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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Verbindungshülse für gekühlte, insbesondere gas- oder wassergekühlte, Stromkabel wie sie z.B. in der Elektro- und Schweißtechnik verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch ein Kit mit Materialien zur Verbindung zweier solcher Kabel.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Verbindungshülsen der hier in Frage stehenden Art sind bislang nicht bekannt.
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Bekannt sind Anschlusshülsen, z.B. aus der
EP 0 220 090 B1 , der
DE 75 17 897 U1 und der
DE 88 06 360 U1 , die nach Art von Stecker und Steckdose dazu dienen, die hier betroffenen sehr speziellen Kabel an ein entsprechendes Gerät, in der Regel eine Lichtbogenschweißmaschine, anzuschließen.
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Bei Kabeln der hier in Frage stehenden Art wird ein stromleitendes Kabel, nachfolgend als „Stromkabel“ bezeichnet, typischerweise in Form einer Litze oder eines Drahtes in einer Kühlmittelleitung, typischerweise einem kühlmitteldurchströmten Schlauch, geführt.
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Gekühlte Stromkabel, die je nach verwendetem Kühlmittel auch „Strom-Wasserkabel“ bzw. „Strom-Gaskabel“ genannt werden, sind in unterschiedlichster Ausgestaltung bekannt und finden im gesamten Bereich der Elektrotechnik Anwendung, wo auf kleinstem Raum, gewichtsreduziert und mit möglichst geringem Materialeinsatz hohe Ströme transportiert werden müssen.
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Eine typische Anwendung finden Stromkabel der hier in Frage stehenden Art in der Lichtbogen-Schweißtechnik, wo Ströme bis zu 500 A fließen. Dabei werden dann üblicherweise zwei in jeweils einer eigenen Kühlmittelleitung geführte Stromkabel und eine Schutzgasleitung in einer gemeinsamen Hülle zu einem sogenannten „Schlauchpaket“ gebündelt, wie z.B. in der
DE 43 14 100 A1 gezeigt.
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Die Kühlmittelleitungen bestehen typischerweise aus Gummi oder Kunststoff, z.B. PVC und führen im Betrieb ein Kühlmittel meist in Form eines Gemisches aus Wasser und Korrosionsschutzmittel oder in Form eines Gases wie z.B. Argon oder eines Gasgemisches.
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Ein bislang nicht befriedigend gelöstes Problem stellt die Reparatur eines beschädigten gekühlten Stromkabels dar, bei dem also z.B. das Stromkabel selbst gebrochen und/oder die Kühlmittelleitung defekt ist, insbesondere dann, wenn das Stromkabel Teil eines Schlauchpaketes ist. Die aus den eingangs genannten Druckschriften bekannten Anschlusshülsen eignen sich dazu nicht und ihre Anwendung dazu wäre u.U. sogar lebensgefährlich. So lehrt die
DE 75 17 897 eine Anschlusshülse, an deren einem Ende das Stromkabel über eine Quetschverbindung angeschlossen und auf das die Kühlmittelleitung aufgeschoben wird und an deren anderem Ende ein Kühlmittelanschluss mit Überwurfmutter vorgesehen ist. Damit die Überwurfmutter gedreht werden kann, ragt im angeschlossenen Zustand ein Teil der Anschlusshülse aus der aufgeschobenen Kühlmittelleitung hervor. Da die Anschlusshülse aber aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, um den gewünschten Stromanschluss überhaupt zu erlauben, liegt mithin ein stromführender Teil frei. Auch die in direktem Kontakt mit der Anschlusshülse stehende Überwurfmutter wird in der Regel aus elektrisch leitendem Material gefertigt. Solche anschlusshülsen können daher zwar zum Anschließen an ein Gerät verwendet werden, bei dem dann in der Regel die Anschlussleiste durch eine Klappe o.dgl. aus elektrisch isolierendem Material die Anschlüsse verdeckt, nicht aber zur Reparatur defekter Kabel, die bei Benutzung frei zugänglich sind und z.B. auf dem Boden liegen. Andere bekannten Anschlusshülsen sind an ihren dem Stromkabelanschluss gegenüberliegenden Seiten zwar teilweise isoliert, dort aber so ausgestaltet, das sie nach Art der bekannten Stecker-Steckdosenverbindung sich nur zum Anschließen an ein Gerät, nicht aber zur schnellen Vor-Ort- Reparatur eines defekten gekühlten Stromkabels eignen.
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Zur Vor-Ort-Reparatur, also z.B. zur Reparatur auf einer Baustelle, wird deshalb in der Regel bislang so vorgegangen, dass das gesamte Schlauchpaket zwischen schweißmaschinen- oder brennerseitigem Anschluss und der defekten Stelle entfernt und das verbleibende Schlauchpaket mit neuen Anschlüssen versehen und, nunmehr verkürzt, an die Schweißmaschine angeschlossen wird.
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Die bekannte Vorgehensweise bedingt nicht nur, dass an sich intakte Teile des Schlauchpaketes unnötigerweise entsorgt werden, sondern auch, dass sämtliche in dem Schlauchpaket enthaltene Leitungen, also typischerweise eine Schutzgasleitung und zwei in jeweils einer Kühlmittelleitung geführte Stromkabel sowie ein dieser Leitungen ummantelnder Schutzschlauch an die Schweißmaschine angeschlossen werden müssen, was zeit- und kostenaufwendig ist. Viele Anwender bevorzugen es deshalb, ein defektes Schlauchpaket durch ein intaktes zu ersetzten und die Reparatur des defekten Schlauchpaketes einem Fachbetrieb zu überlassen, was ebenfalls zeit- und kostenaufwendig ist, wobei der Fachbetrieb dann typischerweise das defekte Kabel aus dem Schlauchpaket herauszieht und durch ein intaktes ersetzt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungshülse zur Verbindung zweier in jeweils einer Kühlmittelleitung geführter Stromkabel und der entsprechenden Kühlmittelleitungen anzugeben, mittels welcher in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise eine zuverlässige und kühlmitteldichte Verbindung zwischen den beiden Stromkabeln und ihren entsprechenden Kühlmittelleitungen insbesondere im Rahmen einer Reparatur eines defekten Kabels hergestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst von einer Verbindungshülse mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenanspruch der Unteransprüche. Der nebengeordnete Anspruch 9 betrifft ein Kit, das die wichtigsten Teile zur Durchführung einer Vorortreparatur eines defekten Kabels der hier in Frage stehenden Art enthält.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, rein bespielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der acht Zeichnungsfiguren umfassenden Zeichnung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindungshülse in Draufsicht sowie, stark schematisiert, ein in einem Kühlmittelleitung geführtes Stromkabel.
- 2 zeigt die Verbindungshülse gemäß 1 nach dem Einführen und Fixieren zweier Stromkabel in jeweils einen Anschlussabschnitt der Verbindungshülse gemäß 2.
- 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2 gesehen in Richtung des Pfeiles 3 in 2
- 4 zeigt Verbindungshülse gemäß 2 nach dem Aufschieben einer Kühlmittelleitung auf einen Teil der Verbindungshülse.
- 5 zeigt die fertige Verbindung zweier Stromkabel nach dem optionalen Absichern der Verbindung mittels eines Schrumpfschlauches.
- 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfinderischen Verbindungshülse nach dem Einführen und Fixieren eines Stromkabels in einem Aufnahmeabschnitt der Verbindungshülse.
- 7 zeigt stark schematisiert ein erfindungsgemäßes Kit mit einer Verbindungshülse und weiteren Teilen zur Herstellung einer Verbindung zweier in jeweils einer Kühlmittelleitung geführter Stromkabel und der entsprechenden Kühlmittelleitungen.
- 8 zeigt eine Einschlag-Stützhalterung für eine Verbindungshülse gemäß 1.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den 1 bis 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichneten Verbindungshülse gezeigt, die bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet ist und aus einem einzigen stromleitenden Hauptkörper 12 in Form einer hohlzylindrischen Hülse besteht.
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Der Hauptkörper 12 besteht typischerweise aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material und umfasst zwei in jeweils eine von zwei miteinander zu verbindenden Kühlmittelleitungen einführbare Einführabschnitte 14 und 16. Zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Verbindungshülse 10 sind in 1 schematisch ein Endabschnitt einer solchen Kühlmittelleitung 18 und ein Endabschnitt eines in ihr geführten Stromkabels 20 in Form einer Litze gezeigt. Das freie Ende jedes Einführabschnittes 14 bzw. 16 ist als Anschlussabschnitt 22 bzw. 24 zum Anschließen eines in einer der beiden miteinander zu verbindenden Kühlmittelleitungen geführten Stromkabels ausgebildet.
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Jeder Einführabschnitt 14 bzw. 16 besitzt einen als Verbindungszone zur Schaffung einer abgedichteten Verbindung zu einer Kühlmittelleitung ausgebildeten und zumindest partiell an den Innenquerschnitt der jeweils miteinander zu verbindenden Kühlmittelleitungen angepassten Stützabschnitt 26 bzw. 28, wobei die beiden Stützabschnitte 26, 28 bei diesem Ausführungsbeispiel nahtlos ineinander übergehen und denselben Außendurchmesser besitzen. Es sei jedoch an dieser Stelle betont, dass die erfindungsgemäße Verbindungshülse vorteilhaft problemlos auch so ausgebildet werden kann, dass Kühlmittelleitungen und Stromkabel unterschiedlicher Durchmesser und Querschnittsformen miteinander verbunden werden können, wobei dann einer der Einführabschnitte einen anderen Außenumfang und/oder eine andere Querschnittsform besitzt als der andere Einführabschnitt.
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Wie nachfolgend noch dargelegt, ist die zumindest partielle Anpassung des Außenumfangs des jeweiligen Einführabschnittes an den Innenumfang einer Kühlmittelleitung wichtig, um eine dichte Anlage der Kühlmittelleitung an den Einführabschnitt zu gewährleisten, um den Austritt von Kühlmittel zu verhindern. Wie nachfolgend ebenfalls noch dargelegt, wird bei der Verwendung der Verbindungshülse die Kühlmittelleitung gegen den jeweiligen Stützabschnitt gepresst, so dass der Außenumfang des Stützabschnittes nicht exakt dem Innendurchmesser der typischerweise elastischen Kühlmittelleitung entsprechen muss. Auch ist es möglich, einen etwaigen Unterschied zwischen dem Außenumfang des Stützabschnittes und dem Innenumfang der jeweiligen Kühlmittelleitung z.B. durch Umwickeln mit Dichtungsband o.dgl. auszugleichen, worauf ebenfalls nachfolgend noch eingegangen werden wird.
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Die Verbindungshülse 10 umfasst ferner einen durch die gestrichelten Linien angedeuteten und bei diesem Ausführungsbeispiel den gesamten Hauptkörper 12 durchdringenden Kühlmittelkanal 30, der die beiden Einführabschnitte 14 und 16 miteinander in Fluidkommunikation setzt, so dass Kühlmittel, wie nachfolgend noch dargelegt, nach der Herstellung einer Verbindung zweier Stromkabel und der sie umgebenden Kühlmittelleitungen mittels der Verbindungshülse unterbrechungsfrei durch die Hülse strömen kann.
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Der Kühlmittelkanal 30 ist zu beiden Enden der Verbindungshülse hin offen, so dass er vorteilhaft eine Doppelfunktion erfüllen und in den Anschlussabschnitten 22 und 24 jeweils eine Aufnahme für jeweils eines der beiden miteinander zu verbindenden Stromkabel bilden kann. Damit sind bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Anschlussabschnitte quasi als Aufnahmehülsen zum Einquetschen und dadurch Festklemmen eines eingeführten Stromkabels ausgebildet, wobei im Übergangsbereich von Anschlussabschnitt und Stützabschnitt jeweils eine Einlass-/Auslassöffnung 32 bzw. 34 von der Mantelseite der Verbindungshülse 10 zum Kühlmittelkanal 30 geführt ist, die einerseits das Zusammenquetschen des jeweiligen Endbereichs 22, 24 zwecks Festklemmen eines eingeführten Stromkabels begünstigt, andererseits aber nach dem Zusammenquetschen des Endbereichs den Ein- bzw. Austritt von Kühlmittel in den Kühlmittelkanal und mithin das Fließen von Kühlmittel durch die Verbindungshülse 10 ermöglicht. Dies wird insbesondere aus 3 deutlich.
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In den 2 und 3 ist die Hülse 10 gemäß 1 in einem Zustand gezeigt, in dem in jeden Anschlussabschnitt 22, 24 jeweils ein Stromkabel 20, 36 eingeführt und durch Quetschen des Anschlussabschnittes 22, 24 festgeklemmt ist. Das Quetschen kann einfach dadurch erfolgen, dass nach dem Einführen eines Stromkabels in den jeweiligen Anschlussbereich ein Werkzeug wie z.B. ein abgestumpfter Flachmeißel längs auf den Anschlussbereich zwischen Einlass-/Auslassöffnung 32, 34 und dem jeweils nächstgelegenen freien Ende der Verbindungshülse 10 gesetzt und mit einem Hammer darauf geschlagen wird, um so Einkerbungen 38, 40 zu bilden und das Hülsenmaterial auf das jeweilige Stromkabel zu pressen. Durch diesen Vorgang liegt dann nach Aufschieben der jeweiligen Kühlmittelleitung auf den jeweiligen Einführabschnitt 14, 16 die Kühlmittelleitung zwar eng an der Verbindungshülse 10 an, im Inneren ist jedoch durch das längsgerichtete (d.h. in Längsrichtung der Verbindungshülse verlaufende) Einkerben jeweils ein Randabschnitt 42 der Einlass-/Auslassöffnung 32 bzw. 34 von der Mantelseite der Verbindungshülse zum Hülseninneren gedrückt, so dass Kühlmittel ungehindert durch den Kühlmittelkanal 30 strömen kann.
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Die 4 zeigt schematisch die Situation nach dem Aufschieben einer das Stromkabel (36 in 2) umgebenen Kühlmittelleitung 42 auf den entsprechenden Einführabschnitt der Verbindungshülse und Fixieren der Kühlmittelleitung 42 durch Umwickeln mit einer Schnur 44. Dabei ist für den Fachmann klar, dass das Umwickeln direkt auf der Kühlmittelleitung im Bereich der Stützabschnitte 26 und 28 erfolgen kann.
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Alternativ oder zusätzlich zum Umwickeln kann, wie in 5 schematisch dargestellt, nach dem Aufschieben der Kühlmittelleitungen 42, 46 ein Schrumpfschlauch 48 aufgeschoben werden, der die Kühlmittelleitungen 42, 44 zumindest im Bereich der Stützabschnitte 26 und 28 abdeckt. Durch das Umwickeln und/oder den Schrumpfschlauch werden die Kühlmittelleitungen 42, 44 fest an den jeweiligen Stützabschnitt 26 bzw. 28 der Verbindungshülse gepresst, so dass kein Kühlmittel zwischen den jeweiligen Kühlmittelleitungen und der Verbindungshülse austreten kann.
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Wie in den 1 bis 4 gezeigt, kann jeder Einführabschnitt mit einer das Aufschieben einer Kühlmittelleitung begünstigenden und dem Abrutschen einer Kühlmittelleitung entgegenwirkenden Rillierung versehen sein, die in an sich bekannter Weise durch umlaufenden konische Aussparungen 50, von denen aus Gründen der Übersichtigkeit nur einige mit Bezugszeichen versehen wurden, erzeugt ist. Die Stützabschnitte selbst können ebenfalls konisch ausgebildet sein, was dann je nach Konizität auch erlaubt, ein und dieselbe Verbindungshülse mit Kühlmittelleitungen unterschiedlicher Innendurchmesser zu verwenden. Da dann je nach Innendurchmesser der Kühlmittelleitung diese nicht bis zum Anstoß an eine andere Kühlmittelleitung, mit der sie über die Verbindungshülse verbunden werden soll, geschoben werden kann und der Hauptkörper aus stromleitenden Material besteht, muss in einem solchen Fall natürlich noch z.B. mittels des genannten Schrumpfschlauches eine elektrische Isolierung freiliegender Hülsenbereiche bewirkt werden.
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In der 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer hier mit 60 bezeichneten Verbindungshülse gezeigt, die sich von der in 1 gezeigten Verbindungshülse durch die Ausgestaltung der Einlass-/Auslassöffnungen 62, 64 und die Befestigung der miteinander zu verbindenden Stromkabel 20, von denen hier nur eines gezeigt ist, unterscheidet, während die Verbindungshülse 60 ansonsten der in 1 gezeigten entspricht.
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An Stelle des zuvor beschriebenen Verquetschens werden Stromkabel bei diesem Ausführungsbeispiel zwar ebenfalls festgeklemmt, jedoch erfolgt die Verklemmung durch eine über die Mantelfläche der Verbindungshülse 60 in den jeweiligen Anschlussabschnitt nach Art ähnlich wie bei einer Lüsterklemme geführten Madenschraube 66, 68.
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Die Einlass-/Auslassöffnungen 62, 64 sind hier als Langschlitze ausgebildet, die nach dem Aufschieben einer Kühlmittelleitung auf den jeweiligen Einführabschnitt das Ein- bzw. Ausströmen von Kühlmittel in den Kühlmittelkanal 70 ermöglichen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfüllt der Kühlmittelkanal 70, der die gesamte Verbindungshülse 60 durchdringt, die oben genannte Doppelfunktion und erlaubt einerseits die Aufnahme der Stromkabel, andererseits das Fließen von Kühlmittel.
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In der 7 ist ein in seiner Gesamtheit mit 80 bezeichnetes Kit gezeigt, das in einer Box 82 eine Verbindungshülse 10, eine Anleitung zur Reparaturdurchführung 84, eine Schnur 86, schnellhärtenden Kleber 88, zwei Schrumpfschlauchstücke 90 und eine Einschlag-Stützhalterung 92 umfasst. In der 8 ist die Einschlag-Stützhalterung 92, die eine langgestreckte Nut 94 zum Einlegen der Verbindungshülse 10 aufweist, in Seitenansicht gezeigt. Das Kit dient dazu, bei einer Stromkabel der hier in Frage stehenden Art verwendenden Maschine, z.B. einem Schweißgerät, bereitgehalten zu werden, um im Bedarfsfalle schnell vor Ort eine Reparatur eines defekten Kabels ausführen zu können. Je nach Einsatzumgebung kann das Kit natürlich auch mehrere Verbindungshülsen z.B. in unterschiedlichen Durchmessern, und/oder weitere Verbindungsmaterialien umfassen.
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Beim Verbinden zweier in jeweils einer Kühlmittelleitung geführter Stromkabel und der jeweiligen Kühlmittelleitung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindungshülse wird wie folgt vorgegangen, wobei es sich bei den Stromkabeln typischerweise um durch Durchtrennung eines beschädigten Stromkabels im Rahmen einer Reparatur entstandene Kabelenden handelt. Zunächst wird von beiden Stromkabeln jeweils ein Ende ein Stück aus der es umgebenden Kühlmittelleitung gezogen und mit jeweils einem Anschlussabschnitt der Verbindungshülse verbunden, z.B. durch das oben genannte Zusammenquetschen der Endbereiche der Hülse, wobei die genannte Einschlag-Stützhalterung vorteilhafte Verwendung finden kann, in dem sie die Verbindungshülse stützt und partiell fixiert, während z.B. mit einem abgestuften Flachmeißel und einem Hammer die Quetschung erfolgt. Sodann wird jede der beiden Kühlmittelleitungen auf den ihr zugewandten Stützabschnitt aufgeschoben und dort abdichtend z.B. durch Umwickeln mit einer Schnur fixiert. Anstelle des Verquetschens kann das Verbinden der Stromkabel mit dem jeweiligen Anschlussabschnitt z.B. auch durch Verlöten oder Festklemmen mittels einer in den Anschlussabschnitt geführten Schraube erfolgen. Anstelle des Umwickelns mit Schnur kann das Fixieren der Kühlmittelleitungen auf dem Stützabschnitt z.B. auch durch direktes (d.h. auf die Kühlmittelleitungen) Aufschrumpfen eines zuvor über eines der zu verbindenden Enden aufgeschobenen Schrumpfschlauches oder mittels Schlauchhülsen erfolgen.
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Im Rahmen des Erfindungsgedanken sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich z.B. auf die Art des Festlegens der miteinander zu verbindenden Stromkabel an der Verbindungshülse beziehen. So kann der Anschlussabschnitt z.B. auch halbzylindrisch mit einer flachen Seite ausgebildet sein, um das Anlöten eines Kabels an diesen Bereich zu begünstigen. An Stelle der gezeigten Schrauben können auch Nieten oder Keile verwendet werden, um die Kabel an der Verbindungshülse zu fixieren. An Stelle des gezeigten Umwickelns können auch Schlauchklemmen oder ähnliche Mittel verwendet werden, um die Kühlmittelleitungen dicht gegen die Verbindungshülse zu pressen. Auch muss die Verbindungshülse nicht wie gezeigt einstückig ausgebildet sein, sondern kann z.B. aus zwei oder mehr miteinander verbindbaren, insbesondere im Bereich der Stützabschnitte miteinander verschraubbaren Teilen besteht. Erfindungswesentlich ist der Grundgedanke, durch eine Verbindungshülse nicht nur eine elektrische Verbindung zwischen miteinander zu verbindenden Stromkabeln herzustellen, sondern gleichzeitig auch das Fließen von Kühlmittel durch die Verbindungshülse zu erlauben, um so den Fluss von Kühlmittel zweier miteinander zu verbindender Kühlmittelleitungen unterbrechungsfrei zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0220090 B1 [0003]
- DE 7517897 U1 [0003]
- DE 8806360 U1 [0003]
- DE 4314100 A1 [0006]
- DE 7517897 [0008]
