DE60306963T2

DE60306963T2 - Sammelschienenanordnung

Info

Publication number: DE60306963T2
Application number: DE60306963T
Authority: DE
Inventors: George Harry Apex YAWORSKI; Archibald Kenton Fuquay-Varina BLUE; Robert Rudolf Chapel Hill BUKOVNIK
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: EP1586138B1; EP1586138A1; NZ540890A; CA2511007A1; AU2003303936A1; CA2511007C; ATE333715T1; AU2003303936B2; BR0317580A; MXPA05006773A; DE60306963D1; WO2004075358A1; ES2268484T3; JP2006511924A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder und Verfahren zur Verwendung derselben und insbesondere gegen Umwelteinflüsse geschützte elektrische Verbinder und Verfahren zur Ausbildung gegen Umwelteinflüsse geschützter Verbindungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mehrfachabgriff- oder Sammelschienenverbinder werden allgemein verwendet, um elektrische Leistung von einem gemeinsamen Stromversorgungsanschluss zu verteilen, zum Beispiel an mehrere Wohn- oder Gewerbeeinheiten. Sammelschienenverbinder weisen normalerweise ein aus Kupfer oder Aluminium hergestelltes Leiterteil auf, das in einem Polymergehäuse untergebracht ist. Das Leiterteil weist eine Vielzahl von Kabelbohrungen auf. Das Gehäuse weist eine Vielzahl von Stutzen auf, die jeweils dafür ausgelegt sind, ein entsprechendes Kabel aufzunehmen und das Kabel in eine entsprechende der Kabelbohrungen zu führen. Jeder Kabelbohrung ist eine Klemmschraube zugeordnet, um die Kabel in den jeweiligen Bohrungen fest anzuordnen/zu sichern und dadurch in elektrischem Kontakt mit dem Leiterteil zu halten.
Die Sammelschienenanordnungen, wie sie oben beschrieben wurden, können verwendet werden, um zwei oder mehr Kabel elektrisch zu verbinden. Zum Beispiel kann ein Speisekabel durch einen der Stutzen fest am Sammelschienenverbinder angeordnet werden, und ein oder mehrere Abzweigungs- oder Anzapfungskabel können durch die anderen Stutzen fest am Sammelschienenverbinder angeordnet werden, um Strom aus dem Speisekabel zu verteilen. Sammelschienenverbinder dieses Typs bieten insofern einen erheblichen Komfort, als Kabel bei Bedarf zu der Verbindung hinzugefügt und daraus entfernt werden können.
Stromverteilungsverbindungen wie oben beschrieben sind normalerweise in einem oberirdischen Gehäuse oder einem unterirdischen Kasten untergebracht. Die einzelnen Kabel werden normalerweise durch die Erde geführt, und die Verbindung (einschließlich des Sammelschienenverbinders) kann ohne Befestigung am Gehäuse oder Kasten (das heißt innerhalb des Gehäuses beweglich) bleiben. Die Verbindungen können der Feuchtigkeit ausgesetzt sein und können sogar von Wasser überschwemmt werden. Wenn das Leiterteil und die Leiter ungeschützt bleiben, können Wasser und Verunreinigungen aus der Umgebung Korrosion bei ihnen verursachen. Obendrein ist das Leiterteil oft aus Aluminium hergestellt, so dass Wasser Oxidation des Leiterteils verursachen kann. Solche Oxidation kann durch die verwendeten relativ hohen Spannungen (normalerweise 120 Volt bis 1000 Volt) erheblich beschleunigt werden. Um die Ungeschütztheit des Leiterteils und der Leiterabschnitte der Kabel gegenüber Wasser zu verringern oder zu beseitigen, weisen einige bekannte Sammelschienen-Konstruktionen Manschetten oder Kappen aus einem Elastomer auf. Es kann sein, dass diese Manschetten oder Kappen schwierig oder unpraktisch zu installieren sind, vor allem vor Ort, und dass sie keine zuverlässigen Dichtungen bereitstellen.
US-A-5848913 offenbart eine Sammelschienenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Sammelschienenanordnung zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von Leitern ein Gehäuse auf, das einen inneren Hohlraum und erste und zweite Stutzen definiert. Die ersten und zweiten Stutzen weisen jeweils eine Leiter-Durchführung auf und stehen mit dem inneren Hohlraum in Verbindung. Die Leiter-Durchführungen sind jeweils dafür ausgelegt, einen Leiter durch diese hindurch aufzunehmen. Ein elektrisch leitendes Sammelschienen-Leiterteil ist im inneren Hohlraum angeordnet. Mindestens ein Haltemechanismus ist ausgebildet, um jeden der Leiter am Sammelschienen-Leiterteil zwecks elektrischen Kontakts mit diesem selektiv fest anzuordnen. Ein Dichtmittel ist in den Leiter-Durchführungen sowohl des ersten als auch des zweiten Stutzens verteilt. Das Dichtmittel ist zum Einschieben der Leiter durch dieses hindurch geeignet, so dass das Dichtmittel eine Dichtung um die eingeschobenen Leiter herum darstellt. Das Dichtmittel kann ein Gel sein.
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann anhand des Studiums der Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung der folgenden bevorzugten Ausführungsformen erkennbar, wobei eine solche Beschreibung zur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dient.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht einer elektrischen Verbindungsanordnung mit einer Sammelschienenanordnung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und mit einem Kabelpaar, wobei die Kabel und die Sammelschienenanordnung auseinandergezogen dargestellt sind;
2 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Sammelschienenanordnung von 1;
3 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 1, bezogen auf die Linie 3-3 von 1;
4 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 1 bezogen auf die gleiche Linie wie die Ansicht von 3, in der aber ein Kabel in der Sammelschienenanordnung installiert ist;
5 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Sammelschienenanordnung gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 5 bezogen auf die Linie 6-6 von 5;
7 ist eine Perspektiv-Rückansicht eines Hülsenteils, das einen Teil der Sammelschienenanordnung von 5 bildet;
8 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 5 bezogen auf die Linie 8-8 von 5;
9 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 5 bezogen auf die gleiche Linie wie die Ansicht von 8, in der aber ein Kabel in der Sammelschienenanordnung installiert ist;
10 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Sammelschienenanordnung gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 10 bezogen auf die Linie 11-11 von 10;
12 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Sammelschienenanordnung gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Schnittansicht der Sammelschienenanordnung von 12 bezogen auf die Linie 13-13 von 12; und
14 ist eine Schnittansicht einer Sammelschienenanordnung gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird hierin nunmehr mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen anderen Formen verwirklicht werden und sollte nicht so aufgefasst werden, als sei sie auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt; vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung umfassend und vollständig ist und dem Fachmann den Schutzbereich der Erfindung gänzlich vermittelt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche Elemente.
Mit Bezug auf 1-4 ist darin eine Leiter- oder Sammelschienenanordnung 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sammelschienenanordnung 100 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von elektrischen Verbindern elektrisch zu verbinden, wie etwa die Leiter 5A und 7A der Kabel 5 und 7 (die ferner elektrisch isolierende Mäntel oder Hüllen aufweisen), wie in 1 und 4 gezeigt. Die Sammelschienenanordnung 100 kann einen gegen Umwelteinflüsse geschützten und vorzugsweise wasserdichten Leiter und eine ebensolche Verbindung bereitstellen. Zum Beispiel kann die Sammelschienenanordnung 100 verwendet werden, um die Leiter eines Stromzuführungskabels und eines oder mehrerer Abzweig- oder Stichkabel zu verbinden, während die leitenden Abschnitte der Kabel und der Sammelschienenanordnung 100 davor geschützt werden, der Umgebungsfeuchtigkeit oder dergleichen ausgesetzt zu werden.
Wendet man sich der Sammelschienenanordnung 100 mit mehr Einzelheiten zu, so weist die Sammelschienenanordnung 100 ein Sammelschienen-Leiterteil 110, eine Gehäuseanordnung 120, eine Vielzahl von Klemmschrauben 102 (in 2 sind nur zwei gezeigt) und eine Menge eines Dichtmittels 160 auf. Die Gehäuseanordnung 120 weist ein hinteres Gehäuseteil 130 und ein vorderes Gehäuseteil 140 auf. Die Gehäuseanordnung 120 definiert einen inneren Hohlraum 122, in dem das Sammelschienen-Leiterteil 110 angeordnet ist. Der innere Hohlraum 122 ist gegen Umwelteinflüsse geschützt.
Das Leiterteil 110 weist vier Kabel- oder Leiterbohrungen 112 auf, die jeweils eine vordere Öffnung 114 haben. Die Leiterbohrungen 112 sind dafür bemessen und geformt, die Leiter 5A, 7A aufzunehmen. Vier Gewindebohrungen 116 erstrecken sich senkrecht zu entsprechenden der Leiterbohrungen 112 und schneiden sie. Das Leiterteil 110 kann aus jedem geeigneten elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen ist das Leiterteil 110 aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet. In gewissen bevorzugten Ausführungsformen ist das Leiterteil 110 aus Aluminium ausgebildet. Das Leiterteil 110 kann durch Pressen, Stanzen, Strangpressen und/oder spanende Bearbeitung oder durch irgendeinen anderen geeigneten Prozess (bzw. geeignete Prozesse) ausgebildet werden.
Das hintere Gehäuseteil 130 weist einen Rumpfabschnitt 132 auf. Eine Vielzahl von sich in Querrichtung erstreckenden Rippen 133 ragt vom Rumpfabschnitt 132 in den inneren Hohlraum 122 hinein. Vier Zugangsstutzen 134 sind auf dem Rumpfabschnitt 132 ausgebildet. Jeder Zugangsstutzen 134 weist ein Zugangsrohr 134A auf, das eine Zugangs-Durchführung 134B definiert. Die Zugangs-Durchführung 134B steht mit einer Zugangsöffnung 134C und dem inneren Hohlraum 122 in Verbindung. Ein Außenflansch 136 erstreckt sich um den Rumpfabschnitt 132 und definiert einen Umfangskanal 136A. Im Flansch 136 ist eine Vielzahl von Verriegelungskerben 138 ausgebildet.
Das vordere Gehäuseteil 140 weist einen Rumpfabschnitt 142 auf. Ein Paar von sich in Querrichtung erstreckenden Abstandshalter-Rippen 143 (3) erstreckt sich quer zum Rumpfabschnitt 142. Vier Leiter- oder Kabelstutzen 144 sind auf dem Rumpfabschnitt 142 ausgebildet. Jeder Stutzen 144 weist ein Kabelrohr 144A auf, das eine Kabel-Durchführung 144B definiert. Die Kabel-Durchführung 144B steht mit einer Eingangsöffnung 144C und einer Ausgangsöffnung 144D in Verbindung. Eine zerbrechliche Gehäusewand 150 erstreckt sich durch die Durchführung 144B zwischen den Öffnungen 144C und 144D.
Ein Außenflansch 146 umgibt den Rumpfabschnitt 142 und erstreckt sich von ihm nach hinten. Eine Vielzahl von gezähnten Verriegelungsvorsprüngen 148 erstreckt sich vom Flansch 146 nach hinten.
Vier Stöpsel oder Kappen 152 sind mit dem Rumpfabschnitt 142 durch einen flexiblen Verbindungsabschnitt 154 verbunden. Die Kappen 152 sind so bemessen und geformt, dass sie in entsprechende der Zugangs-Durchführungen 134B und Zugangsöffnungen 134C passen. Ein O-Ring (der zum Beispiel aus einem Elastomer oder dergleichen ausgebildet ist) ist auf jeder Kappe 152 vorgesehen, um eine Dichtung zwischen den Kappen 152 und den Zugangsstutzen 134 bereitzustellen.
Vorzugsweise ist das vordere Gehäuseteil 140 einstückig ausgebildet, und das hintere Gehäuseteil 130 ist einstückig ausgebildet. Die Gehäuseteile 130, 140 können aus jedem geeigneten elektrisch isolierenden Material ausgebildet werden. Vorzugsweise werden die Gehäuseteile 130, 140 aus einem gepressten Polymermaterial ausgebildet. Besonders bevorzugt werden die Gehäuseteile 130, 140 aus Polypropylen, Polyäthylen oder einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet. Die Gehäuseteile 130, 140 können aus einem flammhemmenden Material ausgebildet werden und können einen geeigneten Zuschlagstoff aufweisen, um die Gehäuseteile flammhemmend zu machen.
Jede von vier Klemmschrauben 102 (in 2 sind nur zwei gezeigt) wird durch Hineinschrauben in einer entsprechenden der Gewindebohrungen 116 installiert. Jede der Schrauben 102 weist eine Fassung 102A auf, die zum Beispiel dafür ausgelegt sein kann, einen Schraubendreher 9 (4) aufzunehmen.
Wie am besten in 2 und 3 zu sehen ist, ist das Dichtmittel 160 in der Gehäuseanordnung 120 verteilt. Insbesondere ist ein Rumpf-Dichtmittelabschnitt 164 des Dichtmittels 160 in einem vorderen Abschnitt des inneren Hohlraums 122 verteilt. Eine Vielzahl von Stutzen-Dichtmittelabschnitten 162 ist in entsprechenden der Stutzen 144 verteilt. In einigen Ausführungsformen und wie dargestellt, erstreckt sich jeder Stutzen-Dichtmittelabschnitt 162 von der Innenseite der Gehäusewand 150 zur Ausgangsöffnung 144D des zugeordneten Stutzens 144 und hängt mit dem Rumpf-Dichtmittelabschnitt 164 zusammen. Der Rumpf-Dichtmittelabschnitt 164 weist einen Umfangsabschnitt 166 auf, der im Kanal 136A verteilt ist, um eine umlaufende Dichtung zwischen den Gehäuseteilen 130, 140 auszubilden.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Dichtmittel 160 ein Gel. Der Begriff "Gel" ist nach dem Stand der Technik verwendet worden, um einen riesigen Bereich von Materialien von Schmierfetten über thixotrope Mischungen bis hin zu flüssigkeitsgestreckten polymeren Systemen abzudecken. Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet "Gel" eine Kategorie von Materialien, bei denen es sich um Feststoffe handelt, die mit einem flüssigen Streckmittel gestreckt sind. Das Gel kann ein stofflich verdünntes System sein, das im stationären Zustand kein Fließen aufweist. Wie in Ferry, "Viscoelastic Properties of Polymers", Dritte Ausgabe, S. 529 (J. Wiley & Sons, New York 1980), beschrieben, kann ein Polymergel eine vernetzte Lösung sein, unabhängig davon, ob sie durch chemische Bindungen, Kristallite oder irgendeine andere Art von Verbindung vernetzt ist. Das Fehlen von Fließen im stationären Zustand kann als die Schlüsseldefinition für die festkörperartigen Eigenschaften betrachtet werden, während die stoffliche Verdünnung notwendig sein kann, um den relativ niedrigen Modul von Gelen zu ergeben. Der Festkörpercharakter kann durch eine durchgehende Netzstruktur erreicht werden, die in dem Material im allgemeinen durch Vernetzung der Polymerketten mittels irgendeiner Art von Verbindung oder durch die Erzeugung von Domänen verknüpfter Substituenten von verschiedenen Nebenketten des Polymers ausgebildet wird. Die Vernetzung kann entweder physikalisch oder chemisch sein, solange die Vernetzungspunkte unter den Einsatzbedingungen des Gels erhalten bleiben.
Bevorzugte Gele zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Silikon-(Organopolysiloxan-)Gele, wie etwa die im US-Patent Nr.4634207 von Debbaut (hierin nachfolgend "Debbaut'207"), im US-Patent Nr. 4680233 von Camin et al., im US-Patent Nr. 4777063 von Dubrow et al. und im US-Patent Nr. 5079300 von Dubrow et al. (hierin nachfolgend "Dubrow '300") geschilderten flüssigkeitsgestreckten Systeme. Diese flüssigkeitsgestreckten Silikongele können mit nichtreaktiven flüssigen Streckmitteln wie in den oben zitierten Patenten erzeugt werden oder mit einem Überschuss einer Reaktionsflüssigkeit, zum Beispiel einer vinylreichen Silikonflüssigkeit, so dass sie wie ein Streckmittel wirkt, wofür das Erzeugnis "Sylgard^® 527" als Beispiel dient, das von Dow-Corning in Midland, Michigan, kommerziell erhältlich ist, oder wie im US-Patent Nr. 3020060 von Nelson offenbart. Weil die Zubereitung dieser Gele mit Aushärten einhergeht, werden sie manchmal als duroplastische Gele bezeichnet. Ein besonders bevorzugtes Gel ist ein Silikongel, das aus einer Mischung von folgendem hergestellt wird: Polydimethylsiloxan mit endständiger Divinylgruppe; Tetrakis(Dimethylsiloxy)-Silan; ein Platin-Divinyl-Tetramethyl-Disiloxan-Komplex, der von United Chemical Technologies, Inc. in Bristol, Pennsylvania, kommerziell erhältlich ist; Polydimethylsiloxan; und 1,3,5,7-Tetravinyl-Tetramethyl-Cyclotetrasiloxan (Reaktionshemmer, um für eine angemessene Verarbeitbarkeitsdauer zu sorgen).
Andere Arten von Gelen können verwendet werden, zum Beispiel Polyurethan-Gele, wie im oben erwähnten Debbaut '261 und im US-Patent Nr. 5140476 von Debbaut (hierin nachfolgend "Debbaut '476") geschildert, und Gele auf der Basis von Styrol-Ethylen-Butylenstyrol (SEBS) oder Styrol-Ethylen-Propylenstyrol (SEPSS), die mit einem Extenderöl aus naphthenbasiertem oder nichtaromatischem Kohlenwasserstofföl oder aus Kohlenwasserstofföl mit niedrigem Aromatenanteil gestreckt sind, wie im US-Patent Nr. 4369284 von Chen, im US-Patent Nr. 4716183 von Gamarra et al. und im US-Patent Nr.4942270 von Gamarra beschrieben. Die SEBS- und SEPS-Gele umfassen glasartige Styrol-Mikrophasen, die untereinander durch eine flüssigkeitsgestreckte Elastomerphase verbunden sind. Die mikrophasen-getrennten Styroldomänen dienen als die Vernetzungspunkte im System. Die SEBS- und SEPS-Gele sind Beispiele für thermoplastische Systeme.
Eine weitere Klasse von Gelen, die in Betracht gezogen werden können, sind Gele auf EPDM-Gummi-Basis, wie im US-Patent Nr. 5177143 von Chang et al. beschrieben.
Noch eine weitere Klasse von Gelen, die geeignet sein können, basiert auf anhydridhaltigen Polymeren, wie in WO 96/23007 beschrieben. Es wurde berichtet, dass diese Gele eine gute Wärmebeständigkeit haben.
Das Gel kann eine Vielfalt von Zuschlagstoffen aufweisen, einschließlich Stabilisatoren und Antioxidantien, wie etwa gehemmte Phenole (zum Beispiel Irganox^TM 1076, kommerziell erhältlich von Ciba-Geigy Corp. in Tarrytown, New York), Phosphite (zum Beispiel Irgafos^TM 168, kommerziell erhältlich von Ciba-Geigy Corp. in Tarrytown, New York), Metalldesaktivatoren (zum Beispiel Irganox^TM D 1024 von Ciba-Geigy Corp. in Tarrytown, New York) und Sulfide (zum Beispiel Cyanox LTDP, kommerziell erhältlich von American Cyanamid Co. in Wayne, New Jersey), Lichtstabilisatoren (zum Beispiel Cyasorb W-531, kommerziell erhältlich von American Cyanamid Co. in Wayne, New Jersey), und Flammhemmer wie etwa halogenierte Paraffine (zum Beispiel Bromoklor 50, kommerziell erhältlich von Ferro Corp. in Hammond, Indiana) und/oder phosphorhaltige organische Verbindungen (zum Beispiel Fyrol PCF und Phosflex 390, beide kommerziell erhältlich von Akzo Nobel Chemicals Inc. in Dobbs Ferry, New York) und Säurefänger (zum Beispiel DHT-4A, kommerziell erhältlich von Kyowa Chemical Industry Co. Ltd. über Mitsui & Co. in Cleveland, Ohio, und Magnesiumsilikathydrat). Andere geeignete Zuschlagstoffe weisen Farbstoffe, Biozide, Klebrigmacher und dergleichen auf, wie beschrieben in "Additives for Plastics, Edition 1", veröffentlicht durch D.A.T.A. Inc. und The International Plastics Selector Inc., San Diego, Kalifornien.
Die Härte, Spannungsrelaxation und Klebrigkeit können unter Verwendung eines TA-XT2-Texturanalysators, kommerziell erhältlich von Texture Technologies Corp. in Scarsdale, New York, oder gleichartiger Maschinen gemessen werden, die eine Fünf-Kilogramm-Druckmeßdose zur Messung der Kraft, einen 5-Gramm-Auslöser und eine Kugelsonde von ¼ Zoll (6,35 mm) Durchmesser aus rostfreiem Stahl haben, wie in Dubrow '300 beschrieben, wobei der Inhalt dieser Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Zum Beispiel wird zur Messung der Härte eines Gels ein 60-ml-Glasfläschchen mit etwa 20 Gramm des Gels oder alternativ ein Stapel von neun 2 Zoll × 2 Zoll großen und 1/8 Zoll dicken Platten des Gels im Texturanalysator von Texture Technologies plaziert, und die Sonde wird mit der Geschwindigkeit von 0,2 mm/s bis zu einer Eindringtiefe von 4,0 mm in das Gel gedrückt. Die Härte des Gels ist die Kraft in Gramm, wie durch einen Computer aufgezeichnet, die erforderlich ist, um die Sonde mit dieser Geschwindigkeit zu drücken, damit sie um 4,0 mm in die Oberfläche des festgelegten Gels eindringt bzw. sie um diesen Betrag deformiert. Größere Zahlen bedeuten härtere Gele. Die Daten vom Texturanalysator TA-XT2 können auf einem IBM-PC oder einem gleichartigem Computer analysiert werden, auf dem die Software "XT.RA Dimension" von Microsystems Ltd. in Version 2.3 läuft.
Die Klebrigkeit und die Spannungsrelaxation werden aus der Belastungskurve abgelesen, die erzeugt wird, wenn die Software "XT.RA Dimension" in Version 2.3 automatisch die Kurve der Kraft über der Zeit verfolgt, die durch die Druckmessdose erfahren wird, wenn die Eindringgeschwindigkeit 0,2 mm/s beträgt und die Sonde um eine Eindringtiefe von etwa 4,0 mm in das Gel gedrückt wird. Die Sonde wird für 1 Minute in einer Eindringtiefe von 4,0 mm gehalten und mit einer Geschwindigkeit von 2,0 mm/s zurückgezogen. Die Spannungsrelaxation ist das Verhältnis von anfänglicher Kraft (F_i), die der Sonde bei der voreingestellten Eindringtiefe widersteht, minus die Kraft (F_f), die der Sonde nach 1 min widersteht, dividiert durch die anfängliche Kraft F_i, ausgedrückt als eine Prozentzahl. Das heißt, die Spannungsrelaxation in Prozent ist gleich
mit F_i und F_f in Gramm. Mit anderen Worten, die Spannungsrelaxation ist das Verhältnis von anfänglicher Kraft minus Kraft nach 1 Minute zur anfänglichen Kraft. Sie kann als ein Maß der Fähigkeit des Gels angesehen werden, eine beliebige induzierte Kompression abzubauen, die auf das Gel ausgeübt wird. Die Klebrigkeit kann als der Betrag der Widerstandskraft in Gramm auf die Sonde betrachtet werden, wenn sie aus dem Gel gezogen wird, wenn die Sonde mit einer Geschwindigkeit von 2,0 mm/s aus der voreingestellten Eindringtiefe zurückgezogen wird.
Eine alternative Möglichkeit, um die Gele zu charakterisieren, besteht durch Kegel-Eindringparameter gemäß ASTM D-217, wie in Debbaut '261, Debbaut '207, Debbaut '746 und im US-Patent Nr. 5357057 von Debbaut et al. vorgeschlagen. Kegel-Eindring-("CP"-)Werte können von etwa 70 (10^–1 mm) bis etwa 400 (10^–1 mm) reichen. Härtere Gele können im allgemeinen CP-Werte von etwa 70 (10^–1 mm) bis etwa 120 (10^–1 mm) haben. Weichere Gele können im allgemeinen CP-Werte von etwa 200 (10^–1 mm) bis etwa 400 (10^–1 mm) haben, mit einem besonders bevorzugten Bereich von etwa 250 (10^–1 mm) bis etwa 375 (10^–1 mm). Für ein bestimmtes Materialsystem kann eine Beziehung zwischen CP und der Voland-Gramm-Härte entwickelt werden, wie im US-Patent Nr. 4852646 von Dittmer et al. vorgeschlagen.
Vorzugsweise hat ein Gel eine Voland-Härte, wie durch einen Textur-Analysator gemessen, zwischen 5 und 100 Gramm Kraft, eher bevorzugt zwischen 5 und 30 Gramm Kraft, und besonders bevorzugt zwischen 10 und 20 Gramm Kraft. Vorzugsweise hat das Gel eine Streckdehnung, wie durch ASTM D-638 gemessen, von mindestens 55%, eher bevorzugt von mindestens 100%, und besonders bevorzugt von mindestens 1.000%. Vorzugsweise hat das Gel eine Spannungsrelaxation von weniger als 80%, eher bevorzugt von weniger als 50%, und besonders bevorzugt von weniger als 35%. Das Gel hat eine Klebrigkeit, die vorzugsweise größer als etwa 1 Gramm ist, eher bevorzugt größer als etwa 6 Gramm ist, und besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und 50 Gramm liegt. Geeignete Gelmaterialien schließen das Dichtmittelgel POWERGEL ein, das von Tyco Electronics Energy Division in Fuquay-Varina, North Carolina, unter der Marke RAYCHEM kommerziell erhältlich ist.
Alternativ kann das Dichtmittel 160 ein Silikon-Schmierfett oder ein Schmierfett auf Kohlenwasserstoff-Basis sein.
Mit Bezug auf 4 kann die Sammelschienenanordnung 100 auf folgende Weise verwendet werden, um eine elektrische Verbindungsanordnung 101 zu formen, wie darin gezeigt. Die Verbindungsanordnung 101 weist die Sammelschienenanordnung 100 und das Kabel 5 auf und kann zusätzliche Kabel aufweisen, die an der Sammelschienenanordnung 100 auf die unmittelbar nachstehend beschriebene Weise fest angeordnet sind.
Mit der Klemmschraube 102 in angehobener Stellung, wie in 3 gezeigt, wird das Kabel 5 in den ausgewählten Stutzen 144 eingeführt. Insbesondere wird das Anschlussende des Kabels 5 (das einen freigelegten Abschnitt des Leiters 5A hat) durch die Eingangsöffnung 144C, die Durchführung 144A und die Ausgangsöffnung 144D in die Leiterbohrung 112 eingeführt. Dabei wird die Gehäusewand 150 vom Kabel durchbrochen, und das Dichtmittel 160 wird verdrängt, wie in 4 gezeigt. Vorzugsweise und wie gezeigt ist die Sammelschienenanordnung 100 so konfiguriert, dass der innere Hohlraum 122 ein Volumen eines kompressiblen Gases (zum Beispiel Luft) aufweist, um das Einführen des Kabels 5 zu ermöglichen, ohne dass das Dichtmittel 160 im gleichen Umfang aus dem inneren Hohlraum 122 verdrängt wird.
Die Klemmschraube 102 wird dann durch Drehen (zum Beispiel unter Verwendung des Schraubendrehers 9) in die Gewindebohrung 116 eingeschraubt, um den freigelegten Abschnitt des Leiters 5A gegen die gegenüberliegende Wand der Bohrung 112 zu drücken. Die Kappe 152 wird dann wieder auf die Zugangsöffnung 134C gesetzt.
Auf diese Weise wird das Kabel 5 in der Sammelschienenanordnung 100 mechanisch fest angeordnet oder darin festgehalten und elektrisch mit dem Leiterteil 110 verbunden. Ein oder mehr zusätzliche Kabel können durch die anderen Stutzen 144 eingeführt und unter Verwendung der anderen Klemmschrauben 102 fest angeordnet werden. Auf diese Weise werden solche anderen Kabel durch das Leiterteil 110 elektrisch mit dem Kabel 5 und miteinander verbunden.
Wenn das Dichtmittel 160 wie bevorzugt ein Gel ist, üben das Kabel 5 und das Rohr 144A eine Druckkraft auf das Dichtmittel 160 aus, wenn das Kabel 5 in die Sammelschienenanordnung 100 eingeführt wird. Das Gel wird dadurch gedehnt und allgemein verformt und fügt sich im wesentlichen der äußeren Oberfläche des Kabels 5 und der inneren Oberfläche des Rohrs 144A an. Das gedehnte Gel kann sich in die Leiterbohrung 112 hinein und durch sie hindurch erstrecken. Außerdem kann sich das gedehnte Gel über das Leiterteil 110 hinaus in eine durch die Rippen 133 ausgebildete Ausdehnungskammer 135 erstrecken. Ein Zertrennen des Gels kann auch auftreten. Vorzugsweise ist die Deformation des Gels jedoch mindestens teilweise elastisch. Die Rückstellkraft im Gel, die aus dieser elastischen Deformation resultiert, bewirkt, dass das Gel als eine Feder wirkt, die eine nach außen gerichtete Kraft zwischen dem Rohr 144A und dem Kabel 5 ausübt.
Die durchbrochene Gehäusewand 150 kann dazu dienen, die Verdrängung des Gel-Dichtmittels 160 aus dem Stutzen 144 zur Eingangsöffnung 144C zu verhindern oder zu begrenzen, wodurch die Verdrängung des Gels in den inneren Hohlraum 122 unterstützt wird. Vorzugsweise ist die Sammelschienenanordnung so ausgelegt, dass das Gel, wenn das Kabel 5 installiert wird, an der Berührungsfläche zwischen dem Gel 160 und der inneren Oberfläche des Rohrs 144A eine Dehnung von mindestens 20% hat.
Jede der Gehäusewände 150 dient in Gebrauch als eine Sperre gegen das Gel oder ein anderes Dichtmittel 160. Zusätzlich dienen die Gehäusewände 150 als mechanische Abdeckungen (zum Beispiel, um das Eindringen von Staub und dergleichen zu verhindern oder zu verringern). Außerdem können die Gehäusewände 150 während der Herstellung als Sperren gegen das Gel oder ein anderes Dichtmittel 160 dienen, wie nachstehend beschrieben. Es wird anerkannt, dass die Gehäusewände 150 in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weggelassen werden können.
Die Sammelschienenanordnung 100 kann für eine zuverlässige (und, zumindest in einigen Ausführungsformen, feuchtigkeitsdichte) Dichtung zwischen der Sammelschienenanordnung 100 und dem Kabel 5 sowie beliebigen zusätzlichen Kabeln sorgen, die in den Stutzen 144 fest angeordnet sind. Das Dichtmittel 160, insbesondere gelartiges Dichtmittel, kann sich an Kabel von unterschiedlicher Größe innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs anpassen. Diejenigen Stutzen 144, in denen keine Kabel installiert sind, werden durch das Dichtmittel 160 gleichermaßen abgedichtet. Bei Herausnehmen eines Kabels kann der zugeordnete Stutzen 144 durch die Rückformung des Gel-Dichtmittels 160 wieder abgedichtet werden.
Verschiedene Eigenschaften des Gels, wie sie oben beschrieben wurden, können sicherstellen, dass das Gel-Dichtmittel 160 eine zuverlässige und dauerhafte hermetische Dichtung zwischen dem Rohr 144A und dem Kabel 5 aufrechterhält. Das elastische Gedächtnis in dem gedehnten, elastisch deformierten Gel und seine Halte- oder Rückstellkraft bewirken im allgemeinen, dass das Gel gegen die ineinandergreifenden Oberflächen des Kabels 5 und der Innenseite des Rohrs 144A drückt. Außerdem kann die Klebwirkung des Gels Haftung zwischen dem Gel und diesen Oberflächen bewirken. Das Gel ist, auch wenn es kalt angewendet wird, grundsätzlich imstande, das Kabel 5 und den Verbinder 100 zu umfließen, um sich an ihre unregelmäßigen Geometrien anzupassen.
Vorzugsweise ist das Dichtmittel 160 ein selbstheilend oder selbst-verschmelzendes Gel. Dieses Merkmal in Verbindung mit der oben erwähnten Druckkraft zwischen dem Kabel 5 und dem Rohr 144A kann es dem Dichtmittel 160 ermöglichen, sich wieder zu einem zusammenhängenden Körper zu formen, wenn das Gel durch das Einführen des Kabels 5 in den Verbinder 100 zertrennt wird. Das Gel kann sich auch zurückformen, wenn das Kabel 5 aus dem Gel herausgezogen wird.
Das Dichtmittel 160, insbesondere wenn es aus einem Gel ausgebildet wird, wie hierin beschrieben, kann eine zuverlässige Feuchtigkeitsbarriere für das Kabel 5 und das Leiterteil 110 bereitstellen, auch wenn die Verbindung 101 überschwemmt oder extremen Temperaturen und Temperaturänderungen ausgesetzt wird. Vorzugsweise werden die Gehäuseteile 130, 140 aus einem kratzfesten Material hergestellt, das dem Durchlöchern durch kratzende Kräfte widersteht.
Das Gel kann auch dazu dienen, Feuer zu verringern oder zu verhindern. Das Gel ist normalerweise ein wirksamerer Wärmeleiter als Luft und kann dadurch mehr Wärme von der Verbindung abführen. Auf diese Weise kann das Gel die Neigung zur Überhitzung der Verbindung verringern, die andernfalls dazu führen kann, die Kabelisolation zu verschlechtern und thermische Instabilität und nachfolgende Ausbildung eines elektrischen Lichtbogens an der Verbindung 101 zu bewirken. Außerdem kann das Gel flammhemmend sein.
Die Sammelschienenanordnung 100 kann auf die folgende Weise ausgebildet werden. Wenn das Dichtmittel 160 Aushärten erfordert, wie etwa ein aushärtbares Gel, kann das Gel vor Ort ausgehärtet werden. Das vordere Gehäuseteil 140 wird senkrecht zum Rumpfabschnitt 142 über den Stutzen 144 ausgerichtet. Flüssiges, nicht ausgehärtetes Dichtmittel wird im vorderen Gehäuseteil 140 verteilt, so dass es die Kabel-Durchführungen 144B oberhalb der Gehäusewände 150 füllt und auch einen Teil des Rumpfabschnitts 142 füllt (der Flansch 146 dient dabei als eine umlaufende seitliche Sperre). Das Dichtmittel wird dann vor Ort ausgehärtet.
Die Gehäuseteile 130, 140 werden dann mittels der Verriegelungskerben 138 und der gezähnten Verriegelungsvorsprünge 148 um das Leiterteil 110 zusammengesetzt und verriegelt. Die Klemmschrauben 102 werden in den Gewindebohrungen 116 durch die Zugangsstutzen 134 installiert. Die O-Ringe werden auf den Kappen 152 installiert.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die folgenden Abmessungen bevorzugt sein. Vorzugsweise beträgt die Länge L1 (3) der Kabel-Durchführungen 144B mindestens 1,0 Zoll und besonders bevorzugt zwischen etwa 1,0 und 2,5 Zoll. Vorzugsweise beträgt die Länge L2 (3) des Dichtmittels 160 mindestens 0,75 Zoll und besonders bevorzugt zwischen etwa 0,75 und 2,25 Zoll. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser D1 (3) der Kabel-Durchführungen 144B mindestens 1,0 Zoll. Besonders bevorzugt beträgt der Durchmesser D1 zwischen etwa 1,0 und 2,0 Zoll. Vorzugsweise ist der Durchmesser D1 um etwa 15% bis 30% größer als der Durchmesser des größten Kabels (einschließlich isolierender Hülle), das der Stutzen 144 aufnehmen soll. Vorzugsweise ist die Sammelschienenanordnung 100 dafür ausgelegt, Kabel mit einem Gesamtdurchmesser (einschließlich isolierender Hülle) zwischen etwa 0,125 und 0,875 Zoll aufzunehmen. Vorzugsweise hat die Ausdehnungskammer 135 ein Volumen von mindestens 1,0 Kubikzoll.
Vorzugsweise hat jede Gehäusewand 150 eine maximale Dicke T1 (3) von nicht mehr als 0,25 Zoll, und besonders bevorzugt zwischen etwa 0,005 und 0,125 Zoll. Vorzugsweise hat jede Gehäusewand 150 eine Einführkraft (das heißt die Kraft, die erforderlich ist, um die Ebene der Gehäusewand 150 mit dem vorgesehenen Kabel zu durchdringen) zwischen etwa 1 Pfund und 40 Pfund, und besonders bevorzugt zwischen etwa 1 Pfund und 10 Pfund. Jede Gehäusewand 150 kann mit Linien verringerter Dicke gepresst werden oder nach dem Pressen vorgestanzt oder geschlitzt werden, um Bruchlinien 150A (1) zu erzeugen, die die erforderliche Montagekraft auf das erwünschte Maß verringern. Jede Gehäusewand 150 kann als eine Membran konstruiert werden, die die Kabel-Durchführung 144B im wesentlichen völlig abdichtet, bevor sie zerbrochen wird.
Mit Bezug auf 5-9 ist darin eine Sammelschienenanordnung 200 gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sammelschienenanordnung 200 weist ein Sammelschienen-Leiterteil 210, ein Gehäuseteil 220, vier Klemmschrauben 202, vier Kappen 252 und vier Einsatzanordnungen 270 auf. 9 zeigt eine elektrische Verbindungsanordnung 201 mit einem Kabel 5, das mit der Sammelschienenanordnung 200 verbunden ist.
Das Leiterteil 210 weist Leiterbohrungen 212, vordere Öffnungen 214 und Gewindebohrungen 218 auf, die den Elementen 112, 114 und 116 entsprechen, wie sie oben beschrieben wurden, abgesehen davon, dass die Leiterbohrungen 212 sich nicht zur Gänze durch das Leiterteil 210 hindurch erstrecken. Jedoch wird anerkannt, dass die Leiterbohrungen 212 auf die gleiche Weise ausgebildet werden können wie die Leiterbohrungen 112.
Das Gehäuseteil 220 ist eine einteilige Konstruktion und weist vier Zugangsstutzen 234 auf, die den Zugangsstutzen 134 entsprechen. Das Gehäuseteil 220 weist außerdem vier Kabelstutzen 244 auf, die den Kabelstutzen 144 entsprechen, abgesehen davon, dass die Kabel-Durchführungen 244B vorzugsweise einen ein wenig größeren Innendurchmesser haben. Die Kappen 252 werden getrennt ausgebildet und sind dafür ausgelegt, die Zugangsstutzen 234 lösbar abzudichten.
Jede Einsatzanordnung 270 wird in einem entsprechenden der Kabelstutzen 244 angeordnet. Jede Einsatzanordnung 270 hat ein Hülsenteil 272. Jedes Hülsenteil 272 definiert eine Durchführung 272A, eine Eingangsöffnug 272B und eine Ausgangsöffnung 272C. Jedes Hülsenteil 272 hat einen sich nach außen erstreckenden Flansch 272D, der seine Eingangsöffnung 272B umgibt. Eine Gehäusewand 274 erstreckt sich durch die Durchführung 272A jedes Hülsenteils 272. Jede Einsatzanordnung 270 weist eine Menge eines Dichtmittels 276 auf, die in ihrer Durchführung 272A angeordnet ist.
Die Hülsenteile 272 können aus jedem geeigneten Material ausgebildet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Hülsenteile 272 aus einem Polymermaterial wie etwa Polypropylen, Polyäthylen oder Polyurethan ausgebildet.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist das Dichtmittel 276 ein Gel, wie oben beschrieben. Jede Einsatzanordnung 270 wird so in der Kabel-Durchführung 244B des zugehörigen Stutzens 244 angeordnet, dass das Dichtmittel 276 zwischen der Eingangsöffnung 244C und der Ausgangsöffnung 244D des Kabelrohrs 244A verteilt wird. Die Einsatzanordnung 270 wird durch den Flansch 272D, der die Einführtiefe begrenzt, und durch Reibschluss, Schweißen, Klebstoff oder eine andere geeignete Befestigung zwischen der Außenwand des Hülsenteils 272 und der Innenwand des Kabelrohrs 244A in Position gehalten. Rippen 272E erstrecken sich längs der Durchführung 272A und ragen in sie hinein. Die Rippen 272E stellen einen zusätzlichen Oberflächenbereich zum Halten des Dichtmittels 276 bereit.
Vorzugsweise haben die Durchführung 272A und die Mengen von Dichtmittel 276 Abmessungen, die den oben mit Bezug auf die Kabeldurchführungen 144A bzw. das Dichtmittel 160 beschriebenen entsprechen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Wanddicke des Hülsenteils 272 nicht größer als 0,125 Zoll.
Die Sammelschienenanordnung 200 kann auf die gleiche Weise verwendet werden, wie oben für die Sammelschienenanordnung 100 beschrieben wurde. Die Sammelschienenanordnung 200 kann zur Erleichterung der Montage bevorzugt werden, insbesondere dort, wo ein einteiliges Gehäuseteil 220 erwünscht ist. Die Einsatzanordnungen 270 können getrennt gepresst oder auf andere Weise ausgebildet werden. Das Dichtmittel 276, wie etwa ein Gel, kann in den Hülsenteilen 272 installiert werden, indem es auf die oben für das vordere Gehäuseteil 140 und das Dichtmittel 160 beschriebene Weise vor Ort ausgehärtet wird. Das Gehäuseteil 220 kann auf herkömmliche Weise um das Leiterteil 210 herum gepresst werden. Die Einsatzanordnungen 270 können in die jeweiligen Kabelstutzen 244 eingesetzt und auf geeignete Weise fest an ihrem Platz gehalten werden. Die Einsatzanordnungen 270 können außerdem verwendet werden, um herkömmliche Sammelschienenverbinder nachzurüsten.
Mit Bezug auf 10 und 11 ist darin eine Sammelschienenanordnung 300 gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sammelschienenanordnung 300 entspricht der Sammelschienenanordnung 100, abgesehen von Folgendem. Die Zugangsrohre 334A der Zugangsstutzen 334 sind verkürzt, und auf jedem ist eine Kappenanordnung 380 angebracht. Jede Kappenanordnung 380 weist einen Kappenkörper 382 auf, der eine Durchführung 382A definiert. Jeder Kappenkörper 382 weist einen Flansch 384 und eine Gehäusewand 386 auf. Jeder Kappenkörper 382 ist zum Beispiel durch Reibschluss, Schweißen, Klebstoff und/oder andere geeignete Mittel an einem entsprechenden der Zugangsrohre 334A fest angeordnet. Eine Menge von Dichtmittel 388, vorzugsweise ein Gel wie oben beschrieben, ist in jeder Durchführung 382A und in einem oberen Abschnitt des zugehörigen Zugangsrohrs 334A verteilt. Die Mengen von Dichtmittel 388 und die Gehäusewände 386 dienen dazu, die Sammelschienenanordnung 300 vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und/oder anderen Verunreinigungen zu schützen.
Die Sammelschienenanordnung 300 kann auf die gleiche Weise wie die Sammelschienenanordnung 100 verwendet werden, abgesehen davon, dass der Schraubendreher 9 durch die Gehäusewand 386 und das Dichtmittel 388 eingeführt wird, um jede Klemmschraube 302 zu drehen, damit sie ein Kabel festhält oder freigibt. Nachdem die Schraube 302 wie gewünscht positioniert wurde, wird der Schraubendreher 9 aus dem Dichtmittel 388 herausgezogen. Wenn das Dichtmittel 388 wie bevorzugt ein Gel ist, wie oben beschrieben, formt sich das Gel zurück, um wieder eine Barriere auszubilden, die das Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen verhindert oder verringert.
Die Kappenkörper 382 werden vorzugsweise aus dem gleichen Material ausgebildet wie die oben beschriebenen Hülsenteile 272. Das Dichtmittel (zum Beispiel ein Gel) kann auf die gleiche Weise wie das Dichtmittel 276 installiert werden. Gemäß alternativen Ausführungsformen können die Kappenkörper 382 einstückig mit den Zugangsrohren 334A ausgebildet werden.
Mit Bezug auf 12 und 13 ist darin eine Sammelschienenanordnung 400 gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sammelschienenanordnung 400 entspricht der Sammelschienenanordnung 100, abgesehen von Folgendem. Die Sammelschienenanordnung 400 weist ein Leiterteil 410, eine Gehäuseanordnung 420, Gehäuseteile 430, 440 und ein Dichtmittel 460 auf, die grundsätzlich den oben beschriebenen Elementen 110, 120, 130, 140 bzw. 160 entsprechen. Jeder Stutzen 444 weist ein Kabelrohr 444A auf, das eine Kabel-Durchführung 444B definiert. Die Kabel-Durchführung 444B steht mit einer Eingangsöffnung 444C und einer Ausgangsöffnung 444D in Verbindung.
Eine durchdringbare Gehäusewand 451 erstreckt sich durch die Kabel-Durchführung 444B zwischen den Öffnungen 444C und 444D. Die Gehäusewand 451 kann einstückig mit dem Kabelrohr 444A ausgebildet werden. Mit Bezug auf 13 weist die Gehäusewand 451 eine Vielzahl von einzelnen Fingern oder Klappen 452 auf, die durch Lücken 452A getrennt sind. Die Klappen 452 sind flexibel. Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Klappen 452 außerdem elastisch.
Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Klappen 452 konzentrisch angeordnet und laufen kegelförmig einwärts in eine Richtung A von der Eingangsöffnung 444C zur Ausgangsöffnung 444D zu, so dass sie eine grundsätzlich kegelförmige oder kegelstumpfförmige Form bilden. Gemäß einigen Ausführungsformen beträgt der Kegelwinkel zwischen etwa 10 und 60 Grad. Die Gehäusewand 451 definiert ein Loch 452B, das mittig angeordnet sein kann. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Innendurchmesser D2 des Lochs 452B kleiner als der Außendurchmesser des Kabels oder der Kabel (zum Beispiel der Kabel 5, 7), mit denen die Sammelschienenanordnung 400 verwendet werden soll. Die Dicke der Klappen 452 kann in einer radial einwärts zeigenden Richtung kegelförmig abnehmen. Gemäß einigen Ausführungsformen nimmt die Dicke der Klappen 452 in der radial einwärts zeigenden Richtung mit einer Rate zwischen etwa null und 50 Prozent/Zoll kegelförmig ab.
Ein Einsatzteil 490 ist in der Kabel-Durchführung 444B angrenzend an die Ausgangsöffnung 444D angeordnet. Das Einsatzteil 490 wird in die Aussparung 444E im Kabelrohr 444A eingesetzt und zwischen einem Absatz 444F und der Vorderseite des Leiterteils 410 konstruktionsbedingt festgehalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Einsatzteil 490 noch auf andere Weise in der Kabel-Durchführung 444B fest angeordnet werden, zum Beispiel durch Schweißen, Klebstoff, Reibschluss, eine mechanische Verriegelung oder Verriegelungen, einen oder mehrere Ringbolzen oder dergleichen.
Das Einsatzteil 490 weist einen rohrförmigen Rumpf auf, der eine Durchführung 490A definiert. Das Einsatzteil 490 weist ferner eine durchdringbare Gehäusewand 491 auf, die sich durch die Durchführung 490A erstreckt. Die Gehäusewand 491 kann einstückig mit dem Rumpf 493 ausgebildet sein. Die Gehäusewand 491 kann auf die gleiche Weise aufgebaut sein, wie oben im Hinblick auf die Gehäusewand 451 beschrieben wurde, und weist eine Vielzahl von Klappen 492 auf, die durch Lücken 492A getrennt sind und ein Loch 492B definieren.
Die Gehäusewände 451 und 491 definieren zwischeneinander eine Dichtungskammer oder einen Dichtungsbereich 499. Ein Abschnitt 462 des Dichtmittels 460 ist im Dichtungsbereich 499 verteilt. Gemäß einigen Ausführungsformen füllt das Dichtmittel 460 den Dichtungsbereich 499 im wesentlichen aus. Ein weiterer Abschnitt 464 des Dichtmittels 460 ist zwischen der Gehäusewand 491 und dem Leiterteil 410 verteilt. Ein weiterer Abschnitt 466 des Dichtmittels 460 ist im Kanal 436A verteilt.
Die Sammelschienenanordnung 400 kann auf die gleiche Weise wie die Sammelschienenanordnung 100 verwendet werden, um eine gegen Umwelteinflüsse geschützte Verbindung zwischen Leitern (zum Beispiel der Kabel 5, 7) bereitzustellen. Beim Einführen eines Kabels durch einen der Stutzen 444 durchdringt und verdrängt das Kabel die Gehäusewand 451. Das Kabel kann die Klappen 452 elastisch verbiegen, wenn das Kabel das Loch 452B passiert. Wenn das Kabel weiter eingeführt wird, passiert und verdrängt das Kabel den Dichtmittelabschnitt 462. Danach durchdringt und verdrängt das Kabel die Gehäusewand 491 und gelangt in den inneren Hohlraum 422 des Gehäuses 420. Das Kabel wird in das Leiterteil 410 eingeführt und unter Verwendung der Klemmschraube fest angeordnet, wie oben beschrieben wurde.
Die Gehäusewände 451 und 491 können dazu dienen, das Dichtmittel 462 im Dichtungsbereich 499 zurückzuhalten, um das Dichtungsvermögen der Sammelschienenanordnung 400 zu verbessern. Indem das Dichtmittel 462 im Dichtungsbereich 499 zurückgehalten wird, kann ein geeigneter Betrag von Druckkraft zwischen dem Dichtmittel und den abzudichtenden Oberflächen aufrechterhalten werden. Außerdem kann eine hinreichende Menge des Dichtmittels in der Dichtungsdurchführung zurückgehalten werden, um sich nach Herausnehmen des Kabels aus dem Stutzen 444 wieder zu einem Dichtungsstopfen zu formen. Bei Fehlen der Gehäusewand 491 kann die Möglichkeit bestehen, dass das Kabel das Dichtmittel 462 in den inneren Hohlraum 422 verdrängt, so dass nicht genug Dichtmittel 462 in der Kabel-Durchführung 444B (und insbesondere im Dichtungsbereich 499) verbleibt, um wirksam um das Kabel herum abzudichten oder um nach Herausnehmen des Kabels abzudichten. Die Gehäusewand 451 kann gleichermaßen dazu dienen, das Dichtmittel 462 im Dichtungsbereich 499 zurückzuhalten, wenn das Kabel aus dem Stutzen 444 herausgezogen wird. Die Gehäusewände 451, 491 können das Dichtmittel 462 vom Kabel abwischen, wenn das Kabel durch sie hindurch eingeführt wird. Somit können die Gehäusewände 451, 491 die Menge des Dichtmittels verringern, die benötigt wird, um für das erwünschte Dichtungsvermögen zu sorgen, insbesondere im Fall mehrfachen Einführens und Herausnehmens des Kabels oder der Kabel.
Merkmale, die darauf gerichtet sind, andere Probleme zu behandeln, können die oben dargelegten Probleme verschärfen. Zum Beispiel kann es erwünscht oder sogar erforderlich sein, dass eine Kammer 435 hinter der Klemmschraube 402 ausgebildet wird, um zu ermöglichen, dass ein zusätzliches Stück des Leiters des Kabels in den Leiterblock 410 eingeführt wird. Dieses zusätzliche Stück kann dazu dienen, für einen größeren Spielraum für Fehler bei der Installation des Kabels zu sorgen und die Zuverlässigkeit der Befestigung zu verbessern (zum Beispiel um das Risiko zu verringern, dass das Kabel unter der Schraube 402 herausgepresst wird). Jedoch kann die Kammer 435 zulassen, dass eine unerwünscht große Menge des Dichtmittels 462 aus der Kabel-Durchführung 444B verdrängt wird. Indem sie die Verdrängung des Dichtmittels 462 in die Kammer 435 verhindert oder begrenzt, ermöglicht die Gehäusewand 491 die Bereitstellung der Kammer 435 ohne einen übermäßigen Verlust an Dichtungsvermögen.
Die Sammelschienenanordnung 400 kann auf die gleiche Weise wie die Sammelschienenanordnung 100 ausgebildet werden, wie oben beschrieben wurde. Jedoch kann im Fall der Anordnung 400 das Einsatzteil 490 in die Aussparung 444E eingesetzt werden, bevor das Dichtmittel 460 ausgehärtet wird (und normalerweise bevor das noch nicht ausgehärtete Dichtmittel im vorderen Gehäuseteil 440 verteilt wird). Auf diese Weise kann das Dichtmittel 460 dabei helfen, das Einsatzteil 490 fest an seinem Platz im vorderen Gehäuseteil 440 anzuordnen.
Mit Bezug auf 14 ist darin eine Sammelschienenanordnung 500 gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sammelschienenanordnung 400 entspricht der Sammelschienenanordnung 200, abgesehen von Folgendem.
Die Sammelschienenanordnung 500 weist eine Einsatzanordnung 570 in einem oder mehr Stutzen 544 auf (in 14 ist einer gezeigt). Die Einsatzanordnung 570 entspricht dem Einsatzteil 270, abgesehen von Folgendem. Die Einsatzanordnung 570 hat anstelle der zerbrechlichen Gehäusewand 274 eine durchdringbare Gehäusewand 551, die so aufgebaut ist, wie oben für die Gehäusewand 451 beschrieben wurde. Die Einsatzanordnung 570 weist zusätzlich ein Einsatzteil 590 auf, das dem Einsatzteil 490 entspricht und in der Durchführung 544A der Hülse 572 fest angeordnet ist (zum Beispiel durch Halten, Klebstoff, Reibschluss oder andere geeignete Mittel). Das Einsatzteil 590 weist eine weitere durchdringbare Gehäusewand 591 auf, die so aufgebaut ist, wie oben für die Gehäusewand 491 beschrieben wurde. Die Gehäusewände 551 und 591 definieren zwischeneinander eine Dichtungskammer oder einen Dichtungsbereich 599. Dichtmittel 562 ist im Dichtungsbereich 599 verteilt. Gemäß einigen Ausführungsformen füllt das Dichtmittel 562 den Dichtungsbereich 599 im wesentlichen aus. Gemäß einigen Ausführungsformen, und wie gezeigt, erstreckt sich das Dichtmittel 562 zur Austrittsöffnung 572C.
Die Sammelschienenanordnung 500 kann auf die gleiche Weise wie die Sammelschienenanordnung 200 verwendet werden, wie oben beschrieben wurde. Jedoch können die Sammelschienenanordnung 500 und genauer gesagt die Einsatzanordnung 570 durch Bereitstellung der zusätzlichen Gehäusewand 591 die Vorteile bieten, die oben im Hinblick auf die Sammelschienenanordnung 400 beschrieben wurden.
Wenn die Gehäusewände 150, 274, 386, 451, 491, 551 und 591 elastisch federnd sind, werden sie federnd gegen die äußere Oberfläche des eingeführten Kabels gespannt, wenn sie durch das Kabel verdrängt werden. Dieser Spanneingriff kann dazu dienen, den Eingriff der Gehäusewand mit dem Kabel zu verstärken, um dadurch den Druck auf das Dichtmittel beizubehalten. Der Spanneingriff kann auch dazu dienen, die Wischwirkung zu verbessern, wenn das Kabel eingeführt oder herausgezogen wird. Die Geometrie der Gehäusewand kann ferner die Verbesserung der Dicht- und Wischwirkung unterstützen.
Verschiedene Modifikationen können an den vorhergehenden Sammelschienenanordnungen 100, 200, 300, 400, 500 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Zum Beispiel kann der Rumpf-Dichtmittelabschnitt 164 weggelassen werden. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Gehäusewände 150, 274, 386 weggelassen werden.
Die Gehäusewände 150, 274, 386 können andererseits so aufgebaut sein, dass sie durchdringbar und verdrängbar sind. Zum Beispiel können die Gehäusewände 150, 274, 386 auf die Weise aufgebaut sein, die oben für die Gehäusewände 451, 491, 551 und 591 beschrieben wurde. Ebenso können die Gehäusewände 451, 491, 551 und 591 so aufgebaut sein, dass sie gänzlich oder teilweise zerbrechlich sind. Gehäusewände von unterschiedlicher Gestalt und unterschiedlichem Aufbau können im gleichen Verbinder sowie im gleichen Stutzen verwendet werden. Zum Beispiel kann die äußere Gehäusewand zerbrechlich und so ausgebildet sein, wie für die Gehäusewand 150 beschrieben wurde, während die innere Gehäusewand so ausgebildet ist, wie oben für die Gehäusewand 451 beschrieben wurde.
Obendrein können mehrere Merkmale der oben beschriebenen Gehäusewände kombiniert werden. Zum Beispiel können eine oder mehrere der Gehäusewände zerbrechlich sein, mit einem darin ausgebildeten vorgeformten Loch, das dem Loch 452B entspricht, oder mit einer kegelförmig zulaufenden Form. Die Gehäusewände, die eine Vielzahl von Klappen aufweisen, können so ausgebildet sein, dass sie kein vordefiniertes Loch (zum Beispiel das Loch 452B) bilden. Als eine weitere Alternative kann jede Gehäusewand als eine federnde, elastische Membran oder Platte mit einem vorgeformten Loch darin konstruiert werden, wobei die Gehäusewand dafür ausgelegt ist, sich um das Loch herum zu dehnen, um das eindringende Kabel aufzunehmen, ohne zu zerbrechen. In einem solchen Fall hat das Loch vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als der äußere Durchmesser des vorgesehenen Kabels.
Die Einsatzanordnung 570 kann von einteiligem Aufbau sein, wobei die Gehäusewand 591 einstückig mit der Hülse 572 der Einsatzanordnung 570 gepresst wird. Die Gehäusewand 491 kann einstückig mit dem Kabelrohr 444A gepresst oder auf andere Weise fest daran angeordnet werden, ohne zum Beispiel ein getrenntes Einsatzteil 490 zu verwenden.
Die inneren Gehäusewände (zum Beispiel die Gehäusewände 491, 591) können ohne die äußeren Gehäusewände (zum Beispiel die Gehäusewände 451, 551) verwendet werden. Mehr als zwei Gehäusewände können verwendet werden. Zum Beispiel kann sich eine dritte Gehäusewand durch die Kabel-Durchführung 444B im Dichtungsbereich 499 erstrecken.
Wenngleich in jeder der Sammelschienenanordnungen 100, 200, 300, 400, 500 drei oder vier Kabelstutzen und Leiterbohrungen und drei oder vier Zugangsstutzen, Schraubenbohrungen und Klemmschrauben gezeigt sind, können Sammelschienenanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung mehr oder weniger Kabelstutzen und/oder Zugangsstutzen und entsprechende oder zugehörige Bestandteile aufweisen, wie benötigt werden, um die Verbindung von mehr oder weniger Kabeln zu ermöglichen.
Verschiedene der hierin beschriebenen Merkmale und Erfindungen können anders als in den dargestellten Ausführungsformen kombiniert werden. Zum Beispiel können die Kappenanordnungen 380 ebenso im Verbinder 200 verwendet werden.
Wenngleich die vorliegende Erfindung hierin mit Bezug auf Sammelschienenanordnungen beschrieben worden ist, können verschiedene der hierin beschriebenen Merkmale und Erfindungen in anderen Arten von Verbindern bereitgestellt werden. Zum Beispiel können die durchdringbaren Gehäusewände und die Einsatzanordnungen in Verbindern zum festen Anordnen eines einzelnen Kabels oder dergleichen verwendet werden.
Wenngleich gemäß einigen Ausführungsformen die Dichtmittel 160, 276, 388, 460, 562 Gele sind, wie oben beschrieben, können andere Arten von Dichtmitteln verwendet werden.
Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung können für verschiedene Spannungsbereiche ausgelegt werden. Es wird vor allem in Betracht gezogen, dass Mehrfachabgriff-Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung, die Aspekte wie die oben beschriebenen anwenden, dafür ausgelegt werden können, wirksam mit Spannungen im Bereich von 120 bis 1.000 Volt umzugehen.
Das Vorhergehende dient zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und ist nicht als Einschränkung zu verstehen. Obwohl einige wenige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, wird der Fachmann ohne weiteres anerkennen, dass viele Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche wesentlich abzuweichen.

Claims

Sammelschienenanordnung (100) zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von Leitern (5A, 7A), wobei die Sammelschienenanordnung umfasst: a) ein Gehäuse (120), das folgendes definiert: einen inneren Hohlraum (122); und einen ersten und zweiten Stutzen (144), die jeweils eine Leiter-Durchführung (144B) aufweisen und mit dem inneren Hohlraum in Verbindung stehen, wobei die Leiter-Durchführungen jeweils geeignet sind, einen Leiter in sich aufzunehmen; b) ein elektrisch leitendes Sammelschienen-Leiterteil (110), das im inneren Hohlraum angeordnet ist; c) zumindest einen Haltemechanismus (102, 134), um jeden der Leiter am Sammelschienen-Leiterteil selektiv zu sichern zwecks elektrischen Kontakts; dadurch gekennzeichnet, dass d) ein Dichtmittel (160) in den Leiter-Durchführungen sowohl des ersten als auch des zweiten Stutzens angeordnet ist, wobei das Dichtmittel zum Einschieben der Leiter durch diese hindurch geeignet ist, so dass das Dichtmittel eine Dichtung um die eingeschobenen Leiter herum darstellt.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dichtmittel ein Gel ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 2, wobei das Gel geeignet ist, gedehnt und elastisch verformt zu werden durch Einschieben der Leiter in die Leiter-Durchführungen.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 1, wobei: sowohl der erste als auch der zweite Stutzen eine durchdringbare Verschlusswand aufweisen, die sich quer durch die jeweilige Leiter-Durchführung erstreckt; und mindestens Abschnitte des Dichtmittels in den Leiter-Durchführungen zwischen den Verschlusswänden und dem inneren Hohlraum angeordnet sind.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 4, wobei die Verschlusswand mit dem Gehäuse einstückig geformt ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 4 mit einem Einsatzteil, das vom Gehäuse getrennt ausgebildet und in der Leiter-Durchführung positioniert ist, wobei die Verschlusswand einen Teil des Einsatzteils bildet.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse einen Absatz aufweist, der geeignet ist, das Einsatzteil in der Leiter-Durchführung anzuordnen.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 7, ferner mit einem Leiterteil, das im Gehäuse so positioniert ist, dass das Einsatzteil durch Zusammenwirkung durch den Verbinderblock und den Absatz in der Leiter-Durchführung fest angeordnet ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 4 mit einer zweiten durchdringbaren Verschlusswand, die sich quer durch die Leiter-Durchführung erstreckt, so dass die erste und zweite Verschlusswand einen Dichtbereich zwischen ihnen bilden, wobei mindestens ein Abschnitt des Dichtmittels in dem Dichtbereich angeordnet ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 9, wobei die erste und zweite Verschlusswand funktionsfähig sind, das Dichtmittel im Dichtbereich zu halten.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 9 mit einem Einsatzteil, das vom Gehäuse getrennt ausgebildet und in der Leiter-Durchführung positioniert ist, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Verschlusswand einen Teil des Einsatzteils bildet.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 11, wobei die erste Verschlusswand mit dem Gehäuse einstückig ausgebildet ist und die zweite Verschlusswand einen Teil des Einsatzteils bildet.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 11, wobei: sowohl die erste als auch die zweite Verschlusswand einen Teil des Einsatzteils bilden; und das Einsatzteil eine Einsatz-Durchführung definiert, die den Dichtbereich umfasst.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei mindestens eine Verschlusswand zerbrechlich ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 14, wobei die Verschlusswand eine Membran aufweist, die die Durchführung im wesentlichen vollständig abdichtet.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei die Verschlusswand eine Vielzahl von diskreten Klappen aufweist.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, wobei die Verschlusswand ein Loch definiert, das geeignet ist, den Leiter aufzunehmen.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 17, wobei das Loch einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des Leiters.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, wobei die Verschlusswände eine Dicke von nicht mehr als 6,35 mm (0,25 Zoll) haben.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, wobei sich die Verschlusswand nach innen entlang einer Richtung zum inneren Hohlraum zuspitzt.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Gehäuse einen Vorsprung aufweist, der sich in mindestens eine der Leiter-Durchführungen erstreckt, um den Oberflächenkontakt zwischen dem Gehäuse und dem Dichtmittel in der Leiter-Durchführung zu erhöhen.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei: das Gehäuse einen ersten und zweiten Gehäuseteil aufweist, die miteinander in Eingriff sind; und die Sammelschienenanordnung ferner ein Verbindungsdichtmittel entlang einer Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil aufweist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 22, wobei das Verbindungsdichtmittel ein Gel ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 1 mit einem Hülsenteil, das in mindestens einer der Leiter-Durchführungen angeordnet ist, wobei das Dichtmittel im Hülsenteil angeordnet ist.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 24, wobei das Hülsenteil einen Vorsprung aufweist, der sich in den Hülsendurchgang erstreckt, um den Oberflächenkontakt zwischen dem Hülsenteil und dem Dichtmittel im Hülsendurchgang zu erhöhen
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Haltemechanismus eine erste und zweite Klemmschraube aufweist und das Gehäuse eine erste und zweite Zugangsöffnung aufweist, die geeignet ist, ein Werkzeug zum Drehen der ersten und zweiten Klemmschraube in sich aufzunehmen.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 26 mit: einer ersten und zweiten Zugangs-Durchführung, die mit der ersten und zweiten Zugangsöffnung in Verbindung stehen und geeignet sind, ein Werkzeug zum Drehen der ersten und zweiten Klemmschraube in sich aufzunehmen; und einem Zugangsdichtmittel, das sowohl in der ersten als auch in der zweiten Zugangs-Durchführung angeordnet ist, wobei das Zugangsdichtmittel geeignet ist, die erste und zweite Zugangs-Durchführung abzudichten und das Einschieben des Werkzeugs durch diese hindurch zu ermöglichen, um die erste und zweite Klemmschraube zu drehen.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei der innere Hohlraum ein Volumen aufweist, das mit einem komprimierbaren Fluid gefüllt ist, um das Dichtmittel aufzunehmen, wenn das Dichtmittel durch die Leiter verdrängt wird.