeführt sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es stellen dar:
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1 eine Schnittansicht einer Kabelverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
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2a eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kabelverbindungsvorrichtung im unverschraubten Zustand mit den zu verbindenden Kabelendabschnitten;
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2b eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kabelverbindungsvorrichtung im verschraubten Zustand mit den zu verbindenden Kabelendabschnitten;
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3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Kabelverbindungsvorrichtung; und
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4a und b zu Illustrationszwecken eine Schnittansicht eines Kabelendverschlusses nach dem Stand der Technik.
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1 zeigt eine Schnittansicht der Kabelverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Kabelverbindungsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet ist.
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Die Kabelverbindungsvorrichtung 10 weist ein erstes Teil 12 und ein zweites Teil 14 auf, die über eine Gewindeverbindung 16 miteinander verbunden sind. Das erste Teil 12 weist einen Kanal 18 auf, der sich in Richtung der Längsasche L der Kabelverbindungsvorrichtung 10 durch das erste Teil hindurch erstreckt. An dem ersten Teil 12 der Kabelverbindungsvorrichtung 10 ist ein Gewindeabschnitt 20 in Form eines Außengewindes ausgebildet. An den Gewindeabschnitt 20 schließt sich ein rohrförmiger Abschnitt 22 an, der einen axialen Endabschnitt des ersten Teils 12 bildet.
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In dem Kanal 18 sind ferner in einem Abschnitt Dichtmittelformationen 24 am Innenumfang 26 des Kanals 18 vorgesehen. Die Dichtmittelformationen 24 in dem Kanal 18 werden von einer Mehrzahl von Dichtlippen 28 (in 1 nur eine Dichtlippe aus Gründen der Übersichtlichkeit mit einem Bezugszeichen versehen) gebildet, wobei die einzelnen Dichtlippen 28 einer Dichtmittelformationen 24 axial voneinander beabstandet sind. Wie man in 1 erkennt, befindet sich die Dichtmittelformation 24 an einem axial Endabschnitt 30 des ersten Teils 12, der dem von dem rohrförmigen Abschnitt 22 gebildeten Endabschnitt entgegengesetzt ist.
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Der Kanal 18, der sich durch das erste Teil 12 hindurch erstreckt, weist drei verschiedene Durchmesser auf d1, d2 und d3, wobei die einzelnen Durchmesserbereiche abgestuft ineinander übergehen. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Kanal 18 den kleinsten Durchmesser d1 im axialen Endabschnitt 30 auf und den größten Durchmesser d3 im Bereich des Rohrabschnitts 22.
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Die Wandung 32 des Rohrabschnitts 22 umfasst eine Öffnung 33, die im weiteren Verlauf dieser Beschreibung näher eingegangen wird.
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Das zweite Teil 14 weist, wie das erste Teil 12, einen Kanal 34 auf, der sich durch das zweite Teil 14 in Richtung der Längsachse L der Kabelverbindungsvorrichtung 10 hindurch erstreckt. In einem Abschnitt des Kanals 34 sind am Innenumfang 36 Dichtmittelformationen 38 vorgesehen, die von einer Mehrzahl von Dichtlippen 40 gebildet werden. Die einzelnen Dichtlippen 40 einer Dichtmlttelformation 38 sind in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Das zweite Teil 14 umfasst ferner einen Gewindeabschnitt 42 in Form eines Innengewindes. Der Gewindeabschnitt 42 des zweiten Teils bildet einen Endabschnitt des zweiten Teils 14. Am zu dem Gewindeabschnitt 42 entgegengesetzten axialen Ende des zweiten Teils 14 befindet sich der axiale Endabschnitt 44 des zweiten Teils 14, in dem die Dichtmittelformation 38 vorgesehen ist.
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Der Kanal 34 des zweiten Teils 14 weist zwei verschiedene Durchmesser d4 und d5 auf, wobei der Kanal 34 im Bereich des Endabschnittes 44 den Durchmesser d4 und in einem Aufnahmeabschnitt 46 den Durchmesser d5 aufweist. In dem Aufnahmeabschnitt 46 des zweiten Teils 14 wird der Rohrabschnitt 22 des ersten Teils 12 aufgenommen.
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1 zeigt die Kabelverbindungsvorrichtung 10 in einem Zustand, in dem das erste Teil 12 und das zweite Teil 14 mit ihren korrespondierenden Gewindeabschnitten 20 und 42 miteinander verschraubt sind. Das Außengewinde des Gewindeabschnitts 20 des ersten Teils und das Innengewinde des Gewindeabschnitts 42 des zweiten Teils 14 sind hier in Form eines Trapezgewindes ausgebildet. Wie bereits erwähnt, wird dabei der Rohrabschnitt 22 des ersten Teils in einem Abschnitt 46 des zweiten Teils 14 aufgenommen. Hier kann es vorgesehen sein, dass sich die Außenumfangsfläche 48 des Rohrabschnitts 22 des ersten Teils 12 und die Innenumfangsfläche 50 des Aufnahmeabschnitts 46 des zweiten Teils 14 berühren, was aus Gründen der Wasser- und Staubdichtigkeit vorteilhaft sein kann.
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Aus 1 erkennt man ferner, dass der von dem Gewindeabschnitt 42 gebildete Endabschnitt des zweiten Teils 14 im verschraubten Zustand der Kabelverbindungsvorrichtung 10 mit einem Anlagebereich 52 an dem ersten Teil 12 in Anlage gelangt, um die beiden Teile 12 und 14 dicht miteinander verbinden zu können.
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In 1 sind ferner Griffmittel 54 an den Außenumfangsflächen 56 und 58 des ersten bzw. des zweiten Teils 12 und 14 erkennbar. Die Griffmittel 54 erleichtern die Montage der Kabelverbindungsvorrichtung 10, das heißt das Verschrauben des ersten Teils 12 und des zweiten Teils 14.
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Aus 1 wird zudem ersichtlich, dass sich der Außendurchmesser D1 des ersten Teils 12 in Richtung der Dichtmittelformation 24 verkleinert, bevor er in eine Aufwölbung 60 übergeht, mit der das erste Teil 12 axial endet.
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Der Außendurchmesser D2 des zweiten Teils 14 bleibt zunächst konstant, bis sich auch der Durchmesser D2 in Richtung der Dichtmittelformation 38 des zweiten Teils 14 verkleinert und in eine Aufwölbung 62 übergeht, die das axiale Ende des zweiten Teils 14 bildet.
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Ferner erkennt man aus 1, dass die Teile 12 und 14 jeweils einstückig ausgebildet sein können.
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2a zeigt die Kabelverbindungsvorrichtung 10 im unverschraubten Zustand, das heißt das erste Teil 12 und das zweite Teil 14 sind voneinander getrennt.
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2a zeigt ferner die zu verbindenden Kabelendabschnitte 64 und 66, die über ein Verbindungsmittel 68 an der Verbindungsstelle V miteinander verbunden sind. Bei dem Verbindungsmittel 68 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiels der Erfindung um eine Schraubklemme, die eine Schraube 70 zum Klemmen des Kabelendabschnitts 64 und eine Schraube 72 zum Klemmen des Kabelendabschnitts 66 auf weist.
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Wie in 2a gezeigt, wird das Verbindungsmittel 68 in dem Rohrabschnitt 22 aufgenommen. Die Öffnung 33 in der Wandung 32 des Rohrabschnitts 22 ist dazu vorgesehen, einen Zugriff auf die Schraube 72 oder allgemein auf das Verbindungsmittel 68 zum Verbinden der Kabelendabschnitte 64 oder 66 zu zulassen. Mit der Öffnung 34 kann nacheinander auf die Schrauben 70, 72 der Schraubklemme 68 zugegriffen werden, wodurch die Montage der Kabelverbindungsvorrichtung 10 zusammen mit dem Verbindungsmittel 68 erleichtert wird.
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Als Kabelverbindungsmittel 68 sind neben einer Schraubklemme auch andere Verbindungsmittel denkbar, sodass die Erfindung nicht auf die Verwendung einer Schraubklemme beschränkt ist.
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Zur Anbringung der Kabelendabschnitte 64 und 66 an der Kabelverbindungsvorrichtung 10 ist folgendes zu sagen. Zunächst werden die Kabelendabschnitte 64 und 66 in die axialen Endabschnitte 30 und 44 des ersten und des zweiten Teils 12, 14 eingeführt, das heißt die Endabschnitte 30 und 44 bilden Kabeleingänge. Während des weiteren Einführens werden die Kabelendabschnitte 64 und 66 mit den Dichtmittelformationen 24 und 38 in Eingriff gebracht. Die Dichtmittelformationen 24 und 38 umschließen dabei die Kabelendabschnitte 64 und 66 derart, dass die Kabeleingänge 30 und 44 dicht abgeschlossen werden. Anschließend werden die Kabelendabschnitte 64 und 66, wie vorstehend beschrieben, über das Verbindungsmittel 68 unter zur Hilfenahme der Öffnung 33 in dem rohrförmigen Abschnitt 22 miteinander verbunden.
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2b zeigt die Kabelverbindungsvorrichtung 10 im verschraubten Zustand der Teile 12 und 14. Die Teile 12 und 14 wurden zusammen geführt und über ihre korrespondierenden Gewindeabschnitte 20 und 42 miteinander verschraubt, so dass die Verbindungsstelle V der Kabelendabschnitte 64 und 66 dicht von der Kabelverbindungsvorrichtung einschlossen wird.
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Aus 2b erkennt man deutlich, dass der Rohrabschnitt 22 mit seinem Innendurchmesser d3 (1) und das zweite Teil 14 mit seinem Aufnahmeabschnitt 46 einen Bereich zum Aufnehmen von Kabelverbindungsmitteln, Sicherungen und Dioden festlegen. Dabei wirkt der Rohrabschnitt 22 des ersten Teils mit einem senkrecht zur Längsachse L verlaufenden Wandabschnitt 74 des zweiten Teils 14 zusammen. Der Wandabschnitt 74 erstreckt sich radial zwischen dem Aufnahmeabschnitt 46 des zweiten Teils 14 mit dem Durchmesser d5 (1) und dem Abschnitt des zweiten Teils mit dem Durchmesser d4 (1).
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3 stellt eine perspektivische Ansicht der Kabelverbindungsvorrichtung 10 mit dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 14 im voneinander getrennten Zustand dar.
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In 3 erkennt man anhand der Gewindegänge des Außengewindes des Gewindeabschnitts 20 nun deutlich, dass die Gewinde der Gewindeabschnitte 20, 42 (in 3 nur der Gewindeabschnitt 20 erkennbar) in Form eines Trapezgewindes ausgebildet sind. An den Gewindeabschnitt 20 schließt sich der Rohrabschnitt 22 an, der in seiner Wandung 32 eine Öffnung 33 aufweist. Der Rohrabschnitt 22 des ersten Teils 12 wird von dem Kanal 18 durchsetzt.
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Im Kanal 34 des zweiten Teils 14 erkennt man in 3 die Dichtlippen 40 der Dichtmittelformation 38, die an dem Innenumfang 36 des Kanals 34 ausgeformt sind.
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4a zeigt einen Kabelendverschluss 80 mit einem Körper 82, in dem eine Öffnung 84 in Form eines Sacklochs ausgebildet ist. Die Öffnung 84 weist an ihrem Innenumfang 86 eine Dichtmittelformation 88 auf. Die Dichtmittelformation 88 wird von einer Mehrzahl von Dichtlippen 90 gebildet, die axial in Richtung der Längsachse L des Kabelendverschlusses 80 beabstandet sind. Der Körper 82 des Kabelendverschlusses 80 weist an seiner Außenumfangsfläche 92 Griffmittel 94 auf, die das Aufbringen des Kabelendverschlusses 80 auf einen Kabelendabschnitt (in 3a nicht gezeigt) erleichtern. Der Außendurchmesser D3 des Kabelendverschlusses 80 verkleinert sich in Richtung einer Aufwölbung 96, die ein axiales Ende des Kabelendverschlusses 80 bildet.
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4b zeigt den Kabelendverschluss 80 im mit einem Kabelendabschnitt 96 in Eingriff gebrachten Zustand. Mit anderen Worten greifen die Dichtlippen 88 an dem Kabelendabschnitt 98 an. Der Kabelverschluss 80 dient dazu, um bei Reparaturen an Photovoltaikanlagen offenliegende Kabelenden abzudichten, um einen Stromschlag während der Reparatur oder Montage der Photovoltaikanlage zu verhindern.
