DE69401000T2

DE69401000T2 - Kabelverbindung

Info

Publication number: DE69401000T2
Application number: DE69401000T
Authority: DE
Inventors: Thomas Escherich; Axel Esser; Bryan David Neaves
Original assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Current assignee: Tyco Electronics Raychem GmbH
Priority date: 1993-01-15
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-01-14
Also published as: EP0679294A1; US5606148A; CA2152825A1; CA2152825C; GB9300728D0; EP0679294B1; ATE145767T1; DE69401000D1; WO1994016485A1; AU5838994A; AU684261B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelverbindung, beispielsweise eine Niederspannungs-1-kV-Verbindung, und speziell eine Kabelverbindung, beispielsweise eine Abzweigverbindung, die gegen das Eindringen von Feuchtigkeit im wesentlichen abgedichtet ist, beispielsweise eine Verbindung, die Abdichtmaterial hat, das innerhalb einer wärmerückstellbaren Hülle oder in einem anderen Gehäuse zurückgehalten wird, das während der Installation der Verbindung Druck auf das Abdichtmaterial aufbringt.
Verbindungen in Kabeln, ob es sich um Starkstrom- oder Kommunikationskabel handelt und ob es Inline- oder Verzweigungsverbindungen sind, müssen häufig gegen das Eindringen von Feuchtigkeit entweder in Form von Dampf oder Flüssigkeit, der/die sich unter Druck befinden kann, abgedichtet sein. Bei mehradrigen Starkstromkabeln, die mit einer Spannung von 1 kV oder höher betrieben werden, ist es außerdem notwendig, die Verbindung so auszufüllen, daß jegliche Feuchtigkeit, die eventuell in das Kabel eingedrungen ist, daran gehindert wird, die elektrisch empfindliche Verbindungszone zu erreichen. Diese Feuchtigkeit könnte eine schädliche Auswirkung auf die Verbindung haben und schließlich zu ihrem elektrischen Versagen aufgrund eines Durchbruchs von Betriebsspannung auf Massepotential führen. Diese Abdichtprobleme sind im Fall eines Starkstromkabels besonders akut, da dieses einer thermischen Wechselbeanspruchung unterliegt und im Dauerbetrieb eine Leitertemperatur von 90 ºC oder unter bestimmten Bedingungen sogar 130 ºC erreichen kann. Dieser Druckstoßeffekt der thermischen Wechselbeanspruchung in Kombination mit der hohen Temperatur kann zulassen, daß Wasser, das sich in dem Kabel befindet, in die Verbindung eintritt und potentiell einen Kurzschluß bildet, und kann außerdem Hohlräume erzeugen, die aus einer Zerstörung der Grenzflächenabdichtung mit den Kabelseelen und auch daraus resultieren, daß das Abdichtmaterial von den Leitern und sogar von der Verbindungszone und entlang dem Kabel weggedrängt wird. Diese Probleme werden im Fall einer Abzweigverbindung noch schwerwiegender, weil das auszufüllende Volumen relativ groß ist und eine komplizierte Geometrie hat, was es noch schwieriger macht, eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten.
Dichte Verbindungen bzw. Muffen können verschiedene Bauarten sein, beispielsweise: (1) ein Hartgehäuse, das mit einer flüssigen Masse gefüllt ist, die sich verfestigt, etwa eine Masse, die heiß eingegossen werden kann wie etwa Bitumen, oder die ein kalthärtendes System aufweist wie beispielsweise Polyurethanharz; (2) ein Hartgehäuse, das mit einer flüssigen Masse gefüllt ist, die bei Kontakt mit Luft oder Feuchtigkeit eine flexible Haut bildet; (3) ein gewickeltes Gehäuse, in das eine flüssige Masse eingepreßt ist, die sich verfestigt; (4) eine wärmerückstellbare Hülle, die an der Innenseite mit einem Mastix oder Schmelzdichtmittel beschichtet ist, das beim Erwärmen der Hülle flüssig wird und fließt, um die Verbindung auszufüllen; und (5) ein zweiteiliges Gehäuse, das mit Fett oder einem kittartigen Füllstoff gefüllt ist, der in Hohlräume innerhalb des Verbindungsbereichs gepreßt wird, wenn die zwei Teile durch mechanische Mittel aufeinander geschlossen werden, wobei das Gehäuse anschließend innerhalb einer wärmerückstellbaren Hülle enthalten sein kann, die auf den Kabelmänteln dicht abschließt. Die Bauarten (2) und (5) haben keine oder nur sehr begrenzte Beständigkeit gegenüber Wasserdruck, und diese und andere Bauarten füllen die Verbindungszone speziell bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht immer zuverlässig aus.
Es sind verschiedene Verbindungskonstruktionen vorgeschlagen worden, um eine Wasserabsperrung und das Ausfüllen von Hohlräumen zu erreichen. WO 91/00601 (Raychem) zeigt eine elektrische Inline- oder Abzweig-Kabelverbindung, bei der ein erstes, hydrophobes Abdichtmaterial um die freiliegenden elektrischen Verbindungen der Kabelleiter herum positioniert ist, um als eine Wasserabdichtung zu wirken, und wobei ein zweites, Absperrmaterial wie etwa Fasermaterial in dem Zwickelbereich der Verbindung positioniert ist, um zu verhindern, daß das hydrophobe Material durch Wasserdruck innerhalb des Kabels oder durch Druck innerhalb des Materials, der durch eine Lastwechselbeanspruchung des Kabels erzeugt wird, von den elektrischen Verbindungen weg physisch verlagert wird. Die Verbindungszone ist in eine wärmeschrumpfbare polymere Hülle eingekapselt, die so gewählt ist, daß sie gegenüber höheren Temperaturen beständig ist, so daß ausreichend Wärme auf sie aufgebracht werden kann, um die Hülle zu veranlassen, sich in abdichtenden Kontakt mit den Kabelmänteln rückzustellen und ausreichend Druck auf das Abdichtmaterial aufzubringen und genügend Wärme daraus zu übertragen, so daß das Abdichtmaterial schmilzt und in sämtliche Zwischenräume in den und zwischen den Leitern und dem Verbinder und darum herum fließt, um alle Hohlräume auszufüllen.
EP-A-0 153 174 (Raychem) zeigt eine Mittelspannungs-Starkstromkabelverbindung, wobei zwischen miteinander verbundenen Leitern von zwei Kabeln ein Einsatzelement angeordnet ist. Wenigstens die äußere Oberfläche des Einsatzelements weist ein Hohlraumfüllmaterial auf und überwindet so das Problem, das Dichtmittel in die relativ unzugängliche Zone zwischen den Seelen einzubringen. Weitere Bereiche von Hohlraumfüllmaterial werdem um die Außenseite der Leiter herum angeordnet, und dann wird die Verbindungszone in einer wärmerückstellbaren polymeren Hülle eingeschlossen. Das bevorzugte Hohlraumfüllmaterial ist ein Thermoplastmaterial, das eine Viskosität zwischen ca. 1x10³ und 1x10&sup5; Poise bei 70 ºC hat. Beim Aufbringen von Wärme, um die Rückstellung der Hülle zu bewirken, schmelzen die Hohlraumfüllmaterialien, und der Rückstelldruck der Hülle zwingt das Material, sämtliche Zwischenräume zwischen dem Einsatzelement, den Leitern und der Hülle auszufüllen.
GB-A-2 100 281 (Raychem) zeigt eine hydrophobe Füllmasse auf der Basis von Mineralöl, um Verbindungen zwischen Telekommunikationskabeln abzudichten. Der Füllstoff ist in einer polymeren Umwicklung enthalten und wird manuell in die Zwischenräume zwischen der Vielzahl von Leitern gedrängt. Der Spleißbereich wird schließlich mit einer wärmerückstellbaren polymeren Hülle umschlossen.
GB-A-1 177 915 (Lacal Industries) zeigt eine Kabelverbindung zwischen zwei Einleiterkabeln, wobei ein nichthygroskopisches, nichtschmelzendes, wasserabweisendes Fett durch die Rückstellung einer wärmerückstellbaren Hülle um einen freigelegten verseilten Leiter herum und in dessen Zwischenräume gedrängt wird.
GB-A-2 099 639 (Tatsuta Electric Wire and Cable) zeigt eine gasdichte Kabelverbindung, wobei ein Harzfüllmaterial in einer wärmeschrumpfbaren Hülle um die Verbindung herum zurückgehalten wird, wobei ein Dichtungsband um die zurückgeschnittenen Enden der Kabel herumgewickelt ist, um die Druckabdichtung zu verstärken.
EP-B-0 115 220 (Minnesota Mining and Manufacturing) zeigt einen druckdichten Abschluß eines unter Druck stehenden Fernkabels, wobei eine Abdichtmasse, die ein thixotropes Material auf Polyurethanbasis sein kann, auf abisolierte Leiter des Kabels aufgebracht und durch die Wärme von einer von außen aufgebrachten wärmeschrumpfbaren Hülle gehärtet wird.
WO 87/07779 (Raychem) zeigt ein gegen Wasser abgesperrtes Telekommunikationskabel, bei dem Hohlraumfüllmaterial wie etwa Ethylen-Propylen-Dien-Schaumgummi oder -Gel zwischen gruppen einer Vielzahl von isolierten Leitern und um diese herum eingebracht wird. Danach wird ein Band um das Hohlraumfüllmaterial herumgewickelt, um ein Wandern des Materials entlang den schmierigen Leitern zu verhindern, und das Band selbst kann dann mit einem Gußmaterial oder einer wärmerückstellbaren Hülle umschlossen werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine feuchtigkeitsdichte, elektrisch isolierte Kabelverbindung bereitzustellen, bei der ein einziges Material wirksam ist, um sowohl die Verbindung auf eine zweckmäßige Weise während der bei der Installation herrschenden vergleichsweise niedrigen Temperatur abzudichten und zu blockieren als auch während der im Betrieb herrschenden vergleichsweise hohen Temperatur die Abdichtung und Blockierung aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher eine elektrische Kabelverbindung angegeben, bei der eine elektrische Verbindung zwischen jeweiligen Seelen von wenigstens zwei bevorzugt Mehrleiter-Kabeln hergestellt wird und bei der ein Fließen von Feuchtigkeit durch die Verbindung im wesentlichen durch elektrisch isolierendes Abdichtmaterial verhindert wird, das zwischen den und/oder um die Seelen herum angeordnet ist, und bei der das Abdichtmaterial durch das Rückstellen einer wärmerückstellbaren Hülle darum herum zwischen und um die Seelen herum gedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtmaterial
(a) ein nichtkristallines Polymer aufweist, dessen Glasübergangstemperatur niedriger als ca. -40 ºC ist,
(b) eine Viskosität, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 0,02 s&supmin;¹ und einer Temperatur von ca. 45 ºC, hat, die geringer als ca. 10&sub6; Pa s ist;
(c) eine Viskosität, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 0,02 s&supmin;¹ und einer Temperatur von ca. 95 ºC, hat, die größer als ca. 10³ Pa s ist; und
(d) einen kleinsten Klebrigkeitswert von ca. 140 g/cm² hat.
Die beiden Kabel können jeweils Mehrleiterkabel sein, oder die Verbindung kann zwischen einem einzigen Mehrleiterkabel und einer Vielzahl von Einleiterkabeln gebildet sein. Charakteristisch hat das Mehrleiterkabel drei oder vier Seelen bzw. Leiter.
Das Abdichtmaterial kann vorteilhaft einen ersten, allgemein formstabilen langgestreckten Bereich, der zwischen den Seelen der miteinander verbundenen Kabel angeordnet ist, und ein oder mehr weitere Bereiche von Flächenkörper- oder Bandkonfiguration aufweisen, die um die miteinander verbundenen Kabelseelen herumgewickelt sind.
Viskosität und Klebrigkeit des Abdichtmaterials sind wichtige Charakteristiken und sollen so gewählt sein, daß das Material (i) unter der Wirkung der Wärme, die zum Rückstellen der äußeren Hülle aufgebracht wird, weich wird, so daß sich das Material unter dem Rückstelldruck der Hülle eng an die Kabel und den Kabelverbinder anpaßt und den Verbindungsbereich gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abdichtet, (ii) in seiner Position verbleibt, um diese Abdichtung im Betrieb aufrechtzuerhalten, wobei die Kabelseelen eine Dauerbetriebstemperatur von ca. 95 ºC und Kurzzeittemperaturen von bis zu ca. 130 ºC erreichen können, und (iii) unter zu erwartenden Betriebsbedingungen im wesentlichen in Anhaftung an den Kabeln und dem Verbinder bleibt und während seiner Lebensdauer einen hohen Klebrigkeitsgrad beibehält, um eine gute Zwischenflächenabdichtung in der Verbindung sicherzustellen. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Abdichtmaterial härtet um die Kabelverbindung herum nicht, und seine Viskosität bei allen Temperaturen, denen es in der Praxis ausgesetzt wird, ist derart, daß es weich bleibt.
Bevorzugt ist die Viskosität des Abdichtmaterials bei 45 ºC niedriger als ca. 4 10&sup5; Pa.s und ist vorteilhaft in der Größenordnung von 1 10&sup5; Pa s. Bevorzugt ist die Viskosität bei 95 ºC größer als ca. 5 10³ Pa s, stärker bevorzugt größer als ca. 1 10&sup4; Pa s, und ist vorteilhaft ca. 2 10&sup4; Pa s. (Alle Viskositäten sind bei einer Scherrate von 0,02 s&supmin;¹ gemessen.)
Es ist außerdem zu beachten, daß Tests gezeigt haben, daß während der Installation einer Verbindung gemäß der Erfindung in dem Stadium, in dem die Rückstellung der Hülle und die normale Nacherwärmung beendet sind, die Temperatur unmittelbar im Inneren der Hülle bis zu 95 ºC sein kann, daß sie 40 ºC in der Mitte des Abdichtmaterials und 30 ºC an dem innersten Bereich des Abdichtmaterials an den Kabelseelen sein kann. Etwa 20 bis 30 min später existiert eine Gleichgewichtstemperatur von ca. 60 ºC radial durch die Verbindung, wonach die Temperatur auf einen Umgebungswert zurückfällt (bis zur Energiebeaufschlagung des Kabels). Einige Stunden, nachdem das Erwärmen und Aufschrumpfen der Hülle beendet ist, entspannt sich das Abdichtmaterial infolge des Innendrucks immer noch und wandert noch durch die gesamte Verbindung.
Die Klebrigkeit des Abdichtmaterials, gemessen nach der Modifikation der in DTU 39.4, Annexe III, spezifizierten Prüfung, ist wenigstens 140 g-Kraft/cm² und liegt bevorzugt in dem Bereich von 220 bis 250 g-Kraft/cm² bei Umgebungstemperatur. Die Prüfungsmodifikation besteht darin, daß die Probe nicht um die spezifizierten 10 % unter Kompression gesetzt wird, sondern die Prüfung einfach an einer nichtgedrückten Probe, die eine Dicke von 5 mm hat, durchgeführt wird.
Die Quetschfestigkeit des Materials, gemessen gemäß Document Technique Unifié (DTU) Nr. 39.4, März 1977, Annexe III, sollte bevorzugt ca. 250 g/cm² überschreiten und gewöhnlich wenigstens ca. 350 g/cm² sein und ist bevorzugt ca. 600 g/cm² und niedriger als 800 g/cm² bei Umgebungstemperatur und nach der Wiederherstellung des thixotropen Verhaltens. Damit das Abdichtmaterial um die Bestandteile der Verbindung herum gedrängt wird, versteht es sich, daß die Rückstellkraft der äußeren Hülle ausreichend sein muß, um die Quetschfestigkeit des Abdichtmaterials zu überwinden.
Es hat sich gezeigt, daß das Abdichtmaterial der Verbindung der Erfindung auch einige Stunden nach Beendigung der Installation, d. h. nachdem es abgekühlt ist, immer noch in der Verbindung wandert, und es wird angenommen, daß dies auf die Druckrelaxation in dem Material zurückgeht, und zwar möglicherweise infolge der allmählichen Freisetzung von gespeicherter Energie in kleinen Gaseinschlüssen innerhalb des Materials, von denen gefunden wurde, daß sie bis zu 5 % oder 6 % oder auch mehr, etwa 10 % oder mehr des Gesamtvolumens des Abdichtmaterials ausmachen. Es versteht sich, daß der Betrieb einer Verbindung bei ungefähr 1 kV durch derart kleine Hohlräume nicht nachteilig beeinflußt wird.
Die isolierenden Eigenschaften des Abdichtmaterials sind derart, daß es charakteristisch einen spezifischen Durchgangswiderstand in der Größenordnung von wenigstens 1x10¹² Ω cm und vorteilhaft von mehr als 1x10¹³ Ω cm hat.
Das Abdichtmaterial kann thixotropes Verhalten zeigen, d. h. es behält seine Form allgemein bei einer aufgebrachten Beanspruchung von Null, fließt jedoch, wenn es einer vergleichsweise geringen aufgebrachten Kraft ausgesetzt wird.
Das Abdichtmaterial weist bevorzugt folgendes auf: (a) ein inertes Füllmaterial, d. h. ein Material, das eine sehr geringe Neigung zur Absorption von Wasser hat, (b) eine Kombination aus einem festen Kautschukmaterial und einem flüssigen Kautschukmaterial, wobei die beiden Kautschukarten miteinander kompatibel und in solchen Verhältnissen gemischt sind, daß die erforderliche Viskosität für die Gesamtzusammensetzung erreicht wird, (c) ein Material wie Quarzstaub, um die Thixotropie des Materials zu erhalten oder zu verstärken, und (d) einen Klebrigmacher wie etwa ein Phenolharz. Es versteht sich, daß andere Bestandteile wie etwa Antioxidanzien, Verarbeitungshilfsmittel (wie etwa Stearinsäure) ebenfalls in der Gesamtzusammensetzung enthalten sein können.
Geeignete Abdichtmaterialien sind ein Mastix mit einer relativ hohen Menge an inertem Füllstoff, etwa zwischen 60 und 75 Gew.-% des Gesamtgewichts des Materials. Charakteristisch ist der Füllstoff Kreide (Calciumcarbonat), Chlorit (z. B. eines oder mehr von Magnesium-, Aluminium- und Silicathydroxid), Quarz, Mica oder Schiefer. Das flüssige Kautschukmaterial kann aus Polyisobutylen, Ethylen-Propylen- Dien-Monomer und Nitrilkautschuk ausgewählt sein. Das feste Kautschukmaterial kann aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer, Nitrilkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butylkautschuk und Silicon ausgewählt sein.
Ein bevorzugtes Abdichtmaterial weist eine Zusammensetzung (auf Gewichtsbasis) wie folgt auf:
Butylkautschuk 5 % (ungefähr)
kristalline Kreide 70-75 %
Stearinsäure 0,5 % (ungefähr)
Polyisobutylen 20 % (ungefähr)
Quarzstaub 1-2 %
Phenolharz 1-2 %
Antioxidans 0,5-1 %
Es versteht sich, daß die genauen Mengen der verschiedenen Bestandteile innerhalb der Grenzen von empirischer Näherung eingestellt werden können, um die gewünschten Viskositäts- (d. h. Quetschfestigkeits-) und/oder Klebrigkeits-Anforderungen an das Material zu erreichen, und in einigen Fällen kann der inerte Füllstoff nur ca. 60 % der Gesaintzusammensetzung aufweisen.
Ein Vorteil des bei der Erfindung verwendeten Abdichtmaterials ist es, daß es beim Beaufschlagen mit Wärme bei der Rückstellung der wärmerückstellbaren Hülle unter dem Rückstelldruck der Hülle erweicht und in Zwischenräume zwischen den Kabeln und dem Verbinder und darum herum in dem Verbindungsbereich gedrängt wird, während es gleichzeitig bei thermischer Wechselbeanspruchung und bei der Betriebstemperatur von 90 ºC bis 95 ºC nicht signifikant fließt oder wandert, und zwar auch nicht unter dem Druck von Wasser, das sich eventuell in dem Kabel befindet. Ein solcher Wasserdruck kann bis zu 1 bar betragen und tendiert dazu, das Füllmaterial bekannter Verbindungen mit nichthärtenden Füllstoffen von dem empfindlichen Verbindungsbereich weg und in das Kabel selbst zu drängen, was zum Ausfall der Verbindung führt.
Es ist zu beachten, daß das Abdichtmaterial nicht vernetzt ist, sondern für seine ordnungsgemäße Funktion von seinen Viskositäts- und Klebrigkeitseigenschaften abhängig ist.
Vorteilhaft wird das Abdichtmaterial in Form eines Bands oder Flächenkörpers geliefert, der auf einer Oberfläche textiles Faservlies hat und in Abziehlagen von Folie oder Papier eingeschlossen ist, so daß er leicht zu lagern und während der Installation leicht zu handhaben ist. Es wurde gefunden, daß das textile Faservlies nach dem Erweichen innerhalb der Masse des Abdichtmaterials verbleibt und sich auf das Ausfüllen und Abdichten der Verbindung nicht nachteilig auswirkt.
Charakteristisch ist bei einer Starkstromkabel-Abzweigverbindung gemäß der Erfindung die erforderliche Menge an Abdichtmaterial ca. 2 bis 3 Liter, und es muß ausreichend Wärme darauf aufgebracht werden, um sicherzustellen, daß die Temperatur des Materials auch an den innersten Zonen der Verbindung genügend erhöht wird. Um auf eine solche Menge an Material mit Sicherheit ausreichend Wärme und eine hinreichende Rückstellkraft mittels einer wärmerückstellbaren Hülle aufzubringen, wird eine Verbundhülle bevorzugt, d. h. eine Hülle, die aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, und zwar bevorzugt einem Polymer, das mit Fasern verstärkt ist, die in Form eines textilen Flächengebildes sein können. Die Fasern oder das textile Flächengebilde und/oder das Polymer können rückstellbar sein. Das Polymer kann Polyethylen sein, und die Fasern können Glasfasern sein. Die Hülle kann je nach dem Aufbau der Muffe bzw. Verbindung als eine rohrförmige Hülle oder als eine Umwickelhülle mit einem Verschlußmechanismus aufgebracht werden. Geeignete rückstellbare Hüllen sind beispielsweise in den nachstehenden Patentschriften beschrieben, deren Gesamtinhalt hier summarisch eingeführt wird: GB-B-2 135 632, GB-B-2 168 648, GB-B-2 139 142, GB-B-2 133 740, GB-B-2 134 334 und EP-A-0 324 630. Hüllen dieses Typs sind von Raychem erhältlich und bestehen aus RAYFORT(Wz)-Material und werden unter den Warennamen XAGA 500 und XAGA 1000 vertrieben. Solche Hüllen haben eine besonders gute Spaltfestigkeit, und zwar auch unter der relativ hohen Temperatur eines Gasbrenners, der verwendet wird, um ihre Rückstellung zu bewirken. Nach dem Abkühlen haben die Hüllen hohe Umfangsfestigkeit und Kriechfestigkeit und sind mechanisch zäh.
Es wurde gefunden, daß unter Verwendung einer solchen Verbundhülle und eines Abdichtmaterials, das gewählt ist, um die hier angegebenen Charakteristiken zu haben, eine einzige Materialzusammensetzung verwendet werden kann, um eine Kabelverbindung (oder einen Kabelabschluß) sowohl abzudichten als auch zu blockieren, so daß das Eindringen von Feuchtigkeit in den elektrisch empfindlichen Verbindungsbereich im wesentlichen verhindert und die Verbindung während des Betriebs, der Lastwechsel einschließt, im wesentlichen abgedichtet gehalten wird.
Die Kabelverbindung kann eine Inline-Verbindung oder eine Abzweigverbindung sein, die ein oder mehr Abzweigkabel verwendet.
Die Abdichtmasse der Verbindung der Erfindung kann charakteristisch ungefähr 5 oder 6 Vol.-% (oder mehr) gasförmige Einschlüsse enthalten, die Luft sein können, die beispielsweise durch einen Mischvorgang während der Herstellung eingetragen wird. Es wird davon ausgegangen, daß die Elastizität solcher Einschlüsse (oder Hohlräume) die Füllwirkung des Materials durch die gesamte Verbindung bewirken oder dazu beitragen kann, und zwar während der Installation und/oder während des Betriebs (beispielsweise unter den Temperatur- und Druckänderungen, die während der Lastwechsel erzeugt werden), so daß dadurch die vollständige Abdichtung der Verbindung während der Installation sichergestellt oder verstärkt wird und diese Abdichtung im Betrieb unter der Einwirkung von Temperatur und/oder Druck beibehalten wird. Diese aufgebrachte Temperatur und/oder dieser aufgebrachte Druck können während der Installation durch das Aufbringen einer umschließenden wärmerückstellbaren polymeren Hülle (mit Verbund- oder Nicht-Verbundaufbau) entstehen.
Nachstehend werden eine Starkstromkabelverbindung und ihr Montageverfahren jeweils gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine Schnittansicht einer 1-kV-Abzweigverbindung zwischen einem Hauptkabel einer Leitergröße von 150 mm² und einem Abzweigkabel einer Leitergröße von 50 mm² zeigt.
Die Zeichnung zeigt die Bestandteile der Verbindung, wie sie unmittelbar vor dem Aufbringen von Wärme auf die äußere rückstellbare Hülle angeordnet sind.
Die Abzweigverbindung wird zwischen einem Vierleiter-Hauptkabel 2, das einen äußeren Isoliermantel 4 und einzeln isolierte Leiter 6 hat (von denen nur zwei gezeigt sind), und einem gleichartig aufgebauten Vierleiter-Abzweigkagel 8, das einen Isoliermantel 10 und einzeln isolierte Leiter 12 hat (von denen nur zwei gezeigt sind), hergestellt. Der Hauptkabel-Außenmantel 4 wird zurückgeschnitten und an dem Bereich entfernt, an dem die Abzweigverbindung herzustellen ist, aber die Leiter 6 werden nicht angeschnitten, und ihre jeweilige Isolierung bleibt intakt.
Der zentrale Füllstreifen (nicht gezeigt) des Kabels 2 wird aus dem Bereich zwischen den freigelegten Leitern 5 entfernt, und zwei langgestreckte Streifen des bevorzugten Abdichtmaterials 14 werden zwischen die Leiter in dem zentralen Bereich eingelegt. Dann werden die Leiter 6 zusammengepreßt, so daß sie teilweise in das Abdichtmaterial 14 eingebettet werden. Ein herkömmlicher zweiteiliger Mehrleiterverbinder 16, wie er von Pfisterer oder Arcus zu erhalten ist, wird dann um die eingebetteten Leiter herum angeordnet, und seine die Isolation durchdringenden Kontaktelemente, beispielsweise Schrauben (nicht gezeigt), werden angezogen, so daß ein elektrischer Kontakt mit den jeweiligen Innenleitern hergestellt wird.
Das Ende des Abzweigkabels 8 wird auf ähnliche Weise zurückgeschnitten, seine isolierten Leiter 12 werden an den Enden abisoliert und in den Verbinder 16 eingeführt, und elektrische Verbindungen werden dadurch zwischen den Abzweigleitern und entsprechenden Leitern des Hauptkabels hergestellt.
Nun muß das erneute Isolieren des Verbindungsbereichs durchgeführt werden. Dazu sind drei Flächenkörper des Abdichtmaterials vorgesehen, die in ein Trennpapier gewickelt sind und auf einer Hauptoberfläche eine Verstärkung aus textilem Faservlies tragen. Von einem ersten Band oder einem ersten Flächenkörper 30 des bevorzugten Abdichtmaterials, wie es oben beschrieben ist, wird das Trennpapier entfernt, und er wird mit der Faservliesseite nach außen unter geringfügiger Spannung um die Leiter 6, 12 des Haupt- und des Abzweigkabels einer Seite und dicht bis in Anlage an dem Verbinder 16 gewickelt. Das Band 30 wird manuell um die Leiter in Anpassung daran gewickelt. Ein zweites Band 32 aus demselben Abdichtmaterial wird auf gleiche Weise um die Hauptkabelleiter 6 an der anderen Seite des Verbinders 16 gewickelt. Schließlich wird ein drittes Band 34 desselben Abdichtmaterials über dem Verbinder 16 aufgebracht, wobei gleichlange Überlappungen auf den Bändern 30 und 32 vorgesehen werden, und wird von Hand in Anpassung an seine darunterliegenden Komponenten herumgewickelt.
Eine wärmeschrumpfbare Verbund-Umwickelhülle 40 (Polymer/textiles Flächengebilde, das wärmeschrumpfbare Fasern enthält) wird um den Verbindungsbereich herum positioniert, wobei ihr Verschluß 42 ihre Längskanten in Ausfluchtung mit dem Abzweigkabel 12 aneinander befestigt. Ein dreiarmiger Abzweig-Clip 44 wird über der Hülle 40 zwischen den Kabeln 2 und 12 positioniert, so daß jeweilige Durchführungen um diese herum gebildet sind, wobei der mittlere, mit Klebstoff beschichtete Arm des Clips innerhalb der Hülle 40 verläuft. Umwicklungen aus Aluminiumfolie 18 werden um das Hauptkabel 2 herum auf jeder Seite der Abdichtbänder 30, 32 und um das Abzweigkabel 8 herum nach dem Abdichtband 30 so positioniert, daß sie sich in Längsrichtung über die Hülle 40 hinaus erstrecken und als Wärmeschutz für die Mäntel 4 und 10 dienen. Dann wird Wärme auf die Hülle 40 aufgebracht, beginnend in dem zentralen Bereich der Verbindung unter fortschreitender Bewegung nach außen zu jedem Ende. Während sich die Hülle 4 in Radialrichtung rückstellt, wird Wärme zu den Abdichtbändern 30, 32, 34 und schließlich zu den Streifen 14 geleitet, die weich werden. Gleichzeitig wirkt der Druck der aufschrumpfenden Hülle auf die Abdichtbänder, um sie in stärkere Anpassung an die Kabelseelen 6, 12 und den Verbinder 16 zu drängen, so daß sie um diese herum im wesentlichen abdichten. Während dieses Vorgangs wird Luft, die in der Hülle und zwischen dem Abdichtmaterial und den Kabelkomponenten eingeschlossen ist, aus dem Verbindungsbereich herausgedrückt. Die begrenzte Viskositätsänderung des Füllmaterials stellt sicher, daß es zwar weich wird, um die genannte Anpassung zu erreichen, daß es aber nicht fließt und somit im wesentlichen innerhalb der Hülle 40 während ihrer Rückstellung verbleibt. Wenn die Hülle 40 vollständig auf ihr Substrat rückgestellt ist, ist sie an die Außenmäntel 4, 10 des Haupt- bzw. des Abzweigkabels 2 bzw. 12 angepaßt und dichtet daran ab und hält das Abdichtmaterial infolge ihrer Klebstoffauskleidung zurück. Es erfolgt dann eine Nacherwärmung der Hülle 40, um weiteren Druck auf das Abdichtmaterial nach dessen erster Entspannung und Wanderung aufzubringen. Die Temperatur wird durch den gesamten Verbindungsbereich im wesentlichen ausgeglichen, während das Abdichtmaterial noch unter Druck von der erwärmten Hülle 40 steht, wodurch die Anpassung und Wanderung des Abdichtmaterials verstärkt wird, um eine vollständige Absperrung und Abdichtung der Verbindung zu bewirken. Danach wird im Betrieb und bei thermischer Wechselbeanspruchung des Kabels durch die begrenzte Viskositätsänderung und die hohe Klebrigkeit des Abdichtmaterials sichergestellt, daß es in seiner Lage bleibt, so daß die Abdichtung zwischen den Grenzflächen beibehalten wird, und daß es durch den Druck von etwa in den Kabeln vorhandenem Wasser nicht von dem Verbinder und den Kabelseelen weg und in die Kabel selbst gedrückt wird. Außerdem wird dadurch, daß die Quetschfestigkeit des Abdichtmaterials jeden Innendruck überschreitet, der im Inneren der Verbindung im Betrieb erzeugt wird, ebenfalls die Rückhaltung des Abdichtmaterials in dem Verbindungsbereich unterstützt.
Bei dem beschriebenen Beispiel werden zwar drei Bänder von Abdichtmaterial um die Seelen herum aufgebracht, es ist jedoch denkbar, daß ein oder zwei oder auch vier oder mehr Bänder verwendet werden können, wenn eine solche Anzahl für eine Verbindung einer bestimmten Konfiguration besser geeignet ist oder wenn vielleicht Kabelseelen anderer Größe betroffen sind.

Claims

1. Elektrische Kabelverbindung, wobei eine elektrische Verbindung zwischen jeweiligen Seelen von wenigstens zwei bevorzugt Mehrleiter-Kabeln hergestellt wird und wobei ein Fließen von Feuchtigkeit durch die Verbindung im wesentlichen durch elektrisch isolierendes Abdichtmaterial verhindert wird, das zwischen den und/oder um die Seelen herum angeordnet ist, und wobei das Abdichtmaterial zwischen und um die Seelen herum durch das Rückstellen einer wärmerückstellbaren Hülle darum herum gedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtmaterial

(a) ein nichtkristallines Polymer aufweist, dessen Glasübergangstemperatur niedriger als ca. -40 ºC ist,

(b) eine Viskosität, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 0,02 s&supmin;¹ und bei einer Temperatur von ca. 45 ºC, hat, die geringer als ca. 10&sup6; Pa s ist,

(c) eine Viskosität, gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 0,02 s&supmin;¹ und bei einer Temperatur von ca. 95 ºC, hat, die größer als ca. 10³ Pa s ist, und

(d) einen kleinsten Klebrigkeitswert von ca. 140 g/cm² hat.

2. Kabelverbindung nach Anspruch 1, wobei die Viskosität bei 45 ºC geringer als ca. 4,10&sup5; Pa s ist und bevorzugt ca. 1,10&sup5; Pa s ist und wobei die Viskosität bei 95 ºC größer als ca. 5,10³ Pa s und bevorzugt ca. 2,10&sup4; Pa s ist.

3. Kabelverbindung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Verformungswiderstand des Abdichtmaterials wenigstens ca. 250 g/cm², bevorzugt wenigstens ca. 350 g/cm², am meisten bevorzugt ca. 600 g/cm² ist und geringer als ca. 800 g/cm² ist.

4. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klebrigkeit des Abdichtmaterials in dem Bereich von ca. 200 g Kraft/cm² bis ca. 250 g Kraft/cm² liegt.

5. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abdichtmaterial von kittartiger Konsistenz ist und thixotropes Verhalten zeigt.

6. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abdichtmaterial aufweist: einen inerten Füllstoff, ein Festkautschukmaterial und ein damit kompatibles Flüssigkautschukmaterial, Quarzstaub und einen Klebrigmacher.

7. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abdichtmaterial zwischen ca. 60 Gew.-% und 75 Gew.-% des Gesamtgewichts seiner Zusammensetzung in Form eines inerten Füllstoffes, bevorzugt Kreide oder Glimmer, enthält.

8. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Flüssigkautschukmaterial enthält, das aus Polyisobutylen, Ethylen-Propylendien-Monomer oder Nitrilkautschuk ausgewählt ist.

9. Kabelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Festkautschukmaterial enthält, das aus Ethylen- Propendien-Monomer, Nitrilkautschuk, Styrol-Butadien- Kautschuk, Butylkautschuk und Silicon ausgewählt ist.

10. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülle eine faserverstärkte polymere Hülle ist.

11. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülle eine Umwickelhülle ist.

12. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als eine Abzweigverbindung ausgebildet ist.