DE1812244C3 - Druckdichte Garnitur für elektrische Kabel mit bewehrtem Bleimantel - Google Patents

Description

Bei der Montage von Garnituren für elektrische Kabel mit einem Bleimantel wird die Abdichtung zwischen dem Bleimantel und dem Garniturgehäuse bzw. dem Anschlußstutzen des Garniturengehäuses in der Regel durch Verlöten vorgenommen. Dabei werden entweder Schmierlötplomben angebracht oder die Verlötung erfolgt durch Eingießen eines flüssigen Lötmittels in eine Gießform, in der das Lötmittel zu einem festen Gußkörper erstarrt (deutsche Auslegeschriften 1 103 427 und 1 117 196, USA.-Patentschrift 2 321731). Die Abdichtung des Garniturengehäuses gegenüber dem Bleimantel mit Hilfe eines Gußkörpers wird insbesondere dann angewendet, wenn die unter dem Bleimantel befindliche Kabelseele wärmeempfindlich ist und/oder wenn an die Lötverbindung besondere mechanische Anforderungen gestellt werden, wie es beispielsweise bei unter einem Innendruck stehenden elektrischen Kabeln wie beispielsweise Öl- oder Gasdruckkabeln der Fall ist Die Bleimantel derartiger Kabel sind in der Regel mit einer aus Drähten oder Bändern aufgebauten Bewehrung versehen, die bei der Montage der Garnitur

ίο am Garniturengehäuse verankert werden muß. Eine bekannte Konstruktion hierfür sieht vor, daß die Enden der Bewehrungsdrähte an einem auf den Bleimantel aufgeschobenen, mit einem Kragen versehenen Rohrstück befestigt werden und daß dieses

Rohrstück über e^;neii den Einführungsstutzen der Kabelgarnitur bildendes Zwischenstück mit dem eigentlichen Garniturengehäuse in Form eines zylindrischen Rohres verbunden ist. Das Zwischenstück dient dabei gleichzeitig als Gießform für einen Guß-

körper aus Lötzinn, mit dem die Abdichtung zwischen dem Bleimantel und dem Garniturengehäuse erfolgt. Die Wanddicke des Gußkörpers beträgt dabei ein Vielfaches der Wandstärke des Bleimantels (deutsche Patentschrift 839 520 und britische Patentas schrift 449 963). Bei dieser bekannten Konstruktion werden die vom Innendruck des Kabels herrührenden Kräfte unmittelbar auf den Gußkörper übertragen, der sie seinerseits an das den Gußkörper umgebende Zwischenstück überträgt. Es besteht jedoch die Gefahr, daß beim Abkühlen des Gußkörpers in der durch das Zwischenstück gebildeten Gießform Hohlräume zwischen der äußeren Oberfläche des Gußkörpers und dem Zwischenstück entstehen, so daß das Zwischenstück nicht satt auf dem Gußkörper aufliegt. In diesem Fall können die infolge des Innendruckes des elektrischen Kabels im Gußkörper in Umfangsrichtung auftretenden Zugspannungen zu Rissen im Gußkörper führen; die dichte Verbindung zwischen dem Garniturengehäuse und dem Bleimantel ist dann nicht mehr gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für elektrische Kabel, die unter einem Innendruck stehen und einen Bleimantel aufweisen, der mit einer aus Drähten aufgebauten Bewehrung versehen ist, eine Garnitur zu schaffen, deren Druckdichtigkeit auch bei besonders hohen Drücken, wie sie beispielsweise bei sehr steil verlegten Ölkabeln auftreten können, gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer druckdichten Garnitur aus, die aus einem metallenen Garniturengehäuse besteht, an dem die Bewehrung verankert ist und das gegenüber dem Bleimantel mit einem Gußkörper aus Lötzinn abgedichtet ist, dessen Wanddicke das Mehrfache der Wandstärke des Bleimantels beträgt. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bewehrungsdrähte, die von außen auf den konisch ausgebildeten Anschlußstutzen des aus einem lötfähigen Blech bestehenden Garniturengehäuses aufgelegt sind, zusammen mit mehreren mit Abstand nebeneinander angeordneten, die aufgelegten Bewehrungsdrähte umfassenden Ringen einen stabilen Käfig bilden, der mindestens im Bereich der Stoßstelle zwischen dem Bleimantel und dem Anschlußstutzen in den den Anschlußstutzen, den stabilen Käfig einschließlich der Verankerung der Bewehrungsdrähte und den Bleimantel umgebenden Gußkörper eingebettet ist.

Eine in dieser Weise ausgebildete Kabelgarnitur

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zeichnet sich neben einem einfachen konstruktiven Lötzinns durch nachfließendes Lötzinn ausgeglichen Aufhau vor allem dadurch aus, daß die vom Innen- werden kann. Gleichzeitig sollen in der Schmelze druck des Kabels herrührenden Kräfte von einem enthaltene Bläschen die Möglichkeit haben, aus, dieden Anschlußstutzen umgebenckn stabilen Käfig auf- ser zu entweichen. Zu diesem Zweck wird der Cnibgenommen und somit höchstens in geringem Maße 5 körper von der das Kabelende umschließenden Stirnauf den Gußkörper übertragen werden. Die dem seite her so abgekühlt, daß der Steiger zuletzt er-Gußkörper zukommende Funktion der Abdichtung starrt. Unter Umständen kann der Steiger zu Beginn des Garniturengehäuses gegenüber dem Bleimantel der Abkühlung noch erwärmt werden, z.B. durc» kann üamit durch vom Innendruck des Kabels her- eine Gasflamme sowie durch Nachgießen von flussirührende Spannungen nicht beeinträchtigt werden. io gern Zinn. Außerdem trägt es zur besseren Bindung Die dichte Verbindung aller in den Gußkörper einge- zwischen dem Gußmaterial und den darin angeordbettcten Teile der Garnitur untereinander wird dabei neten Metallteilen bei, wenn Garniturengehäuse, Bedurch das große Volumen des Gußkörpers sicherge- wehrung und Verankerung vor dem Vergießen erstellt; die große Menge des verwendeten Lötzinns wärmt werden.

sorgt nämlich für eine hinreichende Aufheizung der 15 Garnituren, wie sie vorstehend beschrieben sind,

zu verlötenden Teile, so daß eine einwandfreie Lot- haben sich bei Versuchen ausgezeichnet bewährt. Sie

verbindung zwischen dem gcgosser^n Zinn und den sind auch bei Dauerbeanspruchung Drücken von

in das Zinn eingebetteten Metallteilen zustande 4Oa(ü gewachsen, ohne daß Undichtigkeiten auftre-

kommt. ten. Mithin stellen sie ein einfaches und preisgünsti-

Im Rahmen der Erfindung arbeitet man Vorzugs- so ges Element dar, mit dem Höchstspannungskabel mit

weise mit einer nicht eutektischen Lötzinnlegierung einem Bleimantel druckdicht abgeschlossen werden

mit einem Intervall der Erstarrungstemperaturen können. Der Abschluß ist nicht nur für Kabelendver-

von2 bis 10°C. Man verhindert dadurch eine Schlüsse, sondern auch für Muffen brauchbar, die in

schlagartige Erstarrung des Gußkörpers und hat die Hochspannungskabeln mit sehr großen Höhenunter-

Möglichkeit, den Abkühlungsprozeß zu steuern. *5 schieden, z. B. in Kavernenkraftwerken, verwendet

Wie schon erwähnt, liefert das später zum Guß- werden.

körper erstarrende Zinn mindestens den giößten Teil Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird an der Wärme, der für die Lötverbindung zwischen dem Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beZinn und dem Garniturengehäuse sowie der Beweh- schrieben, das in der Figur rechts der Mittellinie in rung und der Verankerung erforderlich ist. Deshalb 30 einem Schnitt dargestellt ist, während die linke Seite sollte die Wanddicke des Gußkörpers im Bereich der der Figur neben dem Umriß des Gußkörpers eine Stoßstclle zwischen dem Bleimantel und dem Garni- Ansicht der Bewehrung und der Verankerung vor turengchäuse bzw. dem Anschlußstutzen des Garni- dem Vergießen zeigt.

turengehäuses mindestens ¹A des Durchmessers des Mit 1 ist als Ganzes ein Einleiter-Olkabel fur

Bleimantel;, betragen. Zur Wärmespeicherung kann 35 6OkV mit einem Bleimantel 2 bezeichnet. Der Blei-

fcrncr ein Steiger und/oder ein Anguß beitragen, der mantel umgibt die von getränktem Hochspannungs-

mindcstens V₄ des Gußkörpervolumens ausmacht. papier gebildete Isolierung des Leiters 3, der aus

Steiger und Anguß können hierbei zusammenfallen. Profildrähten zusammengesetzt ist. Auf dem Blei-

Außerdem ergibt ein derart großer Steiger und/oder mantel des Kabels sitzen zur Bewehrung F'jfch-

Anguß eine vorteilhafte Möglichkeit zur Steuerung 40 drähte 5. Sie sind dort mit einem Haltewendel 6 test-

der Abkühlung des Gußkörpers, die für die Herstel- gelegt. Zwischen Bewehrung und Bleimantel ist ein

lung eines blasenfreien Gußkörpers wesentlich ist. Druckschutz? vorgesehen. Er besteht aus einem band-

Ein großer Steiger sorgt ferner für einen genügend eisenartig aufgebrachten, nicht magnetischen Blecn-

großcn Austrittsquerschnitt für Lufteinschlüsse. band mit den Abmessungen 30 X 0,3 mm.

Die Ringe, die im Rahmen der Erfindung zur BiI- 45 Das Garniturengehäuse 10 besteht aus Messingdung des stabilen Käfies dienen, sollten eine Breite blech mit 2,5 mm Dicke. Es ist aus einem zylinvon mindestens V₈ des Kabeldurchmessers und einen drischen Teil 11 und einem konischen Teil 12 zugegenseitigen Abstand von höchstens dem Dreifa- sammengesetzt. Die beiden Teile sind miteinander chen der Breite haben. Dadurch wird sichergestellt, verschweißt. Am Übergang vom zylindrischen zum daß die Bewehrungsdrähte im Bereich des stabilen 50 konischen Teil ist durch Rollen als Sickung eine VerKäfigs unter Einwirkung der vom Innendruck des tiefung 13 angebracht, die rechtwinkelig zur Kabel-Kabels herrührenden Spannungen sich nicht aufkor- achse um das Gehäuse 10 herumläuft. Das freie ben können. Die Ringe sind zweckmäßig in Richtung Ende 14 des konischen Teiles 12 ist so weit auigeborder Kabelachse am Garniturengehause festgelegt. Zu delt, daß es den Bleimantel 2 mit wenig Spiel umdiesem Zweck kann das Garniturengehäuse eine 55 schließt. Der Zwischenraum zwischen dem aufgebordurch Rollen., Drücken od. dgl. hergestellte Sickung delten Ende 14 und dem Bleimantel 2 ist mit einem aufweisen. Eine solche Sickung bietet eine bequeme geteilten Blechring 15 aus Messingblech ausgefuttert. Möglichkeit zur Festlegung der Bewehrung, ohne Wie die Figur erkennen läßt, ist der Kabelmantel daß dafür eine Verstärkung der Wandstärke des etwa über die Länge des konischen Teiles 12 in das Garniturengehäuses erforderlich ist. Deshalb kann 6° Garniturengehäuse 10 hineingeführt. Die Stoßstelle das Garniturengehäuse beim Vergießen mit Lötzinn zwischen dem Bleimantel und dem freien Ende 14 gleichmäßig erwärmt werden, und man erhält überall des GarniVurengehäuses liegt deshalb etwa um1 den eine gute Bindung zwischen dem Garniturengehäuse Kabelaußendurchmesser von der freien Kante 16 des und dem Gußkörper. Kabelmantels entfernt. Sie wird durch einen Wickel Wie schon erwähnt, empfiehlt sich eine gesteuerte 65 18 aus Kupferdraht und einen Wickel 19 aus Teflon-Abkühlung, um einen blasenfreien Gußkörper zu er- band abgedichtet. Das Teflonband ist mit Kupferhalten. Die Abkühlung soll so erfolgen, daß die bei draht auf dem Garniturengehäuse 10 einerseits und der Erstarrung auftretende Volumenverringerung des dem Kabelmantel 2 andererseits festgelegt.

Die Bewehrungsdrähte 5 sind bei 20 vom Bleimantel abgehoben. Sie sind über etwa den halben Kabeldurchmesser parallel zum Kabel geführt. Dort überdecken sie sechs Windungen 22 aus Kupferdraht, die den Druckschutz zwischen Bewehrung und Bleimantel festlegen. Auf den Draht 22 werden die Bewehrungsdrähte 5 mit einem Bund 23 aus Kupferdraht von 2 mm Durchmesser gepreßt. Sie sind dann konisch auseinandergebogen und mit einem Drahtbund 25 in die Vertiefung 13 gepreßt. Die freien Enden sind um einen Bund 26 gebogen. Durch diese Führung und Festlegung der Bewehrungsdrähte wird ihre Lage beim späteren Verguß mit Lötzinn vorgegeben.

Darüber hinaus erhalten die Bewehrungsdrähte eine Versteifung durch drei geschlossene Ringe 27, 28 und 29, die über die Bewehrungsdrähte 5 geschoben werden. Die Ringe 27, 28 und 29 bestehen aus Messingblech mit einer Dicke von 2,5 mm und einer Breite von 15 mm. Mithin beträgt die Breite etwas weniger als V₄ des Bleimanteldurchmessers. Der Abstand zwischen den Ringen liegt, wie man sieht, etwa in der gleichen Größe wie die Breite. Außerdem sind die Ringe mit Spanndrähten 30 an der Vertiefung 12 des Garniturengehäuses festgelegt. Dadurch entsteht ein stabiler Käfig, der aus den in Richtung der Kabelachse verlaufenden Bewehrungsdrähten und den Ringen 27, 28 und 29 zusammengesetzt ist.

Der Käfig ist in einen blasenfreien Gußkörper 33 aus Lötzinn 60 eingebettet. Dieser blasenfreie Gußkörper entsteht folgendermaßen:

Die in den Gußkörper eintauchenden Metallteile werden verzinnt. Dann werden sie mit Lötfeit bestrichen und vor dem Gießen des Lötzinns auf etwa 130" vorgewärmt. Die äußere Kontur des Gußkörpers 33 wird durch eine in der Figur nicht sichtbare Blechform bestimmt, die mit Lötzinn gefüllt wird. Um dabei der in der Form vorhandenen Luft möglichst lange Gelegenheit zu geben, in Form von Bläschen zu entweichen, ist ein großflächiger Steiger 35 mit einem großen Volumen vorteilhaft, der beim Ausführungsbeispiel mit dem Anguß vereinigt ist. Wie man sieht, erstreckt sich der Steiger und Anguß 35 beim Ausführungsbeispiel über die halbe Ausdehnung des Gußkörpers 33 in Richtung der Kabclachsc. Seine Breitenabmessungen (quer zur Kabelachse) sind zweckmäßig mindestens ebenfalls halb

ίο so groß wie der Gußkörper.

Durch eine genügend große Wärmemenge wird nicht nur für eine einwandfreie Lötung der eingebetteten Teile gesorgt, sondern auch dafür, daß alle Gasblasen durch das Zinnbad entweichen können.

Anschließend wird der Gußkörper gesteuert abgekühlt, um Lunker zu vermeiden. Die Abkühlung beginnt von der das Kabelende umschließenden Stirnseite 36, wo eine von Wasser durchflossene Kühlschlange an der Form angebracht ist. Infolge der na-

ao türlichen Wärmeabfuhr erstarrt von dort aus dann zunächst die untere, dem Steiger und Anguß gegenüberleitende Seite des Gußkörpers. Durch Nachwärmen wird der Steiger noch genügend flüssig gehalten, damit die beim Erstarren auftretende Schrumpfung durch nachfließendes Lötzinn ausgeglichen werden kann.

Wie man sieht, erstreckt sich der Gußkörper in Richtung der Kabclachse über etwa das Dreifache des Kabcldurchmessers. Seine Stärke ist im Bereich der Stoßstelle zwischen dem freien Ende 14 und dem Bleimantel 2 etwa gleich dem halben Kabeldurchmesser. Bei diesen Abmessungen ergibt sich eine Druckdichtigkeit noch für Drücke von mehr als 40 Atmosphären.

In der Figur ist die eine Hälfte einer symmetrischen Muffe dargestellt. Die Erfindung kommt aber auch für andere Garnituren in Frage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Druckdichte Garnitur für elektrische Kabel, die unter einem Innendruck stehen und einen Bleimantel aufweisen, der mit einer aus Drähten aufgebauten Bewehrung versehen ist, bestehend aus einem metallenen Garniturengehäuse, an dem die Bewehrung verankert ist und das gegenüber dem Bleimantel mit einem Gußkörper aus Lötzinn abgedichtet ist, dessen VVanddicke das Mehrfache der Wandstärke des Bleimantels beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsdrähte (S), die von auben auf den konisch ausgebildeten Anschlußstutzen (12) des aus einem lötfähigen Blech bestehenden Garniturengehäuses (10) aufgelegt sind, zusammen mit mehreren mit Abstand nebeneinander angeordneten, die aufgelegten Bewehrungsdrähte umfassenden Ringen (27, 28, 29) einen stabilen Käfig bilden, der mindestens im Bereich der Stoßstelle zwischen dem Bleimantel (2) und dem Anschlußstutzen (12) in den den Anschlußstutzer., den stabilen Käfig einschließlich der Verankerung der Bewehrungsdrähie und den Bleimantel umgebenden Gußkörper (33) eingebettet ist.

2. Garnitur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil des stabilen Käfigs bildenden Ringe (27, 28, 29) eine Breite von mindestens V₈ des Kabeldurchmessers und einen gegenseitigen Abstand von höchstens dem Dreifachen der Breite haben.

3. Garnitur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Garniturengehäuse (10) eine Sickung (13) aufweist, an der die Bewehrungsdrähte (5) verankert sind.

4. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper einen Steiger (35) und/oder einen Anguß aufweist, der wenigstens V_1n des Gußkörpervolumens ausmacht.

5. Verfahren zur Herstellung einer druckdichten Garnitur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (33) von der das Kabelende umschließenden Stirnseite her so abgekühlt wird, daß der Steiger (35) zuletzt erstarrt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steiger (35) zu Beginn der Abkühlung erwärmt wird.