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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Anschließen oder Verbinden mindestens eines Leiters eines Energieversorgungskabels.
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In einigen Installationen zum Verbinden elektrischer Kabel, zum Abzweigen elektrischer Kabel oder auch zum Anschluss von Kabeln an elektrische Betriebsmittel sind die Kabel in einer Entfernung von mehreren 10 cm von der Verbindungs- oder Anschlussstelle bereits unverrückbar festgelegt, beispielsweise dann, wenn die Kabel im Erdreich vergraben sind und nur ein Muffenloch zur Installation der Verbindung bzw. des Anschlusses freigelegt ist oder wenn beispielsweise die äußere Isolation oder Bewehrung eines mehrphasigen Kabels abgesetzt werden muss, wenn die einzelnen Kabeladern mit gleichen oder anderen Adern zu verbinden sind. In diesen Fällen kann die Kabelader nur noch seitlich ausgebogen werden, wenn die Installation von Verbindungs-, Abzweig- oder Anschlusselementen vorgenommen wird.
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Für diesen Anwendungsfall sind beispielsweise sogenannte Durchgangsverbinder bekannt, die nach dem Ablängen und Ausrichten der zu verbindenden Kabelleiter zueinander über ein Kabelleiterende in eine sogenannte Parkposition geschoben werden und nach dem deckungsgleichen Ausrichten der zu verbindenden Kabelleiteraderachsen zueinander in die Mittenposition zurückgeschoben werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Isolation auf der Kabelader mit der Parkposition weiter abgesetzt und später von der Muffenisolation wieder nachgebildet werden muss oder dass der Innendurchmesser der Verbinderhülse groß genug sein muss, um den Kabelleiter samt seiner Isolation aufzunehmen. In vielen Kabelgarniturbauformen ist diese Überdimensionierung aus Platz- und Kostengründen nicht möglich.
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Daher sind aus dem Stand der Technik auch teilbare Verbinder bekannt, bei denen Verbindungselemente quer zur Kabelachse verklemmt werden. In einem ersten Montageschritt werden die Verbindungselemente an den Enden der zu verbindenden Kabelleiter montiert, beispielsweise mittels hülsenförmiger Schraubverbinder, welche die Kabelleiter aufnehmen und von quer zur Längsachse angeordneten Druckschrauben an die Hülsen dauerhaft geklemmt werden. In einem zweiten Montageschritt werden die auf den Leitern vormontierten Verbindungselemente miteinander verbunden. Dabei sollen die Kabeladern möglichst wenig ausgebogen werden, um ein unbeabsichtigtes Lockern der Leiterverbindungen zu verhindern.
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Aus der
GB 2 319 402 A ist eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Aufgrund der durch die Kontaktorgane der beiden Verbindungselemente vorgegebenen Anlageflächen müssen die miteinander zu verbindenden Kabel beim Verbinden der beiden Verbindungselemente mehr oder weniger gedreht werden, um eine flächige Anlage der Kontaktorgane der Verbindungselemente zu erreichen. Dabei besteht die Gefahr, dass sich die Verbindung zwischen dem zu drehenden Verbindungselement und dem daran montierten Leiter aufgrund der mit der Drehung einhergehenden mechanischen Beanspruchung wieder lockert. Dies gilt verstärkt bei beengten Platzverhältnissen und geringen freien Kabellängen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, die weiter verbesserte Gebrauchseigenschaften aufweist. In einer Ausführungsart soll die Montage der Vorrichtung weiter vereinfacht und dabei dennoch eine dauerhaft gute elektrische Verbindung gewährleistet sein.
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In einer Ausführungsart der Erfindung ist das Problem durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung ein mit dem Leiter verbindbares erstes Verbindungselement auf, das mittels eines Klemmelements mit einem zweiten Verbindungselement der Vorrichtung verbindbar ist. Die beiden Verbindungselemente weisen jeweils mindestens abschnittsweise eine zylindrische, insbesondere eine kreiszylindrische Umfangsfläche und eine diesbezüglich zentrische Längsachse auf. Insbesondere weisen die beiden Verbindungselemente an oder nahe ihren einander zugewandten Enden zueinander kongruente kreiszylindrische Abschnitte auf, so dass im verbundenen Zustand die beiden Verbindungselemente im Wesentlichen absatzfrei aneinander stoßen.
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Eines der beiden Verbindungselemente weist ein zapfenförmiges erstes Kontaktorgan mit einer in Richtung der zentrischen Längsachse und/oder in Umfangsrichtung um die zentrische Längsachse mindestens abschnittsweise kreiszylindrischen und zur zentrischen Längsachse konzentrischen ersten Kontaktfläche auf, die beim Verbinden der Verbindungselemente durch das Klemmelement in elektrisch verbindende Anlage an eine zweite Kontaktfläche eines hülsenförmigen zweiten Kontaktelements des anderen der beiden Verbindungselemente bringbar ist. Die zweite Kontaktfläche kann hierzu ebenfalls mindestens abschnittsweise kreiszylindrisch sein. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Kontaktfläche aber auch im Querschnitt polygonartig sein oder auch durch Anlagestege gebildet sein, die sich parallel zur zentrischen Längsachse erstrecken können.
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Das andere der beiden Verbindungselemente weist eine Aufnahmeöffnung auf, über welche das erste Kontaktorgan exzentrisch zur zentrischen Längsachse des anderen der beiden Verbindungselemente in das andere der beiden Verbindungselemente einführbar ist und beim Verbinden der Verbindungselemente durch das Klemmelement konzentrisch zu der zentrischen Längsachse des anderen der beiden Verbindungselemente ausrichtbar ist, insbesondere in radialer Richtung in Bezug auf die zentrische Längsachse verschiebbar ist, und dabei in elektrisch verbindende Anlage an eine zweite Kontaktfläche eines zweiten Kontaktorgans des anderen der beiden Verbindungselemente bringbar ist, so dass im verbundenen Zustand die zentrischen Längsachsen der beiden Verbindungselemente fluchten. Dadurch sind die beiden Verbindungselemente an der Verbindungsstelle im Wesentlichen absatzfrei in wahlfreier Drehposition zueinander, bezogen auf die zentrische Längsachse, miteinander verbindbar.
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Die konkrete Form oder Querschnittsform der zweiten Kontaktfläche ist für viele Anwendungen nicht ausschlaggebend. Wesentlicher ist dagegen, dass die zweite Kontaktfläche unter Berücksichtigung der radialen Erstreckung der mindestens abschnittsweise kreiszylindrischen Kontaktfläche des ersten Kontaktorgans derart an dem Kontaktorgan angeordnet ist, dass im verbundenen Zustand die zentrischen Längsachsen der beiden Verbindungselemente fluchten. Bei einer Drehung des Verbindungselements mit dem ersten Kontaktorgan um die zentrische Längsachse bleibt das erste Kontaktorgan in elektrisch verbindender Anlage an dem zweiten Kontaktorgan. Wenn die zweite Kontaktfläche beispielsweise durch sich parallel zur zentrischen Längsachse erstreckende Kontaktstege gebildet ist, liegen die dem ersten Kontaktorgan zugewandten Oberflächen der Kontaktstege auf einer zur zentrischen Längsachse konzentrischen Kreisbahn.
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Dadurch ist es möglich, die beiden Verbindungselemente in einer Drehposition miteinander zu verbinden, die in Bezug auf die zentrische Längsachse aus einem Winkelbereich frei wählbar ist, der durch die Erstreckung des kreiszylindrischen Abschnitts des ersten Kontaktorgans in Umfangrichtung vorgegeben ist. Der Winkelbereich kann auch weniger als 360° betragen, beispielsweise wenn der kreiszylindrische Abschnitt sich in Umfangsrichtung nur über einen Winkelbereich von weniger als 360° erstreckt, beispielsweise über einen Bereich von mehr als 90° und weniger als 180°, der für viele Anwendungsbereiche bereits ausreichend sein kann, beispielsweise wenn die Vorrichtung in einem Muffenloch angeordnet ist, das ohnehin nur von oben oder von einer Seite zugänglich ist, so dass auch das Klemmelement nur von oben oder von einer Seite betätigt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsart erstreckt sich der kreiszylindrische Abschnitt in Umfangsrichtung über 360°, insbesondere ist das erste Kontaktorgan mindestens in dem die erste Kontaktfläche bildenden Abschnitt im Querschnitt kreisförmig. In diesem Fall können die beiden Verbindungselemente in einer aus einem Winkelbereich von 360° wahlfreien Drehposition zusammengeführt und miteinander verbunden werden. Dies bietet den Vorteil, dass beim Verbinden der beiden Verbindungselemente die Verbindungsstelle zwischen einem der Verbindungselemente und dem daran angeschlossenen Leiter nicht beansprucht wird. Dadurch ist nicht nur die Montage vereinfacht, sondern es ist auch eine dauerhafte und gute elektrische Verbindung gewährleistet. Dies ist insbesondere beim Anschluss von Kabeln mit Sektorleitern oder mehrdrähtigen Leitern vorteilhaft, wie sie beispielsweise bei Energieversorgungskabeln im Niederspannungsbereich bis zu 1000 V Wechselspannung eingesetzt werden.
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Dadurch, dass im verbundenen Zustand die zentrischen Längsachsen der beiden Verbindungselemente miteinander fluchten, können auch die mindestens abschnittsweise zylindrischen Umfangsflächen der beiden Verbindungselemente miteinander fluchten, insbesondere an der Übergangsstelle der beiden Verbindungselemente. Dies ist besonders vorteilhaft bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen für den Einsatz im Mittelspannungsbereich für Spannungen von mehr als 1000 V Wechselspannung, weil dann unerwünschte Feldstärkespitzen verhindert werden können.
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In einer Ausführungsart ist die Vorrichtung zum Anschließen oder Verbinden von Leitern mit einem Querschnitt von mehr als 10 mm2 einsetzbar, insbesondere für Leiterquerschnitte bis zu 2000 mm2 oder sogar 3000 mm2.
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In einer Ausführungsart weist das beispielsweise hülsenförmige zweite Kontaktorgan eine Längsachse auf, die parallel, aber versetzt zu der zentrischen Längsachse des anderen der beiden Verbindungselemente verläuft. Die lichte Weite des zweiten hülsenförmigen Kontaktorgans kann größer sein als der Außendurchmesser des ersten Kontaktorgans. Dadurch ist das Einführen des ersten Kontaktorgans in das zweite Kontaktorgan vereinfacht, insbesondere wenn die beiden Verbindungselemente beim Zusammenfügen zueinander geschwenkt werden.
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Das zweite Kontaktorgan kann durch eine Sacklochbohrung in dem anderen der beiden Verbindungselemente hergestellt sein, dabei aber einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen. Insbesondere kann das zweite Kontaktorgan separiert sein von einem Aufnahmeraum eines an dem anderen der beiden Verbindungselemente anschließbaren elektrischen Leiters, insbesondere des Leiters eines weiteren Kabels. Dadurch ist beispielsweise gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Durchgangsverbindern eine sogenannte Ölsperre realisiert, die es beispielsweise erlaubt, einen öl- oder massegetränkten Kabelleiter mit einem kunststoffisolierten Kabelleiter zu verbinden.
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In einer Ausführungsart ist das Klemmelement beim Verbinden der Verbindungselemente in klemmende Anlage an eine Klemmfläche des ersten Kontaktorgans bringbar, insbesondere an eine auch die erste Kontaktfläche bildende kreiszylindrische Fläche des ersten Kontaktorgans. Wenn die Vorrichtung nur ein Klemmelement aufweist, kann das Klemmelement beim Verbinden der Verbindungselemente in klemmende Anlage an eine der ersten Kontaktfläche gegenüberliegende Klemmfläche des ersten Kontaktorgans bringbar sein. Die Vorrichtung kann auch mehrere Klemmelemente aufweisen, insbesondere mindestens zwei in Umfangsrichtung um die zentrische Längsachse herum beabstandet voneinander angeordnete Klemmelemente. Dadurch kann auf einfache Weise durch des Klemmelement eine die erste Kontaktfläche an die zweite Kontaktfläche anpressende Klemmkraft aufgebracht werden. Das Klemmelement kann beispielsweise eine plane Klemmfläche aufweisen, welche in Anlage an den kreiszylindrischen Abschnitt des ersten Kontaktorgans bringbar ist und dabei sich ein im Wesentlichen linienförmiger und parallel zur zentrischen Längsachse erstreckender Anlagebereich gebildet ist.
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Die zweite Kontaktfläche kann durch einen kreiszylindrischen Abschnitt des zweiten Kontaktorgans gebildet sein, insbesondere dann, wenn ein einziger elektrischer Linienkontakt ausreichend oder gewünscht ist. Alternativ kann die zweite Kontaktfläche durch einen im Wesentlichen V-förmigen Abschnitt des zweiten Kontaktorgans gebildet sein, an dessen beiden Schenkeln die erste Kontaktfläche des ersten Kontaktorgans in Anlage bringbar ist und jeweils einen elektrischen Linienkontakt bildet.
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In einer Ausführungsart ist das Klemmelement über mindestens eine der zweiten Kontaktfläche vorzugsweise gegenüberliegende Öffnung in dem anderen der beiden Verbindungselemente in klemmende Anlage an das erste Kontaktorgan bringbar, insbesondere ist das Klemmelement über eine der zweiten Kontaktfläche vorzugsweise gegenüberliegende Gewindebohrung in das andere der beiden Verbindungselemente einschraubbar. Dadurch ist sichergestellt, dass das erste Kontaktorgan im verbundenen Zustand der Verbindungselemente zwischen dem Klemmelement und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist und durch das Klemmelement an die zweite Kontaktfläche in kontaktgebende und klemmende Anlage bringbar und dort haltbar ist.
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Das Klemmelement kann durch eine Abreißschraube gebildet sein, die beim Erreichen eines der erforderlichen Klemmkraft entsprechenden Drehmoments an oder nahe der Öffnung des Verbindungselement abreißt, so dass im abgerissenen Zustand das Klemmelement im Wesentlichen bündig mit der umgebenden Oberfläche des Verbindungselements abschließt.
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In einer Ausführungsart weist mindestens eines der beiden Kontaktorgane eine beispielsweise schräg oder gekrümmt zu der Richtung einer Zugbeanspruchung auf die beiden Verbindungselemente verlaufende Anlagefläche auf, an die das andere der beiden Kontaktorgane beim Verbinden der beiden Verbindungselemente in Anlage bringbar und durch das Klemmelement haltbar ist und dadurch der verbundene Zustand der beiden Verbindungselemente formschlüssig verriegelt und gegen eine Zugbeanspruchung auf die beiden Verbindungselemente gesichert ist. Die Anlagefläche kann auch den stromtragenen Kontaktbereich bilden oder jedenfalls Bestandteil des stromtragenden Kontaktbereichs sein. Eine schräg oder gekrümmt zur Längsachse des Verbindungselements verlaufende Anlagefläche bietet außerdem den Vorteil, dass beim Betätigen des radial angreifenden Klemmelements die beiden Verbindungselemente durch die schräg verlaufende Anlagefläche axial zueinander bewegbar sind, beispielsweise in vollständige Anlage aneinander bringbar, oder jedenfalls unter axiale Spannung setzbar sind, beispielsweise um eine vollständige Anlage der Verbindungselemente aneinander zu sichern.
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Die Anlagefläche kann beispielsweise durch einen Hinterschnitt und/oder durch eine Aussparung in dem einen der beiden Kontaktorgane gebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Anlagefläche auch durch eine beispielsweise umlaufende Nut oder eine geeignete Vertiefung in einem der beiden Kontaktorgane gebildet sein. Beim Verbinden der beiden Verbindungselemente greift das andere der beiden Kontaktorgane in den Hinterschnitt, die Aussparung oder dergleichen ein und ist durch das Klemmelement in der Eingriffsposition geklemmt. Der Hinterschnitt kann beispielsweise durch einen absatzförmigen oder kegelförmigen Übergang von einem ersten zu einem zweiten zylindrischen oder hohlzylindrischen Abschnitt gebildet sein, beispielsweise kann das erste Kontaktorgan durch einen kreiszylindrischen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser gebildet sein, an den sich in Richtung auf das freie Ende ein zweiter, insbesondere ebenfalls kreiszylindrischer Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser anschließt, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser. Alternativ oder ergänzend kann das zweite Kontaktorgan einen eine erste lichte Weite aufweisenden ersten hohlzylindrischen Abschnitt aufweisen, an den sich in Richtung auf das erste Kontaktorgan ein zweiter hohlzylindrischer Abschnitt mit einer zweiten lichten Weite anschließt, wobei die zweite lichte Weite geringer ist als die erste lichte Weite.
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In einer Ausführungsart weist mindestens eines der beiden Verbindungselemente eine Aufnahmeöffnung für den darin festzulegenden Leiter auf, der auch als Klemmkanal bezeichnet werden kann. Der Querschnitt der Aufnahmeöffnung kann von einer Kreisbahn abweichen, insbesondere kann er an den Leiter angepasst sein. Quer zur Aufnahmeöffnung können über die gesamte Länge der Aufnahmeöffnung vorzugsweise gleichmäßig verteilt oder zumindest abschnittsweise, insbesondere gegenüber der oder den Klemmschrauben und/oder an der Stirnseite der Aufnahmeöffnung, Rillen oder Schneiden angebracht sein, welche die Auflagefläche zwischen dem Leiter und dem Verbindungselement soweit verkleinern, dass aufgrund der von den Klemmschrauben maximal bereitstellbaren Querkräfte das elektrische und mechanische Kontaktverhalten des Leiters zum Verbindungselement verbessert ist.
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Der Leiter ist durch mindestens eine, vorzugsweise durch mehrere in das Verbindungselement schräg und insbesondere quer zur zentrischen Längsachse einschraubbare Klemmschrauben festlegbar, vorzugsweise durch mindestens eine und vorzugsweise mehrere Abreißschrauben, die beim den Leiter klemmenden Betätigen an oder nahe der Oberfläche des sie umgebenden Verbindungselements abreißen.
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Die Aufnahmeöffnung für den Leiter kann in axialer Richtung des Verbindungselements an das jeweilige Kontaktorgan mit einem Abstand anschließen. Die Aufnahmeöffnung kann als Sacklochöffnung oder auch Sacklochbohrung ausgeführt sein. Die Aufnahmeöffnung kann sich über mehr als 40% insbesondere mehr als 55% und vorzugsweise mehr als 65% der axialen Länge des Verbindungselements erstrecken. Über quer zur Aufnahmeöffnung verlaufende und bis zur Aufnahmeöffnung durchreichende Gewindebohrungen können vorzugsweise zwei oder mehr Klemmschrauben in das Verbindungselement einschraubbar sein.
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In einer Ausführungsart ist die Aufnahmeöffnung exzentrisch, aber vorzugsweise parallel zu der zentrischen Längsachse des Verbindungselements ausgerichtet. Die Aufnahmeöffnung weist eine lichte Weite auf, die größer ist als der maximal in die Aufnahmeöffnung einsetzbare Leiter. Dies ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung nicht nur für einen einzigen Leiterquerschnitt, sondern für einen vorgebbaren Bereich von Leiterquerschnitten. So kann beispielsweise ein und dieselbe Vorrichtung für Leiterquerschnitte zwischen 50 und 240 mm2 eingesetzt werden.
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Die Vorrichtung weist vorzugsweise mindestens ein beispielsweise hülsenförmiges Justierelement auf, das beispielsweise in die Aufnahmeöffnung einsetzbar oder an dem Leiter festlegbar ist und in seiner Abmessung an den Durchmesser des tatsächlich zu verbindenden Leiters derart angepasst ist, dass der in der Aufnahmeöffnung festgelegte Leiter im Wesentlichen oder annähernd zentrisch zu der Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Vermeidung von Feldstärkespitzen, da der Leiter koaxial zu den zentrischen Längsachsen des Verbinderelements angeordnet ist.
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Das Verbindungselement kann an seinem dem Leiter zugewandten Ende einen gekrümmten oder kegelförmigen Endabschnitt mit einer kontinuierlichen Reduzierung des Außendurchmessers aufweisen, damit der Übergang vom Verbindungselement zum Kabel, insbesondere zum Kabelmantel, bei der Montage möglichst glatt und insbesondere absatzfrei beispielsweise mit Isolierstoff auffüllbar ist oder mit einem halbleitenden Band bewickelbar ist. Abhängig von der Bauform des zu klemmenden Leiters, beispielsweise rund oder sektorförmig, vom Querschnitt des zu klemmenden Leiters und/oder von der beispielsweise von der Nennspannung abhängigen Isolierwandstärke des Kabels, ist es beispielsweise in Mittelspannungsanwendungen vorteilhaft, wenn der sich zwischen Kabelmantel und Verbindungselement vorhandene Spalt in der beschriebenen Form behandelt ist.
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In einer Ausführungsart weist die Klemmschraube zum Festlegen des Leiters in dem Verbindungselement eine mit dem Klemmelement zum Verbinden der Verbindungselemente übereinstimmende Werkzeugangriffsfläche auf. Dadurch ist die Montage weiter vereinfacht, weil sowohl die Klemmschraube als auch das Klemmelement mit demselben Werkzeug betätigbar ist.
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In einer Ausführungsart sind die Klemmschrauben zum Festlegen des Leiters in dem Verbindungselement und das Klemmelement zum Verbinden der Verbindungselemente jeweils durch Abreißschrauben gebildet, insbesondere durch baugleiche Abreißschrauben, die beim Betätigen jeweils an oder nahe der Oberfläche des sie umgebenden Verbindungselements abreißen. Durch die Verwendung baugleicher Abreißschrauben ist die Montage weiter vereinfacht, da für alle vorgesehenen Klemmschrauben und Klemmelemente ein im Wesentlichen übereinstimmendes Abreißverhalten erreicht ist, insbesondere wenn die Gewindebohrung in den Verbindungselementen hinsichtlich Steigung, Länge und dergleichen übereinstimmend sind.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Teil der Klemmschrauben und/oder der Klemmelemente eines Verbindungselements entlang der Längsachse der Verbindung fluchtend hintereinander in einer Reihe angeordnet, wobei die an einem Verbindungselement vorgesehenen Klemmschrauben und Klemmelemente äquidistant angeordnet sein können. Bei Vorrichtungen, mit denen auch große Leiterquerschnitte von beispielsweise mehr als 200 mm2, insbesondere mehr als 500 mm2, miteinander verbindbar sind, können die Klemmschrauben und/oder Klemmelemente auch in Umfangsrichtung, bezogen auf die Längsachse des Verbindungselements, versetzt zueinander angeordnet sein.
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Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können beispielsweise die Leiter von zwei Kabeln miteinander verbunden werden, wobei jedes Verbindungselement am Ende eines Leiters montiert wird. Alternativ hierzu kann eines der Verbindungselemente nicht mit einem Kabel verbunden sein, sondern beispielsweise durch einen Geräteanschluss, einen Anschlussbolzen oder einen Kabelschuh eines Kabelendverschlusses gebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die beiden Verbindungselemente im noch nicht verbundenen Zustand,
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der zusammengesteckten Verbindungselemente,
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4 zeigt eine Seitenansicht auf das erste Verbindungselement,
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5 zeigt eine Draufsicht auf das erste Verbindungselement,
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6 zeigt eine Vorderansicht auf das erste Verbindungselement,
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7 zeigt eine Rückansicht auf das erste Verbindungselement,
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8 zeigt einen Schnitt durch das erste Verbindungselement entsprechend VIII-VIII der 5,
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9 zeigt eine Seitenansicht auf das zweite Verbindungselement,
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10 zeigt eine Draufsicht auf das zweite Verbindungselement,
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11 zeigt eine Rückansicht auf das zweite Verbindungselement,
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12 zeigt eine Vorderansicht auf das zweite Verbindungselement, und
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13 zeigt einen Schnitt durch das zweite Verbindungselement entsprechend XIII-XIII der 10.
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Die 1 zeigt eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum elektrischen Verbinden eines ersten Leiters 2 eines ersten Kabels 4 mit einem zweiten Leiter 6 eines zweiten Kabels 8, wobei die Vorrichtung 1 teilweise in der Ansicht und teilweise mit angedeuteten Innenkonturen dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 weist ein mit dem ersten Leiter 2 verbindbares erstes Verbindungselement 10 auf sowie ein mit dem zweiten Leiter 6 verbindbares zweites Verbindungselement 20. Die beiden Verbindungselemente 10, 20 weisen jeweils mindestens abschnittsweise eine zylindrische, insbesondere kreiszylindrische Umfangsfläche 12, 22 und eine bezüglich der kreiszylindrischen Umfangsfläche 12, 22 zentrische Längsachse 14, 24 auf.
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Das erste Verbindungselement 10 weist ein zapfenförmiges erstes Kontaktorgan 16 mit einer in Richtung der ersten zentrischen Längsachse 14 abschnittsweise kreiszylindrischen und zur ersten zentrischen Längsachse 14 konzentrischen ersten Kontaktfläche 18 auf. Das zweite Verbindungselement 20 weist ein durch eine Aufnahmeöffnung 40 gebildetes hülsenförmiges zweites Kontaktorgan 26 mit einer zweiten Kontaktfläche 28 auf, wobei die zweite Kontaktfläche 28 im Ausführungsbeispiel zumindest über einen Winkelbereich von mehr als 60°, insbesondere mehr als 90° und vorzugsweise mehr als 120° in Umfangsrichtung bezogen auf die zweite zentrische Längsachse 24 kreiszylindrisch ist für eine Anlage der ersten Kontaktfläche 18, wobei der Radius der kreiszylindrischen zweiten Kontaktfläche 28 größer ist als der Radius der kreiszylindrischen ersten Kontaktfläche 18.
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Die Position der zweiten Kontaktfläche 28 in dem zweiten Verbindungselement 20 ist dabei derart, dass im verbundenen Zustand die zentrischen Längsachsen 14, 24 der beiden Verbindungselemente 10, 20 miteinander fluchten. Dadurch kann beispielsweise das erste Verbindungselement 10 in einer Drehposition, die in Bezug auf eine zentrische Längsachse 14 aus einem Winkelbereich frei wählbar ist, der durch die Erstreckung des kreiszylindrischen Abschnitts des ersten Kontaktorgans 16 in Umfangsrichtung bestimmt ist, mit dem zweiten Verbindungselement 20 zusammengeführt und in der gewählten Drehposition mit dem zweiten Verbindungselement 20 verbunden werden. Beispielsweise entspricht der radiale Abstand der abschnittsweise kreiszylindrischen zweiten Kontaktfläche 28 von der zweiten zentrischen Längsachse 24 dem Radius der ersten Kontaktfläche 18 bezogen auf die erste zentrische Längsachse 14 des ersten Verbindungselements 10.
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Das erste Verbindungselement 10 weist in seinem an das erste Kontaktorgan 16 anschließenden hülsenförmigen Abschnitt eine Aufnahmeöffnung 32 in Form einer Sacklochöffnung für das Einführen des ersten Leiters 2 auf. Die lichte Weite der Aufnahmeöffnung 32 ist größer als der Durchmesser des größten aufzunehmenden Leiters 2. Die Aufnahmeöffnung 32 endet in Richtung der ersten Längsachse 14 vor dem Übergang des hülsenförmigen Abschnitts zu dem ersten Kontaktorgan 16.
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Radial in Bezug auf die erste Längsachse 14 sind in dem ersten Verbindungselement 10 von der zylindrischen Umfangsfläche 12 her zwei Gewindebohrungen 60 (2) eingebracht für das Eindrehen jeweils einer Klemmschraube 34 zum Klemmen des ersten Leiters 2. Die Klemmschrauben 34 sind als Abreißschrauben ausgebildet, die bei Erreichen des für die erforderliche Klemmkraft notwendigen Drehmoments an oder nahe der zylindrischen Umfangsfläche 12 abreißen. Auf der den Gewindebohrungen 60 gegenüberliegenden Seite weist die Aufnahmeöffnung 32 einen beispielsweise mit Absätzen und/oder Schneiden versehenen Querrillenabschnitt 36 auf, durch den der elektrische Kontakt und/oder die mechanische Klemmung zwischen dem ersten Leiter 2 und dem ersten Verbindungselement 10 verbessert ist. Die Aufnahmeöffnung 32 kann insbesondere als Bohrung hergestellt sein, in Umfangsrichtung aber abschnittsweise Ausformungen 76 (7) aufweisen zur Anpassung an die Querschnittsform des größten, dem Verbindungselement 10 zugeordneten anzuschließenden ersten Leiters 2.
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In entsprechender Weise weist auch das zweite Verbindungselement 20 eine Aufnahmeöffnung mit einem Querrillenabschnitt 42 und Ausformungen 78 (11) für den zweiten Leiter 6 des zweiten Kabels 8 auf, wobei diese Aufnahmeöffnung als Sacklochbohrung ausgeführt ist und insbesondere von der das zweite Kontaktorgan 26 bildenden Öffnung durch eine Trennwand 38 separiert ist. In dem der Aufnahmeöffnung für den zweiten Leiter 6 zugehörigen hülsenförmigen Abschnitt sind radial Gewindebohrungen 60 in das zweite Verbindungselement 20 eingebracht, über welche zwei Klemmschrauben 34 zum Klemmen des zweiten Leiters 6 einschraubbar sind, die im Ausführungsbeispiel ebenfalls als Abreißschrauben ausgebildet sind. Der Abstand zwischen dem Klemmelement 30 und der benachbarten Klemmschraube 34 ist übereinstimmend mit dem Abstand der beiden Klemmschrauben 34. Das Klemmelement 30 und die Klemmschrauben 34 sind identisch, so dass hierfür Gleichteile eingesetzt werden können. In entsprechender Weise sind die Gewindebohrungen 60 für das Klemmelement 30 und die Klemmschrauben 34 in den beiden Verbindungselementen 10, 20 übereinstimmend.
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Das erste Kontaktorgan 16 schließt an den hülsenförmigen Abschnitt des ersten Verbindungselements 10 durch eine erste Kegelfläche 44 an, an die sich ein erster zylindrischer Abschnitt 46 anschließt, der über eine zweite Kegelfläche 48 in den die erste Kontaktfläche 18 bildenden zweiten zylindrischen Abschnitt 50 übergeht. Der erste zylindrische Abschnitt 46 weist dabei einen Durchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser des zweiten zylindrischen Abschnitts 50. Zu der auf das zweite Verbindungselement 20 hin gerichteten Endseite schließt sich an den zweiten zylindrischen Abschnitt 50 zunächst eine verrundete und insbesondere teilsphärische Fläche 52 an, an welche eine dritte Kegelfläche 54 bis zu einer stirnseitig planen und vorzugsweise kreisrunden Stirnfläche 56 anschließt, deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts 46. Dadurch ist das Einführen des ersten Kontaktorgans 16 in das zweite Kontaktorgan 26 vereinfacht.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die beiden Verbindungselemente 10, 20 im noch nicht zusammengesteckten Zustand ohne die angeschlossenen Kabel 4, 8 und ohne die Klemmschrauben 34 und das Klemmelement 30. Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der zusammengesteckten Verbindungselemente 10, 20, wiederum ohne das erste und zweite Kabel 4, 8, aber mit den in einer Ausgangsstellung in die beiden Verbindungselemente 10, 20 eingeschraubten Klemmschrauben 34 bzw. das Klemmelement 30, die eine übereinstimmende Werkzeugangriffsfläche 58 in Form eines Innensechskants aufweisen.
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Die 4 zeigt eine Seitenansicht auf das erste Verbindungselement 10, die 5 zeigt eine Draufsicht, die 6 eine Vorderansicht und die 7 eine Rückansicht auf das erste Verbindungselement 10. Die 8 zeigt einen Schnitt durch das erste Verbindungselement 10 entsprechend VIII-VIII der 5.
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Der in der Vorderansicht der 6 kreisrunde zweite zylindrische Abschnitt 50, der an seiner Umfangsfläche die erste Kontaktfläche 18 bildet, ist zentrisch zu der in Bezug auf die zylindrische Umfangsfläche 12 des ersten Verbindungselements 10 zentrischen ersten Längsachse 14. Demgegenüber weist die Zentrumsachse 62 der Aufnahmeöffnung 32 für den ersten Leiter 2 einen Versatz zu der ersten Längsachse 14 auf, insbesondere ist die Aufnahmeöffnung 32 um beispielsweise 1 mm oder wenige mm in die von der Gewindebohrung 60 für das Einschrauben der Klemmschrauben 34 weg weisenden Richtung versetzt. Dadurch ist die Wandstärke für die Gewindebohrung 60 größer als bei einem Verbindungselement 10 gleichen Außendurchmessers, wodurch ohne Vergrößerung der Bauform höhere Klemmkräfte für den Leiter 2 realisierbar sind.
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Die 9 zeigt eine Seitenansicht auf das zweite Verbindungselement 20 mit angedeuteten Innenkonturen, die 10 zeigt eine Draufsicht, die 11 eine Rückansicht und die 12 eine Vorderansicht auf das zweite Verbindungselement 20. Die 13 zeigt einen Schnitt durch das zweite Verbindungselement 20 entsprechend XIII-XIII der 10.
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Die in der Vorderansicht der 12 kreisförmige stirnseitige und einen Hinterschnitt aufweisende Aufnahmeöffnung 40 in dem zweiten Verbindungselement 20 bildet, insbesondere durch den Hinterschnitt, ein zweites Kontaktorgan 26 und weist eine Längsachse 64 auf, die parallel, aber versetzt zu der zweiten zentrischen Längsachse 24 des zweiten Verbindungselements 20 verläuft. Insbesondere ist die Längsachse 64 des zweiten Kontaktorgans 26 um den Betrag von beispielsweise 1 mm oder wenigen mm in Richtung auf die Gewindebohrung 60 zum Einschrauben des Klemmelements 30 verschoben. Die lichte Weite 66 (13) des zweiten Kontaktorgans 26 in dessen Einführungsabschnitt kann dem Durchmesser des ersten Kontaktorgans 16 im zweiten zylindrischen Abschnitt 50 entsprechen, insbesondere nur weniger als 0,5 mm größer sein, um das Einführen zu ermöglichen, oder mindestens um den Betrag des Versatzes der Längsachse 64 gegenüber der zweiten zentrischen Längsachse 24 größer sein als der Durchmesser des ersten Kontaktorgans 16.
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Die das zweite Kontaktorgan 26 ausbildende Aufnahmeöffnung 40 weist einen Hinterschnitt auf und bildet eine Art Sacklochbohrung in dem zweiten Verbindungselement 20. Vom axialen Ende des zweiten Verbindungselements 20 her weist die Aufnahmeöffnung 40 zunächst einen eine Kegelfläche oder eine Krümmung aufweisenden ersten Abschnitt 68 auf, der sich bis zu der lichten Weite 66 verjüngt, die ein Stück weit von einem zylindrischen zweiten Abschnitt 70 fortgeführt wird, der sich anschließend über eine Kegelfläche 72 zu einem zweiten mindestens teilweise zylindrischen Abschnitt 74 aufweitet, der radial in Bezug auf die zweite Längsachse 24 nach einer Richtung von einer Gewindebohrung für das Klemmelement 30 aufgebrochen ist und auf der gegenüberliegenden Seite die zweite Kontaktfläche 28 bildet.
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Der Winkel der Kegelfläche 72 kann mit der zweiten Kegelfläche 48 des ersten Kontaktorgans 16 im Wesentlichen übereinstimmen und beispielsweise mit der zweiten Längsachse 24 einen Winkel von 40° einschließen. Durch die Kegelfläche 72 können die beiden Verbindungselemente 10, 20 durch das Anziehen des Klemmelements 30 aufgrund der einander korrespondierenden Anlage der Kegelfläche 72 und der zweiten Kegelfläche 48 in axiale Richtung aufeinander zu bewegt werden und dadurch in bündige Anlage aneinander gebracht werden.
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Durch die Flucht der zentrischen Längsachsen 14, 24 und die zumindest an der Verbindungsstelle, vorzugsweise insgesamt, übereinstimmenden zylindrischen Umfangsflächen 12, 22 fluchten die beiden Verbindungselemente in jeder Drehposition und bilden dadurch eine günstige stufenfreie Außenkontur. Vorzugsweise fluchten auch die Leiter 2, 6 der Kabel 4, 8 mit den zentrischen Längsachsen 14, 24.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für Leiterquerschnitte zwischen 50 mm2 und 240 mm2 vorgesehen. Die Länge der Verbindungselemente 10, 20 beträgt ca. 90 mm, der Außendurchmesser beträgt ca. 35 mm, die lichte Weite der Aufnahmeöffnung 32 für die Leiter 2, 4 beträgt ca. 21 mm und der Durchmesser des zapfenförmigen ersten Kontaktorgans 16 beträgt ca. 15 mm.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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