DE3611462C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsgarnitur, welche die Merk­ male des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Bei den bekannten Verbindungsgarnituren dieser Art (DE 29 09 060 A1, US-PS 35 24 133), die als Kabelendgarnituren ausge­ bildet sind, ist es nicht möglich, sowohl die kapazitiv an die Kabelseele angekoppelte Elektrode als auch den im Abstand von dieser angeordneten Stromwandler so raumsparend auszuführen, daß beide Sensoren in die üblichen Garnituren integriert werden kön­ nen. Daher sind Sonderausführungen der üblichen Garnituren er­ forderlich, was den durch die Sensoren bedingten Aufwand noch weiter erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsgarni­ tur, insbesondere für Mittelspannungs- und Hochspannungskabel, zu schaffen, die eine raumsparende und kostengünstige Bauweise ermöglicht. Diese Aufgabe löst eine Garnitur mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Die Vereinigung der Elektrode mit dem Ringstromwandler zu einer Baueinheit reduziert nicht nur den Raumbedarf auf ein Minimum; sie vereinfacht auch die Integration in die Garnitur und redu­ ziert dadurch die Fertigungskosten. Aber auch die Ausbildung des Stromwandlers als Ringstromwandler trägt erheblich zu einer kom­ pakten Bauweise bei. Hinzu kommt noch die Möglichkeit, nicht nur den Stromfluß anzuzeigen, sondern auch den Strom zu messen.

Eine weitere Vereinfachung und Raumersparnis läßt sich durch die Verwendung des üblicherweise vorhandenen Felddeflektors als Elek­ trode erreichen. Da vielfach der Felddeflektor in den Isolierkör­ per eingebettet ist, bietet es sich in diesem Falle an, die gesam­ te Baueinheit in den Isolierkörper einzubetten. Eine solche Ein­ bettung ist aber auch dann möglich, wenn die Elektrode nicht durch den Felddeflektor gebildet wird.

Besondere Vorteile ergeben sich dann, wenn die Garnitur gemäß Anspruch 4 ausgebildet ist. Im Gegensatz zu solchen Ausführungs­ formen bei denen der von der Elektrode und vom Ringstromwandler umfaßte Leiter durch ein in die Garnitur eingeführtes Kabel ge­ bildet wird, liegen hier diejenigen Größen fest, welche zusam­ men mit der Spannung des Leiters die Größe der an der Elektro­ de abgreifbaren Spannung bestimmen. Man kann deshalb nicht nur eine Spannungsanzeige durchführen, sondern auch eine Spannungs­ messung.

Sofern trotz des geringen Raumbedarfes der Baueinheit diese nicht in dem vorhandenen Raum untergebracht werden kann, vor allem aber auch für alle diejenigen Fälle, in denen der Austausch einer vor­ handenen Garnitur gegen eine erfindungsgemäße Garnitur nicht in­ frage kommt, was vielfach bei vorhandenen Kabelsteckern oder Steck­ buchsen der Fall sein wird, ist es vorteilhaft, die erfindungs­ gemäße Verbindungsgarnitur als einen Zwischenstecker auszubil­ den, der an die vorhandene Garnitur, beispielsweise einen Kabel­ stecker, angesetzt wird und auch als Adapter dienen kann. Durch einen derartigen Zwischenstecker kann man mit geringem zusätzli­ chem Raumbedarf und geringem finanziellen Aufwand im Bereich eines Kabelsteckers oder dergl. eine Anzeige- oder Meßmöglichkeit für Spannung, Strom und Leistung schaffen. Aber auch für einen vor­ übergehenden Einsatz ist ein derartiger Zwischenstecker oder Adap­ ter vorteilhaft.

Man kann die erfindungsgemäße Verbindungsgarnitur aber auch bei­ spielsweise als Verbindungsmuffe, mittels deren beispielsweise Kabelstecker gekuppelt werden können, oder als Steckbuchse aus­ bilden.

Unabhängig davon, ob die erfindungsgemäße Garnitur als Kabelstecker, als Kabelendverschluß, als Verbindungsmuffe oder in anderer Wei­ se ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, die Elektrode als Abgriff eines kapazitiven Spannungsteilers für die Spannung zwischen dem Leiter und einer auf Erdpotential liegenden zweiten Elektrode vorzusehen und dabei die Länge desjenigen Abschnittes, in dem sich beide Elektroden übergreifen, so zu wählen, daß die an der Elektrode abgreifbare Spannung den gewünschten Wert hat. In be­ sonders einfacher Weise ist die Überlappung der beiden Elektro­ den dann an die Erfordernisse anpaßbar, wenn die zweite Elektrode durch eine auf elektrisch isolierendes Material aufgebrachte Leit­ schicht gebildet ist. Bei dieser Leitschicht kann es sich auch um die auf der Aderisolation eines Kunststoffkabels vorgesehene Leit­ schicht handeln.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines als Zwischenstecker ausgebildeten Ausführungsbeispiels für ein Innenkonussystem,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines als Verbindungs­ muffe ausgebildeten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 einen Längsschnitt eines als Kabelstecker ausgebildeten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 einen schematisch dargestellten Längs­ schnitt eines Zwischensteckers für ein Außenkonussystem mit Stecker und Steck­ buchse,

Fig. 5 einen schematisch dargestellten Längsschnitt einer Steckbuchse des Außenkonussystems.

Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Adapter für einen in be­ kannter Weise ausgebildeten Kabelstecker des Innenkonus- Systems weist einen aus Gießharz bestehenden Isolierkörper 2 auf, der eine im wesentlichen rotationssymmetrische Form hat. In der Längsachse dieses Isolierkörpers 2 ist ein an den Steckkontaktkörper des Kabelsteckers angepaßter Steck­ buchsenkörper 3 angeordnet. An das offene Ende dieses Steck­ buchsenkörpers 3 schließt sich gleichachsig ein zum benach­ barten Ende des Isolierkörpers 2 hin sich konisch erweitern­ der Kanal 4 an, welcher den konischen Isolierkörper des Kabel­ steckers zumindest teilweise aufnimmt und durch diesen elek­ trisch dicht verschlossen wird.

In den Boden des Steckbuchsenkörpers 3 ist ein stabförmiger Leiter 5, der durch einen Bolzen aus einem elektrisch gut leitenden Material gebildet ist, eingeschraubt. Dieser stab­ förmige Leiter 5 tritt im Ausführungsbeispiel an der der Mündungsöffnung des Kabels 4 gegenüberliegenden Stirnfläche des Isolierkörpers 2 aus, könnte aber auch beispielsweise an dieser Stirnfläche enden und mit einer zentralen Längs­ bohrung versehen sein.

Dasjenige Ende des Isolierkörpers 2, aus dem der stabförmige Leiter 5 austritt, ist im Ausführungsbeispiel in der Art eines sogenannten Gerätekegels ausgebildet, das heißt, es hat die Form eines Kegelstumpfes mit stark ausgerundetem Fußabschnitt. Der den Kanal 4 und den Steckbuchsenkörper 3 enthaltende Abschnitt des Isolierkörpers 2 hat eine im wesentlichen zylin­ drische Außenform.

Zwischen dem letztgenannten Abschnitt und dem als Geräteke­ gel ausgebildeten Endabschnittes des Isolierkörpers 2 liegt ein Mittelabschnitt, dessen Außendurchmesser kleiner ist als derjenige des den Steckbuchsenkörper 3 und den Kanal 4 enthaltenden Endabschnitts. Da jedoch sowohl der stabförmige Leiter 5 als auch der sein eines Ende aufnehmende, stutzen­ förmige Fuß des Steckbuchsenkörpers 3 einen wesentlich gerin­ geren Durchmesser haben als der den Steckkontaktkörper auf­ nehmende Teil des Steckbuchsenkörpers 3, ist hier im Iso­ lierkörper 2 ausreichend Platz vorhanden, um in den Isolier­ körper 2 einen konzentrisch den stabförmigen Leiter 5 im Abstand umgebenden Ringstromwandler 6 einzubetten.

Mit dem Ringstromwandler 6 ist eine hülsenartige Elektrode 7 zu einer Baueinheit vereinigt, welche an der Innenmantelflä­ che des Ringstromwandlers 6 anliegt und dessen beide Stirnsei­ ten unvollständig abdeckt. Gegen den Steckbuchsenkörper 3 hin ist die Elektrode 7 über den Ringstromwandler 6 hinaus verlängert. Der Durchmesser vergrößert sich hier auf einen Wert, der so groß ist, daß die Elektrode 7 den Steckbuchsen­ körper 3 wenigstens auf einem Teil seiner axialen Länge im Abstand zu umgeben vermag. Die Elektrode 7 bildet hier näm­ lich einen ersten Felddeflektor. Ein zweiter Felddeflektor 8 übergreift vom offenen Ende des Steckbuchsenkörpers 3 aus den sich an letzteren anschließenden Abschnitt des Kanales 4. Da der radiale Abstand der Elektrode 7 vom stabförmigen Lei­ ter 5 festliegt, kann die Elektrode 7 nicht nur zur Anzeige einer Spannung, sondern auch zur Spannungsmessung verwendet werden.

Den Mittelabschnitt des Isolierkörpers 2 umgibt mit geringem Abstand ein erster Teil 9 eines metallischen Gehäuses des Adapters 1. Dieser erste Teil 9 ist mit einem Flansch ver­ sehen, welcher in den bei üblichen Kabelsteckern vorgesehenen Positionen Bohrungen für Verbindungsschrauben 10 hat.

Der erste Teil 9 kann deshalb anstelle eines Kabelsteckers mit einem Gerät 11 oder dergl. verschraubt werden, in dessen in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Wand 11 eine nicht dargestellte Steckbuchse bekannter Bauart eingesetzt ist, die einen mit dem Außenkonus eines auf den Gerätekegel auf­ gesetzten Körpers 12 aus Silikonkautschuk korrespondierenden Innenkonus hat.

Über das dem Flansch abgekehrte Ende des ersten Teils 9 des Gehäuses ist ein zweiter, zylindrischer Teil 13 gesteckt. Eine seitliche Öffnung des Gehäuses erlaubt die Einführung eines Verbindungssteckers 14, mittels dessen die Adern einer Meßleitung 15 an den Ringstromwandler 6 bzw. die Elektrode 7 angeschlossen werden.

Die in Fig. 2 dargestellte, als Ganzes mit 101 bezeichnete Verbindungsmuffe für zwei Kabelstecker üblicher Bauart weist einen im wesentlichen zylindrischen Isolierkörper 102 auf, in den von beiden Stirnseiten her ein sich konisch verjüngender zentraler Kanal 104 eindringt, dessen Mittelabschnitt zylin­ drisch ist. In diesem Mittelabschnitt liegt ein Rohr 103 aus elektrisch gut leitendem Material, welches im Anschluß an jeden der beiden konischen Kanäle einen Steckbuchsenkörper bildet.

In dem das Rohr umgebenden Mittelabschnitt des Isolierkörpers 102 ist konzentrisch zur Längsachse dieses Rohres ein dieses im Abstand umgebender Ringstromwandler 106 angeordnet, an dessen Innenmantelfläche eine hülsenförmige Elektrode 107 anliegt, die wie die Elektrode 7 des ersten Ausführungsbei­ spiels aus einem Material, beispielsweise Aluminium, besteht, das von dem Magnetfeld, welches ein das Rohr durchfließen­ der Strom erzeugt, durchdrungen wird. Die Elektrode 107 er­ streckt sich als Felddeflektor in axialer Richtung über beide Stirnseiten des Ringstromwandlers 106 hinaus bis in den Bereich je eines zweiten Felddeflektors 108, welcher, von dem Rohr ausgehend, den an dieses angrenzenden Endabschnitt des zen­ tralen Kanals 104 übergreift.

Über eine seitlich am Isolierkörper 102 vorgesehene Steckver­ bindung 114 werden die Adern einer Meßleitung 115 an den Ringstromwandler 106 bzw. Elektrode 107 angeschlossen.

Bei dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Kabelstecker 201 besteht der Isolierkörper 202 aus Silikonkautschuk. Dieser Isolierkörper ist in der bei solchen Kabelsteckern üblichen Weise mit einem durchgehenden, zentralen Kanal 204 versehen, welcher einen Endabschnitt des Kabels 216 aufnimmt. In dem vom Kabelende wegweisenden Endabschnitt hat der zentrale Kanal 204 einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Kabels 216. Dieser Abschnitt ist mit einer elektrische leitenden Schicht 217 versehen, welche sich auch in den anschließenden, im Durchmesser verkleinerten Abschnitt hinein erstreckt und dort die auf der Aderisola­ tion des Kabels 216 vorhandene Leitschicht 218 kontaktiert.

Die Schicht 217 wird auf einem Teil ihrer Länge im Abstand von einem zylindrischen Abschnitt eines Felddeflektors 207 umgeben. Auf der dem Kabelende zugewandten Seite schließt sich an diesen zylindrischen Teil des Felddeflektors 207 ein trichterförmiger Teil an, der sich bis zu einer Ring­ schulter 219 der Außenmantelfläche des Isolierkörpers 202 erstreckt. An das andere Ende des zylindrischen Abschnittes des Felddeflektors 207 schließt sich ein sich erweiternder und die elektrisch leitende Schicht 217 übergreifender End­ abschnitt an.

Der Felddeflektor 207 wird durch eine leitende Schicht zwi­ schen einem ersten und einem zweiten Teil des Isolierkörpers 202 gebildet. Man könnte statt dessen auch den die Ringschul­ ter 219 bildenden Teil des Isolierkörpers 202 aus einem elek­ trisch leitenden Silikonkautschuk herstellen.

Der Felddeflektor 207 bildet den Abgriff eines kapazitiven Spannungsteilers für die zwischen der Kabelseele und der auf Erdpotential liegenden Schicht 217 vorhandene Spannung. Da die Kapazität zwischen dem Felddeflektor 207 und der Kabel­ seele umso kleiner ist, je länger der Bereich ist, in dem sich die Schicht 217 und der Felddeflektor 207 überdecken, und andererseits die Kapazität zwischen dem Felddeflektor 207 und der Schicht 217 mit zunehmender Überdeckung größer wird, läßt sich das am Felddeflektor 207 abnehmbare Poten­ tial in einfacher Weise durch die Länge, auf welcher sich die Schicht 217 und der Felddeflektor 207 überlappen, an die Erfordernisse anpassen. An der Ringschulter 219 und an der sich an diese anschließenden, zylindrischen Fläche des Isolierkörpers 202 liegt ein Ringstromwandler 206 an. Je eine abgeschirmte Leitung 220 ist sowohl vom Felddeflektor 207 als auch vom Ringstromwandler 206 längs des Kabels 216 aus dem Kabelstecker 201 herausgeführt, der ein glockenarti­ ges, metallisches Steckergehäuse 221 besitzt, das den Isolier­ körper 202 und die aus Ringstromwandler und Felddeflektor gebildete Baueinheit teilweise übergreift und im montierten Zustand den einen Außenkonus bildenden Endabschnitt des Iso­ lierkörpers 202 in einen korrespondierend ausgebildeten Kanal einer Steckbuchse 222 drückt.

Wie Fig. 4 zeigt, kann die erfindungsgemäße Garnitur auch als Zwischenstecker 301 für ein Außenkonus-Stecksystem aus­ gebildet sein. Dieser Zwischenstecker 301 weist einen Isolier­ körper 302 auf, dessen einer, in Fig. 4 nach oben weisender Endabschnitt einen Kegelstumpf mit den bei diesen Systemen üblichen Abmessungen bildet. Der andere Endabschnitt ist mit einem gleichachsig zu diesem Kegelstumpf angeordneten und korrespondierend zu ihm ausgebildeten Innenkonus verse­ hen. In diesen Innenkonus ragt ein Stecker, der am einen Ende eines stabförmigen Leiters 305 vorgesehen ist. Dieser stabförmige Leiter 305 liegt in der Längsachse des Isolier­ körpers 302 und ist mit diesem fest verbunden. An sein anderes Ende schließt sich gleichachsig eine Steckbuchse an.

In dem Isolierkörper 302 ist in dessen Bereich zwischen dem kegelstumpfförmigen Endabschnitt und dem mit dem Innenkonus versehenen Endabschnitt ein Ringstromwandler 306 angeordnet, der den stabförmigen Leiter 305 konzentrisch im Abstand um­ gibt. An der Innenseite des Ringstromwandlers 306 liegt eine hülsenförmige Elektrode 307 an, welche das dem Kegelstumpf zugekehrte Ende des Ringstromwandlers 306 unvollständig über­ greift und sich über dessen anderes Ende hinaus unter Auf­ weitung bis in die den Innenkonus umgebende Materialpartie hinein erstreckt. Ein in den Isolierkörper 302 eingebette­ teter, jedoch von außen her zugänglicher Steckanschluß 325 ermöglicht den Anschluß eines Steckers 314 für die Abnahme der von der Elektrode 307 gelieferten Spannung und des vom Ringstromwandler 306 gelieferten Strommeßwertes.

Wie Fig. 4 zeigt, wird der Zwischenstecker 301 beispielswei­ se zwischen einen Kabelstecker 326 und eine Steckbuchse 327 eingesetzt, welche eine Durchführung durch eine Wand 311 sowie einen sogenannten Gerätekegel bildet, also einen Kegel­ stumpf, der korrespondierend zu dem Innenkonus des Steckers 326 ausgebildet ist.

Verlängert man bei einer Steckbuchse 401 des Außenkonussystems in axialer Richtung den Flanschteil, mit dem die Steckbuchse 401 beispielsweise an einer Wand 411 anliegt, den der Isolier­ körper 402 durchgreift, dann kann, wie Fig. 5 zeigt, auch eine derartige Steckbuchse mit einem Ringstromwandler 406 und einer hülsenartigen Elektrode 407 versehen sein, welche beide konzentrisch einen in der Längsachse liegenden, stab­ förmigen Leiter 405 umgeben und wie dieser in den Isolierkör­ per 402 eingebettet sind. Liegt dabei die Elektrode 407 an der Innenmantelfläche des Ringstromwandlers 406 an und bildet mit diesem eine Baueinheit, dann ist der Raumbedarf für den Ringstromwandler 406 und die Elektrode 407 relativ gering, selbst wenn, wie im Ausführungsbeispiel, die Elektrode 407 sowohl gegen den Gerätekegel hin als auch gegen das die Durch­ führung bildende Ende hin über den Ringstromwandler 407 hinaus verlängert ist. Verbindet man die Ausgänge des Ringstrom­ wandlers 406 sowie die Elektrode 407 mit einer Steckvorrichtung 425, dann können über einen Stecker 414 bequem die Spannungs- und Strommeßwerte abgenommen werden.

Eine axiale Verlängerung des Isolierkörpers 402 wegen des Ringstromwandlers 406 und der Elektrode 407 im Flanschbe­ reich könnte dann vermieden werden, wenn man den die Wand 411 durchdringenden Abschnitt entsprechend vergrößern würde. Da üblicherweise die Wand 411 Teil eines dicht zu verschließen­ den Gehäuses bildet, tritt bei einer Anordnung des Ringstrom­ wandlers 406 und der Elektrode 407 innerhalb dieses Gehäuses das Problem auf, die Meßgrößen nach außen zu übertragen. Die Übertragung von Meßgrößen aus einem dicht zu verschließen­ den Gehäuse heraus kann aber auch bei anderen Garnituren erwünscht sein, beispielsweise bei üblichen Steckbuchsen des Innen­ konus-Systems, um auch dann eine Spannungsanzeige realisie­ ren zu können, wenn in diese Steckbuchse ein Kabelstecker eingesetzt ist, der keine Spannungsanzeige erlaubt.

Claims (10)

1. Verbindungsgarnitur für Leiter eines Mittelspan­ nungs- oder Hochspannungsnetzes mit einem Isolierkörper, der einen Durchgangskanal für den Leiter aufweist, einer hülsenförmigen, kapazitiv an den Leiter angekoppelten Elek­ trode für eine Spannungsanzeige oder -messung und einem in­ duktiv an den Leiter angekoppelten Stromwandler für eine Stromanzeige oder -messung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler als ein den Leiter (5; 103; 216; 305; 405) kon­ zentrisch im Abstand umfassender Ringstromwandler (6; 106; 206; 306; 406) ausgebildet ist und die von letzterem umfaßte Elektrode (7; 107; 207; 307; 407) mit dem Ringstromwandler (6; 106; 206; 306; 406) zu einer Baueinheit vereinigt ist.

2. Garnitur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7; 107; 207; 307; 407) durch wenigstens einen Teil eines Felddeflektors gebildet ist.

3. Garnitur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Baueinheit (6, 7; 106, 107; 306, 307; 406, 407) in den Isolierkörper (2; 102; 302; 402) eingebettet ist.

4. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Elektrode (7; 107; 307; 407) und dem Ringstromwandler (6; 106; 306; 406) umfaßte Leiter (5; 103; 305; 405) im Isolierkörper (2; 102; 302; 402) fest­ gelegt ist und als Bestandteil der Garnitur zwei Anschluß­ einrichtungen derselben elektrisch leitend verbindet, mit­ tels deren die Garnitur mit den Leitern des Netzes verbind­ bar ist.

5. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zwischenstecker (1; 301) oder Adapter für ein Kabelsteckverbindungsteil ausgebildet ist und der Leiter (5; 305) einen ersten Steckverbindungsteil (3) mit einem zweiten Steckverbindungsteil verbindet.

6. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verbindungsmuffe (101) ausgebil­ det ist und der Leiter (103) deren Anschlußeinrichtungen miteinander verbindet.

7. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kabelstecker (201) ausgebildet ist.

8. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Steckbuchse (401) ausgebildet ist.

9. Garnitur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (207) den Abgriff eines kapazitiven Spannungsteilers für die Spannung zwischen dem Leiter (216) und einer auf Erdpotential liegenden zweiten Elektrode (218) bildet und daß die axiale Länge desjenigen Abschnittes, in dem sich beide Elektroden (207, 218) über­ greifen, entsprechend dem gewünschten Potential des Abgrif­ fes gegenüber Erdpotential gewählt ist.

10. Garnitur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (218) durch eine auf elektrisch isolierendes Material aufgebrachte Leitschicht gebildet ist.