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Die vorliegende Erfindung betrifft eine steckbare Durchführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Durchführungen werden im Bereich der Mittelspannungstechnik eingesetzt und z.B. im Rahmen der DIN EN 50181 als Durchführungen des Typs A bis E bezeichnet. 1 zeigt eine bekannte Durchführung, auf die zur elektrischen Verbindung mit einem Anschlusskabel ein Kabelstecker K aufgesteckt ist. Die Durchführung 10 in 1 weist einen Durchführungskörper mit einem zylindrischen Schaftabschnitt 16 auf, der eine Mittelachse definiert, und an den sich ein Außenkonus 18 anschließt. Der maximale Durchmesser des Außenkonus 18 ist geringer als der Durchmesser des zylindrischen Schaftabschnitts 16, wodurch die Außenkontur der Durchführung einen Rücksprung aufweist. Der Kabelstecker K weist einen Innenkonus 11 auf, der auf den Außenkonus 18 der Durchführung 10 aufgesteckt ist. Ein im Kabel enthaltener Leiter L ist über eine Schraubverbindung mit dem elektrischen Leiter 14 der Durchführung 10 verschraubt.
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In der Praxis ergeben sich dadurch Probleme, dass aufgrund von Herstellungstoleranzen und aufgrund von Toleranzen bei Verwendung von Bauelementen unterschiedlicher Hersteller nicht immer gewährleistet ist, dass der Übergang zwischen der Durchführung und dem Kabelstecker frei von Luftspalten ist. Insbesondere kann es im Bereich des Rücksprungs an den Stellen, die in 1 mit dem Bezugszeichen X gekennzeichnet sind, zu einem Luftspalt kommen, da im Bereich der dort ausgebildeten Krümmung eine perfekte Passung von Durchführung und Kabelstecker nicht immer gewährleistet ist. Wenn jedoch in diesem Bereich ein Luftspalt vorhanden ist, können die entstehenden elektrischen Felder außerordentlich hohe Werte einnehmen und im Betrieb zu einer Teilentladung bis hin zu einer Zerstörung der Bauteile führen.
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Zur Lösung dieses Problems wird in der Praxis in den Übergangsbereich zwischen Durchführungskörper und Kabelstecker eine Spezialpaste eingebracht. Allerdings können sich auch hier Lufteinschlüsse ergeben und die Paste kann im Laufe der Zeit austrocknen, so dass es dennoch zu Isolationsproblemen und Schäden am Kabelstecker kommen kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine steckbare Durchführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbessern, dass Störungen im Übergangsbereich zwischen dem Durchführungskörper und einem Kabelstecker reduziert sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass sich das Feldsteuerelement im Querschnitt in Richtung der Mittelachse über den Rücksprung hinaus erstreckt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das ohnehin vorhandene Feldsteuerelement zur verbesserten Feldsteuerung herangezogen werden kann, wenn sich dieses in Axialrichtung über den Rücksprung hinaus erstreckt, da im Bereich des Rücksprungs hohe Feldspitzen und damit hohe elektrische Feldstärken auftreten können. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird jedoch auch dieser kritische Bereich durch das Feldsteuerelement abgeschirmt, so dass es zwischen Durchführungskörper und Kabelstecker nicht zu unerwünscht hohen Feldspitzen kommen kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann das Feldsteuerelement zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich das Feldsteuerelement im Querschnitt gesehen um den Rücksprung des Durchführungskörpers als Abschirmung herumführen, was die Feldsteuerung begünstigt. Hierbei kann das Feldsteuerelement einen konischen Mittelabschnitt aufweisen. Um einen erforderlichen Mindestabstand zwischen dem elektrischen Leiter und dem Feldsteuerelement einzuhalten, kann die Kontur des elektrischen Leiters, der üblicherweise eine zylindrische Form besitzt, im konischen Bereich des Feldsteuerelements parallel zu der Kontur des Feldsteuerelementes ausgeführt sein. Hierdurch kann eine ausreichende Spannungsfestigkeit zwischen dem Leiter und dem Feldsteuerelement erreicht bzw. gewährleistet werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Leiter tailliert ausgebildet sein, so dass auch bei einer konischen Ausbildung des Feldsteuerelements ein gleichbleibender Mindestabstand zwischen Feldsteuerelement und Leiter eingehalten wird. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn der Leiter in einem Bereich seinen geringsten Durchmesser aufweist, in dem das Feldsteuerelement in axialer Richtung gesehen endet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Feldsteuerelement zumindest an seinem innerhalb des Außenkonus befindlichen Endabschnitt gekrümmt sein, um in diesem Bereich Spannungsspitzen zu vermeiden. Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn das innerhalb des Außenkonus befindliche freie Ende des Feldsteuerelements in Richtung der Außenmantelfläche des Außenkonus weist, da hierdurch eine optimierte Abschirmung und Feldsteuerung erreicht wird.
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Weiterhin kann das Feldsteuerelement an seinem innerhalb des Schaftabschnitts befindlichen Endabschnitt gekrümmt sein, um in diesem Bereich ebenfalls Spannungsspitzen zu vermeiden. Insbesondere kann das Feldsteuerelement nach außen gebogen und zur Außenmantelfläche des Schaftabschnitts geführt sein, um eine Verbindung mit einem Erdpotential oder einem Abschirmungspotential herzustellen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann sich das Feldsteuerelement im Querschnitt gesehen in Richtung der Mittelachse um mindestens 10%, insbesondere um mindestens 15% der axialen Länge seines konischen Abschnitts über den Rücksprung hinaus erstrecken, um eine optimierte Feldsteuerung zu erzielen.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Verbindung nach dem Stand der Technik zwischen einer steckbaren Durchführung und einem Kabelstecker;
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2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer steckbaren Durchführung; und
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3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer steckbaren Durchführung.
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Die in 2 dargestellte steckbare Durchführung 10 umfasst einen Durchführungskörper 12 aus Isolierstoff, in den ein elektrischer Leiter 14 eingebettet ist, der sich bis zum äußeren (in 2 oberen) Ende der Durchführung erstreckt. Der Durchführungskörper 12 weist einen zylindrischen Schaftabschnitt 16 auf, der eine Mittelachse M definiert, und an den sich ein Außenkonus 18 anschließt, dessen maximaler Durchmesser geringer ist als der Durchmesser des zylindrischen Schaftabschnitts 16. Hierdurch weist die Außenkontur der Durchführung 10 einen Rücksprung 20 auf.
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Im Inneren des Durchführungskörpers 12 ist ein Feldsteuerelement 22 angeordnet, das den Leiter 14 im Bereich eines Abschnitts umgibt, wobei das Feldsteuerelement 22 in den Isolierstoff des Durchführungskörpers 12 eingebettet ist.
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Wie 2 zeigt, ist das Feldsteuerelement 22 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt gesehen mit seiner überwiegenden axialen Länge im Schaftabschnitt 16 angeordnet, erstreckt sich jedoch in Richtung der Mittelachse M über den Rücksprung 20 hinaus. Weiterhin ist das Feldsteuerelement 22 zumindest in seinem mittleren Abschnitt konisch ausgebildet, wobei sich der Durchmesser des Feldsteuerelements 22 in Richtung des Außenkonus 18 verjüngt. Das Feldsteuerelement 22 weist dadurch einen konischen Mittelabschnitt 22a auf. Der Leiter 14 verläuft im Bereich des konischen Mittelabschnitts 22a parallel zu dem Feldsteuerelement und ist in diesem Bereich tailliert ausgebildet. Durch die taillierte Ausbildung des Leiters 14 verringert sich dessen Querschnitt ausgehend von einem maximalen Querschnitt zu einem minimalen Querschnitt im Bereich des Rücksprungs und anschließend erhöht sich der Querschnitt des Leiters 14 wieder bis zu seinem maximalen Querschnitt. An der oberen Spitze des Außenkonus 18 weist der Leiter 14 auf bekannte Weise eine Bohrung 24 auf, in die eine Kontaktverschraubung eingebracht werden kann.
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Wie 2 ferner zeigt, ist das Feldsteuerelement 22 in seinem in 2 unteren Endabschnitt, d.h. an seinem innerhalb des Schaftabschnitts 16 befindlichen Endabschnitt, gekrümmt und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach außen gebogen und zur Außenmantelfläche des Schaftabschnitts geführt, um eine Verbindung zu Erdpotential oder zu einem Abschirmpotential herzustellen. Das entgegengesetzte (obere) freie Ende des Feldsteuerelements 22, das sich innerhalb des Außenkonus 18 befindet, ist ebenfalls gekrümmt, jedoch nicht zur Außenmantelfläche des Außenkonus geführt. Jedoch weist das Feldsteuerelement 22 in Richtung der Außenmantelfläche des Außenkonus 18.
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Wie gut zu erkennen ist, weist der Leiter 14 seinen geringsten Durchmesser in einem Bereich auf, in dem das Feldsteuerelement 22 in Axialrichtung gesehen endet. Hierbei erstreckt sich das Feldsteuerelement 22 im Querschnitt gesehen in Richtung der Mittelachse um etwa 15% seines konischen Abschnitts über den Rücksprung 20 hinaus, d.h. der Rücksprung 20 wird von dem Feldsteuerelement 22 in Bezug auf den Leiter 14 abgeschirmt.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer steckbaren Durchführung, wobei verglichen zu 1 und 2 für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind.
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Bei der Ausführungsform der 3 ist im Gegensatz zu der Ausführungsform von 2 das Feldsteuerelement 22 in Axialrichtung wesentlich länger ausgebildet und es erstreckt sich von seinem oberen freien Ende im Anschluss an den konischen Mittelabschnitt 22a parallel zu dem elektrischen Leiter 14. Auch hier ist der Leiter 14 tailliert ausgebildet und verjüngt sich im Bereich des konischen Mittelabschnitts 22a. Im Bereich der Bohrung 24 und unterhalb des konischen Mittelabschnitts 22a weist jedoch der Leiter 14 seine zylindrische Form mit seinem maximalen Durchmesser auf.
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Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Feldsteuerelement werden Spannungsspitzen an der Außenseite des Durchführungskörpers verhindert, wobei allerdings der elektrische Widerstand des Leiters 14 erhöht wird, wenn dieser tailliert ausgebildet wird. Allerdings wird dieser geringe elektrische Verlust, der im Bereich einer Größenordnung von etwa 2% liegt, dadurch wettgemacht, dass elektrische Spannungsspitzen bzw. Spannungsüberschläge zwischen Durchführung und Stecker minimiert sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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