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Hochspannungs-Verbindungsvorrichtung Zusatz zu Patent ... (Pat.Anm.
P 23 12 897.4)
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Verbindungsvorrichtung,
insbesondere zur Verwendung als Hochspannungsdurchführung, mit einem äußeren, hohlzylindrischen
Isolierkörper, in dessen eines Ende ein isoliertes Kabel durch eine sich an die
Isolation des Kabels anlegende Dichtung hindurch einführbar ist und durch dessen
anderes Ende ein Anschlußleiter herausgeführt ist, der mit einer das abisolierte
Kabelende kontaktierenden Klemmvorrichtung verbunden ist, die als Steckverbindung
ausqebildet ist, deren einer Teil auf dem abisolierten Ende des Kabels zu befestigen
ist, wobei die Dichtung als eine sich mit ihrer Außen mantelfläche an die Innenwandung
des Isolierkörpers und mit ihrer Innenmantelflache an die Kabelisolation dicht anlegende
Hülse aus einem elektrisch nichtleitenden elastischen Naterial ausgebildet ist.
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Im Hauptpatent ist vorgeschlagen, die dem elektrisch dichten Verschluß
der Vorrichtung dienende Hülse mit ihrem einen Ende an der Steckbuchse der Steckverbindunq
und mit ihrem anderen Ende an einer Manschette anliegen zu lassen, welche formschlüssig
mit einer Flanschhülse oder Haube verbunden ist, die in Anlage an dem der Einführung
des Kabels dienenden Ende des Isolierkörpers gehalten wird. Der Druck, mit dem die
Hülse an der Isolation des Kabels und der Innenwandung des Isolierkörpers anliegt,
und damit die Dichtwirkung,hanqen daher von dem Volumen des Rinqraumes zwischen
der Kabelisolation und der Innenwandung des Isolierkörpers ab. Da der Toleranzbereich,
in dem der Außendurchmesser der Kabelisolation liegt, relativ groß ist, kann bei
einer relativ hohen Spannung des Kabels gegenüber Erde die Dichtwirkung ungenügend
sein. Ebenso kann es bei hohen Spannungen im Bereich der Steckverbindung zu Uberschlägen
kommen, wenn zwischen der Steckbuchse und der Innenmantelfläche des Isolierkörpers
ein Luftraum vorhanden ist, wie dies aus Dimensionierungsgründen der Fall sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsverbindungsvorrichtung
gemäß dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern,
daß der Spannungsbereich,
in dem sie verwendbar ist, nach oben hin erweitert wird. Diese Aufgabe ist. erfindungsgemäß
durch mindestens ein die Hülse in axialer Richtung belastendes, vorzugsweise aus
mehreren Tellerfedern gebildetes Federelement gelöst.
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Ein solches Federelement drückt ständig in axialer Richtung auf die
Hülse und gewährleistet daher auch bei einer sehr starken Abweichung des Außendurchmessers
der Kabelisolation vom Mittelwert noch einen ausreichend hohen Anlagedruck der Hülse
an dieser Isolation und der Innenmantelfläche des Isolierkörpers. Ferner vermag
ein solches Federelement Wärmedehnungen auszug leichen.
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Die Hülse kann dabei an dem dem abisolierten Kabelende benachbarten
Ende einer im Isolierkörper längsverschiebbaren Büchse ahgestützt und das Federelement
zwischen einer Schulter des Isolierkörpers und der Büchse angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch das Federelement
zwischen einer Schulter einer gegen das der Einfhrunq des Kabels dienende Ende des
Isolierkörpers drückbaren, mit einer Durchtrittsöffnung für das Kabel versehenen
Haube und einem an der Hülse anliegenden Druckkörper angeordnet.
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Bei einer konischen Form der Anlagefläche des Isolierkörpers für die
Hülse ergibt sich hierbei der Vorteil, daß das Federelement auf die Hülse im Sinne
einer Verschiebung zu dem im Durchmesser kleineren Ende des Konus hin einwirkt.
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Um nicht nur im Bereich der Hülse die für hohe Spannungswerte erforderliche
Sicherheit zu erreichen, sondern auch im Bereich der Steckverbindung, falls die
Steckbuchse nicht in den Isolierkörper eingegossen ist, was nicht immer möglich
oder zweckmäßig ist, kann man die Steckverbindung in einem vorzugsweise an der Innenwandung
des Isolierkörpers anliegenden Käfig aus einem elektrisch leitenden Material anordnen.
Dieser Käfig
wird leitend mit der Steckverbindung verbunden und
verhindert dadurch die Ausbildung eines elektrischen Feldes in dem Luftraum zwischen
der Steckverbindung und dem Käfig.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielenim einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
eines ersten Ausführungsbeispiels im montierten Zustand mit einem angeschlossenen
Kabel; Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um eine als Hochspannungsdurchführung ausgebildete Verbindungsvorrichtung für ein
kunststoffisoliertes Kabel 201, das für eine Spannung von 20 kV geeignet ist.
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Ein als Isolierkörper dienender Becher 221 weist an seinem offenen,
der Einführung eines Kabels 201 dienenden Ende einen Flansch 223 auf. Der Innenraum
des Bechers 221 verjüngt sich vom Flansch 223 bis zu dem einstückig mit dem hohlzylindrischen
Teil ausgebildeten Boden 222 konisch, wo der Innendurchmesser noch größer ist als
der Außendurchmesser der Isolation 237 des Kabels 201.
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Für die Verbindung mit dem Kabel 201 ist eine Steckverbindung vorgesehen,
deren Stecker fest auf dem abisolierten Ende 202 des Kabels sitzt und aus einer
außen konischen, in Längsrichtung geschlitzten Klemmhülse 208 und einer vorzugsweise
mittels eines hydraulischen Werkzeuges über diese gepreßten Spannhülse 206 besteht,
in deren Außenmantelflëche ein Viellinienkontaktelement 238 eingelassen ist. Die
Steckbuchse der Steckverbindung wird durch einen hohlzylindrischen Fortsatz 229
eines Bolzens 229' gebildet, der dicht durch eine zentrale Bohrunq im Boden 222
des
Bechers 221 hindurchgeführt ist und in dem aus dem Becher herausragenden Abschnitt
mit einem Außengewinde versehen ist, auf dem eine Mutter 232 qeführt ist. Die Dichtung
erfolgt mit Hilfe von Dichtringen 252 und 253, welche in einer zur zentralen Bohrung22h+p
offenen Rinqnut bzw. zwischen einer Schulter des Bolzens/und dem Boden des Bechers
liegen. Der Außendurchmesser des die Steckbuchse bildenden Fortsatz es 229 ist größer
als der Außendurchmesser des Bolzens 229', aber wesentlich kleiner als der Imlendurchmesser
des Bechers 221 im Bereich der Steckverbindung.
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Zwischen dem Boden 222 des Bechers 221 und der durch den Fortsatz
229 gebildeten Schulter 254 ist ein Tellerfederpaket 255 angeordnet, das auf dem
Bolzen 229' geführt ist und radial über den Fortsatz 229 übersteht. Auf das Tellerfederpaket
255 ist eine aus Metall bestehende Büchse 256 aufsetzbar, die konzentrisch zur Längsachse
des Bechers 221 im Ringraum zwischen diesem und dem Fortsatz 229 längsverschiebbar
angeordnet ist. Die Büchse 256 ist einstückig mit einem Druckteller 257 ausgebildet,
der auf das abisolierte Ende 202 des Kabels 201 aufgeschoben ist und das Ende der
aus Kunststoff bestehenden Isolation 237 des Kabels übergreift. Aus Gründen der
Potentialsteuerung bildet die der Büchse 256 abgekehrte Stirnseite des Drucktellers
257 einen Kegelstumpf, der sich von der Büchse 256 weg verjüngt.
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An dieser Kegelstumpffläche liegt die korrespondierend ausgebildete
Stirnfläche einer aus weichem, nichtleitendem Gummi bestehemden Hülse 230 an. Ihre
Länge ist etwa gleich dem Außendurchmesser. Zweckmäßigerweise wird die Isolation
237 in demjenigen Abschnitt, in dem die Hülse anliegt, zum abisolierten Ende hin
leicht konisch ausgebildet. Außerdem muß vor dem Aufschieben der Hülse 230 auf die
Isolation 237 diese von derXzwischen ihr und 1u der Ummantelung 240 vorhandenen
Graphitschicht/befreit werden.
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Der dem Druckteller 257 abgekehrte Endabschnitt der Hülse 230 bildet
einen sich zum Ende hin verjünqenden Kegelstumpf mit einem
Kegelwinkel
von etwa 900. An dieser Kegelstumnffläche liegt die korrespondierend ausgebildete
Fläche eines Druckkörpers 241 aus hartem, leitendem Gummi an. Die Hülse 230 und
der Druckkörper 241 sind zusammenvulkanisiert. Die der Hülse 230 abgekehrte, plane
Stirnfläche des Druckkörpers 241 liegt an einem Druckring 258 an, der seinerseits
an einer Schulter einer Haube 243 abgestützt ist. Die aus Metall bestehende Haube
243 ist mit einem Flansch 244 versehen, der mittels Schrauben 245 an einen Anpreßring
250 andrückbar ist, welcher seinerseits mittels Schrauben 249 den Flansch 223 gegen
einen die Durchtrittsöffnung für den Becher 221 bildenden Rinq 247 preßt. Weiterhin
ist die Haube 243 mit einem hülsenförmigen Ansatz versehen, der das Ende der Ummantelung
240 mit den auf deren Außenseite gelegten Drähten übergreift und in einen Schrumpfschlauch
259 gesteckt wird, welcher über den sich unmittelhar an die Haube anschließenden
Abschnitt des Kabels gezogen wird. In demjenigen Bereich, in dem der Druckkörper
241 die Isolation 237 umgibt, ist diese noch mit ihrer Graphitschicht 210 versehen,
damit der Druckkörper auch das Feld zwischen der Graphitschicht und der Seele des
Kabels zu steuern vermag.
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Ferner sind zur Vermeidung von Überschlägen die Steckverbindung sswie
die Büchse 256 in einem metallischen Käfig 260 angeordnet, der an der Innenwandung
des Bechers 221 im Bereich zwischen der Hülse 230 und dem Boden 222 des Bechers
221 anliegt und auch den Boden 222 bedeckt. Dieser Käfig kann durch eine Büchse
oder eine leitende Schicht auf dem Becher gebildet sein. Wie Fig. 1 zeigt, dringt
der Käfig auf eine kurze Strecke zazischen die Hülse 230 und den Becher 221 ein.
Der Käfig 260 ist leitend mit dem Bolzen 229' verbunden. Daher ist der Raum im Inneren
des Käfias feldfrei.
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Da beim Einführen des Kabels 201 in den Becher 221 und dem dadurch
erfolgenden Einstecken der; Spannhülse 206 in die Steckbuchse 229 die Büchse 256
in Anlage an das Tellerfederpaket 255
kommt und dieses mehr und
mehr zusammendrückt, wird die Hülse 230 unter einer ständig sie in axialer Richtung
belastenden Kraft gehalten, wodurch eine sichere Abdichtunq auch bei relativ großen
Abweichungen des Durchmessers der Isolation 237 vom Sollwert und bei Wärmedehnungen
gewährleistet ist.
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Auch bei den in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, das weitgehend
in seinem Aufbau mit dem Ausführungsbeispiel gemäß -Fig. 1 übereinstimmt, wird die
aus einem weichen, nichtleitenden Gummi bestehende Hülse 330 unter einer in axialer
Richtung wirkenden Federkraft gehalten. Das diese Kraft erzeugende Federelement,
bei dem es sich im Ausführunqsbeispiel ebenfalls um ein Tellerfederpaket 355 handelt,
ist jedoch nicht zwischen der Steckbuchse 329 und dem Boden des den Isolierkörper
bildenden Bechers 321 angeordnet, sondern zwischen einer Schulter der Haube 343
und einem dem Druckring 258 entsprechenden Druckring 358, an dem der aus einem harten,
leitenden Gummi bestehende Druckkörper 341 anlieat, an dem andererseits die Hülse
330 anliegt. Eine solche Anordnung des Federelementes bietet den Vorteil, daß die
Federkraft die Hülse 330 gegen das sich verjüngende Ende des Konus drückt, der durch
die Innenmantelfläche des Bechers 321 gebildet wird.
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Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der die Bohrung
des Druckringes 358 auf der dem Druckkörper- zuqekehrten Seite begrenzende Rand
stark abgerundet. Der Druckkörper 341 bildet eine in den Rinqspalt zwischen dem
Druckring und der Isolation 387 eingreifende Dichtlippe 341'. Weiterhin ist, wie
Fig. 2 zeigt, die Anlagefläche des Druckkörpers 341 für die mit ihm zusammenvulkanisierte
Hülse 330 in Form eines Trichters mit von innen nach außen zunehmender Krümmung
der Mantellinien aussebildet. Auch die äußere Kante des Druckkörpers ist an diesem
Ende abgerundet.
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Um auch an dem dem Druckkörper 341 abgekehrten Ende der Hiilse 330
eine wirksame Feldsteuerung zu haben, ist zwischen einem
- metallischen
Druckteller 357, der wie der Druckteller 257 zwischen dem Ende der Isolation 337
und der Klemmhülse 308 sowie der Spannhülse 306 festgeklemmt ist, ein aus einem
harten, leitenden Gummi bestehender Druckring 361 angeordnet, der mit der Hülse
330 zusammenvulkanisiert ist. Wie bei dem Druckkörper 341 ist bei dem Druckring
361 der Innendurchmesser wegen der Toleranzen des Außendurchmessers der Isolation
337 größer als dieser Außendurchmesser gewählt. Außerdem ist der die Bohrung des
Druckringes 361 auf der der Hülse zugekehrten Seite begrenzende Rand stark abgerundet.
Dasselbe gilt für den äußeren Rand auf dieser Seite. In den Ringspalt zwischen der
Dichtung 337 und dem Druckring 361 greift eine Dichtlippe 362 der Hülse 330 ein.
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Weiterhin ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 CiÄ an
der Innenwand des Bechers 321 anliegender, metallischer Käfig 360 vorgesehen, der
den Boden des Bechers bedeckt und sich bis in die Nähe der Hülse 330 erstreckt,
wo er zwischen dem Druck ring 361 und dem Becher endet.
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Im übrigen bestehen keine wesentlichen Unterschiede in der Ausbildung
dieses Ausführungsbeispiels geqenüber demjenigen gemäß Fig. 1, sodaß zur weiteren
Erläuterung auf die Ausführungen zu diesem Ausführungsbeispiel verwiesen werden
kann.