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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe zur Verbindung von Kabelenden zweier Kabel, insbesondere von Seekabeln ohne lötbaren Kabelmantel, mit einem Muffengehäuse zur Aufnahme der Verbindungsstellen der Kabelenden, welches in mindestens einem Endbereich ein Dichtungssystem zur Abdichtung einer Dichtungsstelle zwischen dem Kabel und dem Muffengehäuse gegen das Eindringen von Wasser aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kabelsystem mit einem Kabel und einer Verbindungsmuffe.
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Verbindungsmuffen im Bereich der elektrischen Energietechnik sind bereits seit vielen Jahren aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Verbindungsmuffen werden dabei für verschiedenste Anwendungen eingesetzt und dienen dabei insbesondere der elektrischen und mechanischen Verbindung zweier Kabelenden. Hierbei stellen die Verbindungsmuffen auch Isolations- und Schutzelemente dar. Die Verbindungsmuffen können fest mit den Kabeln verbunden werden und die elektrische Verbindungsstelle umschließen.
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Zur Verbindung der Kabelenden werden bei bekannten Verbindungsmuffen die Kabelseelen der Kabel entsprechend freigelegt und vorbereitet, in die Verbindungsmuffe eingeschoben, dort fixiert und mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle der so verbundenen Kabelenden ist durch das Muffengehäuse dann vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Insbesondere bei der Verwendung von elektrischen Kabeln als Seekabel, ist es erforderlich, dass das Muffengehäuse, insbesondere an dem Durchtrittsbereich, an welchem das Kabel in das Muffengehäuse eintritt, gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Bei bekannten Verbindungsmuffen werden dabei zumeist Seekabel verwendet, welche einen Bleimantel aufweisen. In diesem Fall kann dann der Kabelmantel mit dem Muffengehäuse verlötet und so ein Eindringen von Wasser verhindert werden. Problematisch gestaltet sich die Abdichtung jedoch dann, wenn Kabel keinen oder einen nicht mehr lötbaren Kabelmantel aufweisen. In diesem Fall kann dann eine ausreichende Abdichtung nicht gewährleistet werden. Aufgrund dessen sind bei bekannten Verbindungsmuffen zumeist im Endbereich Dichtungssysteme, beispielsweise bestehend aus O-Ringen vorgesehen. Diese haben sich zwar durchaus bewährt, allerdings haben sich derartige Abdichtungen, insbesondere bei einer Verlegung von Seekabeln in Wassertiefen von mehr als 100 Metern Tiefe und hohen Umgebungsdrücken, als nicht ausreichend erwiesen, da Undichtigkeiten und damit zusammenhängende Defekte nicht ausgeschlossen werden können.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Verbindungsmuffe, insbesondere für Seekabel ohne lötbaren Kabelmantel, anzugeben, welche zuverlässig gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet werden kann.
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Bei einer Verbindungsmuffe der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Dichtungssystem ein Dichtungsband zum Umwickeln der Dichtungsstelle umfasst.
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Auf diese Weise kann eine Verbindungsmuffe realisiert werden, welche zuverlässig gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Durch das Umwickeln der Dichtungsstelle mit einem Dichtungsband kann die Dichtungsstelle, insbesondere von außen her, auch bei einer Verlegung in großen Tiefen und unter Einwirkung von hohen Drücken zuverlässig abgedichtet werden. Zusätzlich kann durch die Ausgestaltung als Dichtungsband eine Unabhängigkeit von Temperatureinflüssen reduziert werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Dichtungssystem mindestens ein Dichtungsmodul und/oder ein Anpasselement aufweist. Auf diese Weise kann ein mehrstufiges Dichtungssystem realisiert werden, welches eine Vielzahl an Abdichtungsmöglichkeiten bietet, so dass eine Redundanz erzielt werden kann. Das Dichtungsmodul kann bevorzugt an dem Kabel angeordnet werden und dieses allseitig umschließen. Bevorzugt kann das Dichtungsmodul zwischen dem Kabel und dem Muffengehäuse, insbesondere im Bereich des Muffenansatzes, angeordnet sein. Das Dichtungsmodul kann die Dichtungsstelle zwischen dem Muffengehäuse und dem Kabel so von innen her abdichten. Das Anpasselement kann ebenfalls an dem Kabel angeordnet werden und bevorzugt von außen gegen das Muffengehäuse, insbesondere den Muffenansatz, aufgeschoben werden. Mit Hilfe des Anpasselements kann ein weicher Übergang zwischen dem Muffengehäuse, insbesondere dem Muffenansatz und dem Kabel realisiert werden, so dass sich ein weicher Verlauf des Dichtungsbandes erzielen lassen kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, wenn das Dichtungsmodul als ein Kabeldurchführungssystem, insbesondere mit zwei Halbelementen mit jeweils einer halbzylindrischen Ausnehmung, ausgebildet ist. Die Verwendung von zwei Halbelementen bietet den Vorteil, dass das Dichtungsmodul auf einfache Art und Weise an dem Kabel angeordnet werden kann. Die beiden Halbelemente können jeweils getrennt voneinander auf das Kabel aufgesetzt und dann miteinander verbunden werden. Zur Verbindung der beiden Halbelemente kann eine Haltevorrichtung, wie beispielsweise ein Rahmen oder dergleichen, vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Halbelemente auch von dem Muffenansatz des Muffengehäuses gehalten werden. Hierzu können die Halbelemente zunächst an dem Kabel angeordnet und dann in das Muffengehäuse durch Zusammenquetschen eingeschoben werden. Durch das Lösen der zusammengequetschten Halbelemente im Muffenansatz kann sich dann eine feste und dichte Verbindung ergeben. Eine halbzylindrische Ausnehmung bietet den Vorteil, dass diese an das jeweilige Kabel angepasst sein kann. Insbesondere kann der Radius der Ausnehmung dem Kabeldurchmesser entsprechen, wodurch sich ein genaues Anliegen des Halbelements an dem Kabel erzielen lässt. Das Dichtungsmodul kann ferner bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, hergestellt sein. Auf diese Weise kann ein hoher Anpassungsgrad an ein das Dichtungsmodul umgebendes Bauelement, wie den Muffenansatz oder einen Rahmen, erzielt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung ist das Dichtungsmodul zur Anpassung an den Kabeldurchmesser des Kabels mehrlagig aufgebaut. Insbesondere können mehrere Schichten vorgesehen sein, welche in der zylindrischen Ausnehmung übereinander liegen und miteinander, beispielsweise über eine Klebverbindung oder dergleichen miteinander verbunden sind. Zur Anpassung an den jeweiligen Durchmesser des verwendeten Kabels können dann bevorzugt die einzelnen Schichten des Dichtungsmoduls entfernt werden, so dass das Dichtungsmodul dann im Endergebnis an den jeweiligen Kabeldurchmesser angepasst ist. Auf diese Weise kann eine einfache Anpassung des Dichtungssystems an das jeweilig verwendete Kabel realisieren. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei die Verwendung von Roxtec® Dichtungsmodulen erwiesen.
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Im Hinblick auf das Anpasselement hat sich die Verwendung eines konisch ausgebildeten Anpasselements als vorteilhaft erwiesen. Die Grundfläche des Anpasselements kann dabei bevorzugt in Richtung des Muffengehäuses und die Spitze des Anpasselements bevorzugt in die entgegengesetzte Richtung weisen. Bevorzugt ist, wenn das Anpasselement an dem Dichtungsmodul und/oder dem Muffengehäuse angeordnet ist. Das Anpasselement, insbesondere die Grundfläche des Anpasselements, kann insbesondere an dem Muffengehäuse anliegen und insbesondere bündig mit der Außenseite des Muffenansatzes und/oder dem Dichtungsmodul abschließen. Der Durchmesser der Grundfläche des Anpasselements und des Muffenansatzes können bevorzugt im Wesentlichen identisch sein, so dass keine Kanten an der Übergangsstelle entstehen. Das Kabel wiederum kann durch die Spitze des Anpasselements hindurchgeführt sein, wobei der Durchmesser im Endbereich der Spitze des Anpasselements im Wesentlichen dem Durchmesser des Kabels entsprechen kann. Auf diese Weise kann eine Dichtungsstelle realisiert werden, welche einen weichen Übergang zwischen dem Kabel und Muffenansatz bereitstellt. Das Dichtungsband kann dann bevorzugt um den Muffenansatz und das Anpasselement sowie Teile des Kabels gewickelt werden. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser erreichen.
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Ferner bevorzugt ist, wenn das Anpasselement aus einem metallischen Werkstoff oder Kunststoff hergestellt ist. Mit Hilfe eines metallischen Werkstoffes lässt sich eine hohe mechanische Stabilität an der Dichtungsstelle realisieren. Zusätzlich können das Muffengehäuse, und insbesondere der Muffenansatz, beispielsweise über Verschweißen, Verlöten oder dergleichen mit dem Anpasselement verbunden werden. Hierdurch lässt sich die Stabilität weiter erhöhen. Die Ausgestaltung als Kunststoffelement bietet den Vorteil, dass Effekte wie Korrosion oder dergleichen nicht nachteilig wirken können. Darüber hinaus kann sich eine gewisse Beweglichkeit ergeben, so dass die Formung eines weichen Übergangs gewährleistet werden kann.
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Das Dichtungsmodul und das Anpasselement können ferner bevorzugt miteinander verbindbar sein. Hierzu können an dem Dichtungsmodul und/oder dem Anpasselement Verbindungselemente vorgesehen sein, welche jeweils komplementär ausgebildete Verbindungselemente aufweisen können, welche jeweils in das andere Element als Gegenstück eingreifen können. Auf diese Weise können das Dichtungsmodul und das Anpasselement miteinander verbunden werden, wodurch sich die Stabilität weiter erhöhen lässt. Die Verbindungselemente können beispielsweise nach Art von Vorsprüngen oder dergleichen ausgebildet sein, welche in Ausnehmungen eingreifen können.
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Eine konstruktive Ausgestaltung sieht des Weiteren vor, dass das Dichtungsband an der Außenseite des Anpasselements angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist, wenn das Dichtungsband sich vom Muffenansatz, über das Anpasselement bis hin zu dem Kabel erstreckt. Mit Hilfe des Anpasselements kann die Übergangsstelle zwischen dem Muffenansatz und dem Kabel gleichmäßig ausgestaltet werden. Es ergeben sich keine Kanten oder andere störende Übergänge, welche zu einer Undichtigkeit führen können. Es kann sich so ein gleichmäßiger Verlauf des Dichtungsbands ergeben. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Abdichtung von außen her realisiert werden. Insoweit besteht die Möglichkeit einer Abdichtung des Übergangs zwischen Muffengehäuse und Kabel sowohl von innen als auch von außen.
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Ferner bevorzugt ist, wenn das Dichtungsband das Anpasselement und das Kabel zumindest teilweise umschließt. Insbesondere kann das Anpasselement und das Kabel zumindest teilweise mit dem Dichtungsband umwickelt werden. Dabei ist bevorzugt, wenn das Dichtungsband zumindest teilweise überlappend gewickelt wird, so dass ein dichter Übergang zwischen den einzelnen Wicklungen des Dichtungsbands erzielt werden kann. Hierdurch lässt sich die Dichtigkeit weiter erhöhen. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn sich die einzelnen Wicklungen des Dichtungsbands in einem Bereich zwischen 25 % und 60 %, insbesondere zu 50 % überlappen. Derart kann eine dichte Umhüllung mit einer hohen mechanischen Widerstandsfähigkeit realisieren.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Dichtungsband ein selbst vulkanisierendes Band, insbesondere ein Petrolatum-Band ist. Ein solches Band bietet den Vorteil, dass dieses die Dichtungsstelle zuverlässig umgibt, an diesem befestigt ist und die Dichtungsstelle gegen das Eindringen von Wasser abdichtet. Darüber hinaus bietet es die Möglichkeit einer gewissen Dehnbarkeit, so dass beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen auftretende Größenunterschiede, Ausdehnungs- und Schrumpfungsprozesse ausgeglichen werden können, ohne das hierbei Undichtigkeiten entstehen. Besonders bevorzugt kann das Dichtungsband eine Chemiefaser-Trägerschicht aufweisen, wie beispielsweise ein imprägniertes Polypropylen-Trägervlies, welches einseitig oder beidseitig mit einer Petrolatummasse mit hoher Klebkraft und Elastizität beschichtet sein kann. Über der Petrolatummasse kann wiederum eine Träger- oder Schutzschicht angeordnet werden, wodurch ein Auswaschen der Petrolatummasse verhindert werden kann. Die Anwendung des Dichtungsbands kann bevorzugt kaltverarbeitet erfolgen. Auf diese Weise können weitere Arbeitsschritte im Werk oder am Einsatzort entfallen.
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Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn das Dichtungsband stoffschlüssig, insbesondere über eine Klebverbindung, mit der Dichtungsstelle, insbesondere mit dem Dichtungssystem, dem Muffengehäuse und dem Kabel verbindbar ist. So kann auf einfache Art und Weise eine zuverlässig abgedichtete Dichtungsstelle realisiert werden, welche insbesondere gegen das Eindringen von Wasser abgesichert ist. Es ist nicht erforderlich, zusätzliche Verbindungselemente oder Verbindungsvorgänge vorzusehen. Auf einen Schweißvorgang oder dergleichen kann verzichtet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Muffengehäuse ein Verbindungskörper zum Verbinden der beiden Kabelenden mit einem Feldsteuerelement zur Steuerung des elektrischen Feldes angeordnet. Der Verbindungskörper kann beispielsweise nach Art einer Hochspannungselektrode ausgebildet sein, welche die beiden Kabelseelen der Kabel miteinander verbindet und eine stromführende Verbindung zwischen den Kabeln herstellt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Verbindungskörper vorgesehen sein, der Steuereinlagen zur Steuerung des elektrischen Feldes aufweist. Mit Hilfe solcher Steuereinlagen kann die Potenzialverteilung in dem Verbindungskörper vorgegeben werden. Insbesondere kann das elektrische Feld über den gesamten Verlauf in radialer Richtung des Verbindungskörpers und an den Grenzflächen zu den Kabeln eingestellt werden. Hohe elektrische Verluste können auf diese Weise verhindert werden.
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In konstruktiver Hinsicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Muffengehäuse zur zusätzlichen Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser mit einer Vergussmasse verfüllt ist. Insbesondere kann die Vergussmasse mechanisch fest ausgestaltet sein und als elektrischer Isolator ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines 2-Komponten-Silikons als Vergussmasse erwiesen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vergussmasse auch als Gießharz ausgestaltet sein. Auch geschlossenporige Schäume haben sich als vorteilhaft erwiesen. Diese bieten den Vorteil, dass beispielsweise bei Temperaturänderungen eine Anpassung des Materials an die Umgebungsbedingungen erfolgen kann. So kann sich der Schaum ausdehnen oder zusammenziehen. Bevorzugt kann die Vergussmasse derart ausgestaltet sein, dass Spannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere von mehr als 150 kV, übertragen werden können. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch ein Einsatz im Bereich der Mittel- oder Niederspannung möglich. Durch das Vorsehen einer Vergussmasse kann eine hochspannungsfeste Umhüllung des Verbindungsbereichs der Leiterenden bei gleichzeitiger Verbindung zu den Kabelisolierungen erreicht werden. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Verbindungskörper mit der Vergussmasse umgossen wird.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn in die Vergussmasse mindestens ein Kompensationselement einbringbar ist. Auf diese Weise können Größenunterschiede der Vergussmasse, welche durch das Ausdehnen bzw. das Schrumpfen der Vergussmasse bei Temperaturschwankungen hervorgerufen werden können, ausgeglichen werden. Diese Größe des Kompensationselements kann sich dabei nach dem Füllvolumen des Muffengehäuses richten. Bevorzugt können mehrere Kompensationselemente vorgesehen sein.
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Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kompensationselement aus einem zellgeschlossenen Schaumstoff hergestellt ist. Auf diese Weise kann auf einfache Art und Weise ein Kompensationselement realisiert werden, welches Ausdehnungs- und Schrumpfungsprozesse ausgleichen kann.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht ferner vor, dass das Kompensationselement als ein Band aus zellgeschlossenen Schaum ausgebildet ist, welches teilweise um die Verbindungstelle der Kabelenden und/oder die Kabel gewickelt ist. Bevorzugt kann das Kompensationselement als ein einseitiges Band aus zellgeschlossenem Schaumstoff ausgebildet sein. Das Kabel und/oder der Verbindungskörper können bevorzugt an einem oder beiden Enden mit dem Kompensationsband umwickelt werden. Die Größe des Kompensationselements bzw. die Länge des Kompensationsbandes kann insbesondere von der Temperaturdifferenz bzw. von der zu erwartenden Volumenausdehnung der Vergussmasse abhängen.
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Bei einem Kabelsystem der eingangs genannten Art wird die Aufgabe durch zwei Kabel und eine Verbindungsmuffe nach einem der vorbeschriebenen Ausgestaltungen gelöst. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits im Zusammenhang mit der Verbindungsmuffe beschrieben wurden, wobei einzelne Merkmale allein oder in Kombination Verwendung finden können.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kabelsystems sieht dabei vor, dass die Kabel unterschiedliche Leiterquerschnitte aufweisen. Durch das Vorsehen einer Verbindungsmuffe, bei welcher ein Dichtungssystem mit einem Dichtungsband vorgesehen ist, können bevorzugt auch Kabel mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften miteinander über die Verbindungsmuffe verbunden werden, da die Größenunterschiede über das Dichtungssystem und insbesondere das Dichtungsband ausgeglichen werden können. In elektrischer Hinsicht können so auch Kabel miteinander verbunden werden, die unterschiedliche Materialparameter und damit unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen. Es kann ein modular aufgebautes System für verschiedene Kabelgrößen realisiert werden.
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Bei der Verbindungsmuffe können auch die anhand des Kabelsystems beschriebenen Merkmale und Ausgestaltungen allein und in Kombination verwendet werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung soll nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Hierin zeigt:
- 1 eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsmuffe, und
- 2 eine schematische Schnittansicht einer Verbindungsmuffe nach 1.
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In der 1 ist ein Kabelsystem 1 dargestellt, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verbindungsmuffe 3 sowie zwei Kabel 2 umfasst. Über die Verbindungsmuffe 3 können die Kabelenden der Kabel 2 auf einfache Art und Weise miteinander verbunden werden. Derartige Verbindungsmuffen 3 werden in verschiedenen Bereichen der Energietechnik zur Verbindung zweier Kabelenden von Kabeln 2 verwendet, beispielsweise zur Verbindung von Erd- oder Seekabeln. Die Verbindungsmuffe 3 schützt dabei die Verbindungsstelle 8 der Kabel 2 vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Staub oder vor dem Eindringen von Fremdkörpern, da die Verbindungsstelle 8 vollständig umschlossen wird.
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In der Regel werden die Kabel 2 vor dem Verbinden zunächst entsprechend vorbereitet, d.h. die Kabelseele der Kabel 2 wird freigelegt, die Kabel 2 dann in das Muffengehäuse 4 eingeschoben und dort fixiert.
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Das Muffengehäuse 4 besteht dabei zumeist aus einem Muffenkörper 5 und einem Muffenkopf 6, welche nach dem verbinden der Kabel 2 fest miteinander verbunden werden. So können der Muffenkopf 6 und der Muffenkörper 5 beispielsweise über Schraubverbindungen miteinander verbunden werden. Zur Abdichtung der Übergangsstelle zwischen Muffenkörper 5 und Muffenkopf 6 ist ein Dichtelement 17 vorgesehen, welches der Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser dient. Die Abdichtung erfolgt dabei über eine redundant ausgebildete Rundschnurdichtung, insbesondere mit einem axialdichtendem Dichtungsring 17.2 und einem radialdichtendem Dichtungsring 17.1. Über die Enden des Muffengehäuses 4, auch als Muffenansätze 7 bezeichnet, werden die Kabel 2 nach außen geführt.
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Im Inneren des Muffengehäuses 4 ist die Verbindungsstelle 8 der beiden Kabel 2 angeordnet. Die beiden Kabel 2 sind insbesondere über einen Verbindungskörper 14 miteinander verbunden, welcher im vorliegenden Fall ein Feldsteuerelement zur Steuerung des elektrischen Feldes aufweist. Der Verbindungskörper 14 kann hierzu beispielsweise nach Art einer Hochspannungselektrode oder als Verbindungskörper 14 mit Steuereinlagen ausgestaltet sein. Über das Feldsteuerelement lässt sich das elektrische Feld im Inneren des Muffengehäuses 4 steuern.
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Bekannte Verbindungsmuffen 3 haben sich in der Vergangenheit zwar durchaus bewährt, jedoch hat es sich als nachteilig erwiesen, dass, insbesondere in den Bereichen zwischen dem Muffenansatz 7 und dem Kabel 2, Undichtigkeiten entstehen, welche zu einer Herabsetzung der Haltbarkeit, beispielsweise durch einsickerndes Wasser und damit verbundene Korrosion führen. Dieser im Folgenden als Dichtungsstelle bezeichnete Übergang zwischen Muffenansatz 7 und Kabel 2 muss daher geschützt werden.
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Aufgrund dessen ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass im Bereich des Muffenansatzes 7 zur Abdichtung der Dichtungsstelle 10 zwischen dem Kabel 2 und dem Muffengehäuse 4 gegen das Eindringen von Wasser ein Dichtungssystem 9 vorgesehen ist. Mithilfe eines solchen Dichtungssystems 9 kann die Verbindungsmuffe 3 zuverlässig gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet werden.
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Das Dichtungssystem 9 ist mehrteilig ausgebildet und umfasst verschiedene Elemente. Zum einen ist ein Dichtungsmodul 12 vorgesehen, welches an der Innenseite des Muffenansatzes 7 angeordnet ist. Das Dichtungsmodul 12 umschließt das Kabel 2 vollumfänglich. Die äußere Form des Dichtungsmoduls 12 ist an den Innendurchmesser des Muffenansatzes 7 angepasst. Das Dichtungsmodul 12 ist als ein Kabeldurchführungssystem, insbesondere mit zwei Halbelementen mit jeweils einer halbzylindrischen Ausnehmung ausgebildet. Das Dichtungsmodul 12 besteht aus einem elastischen Kunststoff, so dass eine einfache Anpassung sowohl an den Muffenansatz 7 als auch an das Kabel 2 möglich ist. Zur Anpassung des Dichtungsmoduls 12 an den Kabeldurchmesser des Kabels 2 sind die Flächen der halbzylindrischen Ausnehmung des Dichtungsmoduls 12 mehrlagig aufgebaut, wobei insbesondere mehrere Kunststoffschichten innerhalb der halbzylindrischen Ausnehmung vorgesehen sind. Diese können bei Bedarf voneinander abgezogen und so der Radius des Dichtungsmoduls 12 an das Kabel 2 angepasst werden. Zur Montage des Dichtungsmoduls 12 an dem Kabel 2 können die zwei Halbelemente von zwei Seiten her auf das Kabel 2 aufgesetzt und dann miteinander verbunden werden, beispielsweise über ein Rahmenelement oder dergleichen. Das am Kabel 2 angeordnete Dichtungsmodul 12 kann dann zusammengequetscht und in den Muffenansatz 7 eingeschoben werden. Dort dehnt es sich wieder aus, soweit dies der Muffenansatz 7 erlaubt. Auf diese Weise kann das Dichtungsmodul 12 zuverlässig und fest in dem Muffengehäuse 4 gehalten werden. Entsprechende Systeme sind beispielsweise auch als Roxtec®-Durchführungen bekannt.
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In axialer Richtung schließt sich an das Dichtungsmodul 12 ein Anpasselement 13 an, welches ebenfalls Teil des Dichtungssystems 9 ist. Das Anpasselement 13 ist aus einem metallischen Werkstoff oder Kunststoff hergestellt und ist insbesondere als ein konisch ausgebildetes Anpasselement 13 ausgebildet. Das Anpasselement 13 schließt sich direkt an das Dichtungsmodul 12 an und kann bevorzugt mit diesem verbunden sein. Für diese Verbindung können beispielsweise an dem Dichtungsmodul 12 nicht näher dargestellte Verbindungselemente vorgesehen sein, welche mit ebenfalls nicht näher dargestellten korrespondierend ausgebildeten Verbindungselementen des Anpasselements 13 in Eingriff gelangen können. Auf diese Weise lässt sich eine stabile Verbindung des Anpasselements 13 mit dem Dichtungsmodul 12 erzielen.
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Das Anpasselement 13 ist nach Art eines konischen Übergangsstücks ausgebildet, welches bündig mit dem Muffenansatz 7 und insbesondere mit der Außenseite des Muffenansatzes 7 abschließt. Das Anpasselement 13 weist ferner in der Mitte eine Durchführung auf, durch welche das Kabel 2 hindurchgesteckt und geführt werden kann. Durch die konische Form des Anpasselements 13 lässt sich ein weicher Übergang vom Muffenansatz 7 hin zum Kabel 2 erzielen. Die Grundfläche des Anpasselements 13 entspricht dabei dem Durchmesser des Muffenansatzes 7. Die Spitze des Anpasselements 13 ist vom Muffengehäuse 4 weg gerichtet und verjüngt sich in Richtung des Kabels 2. Im Übergangsbereich zwischen Anpasselement 13 und Kabel 2 entsprechen dabei die Durchmesser einander. Die Länge und/oder der Winkel der konischen Form können freigewählt werden. Je nach Bedarf kann insoweit die Länge und der Winkel eingestellt werden. Als bevorzugt haben sich Längen im Bereich von 10 cm bis 50 cm, jedoch besonders bevorzugt im Bereich von 20 cm und 30 cm erwiesen. Als bevorzugter Winkel zwischen der Längsachse A der Verbindungsmuffe 3 und der Außenseite des Anpasselements 13 haben sich dabei Winkel von weniger als 60°, bevorzugt von weniger als 45° und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 25° erwiesen. Auf diese Weise lässt sich ein besonders weicher Übergang ohne störende Kanten realisieren.
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Wie dies die 2 im Detail zeigt, umfasst das Dichtungssystem 9 ferner ein Dichtungsband 11 zum Umwickeln der Dichtungsstelle 10. Das Dichtungsband 11 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein selbstvulkanisierendes Band, insbesondere ein Petrolatum-Band, mittels welchem die Dichtungsstelle 10 und insbesondere den Muffenansatz 7, das Anpasselement 13 sowie Teile des Kabels 2 an der Außenseite umwickelt werden. Das Dichtungsband 11 ist stoffschlüssig, insbesondere über eine Klebverbindung, mit der Dichtungsstelle 10 verbunden. Die einzelnen Lagen des Dichtungsbandes 11 überlappen sich dabei zumindest teilweise, wodurch die Dichtigkeit zusätzlich erhöht werden kann. Dabei ist es von Vorteil, wenn sich die einzelnen Wicklungen des Dichtungsbands 11 zu 50 % überlappen. Nachdem Umwickeln der Dichtungsstelle 10 quillt das Dichtungsband 11 auf, wodurch sich eine feste, jedoch flexible Abdichtung erzielen lässt. Auf diese Weise lässt sich eine Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser von außen her erzielen.
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Mit Hilfe des Dichtungssystems 9 kann so sowohl eine Abdichtung von innen her über das Dichtungsmodul 12 als auch eine Abdichtung von außen her über das Dichtungsband 11 realisiert werden. Der Übergang zwischen dem Kabel 2 und der Verbindungsmuffe 3 ist somit zuverlässig abgedichtet und kann auch Druck-, Temperaturschwankungen oder dergleichen Stand halten. Es ergibt sich eine flexible Dichtungsstelle 10 bei gleichzeitig sehr hoher Dichtigkeit.
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Das Muffengehäuse 4 ist ferner zur Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser mit einer Vergussmasse 15 verfüllt. Die Vergussmasse 15 kann beispielsweise ein 2-Komponenten-Silikon, ein Gießharz oder ein geschlossenporiger Schaum sein. Auf diese Weise kann die Verbindungsstelle 8 zusätzlich geschützt werden.
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Um Ausdehnungs- oder Schrumpfungsprozessen der Vergussmasse 15, beispielsweise bei Druck- oder Temperaturschwankungen, entgegen zu wirken bzw. Undichtigkeiten in diesem Fall zu vermeiden, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Kompensationselement 16 vorgesehen, welches diese Schwankungen der Vergussmasse 15 kompensieren kann. Das Kompensationselement 16 ist vorliegend als ein Band aus einem zellgeschlossenen Schaumstoff hergestellt, welches zumindest teilweise um die Verbindungsstelle 8 der Kabelenden und/oder die Kabel 2 gewickelt ist. Auf diese Weise lässt sich eine deutlich höhere Dichtigkeit erzielen.
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Zur Herstellung einer Verbindung von zwei Kabeln 2 kann insoweit beispielsweise im Werk oder am Einsatzort die Verbindungsmuffe 3 angewendet werden. Hierzu können zunächst die Kabelseelen der beiden Kabel 2 freigelegt und für den Verbindungsprozess vorbereitet werden. Anschließend können die Kabelenden der Kabel 2 zunächst in das Muffengehäuse 4 und insbesondere jeweils in den Muffenkopf 6 sowie den Muffenkörper 5 eingeschoben werden. In einem nächsten Schritt kann dann die Verbindung der Kabel 2 über einen Verbindungskörper 14 erfolgen. Die Verbindungsstelle 8 wird dann mit dem Kompensationselement 16 umwickelt und das Muffengehäuse 4, beispielsweise über Schraubverbindungen, verschlossen. Danach kann dann die Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser erfolgen. Hierzu kann das Dichtungssystem 9 eingesetzt werden. Zunächst kann hierzu das Dichtungsmodul 12 an den Kabeln 2 angeordnet und in den Muffenansatz 7 des Muffengehäuses 4 eingeschoben werden. Danach kann das Anpasselement 13 an dem Dichtungsmodul 12 bzw. dem Muffenansatz 7 positioniert und gegebenenfalls arretiert werden. Anschließend kann die Dichtungsstelle 10 mit dem Dichtungsband 11 sauber umwickelt werden. Als letzter Schritt kann dann eine Verfüllung der Verbindungsmuffe 3 mit der Vergussmasse 15 erfolgen.
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Aufgrund der sehr anpassungsfähigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsmuffe 3 und dem Kabelsystem 1 können auch Kabel 2 unterschiedlicher Durchmesser auf einfache Art und Weise miteinander verbunden werden. Durch das Dichtungssystem 9 und insbesondere die leichte Anpassbarkeit des Dichtungsmoduls 12, durch das Umwickeln der Dichtungsstelle 10 mit dem Dichtungsband 11 sowie der weichen Führung durch das Anpasselement 13 kann eine zuverlässige Abdichtung des Muffengehäuses 4 auf einfache Art und Weise realisiert werden. Auf diese Weise kann ein Muffengehäuse 4 konstruiert werden, welches gegenüber einem nicht mehr lötbaren Kabelmantel abgedichtet werden kann. Eine Verlegung in Wassertiefen von mehr als 100m, bei hohen Betriebsdrücken von mehr als 10 bar kann ohne weiteres erfolgen. Des Weiteren kann das Muffengehäuse 4 auch Temperaturschwankungen im Bereich von 85 K standhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabelsystem
- 2
- Kabel
- 3
- Verbindungsmuffe
- 4
- Muffengehäuse
- 5
- Muffenkörper
- 6
- Muffen kopf
- 7
- Muffenansatz
- 8
- Verbindungsstelle
- 9
- Dichtungssystem
- 10
- Dichtungsstelle
- 11
- Dichtungsband
- 12
- Dichtungsmodul
- 13
- Anpasselement
- 14
- Verbindungskörper
- 15
- Vergussmasse
- 16
- Kompensationselement
- 17
- Dichtelement
- 17.1
- Dichtungsring
- 17.2
- Dichtungsring
