DE2015988B2 - Endenabschluß für mit einem thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff isolierte Starkstromkabel - Google Patents

Description

Zur Herstellung von Endenabschlüssen für kunstitoffisolierte Starkstromkabel ist es bekannt, das Kabelende mit einem Gießharzkörper zu umgeben. Hierzu wird ein Gießharz in flüssigem Zustand in eine das Kabelende umgebende Kunststofform gegossen, in der das Gießharz aushärtet. Diese Kunst-•tofform kann beispielsweise zweiteilig ausgebildet sein und aus einem Unterteil und einem Oberteil bestehen (deutsches Gebrauchsmuster 1 933 173). Bei einem weiterhin bekannten Endenabschluß für Hochspannungskabel mit fester Isolation, metallener Abschirmung und isolierendem Mantel befindet sich der eigentliche Isolierkörper aus einem erhärtenden Isoliermaterial in einer beispielsweise dreiteiligen Gießform (USA.-Patentschrift 3 446 741), die gegebenenfalls zum Schutz des Endenabschlusses aus einem nicht entzündbaren Isoliermaterial besteht (österreichische Patentschrift 191490, britische Patentschrift 728 100). Eine das Gehäuse des Endenabschlusses bildende dreiteilige Gießform weist beispielsweise ein trichterförmiges Fußteil, einen sich nach oben konisch verjüngenden Isolator aus Porzellan und ein kappenförmiges Kopfteil auf (französisches Zusatzpatent 48 068).

Die Verwendung solcher Endenabschlüsse aus Gießharz für Starkstromkabel mit eine» Isolierung aus einem Polyolefin, insbesondere aus Polyäthylen, bereitet jedoch wegen der unterschiedlichen Wärme-

ausdehnungskoeffizienten des ausgehärteten Gießharzes und des Polyolefins Schwierigkeiten. Beim Betrieb des Kabels können sich nämlich zwischen der Kabelisolierung und dem Gießharzkörper Spalte bilden, wodurch Teilenlladungen hervorgerufen werden, die zu einer Zerstörung der Isolierung führen können.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist es an sich bekannt, für den Gießharzkörper eines Endenabschlusses ein elastifiziertes Gießharz einzusetzen und zwischen der Kabelisolierung und dem Gießharzkörper zusätzlich ein elastisches, gegebenenfalls die Haftung des Gießharzkörpers auf der Kabelisolierung verbesserndes Polster zu verwenden, das in Form einer ein- .oder mehrlagigen Bandwicklung aufgebracht wird (französische Patentschrift 1 584 829). Die Montage eines solchen Endenabschlusses ist jedoch durch Aufbringen der Bandwicklung mit einem erhöhten Arbeitsaufwand verbunden.

Bei einem anderen bekannten Endenabschluß für Starkstromkabel dient als Isolierkörper ein vorgefertigter, auf das Kabel ende aufgeschobener elastischer Füllkörper, der ebenfalls von einem Gehäuse umgeben ist. Dieses Gehäuse besteht aus einem metallenen trichterförmigen Unterteil und aus einem mit diesem Unterteil verbundenen, mit Rippen versehenen Isolator aus beispielweise Porzellan, auf dessen oberes Ende ein kappenförmiges Anschlußstück für den Leiter aufgesetzt ist (österreichische Patentschrift 237 709, USA.-Patentschrift 3 290 428).

Bei diesem Endenabschluß wird der elastische Füllkörper durch Einwirkung einer Druckfeder axial in dem Isolator verspannt. Die hierbei auftretenden Kräfte werden im wesentlichen von dem entsprechend stabil ausgebildeten Isolator aufgenommen.

Für Hochspannungskabel mit einer Gummiisolierung ist weiterhin eine wetterfeste Endenausrüstung bekannt, deren eigentlicher Isolierkörper aus Gummi besteht und von einem ballonartigen Isolatorüberwurf aus beispielsweise Porzellan oder Hartpapier umgeben ist. Der feste Isolatorüberwurf ist mit Hilfe eines elastischen Überwurfes mit dem Kabelmantel verbunden. Diese elastische Verbindung gibt dem Isolierkörper aus Gummi eine Atmungsmöglichkeit bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen des Kabels (deutsche Patentschrift 912 356). Da der Isolierkörper aus Gummi, jedoch überwiegend von dem festen Isolatorüberwurf umgeben ist, muß dieser Isolatorüberwurf entsprechend stabil ausgebildet sein, um die bei der Ausdehnung des Isolierkörpers aus Gummi auftretenden Spannung aufnehmen zu können. Ein anderer bekannter Endenabschluß für kunststoffisolierte Kabel besteht aus drei vorgefertigten Teilen, die nacheinander auf das Kabelende aufgeschoben werden. Das konusförmige Unterteil, der eigentliche Isolierkörper und das kappenförmige Kopfteil bestehen dabei aus einem elastomeren Werkstoff (USA.-Patentschrift 3 377 420). Da der vorgefertigte, mit einer Bohrung versehene Isolierkörper

auf die Ader lediglich aufgeschoben wird, besteht die Gefahr, daß zwischen der Oberfläche der Kabelisolierung und der innenoaerfläche dieses Isolierkörpers Spalte auftreten, die beim Betrieb des Endenabschlusses zu Teilentladungen führen können.

Im übrigen ist zur Herstellung von Sperrstopfen an vieladrigen Nachrichtenkabeln ein Sperrstor fenmaterial auf der Basis eines Gießharzes bekannt, das eine mit dem Gießharz nicht reagierende, bei den Betriebstemperaturen des Kabels hochviskose Flüssigkeit enthält. Dabei kommt als Gießharz eine Masse auf der Basis von Rizinusöl und einem Polyisocyansäureester in Frage (deutsches Gebrauchsmuster 6 603 657). Eine Isoliermasse auf der Basis von Rizinusöl und Polyurethanharz ist im übrigen auch als Feuchtigkeitsschutz für kleine elektrische Bauteile bekannt (französische Patentschrift 1 137 887).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach zu montierenden Endenabschluß für mit einem thermoplastischen oder tb-ermoelastischen Kunststoff isolierte und mit einem konzentrischen Schirm versehene Starkstromkabel zu schaffen, bei dem das für den Endenabschluß verwendete Isoliermaterial trotz eines von der Kabelisolierung abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten auch während des Betriebes des Starkstromkabels ohne Spaltbildung mit der Isolierung verbunden bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Endenabschluß mit einem mehrteiligen, eine elastische Isoliermasse enthaltenden Gehäuse aus, das ein trichterförmiges Fußteil, einen zylindrischen oder sich nach oben konisch verjüngenden Isolator und ein kappenförmiges Kopfteil aufweist. Gemäß der Erfindung sind der Isolator und das kappenförmige Kopfteil, die beide aus einem gummielastischen Material bestehen, und das Fußteil steckbar h.iteinander verbunden; für die Erfindung ist weiterhin wesentlich, daß das aus diesen Teilen gebildete Gehäuse mit einer zunächst fließfähigen und anschließend durch Vernetzung in einen gummielastischen Zustand übergehenden Isoliermasse gefüllt ist, die eine klebende Komponente aufweist.

Durch die Erfindung wird ein Endenabsch'uß geschaffen, dessen Gehäuseteile vorzugsweise mit Hilfe von in diese Teile eingearbeiteten Nuten und Wulsten leicht ineinander gesteckt werden können und der daher leicht moni-erbar ist. Die Gehäuseteile bilden eine Form für die eigentliche Isoliermasse, die in zunächrt fließfähigem Zustand in diese Form gefüllt wird und anschließend durch einen Vernetzungsvorgang in einen gummielastischen Zustand übergeht. Infolge der Verwendung eines gummielastischen Isolators und einer gummielastischen Isoliermasse kann der Endenabschluß dem Wärmespiel der Kabelisolierung formschlüssig folgen, wodurch die Gefahr einer Spaltbildung zwischen der Kabelisolierung und der Isoliermasse beim Betrieb des Kabels weitestgehend unterbunden ist. Diese Gefahr einer Spaltbildung wird dadurch endgültig beseitigt, daß der gummielastischen Isoliermasse eine klebende Komponente beigefügt ist, durch die eine gute Haftfähigkeit der Isoliermasse sowohl an der Kabelisolierung als auch an dem Isolator des Gehäuses erreicht wird.

Der neue Endenabschluß eignet sich sowohl für Starkstromkabel mit einer Isolierung aus Polyvinylchlorid als auch für Starkstromkabel mit einer Isolierung aus Polyäthylen. Bei einer Polyäthylenisolierune kann es sich sowohl um Hochdruck- oder Niederdruckpolyäthylen als auch um vernetztes Polyäthylen handeln. Der Endenabschluß kann mit Vorteil auch für Kabel mit einer Isolierung aus einem gummielastischen Material, wie beispielsweise einem Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk (EPDM) eingesetzt werden.

Für die im Rahmen der Erfindung verwendete, eine klebende Komponente enthaltende Isoliermasse hat sich eine Füllmasse als besonders geeignet erwiesen, die aus einer Mischung auf der Basis von Rizinusöl und Polyisocyansäureestern besteht. Für diese Isoliermasse, die kalt vergossen wird und im kalten Zustand vernetzt, ist also wesentlich, daß sie nach dem Vergießen durch eine Vernetzungsreaktion nicht vollständig aushärtet, sondern lediglich in einen gummieiastischen Zustand übergeht.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Endenabschiuß kann sowohl für Innenräume als auch für Freiluft eingesetzt werden. iJei einer Verwendung in Freiluft ist es zweckmäßig, d^n Isolator mit Tropfschirmen zu versehen, die mit dem Isolator eine körperliche Einheit bilden. Diese Tropfschirme können aber auch auf den Isolator aufgesetzt sein, so uaß also ein zunächst für Innenräume verwendbarer Endenabschluß nachträglich für die Verwendung in Freiluftausführung umgerüstet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiei pines gemäß der Erfindung ausgebildeten Endenabschlusses wird an Hand der F i g. 1 und 2 näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Endenabschluß 1, der im linken Teil der Darstellung als Endenabschluß für Innenräume und im rechten Teil der Darstellung als Endenabschluß in Freiluftausführung wiedergegeben ist. Der Endenabschluß 1 ist auf das Ende des 20-kV-Starkstromkabels 2 aufmontiert, dessen Leiter 3 mit der Isolierung 4 aus Hochdruckpolyäthylen umgeben ist. Diese Isolierung ist mit einer nicht näher bezeichneten schwachleitenden Schicht versehen, auf die der aus Einzeldrähten aufgebaute Kupferschirm 5 aufgebracht ist. Darüber befindet sich der Kabelmantel 6 aus Polyvinylchlorid.

Die wesentlichen Teile des Endenabschlusses 1 sind der Formkörper 10, der aus dem trichterförmigen Fußteil ll_v dem Isolator 12 und dem kappenförmigen Kopfteil 13 besteht, und die in den Formkörper 10 eingefüllte Isoliermasse 17. Das trichterförmige Fußteil 11 dient als Träger für den elastischen Isolator 12 und muß daher aus einem festen Material bestehen. Dieses Fußteil kann beispielsweise aus Kunststoff gepreßt oder aus Metall hergestellt sein. Das trichterförmige Fußteil 11 ist weiterhin vorzugsweise in Längsrichtung geteilt. Hierdurch wird 'das Herausführen des mit dem konzentrischen Kabelschirm 5 verbundenen Erdungsanschlusses 9 aus dem '.richterförmigen Fußteil 11 erleichtert. Die beiden Hälften des Fußteiles können durch eine Anordnung von Nut und Feder mit oder auch ohne gleichzeitige Verklebung oder auch durch Schlauchschellen oder Schrauben miteinander verbunden sein.

Das mechanisch feste trichterförmige Fußteil 11 gewährleistet die Stabilität der äußeren Form des Endenab?chlusses und damit den zentrischen Sitz des Isolators 12 im Bereich des auf den abgesetzten Schirm 5 des Starkstromkabels 2 in an sich bekannter Weise aufgesetzten Deflektors 18. Der zur Feldsteuerung Verwendete Deflektorl8 kann in bekannter Weise aus leitfähigem Kautschuk, aus Metall, aus metallbeschichtetem oder carbonbeschichtetem Kunst-

stoff oder auch aus aufgewickelten leitfähigen Bändern bestehen. Die Deflektorfarm kann auch durch ein Übenvickeln einer entsprechend geformten Isolieraufwicklung mit leitfähigen Bändern hergestellt werden.

Der Isolator 12 besteht, wie bereits erwähnt, aus einen·, gummielastischen Werkstoff. Hierzu eignen sich insbesondere synthetische Kautschuke, wie beispielsweise ein Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk. Der Isolator 12 und die Isoliermasse 17 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei thermisch bedingter Volumenzunahme der Kabelisolierung 4 und der Füllmasse die Ausdehnung in radialer Richtung erfolgen kann. Bei darauf erfolgender Abkühlung und Volumenabnahme kann der elastische Isolator dem Massekörper bei der Kontraktion folgen, ohne sich von ihm abzulösen.

Das kappenförmige Kopfteil 13 des Formkörpers 10 besteht vorzugsweise aus dem gleichen elastischen Material wie der Isolator 12, es kann aber auch aus schwachleitendem Werkstoff bestehen. Dieses Kopfteil ist zweckmäßig so ausgeformt, daß es bei festem Sitz auf dem Isolator 10 und dem Kabelschuh 20 bzw. einem entsprechenden Anschlußbolzen auch noch thermisch bedingte Längsbewegungen der Kabelisolierung 4 einschließlich der nicht näher bezeichneten Leiterdeckschicht auf dem Leiter 3 zuläßt. Das kappenförmige Kopfteil 13 kann zu diesem Zweck zusätzlich mit einem Dehnungsbalg ausgeführt sein.

Die drei Teile des Formkörpers 10, nämlich das trichterförmige Fußteil 11, der Isolator 12 und das kappenförmige Kopfteil 13, werden dadurch leicht miteinander verbunden, daß sie an den Verbindungsstellen umlaufende Wulste 15 bzw. Nuten 16 aufweisen. Diese Verbindung ist für das trichterförmige Fußteil H und den Isolator 12 in Fig. 2 zum besseren Verständnis in vergrößertem Maßstab wiedergegeben. Die ineinandergreifenden Bereiche der einzelnen Teile des Formkörpers 10 können zusätzlich miteinander verklebt sein. Hierdurch wird die Abdichtung, die beim Einfüllen der Isoliermasse 17 in den Formkörper 10 erforderlich ist, verbessert. Als Klebemittel kann beispielsweise die Füllmasse selbst, die eine klebende Komponente enthält, vorgesehen werden.

Eine andere Möglichkeit der Verbindung des trichterförmigen Fußteiles 11 mit dem Isolator 12 ist die Anpressung des Isolators an das Fußteil mittels einer Schlauchschelle oder auch die Verwendung eines Zwischenringes, der mit dem Fuß des Isolators 12 fest verbunden und mit dem trichterförmigen Fußteil Il beispielsweise durch einen Bajonettverschluß dichtend verbunden ist.
Die Abdichtung des trichterförmigen Fußteiles 11

ίο gegenüber dem Kabelmantel 6 erfolgt mit Hilfe eines Klebebandes, das auf den Kabelmantel aufgewickelt wird. Sofern das trichterförmige Fußteil 11 aus Metall hergestellt ist, kann es mit einem Erdungsanschluß versehen sein und als leitende Verbindung direkt auf den Kupferschirm 5 des Starkstromkabels 2 aufgeklemmt werden. Bei ausreichender Unempfindlichkeit der Kabelisolierung 4 gegen Lötwärme kann das trichterförmige Fußteil 11 auch auf den Kupferschirm 5 aufgelötet werden. Bei dieser Ausführung würde das Anbringen eines besonderen Erdungsanschlusses entfallen.

Das Füllen des Endenabschlusses 1 kann ohne besondere technische Hilfsmittel, wie beispielsweise Ventile oder Pressen, von oben her erfolgen. Die trichterförinige Kappe 13 dient dann als Abschluß des Isoliermassespiegels und zur Zentrierung des Starkstromkabels, bis das Starkstromkabel durch die vernetzende Isoliermasse selbst festgelegt ist. Das kappenförmige Kopfteil kann sowohl vor als auch nach dem Vergießen der Isoliermasse über den Kabelschuh 23 gezogen werden. Zu diesem Zweck ist das Kopfteil so ausgebildet, daß es nach oben umgeschlagen werden kann.

Sofern der in Fig. 1 dargestellte Endenabschluß für Freiluftanlagen eingesetzt werden soll, wird für den Isolator 12 des Formkörpers 10 die auf der rechten Seite der Darstellung wiedergegebene Form vorgesehen. Hierbei weist der Isolator 10 die Tropfschirme 21 auf, die mit diesem eine körperliche Einheit bilden. Die Tropfschirme 21 können aber auch nachträglich als getrennte Teile auf den Isolator 12 aufgesetzt werden. Für die Freiluftausführung des Endenabschlusses kann das kappenförrcige Kopfteil 13 ebenfalls mit Tropfschirmen ausgerüstet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Endenabschluß für mit einem thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff isolierte und mit einem konzentrischen Schirm versehene Starkstromkabel, bestehend aus einem mehrteiligen, eine elastische Isoliermasse enthaltenden Gehäuse, das ein trichterförmiges Fußteil, einen zylindrischen oder sich nach oben konisch verjüngenden Isolator und ein kappenförmiges Kopfteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (12) und das kappenförmige Kopfteil (13), die beide aus einem gummielastischen Material bestehen, und das Fußteil (11) steckbar miteinander verbunden sind und daß das aus diesen Teilen gebildete Gehäuse (10) mit einer zunächst fließfähigen und anschließend durch Vernetzung in einen gummielastischen Zustand übergehenden Isoliermasse (17) gefüllt ist, die eine klebende Komponente aufweist.

2. Endenabschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußteil (11), der Isolator (12) und das Kopfteil (13) init Hilfe von in diese Teile eingearbeiteten Nuten (16) und Wulsten (15) miteinander verbunden sind.

3. Endenabschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kappenförmige Kopfteil (13) mit einem Dehnungsbalg versehen ist.

4. Endenabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Gehäuses (10) an den Verbindungsflächen mit Hilfe der Isoliermasse verklebt sind.

5. Endenabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (12) aus einem Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk besteht.

6. Endenabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolie.rmasse eine Mischung auf der Basis von Rizinusöl und Polyisocyansäureestern verwendet ist.