DE3510186C2 - Abschirmvorrichtung für Kabeldurchführungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist schon seit langem bekannt, daß die auf elektro­ magnetische Strahlung in Form von kurzzeitigen Wellen beruhenden atmosphärischen Entladungen bei Gewittern erhebliche Störungen im elektrischen Leitungsnetz sowie im Fernmelde- und Signalwesen hervorrufen können. Hier­ bei kann es zu Fehlern oder Ausfällen in empfindlichen Schaltungsteilen kommen. In den letzten Jahrzehnten wurden in zunehmendem Maße Erfahrungen mit den verhee­ renden Auswirkungen von Kernexplosionen gemacht, die in vielerlei Hinsicht den atmosphärischen Entladungen äh­ neln, auch wenn sie wegen ihrer höheren Energie und Frequenz schwerere Schäden verursachen. Eine Kernreak­ tion erzeugt eine impulsartige elektromagnetische Strah­ lung, kurz EMP genannt, die als sehr kurze Wanderwelle hoher Frequenz Ströme und entsprechende Spannungen mit großen Amplituden im Leitungsnetz erzeugt. Das Leitungs­ netz kann mit elektronischen Geräten verbunden sein die Halbleiterelemente enthalten, die besonders empfindlich gegenüber EMP sind und daher leicht zerstört werden können. Während ein Gewitter mehr oder weniger lokal begrenzt ist, wirkt sich seine EMP mit den hieraus re­ sultierenden Zerstörungen auf sehr große Gebiete aus.

Aus der SE-152 815 ist eine Leitungsdurchführung be­ kannt, mit die Öffnung eines Rahmens aus Metall zumin­ dest z. T. ausfüllenden, nach einem Modulsystem bemesse­ nen Packstücken, von denen wenigstens eines Aussparun­ gen für den Durchtritt eines Kabels aufweist, mit z. T. zwischen den einen Block bildenden, horizontalen Reihen von Packstücken angeordneten, mit dem Rahmen verbunde­ nen Stabilisierungsstreben und mit einer Vorrichtung zum Zusammenpressen des Packstückblocks. Eine Leitungs­ durchführung dieser Art bietet jedoch aufgrund des elektrisch isolierenden Packstückmaterials keinen Schutz gegen das Eindringen von Hochfrequenz-Strahlung.

Aus der DE-OS 29 09 890 ist eine Abschirmvorrichtung zur Dämpfung des Durchgangs pulsierender, hochfrequen­ ter, elektromagnetischer Wellen durch eine feuersichere Durchführung metallisch ummantelter, mit einer äußeren Isolierung versehener, elektrischer Kabel durch eine Öffnung in einer Wand bekannt, mit die Öffnung eines Rahmens aus Metall zumindest z. T. ausfüllenden, nach einem Modulsystem bemessenen Packstücken, von denen wenigstens eines Aussparungen für den Durchtritt eines Kabels aufweist und mit einer Vorrichtung zum Zusammen­ pressen des Packstückblocks. Diese Vorrichtung preßt die Packstücke derart gegeneinander und gegen den Rah­ men, daß in dem elastischen, bei Hitzeeinwirkung quell­ fähigen Material der Packstücke eingelagerte, für sich elektrisch leitfähige Partikel derart zueinander ver­ schoben werden, daß die Packstücke über ihren gesamten Querschnitt elektrisch leitfähig sind und somit eine HF-Abschirmung erzielt wird. Allerdings ergibt sich dadurch ein unregelmäßiges offenes Maschennetz, das keine zuverlässige Abschirmwirkung, insbesondere bei hohen Strahlungsintensitäten, gewährleistet.

Bei einer ähnlichen Abschirmvorrichtung (DE-OS 31 05 182) ist zusätzlich noch jeder Abschirmmantel eines Kabels mit einem Ab­ schirmband verbunden, das direkt oder über zwischen den horizontalen Packstückreihen befindlichen Kontaktble­ chen mit dem Rahmen in elektrisch leitender Verbindung steht. Obwohl mit dieser Maßnahme die auf den Kabelab­ schirmungen induzierten Ströme wirksamer ableitbar sind, kann ein direkter Strahlungsdurchgang durch die Rahmen­ öffnung nur unzureichend abgeschirmt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Abschirmvorrichtung für Leitungs­ durchführungen zu entwickeln, die sowohl die auf den Kabelabschirmungen durch elektromagnetische impulsför­ mige Hochfrequenz-Strahlung induzierten Ströme wirksam zur Erde ableitet als auch den direkten Durchgang von Strahlung durch den Rahmen weitestgehend verhindert.

Die Abschirmvorrichtung soll dabei besonders für rela­ tiv schwach dimensionierte, insbesondere für das Fern­ melde- und Signalwesen bestimmte Kabel geeignet sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Durch die Ausbildung der Abschirmvorrichtung als unun­ terbrochene metallische Abschirmung werden die zuvor genannten Nachteile einer Netzausbildung mit größeren oder kleineren Maschen vollständig beseitigt. Versuche ergaben ein Dämpfungsverhältnis von ungefähr 50 000:1 zwischen den Potentialen an der Vorderseite der Lei­ tungsdurchführung, die ggf. den Flammen ausgesetzt ist, und an deren Rückseite. Die Werte auf der Rückseite haben sich für Halbleiterelemente als völlig ungefähr­ lich erwiesen.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Leitungsdurchführung mit einer Abschirmvorrichtung,

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2, und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Packstücks ohne Durchführungsöffnungen.

Die in Fig. 7 dargestellte Durchführung enthält einen Rahmen 1 aus Metall, der in einer Öffnung einer im unteren Teil von Fig. 2 dargestellten Stahlwand 2 befestigt, beispiels­ weise angeschweißt ist. Die durch den Rahmen 1 gebildete Öffnung ist zum Teil mit nach einem Modulsystem bemessenen Packstücken 3, 4, zum Teil mit zwischen Reihen von Pack­ stücken angeordneten, zur Stabilisierung des aus Packstücken 3, 4 gebildeten Blocks dienenden, metallischen Stabili­ sierungsstreben 5 und zum Teil mit einer aus herkömmlichen Bauteilen, wie metallische Druckplatte 6, metallische Ab­ schlußvorrichtung 7 mit Befestigungsmitteln 8 und nicht dargestellte Druckschraube, bestehenden Vorrichtung zum Zusammenpressen dieses Blocks ausgefüllt.

Die Packstücke können entweder sogenannte Nullmodule 4 sein, die nicht für die Durchführung von Kabeln bestimmt sind oder sie können mit Durchtrittsöffnungen für Kabel versehene Packstücke 3 sein. Die Durchführungsöffnungen werden durch halbkreisförmige Ausnehmungen an der Oberfläche zweier Packungsstückhälften gleichen Formats gebildet (Fig. 3). Alle Packstücke 3, 4 bestehen vorteilhafterweise aus einem Material mit besonderen Feuerschutzeigenschaften, wie es beispielsweise in der SE-PS 176 057 beschrieben ist.

Die für die Leitungsdurchführung bestimmten elektrischen Kabel 9 sollten mit einer ununterbrochenen, nicht ge­ flochtenen, üblicherweise aus Blei oder Aluminium be­ stehenden, metallischen Kabelummantelung 10 versehen sein, die ihrerseits zweckmäßig eine Umhüllung zur Armierung und Isolierung aufweist. Die Kabel 9 dienen in erster Linie zur Übertragung von Steuer- und Informationssignalen und weisen aus diesem Grunde vergleichsweise kleine Quer­ schnittsabmessungen auf. In der Zeichnung sind einige Kabel in größerem Maßstab also mit größeren Abmessungen darge­ stellt, um die Konstruktion besser erläutern zu können.

Die Stabilisierungsstreben 5 bestehen zweckmäßig aus Messing oder einem anderen Metall mit vergleichsweise guter Leit­ fähigkeit.

Um die erwünschte Dämpfung der gepulsten Wellen zu erhalten, ist in einer zur Ebene des Packstückblocks parallelen Ebene in jedem Packstück 3, 4 ein Abschirmblech derart befestigt, daß es zusammen mit dem gegebenenfalls durchgeführten Kabel die gesamte Querschnittsfläche jedes Packstücks einnimmt und auf diese Weise eine ununterbrochene Abschirmung bildet.

Jedes Abschirmblech 11 besteht vorzugsweise aus Messing, hat eine Dicke in der Größenordnung von 1/10 mm und muß in einer innerhalb der Rahmentiefe, d. h. der Durchführung der Kabel 9 durch die Rahmenöffnung, befindlichen Ebene angeordnet sein.

Zur Einbringung eines Abschirmblechs 11 in ein Nullmodul 4 ist dieses entlang einer senkrecht zur Richtung der Kabel 9 weisenden Ebene in zwei Hälften geteilt. Das Abschirmblech 11 wird danach auf der Schnittfläche einer Hälfte durch Kleben oder dgl. befestigt und danach in ähnlicher Weise mit der anderen Hälfte verbunden. Liegen im Vergleich zur Rahmentiefe kürzere Packstücke vor, so erübrigt sich selbst­ verständlich eine solche Teilung.

Das mit einer Durchführungsöffnung versehene, aus zwei Hälften bestehende Packstück 3 ist in gleicher Weise geteilt wie das Nullmodul 4. Hier ist das mit seiner zugeordneten Packstückhälfte verbundene Abschirmblech 11 mit einem halb­ kreisförmigen, der Ausnehmung im entsprechenden Packstück angepaßten Ausschnitt versehen, dessen Radius so bemessen ist, daß das Abschirmblech in die Ausnehmung des Packstücks 3 hineinreicht. Der dem Kabel 9 zugewandte Rand ist unter Bildung eines ringförmigen Flansches 13 umgebogen, und dient zur elektrisch leitenden Verbindung mit der me­ tallischen Kabelummantelung 10. Eine gegebenenfalls vor­ handene Kabelisolation muß vorher entfernt werden. Dies ist in Fig. 3 gezeigt.

Um eine zuverlässige, elektrisch leitende Verbindung zwischen den verschiedenen Abschirmblechen 11 untereinander und mit den Stabilisierungsstreben 5 und der Innenseite der Rahmenöffnung sicherzustellen, ist auch der Außenrand der Abschirmbleche unter Bildung eines äußeren Flansches 12 umgebogen.

Als zusätzliche Maßnahme zur Gewährleistung einer be­ friedigenden Verbindung ist der Rand des Abschirmblech 11 jeder Packstückhälfte 3 zwischen den Flanschen 12, 13 als Flansch umgebogen. Beim Zusammenfügen der Packstück­ hälften liegen diese Flansche paarweise gegeneinander an.

Der beschriebene Aufbau der Abschirmbleche 11 führt zu einer ununterbrochenen, mit dem Rahmen 1, den Stabili­ sierungsstreben 5 und den metallischen Kabelummantelungen 10 verbundenen Abschirmung. Die beim Auftreten eines elektromagnetischen Impulses erzeugte Spannung wird dadurch über den Rahmen 1 und die Metallwand 2 zur Erde entladen.

Zur Verkürzung der Entladungsstrecken werden die Stabili­ sierungsstreben 5 zweckmäßig durch wenigstens ein me­ tallisches Verbindungsteil 14 verkettet, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Claims (4)

1. Abschirmvorrichtung zur Dämpfung des Durchgangs pulsierender, hochfrequenter, elektromagnetischer Wellen durch eine feuersichere Durchführung metallisch um­ mantelter, mit einer äußeren Isolierung versehener, elektrischer Kabel (9) durch eine Öffnung in einer Metallwand (2), mit die Öffnung eines Rahmens (1) aus Metall zumindest zum Teil ausfüllenden, nach einem Modulsystem bemessenen Packstücken (3, 4), von denen wenigstens eines Aussparungen für den Durchtritt eines Kabels (9) aufweist, mit zum Teil zwischen den einen Block bildenden, horizontalen Reihen von Packstücken (3, 4) angeordneten, mit dem Rahmen verbundenen Stabilisierungsstreben (5) und mit einer Vorrichtung (6 bis 8) zum Zusammenpressen des Packstückblocks, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zur Ebene des Packstückblocks parallelen Ebene angeordnete, dem Außen­ durchmesser der metallischen Kabelummantelung (10) entsprechende Öffnungen aufweisende, mit der Kabelum­ mantelung (10) an den Öffnungsrändern elektrisch leitend verbundene metallische Abschirmbleche (11) jeweils einzeln in den Packstücken (3, 4) derart befestigt sind, daß die Abschirmbleche (11) zusammen mit den durchge­ führten Kabeln (9) die gesamte Querschnittsfläche jedes Packstücks (3, 4) überdecken und beim Zusammenpressen des Packstückblocks eine ununterbrochene, mit dem Rahmen (1), den Stabilisierungsstreben (5) und den Kabelum­ mantelungen (10) elektrisch leitend verbundene Ab­ schirmung bilden.

2. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ränder jedes Abschirmblechs (11) unter Bildung eines Flansches (12) umgebogen sind und daß der Flansch (12) auf der Außenseite des Packstücks (3, 4) in elektrisch leitendem Kontakt mit entsprechenden Flanschen (12) benachbarter Abschirmbleche (11), mit Stabilisierungsstreben (5) und mit der Innenseite des Rahmens (1) steht.

3. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Krafteinwirkung auf den Rand der in der Aussparung eines Packstücks (3) angeordneten Öffnung jedes Abschirmblechs (11) unter Umbiegung des Randes ein ringförmiger Flansch (13) gebildet wird, der elektrisch leitend mit der Kabelummantelung (10) nach Entfernung von deren äußerer Isolierung verbunden ist.

4. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungs­ streben (5) durch wenigstens ein metallisches Ver­ bindungsteil (14) elektrisch leitend verbunden sind.