DE3700367A1 - Stopfbuchsenartige anordnung zur abdichtung von kabeleinfuehrungen - Google Patents
Stopfbuchsenartige anordnung zur abdichtung von kabeleinfuehrungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine stopfbuchsenartige Anordnung
zur Abdichtung von Kabeleinführungen, insbesondere für
kunststoffisolierte Hochspannungskabel, bei der auf
mindestens einem das Kabel ringförmig umgebenden Dich
tungskörper aus elastischem Kunststoff in einem das
Kabel umschließenden Packungsraum eines vorzugsweise
metallischen Stopfbuchsen-Bauteils von einem in Längs
richtung relativ zum Stopfbuchsen-Bauteil bewegbaren
ringförmigen Druckstück ein Druck ausgeübt wird.
Eine solche Anordnung ist aus der DE-AS 19 24 966 bekannt.
Das dort genannte Material soll gummiähnliche Konsistenz
besitzen, also elastisch verformbar sein. Diese Maßnahme,
die bei Rohrkabeln und deren annähernd gleichen Ausdeh
nungskoeffizienten von Kabel und Stopfbuchse anwendbar
ist, reicht jedoch nicht aus, um thermisch bedingte Um
fangsvergrößerungen bzw. -verringerungen der Kabeliso
lierung von kunststoffisolierten Hochspannungskabeln im
Dauerbetrieb problemlos aufzufangen. Auch der schon
dort gegebene Hinweis auf einen geschäumten Kunststoff
reicht nicht aus, um ohne weiteres zu einer brauchbaren
Lösung zu führen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die
Elastizität des Dichtungsmaterials einer Stopfbuchse
keine hinreichende Bedingung ist. Auf der anderen Seite
ist zwar Schaum kompressibel, aber nicht in der Lage,
einem Körper wirksame Dichtungsflächen zu verleihen.
Ein weiterer Nachteil der dortigen Anordnung besteht
darin, daß das Dichtungsmaterial nicht vorgeformt ist,
sondern in einem gesonderten Verfahren an Ort und Stelle
in die Stopfbuchse fließfähig einzubringen ist, wonach
es in dieser aushärten soll. Undefinierte Luftein
schlüsse sind bei diesem Verfahren nicht auszuschließen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, vorge
fertigte Dichtungskörper aus elastischem Kunststoff so
zu gestalten, daß sie ihre Funktion auch im Falle einer
etwa thermisch bedingten Umfangsvergrößerung oder -ver
ringerung der Kabelisolationen voll beizubehalten ver
mögen.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt bei einer
Anordnung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung
dadurch, daß der Dichtungskörper mit definierter Vor
spannung aufgebracht ist und Dichtflächen mit glatter,
definierter Oberfläche aufweist sowie vorgefertigte,
kompressible Ausnehmungen bzw. Hohlräume, die nach Form
und Anzahl geeignet sind, eine insbesondere durch Tempe
raturveränderung bedingte Umfangsvergrößerung oder -ver
ringerung des Kabels durch entsprechende Verformung des
Dichtungskörpers ohne wesentliche Schwankung des Anpreß
druckes seiner Dichtflächen auf der Kabeloberfläche
reversibel aufzunehmen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Unter
anspruch 4 gekennzeichnet. Dabei empfiehlt es sich be
sonders, daß der Dichtungskörper zur Erzielung einer
eigenständigen Vorspannung einen etwa 5 bis 15% kleine
ren Durchmesser (D i ) als das Kabel (D a ) aufweist, und
daß sämtliche im Packungsraum addierten Hohlräume etwa
dem max. Ausdehnungsvolumen des Kabels entsprechen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den übrigen
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile wirken sich
vor allem bei Hoch- und Höchstspannungskabeln mit einer
VPE-Isolierung aus. Vernetztes Polyäthylen (VPE) ist
bekanntlich ein thermoplastischer Werkstoff, der sich
unter Druck und Temperatur verformen läßt. Je dicker
die Isolierung ist, um den elektrischen Anforderungen
zu genügen, um so mehr wirkt sich der Ausdehnungskoeffi
zient dieses Werkstoffes im Vergleich zu Metall der
Stopfbuchsenteile, meist Aluminium, Messing oder V2A-
Stahl, aus. Die bisher für solche Dichtelemente ver
wendeten Werkstoffe wie Silikonkautschuk, Perbunan
oder Ännliches lassen zwar eine vielfältige Verformung
zu, sind jedoch nicht kompressibel. Das bedeutet, daß
sich der Isolierwerkstoff des Kabels insbesondere bei
bestimmter thermischer Belastung verformen kann und
das Material des Kabelisoliermantels nach außen gedrückt
wird. Das bedeutet weiterhin, daß sich im Laufe der Zeit
unerwünschte Freiräume ausbilden, welche die Dichtfunk
tion aufheben. Die erfindungsgemäß vorgesehenen kompres
siblen Hohlräume können, da der Dichtwerkstoff gut ver
formbar ist, die Ausdehnungsvolumina des Kabels ohne
wesentliche Druckerhöhung auf die Oberfläche desselben
aufnehmen und in Verbindung mit der durch die Vorspan
nung gewährleisteten Rückstellkraft eine Volumenverrin
gerung des Kabels ebenso ausgleichen, womit eine dauer
hafte sichere Abdichtung, z.B. auch bei zyklischer Be
anspruchung gesichert ist.
Als Werkstoff eignet sich Silikonkautschuk oder eine
weiche EPDM-Mischung. Es kommen jedoch auch andere
Stoffe in Frage. Der Schaum kann bevorzugt geschlossen
porig sein, z.B. geschäumtes Silikon. Die Erfindung hat
sich insbesondere bei Einbauendverschlüssen für Schalt
anlagen bewährt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh
rungsbeispieles mit mehreren Varianten erläutert. Die
zugehörigen Fig. 1 bis 3 stellen einen Längsschnitt
der jeweiligen Gesamtanordnung einschließlich des abzu
dichtenden Kabels dar, die Fig. 4 bis 10 Dichtungs
körper verschiedener Ausführungsform, wobei zur besseren
Darstellung des Aufbaues aus den perspektivisch gezeig
ten Körpern jeweils ein Segment ausgeschnitten ist.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein Stopfbuchsen-Bauteil 14 a
mit im wesentlichen zylindrischer Form und oberer ko
nischer Druckschulter. Das Gegendruckstück ist mit 15 a
bezeichnet und wird durch einen Schraubring 16 nach
oben gedrückt. Die Stopfbuchse ist als Packung von drei
Dichtungskörpern 20 a ausgebildet, wobei der erste und
dritte Dichtungskörper mit seiner Ausnehmung 22 nach
innen zum Kabel 12 weist. Dieser Typ von Dichtungs
körper ist in Fig. 4 im einzelnen dargestellt. Der
mittig gelegene Dichtungskörper ist von entsprechend
inverser Form.
Das in Fig. 1 gezeigte Stopfbuchsen-Bauteil 14 a ein
schließlich Druckstück 15 a kann auch in Verbindung mit
den in Fig. 5 und 6 dargestellten Dichtungskörpern
benutzt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die mit einem
einzigen Dichtungskörper 20 b von keilförmigem Quer
schnitt auskommt. Die glatt ausgebildeten Dichtflächen
sind - wie immer - mit 21, die Ausnehmungen mit 22 be
zeichnet.
Fig. 3 betrifft einen Sonderfall. Hier besteht die
Stopfbuchsenanordnung aus zwei ringflanschähnlich ausge
bildeten Stücken 14 c und 15 c. Der Anpreßweg längs zur
Kabelachse ist hier sehr gering, wobei eine etwa radial
mittig umlaufende Anformfläche 25 des Dichtungskörpers
20 c zwischen den Flanschringen 14 c und 15 c zu liegen
kommt und zusammengepreßt ist.
Die in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Dichtungs
körper sind in der Gesamtanordnung gemäß Fig. 1 ver
wendbar. Die jeweils zugehörige inverse Form des mittig
liegenden dritten Dichtungskörpers ist nicht darge
stellt. Fig. 4 zeigt die einfachste Variante, nämlich
eine in der Dichtungsfläche 21 liegende Ausnehmung 22.
Im Falle der Fig. 5 liegt ein ringsumlaufender Hohl
raum 23 vor, der eine Schaumstoff-Füllung 24 aufweist.
Im Falle der Fig. 6 ist die Ausnehmung 22 mit Schaum
stoff 24 gefüllt. Die eigentliche Dichtung erfolgt über
die obere und untere Dichtungsfläche 21.
Der in Fig. 7 gezeigte Körper ist im Zusammenhang mit
Fig. 2 zu verwenden und dort bereits erläutert worden.
Er kann durch den in Fig. 8 gezeigten Körper mit innen
liegenden ringsumlaufenden Hohlräumen 23 ersetzt werden.
Die gezeigten Hohlräume können auch eine Schaumstoff-
Füllung aufweisen. Der in Fig. 9 gezeigte Dichtungskör
per ist in Verbindung mit Fig. 3 besprochen worden.
In Fig. 10 ist ein als zylindrischer Ring ausgebildeter
Dichtungskörper gezeigt, dessen Hohlraum 23 mit Schaum
stoff 24 gefüllt ist. Ein solcher Dichtungskörper kann
z.B. in einer Gesamtanordnung ähnlich Fig. 1 alleine
oder als Packung von zwei bis drei gleichen Dichtungs
körpern benutzt werden, wobei die konische Schulter
form des Stopfbuchsen-Bauteils 14 a bzw. des Druckstückes
15 a entfällt.
Claims (12)
1. Stopfbuchsenartige Anordnung zur Abdichtung von
Kabeleinführungen, insbesondere für kunststoffisolierte
Hochspannungskabel, bei der auf mindestens einen das
Kabel ringförmig umgebenden Dichtungskörper (20) aus
elastischem Kunststoff in einem das Kabel (12) um
schließenden Packungsraum eines vorzugsweise metal
lischen Stopfbuchsen-Bauteils (14) von einem in Längs
richtung relativ zum Stopfbuchsen-Bauteil bewegbaren
ringförmigen Druckstück (15) ein Druck ausgeübt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (20)
mit definierter Vorspannung aufgebracht ist und Dicht
flächen (21) mit glatter, definierter Oberfläche auf
weist sowie vorgefertigte, kompressible Ausnehmungen
bzw. Hohlräume (22, 23), die nach Form und Anzahl ge
eignet sind, eine insbesondere durch Temperaturverände
rung bedingte Umfangsvergrößerung oder -verringerung des
Kabels (12) durch entsprechende Verformung des Dichtungs
körpers (20) ohne wesentliche Schwankung des Anpreß
druckes seiner Dichtflächen (21) auf der Kabeloberfläche
reversibel aufzunehmen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungskörper (20 a) etwa trapezförmigen Quer
schnitt aufweist mit einer ringsumlaufenden, mittig ge
legenen Ausnehmung (22) in der Basisfläche. (Fig. 1 und 4).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dichtungskörper (20) etwa trapez
förmigen Querschnitt und einen etwa mittig darin ge
legenen Hohlraum (23) aufweist. (Fig. 5).
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß drei Dichtungskörper (20, 20 a) sich als
Packung in einem Stopfbuchsen-Bauteil (14 a) befinden,
wobei die ggf. mit einer Ausnehmung (22) versehenen
Basisflächen des ersten und dritten Dichtungskörpers
nach innen zum Kabel (12) weisen. (Fig. 1).
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungskörper (20 b) einen keilförmigen Quer
schnitt aufweist mit mehreren ringsumlaufenden hohlkehl
artigen Ausnehmungen (22) an der Dichtfläche (21).
(Fig. 2 und 7).
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dichtungskörper (20) einen keil
förmigen Querschnitt aufweist mit mehreren innenliegen
den Hohlräumen (23). (Fig. 8).
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungskörper (20 c) doppelkonisch ausgebildet
ist mit einer radial etwa mittig umlaufenden Anform
fläche (25), die zwischen zwei Flanschringen (14 c, 15 c)
mit hut- bzw. schüsselähnlichem Querschnitt samt dem
am Kabel (12) anliegenden Doppelkonus zusammengepreßt
ist. (Fig. 3).
8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (22) und/
oder Hohlräume (23) eine Schaumstoff-Füllung (24) auf
weisen.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich um geschlossenporigen Schaum handelt.
10. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (20) aus
Silikonkautschuk oder einer weichen EPDM-Mischung be
steht.
11. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (20)
zur Erzielung einer eigenständigen Vorspannung einen
etwa 5 bis 15% kleineren Durchmesser (D i ) als das Kabel
(D a ) aufweist gemäß der Gleichung 100 (D a -D i )/D a .
12. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtvolumen der im
Packungsraum (14, 15) vorhandenen Hohlräume (22, 23)
etwa dem max. Ausdehnungsvolumen des Kabels (12) ent
spricht.
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Owner name: ABB KABEL UND DRAHT GMBH, 6800 MANNHEIM, DE |
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8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
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