DE3905371A1 - Verfahren zur herstellung muffenloser verbindungen mehradriger kabel, insbesondere des bergbaus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung muffenloser Verbindungen mehradriger Kabel, insbeson­ dere des Bergbaus nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige muffenlose Verbindungen dienen hauptsächlich zur Reparatur beschädigter Kabel, wobei man die beschädigte Stelle aus dem Kabel entfernt und die beiden Kabelenden wieder zusammenfügt. Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf mechanisch und äußerlich stark belastete Kabel, wie sie im Bergbau zur Einspeisung elektrischer Antriebe, die ortsveränder­ lich sind und das erforderliche Kabel nachziehen oder in Energiezügen auftreten, bei denen das Einspeisungskabel ebenfalls nachgezogen wird. Hierauf ist indessen die Er­ findung nicht beschränkt. Sie betrifft vielmehr auch Kabel, welche ortsunveränderlich verlegt, aber ebenfalls äußer­ lichen Beschädigungen ausgesetzt sind. Das kommt im Bergbau u.a. bei Kabeln vor, die zur Versorgung von Lüftern der elektrischen Sonderbewetterung oder als Strebbeleuchtungsleitungen dienen. Solche Kabel weisen Schutzleiter auf, welche im Erdschluß liegen und beim Eindringen von Gegenständen in die Leistung übertragen­ den Drähte elektrische Gefährdungen verhindern.

Die Erfindung geht von einem vorbekannten Verfahren aus (DE-OS 35 12 886). Da bei den infragekommenden Kabeln der Schutzleiter aus mehreren, spiralförmig um die Ader­ isolierung gewickelten Einzeldrähten besteht, ist die Wiederherstellung eines derartigen Schutzschirmes nach Zusammenfügen der blanken Aderndrähte mit einer Kerb­ hülse und nach deren Isolierung schwierig. Deshalb werden die Schutzleiterdrähte abgewickelt, miteinander verdrillt und an ihren Enden wieder miteinander ver­ bunden, sobald die beschriebene Isolierung durchge­ führt worden ist. Da man im Kabel die Schutzleiter der Adern untereinander elektrisch verbinden muß, um einen zuverlässigen Erdschluß zu gewährleisten, verwendet man in dem vorbekannten Verfahren Kupferschrumpfschläuche, die einzeln über die beschriebene Isolierung gezogen werden und sich gegenseitig berühren, um die elektrische Verbindung herzustellen. Diese Kupferschrumpfschläuche sind lockere Flechtungen aus mehreren Einzelsträngen. Aufgrund ihrer Machart, d.h. aufgrund ihres lockeren Geflechtes nimmt ihr Durchmesser zu, wenn man die Schlauchenden zusammenschiebt und verringert sich, so­ bald man die Enden auseinanderzieht, wodurch der geflochtene Schlauch um die Aderisolierung schrumpft. Nachteilig ist der erhebliche Platzbedarf derartiger Kupferschrumpfschläuche, der sich in einem gegenüber dem Ausgangswert stark vermehrten Durchmesser der Adern und damit der muffenlosen Verbindung äußert.

Bei dem vorbekannten Verfahren erfolgt die Wiederher­ stellung des Kabelmantels im Anschluß an die Anbrin­ gung der Kupferschrumpfschläuche durch Bandgummi, mit dem die drallrichtig zusammengelegten Adern und Schutzleiter umwickelt werden, bevor das Bandgummi vulkanisiert und dabei gleichzeitig die Anschlüsse an den intakt gebliebenen Kabelmantel hergestellt werden, der dazu konisch in Richtung auf die miteinander ver­ bundenen Enden der Adern abgeschrägt wird. Durch den Vulkanisierprozeß und durch die beschriebene Art der Kupferschrumpfschläuche ergibt sich eine kraftschlüs­ sige Verbindung des wiederhergestellten Kabelmantels in der Verbindung mit den Adern. Das verhindert jede Relativbewegung der Adern untereinander, die im beschädigten Kabel gewährleistet ist und macht dadurch die muffenlose Verbindung praktisch starr. Solche Verbindungen sind im praktischen Einsatz hinderlich. Insbesondere sollen die im Bergbau eingesetzten Kabel, welche erfindungsgemäß mit muffenlosen Verbindungen versehen werden, auf ihrer gesamten Länge flexibel sein, weil sie meistens nicht gerade verlegt werden können und häufig von den von ihnen gespeisten Maschinen in der eingangs beschriebenen Weise nachgeschleppt werden.

Die beschriebene Wiederherstellung des Kabelmantels führt einerseits zu einer Durchmesserzunahme der muffen­ losen Verbindung. Solche Durchmesservergrößerungen auf Teilstrecken eines Kabels sind ihrerseits hinderlich. Bei Schleppkabeln bleiben die Kabel leicht an Hinder­ nissen hängen und werden beschädigt. Stationär ver­ legte Kabel dieser Art verursachen Schwierigkeiten in den Kabelaufhängungen und in der Verlagerung, weil insbesondere im Bergbau die Kabel meistens durch enge Querschnitte gezogen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorbekann­ te Verfahren auf einfache Weise so zu führen, daß die daraus entstehenden muffenlosen Verbindungen das Kabel nicht versteifen und in der Praxis gut zu handhaben sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen leitenden Schlauchein­ schließungen tragen infolge ihrer Machart als Gewebe- oder Strickschläuche nicht auf und lassen sich spiral­ förmig um die Adernisolierung wickeln, ohne daß eine merkliche Durchmesserzunahme auftritt, was wesentlich darauf beruht, daß feine Einzeldrähte das Gewebe oder Gestrick bilden. Diese Drähte haben z.B. Durchmesser von 0,12 mm, sie bestehen in der Regel aus Kupfer und sind äußerlich verzinnt. Trotz der Schlauchform und der Machart sind diese Schläuche aufgrund ihrer lockeren Bindung ähnlich wie die beschriebenen Kupferschrumpf­ schläuche schrumpfbar, jedoch setzt die Erfindung diese Schläuche als Umwicklungen ein, weil Umwicklungen leich­ ter als Schrumpfschläuche zu handhaben sind. Die erfin­ dungsgemäß ferner vorgesehene Polyäthylenfolienumwicklung dieser leitenden Schlaucheinschließungen führt auf­ grund der glatten Oberfläche solcher Folien und ihrer Oberflächeneigenschaften dazu, daß ein Formschluß mit dem Material nicht eintritt, mit dem der Kabelmantel in der muffenlosen Verbindung wiederhergestellt wird. Des­ halb weist die erfindungsgemäß hergestellte muffenlose Verbindung praktisch die gleiche Flexibilität auf, die auch das Kabel besitzt. Endlich führt die Wiederher­ stellung des Kabelmantels durch einen um die Adern gegossenen Formkörper, der selbstverständlich isolieren­ de Eigenschaften besitzt und beispielsweise aus einem flexiblen Kunststoff bestehen kann einerseits zu der muffenlosen Verbindung, deren Durchmesser sich nicht von dem des Kabels unterscheidet, die aber andererseits leichter, d.h. in einem Arbeitsgang anzubringen ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die nach ihr herge­ stellten muffenlosen Verbindungen sich in ihrer Flexibilität und ihrem Durchmesser nicht von dem Kabel unterscheiden. Erfindungsgemäß können damit beschädigte Kabel zur Verkürzung ihrer Länge um einen relativ geringen Betrag in ihren ursprünglichen Zustand zurück­ versetzt werden. Bei den üblichen, im Untertagebergbau eingesetzten Kabeln kann man davon ausgehen, daß solche Verbindungen im minimalen Abstand von ca. 25 m wirt­ schaftlich sind.

Die Merkmale des Patentanspruches 2 sind zur Herstel­ lung erfindungsgemäßer, muffenloser Verbindungen für Kabel mit Steueradern vorgesehen. Auch hierbei führt die Umwicklung mit dem beschriebenen leitenden Schlaucheinschluß und der außen liegenden Polyäthylen­ folie zur Flexibilität der Verbindungsstelle, welche der des Kabels entspricht.

Je nach den spezifischen Eigenschaften des zur Wieder­ herstellung des Kabelmantels verwendeten gießbaren Isolierwerkstoffes ergeben sich an den Grenzflächen des erhärteten Materials und der Polyäthylenfolie unter­ schiedliche Haftungen. Dazu kommt, daß durch die Um­ wicklung die Oberfläche der Polyesterfolie Rauhigkeiten aufweist. Mit den Merkmalen des Anspruches 3 lassen sich die Haftungseigenschaften und die Rauhigkeiten praktisch vollständig außer Wirkung setzen, weil zwischen der Polyesterfolienumwicklung und dem Isolierwerkstoff das Gleit- und Trennmittel eine Trennschicht bildet.

Soweit die erfindungsgemäß muffenlosen Verbindungen versehenen Kabel die eingangs beschriebene Erdschluß­ sicherung aufweisen, kann die elektrisch leitende Verbindung der verdrillten Schutzleiter mit Hilfe der Merkmale des Patentanspruches 4 durchgeführt werden. Die dafür vorgesehenen Stahlbänder lassen nur ein vom praktischen Standpunkt unerheblich kurzes Stück der muffenlosen Verbindung bestehen, in der die Schutz­ leiter eine leitende Verbindung miteinander aufweisen und haben den Vorteil, daß sie den Durchmesser der muffenlosen Verbindung nicht vergrößern. Wenn man außerdem die Merkmale des Anspruches 5 verwirklicht, lassen sich die Stahlbänder leicht und dauerhaft um die Adern herumrollen und halten diese mit Federkraft zusammen, was vorteilhaft bei der Wiederherstellung des Kabelmantels ist.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines im Untertage­ bergbau eingesetzten Kabels im Querschnitt,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Kabels, das mit der erfindungsgemäßen muffenlosen Verbindung versehen werden kann,

Fig. 3 eine Leistung übertragende Ader, welche vor die Wiederherstellung des Kabelmantels in der Ver­ bindung vorbereitet wird in Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

Fig. 4 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung die muffenlose Verbindung gemäß der Erfindung, nach­ dem die Leistung übertragenden Adern bereits für die Wiederherstellung des Kabelmantels vor­ bereitet worden sind, mit verdrillten Schutz­ leiterenden,

Fig. 5 den Zustand der muffenlosen Verbindung, nachdem auch die Schutzleiterenden miteinander verbunden und für die Wiederherstellung des Kabelmantels vorbereitet sind, in den Fig. 3 und 4 entspre­ chender Darstellung,

Fig. 6 in abgebrochener Darstellung und perspektivisch die Anbringung der leitenden Verbindungen für die Schutzleiter und

Fig. 7 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch und im Längsschnitt.

Die aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Kabel sind allge­ mein mit (1 und 2) bezeichnet. Sie weisen jeweils drei Leistung übertragende Adern (3-5) auf. Die Adern sind untereinander gleich ausgebildet. Jede Ader besteht aus mehreren Strängen (6), die von eindrähtigen Leitern aus verzinnten Kupferdrähten bestehen, welche verdrillt sind. Diese werden von einer meistens farbigen Gummi­ mischung (7) umgeben. Im allgemeinen bestehen diese Mischungen aus Äthylen-Propylen-Kautschukmischungen. Der aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehende Schutzleiter (8) jeder der Adern besteht seinerseits aus feindrähtigen Leitern aus verzinnten Kupferdrähten, die spiralförmig und eng aneinanderliegend um die Adern­ isolierung gelegt sind. Die Schutzleiter (8, 9 und 10) berühren sich gegenseitig, weil die Adern (3-5) ver­ seilt sind. Die verseilten Adern sind in einen außen zylindrischen Innenmantel (12) eingeschlossen, der seinerseits aus einer Gummimischung besteht. Der Kabelmantel (14) ist außen und innen zylindrisch und besteht meistens aus einer Polychloroprenmischung. Er ist abriebfest, kerbzäh, ölfest und schwer entflanmbar.

Der anhand der Fig. 1 dargestellte Kabelaufbau kehrt bei dem Kabel nach Fig. 2 wieder. Dieser Aufbau unter­ scheidet sich nur durch insgesamt drei Überwachungs­ leiter oder Steueradern (15-17). Hierbei handelt es sich um biegetüchtige Kupferstahlleiter mit einer leitenden Gummimischung, die einen außen zylindri­ schen Mantel (18) bildet.

Zur Herstellung der Verbindung werden die nach Heraus­ trennen einer beschädigten Stelle des Kabels glatt ab­ geschnittenen Kabelenden auf einer relativ kurzen Länge abgemantelt, auf der danach der Innenmantel (12) und der Außenmantel (14) entfernt sind. Dadurch liegen die zunächst noch mit dem Schutzleiter umgebenen Adern frei. Zunächst werden auf den freiliegenden Aderenden die Schutzleiterdrähte abgewickelt und wie aus Fig. 4 ersichtlich verdrillt. Dann sind die Schutzleiterenden für das eine Kabelende (21) mit (35-37) und für das andere Kabelende (22) mit (38-40) bezeichnet.

In der Darstellung der Fig. 3 ist der Schutzleiter nicht dargestellt. Wiedergegeben sind jedoch die abge­ mantelten blanken Aderenden (19 und 20). Diese Enden werden zunächst zusammengeführt und mit einer Kerbhülse (21) dauerhaft verbunden. Die Kerbhülse besitzt eine Vertiefung (22), welche die Stirnflächen der blanken Drähte der freigemachten Aderenden (19, 20) im Abstand voneinander hält. Mit Hilfe eines Werkzeuges wird die Kerbhülse an mehreren Stellen, von denen eine bei (23) wiedergegeben ist, gequetscht, wodurch die Enden (19 und 20) unverrückbar zusammengehalten werden. Zwischen den Quetschungen (23) befinden sich Wulste (24).

Zunächst wird die Adernisolierung, die im Zusammenhang mit der Fig. 1 und dem Bezugszeichen (7) beschrieben worden ist, mit Hilfe eines schrumpfbaren Kunststoff­ schlauches (25) wiederhergestellt. Der Kunststoff­ schlauch wird über die stehengebliebende Isolierung (7) der beiden Enden gezogen und umgibt die Kerbhülse (21).

Die Wiederherstellung des Schutzleiters erfolgt durch einen Schlaucheinschluß (26). Dieser besteht aus einem Feindrahtgewebe bzw. -gestrick aus einem verzinnten Kupferdraht und wird durch Umwickeln des flachen Schlauches hergestellt, wodurch benachbarte Windungen (27, 28) entstehen. An den beiden Enden des leitenden Schlaucheinschlusses (26) liegen die Windungen, wie bei (29 und 30) in Fig. 3 dargestellt, frei.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunststoff­ schrumpfschlauch um ein Material, das seinen Durchmes­ ser von 19 mm auf 6 mm verringert und seine Wanddicke von 1,06 nach dem Schrumpfen auf 2,5 mm vergrößert.

Das Material kann eine Dichte von 1,2 g/cm³ aufweisen. Sein spezifischer Durchgangswiderstand kann 10¹³ Ohm × cm betragen, während seine Durchschlagsfestigkeit in der Größenordnung von 10 kV/mm liegt.

Das Kupfergewebeband besteht aus einem 0,12 mm starken verzinnten Kupferdraht, wobei mehrere Drähte kantenfrei zu einem Schlauch geflochten sind. Es ist hoch flexibel, das sich faltenfrei Profilen anpassen kann. Sein Kupferquerschnitt kann 0,6 mm² betragen.

Nach Anbringung des Schlaucheinschlusses wird dieser mit einem Band umwickelt, das aus einem Polyesterfilm besteht. Der Film kann folgende Kennwerte aufweisen:

Dickentoleranz|±5%
Zugfestigkeit LRMD	20-22 kg/mm²
QR	18-20 kg/mm
Dehnung LR	90-110%
QR	100-120%
Durchschlagfestigkeit	270-280 kV/mm
Durchschlagspannung	6-7 kV
Dichte	1395-1405 gm/cm³
Reibungskoeffizient	0,35-0,45

Der beschriebene Polyesterfilm bildet ein Band (31), das unter Freilassung der Enden (29 und 30) in einer Viel­ zahl sich überlappender Windungen, wie beispielsweise bei (32 und 33) gezeichnet, gewickelt ist.

Nach dem Umwickeln wird die Umwicklung (34) mit einem fettfreien Gleit- und Trennmittel auf der Basis von PTFE zweckmäßig besprüht. Dadurch wird eine Trenn­ schicht geschaffen.

Die drei auf diese Weise miteinander verbundenen und fertiggestellten Adern werden nunmehr stramm gezogen. Dabei wird die ursprüngliche Verseilung wiederherge­ stellt. Die vorher abgewickelten und verdrillten Schutz­ leiter (23-28) sind durch ihre Verdrillung verkürzt. Die Enden werden mit entsprechend bemessenen Kerbhülsen der­ art wieder zusammengefügt, daß sich die ursprüngliche Schutzleiterlänge ergibt. Dieser Vorgang ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Ebenso ist nicht darge­ stellt, daß die Schutzleiter nach dem Zusammenfügen der Enden ihrerseits mit Umwicklungen (41-43) aus Polyester­ filmband versehen sind, welcher ebenfalls mit einem Gleit- und Trennmittel besprüht werden. Zur Herstellung der Umwicklung und Besprühung werden die Kabelenden (21, 22) axial zusammengeführt, wodurch sich die Adern voneinander trennen. Nach der Fertigstellung werden die Aderenden (21, 22) auseinandergezogen. Die den Kabel­ enden (21) zugeordneten Schutzleiterenden (44-46) sind ebenso wie die dem Kabelende (22) zugeordneten Schutz­ leiterenden (47-49) blank belassen. Sie werden mit den freien Enden (29, 30) der Schlaucheinschließung elektrisch verbunden. Dazu dient je ein Federband an jedem Kabelende (21, 22), welches für das in Fig. 3 wiedergegebene Kabelende (22) mit (50) bezeichnet ist. Es handelt sich um eine sogenannte Rollfeder, also um ein spiralförmig aufgewickeltes Stahlband, welches mit Federkraft die wiederhergestellten, an ihren Enden mit­ einander verbundenen Schutzleiter umgibt, die in Fig. 6 mit (51-53) bezeichnet sind.

Aus der Darstellung der Fig. 7 ist ersichtlich, daß vor der Wiederherstellung des Kabelmantels die Enden (21, 22) konisch abgeschrägt sind. Dadurch entstehen kegel­ stumpfförmige Mantelenden (54, 55), welche eine verhält­ nismäßig große Kontaktfläche mit dem Material bilden, aus dem der wiederhergestellte Kabelmantel besteht.

Dieses Material ist in der Wärme flüssig. Es wird mit einer axial längsgeteilten Rohrform (56) zu dem Kabel­ mantel mit dem ursprünglichen Durchmesser geformt. Die Rohrform reicht bis zu den Kabelenden (21, 22) und um­ schließt die Kegelstumpfenden (54 und 55). Diesen sind sogenannte Steiger (56, 57) zugeordnet. Es handelt sich um aufgesetzte Trichter. Etwa in der Mitte zwischen den Steigern liegt ein Eingießtrichter (58). Sobald das flüssige Material in den trichterförmigen Einguß (58) eingebracht wird, füllt es die Rohrform (56) aus, wobei die eingeschlossene Luft aus den Steigern (56 und 57) ausgetrieben wird. Das Material härtet in der Rohrform, die nach Abschluß des Härtungsprozesses in ihre beiden Hälften aufgelöst und abgenommen wird. Danach ist der Kabelmantel wiederhergestellt und besitzt den Durchmes­ ser, den auch das Kabel selbst aufweist.

Falls das Kabel, wie in Fig. 2 dargestellt, Steueradern (16-17) aufweist, werden diese ebenso miteinander ver­ bunden, wie dies im Zusammenhang mit den Leistung übertragenden Adern ausführlich beschrieben worden ist. Selbstverständlich werden diese Adern nach ihrer Ver­ bindung mit Kerb- oder Löthülsen mit einem isolierenden Kunststoffschlauch umgeben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung muffenloser Verbindungen mehradriger Kabel, insbeson­ dere des Bergbaus aus gleichlangen Enden eines Kabels, welches in einem Mantel mehrere, Leistung übertragende Adern aufweist, die von einer Isolierung um­ geben und auf der Isolierung mit einem Schutzleiter umwickelt sind und aus Kerb­ hülsen, welche auf den Enden der durch Entfernung des Kabelmantels, Abwickeln der Schutzleiter und Entfernung der Isolierung freigemachten Aderenden zu deren Verbindung nebeneinander angeordnet, mit Kerbhülsen verbunden, einzeln isoliert und danach einzeln in elektrisch leitende Schläuche eingeschlossen werden, wonach der Kabelmantel wiederhergestellt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektrisch leitenden Schlauch­ einschließungen mit einem Drahtgewebe- bzw. -strickband durch Umwickeln der mit den iso­ lierten Kerbhülsen versehenen Aderenden durch­ geführt und die Schlauchwickel mit einer Polyesterfolie umgeben werden, worauf die Wiederherstellung des Kabelmantels mit dem Mantel des Kabels entsprechenden Außenabmes­ sungen durch einen um die Adern gegossenen Formkörper erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 für Kabel mit Steueradern, bei denen auf die Steueradern einzeln ein oder mehrere Folienschrumpf­ schläuche aufgeschoben und nach Verbindung der zugeordneten Steueraderenden mit Kerb­ hülsen über diese einzeln gezogen und ge­ schrumpft werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die miteinander verbundenen Steuer­ aderenden eine Umwicklung aus Polyesterfolie aufgebracht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlauch­ einschließung bildende Polyesterfolie als Band um die isolierten Kerbhülsen gewickelt und mit dem Gleit- und Trennmittel behandelt wird, bevor die Wiederherstellung des Kabel­ mantels erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung gleitender Verbindungen zwischen den Adern die Folienumwicklung im Abstand von den beiden Kabelmantelenden ange­ ordnet und in den durch die Abstände gegebe­ nen Zwischenräume Stahlbänder um die blanken Aderndrähte gelegt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbänder in Form von Federbandwickeln verwendet werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Drahtgewebeband verzinnte Kupferdrähte mit einem Durchmesser von ca. 0,12 mm verwen­ det werden, die kantenfrei zu einem Schlauch geflochten sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine längsgeteilte Rohr­ form (56), deren Innendurchmesser dem Außendurch­ messer des Kabels (21, 22) entspricht und deren Enden über kegelförmig abgeschrägte Enden (54, 55) des Kabelmantels reicht, über denen Steiger (56, 57) angeordnet sind, wobei der Einguß (58) der Form zwischen den Steigern liegt.