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Steckverbindungs-Kupplung für elektrische Hochspannungs-
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leitungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindungs-Kupplung
für elektrische Hochspannungsleitungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie
eignet sich im Besonderen für eine betriebssichere lösbare Durchverbindung von Hochs
pannungsleitungen für die Stromversorgung beweglicher Verbrau-.
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cher im Untertagebergbau.
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Eine derartige .teckverbindungs-Kupplung für den Zusammenschluß dreiphasiger
Hochspannungsleitungsabschnitte vor Ort im Untertagebergbau ist in der US-PS 3 783
434 beschrieben, welche ein zweiteiliges, mittels einer Überwurfmutter zusammenschließbares
Metallgehäuse aufweist. In den beiden Gehäuseteilen sind Verbindungseinrichtungen
für jeden Stromphasenleiter angeordnet, die derart ausgebildet sind, daß sie sich
genau passend ineinander stecken lassen. Konzentrisch zu den Verbindungseinrichtungen
jedes Phasanleiters sind miteinander elektrisch leitend verbindbare Abschirmelemente
vorgesehen, welche an die ßinzeiabschirmung jeder der Adern angeschlossen sind und
den Verbindungsbereich umgeben, um Kurzschlüsse zwischen den Phasen mit Sicherheit
auszuschließen.
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Die Herstellung einer solchen bekannten Kupplung ist äußerst aufwendig;
auch ist diese relativ schwer für die Verbindung von Le.itungsabschnitten zu handhaben.
Sie weist ferner den
Nachteil auf, das die miteinander zu verbindenden
Leitungsabschnitte an jedem Ende mit je einem unterschiedlichen Xännchen-bzw. Weibchen-Kupplungsteil
ausgestatten sein müssen, so daß die Leitungsabschnitte nich-t in jeder beliebigen
Lage miteinander verbunden werden können. Überdies entspricht diese Kupplung nicht
den neueren Normvorschriften, wie etwa EN 50014-50018 oder VDE 0170 und 0171, betreffend
elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Zusammenschluß von
Hochspannungsleitungsabschnitten im Untertagebergbau eine den vorgenannten Normen
entsprechende Steckverbindungs-Kupplung zu schaffen, welche aut. gleichgestaltet
vorgefertigten Teilen zusammengesetzt, und daher in großer Stückzahl mit relativ
geringem Aufwand kostengünstig erstellbar und so ausgebildet ist, daß sich die damit
bestückten Leitungsabschnitte in beliebiger gegenseitiger Lage zusammenschließen
lassen. Diese Aufgabe wird durch die mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 umrissene Erfindung gelöst.
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Die erfindungsgemäße Muffe erbringt die Vorteile einer erhöhten Betriebssicherheit
bei relativ geringem Fertigungsaufwand und der Möglichkeit einer Durchverbindung
der Leitungsabschnitte vor Ort in jeder beliebigen Lage derselben. Darüber hinaus
ist diese Kupplung auf einfache Weise für den Zusammenschluß der bei solchen schweren
beweglichen Schlauchleitungen üblicherweise eingebauten Hil£sadern, z.B. Überwachungs-
oder Steueradern sowie der innerhalb der Kupplung zu einem Drahtbündel zusammengefaßten
Schutzleiter jedes Leitungsabschnittes eingerichtet. Der.wesentliche Vorteil besteht
darin, daß sie aus vorgefertigten Teilen, entsprechend einem Baukastensystem zusammengesetzt
ist, und so für den Einsatz mit Beitungsabschnitten unterschiedlicher Bauart eingerichtet
werden kann.
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Mit den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung mit Einzelheiten derselben angegeben. So bezieht sich der Anspruch
2 auf eine bevorzugte Ausbildung des Kupplungsgehäuses und der Anspruch 3 auf eine
bevorzugte Ausführungsform der Steckverbindungseinrichtungen jeder Energieaderverbindung
sowie deren Ausstattung mit feldsteuernden Einrichtungen, welche den komplizierten
Aufbau der vorerwihnt en bekinnt en Kupplung erc'otzcn Die Steckverbindungs-Kupplung
dieser Ausführungsform ist für den Zusammenschluß von Hochspannungsleitungen für
den Betrieb mit 10 bis 20 kV oder auch mit höheren Spannungen geeignet.
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Der Anspruch 4 bezieht sich auf Einzelheiten der Steckverbindungseinrichtungen
für die Hilfsaderverbindungen und der Anspruch 5 auf Einzelheiten der Steckverbindungseinrichtungen
jeder Energieaderverbindung, derart, daß deren Steckerteile in dem betreffenden
Isolierkörper "schwimmend" gelagert sind, so das sich die I(upplunglhall.ten 1 eiclft
zusammenstecken lassen.
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Mit dem Anspruch 6 sind vorteilhafte Ausführungsformen des Isolierkörpers
der beiden Kupplungshälften bzw. des Adapter-Mittelstückes ang-egeben, wahrend sich
der Anspruch 7 auf die Werkstoffe des Kupplungsgehäuses jedes der Isolierkörper
und der Steckverbindungseinrichtungen bezieht sowie auf weitere Ausgestaltungen
und Einzelheiten derselben, welche deren gegenweitige Verrastbarkeit und gute elektrische
Kontaktierung gewährleisten. Mit dem Anspruch 8 sind Besonderheiten der-Ausbildung
der Steckverbindungseinrichtungen für die Durchverbindung der Überwachungsleiter
und der zu einem Drahtbündel zusammengefaßten Schutzleiter jeder Energieader angegeben,
wodurch diese Verbindungen beim Trennen der Muffenteile erst nach dem Lösen der
Energieaderverbindungen gelöst werden. Dies trägt sehr wesentlich zur Erhöhung der
Sicherheit bei der Handhabung dieser Steckverbindungskupplung bei. Dem gleichen
Ziel dient auch die Ausbildung der Leitungseinführungen des Gehäuses gemäß dem Anspruch
9, wodurch eine schadlose Beweglichkeit der Leitungsendabschnitte erzielt wird.
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Wesentliche Aspekte der Erfindung liegen somit in der vierteiligen
Ausbildung des Metallgehäuses mit zwei voneinander trennbaren mittigen Ringteilen,
welche ein dort angeordnetes Adapter-Mittelstück umfassen, so daß jede Kupplungshälfte
sowohl Weibchenteil als auch - bei eingelegtem Adapter-Mittelstück - Männchenteil
sein kann, wobei sich ein Umlegen bzw. Umdrehen miteinander zu verbindender Leitungsabschnitte
in jedem Falle erübrigt. Weitere wesentliche Aspekte der Erfindung liegen in der
gleichgestalteten Ausbildung der vorgefertigten Isolierkörper jeder Kupplungshälfte,
zu Aufnahme und beweglichen Halterung der Steckverbindungseinrichtungen und in der
besonderen Ausgestaltung der letzteren aus jeweils gleich gestaltet vorgefertigten
Einzelteilen, nämlich einem Preßkabelschuh mit zylinderförmigem Fromsatz, je einem
an dem Fortsatz kontaktierend verrestbaren und im Isolierkörper schwimmend festgelegten
Steckerteil und je einem Steckhülsenteil, welches die Steckerteile der beiden Kupplungshälften
mit den Kragen-Steckern im Mittelstück der Kupplung verbbiden, sowie in einer dieser
ähnlichen, jedoch vereinfacht"n Ausbildung der chutzleiter- bzw.
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Hilfsader-Steckverbindungseinrichtungen. Weitere Aspekte der Erfindung
liegen in der Zusammenfassung und gemeinsamen Durchverbindung der Schutzleiter aller
Energieadern., an die auch das so geerdete Kupplungsgehäuse angeschlossen ist, mittels
einer vereinfachten Steckverbindung, welche so bemessen ist, daß beim Trennen der
Kupplungshälften die kontaktierende Verbindung der Erdungs-Schutzleiter und der
Überwachungsleiter bis nach dem Lösen der Energieaderverbindungen erhalten bleibt
und erst zuletzt gelöst wird.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispieles naher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch die Steckverbindungs-Kupplung Fig. 2 ebenfalls einen Längsschnitt durch die
Kupplung in einer gegenüber jener gemäß Fig. 1 um 90° verdrehten Ebene
Fig.
3 eine Stirnansicht einer der Kupplungshalften ohne Adapterteil.
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Die gezeigte Steckverbindungs-Kupplung 1 besteht aus zwei Kupplungsh.;ilften
6 und einem Adapter-Mittelstück 16, wobei in jede der KupplungshlLlüten 6 er eine
dichte Leitungseinführung 7 und darin verschraubter, auswärts trompenförmig erweiterter
Stopfbuchse 35 je ein Endabschnitt einer zu verbindenden Hochspannungsleitung 2
eingeführt und darin festgelegt ist. Sie ist mit einem dichten Gehäuse 3 aus Metall
versehen, in dem Steckverbindungseinrichtungen 4 tragende Isolierkörper 5 angeordnet
sind. Das Gehäuse 3 besteht aus zusammengeflanschten Teilen, nämlich je einem Einführungsteil
8 und je einem Ringteil 9 jeder Kupplungshälfte 6.
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Das Gehause 3 und die Steckverbindungseinrichtungen 4 sowie jeder
der zu deren Aufnahme ausgebildeten Isolierkörper 5 jeder Kupplungshälfte 6 sind
ebenso wie das Adapter-Mittelstück 16 und dessen elastomerer Isolierringkörper 21
für den Zusammenbau der Kupplung 1 aus einer Anzahl gleichgestalteter vorgefertigter
Elemente ausgebildet. Diese sind außer den angeführten Gehäuseteilen 8 bzw. 9 mit
den Isolierkörpern 5 bzw. 21 insbesondere Preßbolzenteile 17, Steckerteile 18 und
Steckhülsenteile 19 bzw. Steckbuchsenteile 26 mit Innengewinde der Steckverbindungseinrichtungen
4 für die Hilfsader- bzw. Schutzleiterverbindungen 15 bzw. 20 und die Energieaderverbindungen
23 sowie Kragen-Steckerteile 28 des Adapter-Mittelstückes 16. Je ein Steckerteil
18 jeder der Steckverbindungseinrichtungen 4 ist in dem betreffenden Isolierkörper
5 beweglich gehaltert.
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Wie vorausgehend erwähnt, ist das Gehäuse 3 jeder Kupplungshälfte
6 aus einem sich gegen die Stopfbuchse 35 der Leitungseinführung 7 verjüngenden
Einführungsteil 8 und einem daran dicht festlegbaren Ringteil 9 mit Flanschen 22
zusammengesetzt.
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Diese Gehäuseteile können unter Zwischenlage je einer Ringdichtung
24 mittels in stirnseitige Gewindebohrungen 41 jedes
der Einführungsteile
8 bzw. eines der li'lansehe 22 jedes der Ringteile 9 einschraubbarer und in Ausnehmungen
42 derselben versenkbarer Zylinderkopfschrauben 39 mit Innensechskant zusammengeschraubt
sein. Bei voneinander getrennten Kupplungshälften 6 bzw. für den Versand einer damit
bestückten Hochspannungsleitung 2 ist es vorteilhaft, wenn jede, zumindest aber
die mit dem Adapter-Mittelstück 16 versehene Kupplungshälfte 3 mittels einer hier
nicht gezeigten Abdeckhaube verschlossen wird, die an. dem betreffenden Ringteil
9 des Gehäuses 3 festgeschraubt werden kann. Die Steckverbindungseinrichtungen 4
jeder Verbindung 23 von Energieadern 25 der Hochspannungsleitungen 2 weisen an jeder
Kupplungshälfte 6 je ein mit einem hohlzylindrischen Abschnitt auf dem Leiterende
der betreffenden Energieader 25 verpreßbaren Preßbolzenteil 17 auf, dem das in einer
durchgehenden Bohrung 11 des betreffenden Isolierkörpers 5 in elastischen Ringen
32 beweglich gehalterte Steckerteil 18 zugeordnet ist, in dem das Preßbolzenteil
17 jeder Energieaderverbindung 23 elektrisch kontaktierend verrastbar ist. Ferner
umfassen die Steckverbindungseinrichtungen 4 der Energieaderverbindung 23 jeder
der Kupplungshälften 6 zusätzlich ein Steckhülsenteil 19, das an einem der beidseitig
vorstehenden, einen Kragen 31 mit Innengewinde aufweisenden Steckerteil 28 des Mittelstückes
16 kontaktierend verrastbar und über einen im elastomeren Isolierringkörper 21 des
Adapter-Mittelstückes 16 beweglich gehalterten Steckverbindungss.tit 14 mit dem
von der anderen Seite des Mittelstückes 16 vorragenden Kragen-Steckerteil 28 verbunden
ist. Hier-zu sind die beidseitig des Mittelstückes 15 vorragenden Kragen-Steckerteile
28 mit Innengewinde versehen und auf einen vom Isolierkörper 3 vorragenden Gewinfleabschnitt
jedes Steckverbindungsstiftes 14 aufschraubbar. In jedem Fall sind die beidseitig
von dem Adapter-Mittelstück 16 vorragenden Kragen-Steckerteile 28 in die SteckhüZsenteile
1(! der betreffenden Energieaderverbindungseinrichtung 4 der anderen Kupplungshälfte
6 lösbar kontaktierend einstcekbar. Auf diese Weise lassen sich die Enden von so
mit je zu e einer upplungshälfte 6 bestückten Hochspannungsleitungen 2 in jeder
beliebigen Lage derselben problemlos miteinander verbinden.
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Insbesondere bei für den Einsatz mit 10 kV oder höheren Spannungen
bestimmten Hochspannungsleitungen 2 ist an jeder Energieaderverbindung 23 der Steckverbindungskupplung
1 je ein über das Preßbolzenteil 17 bis auf die Leitschicht in Nähe der Abschirmung
der betreffenden Energieader 25 erstreckter, elektrisch leitfähiger Schrumpfschlauch
36 angeordnet. Dieser gewährleistet auf einfache, kosten- und gewichtsparende Weise
die Betriebssicherheit einer solchen Steckverbindungskupplung 1 durch entsprechende
Steuerung des Radialfeldes jeder der-Energieadern 25 der miteinander zu verbindenden
Hochspannungsleitungen 2 im Kupplungsbereich.
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Die Steckverbindungseinrichtungen 4 der Hilfsaderverbindungen 15 und
der Schutzleiterverbindung 20 umfassen in jeder Kupplungshälfte 6 je ein am Leiterende
der betreffenden Hilfsader 37 verpreßbares Preßbolzenteil 17, das mit dem in einer
Bohrung 11 jedes der Isolierkörper 5 beweglich gehalterten Steckerteil 18 einstückig
ausgebildet ist und auf das an jeder Kupplungshälfte 6 ein mit Innengewinde versehenes
Steckbuchsenteil 26 aufschraubbar ist. Dieses ist - ähnlich wie bei den Energieaderverbindungen
23 - an einem der vom Mittelstück 16 beidseitig vorragenden und mittels eines Steckverbindungsstiftes
14 durchverbundenen Kupplungszapfen 34 der Kragen-Steckerteile 14 der betreffenden
Hilfsaderverbindung 15 verrastbar, und über diese mit dem Steckbuchsenteil 26 der
Hilfsaderverbindungsteile der anderen Kupplungshälfte 6 kontaktierend verbunden.
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Diese Verbindungseinrichtungen 4 dienen zum Durchverbinden von Hilfsadern
37 aller Art, z.B. Steueradern einem Überwachungsleiter oder einem zusammengefaßten
Schutzleiterdrahtbündel 38.
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Auch diese Hilfsaderverbindungseinrichtungen sind - etwavereinfacht
- nach dem gleichen Prinzip wie jene der Energieaderverbindungen 23 aus einigen
in großen Stückzahlen vorgefertigten und für die beiden Kupplungshälften austauschbaren,
kontaktierend ineinandersteckbaren bzw. aufeinander schraubbaren Teilen baukastenförmig
zusammengesetzt. Dadurch ergibt sich die
Möglichkeit einer besonders
wirtschaFtlichen Ferti,c")rng dieser Steckverbindungs-Kupplung, welche dennoch den
betref-Serltien deutschen und europäischen Normvorschriften für elektrische Betriebsmittel
für explosionsgefährdete Bereiche wie EN 50014 bis 50018 und VDE 0170 und 0171,
insbesondere EN 500118, entspricht und somit für so durchverbundene Hochspannungsleitungen
die erforderliche Sicherheit in hohem Maße gewährleistet.
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Sowohl bei den Steckverbindungseinrichtungen 4 der Energieaderverbindungen
23 als auch bei jenen der Schutzleiter- und Hilfsaderverbindungen 20 bzw. 15 ist
jedes der Steckerteile 18 an einem Ende mit einem Bund 27, und an dem die Bohrung
11 des betreffenden Isolierkörpers 5 bis in eine diese endseitig konzentrisch umgebende
Ausnehmung 12 durchsetzenden Ende mit Außengewinde ausgebildet, auf welches eine
Mutter 29 oder -bei den Hilfsaderverbindungen 15 bzw. der Schutzleiterverbindung
20 -ein mit Innengewinde versehener Fortsatz 30 des Steckbuchsenteils 26 um ein
vorgegebenes Maß aufschraubbar ist. Hierbei sind zur beweglichen Halterung jedes
der Steckerteile 18 zwischen dem Grund der betreffenden Ausnehmung 12 des Isolierkörpers
5 und dem Bund 27 des Steckerteils 18 oler aller Schraubenmutter 29 bzw. dem Fortsatz
30 des mit einer Gewindebohrung ausgebildeten Steckbuchsenteils 26 elastische Ringe
32, z.B. aus Gummi, angeordnet. Außerdem ist jede der die Steckerteile 18 aufnehmenden
Bohrungen 11 der beiden Isolierkörper 5 im Querschnitt größer als das betreffende
Steckerteil 19 bemessen.
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Auf diese Weise wird die bewegliche Halterung der Steckerteile 18
in dem Isolierkörper 5 bewirkt, welche ein problemloses Ineinanderstecken der beiden
Kupplungshälften 6 ermöglicht.
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In jeder Kupplungshälfte 6 ist der aus einem Gießharz vorgefertigte
Isolierkörper 5 zwischen dem Endbereich 10 des betreffenden Einführungsteiles 8
und dem Ringteil ein diesen vorragend, festgelegt. Jeder Isolierkörper 5 ist - entsprechend
der Anzahl der zu kuppelnden Verbindungen - mit den durchgehenden Bohrungen 11 und
mit an die konzentrischen Ausnehmungen 12 in deren Endbereichen anschließenden,
erweiterten Ausnehmungen 33 ausge bildet. Diesen entsprechend ist der Isoliersingkörper
21 des
Adapter-Mittelstäcken 16 beidseitig mit in diese erweiterten
Ausnehmungen 33 'er beiden Isolierkörper 5 einführbaren hohlen Zylinderfortsätzen
13 aus einem elastomeren Isolierstoff ausgebildet, welche die elektrisch leitenden
Bestandteile der Verbindungseinrichtungen 4 elektrisch isolierend umschließen und
ihrerseits von cler Wandung der erweiterten Ausnehmungen 33 jedes der Isolierkörper
5 umschlossen sind.
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Auf diese Weise sind zu beiden Seiten des Mittelstückes 16 die Steckverbindungseinrichtungen
4 und der sie. umgebende Luftraum doppelt isoliert, mit dementsprechend langem Kriechweg
gegenüber dem auf Erdpotential befindlichen Kupplungsgehäuse 3 aus Gußeisen. Dieses
ist hierzu an jedem seiner Einführungsteile 8 mit einem Erdungsanschluß 40 ausgebildet,
der innerhalb des Kupplungsgehäuses 3 in jeder Kupplungshälfte 6 mit einem Teil
des dort zusammengefaßten und durchverbundenen Schutzleiterdrahtbündels 38 verbunden
ist. Außerdem sind an dem Einführungsteil 8 des Gehäuses 3 jeder Kupplungshitlfte
6 hier nicht gezeigte, mittels Schraubstopfen verschließbare Öffnungen zum Einfüllen
von Gießharz in die Einfuhrungsteile 8, nach deren Montage am Endabschnitt einer
Hochspannungsleitung bzw. für den Austritt der beim Einfüllen des Gießharzes verdrängten
Luft vorgesehen.
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Die in dem Gehäuse 3 angeordneten vorgefertigten Isolierkörper 5 bestehen
ebensq aus einem Gießharz, vorzugsweise auf Poly--urethanbasis, wogegen das Adapter-Mittelstüek
16 bzw. dessen scheibenförmiger Isolierkörper 21 aus einem Elastomeren, z.B.
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Polyisobutylen oder einem Polychloroprem besteht, zur Erleichterung
des Zusammenschlusses der beiden Kupplungshälften 6.
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Jeder der Preßbolzenteile 17 ist aus Kupfer erstellt, wahrend die
übrigen Teile der Steckverbindungseinrichtungen 4 aus einer Kupferlegierung, z.B.
Bronze oder Messing, bestehen, wobei zumindest in den die zylindrischen Portsätze
der Steckerteile 18 aufnehmenden Bohrungen jedes der Steckhülsenteile 19 federnde
Kontaktelemente
aus einem gut leitenden Metall, sowie in Ringnuten eingreifende Federringe zum Verrasten
der ineinandergesteckten Steckverbindungsteile angeordnet sind.
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Aus den vorerwähnten Sicherheitsgründen ist der Kupplungszapfen 34
des Kragen-Steckerteils 28 der Steckverbindungseinrichtungen 4 für die Durchverbindung
der Überwachungsleiter und der zu einem Drahtbündel 38 zusammengefaßten Schutzleiter,
z.B. der Einzelabschirmung jeder Energieader 25, länger als jener der Steckverbindungseinrichtungen
jeder der Energie adern 25 bemessen. Da das Kupplungsgehäuse 3 über seine mit dem
Schutzleiterdrahtbündel 38 verbundenen Erdungsanschlüsse 40 geerdet ist, gewährleistet
diese Maßnahme beim Lösen der Kupplung 1 zunächst die Trennung der Energie adern
25 vor den Überwachungsleitern und den Schutzleitern.