DE1515608B2 - Verbindungseinrichtung zum lösbaren Verbinden der Enden eines elektrischen Hochspannungs-Koaxialkabels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungseinrichtung zum lösbaren Verbinden der Enden eines elektrischen Hochspannungs-Koaxialkabels, enthaltend einen zentralen Leiter, der von einem isolierenden Material und einer leitenden äußeren Umhüllung umgeben ist, sowie ein erstes und ein zweites Verbindungselement, von denen das eine in das andere einschiebbar ist. Aus der US-PS 2 995 718 ist bereits eine Verbindungseinrichtung der genannten Art bekannt, bei der ein Isolierstoffkörper des einen Verbindungselements, der einen ersten leitenden zentralen Stift umgibt und an seinem Ende eine konische Ausnehmung aufweist, aus Teflon hergestellt ist. Aus dem gleichen Material besteht auch der Isolierstoffkörper des zweiten Verbindungselements, der einen zweiten leitenden zentralen· Stift umgibt und an seinem Verbindungsende eine äußere konische Form aufweist, die der konischen Ausnehmung des ersten Isolierstoffkörpers angepaßt ist. Bei dem Kunststoffmaterial »Teflon« handelt es sich jedoch um ein solches, das verhältnismäßig steif und im wesentlichen unelastisch ist, was seine Gummielastizitat anbelangt. Dieses Material wird daher auch im allgemeinen nur dort verwendet, wo es z. B. neben den besonderen dielektrischen Eigenschaften auch auf eine große Steifigkeit selbst bei relativ hohen Temperaturen ankommt. Dieses Material besitzt zudem eine etwa wachsartige Beschaffenheit, die zu einer guten Gleiteigenschaft beiträgt.

Steckt man nun die zusammengehörigen Enden der beiden praktisch nichtelastischen Isolierstoffkörper der Verbindungselemente ineinander, so ergibt sich auf Grund der Beschaffenheit der Isolierstoffkörper eine verhältnismäßig lose, nicht zusammengeklemmte Verbindung zwischen den genannten Verbindungselementen. Bei einem derartigen Ineinanderstecken von zwei nichtelastischen Isolierstoffkörpern kann es im allgemeinen nicht verhindert werden, daß entlang der konischen Flächen Luft mit eingeschlossen wird. Es kann daher eine schnelle Ionisation in dem. Falle auftreten, wenn eine solche Verbindungseinrichtung bei erhöhter

Spannung benutzt wird, so daß beispielsweise bei Hochspannung die Gefahr eines Kurzschlusses äußerst groß ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der weder im Bereich der ineinandergeschobenen Enden der Verbindungselemente noch um die zentralen Leiter dieser Verbindungselemente herum Lufteinschlüsse vorhanden sind.

Diese wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die beiden Verbindungselemente unter Ausschluß von Luft elastisch zusammensetzbar sind, wobei das erste Verbindungselement folgende Teile umfaßt:

— einen leitenden, zentralen ersten Stift, der mit dem zentralen Leiter des Kabels verbunden ist,

— einen ersten hülsenförmigen Isolierstoffkörper, der um den ersten leitenden Stift und um einen Teil des isolierenden Materials des Koaxialkabels herum angeordnet ist, und

— einen ersten Ring aus leitendem Material, der mit der leitenden äußeren Umhüllung verbunden ist und zum Teil den ersten hülsenförmigen Isolierstoffkörper umgibt,

während das zweite Verbindungselement folgende Teile aufweist:

— einen zweiten leitenden Stift, der mit dem ersten leitenden Stift verbindbar ist,

— einen zweiten hülsenförmigen Isolierstoffkörper, der um einen Teil des zweiten leitenden Stiftes herum angeordnet ist, und

— einen um einen Teil des zweiten Isolierstoffkörpers und um den zweiten leitenden Stift herum angeordneten dritten hülsenförmigen Isolierstoffkörper, der eine derart ausgebildete Endfläche umfaßt, daß diese mit der Endfläche des ersten hülsenförmigen Isolierstoffkörpers bei einer Berührung unter Ausschluß von Luft verbindbar ist,

und wobei der erste und der zweite hülsenförmige Isolierstoffkörper aus einem elastischen Material hergestellt sind, während der dritte hülsenförmige Isolierstoffkörper aus einem im wesentlichen nichtelastischen Material ausgeführt ist

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten die beiden Verbindungselemente eine sinnvolle Kombination von elastischen und nichtelastischen Isolierstoffkörpern; letztere sind ferner in äußerst günstiger Weise mit ihren zugehörigen Teilen kombiniert. Der erste und der zweite Isolierstoffkörper sind zweckmäßig aus einem einzigen Stück hergestellt (ohne irgendeine Dichtung, Verbindung od. dgl.), wobei sie mit ihrem den ineinanderschiebbaren Enden abgewandten hinteren Ende das Isolierstoffmaterial des Koaxialkabels umfassen. Auf diese Weise können nicht nur die leitenden Teile, sondern ebenso ein Teil des isolierenden Materials vom ersten und vom zweiten Isolierstoffkörper fest zusammengedrückt werden. Diese Anordnung ist wichtig, damit die Verbindungseinrichtung bei Spannungen von 40 000 oder 50 000 V normal funktionieren kann. Wenn nämlich zwischen dem Kabel und dem Isolierstoffkörper tatsächlich eine kleine Luftschicht vorhanden wäre (die von einem Spiel zwischen den beiden fast ineinandergeschobenen Teilen herrühren könnte), dann würde diese unter der Wirkung eines starken elektrischen Feldes (dem sie im Moment einer auftretenden Spannung unterworfen wird) stromleitend werden und einen Kurzschluß der Verbindungseinrichtung hervorrufen.

Bei der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung besteht der dritte Isolierstoffkörper aus einem steifen Material oder zumindest aus einem Material, das eine wesentlich geringere Elastizität aufweist als' der erste und zweite Isolierstoffkörper. Da dieser dritte Isolier-S Stoffkörper den zweiten Isolierstoffkörper umgibt, erhält dieser dadurch seine Steifigkeit, wobei er gleichzeitig den zweiten leitenden Stift fest und ohne Lufteinschluß umgibt. Beim Zusammenschieben der beiden Verbindungselemente wird dann der im wesentlichen to nichtelastische dritte Isolierstoffkörper an seinem Ende von dem entsprechenden Ende des aus elastischem Material bestehenden ersten Isolierstoffkörpers so umfaßt, daß keine Lufteinschlüsse vorhanden sind.

Die ineinanderzusteckenden Enden des ersten und dritten Isolierstoffkörpers können dabei zweckmäßig mit einer konischen Ausnehmung bzw. einer entsprechend angepaßten konischen Außenfläche versehen sein, um ein leichtes Lösen der Verbindung zu ermöglichen. Eine erfindungsgemäße Verbindung — ohne Einao schluß von Luft — der beiden Verbindungselemente kann jedoch auch erreicht werden, wenn die beiden ineinanderzusteckenden Enden des ersten und dritten Isolierstoffkörpers entsprechend zylindrisch ausgebildet sind.

»5— Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung zwischen einem Koaxialkabel und einer Isolierklemme,

F i g. 2 einen ähnlichen Längsschnitt durch eine andere erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung zwischen zwei Koaxialkabeln,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines in der Verbindungseinrichtung vorgesehenen Rin- ■ ges mit elastischen Zungen,

F i g. 4 eine Stirnansicht des in F i g. 3 dargestellten Ringes.

Die erfindungsgemäße Verbiridungseinrichtung dient zur lösbaren Verbindung eines elektrischen Koaxialkabels mit einer Isolierklemme (Fig. 1) oder mit einem anderen Koaxialkabel (F i g. 2), wobei in dieser Verbindungseinrichtung etwa die gleichen Isolations- und Leitfähigkeitsbedingungen wie in dem verwendeten Kabel vorhanden sind.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Verbindungseinrichtang zwischen einem Hochspannungs-Koaxialkabel und einer Isolierklemme enthält das Koaxialkabel einen zentralen inneren Leiter 1, der von isolierendem Material, einem Dielektrikum 2, umschlossen ist, der seinerseits einen äußeren Leiter 3 umhüllt, der von einer Isolierstoffumhüllung 4 umgeben ist. Der zentrale Leiter 1 dieses Kabels soll beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 mit dem Leiter 5 (zweiter leitender Stift) der Isolierklemme leitend verbunden werden.

Nach dem Abisolieren des Koaxialkabels wird ein stiftartig ausgebildeter Kontakt 6 (erster leitender Stift) beispielsweise durch Löten oder Pressen mit dem zentralen Leiter 1 des Kabels fest verbunden. Dieser Kontakt 6 greift im zusammengebauten Zustand in eine entsprechende buchsenartige Ausnehmung 7 am Ende des Leiters 5 ein. '

Die Isolierklemme ist im Inneren eines leitenden Mantels 8 angeordnet, während das Koaxialkabel von einem leitenden Mantel 9 umgeben ist.

Auf dem äußeren Leiter 3 des Koaxialkabels ist beispielsweise durch Löten oder Pressen ein erster Ring 10 befestigt, der auf der einen Seite eine Anzahl von

ringförmig angeordneten Zungen 11 aufweist (vgl. F i g. 3 und 4).

Diese Zungen 11, die eine gewisse Elastizität besitzen, kommen zur Anlage an der Innenwand des leitenden Mantels 9, wodurch der äußere Leiter 3 des Koaxialkabels elektrisch mit dem leitenden Mantel 9 und dem Mantel 8 der Isolierklemme verbunden ist.

Auf das mit dem Kontakt 6 und dem Ring 10 versehene Koaxialkabel wird ein erster hülsenförmiger Isolierstoffkörper 12 aufgesetzt, der eine gewisse Elastizität besitzt. Dieser Isolierstoffkörper 12 enthält an seinem freien Ende eine Ausnehmung 13 von konischer oder zylindrisch-konischer Form, die zur Aufnahme eines steckerartig ausgebildeten Isolierstoffkörpers 20 (dritter hülsenförmiger Isolierstoffkörper) der Klemme dient.

Der Isolierstoffkörper 12 wird somit derart auf dem Koaxialkabel angebracht, daß er den vom äußeren Leiter 3 freigelegten Teil des Dielektrikums 2 sowie einen Teil des Kontaktes 6 umschließt. Die Innendurchmesser der im Isolierstoffkörper 12 vorgesehenen, zur Aufnahme des Koaxialkabels dienenden Ausnehmungen sind je nach der Art des verwendeten Isolierstoffes gleich oder kleiner als die entsprechenden Durchmesser des Kontaktes 6 und des Dielektrikums 2, so daß einerseits zwischen dem Isolierstoffkörper 12 und dem Dielektrl· kum 2 und andererseits zwischen dem Isolierstoffkörper 12 und dem Kontakt 6 keine Lufteinschlüsse vorhanden sind.

Das mit dem Ring 10, dem Kontakt 6 und dem Isolierstoffkörper 12 versehene Koaxialkabel wird in den leitenden Mantel 9 eingeschoben, bis sich der Isolierstoffkörper 12 an einen Anschlag 14 anlegt, der an der Innenwand des Mantels 9 vorgesehen ist.

Während dieser Einschiebbewegung gleiten die Zungen 11 des Ringes 10 in der entsprechenden Ausnehmung des Mantels 9 und stellen dadurch einen elektrischen Reibungskontakt her. Anschließend wird ein Isolierring 15 zwischen den Ring 10 und die Innenwand des Endes des Mantels 9 eingeschoben. Danach wird ein Verschlußstopfen vorgesehen, der einen Ring 16 mit einem Innenrand 16i enthält, ferner einen an seiner Innenseite konischen Ring 17 und einen weiteren Ring 18, der in Längsrichtung aufgeschnitten ist, eine konische Außenwand besitzt und an seiner Innenseite Kerben aufweist.

Wird der Ring 16 auf den mit einem Außengewinde versehenen Mantel 9 aufgeschraubt, so wird der konj^ sehe Ring 17 zunehmend auf den Ring 18 gedrückt, so daß sich die Kerben dieses Ringes in die Isolierstoffumhüllung 4 des Koaxialkabels eingraben.

Bei der Montage des Koaxialkabels wird somit über den Ring 10 eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Leiter 3 und dem leitenden Mantel 9 hergestellt, wobei jedoch ein etwaiges späteres Lösen dieses Koaxialkabels vom Mantel 9 möglich ist.

Die mit dem Koaxialkabel zu verbindende Isolierklemme besitzt einen Mantel 8, der normalerweise aus Metall hergestellt wird, jedoch auch aus einem anderen Material bestehen kann, wenn es sich nicht um den Anschluß eines Koaxialkabels handelt. Er umschließt in seinem Innern einen zweiten Isolierstoffkörper 19, den dritten Isolierstoffkörper 20 und einen Isolierstoffteil 21, ferner einen zweiten leitenden Ring 22, der an der Innenwand des Mantels 8 befestigt ist und Zungen 22i enthält, die zur Anlage an der Innenwand des Mantels 9 kommen und dadurch die elektrische Verbindung zwischen den Mänteln 8 und 9 herstellen (die in diesem Falle selbstverständlich beide aus Metal! bestehen).
Die Isolierstoffteile 20 und 21 bestehen aus einem Material, das nur eine geringe oder überhaupt keine Elastizität besitzt, während, der Isolierstoffkörper 19 aus einem Material mit einer gewissen Elastizität besteht. Dieser hülsenförmige Isolierstoffkörper 19 besitzt einen Außendurchmesser, der etwas größer als die in den Isolierstoffteilen 20 und 21 vorgesehenen Ausnehmungen ist, so daß zwischen den Isolierstoffteilen 19,20 und 21 keine Lufteinschlüsse vorhanden sind.

Für die Montage der Isolierklemme wird zunächst der hülsenförmige Isolierstoffkörper 19 auf den Leiter

»5 5 aufgeschoben. Dann wird der Isolierstoffteil 21 auf den Leiter 5 und den Isolierstoffkörper 19 aufgesetzt und anschließend der Isolierstoffkörper 20 auf das vordere Ende des Leiters 5 aufgedrückt. Der Isolierstoffkörper 20 ist konisch ausgebildet, so daß er in die Ausnehmung 13 des Isolierstoffkörpers 12 eingreifen kann. Er enthält an seinem Ende einen Durchbruch zur Durchführung des Kontaktes 6, der auf diese Weise in die Ausnehmung 7 des Leiters 5 einsteckbar ist.

Ringdichtungen 23 und 24 sind einerseits an der In-

»5 nenwand des Mantels 8 und andererseits an der Außenwand des Isolierstoffteils 21 vorgesehen. Die in dem leitenden Mantel 8 angeordneten verschiedenen Elemente werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Ring 25 in ihrer Lage gehalten, der sich in den mit einem Innengewinde versehenen Mantel 8 einschrauben läßt.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, das die Verbindung zweier Koaxialkabel zeigt, umschließt der Mantel 9 des einen Koaxialkabels die gleichen Teile, wie sie im Zusammenhang mit der Ausführung gemäß F i g. 1 erläutert wurden. Der Mantel 26 des anderen Kabels umschließt gleichfalls einen Ring 10, durch den die leitende Verbindung zwischen dem äußeren Leiter 3 des Koaxialkabels 27 und dem Mantel 26 hergestellt wird. Der Ring 10 ist vorzugsweise mit dem äußeren Leiter 3 verlötet.

Der innere Leiter 1 des Kabels 27 ist mit einem zentralen Leiterteil 28 verbunden, der an seinem Ende eine zylindrische Ausnehmung 28i zur Aufnahme des stiftartigen ersten Kontaktes 6 besitzt.

Das auf diese Weise vorbereitete Kabel wird in einen Isolierstoffkörper 29 eingedrückt, der aus einem Material mit einer gewissen Elastizität besteht, und den vom äußeren Leiter 3 und der Isolierstoffumhüllung 4 freigelegten Teil des Dielektrikums 2 sowie über eine gewisse Länge den Leiterteil 28 umschließt. Die Innendurchmesser der in dem Isolierstoffkörper 29 vorgesehenen Ausnehmungen sind gleich oder kleiner als die Durchmesser des Dielektrikums 2 und des Leiterteils 28, so daß jegliche Lufteinschlüsse zwischen dem Isolierstoffkörper 29, dem Leiterteil 28 und dem Dielektrikum 2 vermieden sind.

Der Isolierstoffkörper 29 und das Ende des Leiterteils 28 werden von dem dritten Isolierstoffkörper 20 umschlossen, der an seinem Ende einen Durchbruch für den Kontakt 6 aufweist. An der Innenwand des Mantels 26 ist ein Ring 22 vorgesehen, der die elektrische Verbindung zwischen den Mänteln 26 und 9 herstellt. Weiterhin ist im Bereich des äußeren Endes des Mantels 26 der von den Ringen 16, 17 und 18 gebildete, bereits erläuterte Verschlußstopfen vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verbindungseinrichtung zum lösbaren Verbinden der Enden eines elektrischen Hochspannungs-Koaxialkabels, enthaltend einen zentralen Leiter, der von einem isolierenden Material und einer leitenden äußeren Umhüllung umgeben ist, sowie ein erstes und ein zweites Verbindungselement, von denen das eine in das andere einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungselemente unter Ausschluß von Luft elastisch zusammensetzbar sind, wobei das erste Verbindungselement folgende Teile umfaßt:

— einen leitenden, zentralen ersten Stift (6), der mit dem zentralen Leiter (1) des Kabels verbunden ist,

— einen ersten hülsenförmigen Isolierstoffkörper (12), der um den ersten leitenden Stift (6) und um einen Teil des isolierenden Materials (2) des Koaxialkabels herum angeordnet ist, und

— einen ersten Ring (10) aus leitendem Material, der mit der leitenden äußeren Umhüllung (3) verbunden ist und zum Teil den ersten hülsenförmigen Isolierstoffkörper (12) umgibt,

während das zweite Verbindungselement folgende^ Teile aufweist:

— einen zweiten leitenden Stift (5), der mit dem ersten leitenden Stift (6) verbindbar ist,

— einen zweiten hülsenförmigen Isolierstoffkörper (19 bzw. 29), der um einen Teil des zweiten leitenden Stiftes (5) herum angeordnet ist, und

— einen um einen Teil des zweiten Isolierstoffkörpers (19 bzw. 29) und um den zweiten leitenden Stift (5) herum angeordneten dritten hülsenförmigen Isolierstoffkörper (20), der eine derart ausgebildete Endfläche (13) umfaßt, daß diese mit der Endfläche des ersten hülsenförmigen Isolierstoffkörpers (12) bei einer Berührung unter Ausschluß von Luft verbindbar ist,

und wobei der erste und der zweite hülsenförmige Isolierstoffkörper (12 bzw. 19) aus einem elastischen Material hergestellt sind, während der dritte hülsenförmige Isolierstoffkörper (20) aus einem im wesentlichen nichtelastischen Material ausgeführt ist.

2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung von zwei Koaxialkabeln zwei metallische Ringe (10, 22J^ vorgesehen sind, die je mit einer leitenden äußeren Umhüllung (3) der beiden Koaxialkabel verbunden sind und einen elektrischen Kontakt mit den Mänteln (9,26) der Verbindungseinrichtung herstellen.

3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die mit den leitenden äußeren Umhüllungen (3) des Kabels verbundenen metallischen Ringe (10, 22) elastische Elemente (11, 22i) enthalten, die die elektrische Verbindung zwischen diesen metallischen Ringen und den Mänteln (8,9,26) der Verbindungseinrichtung herstellen.

4. Verbindungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Ring (10) auf den äußeren Leiter (3) des Kabels aufgelötet ist.

5. Verbindungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Mänteln (8, 26) vorgesehene dritte Isolierstoffkörper (20) einen mit dem zentralen Leiter (1) des Kabels fest verbundenen Leiterteil (28) vollständig um-

schließt und in seinem zentralen Bereich nur einen Durchbruch aufweist, durch den die Verbindung der zentralen Leiter der beiden Kabel hergestellt wird.

6. Verbindungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung eines Kabels mit einer Klemme, wobei ein Mantel (9) am Kabel und der andere Mantel (8) an der Klemme vorgesehen ist, ein Teil (19) aus elastischem Material über eine gewisse Länge den zweiten leitenden Stift (5) der Klemme umschließt und in den dritten Isolierstoffkörper (20) so eingepreßt ist, daß Lufteinschlüsse zwischen dem Isolierteil und dem Leiter vermieden sind.

7. Verbindungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung von zwei Koaxialkabeln der eine Mantel (26) einen aus elastischem Isolierstoff bestehenden Körper (29) enthält, der den vom äußeren Leiter befreiten Teil des isolierenden Materials (Dielektrikum 2) sowie einen mit dem zentralen Leiter (1) verbundenen Leiterteil (28) so umschließt, daß jegliche Lufteinschlüsse längs der Oberflächen des Leiterteils (28) und des isolierenden Materials (2) vermieden sind.