DE20207220U1 - Einrichtung zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines elektrisch leitenden Teiles eines länglichen Körpers, insbesondere eines Rohres oder eines Kabels - Google Patents

Description

LEINE & WAG NER

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Dipl.-Ing. Sigurd Leine Dipl.-Ing. Carsten Wagner

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Daume Patentbesitzgesellschaft 367/049 07.05.2002 GmbH cw/st

Einrichtung zum elektrisch leitenden Kontaktieren

eines elektrisch leitenden Teiles eines länglichen

Körpers, insbesondere eines Rohres oder Kabels

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktierungseinrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Derartige Kontaktierungseinrichtungen finden vielfach Anwendung z. B. als sogenannte Erdungstnuffen zum Erden von Kabeln oder Rohren. Sie weisen in der Regel einen Grundkörper auf, der vorzugsweise wenigstens teilweise aus einem elastischen Material gebildet ist und der sich an den zu kontaktierenden Körper anlegt.

Wenigstens ein vorzugsweise metallisches Kontaktelement, das in Montagelage an einem elektrisch leitenden Teil des zu kontaktierenden Körpers anliegt, stellt die elektrisch leitende Verbindung zu dem zu kontaktierenden Körper dar. Das Kontaktelement befindet sich in Montageposition der Einrichtung zwischen dem zu kontaktierenden Körper und dem Grundkörper und ist an der dem zu kontaktierenden Körper zugewandten Seite des Grundkörpers gehalten.

EP 0 744 788 Al offenbart eine Kontaktierungsein-0 richtung zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines abisolierten Außenleiters eines Koaxialkabels. Der Grundkörper der Einrichtung weist ein bandförmiges, metallisches Trägerelement auf, das an seiner Außenfläche und an seinen axialen Rändern von einem elasti-

sehen Material ummantelt ist. An der in Montageposition dem zu kontaktierenden Körper zugewandten Seite ist dagegen keine Bedeckung durch elastisches Material vorgesehen. Der Grundkörper wird schellenartig um den Außenleiter des zu kontaktierenden Koaxialkabels gelegt, der ringartig von seiner elektrisch isolierenden Ummantelung befreit ist. Die aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Seiten des Grundkörpers stützen sich dabei an den verbleibenden Rändern der Ummantelung ab, während der nicht beschichtete Teil des Trägerelementes in radialem Abstand zu dem blanken Rohrbereich zu liegen kommt. Dieser radiale Abstand wird überbrückt von einem Kontaktelement, das als Band aus einem Kupfergeflecht ausgeführt ist. Dieses Band liegt sowohl an dem blanken Rohr als auch an dem blanken Teil des Trägerelementes des Grundkörpers an und stellt so die elektrisch leitende Kontaktierung her.

Aus EP 0 982 524 Al ist eine ähnliche Einrichtung bekannt, bei der jedoch auf ein separates Kontaktele-0 ment verzichtet wird. Vielmehr ist das metallische Trägerelement mit KontaktvorSprüngen ausgestattet, die sich elastisch verformbar an den elektrisch leitenden Teil des zu kontaktierenden Körpers anlegen und damit als Kontaktelemente wirken. Als Kontaktvorsprünge werden insbesondere Profilierungen sowie z. B. zungenartige Ausstanzungen vorgeschlagen. Als Material für die Kontaktvorsprünge bzw. das Trägerelement aus dem die Kontaktvorsprünge ausgeformt sind, wird unter anderem niedrig legiertes Kupfer vorgeschlagen.

0 Die bekannten Kontaktierungseinrichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie in Montageposition, in der der schellenartige Grundkörper um den zu kontaktierenden Körper gespannt ist, auf den zu kontaktierenden Körper einen verhältnismäßig starken und schwer zu kon-

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trollierenden Druck ausüben. Dieses bei der Kontaktierung von Rohren grundsätzlich uninteressante Kriterium, erhält eine wesentliche Bedeutung beim Kontaktieren von Kabeln, insbesondere von wellenleitenden Koaxialkabeln. Bei der Erdung solcher Kabel wird üblicherweise der äußere Leiter abisoliert und mit Hilfe einer Kontaktierungseinrichtung, z. B. einer sogenannten Erdungsmuffe, elektrisch leitend kontaktiert. Nach Entfernung der Isolationsschicht, die oft auch eine nicht unbedeutende Stützfunktion übernimmt, ist der Außenleiter verhältnismäßig empfindlich gegen Verformungen. Solche Verformungen, insbesondere Einschnürungen können sich durch zu großen radialen Druck ergeben. Bereits leichte Einschnürungen haben eine Erhöhung des Wellenwiderstandes im Kabel zur Folge, was unter ungünstigen Bedingungen zu Reflexionen und fehlerhafter Anpassung an nachfolgende Bauelemente führt. Im Ergebnis sinkt der Wirkungsgrad der Wellenleitung.

Durch DE 201 17 689 Ul ist eine Einrichtung der 0 betreffenden Art zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines elektrisch leitenden Teiles eines länglichen Körpers, insbesondere eines Kabels oder Rohres, bekannt, die einen Grundkörper zur Anlage an dem zu kontaktierenden Körper und wenigstens ein in Montageposition zwischen dem Grundkörper und dem zu kontaktierenden Körper befindliches Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit dem elektrisch leitenden Teil des zu kontaktierenden Körpers aufweist. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Einrichtung 0 besteht das Kontaktelement aus einer Blechstruktur einer Legierung, die mindestens zu 94,5 % aus Kupfer (Cu) besteht und 2 bis 4 % Nickel (Ni), 0,5 bis 1 % Silicium (Si) sowie 0,05 bis 0,25 % Magnesium (Mg) enthält. Das Kontaktelement der bekannten Einrichtung läßt sich mit

sehr geringer Blechstärke herstellen. Darüber hinaus weist das Kontaktelement bei der bekannten Einrichtung eine hohe Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe thermische Leitfähigkeit auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, bei der die Eigenschaften des Kontaktelementes noch weiter verbessert sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre gelöst.

Erfindungsgemäß besteht das Kontaktelement aus einer Blechstruktur einer Legierung, die mindestens zu 98,955 % aus Kupfer besteht und 0,3 bis 0,7 % Chrom (Cr), 0,08 bis 0,12 % Silber (Ag), 0,06 bis 0,1 % Eisen (Fe), 0,04 bis 0,08 % Titan (Ti) und 0,015 bis 0,045 % Silicium (Si) enthält. Vorzugsweise ist die Zusammensetzung der Legierung wie folgt:
Cr - 0,5 %
Ag - 0,1%

Fe - 0,08 %
Ti - 0,06 %
Si - 0,03 %
Cu - Rest.

Durch Verwendung einer solchen Legierung ist die Leitfähigkeit des Kontaktelementes gegenüber der bekannten Einrichtung wesentlich verbessert.

Wird die erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise zum Erden eines abisolierten Außenleiters eines Koaxialkabels eingesetzt, so werden im Falle eines Blitzeinschlages in das Koaxialkabel auftretende Ströme aufgrund der verbesserten elektrischen Leitfähigkeit besser abgeleitet.

Die Vorteile der Erfindung sind sowohl bei erfindungsgemäßen Einrichtungen nutzbar, die ein separates

Kontaktelement zwischen dem zu kontaktierenden Körper und dem Grundkörper aufweisen, als auch bei solchen, bei denen das Trägerelement bereits mit wenigstens einem als Kontaktelement ausgebildeten Kontaktvorsprung ausgestattet ist.

Erfindungsgemäße Kontaktelemente sind in ihrer bevorzugten Ausführungsform in Blechstärken von etwa 0,4 mm ausgestaltet. Die spezielle Form der Kontaktelemente kann innerhalb weiter Grenzen und in Anpassung an die speziellen Bedingungen ausgeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Grundkörper der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung aus einem im wesentlichen bandförmigen, metallischen Trägerelement, das schellenartig um den zu kontaktierenden Körper spannbar ist. Es ist teilweise von einem elastischen Material so umschlossen, daß die in Montageposition der Einrichtung dem zu kontaktierenden Körper zugewandte Seite des Trägerelementes wenigstens teilweise frei bleibt von elastischem Material. Auf 0 diese Weise kann das wenigstens eine Kontaktelement in Montagelage einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Teil des zu kontaktierenden Körpers und dem Trägerelement herstellen. Das wenigstens eine Kontaktelement kann dabei beispielsweise als wenigstens ein Vorsprung des Trägerelementes ausgestaltet sein, wobei der oder die KontaktvorSprünge vorzugsweise einstückig und besonders vorteilhafterweise materialeinheitlich mit dem Trägerelement verbunden ist bzw. sind. Der oder die Kontaktvorsprünge können dabei 0 beispielsweise als runde, dreiecksförmige, rechteckige, trapezförmige oder ähnliche Profilierungen des Trägerelementes ausgestaltet sein oder als z. B. zungenartige Ausstanzungen. Die Zungen können dabei sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung des zu kontak-

tierenden Körpers ausgerichtet sein. Insbesondere die letztgenannte Variante läßt sich vorteilhaft durch die Bildung einer einzelnen, mäandrierenden Stanz- oder Schnittlinie in Umfangsrichtung des Trägerelementes realisieren. Dabei entstehen zwei einander gegenüberliegende und ineinander verzahnte Reihen von Zungen, die in einander entgegengesetzter Ausrichtung in Montageposition axial an dem zu kontaktierenden Körper anliegen. Auf diese Weise läßt sich in einem besonders einfachen Bearbeitungsschritt eine Vielzahl zuverlässiger Kontaktstellen schaffen.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist die Materialeinheitlichkeit von KontaktvorSprüngen und Trägerelementen besonders vorteilhaft. Wesentlich arbeitsaufwendiger, jedoch im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, ist es, den oder die Kontaktvorsprünge stoffschlüssig mit dem Trägerelement zu verbinden. Hierbei können insbesondere für Trägerelement und Kontaktvorsprünge unterschiedliche Materialien gewählt werden.

0 In einer grundsätzlich anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäß als profiliertes Blech einer besonderen Legierung ausgeführte Kontaktelement als separates Bauteil gestaltet, das in Montagelage zwischen dem elektrisch leitenden Teil des zu kontaktierenden Körpers und dem bandförmigen Trägerelement des Grundkörpers liegt. Um eine sichere, elektrisch leitende Verbindung herzustellen, ist das Kontaktelement dabei vorzugsweise wellen-, mäander- oder zickzackförmig profiliert. In jedem Fall ist es erstrebenswert, das oder 0 die Kontaktelemente so auszugestalten, daß sie in Montagelage elastisch federnd an dem zu kontaktierenden Körper anliegen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der speziellen Beschreibung bevorzugter Ausführungs-

formen und der beigefügten schematischen Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Kontaktierungseinrichtung;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht einer Kontaktierungseinrichtung in Montageposition;

Fig. 3: einen schematischen Radialschnitt durch eine Kontaktierungseinrichtung in Monta

geposition;

Fig. 4: in geschnitener Seitenansicht verschiedene Ausführungsformen von separaten Kontaktelementen;

Fig. 5: eine schematische Aufsicht auf die Innenseite einer Kontaktierungseinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 6: eine schematische Aufsicht auf ein Trägerelement einer Kontaktierungseinrich-

0 tung eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 7: schematischer Axialschnitt durch eine

Kontaktierungseinrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel in Montageposition.
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Fig. 1 stellt eine schematische Ansicht einer bevorzugten Grundform einer Kontaktierungseinrichtung 10 für Kabel oder Rohre dar. Ein bandförmig ausgestaltetes, metallisches Trägerelement 11 ist schellenförmig, wie in Fig. 2 gezeigt, um einen zu kontaktierenden Körper 20 spannbar. Hierzu weist es an seinen Schmalseiten angewinkelte Laschen 111 auf, die z. B. mittels Schrauben 13 miteinander verbindbar sind. Das Trägerelement ist wenigstens an seiner in Montageposition außen

liegenden Seite von einer elastischen Ummantelung 12 umgeben. Diese Ummantelung weist zusätzlich Dichtlippen 121 auf, die sich in Umfangsrichtung des zu kontaktierenden Körpers erstrecken und axial voneinander beabstandet sind. Die in Montageposition dem zu kontaktierenden Körper 20 zugewandte Fläche 112 des Trägerelementes 11 wird nicht von der Ummantelung 12 bedeckt.

In Fig. 2 ist schematisch die Montageposition eines solchen Kontaktierungseinrichtung 10 um einen zu kontaktierenden Körper, nämlich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Koaxialkabel 20, gezeigt. Im Bereich der Kontaktierungseinrichtung 10 ist, wie in Fig. 7 erkennbar, die äußere Ummantelung 22 des Koaxialkabels 20 entfernt, so daß die elektrisch leitenden Fläche 21 des Außenleiters des Koaxialkabels der blanken Fläche 112 des Trägerelementes 11 beabstandet gegenüber liegt.

Dieser Abstand kann, wie in Fig. 3 gezeigt, von einem Kontaktelement 30 überbrückt werden. Fig. 3 0 stellt einen Radialschnitt durch ein Kontaktelement in Montageposition dar. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein separates Kontaktelement 30, das im Bereich der Kontaktierungseinrichtung 10 zwischen der zu kontaktierenden Fläche 21 des Koaxialkables 20 und der blanken Fläche 112 des Trägerelementes 11 liegt. In der schematischen Darstellung von Fig. 3 ist die Ummantelung 12 aus elastischem Material des Grundkörpers nicht dargestellt.

Erfindungsgemäß besteht das Kontaktelement 3 0 aus 0 einem Blech einer Legierung mit folgender Zusammensetzung :

Cr - 0,5 %

Ag - 0,1%

Fe - 0,08 %

Ti - 0,06 %
Si - 0,03 %
Cu - Rest.

Es handelt sich hierbei um die im Unified-Numbering-System (UNS) als "C 18080" bezeichnete Legierung. Es können jedoch auch andere Kupferlegierungen, die Cr, Ag, Fe, Ti und Si enthalten, verwendet werden.

Das Kontaktelement 3 0 kann auf verschiedenste Weise ausgestaltet sein. Drei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in Fig. 4 dargestellt. Dabei handelt es sich bei dem Kontaktelement 30 um ein wellenförmig (a), mäanderförmig (b) oder zickzackförmig (c) profiliertes Blech aus der oben angegebenen erfindungsgemäßen Legierung. Die Profilierung ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, daß eine Anlage des Kontaktelementes 3 0 zwischen dem Trägerelement 11 und dem Außenleiter 21 elastisch federnd zustande kommt. Auf diese Weise können ohne Schwierigkeiten Unregelmäßigkeiten in der abisolierten Ummantelung 22 des Koaxialkabels 20 ausgeglichen werden. Wie in Fig. 3 deutlich erkennbar, wird der elektrisch leitende Kontakt über mehrere, durch die Vorsprünge 31 gebildete Kontaktstellen erzeugt. Es ist offensichtlich, daß hierdurch eine radiale Druckkraft auf den Außenleiter 21 wirkt. Diese 5 Kraft muß so bemessen sein, daß zwar eine zuverlässige, elektrisch leitende Kontaktierung zustande kommt, daß jedoch trotz der fehlenden Stabilisierung durch die abisolierte Ummantelung 22 keine Einschnürung des Außenleiters 21 entsteht, die zu Störungen der Wellenlei-0 tung führen würde.

Fig. 5 zeigt die Aufsicht auf die Innenseite einer Kontaktierungseinrichtung mit separatem Kontaktelement 3 0 gemäß den Fig. 3 und 4 in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung. Das Kontaktelement 3 0 ist nämlich

hier an der in Montagelage dem zu kontaktierenden Körper 2 0 zugewandten Seite des Grundkörpers mit Haltemitteln gehalten. Die Haltemittel bestehen in Taschen 121, die auf der Innenseite des Trägerelementes 11 von der elastischen Ummantelung 12 gebildet werden. Die Enden des separaten Kontaktelementes 30 können in diese Taschen 122 eingesteckt werden, was insbesondere die Montage der Kontaktierungseinrichtung erheblich vereinfacht. Der Bereich der Innenseite 112 des Kontaktelementes 11 zwischen den Taschen 121 ist von der Ummantelung nicht bedeckt, so daß die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Trägerelement und dem zu kontaktierenden Außenleiter 21 des Koaxialkabels 2 0 zustande kommen kann.

Fig. 6 zeigt eine grundsätzlich andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung 10. Dabei wird auf ein separates Kontaktelement verzichtet und statt dessen das Trägerelement 11 selbst mit Kontaktvorsprüngen 32 versehen. In der in 0 Fig. 6 gezeigten, besonders vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Kontaktvorsprünge 32, in einander gegenüberliegenden, sich in axialer Richtung des zu kontaktierenden Körpers 20 erstreckenden Zungen 32. Deren Wirkungsweise ist in Fig. 7 verdeutlicht. Die Zungen 32 lassen sich besonders einfach herstellen, indem in das Trägerelement 11 eine durchgehende, mäandrierende Stanz- oder Schnittlinie 35, wie in Fig. 6 dargestellt, gestanzt wird. Die entstehenden, ineinander verzahnten Zungen können durch leichtes Aufbiegen mit der zu kontaktierenden Fläche 121 in elastisch federenden und elektrisch leitenden Kontakt gebracht werden.

Weitere Ausführungsbeispiele, etwa als runde, dreieckförmige, rechteckige oder ähnliche Profilierun-

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gen des Trägerelementes 11 ausgebildete Kontaktvorsprünge, sind in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellt.

Claims (16)

1. Einrichtung zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines elektrisch leitenden Teiles eines länglichen Körpers, insbesondere eines Kabels oder Rohres,
mit einem Grundkörper zur Anlage an dem zu kontaktierenden Körper und
mit wenigstens einem in Montageposition zwischen dem Grundkörper und dem zu kontaktierenden Körper befindlichen Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mit dem elektrisch leitenden Teil des zu kontaktierenden Körpers,
dadurch gekennzeichnet,
daß das wenigstens eine Kontaktelement (30, 32) aus einer Blechstruktur einer Legierung besteht, die mindestens zu 98,955% aus Kupfer (Cu) besteht und 0,3 bis 0,7% Chrom (Cr), 0,08 bis 0,12% Silber (Ag), 0,06 bis 0,1% Eisen (Fe), 0,04 bis 0,08% Titan (Ti) und 0,015 bis 0,045% Silicium (Si) enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbestandteile in dem wenigstens einen Kontaktelement (30, 32) in den folgenden Anteilen vorliegen:
Cr - 0,4 bis 0,6%
Ag - 0,09 bis 0,11%
Fe - 0,07 bis 0,09%
Ti - 0,05 bis 0,07%
Si - 0,02 bis 0,04%
Cu - Rest.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbestandteile in dem wenigstens einen Kontaktelement (30, 32) im wesentlichen zu folgenden Anteilen vorliegen:
Cr - 0,5%
Ag - 0,1%
Fe - 0,08%
Ti - 0,06%
Si - 0,03%
Cu - Rest.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des wenigstens einen Kontaktelementes (30, 32) durch die im Unified-Numbering-System UNS als "C 18080" definierte Legierung gebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstärke des wenigstens einen Kontaktelementes (30, 32) nicht größer ist als 0,5 mm.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstärke des wenigstens einen Kontaktelementes (30, 32) nicht größer ist als 0,3 mm.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus einem im wesentlichen bandförmigen, schellenartig um den zu kontaktierenden Körper (20) spannbaren, metallischen Trägerelement (11) besteht, das teilweise von einem elastischen Material (12) so umschlossen ist, daß die in Montageposition dem zu kontaktierenden Körper zugewandte Seite (112) des Trägerelementes (11) wenigstens teilweise frei bleibt von elastischem Material (12), so daß das wenigstens eine Kontaktelement (30, 32) in Montageposition einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Teil (21) des zu kontaktierenden Körpers (20) und dem Trägerelement (11) herstellt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kontaktelement als wenigstens ein Vorsprung (32) des Trägerelementes ausgestaltet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kontaktvorsprung (32) einstückig mit dem Trägerelement (11) verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kontaktvorsprung (32) materialeinheitlich mit dem Trägerelement (11) ausgestaltet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kontaktvorsprung (32) als runde, dreiecksförmige, rechteckige oder trapezförmige Profilierung des Trägerelementes (11) ausgestaltet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kontaktvorsprung (32) als zungenartige Ausstanzung des Trägerelementes (11) ausgestaltet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kontaktelement als separates Bauteil (30) ausgestaltet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine separate Kontaktelement (30) als im Querschnitt wellen-, mäander- oder zickzackförmig profiliertes Band ausgestaltet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine separate Kontaktelement (30) durch Haltemittel (122) an der in Montagelage dem zu kontaktierenden Körper zugewandten Seite (112) des Grundkörpers gehalten ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kontaktelement (30, 32) in Montageposition elastisch federnd an dem elektrisch leitenden Teil (21) des zu kontaktierenden Körpers (20) anliegt.