DE69508087T2

DE69508087T2 - Elektrische verbindungen

Info

Publication number: DE69508087T2
Application number: DE69508087T
Authority: DE
Inventors: Brian Clark; David Ions; Christian Kiermaier; James Reed; Phillip Winfield
Original assignee: Raychem Ltd
Current assignee: Raychem Ltd
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-07-11
Also published as: WO1996002080A1; ES2129208T3; KR970705212A; AU2894095A; US5804767A; DK0770279T3; ATE177263T1; EP0770279A1; EP0770279B1; GR3029549T3; DE69508087D1; JPH10502798A; GB9414038D0; CA2194292A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Schutz von gegenseitigen elektrischen Verbindungen. Solche gegenseitigen Verbindungen können zwischen zwei oder mehr elektrischen Kabeln (d. h. zwischengeschaltete oder Abzweigverbindungen), zwischen zwei oder mehr Teilen anderer elektrischer Gerätschaften, wie Wandlern und Schalteinrichtungen bestehen, können jedoch auch ein weiteres Kabel beinhalten oder zwischen einem Kabel und einem Gerät vorhanden sein, wobei dies Kabeladapter und Endanschlüsse beinhaltet.
Eine solche gegenseitige Verbindung muß normalerweise gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu miteinander verbundenen Leitern sowie zur Schaffung eines elektrischen Isolierung um diese herum geschützt sein. Außerdem ist bei Spannungen über etwa 10 kV normalerweise auch irgendeine Form einer elektrischen Belastungssteuerung erwünscht. Die Erfindung ist generell bei elektrischen gegenseitigen Verbindungen mit niedriger Spannung, typischerweise um 1 bis 10 kV, mit mittlerer Spannung, typischerweise um 10 bis 36 kV und auch bei hoher Spannung, typischerweise von mehr als 36 kV, anwendbar.
Es gibt verschiedene Technologien zum Schützen solcher gegenseitigen Verbindungen, von denen manche für den einen Spannungsbereich besser geeignet sind als für einen anderen und manche für Kabel, beispielsweise aus einem Material, wie zum Beispiel einem polymeren Material, besser geeignet sind als für Kabel aus einem anderen Material, wie zum Beispiel Papier. Unter diesen Technologien sind polymere Wärmeschrumpfsysteme, elastomere Aufschieb- und Aufrollsysteme, elastomere Abhaltesysteme, Bandwickelsysteme, Füllsysteme mit heißem Bitumen sowie Kaltgieß-Harzsysteme zu nennen.
Die derzeit anhängige US-Patentanmeldung Nr. 08/138360 von Raychem, deren Inhalt nun in der internationalen Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO95/11543 veröffentlicht ist, offenbart eine Starkstromkabel-Verbindung, die mit einem zusammendrückbaren Abdichtmaterial, wie zum Beispiel einem Gel, gefüllt ist und bei der sich herausgestellt hat, daß sie eine überraschend gute Wirksamkeit besitzt.
Das US-Patent Nr. 3 571 783 offenbart eine Kabelverbindungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden der vorbereiteten Enden von zwei einander gegenüberliegenden Starkstromkabeln. Eine buchsenartige Verbinderaufnahme, die aus expandierbaren Metallsegmenten gebildet ist, befindet sich in einem Kunststoffgehäuse, das an den jeweiligen Enden offen ist. Die abisolierten Kupferenden der zu verbindenden Kabel werden jeweils mit einem steckerartigen Verbinder bestückt und diese werden jeweils in die Verbinderaufnahme eingesetzt, um die einander gegenüberliegenden Starkstromkabel mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden. Die Kabelverbindungsvorrichtung wird in der Fabrik mit einer dielektrischen Masse gefüllt, die aus einem Gemisch aus Polybutenen mit hohem Molekulargewicht und Polyolefinen mit niedrigem Molekulargewicht bestehen kann.
Das US-Patent Nr. 4 377 547 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Spleißkörpers für hohe Spannungen durch Positionieren einer leitfähigen elastomeren Elektrode auf einem Dorn, Positionieren einer extrudierten, leitfähigen, elastomeren Hülse über der elastomeren Elektrode, Abdichten der Enden der elastomeren Hülse, Plazieren des Dorns mit der darauf angeordneten Elektrode und Hülse in einer Form, Einspritzen einer härtbaren, isolierenden Masse zwischen die Elektrode und die Hülse unter Druck sowie Aushärten der isolierenden Masse.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer gegenseitigen Verbindung zwischen zwei leitfähigen Komponenten, bei der ein zusammendrückbares und vorzugsweise ölgestrecktes, polymeres Abdichtmaterial verwendet wird, um die Verbindung abzudichten und eine elektrische Isolierung um diese herum zu schaffen, und bei der ein leitfähiges Element nach Art eines Faradayschen Käfigs um die Verbindung herum angeordnet ist.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird somit eine Umhüllung zum Umschließen einer Verbindung zwischen zwei elektrisch leitfähigen Komponenten angegeben, wobei die Umhüllung ein Gehäuse und ein darin angeordnetes, elektrisch leitfähiges Element aufweist, wobei das leitfähige Element im Betrieb derart angeordnet ist, daß es einen elektrischen Kontakt mit der Verbindung herstellt und diese in abdichtender Weise umschließt, wobei der Raum zwischen dem leitfähigen Element und dem Gehäuse im Betrieb mit einem zusammendrückbaren Abdichtmaterial im wesentlichen gefüllt ist und wobei das leitfähige Element elastisch ist, um im Betrieb die Entstehung von leeren Räumen innerhalb des Gehäuses außerhalb von dem leitfähigen Element im wesentlichen zu verhindern, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Element wenigstens einen vollständig darin enthaltenen leeren Raum oder gasförmigen Einschluß aufweist, der im Betrieb über das elastische leitfähige Element einem Druck von dem Abdichtmaterial ausgesetzt ist.
Das elastische leitfähige Element kann zum Ausüben eines Drucks auf das Abdichtmaterial ausgebildet sein, um dadurch die Entstehung von leeren Räumen in diesem oder zwischen dem Material und anderen Teilen der gegenseitigen Verbindung im wesentlichen zu verhindern.
Es kann wenigstens ein zusätzlicher leerer Raum oder gasförmiger Einschluß zwischen dem leitfähigen Element und der Verbindung der beiden leitfähigen Komponenten vorgesehen sein.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Umhüllung zum Umschließen einer Verbindung zwischen zwei elektrisch leitfähigen Komponenten angegeben, wobei die Umhüllung ein Gehäuse und ein darin angeordnetes, elektrisch leitfähiges Element aufweist, wobei das leitfähige Element im Betrieb derart angeordnet ist, daß es elektrischen Kontakt mit der Verbindung herstellt und diese in abdichtender Weise umschließt, wobei der Raum zwischen dem leitfähigen Element und dem Gehäuse im Betrieb mit einem zusammendrückbaren Abdichtmaterial im wesentlichen gefüllt ist und wobei das leitfähige Element elastisch ist, um im Betrieb die Entstehung von leeren Räumen innerhalb des Gehäuses außerhalb von dem leitfähigen Element im wesentlichen zu verhindern, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse wenigstens zwei ineinandergreifende Teile aufweist, von denen jedes einen Teil des leitfähigen Elements sowie einen Teil des Abdichtmaterials enthält, und ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein leerer Raum oder gasförmiger Einschluß vollständig innerhalb des leitfähigen Elements vorgesehen ist und/oder derart ausgebildet ist, daß er sich im Betrieb zwischen dem leitfähigen Element und der Verbindung der beiden leitfähigen Komponenten befindet, wobei der leere Raum oder gasförmige Einschluß im Betrieb über das elastische, leitfähige Element einem Druck von dem Abdichtmaterial ausgesetzt ist.
Die Umhüllung gemäß beiden Gesichtspunkten der Erfindung kann eine Verbindung zwischen einem elektrischen Starkstromkabel, dessen Leiter eine der leitfähigen Komponenten der Erfindung bildet, sowie einem weiteren Teil einer elektrischen Einrichtung umschließen, bei der es sich wiederum um ein weiteres Starkstromkabel handeln kann. Das leitfähige Element kann dann als Faradayscher Käfig wirken und zum Beispiel ein miteinander verbundenes Leiterpaar in einer Kabelspleißverbindung umschließen.
Die Umhüllung der vorliegenden Erfindung kann auch einen Spannungsentlastungkegel aufweisen, der dazu ausgebildet ist, daß er zum Beispiel um ein elektrisches Starkstromkabel herum angeordnet wird, das eine der leitfähigen Komponenten bildet. Vorteilhafterweise weist der Spannungsentlastungkegel eine elastische Öffnungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, daß sie ihr Volumen in Abhängigkeit von einer Volumenänderung des Abdichtmaterials ändert.
Die Umhüllung kann auch ein Gehäuse aufweisen, von dem wenigstens ein Bereich einer Wand desselben elastisch ist, um auf eine Volumenänderung des Abdichtmaterials anzusprechen.
Die gegenseitige Verbindung kann eine Lokalisierungseinrichtung aufweisen, die zum Haltern des leitfähigen Elements sowie zum Beibehalten von dessen Position in dem Abdichtmaterial ausgebildet ist.
Die Umhüllung kann ein Abdichtelement aufweisen, das zum Beispiel als Spannungsentlastungskegel wirkt, wobei das Abdichtelement vorteilhafterweise (a) eine relativ starre Komponente und (b) eine relativ elastische Komponente aufweist, in der wenigstens eine Öffnung ausgebildet sein kann. Die relativ starre Komponente ist dazu ausgebildet, die relativ elastische Komponente im Betrieb in eine im wesentlichen vollständige Anpassung um das Substrat zu drängen, und das Abdichtelement ist somit in der Lage, einem Bereich von Substraten, wobei es sich zum Beispiel um elektrische Starkstromkabel handelt, unterschiedlicher Größe, wobei es sich normalerweise um die Durchmesser handelt, Rechnung zu tragen, während eine gute, im wesentlichen lückenfreie Abdichtung um diese herum aufrechterhalten bleibt.
Das bei der Erfindung verwendete Gehäuse ist vorzugsweise starr. Bei dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist das Gehäuse vorzugsweise aus zwei ineinandergreifenden Schalenhälften gebildet. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem leitfähigen polymeren Material hergestellt, das einen spezifischen Volumenwiderstand in der Größenordnung von 10³ Ohm-cm aufweist. Vorteilhafterweise handelt es sich bei seinem Material um kohlenstoffverstärktes Polypropylen. Alternativ hierzu kann das Gehäuse eine isolierende innere Komponente und eine leitfähige äußere Komponente aufweisen, um die erforderliche Abschirmungsfunktion zu schaffen. Im Hinblick auf weitere Möglichkeiten für das Gehäuse läßt sich eine Aufschiebeanordnung nennen, die über die gegenseitige Verbindung gespannt wird, oder eine abrollbare Hülse, wie sie in dem US- Patent Nr. 4 868 967 offenbart ist.
Das Gehäuse, das die elektrische gegenseitige Verbindung abdichtet, weist vorteilhafterweise wenigstens einen Bereich einer Wandung desselben auf, der dem Druck des Abdichtmaterials ausgesetzt ist und derart ausgebildet ist, daß er sich biegt, um einer Volumenänderung des Abdichtmaterials Rechnung zu tragen. Der elastische Wandabschnitt kann außen durch einen nicht-elastischen Wandbereich begrenzt sein, um dadurch einen Verdrängungshohlraum dazwischen zu bilden, wobei dieser Hohlraum eine elastische Einrichtung enthalten kann.
Es ist auch ins Auge gefaßt, daß ein größerer Teil der Gehäuseoberfläche (d. h. > 50%) und vorteilhafterweise im wesentlichen der gesamte Bereich der Oberfläche, der das Abdichtmaterial umfangsmäßig umschließt, elastisch ist. Das Gehäuse kann verformbar sein, so daß es in der Lage ist, sich von einem Querschnitt mit einer Formgebung in einen Querschnitt mit einer anderen Formgebung, die ein größeres Volumen umschließt, zu ändern. Zum Beispiel kann das Gehäuse dazu ausgebildet sein, sich von einem im allgemeinen ovalen in einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt zu ändern.
Zum Aufnehmen des Abdichtmaterials, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, wenn es sich dabei um ein Material, wie ein ölgestrecktes Polymer, handelt und wenn dieses beim Umschließen mit einem Gehäuse, das beispielsweise aus zwei Schalenhälften gebildet ist, einer Kompressionskraft ausgesetzt wird, ist es bevorzugt, daß die sich schließenden Kanten des Gehäuses einander überlappen, bevor das endgültige Schließen stattfindet und somit bevor ein beträchtlicher Verlagerungsdruck auf das Abdichtmaterial ausgeübt wird. Im Fall von zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Schalenhälften zum Beispiel kann ein Vorsprung entlang des Längsrands der einen Hälfte in einen Kanal entlang des anderen Rands eingreifen. Das Abdichtmaterial ist somit in Umfangsrichtung innerhalb des sich schließenden Gehäuses enthalten, bevor ein ausreichender Druck auf das Abdichtmaterial ausgeübt wird, um dieses in seitlicher Richtung aus dem Gehäuse herauszudrücken.
Es kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um einer Bewegung des Gehäuses in Rotationsrichtung und/oder Längsrichtung in bezug auf dessen Substrat entgegenzuwirken, bei dem es sich zum Beispiel um eine elektrische gegenseitige Verbindung handeln kann.
Ein flexibler Teil des geschlossenen Gehäuses oder einer anderen Komponente innerhalb der Verbindung, die dem Abdichtmaterial ausgesetzt ist und den Druck desselben aufnimmt, kann derart ausgebildet sein, daß der flexible Bereich jeglicher Kontraktion des Abdichtmaterials folgt, um dadurch die Bildung von jeglichen Lufttaschen zu vermeiden.
Das Faradaysche Käfigelement besteht vorzugsweise aus einem leitfähigen thermoplastischen Material mit ähnlichem spezifischen Widerstand wie das leitfähige Gehäuse, jedoch kann es alternativ aus Metall oder metallisiertem Kunststoffmaterial gebildet sein. Das leitfähige Faradaysche Käfigelement ist vorteilhafterweise elastisch, um Druck auf das Abdichtmaterial auszuüben und dadurch die Bildung von leeren Räumen innerhalb des Gehäuses außerhalb von dem darin enthaltenen leitfähigen Element im wesentlichen zu verhindern.
Vorzugsweise weist das leitfähige Element wenigstens einen vollständig darin enthaltenen leeren Raum oder gasförmigen Einschluß auf, der dem Druck des Abdichtmaterials ausgesetzt ist. Die Halterungswanne für den Faradayschen Käfig ist vorzugsweise aus einem isolierenden thermoplastischen Material gebildet. Das Halterungselement kann zweckdienlicherweise an dem Gehäuse befestigt werden, um dadurch das leitfähige Faradaysche Käfigelement innerhalb des fließfähigen Abdichtmaterials in positiver Weise zu lokalisieren.
Der bei der Erfindung verwendete Spannungsentlastungskegel kann aus einem leitfähigen Gummi oder elastomeren Material, wie zum Beispiel EPDM, typischerweise mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10³ Ohm-cm gebildet sein.
Die Umhüllung kann einen elektrischen Spannungsentlastungskegel aufweisen, der eine elastische Öffnungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, daß sie ihr Volumen in Abhängigkeit von einer Volumenänderung oder einer Verlagerung des Abdichtmaterials ändert, um dadurch eine im wesentlichen vollständige Ausfüllung des Gehäuses um eine elektrische gegenseitige Verbindung herum ohne die Bildung von leeren Räumen in diesem aufrechtzuerhalten.
Es versteht sich, daß die Materialien einer jeden der bei der Erfindung verwendeten Komponenten derart auszuwählen sind, daß sie mit einer beliebigen Komponente kompatibel sind, mit denen sie in Berührung gelangen, und sie keine schädliche Reaktion damit eingehen, insbesondere über längere Zeitdauern.
Die Abdichtung muß typischerweise eine starre Sperre gegen die Passage von Luft, Feuchtigkeit oder anderen Fluiden bilden.
Das Abdichtmaterial der Erfindung kann im allgemeinen jegliches zusammendrückbare Abdichtmaterial aufweisen, wie z. B. Mastix oder Fett (insbesondere ein Fett mit hoher Viskosität, wie z. B. ein Silikonfett). Vorzugsweise weist das Abdichtmaterial jedoch gehärtetes Gel auf.
Das Gel kann zum Beispiel Silikongel, Ureagel, SEBS, SBS, Di- und Triblock-Copolymere und Mischungen davon, Urethangel, oder jegliches geeignete Gel oder gelartige Abdichtmaterial aufweisen. Bevorzugte Gele weisen ölgestreckte Polymerzusammensetzungen auf. Vorzugsweise besitzt das Gel eine Härte bei Raumtemperatur, die bei Bestimmung unter Verwendung eines Stevens-Voland-Struktur-Analysegeräts mehr als 48 g, insbesondere mehr als 14 g, und ganz besonders mehr als 18 g beträgt und z. B. zwischen 18 g und 29 g liegt.
Die Testeinstellungen des Analysegeräts sollten dabei wie folgt sein: Geschwindigkeit = 0,2 mm/s; Penetration = 4 mm; und Kugeldurchmesser = 0,25 Inch (6,35 mm). Es weist vorzugsweise eine Spannungsrelaxation von weniger als 60%, insbesondere weniger als 60% und ganz besonders weniger als 40% sowie vorzugsweise von mehr als 10% auf. Die Bruchdehnung beträgt ebenfalls bei Raumtemperatur vorzugsweise mehr als 100%, insbesondere mehr als 200% und ganz besonders mehr als 400%, und zwar bei Bestimmung gemäß ASTM D638.
Der Spannungsmodul bei 100% Dehnung beträgt vorzugsweise wenigstens 1,8 MPa und in weiter bevorzugter Weise wenigstens 2,2 MPa. Im allgemeinen beträgt die eingestellte Kompression weniger als 25%, insbesondere weniger als 15%. Vorzugsweise besitzt das Gel eine Konuspenetration bei Messung gemäß ASTM D217 von wenigstens 50 (10&supmin;¹ mm), in weiter bevorzugter Weise von wenigstens 100 (10&supmin;¹ mm), in noch weiter bevorzugter Weise von wenigstens 200 (10&supmin;¹ mm) und von vorzugsweise nicht mehr als 400 (10&supmin;¹ mm), insbesondere nicht mehr als 350 (10&supmin;¹ mm).
Hinsichtlich alternativer Gelparameter wird auch auf das US- Patent Nr. 4 852 646, insbesondere die Fig. 3 desselben, Bezug genommen, die die Beziehung zwischen der Voland-Härte und dem Konuspenetrationswert zeigt und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht wird. Ferner wird auch auf geeignete Materialien verwiesen, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 079 300 offenbart sind.
Alternativ hierzu kann die Polymerzusammensetzung des Gels zum. Beispiel ein Elastomer oder ein Block-Copolymer mit relativ harten Blöcken und relativ weichen elastomeren Blöcken aufweisen. Beispiele für solche Copolymere beinhalten Styrol-Dien- Blockcopolymere, wie zum Beispiel Styrol-Butadien- oder Styrol-Isopren-Diblock- oder Triblock-Copolymere oder Styrol- Ethylen-Butylen-Styrol-Triblock-Copolymere, wie sie in der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO88/00603 offenbart sind.
Vorzugsweise weist die Polymerzusammensetzung jedoch ein oder mehrere Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Block-Copolymere auf, wie sie zum Beispiel unter dem Warenzeichen "Septon" von Kuraray of Japan vertrieben werden. Septon 2006 ist eine besonders bevorzugte Qualität. Die in dem Gel verwendeten Streckflüssigkeiten weisen vorzugsweise Öle auf, wie sie herkömmlicherweise zum Strecken von elastomeren Materialien verwendet werden. Bei den Ölen kann es sich um Kohlenwasserstofföle, wie zum Beispiel Paraffin- oder Naphthenöle, synthetische Öle, wie zum Beispiel Polybuten- oder Polypropenöle, sowie Mischungen daraus handeln. Bei den bevorzugten Ölen handelt es sich um Mischungen aus nicht-aromatischen Paraffinen und Naphthen-Kohlenwasserstoffölen. Das Gel kann bekannte Zusätze enthalten, wie zum Beispiel Feuchtigkeitsausspülmittel (z. B. Benzoylchlorid), Antioxidantien, Pigmente und Fungizide.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Gel besitzt vorteilhafterweise eine dielektrische Durchbruchfestigkeit von wenigstens 18 kV/mm, vorzugsweise mehr als 24 kV/mm, wobei dieser Wert in einem bevorzugten Bereich von 24 bis 50 kV/mm liegt, jedoch sogar bis zu 100 kV/mm betragen kann. Diese Werte gelten nicht nur für die Massewerte des eigentlichen Gels, sondern auch für jegliche Grenzfläche zwischen dem Gel und anderen Materialien, mit dem es in der gegenseitigen Verbindung in Kontakt kommt. Das bevorzugte Gelmaterial weist ein Silikongel auf, wobei es sich um ein Silikonpolymer handelt, das mit einem inerten Silikonöl gestreckt ist.
Aus dem vorliegenden Dokument ist erkennbar, daß sich der Begriff "zusammendrückbar" im Zusammenhang mit dem Abdichtmaterial auf ein Material bezieht, das dann, wenn es einem externen Druck ausgesetzt wird, derart zusammendrückbar ist, daß es um ein umschlossenes Substrat fließt. Der Druck kann von dem Gehäuse ausgehen, das das Abdichtmaterial enthält, welches auf die elektrische gegenseitige Verbindung aufgebracht ist und beispielsweise um diese herumgeschlossen ist, oder er kann aufgrund einer Wärmeexpansion des Abdichtmaterials entstehen. Da es sich bei dem bevorzugten Abdichtmaterial um ein Gel handelt, führt die Kompressionskraft zu einer Verformung und/oder Verlagerung, die im wesentlichen eine vollständige Anpassung an das Substrat ermöglicht und die auch unter Temperaturwechselbeanspruchungen aufrechterhalten werden kann.
Die Verbindung weist typischerweise eine im wesentlichen zylindrische Konfiguration auf. Die vorliegende Erfindung ist besonders bei solchen Verbindungen anwendbar, bei denen das Gehäuse aus zwei oder mehr ineinandergreifenden Komponenten, wie zum Beispiel aus zwei Schalenhälften besteht. Bei einer derartigen Konfiguration ist der Spannungsentlastungskegel ebenfalls vorteilhafterweise aus mehreren Komponenten gebildet, wie zum Beispiel zwei Kegelhälften, die beim Schließen des Gehäuses miteinander in Verbindung treten, so daß die gegenseitige Verbindung in zweckdienlicher Weise durch Herumwickeln um die bereits hergestellte elektrische Verbindung, beispielsweise einer Crimpverbindung, gebildet werden kann.
Zweckdienlicherweise wird das Gel-Abdichtmaterial als Füllstoff geliefert, der in jedem Teil des Gehäuses enthalten ist und der dann die dazwischen vorhandene Grenzfläche abdichtet. Die Vorteile dieser Konfiguration, insbesondere bei Verwendung eines Gels als Abdichtmaterial, sind in der anhängigen US- Patentanmeldung Nr. 08/138360 (WO95/11543) von Raychem erörtert.
Insbesondere verhindern die überraschend hohe dielektrische Festigkeit, die man an der Grenzfläche der beiden Bereiche des Gels festgestellt hat, sowie die ausgezeichnete Adhäsion des Gels an den Komponenten der gegenseitigen Verbindung, wie zum Beispiel den Kabelmaterialien (normalerweise Polyethylen oder Polyvinylidenchlorid) im wesentlichen das Vorhandensein von Lufttaschen dazwischen, und sie gestatten beispielsweise die Herstellung einer Kabelverbindung mit einer viel geringeren Länge als dies bisher möglich war. Eine Verbindung mit kürzerer Länge erfordert ein geringeres Maß an Kabelvorbereitung und somit eine geringere Zeit zur Fertigstellung derselben, wobei dies insbesondere der Fall ist, wenn das Kabelsystem im Boden verlegt ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine gegenseitige Verbindung zwischen einem elektrischen Kabel und einem weiteren Teil einer elektrischen Einrichtung geschaffen, wobei die gegenseitige Verbindung in einer Umhüllung gemäß dem ersten oder dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung umschlossen ist.
Bei dem weiteren Teil der elektrischen Einrichtung kann es sich zum Beispiel um ein weiteres elektrisches Kabel oder um eine Einrichtung, wie eine Schalteinrichtung oder einen Wandler handeln, mit der bzw. dem das Kabel verbunden ist, oder es kann sich um andere Gerätschaften handeln, an die das Kabel angeschlossen wird.
Umhüllungen und gegenseitige Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 13 der Begleitzeichnungen beschrieben, jedoch ist auch ins Auge gefaßt, daß Merkmale gemäß anderen Figuren in solchen Umhüllungen für gegenseitige Verbindungen beinhaltet sein können, wie zum Beispiel die Merkmale, die dem Spannungsentlastungskegel (Fig. 1 bis 6 und 8), dem Faradayschen Käfig (Fig. 1 und 13) und dessen Halterungselement (Fig. 1, 21 und 22) sowie dem Gehäuse (Fig. 1, 6, 14 bis 20 und 23 bis 25) zugeordnet sind. Einige dieser Merkmale sind Gegenstand unserer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldungen mit den Veröffentlichungsnummern EP-A-0 770 278, EP-A-0 770 280 und EP-A-0 770 277.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische, im Schnitt dargestellte Aufrißansicht einer zwischengeschalteten Verbindung zwischen zwei abgeschirmten 15 kV-Starkstromkabelverbindungen zur Veranschaulichung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung;
Fig. 2, 2A schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem ein Spannungsentlastungskegel der Verbindung der Fig. 1 dazu ausge bildet ist, einer Expansion von Abdichtmaterial der Verbindung Rechnung zu tragen;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Spannungsentlastungskegels gemäß Fig. 2;
Fig. 4, 4A noch eine weitere Ausführungsform eines Spannungsentlastungskegels in einer Schnittansicht bzw. einer isometrischen Ansicht;
Fig. 5, 5A eine weitere Variation der Kabelverbindung der Fig. 1, in der einer Abdichtmaterial-Expansion Rechnung getragen wird, in einer Schnittansicht bzw. in einer isometrischen Ansicht;
Fig. 6 eine fragmentarische Schnittansicht durch eine Hälfte einer modifizierten Verbindung;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines Spannungsentlastungskegels zur Verwendung bei der Verbindung der Fig. 1;
Fig. 7A eine weggeschnittene Ansicht des Spannungsentlastungskegels der Fig. 7;
Fig. 7B eine in einem umgekehrten Winkel dargestellte isometrische Ansicht des Spannungsentlastungskegels in Fig. 7;
Fig. 8 eine weitere Modifizierung eines Spannungsentlastungskegels, um einer Abdichtmaterial-Expansion innerhalb der Verbindung der Fig. 1 Rechnung zu tragen;
Fig. 9 eine auseinandergezogene Ansicht von einer Hälfte einer modifizierten Anordnung aus einem äußeren Gehäuse und Spannungsentlastungskegeln zur Verwendung bei der allgemeinen Verbindungskonstruktion der Fig. 1;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht durch eine fertige Verbindung, bei der ein Spannungsentlastungskegel verwendet wird, wie er in Fig. 9 gezeigt ist;
Fig. 11 und 12 isometrische Ansichten des hinteren Endes von einer Hälfte eines modifizierten Spannungsentlastungskegels zur Verwendung in einem Größenbereich;
Fig. 13A, 13B und 13C schematische Darstellungen von Merkmalen, die bei dem Faradayschen Käfig der Verbindung der Fig. 1 verwendbar sind, um einer Expansion des Abdichtmaterials der Verbindung Rechnung zu tragen;
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Modifizierung des Gehäuses der Verbindung der Fig. 1, um einer Expansion des Abdichtmaterials Rechnung zu tragen;
Fig. 15 eine weitere Modifizierung des Gehäuses in Fig. 1;
Fig. 16 eine isometrische Ansicht von einer Hälfte einer weiteren Modifizierung, bei der ein integraler Einsatz eine Gel-Expansion ermöglicht und Spannungsentlastungskegel beinhaltet;
Fig. 17 und 18 Schnittansichten entlang der Linien B-B bzw. A-A der Fig. 16;
Fig. 19 und 20 schematische Darstellungen einer Modifizierung des äußeren Gehäuses der Verbindung, das aus drei Komponenten gebildet ist;
Fig. 21 eine schematische Darstellung einer Anordnung, bei der ein Faradayscher Käfig einer Kabelverbindung gehaltert werden kann, wenn er von einem nicht-starren Material umschlossen ist;
Fig. 22 eine weitere Ausführungsform einer Halterung für einen Faradayschen Käfig;
Fig. 22A einen Querschnitt durch einen Teil einer Verbindung, die das Halterungselement der Fig. 22 verwendet;
Fig. 23 und 23A im Schnitt dargestellte Ausführungsformen einer Abdichtung entlang der Längsränder von zwei Schalenhälften des Gehäuses der Verbindung;
Fig. 23B einen Querschnitt durch eine modifizierte Verbindung zur Veranschaulichung eines Längsverschluß-Mechanismus;
Fig. 24 eine isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer fertigen Verbindung; und
Fig. 25 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gehäuses.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, ist die zwischengeschaltete Verbindung zwischen zwei im wesentlichen identischen polymeren Kabeln 2, 4 gebildet. Die jeweiligen Außenmäntel 6, 8, Abschirmungsdrähte 10, 12, Abschirmungsschichten (halbleitend oder leitend) 14, 16, primären dielektrischen Schichten 18, 20 und Leiter 22, 24 sind nacheinander in Standardweise zurückgeschnitten bzw. abgesetzt, wobei die Abschirmungsdrähte 10, 12 über ihre jeweiligen Mäntel 6, 8 zurückgefaltet sind, um eine anschließende gegenseitige Verbindung (nicht gezeigt) über die Verbindung hinweg herzustellen, um eine Erdungskontinuität aufrechtzuerhalten.
Die Leiter 22, 24 sind mittels eines Crimpverbinders 26 elektrisch miteinander verbunden, wobei jedoch auch jeder andere geeignete Verbindertyp verwendet werden kann. Eine elektrische Belastungssteuerung der auf diese Weise gebildeten Leiterverbindung erfolgt mittels eines Elements, das zwei im wesentlichen halbzylindrische Schalenhälften 28, 30 aus leitfähigem polymeren Material, die um die Crimpeinrichtung 26 zwischen den beiden Kabeln herum zusammengebracht werden, aufweist und das sich in Längsrichtung eine kurze Distanz über die dielektrischen Schichten 18, 20 erstreckt.
Jede Schalenhälfte 28, 30 weist drei nach innen gerichtete Vorsprünge 32 auf, die mit der Crimpeinrichtung 26 elektrischen Kontakt herstellen, um sicherzustellen, daß die Schalenhälften 28, 30 und die darin eingeschlossenen leitfähigen Komponenten auf demselben elektrischen Potential gehalten werden, nämlich dem Potential der Kabelverbinder. Die Schalenhälften 28, 30 schaffen somit die Wirkung eines Faradayschen Käfigs um die Crimpeinrichtung 26 und die freiliegenden Leiter 22, 24 herum. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schalenhälften 28, 30 keine Dichtwirkung gegenüber den Kabeldielektrika 18, 20 herstellen.
Spannungsentlastungskegel 34, 36 sind für die jeweiligen Kabel 2, 4 vorgesehen und derart angeordnet, daß sie eine kegelige Fläche schaffen, die in der üblichen Weise von den zurückgeschnittenen Enden der jeweiligen Abschirmungen 14, 16 weg gerichtet ist. Die Spannungsentlastungskegel 34, 36 sind aus einem leitfähigen Gummi hergestellt und jeweils als ein Paar Kegelhälften zur Montage um die Kabel 2, 4 herum ausgebildet, nachdem die elektrische Verbindung zwischen diesen hergestellt worden ist.
Die Spannungsentlastungskegel 34, 36 und der Faradaysche Käfig 28, 30 sind in einem Paar gelenkig miteinander verbundener, im wesentlichen halbzylindrischer, äußerer Schalenhälften 38, 40 vollständig eingeschlossen, die aus leitfähigem polymeren Material, nämlich kohlenstoffverstärktem Polypropylen, gebildet sind und die unter Bildung eines zylinderischen Gehäuses zusammenpassen, das um die Kabel 2, 4 geklemmt wird, so daß auf jeder Seite der Verbindung eine Dichtungswirkung nach unten auf die jeweiligen Kabelmäntel 6, 8 gebildet wird.
Eine elektrisch isolierende Halterungswanne, die in Form von zwei halbzylindrischen Komponenten 42, 44 ausgebildet ist, ist an der Innenfläche des Faradayschen Käfigs 28, 30 sowie an der Innenfläche des äußeren Gehäuses 38, 40 befestigt, um dadurch den Faradayschen Käfig 28, 30 sowohl in Längsrichtung als auch in Radialrichtung im Inneren der Verbindung in positiver Weise festzulegen und dadurch eine elektrische Isolierung des Faradayschen Käfigs gegenüber dem äußeren Gehäuse zu gewährleisten.
Der verbleibende Raum im Inneren des Gehäuses 38, 40 um die Wanne 42, 44 und innerhalb derselben sowie um den Faradayschen Käfig 28, 30, welcher in Längsrichtung durch die Spannungsentlastungskegel 34, 36 begrenzt ist, ist vollständig mit einem elektrisch isolierenden Silikongel 46 gefüllt.
Die Komponenten der Verbindung werden dadurch zusammengebaut, daß die jeweiligen Teile der Halterungswanne 42, 44, des Faradayschen Käfigs 28, 30 und der Spannungsentlastungskegel 34, 36 innerhalb der jeweiligen Gehäuse-Schalenhälften 38, 40 festgelegt werden, das Gel 46 in flüssiger, ungehärteter Form in jede Schalenhälfte bis zu deren Rand eingegossen wird und man danach das Gel aushärten läßt. Die Kabel 2, 4 werden dann vorbereitet, indem sie zurückgeschnitten bzw. abgesetzt werden, und die Leiter 22, 24 werden mittels der Crimpeinrichtung 26 aneinander befestigt, und Isolierung, Spannungsentlastung und Abschirmung werden dann in einfacher Weise dadurch geschaffen, daß man die vorbereiteten Gehäuse-Schalenhälften 38, 40 dann um diese Anordnung herumklemmt. Die Befestigung der Schalenhälften 38, 40 aneinander bringt die allgemein planaren Flächen jedes Bereichs des Gels 46 zusammen, so daß dann eine Grenzfläche mit hoher dielektrischer Festigkeit nicht nur von Gel zu Gel, wo sich die Schalenhälften treffen, sondern auch weiter zu den umschlossenen Komponenten der Kabel 2, 4, wie zum Beispiel den Dielektrika 18, 20 geschaffen wird.
Wenn die beiden Schalenhälften 38, 40 um die miteinander verbundenen Kabel 2, 4 herum geschlossen werden, wird das Gel 46 einer Kompressionskraft ausgesetzt, so daß es um alle Komponenten herumfließt und sich an diese anpaßt. Die um die miteinander verbundenen Kabel herum vorhandene Luft wird dadurch verdrängt, und ihr Platz wird von dem verformten Gel 46 eingenommen. Es ist zu erkennen, daß vor dem Schließen das Gel 46 die Schalenhälften 38, 40 im wesentlichen bis zu deren Rand füllt. Beim Schließen um die miteinander verbundenen Kabel wird somit eine Menge des Gels 46 verlagert, wobei die Konstruktion der Verbindung diesem Vorgang Rechnung tragen muß. Ferner entsteht bei einer Temperaturwechselbeanspruchung der Starkstromkabel 2, 4 eine Expansion des Gels, die ebenfalls berücksichtigt werden muß. Ausführungsbeispiele der nachfolgend offenbarten Verbindung lösen diese Probleme.
Weitere Details und Merkmale der allgemeinen Konstruktion und Montage einer solchen Verbindung finden sich in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/138360 (WO95/11543) der Raychem Corporation.
Die nachfolgenden Fig. 2 bis 25 zeigen in weiter detaillierter Weise spezielle Merkmale der Kabelverbindung der Fig. 1 sowie von Variationen davon, und zwar jeweils gemäß verschiedenen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung.
Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 2A zu sehen ist, handelt es sich bei einem Spannungsentlastungskegel 34A in Form von zwei im wesentlichen halbzylindrischen Teilen um eine Modifizierung der Grundkonfiguration des Spannungsentlastungskegels 34 der Fig. 1. Er ist im Inneren des Gehäuses 40 derart ausgebildet, daß er einen ringförmigen leeren Raum 50 mit diesem bildet. Der Kegel 34A erstreckt sich von dem Rand der Abschirmung 14 weg, wobei ein vorderer Rand 52 des Kegels 34A eine Dichtwirkung gegenüber dem Gehäuse 40 herstellt.
Wie in der Zeichnung zu sehen ist, füllt das Gel 46 das Volumen im Inneren des Gehäuses 40 um das Kabeldielektrikum 18 herum aus. Fig. 2 zeigt die Anordnung der Kabelverbindung nach der Montage, wenn das Kabel stromlos und kalt ist. Im Betrieb kann der Kabelleiter Betriebstemperaturen von bis zu 95ºC und in manchen Fällen sogar noch höhere Temperaturen erreichen. Unter diesen Bedingungen kann sich das Gel in der Verbindung, wobei es sich typischerweise um eine Menge von etwa 200 g bis etwa 300 g handelt, um bis zu 20% in seinem Volumen ausdehnen, und bei einem starren äußeren Gehäuse 40 muß der Ausdehnung innerhalb der Konfiguration der Verbindung Rechnung getragen werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Expansion des Gels 46, die auf den relativ weichen Gummi des Spannungsentlastungskegels 34A wirkt, dazu ausgebildet, den leeren Raum 50 zusammenzudrücken, wie dies in Fig. 2A zu sehen ist. Wenn sich das Gel 46 beim Abkühlen zusammenzieht, wirkt die Elastizität des Kegels 34A, und insbesondere seines vorderen Rands 52, auf das Gel, um dadurch seinen Dichtungsdruck um die verschiedenen Komponenten der Verbindung aufrechtzuerhalten.
Die Entstehung von leeren Räumen um die Verbindungskomponenten in den elektrisch stark beanspruchten Bereichen zwischen den beiden symmetrisch angeordneten Spannungsentlastungskegeln 34A und 36A (wobei letzterer nicht gezeigt ist) an jedem Ende der Verbindung wird verhindert, da ein ausreichender Druck auf das Gel 46 unter allen Bedingungen aufrechterhalten wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verformung des vorderen Rands 52 des Spannungsentlastungskegels 34A derart ausgebildet ist, daß sie durch geeignete Positionierung des leeren Raums 50 in einer radialen Distanz von dem Kabel 2 nach außen hin stattfinden kann, so daß die Steuerung des elektrischen Feldes an dem zurückgeschnittenen Ende der Abschirmung 14 nicht vermindert wird, zumindest nicht in einem beträchtlichen Ausmaß.
Fig. 3 zeigt einen weiteren modifizierten Spannungsentlastungskegel 34B, der sich innerhalb des Gehäuses 40 befindet und in dem eine Öffnung 60 an einem radial äußeren Endbereich des Kegels gegen den Eintritt des Gels 46 durch einen Druckkolben 60 verschlossen ist, der durch eine Feder 64 nach außen vorgespannt ist. Bei der Expansion des Gels 46 drückt somit der auf den Druckkolben 62 ausgeübte Druck das Gel entgegen der Kraft der Feder 64 in die Öffnung hinein und bei der Relaxation des Gels 46 hält die Rückstellkraft der Feder 64 den auf das Gel 46 wirkenden Druck aufrecht, um dadurch die Entstehung von irgendwelchen unerwünschten leeren Räumen in elektrisch empfindlichen Bereichen der Verbindung zu verhindern.
Die Fig. 4 und 4A zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spannungsentlastungskegels, der dazu ausgebildet ist, einer Expansion des Gels in einer Verbindung Rechnung zu tragen, die im allgemeinen in der in Fig. 1 gezeigten Weise konfiguriert ist. Der elastische Kegel 34C dieser Figuren wird innerhalb des äußeren Gehäuses 40 angebracht und besitzt eine Öffnung 70 angrenzend an dessen Innenwand. Die Öffnung 70 ist offen, um Gel 46 aufzunehmen und einen Zugang des Gels zu dem Inneren des Kegels zu ermöglichen, der an seinem hinteren Ende, d. h. dem von dem Crimpbereich der Verbindung abgelegenen Ende, durch einen Wandbereich 72 begrenzt ist, der als Membran einer Expansionskammer 74 wirkt. Im Betrieb führt somit eine Zunahme im Volumen des Gels 46 zur Ausübung von Druck durch die Öffnung 70 hindurch auf die Membran 72, die sich in entsprechender Weise dehnt und bei der Relaxation des Gels die Tendenz hat, in ihren natürlichen, ungedehnten Zustand zurückzukehren.
Die modifizierte Verbindungskonfiguration der Fig. 5 und SA zeigt einen Spannungsentlastungskegel 34D, der an seinem vorderen Ende mit einem zylindrischen rohrförmigen Fortsatz 80 ausgebildet ist, der in einer Lippe 82 endet, die in der Innenwand des Gehäuses 40D befestigt ist. Das Gehäuse 40D ist in dem Bereich des Kegelfortsatzes 80 teilweise um seinen Umfang ausgebaucht, um einen Hohlraum 84 zusammen mit dem Fortsatz 80 zu bilden, der als flexible Membran über diesen hinweg angebracht ist. Ein Anstieg in dem Volumen des Gels 46 im Inneren der Verbindung veranlaßt somit den Fortsatz 80, sich lokal in den Hohlraum 84 hinein zu dehnen. Daher wird ein kontinuierlicher Druck auf das Gel 46 aufrechterhalten, wenn eine Temperaturänderung eine Erhöhung oder Reduzierung von dessen Volumen hervorruft.
Wie in Fig. 5A gezeigt ist, ist der Hohlraum 84 durch einen Kanal 86 zu einem Bereich hinter dem Kegel 34D hin belüftet, um den Aufbau eines Vakuums zu verhindern. Wie aus Fig. 5A zu erkennen ist, erstreckt sich der Expansionshohlraum 84 nur um einen Teil des Umfangs jeder der Schalenhälften 38D, 40D des Gehäuses herum, um eine umfangsmäßige Abdichtung der Schalenhälften der Verbindung durch das darin enthaltene Gel zu ermöglichen. Der Bereich 80, der als integrale Verlängerung des Spannungsentlastungskegels 34D dargestellt ist, bei dem es sich jedoch auch um eine separate Komponente handeln kann, ist direkt mit dem Gehäuse 38D, 40D entlang jedes Längsrands desselben, an den die beiden Schalenhälften miteinander in Verbindung stehen, verbunden, um dadurch ein Einschließen von Luft zwischen dem Bereich 80 und dem Gehäuse zu verhindern.
Bei einer Modifikation des Konzepts der Fig. 5 und 5A ist das Gehäuse 38, 40 nicht zur Bildung eines Hohlraums, wie des Hohlraums 84 ausgebaucht, sondern setzt sich in Form eines geraden Zylinders über den Membranbereich 80 fort und befindet sich mit diesem in Berührung. Bei dieser Konfiguration ist der Fortsatzbereich 80, bei dem es sich um eine von dem Spannungsentlastungskegel 34, 36 separate Komponente handeln kann, mit Ausnahme der Längsränder, wie dies vorstehend erwähnt wurde, nicht mit dem darüberliegenden Gehäuse verbunden.
Wenn sich das Gel 46 zusammenzieht, folgt der Bereich 80 unter der Wirkung des Luftdrucks durch die Belüftungseinrichtung 86 der Bewegung des Gels in Richtung auf das Zentrum der Verbindung, wobei er sich dabei von der Innenwand des Gehäuses wegbewegt. Es ist ins Auge gefaßt, daß die Komponente 80 eine Einlage aufweisen kann, die sich vollständig in Längsrichtung der Verbindung erstreckt und die bei diesem Ausführungsbeispiel in dem den Faradayschen Käfig 28, 30 umgebenden Bereich ebenfalls mit dem Gehäuse 38, 40 verbunden ist, um die elektrische Geometrie der Verbindung in diesem Bereich aufrechtzuerhalten.
Fig. 6 zeigt einen Teil einer Hälfte einer Verbindung 600, die Konzepte der Ausführungsbeispiele der Fig. 3 und 4 kombiniert. Die umschließende Schalenhälfte 602 der Verbindung 600 besitzt einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal 604 in ihrer Außenwand, der sich an einer Umfangsstelle im wesentlichen über seine gesamte Länge erstreckt. Eine Feder 606 und ein Druckkolben 608 sind in jeder Hälfte (von denen nur eine gezeigt ist) der Länge des Kanals 604 festgehalten.
Eine im wesentlichen starre Spannungsentlastungskegelhälfte 610 ist in der Schalenhälfte 602 angeordnet und besitzt einen Kanal 612 in ihrer Außenfläche, der sich von dem der Gelfüllung 614 der Verbindung zugewandten vorderen Ende des Kegels 610 bis zu der Rückseite des Kegels 610 erstreckt und mit dem Gehäusekanal 604 kommuniziert. Das Gel 614 kann somit durch den Kanal 612 zwischen dem Kegel 610 und dem Gehäuse 602 hindurch fließen und in den Gehäusekanal 604 eintreten, und es kann somit auf den unter Federvorspannung stehenden Druckkolben 608 einwirken oder der Wirkung desselben ausgesetzt werden, um einer Verlagerung oder Expansion des Gels Rechnung zu tragen.
Der noch weiter modifizierte Spannungsentlastungskegel 34E der Fig. 7, 7A und 7B ist mit einem modifizierten Membranmerkmal, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 5A beschrieben wurde, zusammen mit bestimmten Bereichseignungsmerkmalen ausgestattet. Somit besitzt der Kegel 34E eine Öffnung 90 (Fig. 7A und 7B) an einer vorderen, dem Gel zugewandten konischen Oberfläche, wie dies insbesondere in Fig. 7A gezeigt ist, die einen Schnitt durch den Kegel zeigt.
Gel 46 (nicht gezeigt) tritt durch die Öffnung 90 ein und kann eine Kraft auf die Außenfläche des Spannungsentlastungskegels ausüben, die als Membran 92 zur Erweiterung in einen in dem Gehäuse (nicht gezeigt) ausgebildeten Verlagerungshohlraum in analoger Weise zu dem unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 5A beschriebenen Hohlraum wirkt, wobei jedoch der Hohlraum in demjenigen Teil des Gehäuses ausgebildet ist, der den Körper des Kegels 34E umschließt. Alternativ hierzu oder zusätzlich kann die rückwärtige Oberfläche 94 der Öffnung 90 als Membran in analoger Weise zu der unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 4A beschriebenen Membranwirkung wirken.
Der Spannungsentlastungskegel 34E besitzt ferner Bereichseignungsmerkmale, die eine Verwendung desselben bei Kabeln mit verschiedenen Durchmessern innerhalb eines bestimmten Bereichs ermöglichen. Der Spannungsentlastungskegel 34E enthält daher drei Öffnungen 96, 98, 100, die zu dessen rückwärtiger Fläche in (Fig. 7 und 7A) belüftet bzw. offen sind und zwischeneinander zwei Kanäle 102, 104 bilden, die sich von der rückwärtigen Fläche her quer in den Kegel hinein und auf einen Teil der Länge desselben erstrecken. Die Arbeitsweise hinsichtlich der Bereichseignung des Kegels 34E sowie dessen Zusammenwirken mit dem äußeren Gehäuse werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ermöglichen eine Erweiterung des Volumens des Gels 46 in die Verbindung hinein bei ansteigender Temperatur desselben, und zwar entweder aufgrund des Temperaturanstiegs des umschlossenen Kabels im Betrieb und/oder aufgrund einer steigenden Umgebungstemperatur um das äußere Gehäuse 40 herum. Da jedoch in dem normalen Zustand der Verbindung, das heißt für den größeren Teil ihrer Lebensdauer, das Gel 46 warm und somit expandiert ist, ist auch ins Auge gefaßt, daß stattdessen einem Zusammenziehen unter bestimmten Bedingungen Rechnung getragen wird, wie zum Beispiel wenn der Stromfluß durch die Kabel unterbrochen wird.
Die Gelverlagerungsanordnung, soweit sie sich einer Bewegung eines elastischen Elements bedient, kann dann derart ausgebildet sein, daß sie sich in ihrem entspannten Zustand befindet, während das Gel erweitert ist, und sie sich beim Abkühlen und einer Volumenreduzierung des Gels ausdehnen kann, um dadurch den Druck auf das Gel beizubehalten.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung, bei dem der Spannungsentlastungskegel 34F eine Öffnung 110 lokal an seinem der Gehäusewand 60F benachbarten Außenumfang besitzt. Das Gehäuse 60F besitzt einen Ausnehmungsbereich 112 angrenzend an die Öffnung 110, ist jedoch von dieser durch eine flexible Membran 114 getrennt, die über dem Ausnehmungsbereich befestigt ist. Die Ausnehmung 112 ist zu der Rückseite des Spannungsentlastungskegels 34F hin belüftet.
Die Membran 114 und ihre Befestigung an dem Gehäuse 60F ist derart ausgebildet, daß unter normalen Betriebsbedingungen der Verbindung das expandierte Gel 46 die Öffnung 110 ausfüllt und sich die Membran 114 in ihrem entspannten Zustand befindet. Beim Abkühlen und somit bei Kontraktion des Gels 46 wird die Membran 114 durch den überschüssigen Luftdruck aus der Belüftungskammer (nicht gezeigt) dazu gebracht, sich zu dehnen und in die Öffnung 110 hinein zu erweitern, um dadurch den auf das Gel 46 wirkenden Druck aufrechtzuerhalten.
Es ist zu erkennen, daß das unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschriebene Konzept auch bei anderen Anordnungen zur Anwendung kommen könnte, wie zum Beispiel der unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 5A beschriebenen Anordnung.
Die Fig. 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele einer Bereichseignungs-Anordnung zur Schaffung einer Abdichtung an einer von mehreren länglichen Substraten mit unterschiedlichen Durchmessern, exemplifiziert durch Anwendung an einem Spannungsentlastungskegel zur Verwendung beispielsweise bei der Verbindung der Fig. 1. Ein Gehäuse 160 besteht aus einem relativ starren, leitfähigen, polymeren Polypropylenmaterial und liegt in Form von zwei im allgemeinen zylindrischen Schalenhälften vor (von denen nur eine gezeigt ist).
An jedem Ende ist das Gehäuse 160 mit zwei im wesentlichen parallelen und nach innen gerichteten, planaren Vorsprüngen oder Rippen 162 für den Eingriff mit jeweiligen Spannungsentlastungskegeln 164 versehen, von denen jeder ebenfalls in Form von zwei Kegelhälften vorliegt. Die Spannungsentlastungskegel 164 sind aus einem relativ flexiblen leitfähigen Gummimaterial gebildet und besitzen Schlitze 166 zum Aufnehmen der jeweiligen Vorsprünge 162.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, hat dann, wenn zwei solche Anordnungen, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben worden sind, um ein Kabel 168 herum zusammengebracht werden, das weichere Material des nunmehr vollständig ausgebildeten Spannungsentlastungskegels 164 die Tendenz, sich über den Außendurchmesser des Kabels 168 zu dehnen, sowie die Tendenz, sich entlang der Verbindungsfläche 170 der beiden Schalen hälften der Verbindungsumhüllung zu trennen. Die Steifigkeit der sich auf jeder Seite des Kabels 168 in den Spannungsentlastungskegel 164 hineinerstreckenden, vorspringenden Rippen 162 wirkt jedoch einer Bewegung des Kegels 164 an der Grenzfläche 170 von dem Kabel 168 weg entgegen.
Bei dem in den Fig. 9 und 10 gezeigten Beispiel ist der Spannungsentlastungskegel 164 mit Öffnungen 172 in seinem flexiblen Material ausgebildet, die sich auf jeder Seite der Schlitze 168, welche in der montierten Konfiguration durch die Rippen 162 verstärkt sind, in Richtung auf die Rückseite der konischen Oberfläche öffnen, d. h. die von dem Crimpbereich der Verbindung abgelegene Oberfläche. Die Öffnungen 172 steigern die Fähigkeit der Innenoberfläche des Spannungsentlastungskegels 164, sich über ein Kabel 168 zu spannen, um dadurch Kabeln mit einer größeren Größe Rechnung zu tragen, während an der Grenzfläche 170 eine gute Dichtwirkung um dieses aufrechterhalten wird. Insbesondere die zentrale Öffnung 172 bildet eine innere, halbzylindrische Membran, die um das Kabel 168 gedehnt werden kann, wobei die steifen Verstärkungsvorsprünge 162 die beiden Hälften des Kegels 164 an der Grenzfläche 170 in Anpassung an das umschlossene Kabel 168 drängen.
Es ist zu erkennen, daß die verstärkende Ineinandergreifanordnung der Fig. 9 und 10 auch eine Anpassung an längliche Substrate durch andere Mittel als Verwendung eines Spannungsentlastungskegels gestattet. Das Konzept kann zum Beispiel zur Schaffung einer Dichtung um eine Stange oder als Büchse verwendet werden, in der sich ein Kabel, das einen von mehreren verschiedenen Durchmessern aufweisen kann, durch eine Trennwand erstreckt.
Bei der Darstellung in den Fig. 11 und 12 handelt es sich bei einer Kegelhälfte 800, die aus einem leitfähigen Gummimaterial hergestellt ist, um eine Modifizierung der Kegelhälfte 164 der Fig. 9 und 10. Es ist zu erkennen, daß wie bei der Kegelhälfte 164 die Kegelhälfte 800 ein geschlossenes vorderes Ende aufweist und daß eine Kegelhälfte an jedem Ende jeder Schalenhälfte angeordnet wird, die die Umschließung um die Kabelverbindung bildet (wobei in den Fig. 11 und 12 nur ein Teil von einer Schalenhälfte gezeigt ist).
An der Rückseite (wie dargestellt) der Kegelhälfte 800 erstreckt sich eine große Öffnung 802 zu der geschlossenen vorderen Fläche des Kegels und ist durch die Schalenhälfte 804 radial geschlossen. Die Öffnung 802 ist durch ein Paar Rippen 806 in drei Bereiche unterteilt, die sich im allgemeinen radial von der Innenfläche der Schalenhälfte 804 wegerstrecken, und zwar in ähnlicher Weise, wie sich die Rippen 162 bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel von der Gehäuse-Schalenhälfte 160 wegerstrecken. Die Rippen 806 sind derart angeordnet, daß im Betrieb jeweils eine auf jeder Seite des Kabels in der Verbindung liegt. Ein relativ dünner Wandbereich 808 auf der Innenseite der Kegelhälfte 800 ist gewölbt, um sich im Betrieb an ein umschlossenes Kabel anzupassen sowie die freien, inneren Enden der Rippen 806 aufzunehmen und zu führen.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, sind die Rippen relativ nahe bei der Längsachse der Verbindung angeordnet, und die Länge des gewölbten Bereichs der inneren Wand 808 der Kegelhälfte 800 ist auf ein Minimum reduziert. In dieser Position der Rippen 806 paßt sich die Kegelhälfte 800 an ein Kabel mit einer minimalen Durchmessergröße an (nicht gezeigt). Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, besitzen die Rippen 806 eine Flexibilität, die ihnen eine Schräglage nach außen ermöglicht sowie es ferner ermöglicht, daß sich eine größere Länge des gewölbten Wandbereichs 808 dazwischen erstreckt. In dieser Position ist die Kegelhälfte 800 an ein Kabel mit einer maximalen Durchmessergröße angepaßt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel im Gegensatz zu der Fig. 9 und 10 die innere Oberfläche 808 der Kegelhälfte nicht gedehnt wird. Das Vorhandensein der Rippen 806 gewährleistet jedoch immer noch eine im wesentlichen vollständige Anpassung des fertigen Kegels um einen Bereich von Größen des Kabels, ohne daß Lufttaschen an der Grenzfläche der beiden Kegelhälften angrenzend an die Kabeloberfläche vorhanden sind. Es ist zu erkennen, daß die Flexibilität der Rippen 806 derart ist, daß sich diese um ein Kabel mit größerem Durchmesser nach außen schrägstellen können, daß sie jedoch relativ starr in bezug auf das weichere elastomere Material der Kegelhälften 800 sind.
Ein alternativer oder zusätzlicher Weg zum Schaffen einer Expansion des Gels 46 in der Verbindung der Fig. 1 ist unter Bezugnahme auf die Fig. 13A sowie auch unter Bezugnahme auf die Fig. 13B und 13C gezeigt, die jeweils einen Faradayschen Käfig darstellen, der gegenüber den bei den Bezugszeichen 28, 30 in Fig. 1 gezeigten modifiziert ist. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 13A zu sehen ist, sind die beiden Schalenhälften 28A, 30A aus flexiblem, leitfähigen, polymeren Material gebildet, und sie enthalten drei Öffnungen 120. Bei der Ausdehnung des Gels 46 wird der gesteigerte Druck auf die Schalenhälften 28A, 30A ausgeübt, die durch Kompression der Öffnungen 120 verformt werden. Ein Abkühlen des Gels führt zu einer Expansion des Volumens der Öffnungen 120 und somit zur Aufrechterhaltung des auf das Gel 46 wirkenden Drucks.
Eine Modifizierung der Anordnung der Fig. 13A ist in den Fig. 13B und 13C gezeigt, in denen jedes Ende der Schalenhälften 28B und 30B in abdichtender Weise an den Kabeldielektrika 18, 20 derart angebracht ist, daß zwei Öffnungen 122 gebildet sind, die innerhalb des Faradayschen Käfigs 28B, 30B um die zusammengecrimpten Leiter herum angeordnet sind. Wie in Fig. 13C gezeigt ist, tragen die Öffnungen 122 einem Ansteigen des Geldrucks dadurch Rechnung, daß sich die Schalenhälften 28B, 30B bei Expansion des Gels 46 nach innen biegen.
Die Fig. 14 und 15 offenbaren zwei Ausführungsbeispiele des Verbindungskonzepts der Fig. 1, bei denen einer Volumenänderung des Abdichtmaterials 46 durch eine Modifizierung der Konfiguration des äußeren Gehäuses 40 Rechnung getragen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 ist das im allgemeinen starre äußere Gehäuse 40C als Teil seiner Oberfläche mit einer flexiblen Wand 130 versehen, die dem Druck des darin enthaltenen Gels 46 (nicht gezeigt) ausgesetzt ist. Zur Vervollständigung der Steifigkeit des Gehäuses 40C insgesamt, das in Betrieb im Boden vergraben sein kann, ist eine starre Abdeckung 132 dazu ausgebildet, über die flexible Wand 130 gepaßt zu werden, um mit dieser einen Hohlraum zu bilden. Ein elastischer Block 134 aus Gummi ist in dem Hohlraum angeordnet. Bei Expansion des Gels 46 überträgt somit die flexible Wand 130 den Druck in eine Kompression des Blocks 134 entgegen der Haltewirkung des starren Gehäuses 40C, und bei einer Kontraktion hält die Wand 130 den Druck auf das Gel aufrecht, um die Entstehung von leeren Räumen um die Verbindung herum zu verhindern.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 15 ist dazu ausgebildet, die gleiche Wirkung wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 14 zu erzielen, jedoch ist dabei jede Hälfte des Gehäuses 40D aus einem Gummimaterial hergestellt und es besitzt einen Umfangsbereich 140 dünneren Querschnitts angrenzend an den Spannungsentlastungskegel 142, so daß sie vorzugsweise expandiert, jeglichem Anstieg im Gelvolumen Rechnung trägt sowie eine Rückstellkraft auf dieses ausübt.
Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 16, 17 und 18 gezeigt ist, besitzt ein längliches, halbzylindrisches, integrales Gummiformteil 1000 einen relativ dünnwandigen mittleren Abschnitt 1002 (Fig. 17) sowie ein Paar relativ dickwandiger Endabschnitte 1004, auf deren Innenseite eine Spannungsentlastungskegelhälfte 1006 ausgebildet ist (Fig. 18). Das Formteil 1000 ist dazu ausgebildet, in ein starres äußeres Kunststoffgehäuse 1008 eingepaßt zu werden, das wenigstens entlang eines Teils des mittleren Abschnitts 1002 radial von diesem beabstandet ist. Eine Verlagerung oder Expansion des Gelfüllungsmaterials in dem Formteil 1000 führt zu einem Biegen des mittleren Abschnitts 1002 in die Expansionskammer, die durch das äußere Gehäuse der fertigen Verbindung geschaffen ist, das vorzugsweise aus einem Paar Schalenhälften gebildet ist.
Die starren inneren Halterungselemente 150, 160, wie sie im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 21, 22 und 22A erläutert werden, können in das Gummiformteil 1000 integriert werden und durch Einschnappen in das äußere Kunststoffgehäuse festgelegt werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 19 und 20 sind zwei Kabel 1140 und 1142 schematisch dargestellt, die bei dem Bezugszeichen 1144 miteinander verbunden sind. Ein herumwickelbarer elastomerer Isolierkörper 1146 besitzt an jedem Ende Finger 1148, die sich nach innen verjüngen können, damit sie sich beidseits des Verbindungsbereichs 1144 an den reduzierten Durchmesser der Kabel 1140, 1142 anpassen können. Zu Beginn wird ein zylindrisches Verschlußelement 1150 auf jedes der Kabel 1140, 1142 aufgerollt. Die Verschlußelemente 1150 sind aus leitfähigem Gummi gebildet.
Fig. 20 zeigt die Verbindung in einem teilweise fertigen Zustand. Der isolierende Körper 1146, der ein komplementäres Paar Schalenhälften aufweisen kann, anstatt in Form der dargestellten herumwickelbaren Konfiguration ausgebildet zu sein, umschließt isolierendes Gelmaterial 1152 und kann auch eine massive Isolierung enthalten, die das Gel-Abdichtmaterial um schließt. Der Körper 1146 ist um die Verbindung 1144 herum geschlossen, und die Finger 1148 sind nach unten um die Kabel 1140, 1142 aufgebracht. Ein leitfähiges Verschlußelement 1150 ist derart dargestellt, daß es von seiner vorläufigen Position auf dem Kabel 1140 auseinandergerollt worden ist, so daß es sich gerade etwas mehr als über die Hälfte des Körpers 1146 erstreckt. Danach wird das andere, noch in der vorläufigen Position befindliche Verschlußelement 1150 auf dem Kabel 1142 derart auseinandergerollt, daß es das erste Verschlußelement überlappt. Auf diese Weise sind der isolierende Körper 1146 einschließlich seiner beiden fingerförmigen Endabschnitte 1148 sowie der gesamte Kabelverbindungsbereich in den beiden leitfähigen äußeren Elementen 1150 umschlossen.
Die Fig. 21, 22 und 22A offenbaren Ausführungsbeispiele einer Kabelverbindung, bei der eine leitfähige Komponente, wie zum Beispiel ein Faradayscher Käfig, innerhalb der Verbindung gehaltert werden kann, wenn diese ansonsten von nicht starrem Material umschlossen ist und insbesondere in bezug auf ein äußeres leitfähiges Gehäuse positiv festgelegt werden kann.
In Fig. 21 ist der gekrümmte Faradaysche Käfig 28C aus leitfähigem polymeren Material gebildet, in Silikongel-Abdichtmaterial 46 angeordnet, wie dies vorstehend beschrieben wurde, radial von den umschlossenen gecrimpten Leitern (nicht gezeigt) beabstandet (durch nicht gezeigte Mittel) sowie axial zwischen Spannungsentlastungskegeln 34G und 36G angeordnet. Diese Komponenten sind in dem äußeren Gehäuse 40 aus Polypropylen mit leitfähiger Füllung umschlossen.
Unter bestimmten Bedingungen und insbesondere, wenn die Temperatur des Gels 46 ansteigt, besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß sich der leitfähige Käfig 28C in dem Gel 46 in seitlicher Richtung zu dem Gehäuse 40 hin bewegen kann, das sich auf Massepotential befindet, und somit ein Kurzschluß gegenüber der hohen Spannung der Kabelleiter gebildet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Bewegung des Käfigs 28C dadurch verhindert, daß eine isolierende, polymere Halterungswanne oder Abstandselement 150 verwendet wird.
Die Wanne 150 ist gekrümmt und in dem ringförmigen Spalt zwischen dem Käfig 28C und dem Gehäuse 40 angebracht und ist wie diese Komponenten in Form von zwei Schalenhälften ausgebildet. Jede Hälfte des Abstandselements 150 ist auf jeder ihrer gekrümmten Oberflächen mit einer Reihe von Vorsprüngen versehen, um sie sowohl von dem Käfig 28C als auch von dem Gehäuse 40 zu beabstanden, so daß das Gel 46 den Raum um diese herum im wesentlichen vollständig füllen kann.
Das Abstandselement 150 ist dazu ausgebildet, einen guten körperlichen Eingriff sowohl mit dem Käfig 28C als auch mit dem Gehäuse 40 zu schaffen, beispielsweise mittels ineinandergreifender Vorsprünge und Öffnungen und/oder eines Schnappsitz-Mechanismus, um dadurch den leitfähigen Käfig 28C sowohl radial als auch in Längsrichtung in der Verbindung sicher in Position zu halten.
Die Fig. 22 und 22A zeigen eine weitere Variation eines Halterungselements zur Verwendung bei einem Faradayschen Käfig. Wie unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen zu sehen ist, besitzt das polymere isolierende Halterungselement 160 eine partielle, halbzylindrische Konfiguration mit einem Flansch an jedem Ende, um dadurch einen ringförmigen Kanal 162 zwischen der Halterung 160 und dem äußeren Gehäuse 60 zu schaffen, wenn es in Betrieb zum Haltern des Faradayschen Käfigs 28 verwendet wird.
Wie in Fig. 22A gezeigt ist, bei der es sich um einen Schnitt durch eine der Schalenhälftenkomponenten der Verbindung handelt, sind der Faradaysche Käfig 28 und das Gehäuse 60 vollständig halbzylindrisch ausgebildet, so daß beim Zusammenbringen derselben mit der entsprechenden Schalenhälfte um die gecrimpten Leiter (nicht gezeigt) ihre zylindrischen Oberflächen vollständig ausgebildet sind. Die beiden Schalenhälften des Halterungselements (von denen das eine, 160, gezeigt ist) erstrecken sich jedoch über weniger als 180º, wobei der dazwischen befindliche Bereich sowie der Kanal 162 durch das Gel 46 gefüllt sind, um eine radiale Gel-/Gel-Grenzfläche zwischen dem Faradayschen Käfig 28 und dem Gehäuse 60 beim Schließen der beiden Schalenhälften um den Crimpbereich zu schaffen.
Das Halterungselement 160 kann sowohl mit dem Faradayschen Käfig 28 als auch mit dem Gehäuse 40 seiner jeweiligen Schalenhälfte mechanisch gekoppelt werden, wie dies zum Beispiel unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 21 betrieben wurde, um dadurch den Faradayschen Käfig 28 sicher in der Verbindung festzulegen.
Die halternden Abstandselement 150, 160 können, müssen jedoch nicht, in Längsrichtung verlaufend zusammen mit dem zugehörigen Faradayschen Käfig enden.
Bei einer weiteren Modifizierung ist ins Auge gefaßt, daß das Halterungselement in integraler Weise an den Faradayschen Käfig und/oder das Gehäuse angeformt sein kann. Bei einer derartigen Konstruktion kann der Formvorgang an sich Luft aus der Formfläche des Halterungselements ausschließen, so daß die Notwendigkeit umgangen wird, daß das Gel 46 Zugang zu irgendeiner Grenzfläche zwischen dem Halterungselement und dem Faradayschen Käfig und/oder dem Gehäuse haben muß.
Die Fig. 23 und 23A zeigen zwei verschiedene Konfigurationen, durch die die Längsränder der beiden Schalenhälften des Gehäuses einer Kabelverbindung miteinander verriegelt werden können. In jedem Fall ist dabei ein Rand 180, 180A mit einer sich diesen entlangerstreckenden Nut 182, 182A versehen, die in Fig. 23 im Schnitt trapezförmig ausgebildet ist und in Fig. 23A im Schnitt schlüssellochförmig ausgebildet ist. Die Nuten 182, 182A sind mit Gel gefüllt, vorteilhafterweise mit dem gleichen, das die Gesamtisolierung der Verbindung schafft. Die gegenüberliegenden Ränder 184, 184A des Gehäuses sind mit entsprechend geformten Vorsprüngen 186, 186A ausgebildet. Beim Schließen der beiden Schalenhälften des Gehäuses um die elektrische Verbindung tritt der Vorsprung 186, 186A in Eingriff mit der zugehörigen Nut 182, 182A, und das Gel bildet dazwischen eine Dichtung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 23B ist ein Querschnitt eines verbundenen Kabels bei dem Bezugszeichen 200 schematisch dargestellt, das zum Teil in Gel 202 eingebettet ist, das in jedem Teil eines Paares von Schalenhälften 204, 206 enthalten ist. Die Schalenhälften 204, 206 sind im wesentlichen halbzylindrisch ausgebildet und bei dem Bezugszeichen 208 entlang eines Paares von Längsrändern gelenkig miteinander verbunden.
Das durch die beiden Schalenhälften gebildete, gelenkig verbundene zylindrische Gehäuse wird um die miteinander verbundenen Kabel herum geschlossen, und Fig. 23B zeigt die Situation unmittelbar vor dem Schließen des Gehäuses. Die dem Gelenk 208 gegenüberliegenden Längsränder der Schalenhälften 204, 208 sind mit einer zusammenwirkenden Anordnung aus einer Zunge 210 und einer Nut 212 entlang des Hauptteils der Länge des Gehäuses ausgebildet, das das Gel 202 enthält, welches in Anpassung um die umschlossenen, miteinander verbunden Kabel gedrängt werden soll.
Die Zunge 210 besitzt eine derartige Länge in Umfangsrichtung, daß sie beim Schließen der beiden Schalenhälften 204, 206 in die Nut 212 eingreift, bevor der auf das Gel 202 wirkende Druck ausreicht, um dieses in seitlicher Richtung aus dem Gehäuse herauszudrücken. Auf diese Weise bleibt das gesamte Gel 202 in Umfangsrichtung vollständig in dem geschlossenen Gehäuse enthalten, wodurch jegliche Möglichkeit eines Absche rens des Gels vermieden wird, das anschließend zur Entstehung von leeren Räumen in dem Gehäuse führen könnte.
Ein positives Verriegeln der beiden Schalenhälften 204, 206 miteinander wird durch eine Vielzahl einzelner Vorsprünge 214 entlang der Außenfläche der Zunge 210 erzielt, die in damit zusammenwirkende Öffnungen 216 in der Außenwand der Nut 212 einschnappen.
Ein Abdichten des Gehäuses gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, Luft, Staub oder anderen Verunreinigungen um dessen Umfang an der Grenzfläche der beiden Schalenhälften 204, 206 wird durch die Schaffung einer Rippe 218 um den gesamten Umfang der Schalenhälfte 206 gesteigert, die fest in eine komplementäre periphere Vertiefung 220 in der Schalenhälfte 204 eingreift.
Schließlich können die beiden Schalenhälften durch Kniehebel- Klammern oder andere geeignete Befestigungseinrichtungen aneinander befestigt werden, die außen an dem geschlossenen Gehäuse angebracht werden.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 24 zu sehen ist, ist eine Verbindung zwischen zwei abgeschirmten Kabeln 1160, 1162 in ein zweiteiliges Gehäuse 1164 eingeschlossen. Ein Schlitz 1166 ist an jedem Ende in das Gehäuse 1164 in Längsausfluchtung eingeschnitten, und die Abschirmungsdrähte 1168, 1170 der Kabel 1160, 1162 sind jeweils durch die Schlitze 1166 herausgeführt und bei dem Bezugszeichen 1172 über der Oberfläche des äußeren Gehäuses zusammengecrimpt. Das Verbinden der Abschirmungsdrähte 1168, 1170 miteinander sowie ihr Eingriff in den Schlitzen 1166 in dieser Weise verhindert, daß sich das Gehäuse 1164 entweder rotationsmäßig oder in Längsrichtung in bezug auf die miteinander verbundenen Kabel bewegt.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 25 zu sehen ist, ist das Gehäuse 1180 aus zwei halbzylindrischen Schalenhälften gebildet, die entlang ihres zentralen Bereichs bei dem Bezugszeichen 1182 gelenkig miteinander verbunden sind und die mittels einer Anordnung aus einer Zunge und einer Nut um ihre miteinander in Eingriff tretenden Umfangsbereiche dicht verschlossen sind. Jenseits eines sich verjüngenden Bereichs in Richtung auf jedes Ende des Gehäuses 1180 ist ein zylindrischer Bereich 1186 zwischen einem Paar Rippen 1188 ausgebildet, die sich um den Umfang des Gehäuses herumerstrecken.
Das Gehäuse 1180 ist an den umschlossenen, miteinander verbundenen Kabeln mittels Band, eines Bandwickels, einer Rollfeder oder dergleichen Einrichtung 1190 befestigt, die um die zylindrischen Gehäusebereiche 1186 herumgewickelt ist. Zur Steigerung der Abdichtwirkung sowie zur Unterstützung der Festhaltewirkung des Gehäuses auf den Kabeln können Mastix oder anderes Abdichtmaterial zwischen den Gehäusebereichen 1186 und den darunterliegenden Kabelmänteln vorgesehen sein. Das Abdichtmaterial kann auf die Kabel als Umwickelung aufgebracht werden oder durch das Gehäuse 1180 festgehalten werden.

Claims

1. Umhüllung zum Umschließen einer Verbindung zwischen zwei elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162), wobei die Umhüllung ein Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 206, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) und ein darin angeordnetes, elektrisch leitfähiges Element (28, 30) aufweist, wobei das leitfähige Element (28, 30) im Betrieb derart angeordnet ist, daß es einen elektrischen Kontakt mit der Verbindung herstellt und diese in abdichtender Weise umschließt, wobei der Raum zwischen dem leitfähigen Element (28, 30) und dem Gehäuse im Betrieb mit einem zusammendrückbaren Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) im wesentlichen gefüllt ist und wobei das leitfähige Element (28, 30) elastisch ist, um im Betrieb die Entstehung von leeren Räumen innerhalb des Gehäuses außerhalb von dem leitfähigen Element (28, 30) im wesentlichen zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Element (28, 30) wenigstens einen vollständig darin enthaltenen leeren Raum oder gasförmigen Einschluß (120) aufweist, der im Betrieb über das elastische leitfähige Element (28, 30) einen Druck von dem Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) ausgesetzt ist.

2. Umhüllung zum Umschließen einer Verbindung zwischen zwei elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162), wobei die Umhüllung ein Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 206, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) und ein darin angeordnetes, elektrisch leitfähiges Element (28, 30) aufweist, wobei das leitfähige Element (28, 30) im Betrieb derart angeordnet ist, daß es elektrischen Kontakt mit der Verbindung herstellt und diese in abdichtender Weise umschließt, wobei der Raum zwischen dem leitfähigen Element (28, 30) und dem Gehäuse im Betrieb mit einem zusammendrückbaren Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) im wesentlichen gefüllt ist und wobei das leitfähige Element (28, 30) elastisch ist, um im Betrieb die Entstehung von leeren Räumen innerhalb des Gehäuses außerhalb von dem leitfähigen Element (28, 30) im wesentlichen zu verhindern,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse wenigstens zwei ineinandergreifende Teile aufweist, von denen jedes einen Teil des leitfähigen Elements (28, 30) sowie einen Teil des Abdichtmaterials (46, 202, 614, 1152) enthält,

sowie weiterhin dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens ein leerer Raum oder gasförmiger Einschluß (120, 122) vollständig innerhalb des leitförmigen Elements (28, 30) vorgesehen ist und/oder derart ausgebildet ist, daß er sich im Betrieb zwischen dem leitförmigen Element (28, 30) und der Verbindung der beiden leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162) befindet, wobei der leere Raum oder gasförmige Einschluß (120, 122) im Betrieb über das elastische, leitfähige Element (28, 30) einem Druck von dem Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) ausgesetzt ist.

3. Umhüllung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das zusammendrückbare Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) ein ölgestrecktes, polymeres Abdichtmaterial ist.

4. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das elastische leitfähige Element (28, 30) dazu ausgebildet ist, im Betrieb Druck auf das Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) auszuüben.

5. Umhüllung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3 oder 4, wenn diese von Anspruch 1 abhängen, wobei wenigstens ein zusätzlicher leerer Raum oder gasförmiger Einschluß (122) im Betrieb dazu ausgebildet ist, daß er in abdichtender Weise zwischen dem leitfähigen Element (28, 30) und der Verbindung zwischen den beiden leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162) enthalten ist sowie über das elastische leitfähige Element (28, 30) dem Druck des Abdichtmaterials (46, 202, 614, 1152) ausgesetzt ist.

6. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Abdichtmaterial (42, 202, 614, 1152) Gel aufweist.

7. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, mit einem Spannungsentlastungskegel (34, 36, 142, 164, 610, 800, 1006), der dazu ausgebildet ist, daß er im Betrieb um eine der leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162) in dem Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) herum angeordnet wird, und wobei der Spannungsentlastungskegel eine elastische Öffnungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, daß sie ihr Volumen in Abhängigkeit von einer Volumenänderung des Abdichtmaterials (46, 202, 614, 1152) ändert.

8. Umhüllung nach Anspruch 7, wobei der Spannungsentlastungskegel (34, 36, 142, 164, 610, 800, 1006) folgendes aufweist:

(a) eine relative starre Komponente; und

(b) eine relativ elastische Komponente;

wobei die starre Komponente dazu ausgebildet ist, die elastische Komponente im Betrieb in eine im wesentliche vollständige Anpassung um eine der leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162) zu drängen.

9. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 206, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) eine leitfähige Außenfläche aufweist.

10. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 206, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) einen elastischen Bereich aufweist, um einer Volumenänderung oder Verlagerung des Abdichtmaterials (46, 202, 614, 1152) Rechnung zu tragen.

11. Umhüllung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden, von diesem abhängigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 206, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) wenigstens zwei ineinandergreifende Teile aufweist, von denen jedes einen Teil des leitfähigen Elements (28, 30) sowie einen Teil des Abdichtmaterials (46, 202, 614, 1152) enthält.

12. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, mit einer Lokalisierungseinrichtung, die zum Haltern des elektrisch leitfähigen Elements (28, 30) sowie zum Beibehalten von dessen Position in dem Abdichtmaterial (46, 202, 614, 1152) ausgebildet ist.

13. Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (38, 40, 60F, 160, 204, 206, 602, 1008, 1146, 1164, 1180) starr ist.

14. Elektrische gegenseitige Verbindung, bei der zwei leitfähige Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162), die elektrisch miteinander verbunden sind, im Bereich ihrer gegenseitigen Verbindung in einer Umhüllung nach einem der vorausgehenden Ansprüche umschlossen sind.

15. Gegenseitige Verbindung nach Anspruch 14, wobei wenigstens eine und vorzugsweise beide der leitfähigen Komponenten (2, 4, 1140, 1142, 1160, 1162) ein elektrisches Starkstromkabel aufweisen.