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Lötfreie Verbindungsbaugruppe Die Erfindung betrifft eine lötSreie
Verbindungsbaugruppe zur Herstellung eines Anschlusses an die Abschirmung eines
abgeschirmten Kabels, mit einer unterhalb der Abschirmung in den Kabelmantel einschiebbaren
Platte, welche gegen die Abschirmung gerichtete Krallen aufweist, und mit einer
Spannvorrichtung, welche durch übereinanderliegende Löcher in der Platte, derAbschirmung
und dem Kabelmantel hindurchragt, und bei deren Festziehen die Platte unter Eindrückung
der Krallen in die Abschirmung von innen her fest gegen die Abschirmung gedrückt
wird.
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Um die Verfälschung der zu übertragenden Signale möglichst
gering
zu halten, müssen die allgemein in der Fernmeldetechnik und fürlRederspannungsübertragur,g
verwendeten mehradrigen Kabel durch metallische Abschirmungen abgeschirmt werden,
die im allgemeinen im Inneren des elastomeren Kabelmantels angeordnet sind. Diese
Abschirmungen müssen geerdet werden. Normalerweise sind die in der Kabelabschirmung
fließenden Ströme, die nach Erde abgeleitet werden müssen, ziemlich gering.
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Unter bestimmten Umständen können jedoch die Ströme in den Abschirmungen
sehr hohe Werte annehmen und diese müssen, ebenso wie andere Ströme, die üblicherweise
vorhanden sein können, nach Erde abgeleitet werden.
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Große Stromstärken treten beispielsweise auf, wenn ein Blitz in das
Kabel einschlägt oder wenn die Kabelabschirmung infolge eines Defekts oder auf andere
Weise mit einer Netzleitung in Verbindung kommt. In diesen Fällen ist es von größter
Wichtigkeit, daß die elektrische Verbindung zwischen der Kabelabschirmung und dem
Erdungsleiter imstande ist, für eine gewisse Zeit lang Ströme von entsprechend großer
Stärke abzuleiten. Ein Kriterium für die Qualität des Erdungsanschlusses besteht
darin, daß das Kabel in der Lage ist, für mindestens 15 Sek. Ströme von 1000 A sicher
abzuleiten.
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Für derartige Forderungen benötigt man Anschlußverbindungen, die nicht
nur entsprechend hohe Ströme ableiten können, sondern auch eine zuverlässige Verbindung
hoher mechanischer Festigkeit zwischen einem starken Erdungsleiter und den dünnwandigen
metallischen Abschirmungen, die normalerweise in elektrischen Kabeln verwendet werden,
schaffen. Es sind verschiedene Konstruktionen von Anschlußbaugruppen bekannt, mit
denen
man oie oben geschilderten Anforderungen hinsichtlich der
mechanischen Festigkeit erfüllt, die jedoch wegen der hohen Widerstandswerte der
Spannschraube nicht ausreichend hohe Stromstärken übertragen können.
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Die Kabelabschirmungen bestehen normalerweise aus starker Aluminiumrolie,
und die den Kabeladepr zugewandt Innenfläche der Abschirmung ist üblicherweise mit
einem dünnen Film aus nicht-leitendem Material beschichtet, -um einen sonst eventuell
möglichen Kontakt mit den Kabeladern zu vermeiden. Infolge dieser Faktoren ist die
Herstellung einer Lötverbindung oder einer Abriebverbindung zwischen der Verbindungsbaugruppe
und der Abschirmung kaum rtöglich. Es ist sowohl teuer als auch zeitraubend und
unpraktisch, wenn r,lan den Isclierfilm von der Abschirmung entfernen wollte. Man
benötigt daher ein Hilfsm.t-tel zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit
der Kabelabschirmung ohne Entfernung des Isolierfilms,das die Herstellung einer
hochgradig zuverlässigen stabilen elektrischen Verbindung mit den erforderlichen
Stromleiteigenschaften ermöglicht.
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Es ist bekannt (US-PS 3 676 856), eine Verbindungsbaugruppe mit einem
federnden Metallschirm auszustatten, an dem scharfe Vorsprünge vorgesehen sind,
die den Isolationsfilm der Abschirmung durchstechen, wenn der Metallschirm durch
Festziehen eines Schraubbolzens gegen die Abschirmung gedrückt wird. Der Schraubbolzen
führt durch einen an der Abschirmung und dem Kabelmantel angebrachten Längsschlitz
hindurch. Diese Verbindungsbaugruppe arbeitet im allgemeinen zwar zufriedenstellend,
kann aber nicht genügend hohe Stromstärken
übertragen, wie sie bei
starken Uberspannungen, 3 Blitzentladungen und dgl. gelegentlich in Kabelabschirmungen
auftreten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, stabile, hochwirksame
Verbindungsbaugruppe zu schaffen, die imstande ist, hohe Stromstärken von der Abschirmung
zu dem Erdungsleiter abzuführen. So sollen 1000 A für mindestens 15 Sek. über die
Verbindungsstelle fließen können, ohne daß bleibende Schäden auftreten oder der
Ubergangswiderstand der Verbindungsstelle anschließend verschlechtert wäre.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die Platte der eine Schenkel eines U-förmigen metallischen Bügels ist, dessen anderer
Schenkel außerhalb des Kabelmantels an der Spannvorrichtung (Gewindebolzen) befestigt
ist.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsbaugruppe besteht im wesentlichen
aus vier Hauptelementen, zu denen ein Innenschuh und ein Außenschuh hoher Festigkeit
gehören, die den Kabelmantel und die Abschirmung in einem relativ großen Flächenbereich
einspannen,und von denen einer einen in seinem Mittelbereich befestigten Gewindebolzen
aufweist, sowie einer Spannmutter Und. einen U-förmigen Bügel aus einem Material
hoher elektrischer Leitfähigkeit. Der eine Schenkel des Bügels besitzt zahlreiche
Zacken, die in Richtung des anderen Schenkels weisen und in einen eventuell an der
Innenfläche der Kabelabschirmung vorhandenen Isolierfilm eindringen.
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Wenn in diesem Zusammenhang davon gesprochen wird,
daß
der eine Schenkel des U-förmigen Bügels eine "Platte" darstellt, dann ist damit
nicht gesagt, daß hierfür nur starre Platten in Frage kämen. Die Platten können
vielmehr auch nachgiebig oder elastisch sein und sich der Krümmung des Kabelmantels
und der Abschirmung anpassen.
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Durch die bei der Anpassung erfolgende Verschiebebewegung zwischen
der Abschirmung und den Zacken graben sich diese umso tiefer in die Abschirmung
ein.
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Die beiden Schenkel des Bügels haben Öffnungen, die in einer Flucht
liegen und durch die ein mit Gewinde versehenes Befestigungsteil hindurchgesteckt
wird. Das Befestigungsteil hält die beiden Schuhe und den U-förmigen Bügel rittlings
auf dem stirnseitigen Ende der Kabelabschirmung und des Kabelmantels, wobei das
Befestigungsteil sowohl durch die oeffnungen der Schenkel des Bügels als auch durch
den Kabelmantel und die Abschirmung hindurchragt.
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Zur Erzielung einer hohen Festigkeit und Wirtschaftlichkeit bestehen
die beiden Schuhe und das Befestigungsteil aus eisenhaltigem Metall, wogegen der
U-förmige Bügel aus Kupfer, Aluminium oder einem ähnlichen Material hoher elektrischer
Leitfähigkeit hergestellt ist. Das eisenhaltige Metall-Befestigungsteil unterstützt
den U-förmigen Bügel bei der Ubertragung hoher Stromstärken zwischen -der Abschirmung
und einem starken Erdungsleiter, jedoch besteht seine Hauptfunktion darin, ein einfaches,
billiges Spannelement hoher Festigkeit zu bilden.
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Der größere Anteil der abzuführenden elektrischen Ladung
fließt
über den U-förmigen Bügel ab, der so bemessen ist, daß die größten zu übertragenden
Stromstärken übertragen werden können, ohne daß eine wesentliche Widerstandsänderung
einträte. Es hat sich als unzweckmäßig erwiesen, das Befestigungsteil aus Messing,
Kupfer, Aluminium oder einem ahnlichen Material hoher Leitfähigkeit herzustellen,
weil dann nicht die hohe Festigkeit gegenüber den beim Festziehen auftretenden Spannkräften
erreicht wird. Wenn diese Teile dagegen hinreichend stark ausgebildet werden, um
die Festigkeitsanforderungen zu erfüllen, wird die gesamte Verbindungsbaugruppe
so massig und teuer, daß sie nicht mehr mit der errindungsgemäßen Verbindungsbaugruppe
in Konkurrenz treten kann.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsbaugruppe ist imstande, Stromstärken
in der Größenordnung von 1000 A für eine Mindestzeit von 15 Sek. oder mehr abzuführen,
ohne daß bleibende Schäden entstehen würden. Dies wird in erster Linie durch den
U-förmigen Bügel erreicht, der einerseits in direktem Kontakt mit der Kabelabschirmung
und andererseits in direktem Kontakt mit dem Erdungsleiter stehen kann und den Schraubbolzen,
der einen höheren elektrischen Widerstandswert aufweist, weil er aus einem Material
hoher Festigkeit besteht, überbrückt. Dadurch, daß im Bereich der mit den Zacken
versehenen Platte ein relativ großflächiges Andrücken des Bügels gegen die Kabelabschirmung
und damit ein intensiver Kontakt erreicht wird, kann mandeln Ubergangswiderstand
zwischen der Kabelabschirmung und dem Bügel geringhalten.
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Der Bügel kann zunächst ein flächiges Teil sein, das erst bei der
Montage zu seiner U-Form umgebogen wird.
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Um das Umbiegen zu erleichtern, kann im Mittelbereich des Bügels eine
Wellung vorgesehen sein.
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Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Befestigungseinrichtung,
die die mechanischen Kräfte aufnimmt, bzw. die Klemmvorrichtung zur Befestigung
der Verbindungsbaugruppe an einem Kabelmantel, mit dem Schraubbolzen durch den Kabelmantel
und die Abschirmung hindurchragt, während der niederohmigere - e lektri sehe Verbindungsweg
um den stirnseitigen Rand des Kabelmantels und der Abschirmung herum zu dem Erdungsleiter
führt.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 l'zeigt perspektivisch in Explosionsdarstellung die Verbindungsbaugruppe
vor ihrer A Anbringung an einem abgeschirmten Kabel.
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Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch ein
abgeschirmtes Kabel während der Montage der Verbindungsbaugruppe.
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Fig. 3 zeigt die Verbindungsbaugruppe in einem Längsschnitt ähnlich
demjenigen der Fig. 2 in fertig montiertem Zustand, und Fig. 4 zeigt in vergrößertem
Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3.
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Die in Fig. 1 dargestellte Verbindungsbaugruppe ist generell mit 10
bezeichnet. Die Baugruppe enthält einen starren Innenschuh 11, an dessen Mittelteil
ein mit Schraubgewinde versehener Befestigungsbolzen 12 starr befestigt ist, einen
U-förmigen Bügel 13, einen Außenschuh 14 und Spannmuttern 15, 16. Ferner ist ein
typischer schwerer Erdungsleiter 17 dargestellt, der normalerweise verwendet wird,
um die Baugruppe 10 mit einem Erdungsstab oder einem Erdungsrohr zu verbinden.
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Die Teile 11, 12 und 14 werden vorzugsweise aus eisenhaltigem Material
hergestellt, wogegen der Bügel 15 aus starkem Kupfer, Messing, Aluminium oder einem
ähnlichen Material hoher Leitfähigkeit besteht. Aus einem
derartigen
Material besteht auch der Erdungsleiter 17. Die Muttern 15 und 16 können ebenfalls
aus eisenhaltigem Material bestehen.
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Sowohl der Innenschuh 11 als auch der Außenschuh 14 sind bei dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel länglich ausgebildet und an ihrem vorderen Ende schmaler als
am rückwärtigen Ende. Beide sind vorzugsweise in Querrichtung entlang eines Bogens
gebogen, der im wesentlichen mit der Krümmung des Kabelmantels, an dem die Baugruppe
angebracht wird, übereinstimmt. Das schmale Vorderende des Innenschuhs 11 ermöglicht
das Einschieben und die Montage dieses Teiles von außen her unter das Ende des Kabelmantels
und der Abschirmung in einer Weise, die nachfolgend noch detailliert erläutert wird.
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Ein Ende des eisenhaltigen Schraubbolzens 12 ist vorzugsweise kegelstumpfförmig
vorgeformt und in eine ähnlich geformte Öffnung des Innenschuhs 11 hindurchgetrieben
um anschließend durch Schmieden, Schweißen oder dgl.
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in bekannter Weise fest mit dem Mittelteil des Innenschuhs 11 verbunden
zu werden. Das Ende des Schraubbolzens ist im wesentlichen bündig mit der konkaven
Unterseite des Innenschuhs. Bei einer anderen Konstruktion kann das Befestigungsteil
12 in einen nicht gezeigten Einsatz eingeschraubt werden, der an einer Öffnung des
Mittelteils von Innenschuh 11 befestigt wird. In diesem Falle ist das äußere Ende
des Befestigungsteiles mit-einem Einschnitt oder einer anderen Angriffsmöglichkeit
für ein Werkzeug versehen, um dein Einbau des Befestigungsteils in den Innenschuh
zu erleichtern, nachdem dieser so weit unter die Kabelabschirmung geschoben worden
ist, bis seine Gewindeöffnung genau unter
den im Kabelmantel und
der Abschirmung angebrachten Öffnungen liegt, um den Gewindebolzen 12 ilindurchstecken
zu können.
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Der Außenschuh hat vorzugsweise im wesentlichen dieselbe Form wie
der Innenschuh 11, ist jedoch nonmalerweise etwas länger und hat an einem Ende einen
aufwärtsgerichteten Ansatz 18, der ausreichend weit von der öffnung 19 zum Hindurchstecken
des Befestigungsteiles entfernt ist, daß man ein Spannband, das gemäß US-PS 3 676
856 um das Kabel herumgelegt wird, zwischen ihnen hindurchführen kann. Der I\ußenschuh
i4 ist ferner vorzugsweise mit mehreren vorspringenden Ansätzen 20 versehen, die
um die Durchstecköffnung 19 für das Befestigungsteil herum verteilt sind. Diese
Ansätze sind am besten in Fig. 3 zu erkennen. Sie werden bei der Instailation der
Verbindungsbaugruppe in den Kabelmantel hineingetrieben. Die Ansätze haben die Aufgabe,
eine Drehung des Außenschuhs zu verhindern und die Spannmutter 15 zu spannen.
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Der gut leitfähige Bügel 13 besteht aus leitfähigem Material und besitzt
vorzugsweise mehrere quer zu seinem Biegebereich verlaufende Wellen, um während
der Benutzung der Baugruppe bzw. während der Montage das Umbiegen der Schenkel des
Bügels in Richtung zueinander und gegeneinander zu erleichtern.
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Die Installation der Verbindungsbaugruppe erfolgt folgendermaßen.
Zunächst wird ein Teil des elastomeren Kabelmantels 26 und der Abschirmung 27 eines
abgeschirmten Kabels 25 entfernt, um die Adern 28 freizulegen.
Der
Kabelmantel und die Abschirmung werden dann in Kabellängsrichtung auf einer Länge
von einigen Zentimetern geschlitzt, wie es bei 50 angedeutet ist. Dabei können die
Adern 28 in dem Schlitz scharf nach außen gebogen werden, so daß sie sich von der
dem Schlitz gegenüberliegenden Seite des Endes des Kabelmantels entfernen. Danach
werden in dem Kabelmantel und der Abschirmung deckungsgleiche Löcher 51 erzeugt,
die in einigem Abstand von der Schnittkante des Kabelmantels -liegen. Das Kabel
ist nun bereit für die Installation der Verbindungsbaugruppe.
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Danach wird die Öffnung 32 in dem nach außen hin verjüngten Ende des
Bügels 13 über den Schrazlbbolzen 12 geschoben und die so entstandene Teil-Baugruppe
wird vom stirnseitigen Ende her in das Kabel eingeschoben, bis das freiende des
Schraubbolzens durch die Öffnung 51 hindurchgeführt- werden kann. Die Innenfläche
dieses Schenkels von Bügel 13 ist mit zahlreichen scharfkantigen Vorsprüngen 34
oder Graten versehen.
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Diese Vorsprünge bestehen zweckmäßigerweise aus den Randkanten von
Lochausstanzungen, die von der Außenseite her an dem Ende des Schenkels des Bügels
13 angebracht sind. Die scharfkantigen Vorsprünge 34 sind demnach gegen die Innenfläche
der Kabelabschirmung 27 gerichtet, graben sich bei der Montage durch einen eventuell
auf-der Abschirmung vorhandenen Isolierfilm hindurch und dringen in die Abschirmung
selbst ein.
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Dieses Eindringen erfolgt beim Festziehen der unteren Spannmutter
15 auf dem Schraubbolzen 12.
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Nachdem-der Innenschuh und der innere Schenkel des Bügels
13
in der oben beschriebenen Weise montiert worden sind, werden die Kabeladern wieder
gerade ausgerichtet und liegen dann in Hauptrichtung des Kabels. Das Kabelende wird
dann in überlappenden Windungen mit einem Klebeband 35 in der in Fig. 2 gezeigten
Weise umwickelt.
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Danach wird der Außenschuh 14 auf den Schraubbolzen 12 aufgesetzt,
wobei sein schmales Ende über dem sich verjüngenden Ende des Innenschuhs 11 liegt.
Dann wird die erste Spannmutter 15 montiert und festgezogen, wobei die Krallen 34
in die Abschirmung 57 und die Ansätze 20, 20 durch das Klebeband 35 in den Kabelmantel
eindringen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Danach wird das Langloch 56 in dem äußeren
Schenkel des Bügels 13 über den Schraubbolzen 12 geschoben und mit der äußeren Spannmutter
15 wird ein starker Erdungsleiter, beispielsweise in Form des Streifens 17, gegen
die Fläche des äußeren Schenkels von Bügel 13 gedrückt, wonach die Verbindung fertiggestellt
ist.
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Aus dem Vorhergehenden erkennt man, daß bei der fertigmontierten Verbindungsbaugruppe
die hohe Festigkeit der Schuhe 11, 14 und der Befestigungsteile 12, 15 ausgenutzt
wird, um einen großen Bereich des Kabelmantels und der Abschirmung zwischen großflächigen
Flächen des Innenschuhs und des äußeren Schuhs zusammenzudrücken.
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Bei dieser Zusammendrückung werden die beiden Schuhe dazu benutzt,
den inneren Schenkel des Bügels 13 in einem großflächigen Bereich in Kontakt mit
der Kabelabschirmung zu bringen. Bekanntermaßen haben elastomere Kabelmäntel eine
sehr hohe Zähigkeit und Festigkeit.
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Daraus ergibt sich, daß die Einspannung der Abschirmung 27 zwischen
einem Schenkel des Bügels 13 und der Abschirmung
26 über die zahlreichen
scharfkantigen Krallen 3 eine ausgezeichnete elektrische Verbindung mit der Abschirmung
ergibt, während gleichzeitig die hohe Festigkeit des Kabelmantels ausgenutzt wird,
um eine sehr starke mechanische Verbindung der Verbindungsbaugruppe mit der Abschirmung
herzustellen, ohne daß die Gefahr von Beschädigung oder Zerstörung der Abschirmung
besteht.
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Diese wichtigen Merkmale werden noch dadurch unterstützt, daß der
Schraubbolzen durch die übereinanderliegenden Öffnungen 51 in der Abschirmung und
dem Kabelmantel hindurehragt.
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Zwischen der Kabelabschirmung und dem Erdungsleiter 17 existieren
zwei Stromwege. Ein Stromweg führt über den inneren Schenkel des Bügels 13, den
Innenschuh 11, den Schraubbolzen 12 und die beiden Spannmuttern 14 und 15.
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Ein zweiter und weit wirksamerer Stromweg mit hoher Strombelastbarkeit
rührt über die beiden Schenkel des Bügels 13, von denen der innere Schenkel in einem
großen Flächenbereich in direktem Kontakt mit der Abschirmung 27 steht und von denen
der zweite Schenkel unter hohem Druck in direktem Kontakt mit dem Erdungsleiter
17 steht. Die beiden Stromwege haben eine außerordentlich hohe Strombelastbarkeit
von etwa 1000 A für mindestens 15 Sek., ohne daß an der Kabelabschirmung oder der
Verbindungsbaugruppe Zerstörungen auftreten würden, und ohne daß nach einer solchen
Belastung die Stromleitungseigenschaften dieser Verbindungsbaugruppe für die Zukunft
verschlechtern wären.