DE2537152B2 - Verfahren zum Schutz der Verbindungen und Abzweigungen von Kabeln gegen mechanische Beanspruchung - Google Patents

Description

Bei der Verbindung bzw. der Abzweigung von Kabeln, beispielsweise Starkstromkabeln, werden immer noch vorwiegend die Verbindungsstellen nach Herstellung der eigentlichen elektrischen Verbindung und deren Isolation durch mehrteilige Muffen aus Gußeisen geschützt, die mit etwa 150° C heißer Kabelvergußmasse ausgegossen werden, wobei es erforderlich ist, nach dem Erkalten der Vergußmasse, also etwa nach 24 Stunden, nochmals heiße Vergußmasse nachzugießen, um den durch das Erstarren hervorgerufenen Schwund auszugleichen und die Muffe vollständig zu füllen.

Im Zeitalter der Kunststofftechnik hat man auch bereits die gußeisernen, mehrteiligen Muffen durch solche aus Kunststoff, jedoch im wesentlichen gleicher Gestalt, ersetzt, wobei das Ausgießen mit sogenannter Kaltvergußmasse erfolgte, die jedoch nur bei Temperaturen über 12 ° C gießfähig ist und bei tieferen Temperaturen ebenfalls erwärmt werden muß. Auch das Nachgießen nach 24 Stunden ist hier in vielen Fällen, nämlich wenn es sich um Heißvergußmassen handelt, ebenso erforderlich, wie bei den gußeisernen Muffen. Diese Art des Schutzes der Verbindungen und Abzweigungen von Kabeln ist, rein schon von der Herstellung her gesehen, aufwendig und kostspielig, ganz abgesehen von den hohen Gießharzkosten. Darüber hinaus ist aber ihre Verwendung mit einem hohen Aufwand lohnintensiver Handarbeit verbunden, so daß derartige Muffenverbindungen außerordentlich teuer kommen.

Es ist auch bekannt (DL-PS 49882), die Verbindungsstelle mit einer Gießform zu umgeben, die aus einer Hülle aus eingerollter harter Plastfolie und Abschlußringen aus weichem Plastikmaterial mit rechteckigem Querschnitt besteht und die mit einem kalt aushärtenden Kunststoff ausgegossen wird. Nach Erhärten des Kunststoffes wird dann die Gießform, deren Hülle zur Kontrolle des Gießvorganges aus durchscheinendem Material bestehen kann, einschließlich der Abschlußringe wieder abgenommen, so daß der Schutz der Verbindungsstelle gegen mechanische und Biegebeanspruchungen durch die Festigkeit des eingegossenen Kunststoffes bestimmt wird. Diese Art der Herstellung einer Muffenverbindung konnte aber auch nicht zum Erfolg führen, weil der harte und praktisch unnachgiebige Kunststoffmantel den bei der elektrischen Belastung auftretenden Dehnungen und Schrumpfungen des erwärmten Metallkabels nicht folgen konnte, so daß um das Kabel herum Spalten entstanden, in die Feuchtigkeit und Wasser eindringen konnte, was zu Erdschlüssen führte, wobei in manchen Fällen sogar die harte Kunststoffummantelung riß.

Diesen Nachteil vermeidet ein ebenfalls bekannter Schutz für Kabelverbindungen (US-PS 3 895180), wobei die Verbindungssteile zunächst von einer inneren Hülle aus elastischem Kunststoff umschlossen und diese gegenüber der Kabelummantelung abgedichtet wird. Diese innere Hülle wird von einer äußeren, ebenfalls an ihren Enden gegenüber den Kabelmänteln abgedichtete Hülle, aus elastischem Kunststoff umgeben, und daraufhin der Raum zwischen der inneren und äußeren Hülle mit einer einen Strukturschaum bildenden, flüssigen Mischung ausgegossen und nach Verfestigung des Schaumes die innere Hülle mit einem wasserunlöslichen und gegenüber den elektrischen Leitern und der Isolation verträglichen Fett gefüllt, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.

Auch hier sind verhältnismäßig teure und den Durchmessern der zu verbindenden Kabel größenmä-

ßig anzupassende Teile erforderlich, wobei sowohl die innere als auch die äußere Hülle aus jeweils zwei Hälften besteht, die an einer Seite flexibel miteinander verbunden sind, während die zur Einführung der Kabelverbindung offenen Längsseiten mit aufwendigen Schnapp- oder Klettverbindungen od. dgl. versehen sind. Außerdem sind zusätzliche Einrichtungen für das Einfüllen des flüssigen Schaumstoffes und des Fettes vorzusehen, wobei auch die Anbringung und Abdichtung der beiden Hüllen verhältnismäßig viel und sorgfältige Handarbeit erfordert. Darüber hinaus ist auch die mechanische Festigkeit nicht gewährleistet, weil sie im wesentlichen auf der Festigkeit des Strukturschaumes beruht, nachdem beide Hüllen aus einem flexiblen Material bestehen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schutz der Verbindungen und Abzweigungen von Kabeln gegen mechanische Beanspruchung und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, unter den Gesichtspunkten: der Verwendung preiswerter Materialien, der schnellen und einfachen Durchführbarkeit ohne besondere Forderungen an das handwerkliche Geschick, der bleibenden Dichtheit, insbesondeie gegen eindringende Feuchtigkeit, auch bei durch die elektrischen Belastungen auftretenden Dehnungen und Schrumpfungen der erwärmten Metallkabel unc einer hervorragenden Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindurg ein Verfahren vor, wobei nach Herstellung der elektrischen Verbindung und deren übliche Isolierung die Verbindungsstelle von einem längsgeschlitzten, an den Stirnseiten abgedichteten, rohrartigen Kunststoffgehäuse umschlossen wird, worauf das Gehäuse durch eine öffnung mit einer einen Strukturschaum bildenden, flüssigen Mischung ausgegossen ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrische Verbindung von einem Kunststoffrohr umschlossen wird, welches eine innere Tangentialspannung aufweist, wodurch im entlasteten Zustand die beiden Längsränder des Kunststoffrohres übereinanderspringen und sich federnd überlappen und wobei zum Eingießen der einen relativ weichen Strukturschaum bildenden, flüssigen Mischung der überlappte Schlitz des Kunststoffrohres über einen geringen Teil seiner Länge gespreizt wird, worauf die Spreizung wieder aufgehoben wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Reihe von schließ- und verriegelbaren Rohrschellen, die über die Länge des Kunststoffrohres verteilt sind, wobei jede Rohrschelle aus zwei gegeneinander beweglichen Hälften besteht, mindestens eine Hälfte jeder Rohrschelle mit den entsprechenden Hälften der anderen Rohrschellen durch ein Verbindungsglied, beispielsweise ein Rohr, drehfest verbunden ist, jede Rohrschelle einen Verriegelungsmechanismus und die an den Rohrenden angeordneten Hälften der Rohrschellen Endscheiben aufweisen, mit Aussparungen, die nach dem Schließen der Rohrschellen runde öffnungen für den Durchtritt der Kabel bilden.

Vorteile

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in einer erheblichen Kosteneinsparung, die teilweise in der Verwendung verhältnismäßig billiger Materialien zu sehen ist, wobei das die Hauptlast der mechanischen Festigkeit tragende, geschützte Rohr zwar aus einem hochwertigen Material besteht, dafür aber nicht in teuren Formen, wie bisher im Guß- oder Spritzgußverfahren hergestellt oder mit besonderen Verbindungsmitteln für die Längskanten versehen werden muß, und wobei außerdem die gleiche Rohrgröße, gegebenenfalls in unterschiedlicher Ablängung, für Kabelverbindungen verschiedenster Art und verschiedenster Durchmesser veiwendet werden kann.

Dieser Vorteil gilt natürlich auch für die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung, wobei ebenfalls die gleiche Spannvorrichtung für unterschiedliche Kabelarten und -verbindungen verwendbar ist, indem gegebenenfalls die Endscheiben zur Berücksichtigung unterschiedlicher Gegebenheiten auswechselbar sein können. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn nicht nur durchlaufende Kabelverbindungen, sondern auch Kabelverzweigungen, beispielsweise für Hausanschlüsse, durch das erfindungsgemäße Verfahren geschützt werden sollen. In diesem Fall muß natürlich eine der Endscheiben mit zwei Kabeldurchgangsöffnungen versehen sein.

Darüber hinaus begründet sich diese Verbilligung jedoch auch weitgehend in der erheblichen Arbeitsersparnis, insbesondere was das Ausgießen der bisherigen Muffen betraf, wobei der Gieß- und Schäumvorgang beim erfindungsgemäßen Verfahren nur wenige Minuten in Anspruch nimmt, worauf die während des Ausschäumens angebrachte, erfindungsgemäße Vorrichtung bereits wieder abgenommen werden kann, so daß nach einer weiteren kurzen Zeitdauer zur Abkühlung der während des Schäumens entstandenen Reaktionswärme die volle Funktion der erfindungsgemäßen Schutzumhüllung der elektrischen Kabelverbindung gewährleistet ist.

Wegen der einfachen Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der ebenfalls problemlosen Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, kann die Erfindung im Gegensatz zu bekannten Verfahren, wo innere und äußere Hüllen nacheinander zusammengefügt und gegenüber den Kabeln teilweise unter Anbringung von Schlauchzuführungen abgedichtet werden müssen, auch von ungelernten Arbeitern verwirklicht werden, ohne daß eine unzureichende Durchführung zu befürchten ist. In dieser Hinsicht ist auch die Verwendung des im Gegensatz zum Ausgießen mit heißer Vergußmasse völlig ungefährlichen, kalten, flüssigen Schaummaterials von Vorteil, das verarbeitet werden kann, ohne daß besondere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen sind.

Nachdem das aufgrund seiner inneren Tangentialspannung sehr biegesteife Kunststoffrohr in der Lage ist, die zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen sehr viel besser aufzunehmen als die bekannten flexiblen Umhüllungen, kann für das Ausfüllen des Hohlraumes ein elastischer Strukturschaum mit geschlossenen Polen verwendet werden, der deshalb in der Lage ist, die sich durch die Wärmebelastung des Kabels ergebenden Schrumpfungen und Dehnungen elastisch aufzunehmen, ohne daß hierdurch Längsspalte um das Kabel herum entstehen, in die Wasser und heuchtigkeit eindringen kann.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und anhand dieser näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles einer erfin-

dungsgemäßen Kabelverbindung sowie einer zur Herstellung der Verbindung vorgesehenen Vorrichtung, etwa in Richtung der Pfeile I-I in den Fig. 2 und 3 gesehen,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Frontansicht in Richtung der Pfeile HI-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Vorderansicht einer fertigen Kabelverbindung, in Richtung des Pfeiles Vl in Fig. 1 gesehen.

Kernstück der Erfindung ist ein längsgeschlitztes Rohr 1 aus einem besonders widerstandsfähigen und korrosionsfesten Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat, das vorzugsweise durchsichtig ist, um die Lage der Kabelverbindung und die Vorgänge während des Ausschäumens beobachten zu können. Das Rohr ist mit einer inneren Tangentialspannung gefertigt, so daß in entlastetem Zustand die beiden Schlitzränder 2 und 3 iibereinanderspringen und eine Überlappung 4 bilden, wobei die sich überlappenden Flächen mit Spannung aufeinanderliegen und somit bei entsprechender Zuhaltung eine dichte Überlappung geschaffen ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die einzelnen Teile des Kabels in der üblichen Weise elektrisch miteinander verbunden und in bekannter Weise durch Umwickeln mit geeignetem Isolierband elektrisch isoliert.

Hierauf wird der Schlitz des Rohres 1 gewaltsam so weit geöffnet, daß das Rohr über die Kabelverbindung geklappt werden kann, worauf es nach Beendigung der äußeren Krafteinwirkung unter dem Einfluß seiner inneren Tangentialspannung die in Fig. 4 erkennbare Form mit den überlappten Rändern annimmt. Die elektrische Kabelverbindung befindet sich nunmehr im Inneren des Rohres 1.

Zur Vorbereitung des Ausschäumvorganges müssen die Enden des Rohres verschlossen und das Kabel 5 bezüglich des Rohrmantels zentriert werden. Eine zu diesem Zweck besonders geeignete Vorrichtung ist in der Zeichnung in den Fig. 1 bis 3 zu sehen, wobei jedoch nur etwa eine Hälfte der Vorrichtung dargestellt ist.

Sie besteht aus einem sich über die gesamte Länge des Rohres 1 und geringfügig darüber hinaus erstrekkenden Rohr 6, auf welchem in Abständen jeweils zwei Endrohrschellen 7 und Spannrohrschellen 8 angeordnet sind, von welchen jeweils nur eine dargestellt ist. Jede dieser Rohrschellen besteht aus zwei gegeneinander beweglichen Hälften la und Tb bzw. 8a und Sb. Jeweils eine dieser Hälften (7a bzw. 8a) ist dabei durch Stifte 9 auf dem Rohr 6 befestigt, während sich die andere Hälfte (Tb bzw. 86), wie aus Fig. 2 ersichtlich, gegenüber diesem Rohr drehen kann. Die beiden Hälften können mit Hilfe eines Spannmechanismus fest miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck ist auf den Hälften Ta bzw. 8a jeweils ein Widerlager 10 aufgeschweißt, das auf der der Schließebene abgewandten Seite eine kreissektorförmige Nut 11 aufweist.

An den freien Enden der zwei Hälften Ib bzw. 8Z> der Rohrschellen sind Schwenklager 12 vorgesehen, an weichen mit Schrauben 13 Laschen 14 drehbar befestigt sind. An den freien Enden der Laschen 14 ist mit Schrauben 15 ein Querstück 16 eines Spannhebels 17 drehbar befestigt. In axialer Verlängerung des Spannhebels 17 ist ein T-förmiges Spannstück 18 in das Querstück 16 eingeschraubt und mittels einer Mutter 19 gesichert. Nach Schließen der Rohrschellenhälften α und b kann durch Bewegung des Spannhebels 17 in Pfeilrichtung A (Fig. 2) die Rohrschelle sicher verriegelt werden, wie in F i g. 3 dargestellt, wobei der Querbalken des T-förmigen Spannstückes 18 in der kreissektorförmigen Nut 11 des Widerlagers 10 einrastet. Anschläge 20 an den Laschen 14 verhindern, daß der Spannhebel 17 über die Spannstellunj hinaus bewegt werden kann.

Die beiden Hälften 7a und Ib der Endrohrschelle 1 sind zusätzlich mit den beiden Hälften 21a und 21i einer Endscheibe 21 versehen, die nach dem Schließer der Endrohrschelle eine zentrale Bohrung für den Durchtritt des Kabels 5 freiläßt. Um eine gute Abdichtung des zwischen den beiden Endscheibenhälf ten verbleibenden Spaltes 22 zu gewährleisten, ist auf die Endscheibenhälfte 21 b eine Dichtplatte 23 aufgeschweißt.

Ebenso wie die Rohrschellenhälften α durch das Rohr 6 drehfest miteinander verbunden sind, können auch die Rohrschellenhälften b durch Flach- odei Rohrprofile, die an ihrer Peripherie angeordnet sind, miteinander verbunden sein, so daß das öffnen und Schließen aller Rohrschellen jeweils gleichzeitig erfolgt, worauf diese nunmehr verriegelt werden müssen. Bei dem dargestellten Beispiel sind jedoch die Rohrschellenhälften b nicht miteinander verbunden, so daß jede Rohrschelle für sich geschlossen und verriegelt werden kann.

Nach dem Aufsetzen der vorbeschriebenen Vorrichtung werden zunächst die Endrohrschellen geschlossen und verriegelt, wodurch das Kabel 5 gegenüber dem von den Endrohrschellen umschlossenen Rohr 1 zentriert wird. Die Spannrohrschellen 8 können, sofern sie nicht, wie vorbeschrieben, zwangsläufig mit den Endrohrschellen 7 zusammen bewegt werden, zunächst noch geöffnet bleiben.

Durch das Sehließen der Endrohrschellen 7 wird nicht nur das Kabel 5 durch die in den Endscheiben 21 vorgesehenen Öffnungen zentriert, vielmehr schließen diese Endscheiben auch die Enden des Rohres 1 flüssigkeitsdicht ab.

Nunmehr wird etwa in der Mitte des Rohres 1 die Überlappung 4 mit Hilfe geeigneter Werkzeuge, beispielsweise mit Hilfe von Montiereisen gespreizt, se daß ein Spalt 24 entsteht, durt'.i den eine vorberechnete Menge des als flüssige Mischung angesetzten schäumbaren Materials 25, beispielsweise Polyurethan, eingefüllt werden kann. Nachdem die erforderliche Menge der flüssigen Mischung eingefüllt ist, werden die das Spreizen der Überlappung 4 bewirkender Werkzeuge herausgezogen, so daß sicli der zwangsweise geöffnete Spalt 24 schließen kann. Allenfalls kann er mit Hilfe eines flachen Werkzeuges, beispielsweise eines Schraubenziehers, geringfügig geöffnel bleiben, um das Ausströmen der im Rohrinneren vorhandenen Luft während des nun unmittelbar erfolgenden Ausschäumvorganges zu begünstigen. Zusätzlich zu diesem EntKiftungsspalt oder anstelle desselben können auch Entlüftungsbohrungen 26 im Zenit des Rohrmantels vorgesehen sein. Spätestens jetzt werden auch die inneren Spannschellen 8 geschlossen und verriegelt, sofern sie nicht, wie bereits erwähnt, durch Verbindung der Schellenhälften 8i mit den entsprechenden Schellenhälften Tb gleichzeitig mit den Schellen 7 geschlossen worden sind.

Unmittelbar darauf findet der Ausschäumvorgang statt, und das eingefüllte Material 25 füllt den ganzer

Rohrinnenraum um das Kabel 5 herum aus, wobei dieser Vorgang, wie bereits erwähnt, im Falle der Verwendungdurchsichtigen Materials für das Rohr 1 laufend überwacht werden kann. Das Ausschäumen erfordert nur eine Zeit von wenigen Minuten, und nach einer weiteren kurzen Zeitspanne, in der die durch den Ausschäumvorgang entstehende Reaktionswärme entweicht, ist die erfindungsgemäße Rohrverbindung fertig, die Spannvorrichtung kann geöffnet und abgenommen und die Verbindungsstelle zugeschüttet werden.

Bei der Verwendung von Polycarbonat als Rohrwerkstoff beträgt eine günstige Wandstärke für die Rohre ca. 2 bis 5 mm, wobei sich aufgrund der Tangentialspannungen nach dem Aufschneiden des Rohres eine Überlappung zwischen 25 und 45 Grad ergibt.

Die Länge der Rohre liegt bei Verwendung für Verbindungen von Hochspannungskabeln mit Spannungen zwischen 20 und 59 kV bei ca. 1200 mm bei einem Durchmesser des geschlitzten und überlappten Rohres von ca. 150 mm. Bei Niederspannungskabeln beträgt die Rohrlänge ca. 500 bis 600 mm und der Durchmesser 100 mm.

Für das Ausschäumen hat sich insbesondere ein Polyurethan-Zweikomponentenschaum bewährt, der als wässerige Flüssigkeit leicht eingegossen werden kann und nach dem Ausschäumen geschlossene Poren bildet, die keine Feuchtigkeit aufsaugen. Dieser Polyurethanschaum kann sich bei Temperaturen bis zu 70 Grad ausdehnen, ohne daß durch die Erwärmung eine Abhebung entsteht, so daß Spalten im Bereich des Kabels mit Sicherheit vermieden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schutz der Verbindungen und Abzweigungen von Kabeln gegen mechanische Beanspruchung, wobei nach Herstellung der elektrischen Verbindung und deren üblicher Isolierung die Verbindungsstelle von einem längsgeschlitzten, an den Stirnseiten abgedichteten, rohrartigen Kunststoffgehäuse umschlossen wird, worauf das Gehäuse durch eine öffnung mit einer einen Strukturschaum bildenden, flüssigen Mischung ausgegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung von einem Kunststoffrohr umschlossen wird, welches eine innere Tangentialspannung aufweist, wodurch in entlastetem Zustand die beiden Längsränder des Kunststoffrohres übereinanderspringen und sich federnd überlappen und daß zum Eingießen der einen relativ weichen Strukturschaum bildenden, flüssigen Mischung der überiappte Schlitz des Kunststoffrohres über einen geringen Teil seiner Länge gespreizt wird, worauf die Spreizung wieder aufgehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das längsgeschlitzte. Kunststoffrohr aus einem Polykarbonat besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strukturschaum ein Mehrkomponenten-Polyurethanschaum verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einfüllen der flüssigen Mischung und der Aufhebung der Spreizung ein schmaler Entlüftungsspalt belassen und nach Beendigung des Schäumvorganges ebenfalls geschlossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rohr eingeschlossene Luft während des Schäumvorganges durch in der Rohrwandung vorgesehene Entlüftungsoff nungen (26) verdrängt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihe von schließ- und verriegelbaren Rohrschellen (7,8), die über die Länge des Kunststoffrohres (1) verteilt sind, wobei jede Rohrschelle aus zwei gegeneinander beweglichen Hälften (7a, Tb, 8a, Sb) besteht, mindestens eine Hälfte (7a) jeder Rohrschelle (7) mit den entsprechenden Hälften (8a) der anderen Rohrschellen (8) durch ein Verbindungsglied, beispielsweise ein Rohr (6), drehfest verbunden ist, jede Rohrschelle (7, 8) mit einem Verriegelungsmechanismus versehen ist und die an den Rohrenden angeordneten Hälften der Rohrschellen (7) Endscheiben (21a, 21b) aufweisen, mit Aussparungen, die nach dem Schließen der Rohrschellen runde öffnungen für den Durchtritt der Kabel bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheiben (21) auswechselbar sind.