DE3712991C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe für die Enden trommelbarer elektrischer Kabel oder Schläuche mit einer in deren Schichtenaufbau angeordneten zugentlastenden Bewehrung.

Für den Betrieb im Bergbau oder ähnlichen Bereichen mit erhöhten Anforderungen sind z. B. flexible elektrische Kabel bekannt, die mit zusätzlichen Elementen für die Zugentlastung ausgerüstet sind. Das gilt in entsprechender Weise auch für Schläuche, und hier insbesondere für solche, die als sog. Druck- oder Hochdruckschläuche betrieben werden und deren Wandungen zu diesem Zweck mehrschichtig aufgebaut sind.

Zugentlastungen sind bei den genannten Produkten zu erreichen z. B. bei elektrischen Kabeln durch sog. Mischleiter, etwa Stahl/Kupfer, durch hochfeste Kunststoffäden (Kevlar) oder durch Tragseile aus Fasern, Fäden oder Stahldrähten im Verseilverband sowie in allen Fällen durch Umseilungen oder Bewicklungen bzw. Geflechte aus Textilien, Glasseide oder Stahl.

Für den Bergbau haben sich beispielsweise elektrische Kabel mit Umseilungen oder Geflechten aus Stahl- Drahtlitzen durchgesetzt. In dem dort herrschenden rauhen Betrieb sind Beschädigungen der Kabel nicht zu vermeiden. Dabei werden nicht immer nur der Außenmantel des Kabels, sondern vielfach auch das unter dem Mantel angeordnete Zugentlastungselement oder sogar die stromführenden Leiter in Mitleidenschaft gezogen. Das kann dazu führen, daß schließlich das Kabel ganz oder teilweise durchtrennt wird. Es versteht sich von selbst, daß bei einer Reparatur eines solchen Kabels auch die Verbindungsstelle zweier Enden in der Lage sein muß, bei der anschließenden Wiederverwendung Zugkräfte aufzunehmen bzw. zu übertragen. Dies geschieht beispielsweise im Falle eines elektrischen Kabels mit einer Bewehrung aus Stahllitzen über der Kabelseele dadurch, daß die einzelnen Litzenstränge der beidseitigen Kabelenden miteinander verschweißt oder verlötet werden. Diese Schweiß- oder Lötstellen sind aber hart und brechen bei wiederholtem Biegen, was zu vermeiden ist. Damit besteht aber auch die Gefahr, daß die gebrochenen Einzeldrähte nach außen durch den Mantel dringen und hier Verletzungen des Benutzers verursachen oder nach innen stechen und somit Anlaß zu Kurzschlüssen im elektrischen Netz sind.

Diese Nachteile weist ebenfalls die aus der EP 01 13 053 A1 bekannte Vorrichtung zum Verbinden der Drahtbewehrungen zweier elektrischer Unterwasserkabel auf, bei der jeder Stahldraht der Bewehrung eines Kabels mit einem Stahldraht der Bewehrung des anderen Kabels jeweils mittels einer Schraubmuffe verbunden wird. Zu diesem Zweck weisen die Muffen an ihren beiden Enden Gewinde auf, in die jeweils ein Stahldraht eines Kabelendes einschraubbar ist. Eine solche Verbindung ermöglicht die Verspannung der Stahldrähte der Bewehrungen und damit eine besonders feste, aber auch sehr steife Ausbildung der Zugentlastung der Kabelstrecke, wie sie für Unterwasserkabel erforderlich ist.

Mit solchen Verbindungsstellen muß aber auch in einer Kabellänge ohne Verbindungsmuffen deshalb gerechnet werden, weil die zur Herstellung der Bewehrung verwendeten Flechtmaschinen nur ein begrenztes Aufnahmevermögen an Drahtvorräten besitzen und dieser Vorrat weitaus kleiner als die normale Fertigungslänge solcher Kabel ist. Auch dies hat dazu geführt, daß die Bewehrungen immer häufiger nicht mehr aus Stahldrähten, sondern aus hochfesten Textilfäden, bekannt unter dem Handelsnamen "Kevlar" oder Glasseide, hergestellt sind.

In all den Fällen trommelbarer flexibler Kabel ist jedoch nach wie vor die Verbindung zweier Kabellängen ein aktuelles Problem, da auch dieser Bereich von Zugkräften entlastet werden muß. Bei den heutigen Ausführungen werden deshalb über die Verbindungsstelle sog. Ziehstrümpfe aus Stahldrähten oder -litzen geschoben. Diese Konstruktionen sind jedoch relativ steif, sie tragen vor allem auch auf, so daß bei der Führung der Kabel im Betrieb über Verlegerollen und Spulen, die mit geringer Toleranz eingestellt sind, Schwierigkeiten auftreten.

In der US-PS 45 81 480 ist eine Muffe zum Verbinden zweier Kabelenden beschrieben, in der jedes Kabelende eng umschließende Einlagen eingebettet sind. Diese Einlagen bohren sich mit an ihrem Boden ausgeformten dornenförmigen Spitzen in die Umwicklungen der Kabelenden, um zu verhindern, daß ein Kabelende aus der Verbindungsmuffe herausgezogen wird.

Eine auf einem Kabel aufgebrachte Kabeleinführungsdichtung, die ein als Einlage in das Dichtungsmaterial eingebettetes oder als Hülle das Dichtungsmaterial umgebendes Netzband aus zugfestem Material aufweist, ist aus der DE-AS 24 32 420 bekannt. Dabei verlaufen die quer zu den Seitenflächen der Dichtung gerichteten Fäden des Netzbandes straff geradlinig und die quer zu diesen Fäden gerichteten Fäden des Netzbandes locker und wellenartig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kabel und Schläuche betriebssicher miteinander zu verbinden, so daß diese Verbindung auch unter extremen Bedingungen langfristig aufrechterhalten bleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung, indem zumindest eine Lage eines Geflechtes oder einer Bewicklung aus Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestigkeit die Enden der Bewehrungen der angrenzenden Kabel- oder Schlauchlängen übergreift und in diesen Überlappungsbereichen das Geflecht oder die Bewicklung mit der Bewehrung durch diese Schichten zapfenartig durchsetzendes Material verbunden ist. Bei gleicher Zugfestigkeit wie die Ausführung aus Stahldrähten oder -litzen weist eine erfindungsgemäße Verbindungsmuffe einen wesentlich geringeren Durchmesser auf, sie ist auch flexibler und ermöglicht zudem, im Gegensatz zu den bekannten Muffen mit Stahldrahtziehstrumpf, in allen Fällen das Aufbringen eines Mantels als äußeren mechanischen Schutz. Die Lebensdauer wird so wesentlich erhöht. Die Erfindung läßt darüber hinaus eine bessere Anpassung der Abmessungen der Verbindungsmuffen an die betrieblichen Gegebenheiten zu. Das gilt für elektrische Kabel ebenso wie für Schläuche, insbesondere Druckschläuche.

Wesentlich für die Erfindung ist ferner, daß die vorgeschlagene Verbindungstechnik für alle bekannten Ausführungen von Bewehrungen gilt, d. h. für solche in metallischer und nicht metallischer oder in kombinierter Form, wenn nur die Möglichkeit der zapfenartigen Durchdringung gegeben ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als das Geflecht oder die Bewicklung und die Bewehrung zapfenartig durchsetzendes Material ein Kleber dient. Ein solcher Kleber gewährleistet zuverlässige und zugfeste Verbindungen zwischen dem Geflecht oder der Bewicklung und der Bewehrung der Kabelenden sowie eine Haftung zwischen den Fäden oder Fasern des Geflechtes oder der Bewicklung und dem aufgebrachten Mantelmaterial.

Insbesondere für die Muffenmontage auf eng begrenztem Raum ist es vorteilhaft, wenn das Geflecht als Schlauch ausgebildet ist, dessen Enden im Muffenbereich mit den Enden der Bewehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauchlängen verbunden sind. Steht ausreichend Montageraum zur Verfügung, kann auch eine Bewicklung vorgenommen werden, sofern sichergestellt ist, daß der Kleber die Möglichkeit hat, durch die Bewicklung hindurchzutreten.

Für eine hohe Zugfestigkeit des Geflechtes oder der Bewicklung ist es vorteilhaft, wenn die Fäden oder Fasern hoher Zugfestigkeit Kunststoffäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide, oft auch als Polyaramide bezeichnet, sind, die beispielsweise unter dem Handelsnamen "Kevlar" vertrieben werden, oder wenn hochfeste Kohlenstoffasern verwendet werden, die z. B. unter dem Handelsnamen "Tenax" bekannt sind.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestigkeit mit einem Haftvermittler behandelt sind. Solche Haftvermittler, z. B. geeignete Kleber, dienen zur Erhöhung der Zerreißfestigkeit und/oder zur Verbesserung der Haftung, wenn anschließend Bewehrung und Geflecht bzw. Bewicklung dauerhaft miteinander verbunden werden sollen.

Die Art der Montage einer erfindungsgemäßen Verbindungsmuffe hängt im wesentlichen davon ab, ob ein Geflechtschlauch oder eine Bewicklung im Bereich der Muffe zugentlastend wirken soll. Im ersten Fall ist es für eine einfache Herstellung einer zugfesten Verbindungsmuffe vorteilhaft, wenn zunächst der Geflechtschlauch über eines der beiden Kabel- oder Schlauchenden geschoben wird, nach dem Durchverbinden der Kabelseelen bzw. der Schlauchenden der Geflechtschlauch über die Verbindungsstelle geschoben wird und seine Enden auf den Enden der Bewehrungen der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden zum satten Anliegen gebracht werden und schließlich die übereinanderliegenden Bereiche von Geflechtschlauch und Bewehrungen mit einem Kleber durchsetzt werden.

Im anderen Fall ist es aus dem selben Grunde vorteilhaft, wenn nach dem Durchverbinden der Kabelseelen bzw. der Schlauchenden die Bewicklung der Verbindungsstelle ein- oder mehrlagig, auch mit unterschiedlicher Schlagrichtung, aufgebracht wird, wobei diese Bewicklung sich bis über die Enden der Bewehrungen der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden erstreckt und im Wickelbereich von oben bis auf die Bewehrungen reichende Lücken läßt, die anschließend von einem Kleber durchsetzt werden. Als Kleber können im Handel befindliche Kleber verwendet werden, die ggf. auch als Haftvermittler wirken, wie sie beispielsweise von der Fa. Henkel unter dem Handelsnamen XW 3446 oder Chemosil 310 bzw. 602 vertrieben werden.

Für eine einfache Einbringung bzw. Aufbringung des Klebers ist es vorteilhaft, wenn der Kleber als Band vorliegt, das unter und/oder über die Bewehrung und/oder über das Geflecht oder die Bewicklung gelegt oder gewickelt wird. Anschließend ist eine Temperaturbehandlung des Klebers zur Zapfenbildung erforderlich.

Die Erfindung sei an Hand der in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten Verbindungsmuffe eines elektrischen Energiekabels zur Stromversorgung ortsveränderlicher Verbraucher näher erläutert.

Das Energiekabel besteht aus z. B. drei miteinander verseilten Adern aus jeweils einem Leiter 1 und einer extrudierten Isolierhülle 2. Mit 3 ist ein sog. Innenmantel bezeichnet, der von einer in Form eines Geflechts ausgebildeten Bewehrung 4, die der Zugentlastung des Kabels dient, überdeckt ist. Diese Bewehrung 4 ist aus Stahldrähten oder Kunststoffäden hoher Zugfestigkeit hergestellt. Als äußerer mechanischer Schutz ist ein extrudierter abriebfester Außenmantel 6 vorgesehen, der aus elastischen oder thermoplastischen Werkstoffen besteht. Solche Kabel sind insbesondere für den Einsatz unter erschwerten Bedingungen geeignet, beispielsweise für die Energieversorgung im Bergbau. Hier verursachen Kabelschäden, die ein Auswechseln der Kabel erforderlich machen, hohe Kosten, so daß Kabel hoher Qualität und langer Lebensdauer verlangt werden. Dies macht deutlich, daß entsprechend hoch auch die Anforderungen sind, die an Verbindungsstellen solcher Kabel gestellt werden.

Erfüllt werden diese Anforderungen durch die in der Figur dargestellten Maßnahmen. An der Verbindungsstelle, innerhalb der die angrenzenden Kabelenden abgesetzt sind, wird zunächst, etwa durch Schweißen, eine Leiterverbindung 1A hergestellt. Anschließend erfolgt die Bewicklung dieser Leiterverbindung 1A zur Isolierhülle 2A. Ein Innenmantel 3A wird ebenfalls durch Bewickeln der Adern mit einem geeigneten Isoliermaterial hergestellt, bevor zur Zugentlastung ein Geflecht oder eine Bewicklung 4A aus hochzugfesten Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern, beispielsweise in Form eines Geflechtschlauches aufgebracht wird. Dieser Geflechtschlauch 4A wird vor dem Durchverbinden der Adern (Leiterverbindung 1A) über das eine Ende eines zu verbindenden Kabels geschoben und nach dem Durchverbinden in die gezeichnete Lage gebracht. In den Überlappungsbereichen mit der jeweiligen Bewehrung 4 der angrenzenden Kabelenden wird der Geflechtschlauch 4A durch einen in das Geflecht eingebrachten Kleber und/oder Haftvermittler 5A fest und dauerhaft mit den Bewehrungen 4 der Kabel verbunden. Dies geschieht beispielsweise in der Art, daß zunächst im vorgesehenen Überlappungsbereich die Bewehrung 4 von Resten des Außenmantels 6 gesäubert und Kleber 5A, z. B. in flüssiger Form, aufgetragen wird. Nach Aufschieben des Geflechtschlauches 4A erfolgt ein erneuter Kleberauftrag, der zu einer guten Durchtränkung des gesamten Überlappungsbereiches mit diesem Kleber 5A führt.

Ein anschließender Außenmantel 6A z. B. in Form einer Wickelbandage trägt dazu bei, daß die einzelnen mit Kleber durchtränkten Lagen 4, 4A fest aufeinander gepreßt werden. Nach dem Aushärten des Klebers 5A sind die Lagen durch die durchgreifenden Zapfen auch bei Einwirkung von Scherkräften nicht voneinander zu trennen, die vom Kabel bzw. dessen Bewehrung 4 aufgenommenen Zugkräfte werden problemlos über den Muffenbereich hinaus übertragen.

Es ist ebenfalls möglich, daß das die einzelnen Schichten 4, 4A der Verbindungsmuffe durchsetzende Material 5A durch zusätzlich über der Verbindungsstelle 1A aufgebrachtes Mantelmaterial gebildet ist.

Claims (9)

1. Verbindungsmuffe für die Enden trommelbarer elektrischer Kabel oder Schläuche mit einer in deren Schichtenaufbau angeordneten zugentlastenden Bewehrung (4), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Lage eines Geflechtes oder einer Bewicklung (4A) aus Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestigkeit die Enden der Bewehrungen (4) der angrenzenden Kabel- oder Schlauchlängen übergreift und daß in diesen Überlappungsbereichen das Geflecht oder die Bewicklung (4A) mit der Bewehrung (4) durch diese Schichten zapfenartig durchsetzendes Material (5A) verbunden ist.

2. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das Geflecht oder die Bewicklung (4A) und die Bewehrung (4) zapfenartig durchsetzendes Material (5A) ein Kleber dient.

3. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht (4A) als Schlauch ausgebildet ist, dessen Enden im Muffenbereich mit den Enden der Bewehrung (4) der angrenzenden Kabel- oder Schlauchlängen verbunden sind.

4. Verbindungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffäden hoher Zugfestigkeit Fäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide sind.

5. Verbindungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestigkeit mit einem Haftvermittler (5A) behandelt sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Geflechtschlauch (4A) über eines der beiden Kabel- oder Schlauchenden geschoben wird, daß nach dem Durchverbinden der Kabelseelen bzw. der Schlauchenden der Geflechtschlauch (4A) über die Verbindungsstelle (1A) geschoben wird und seine Enden auf den Enden der Bewehrungen (4) der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden zum satten Anliegen gebracht werden, und daß schließlich die übereinanderliegenden Bereiche von Geflechtschlauch (4A) und Bewehrungen (4) mit einem Kleber (5A) durchsetzt werden.

7. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchverbinden der Kabelseelen bzw. der Schlauchenden eine Bewicklung (4A) der Verbindungsstelle (1A) ein- oder mehrlagig, auch mit unterschiedlicher Schlagrichtung, aufgebracht wird, wobei diese Bewicklung (4A) sich bis über die Enden der Bewehrungen (4) der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden erstreckt und im Wickelbereich von oben bis auf die Bewehrungen (4) reichende Lücken läßt, die abschließend von einem Kleber (5A) durchsetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber (5A) ein Heißschmelzkleber verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (5A) als Band vorliegt, das unter und/oder über das Geflecht oder die Bewicklung (4) gelegt oder gewickelt wird.