DE7407778U - Hochspannungs-Verbindungsvorrichtung - Google Patents

Description

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Dr.-lng. Wolff ^

H. Barteis

Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held Dipl.-Phys. Wolff

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22.3.1976/3322rrp

Firma Karl Pfisterer Elektrotechnische Spezialartikel, Stuttgart-Untertürkheim (Baden-Württemberg)

Hochspannungs-Verbindungsvorrichtung

Telefonische Auskünfte und Aurträge sind nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich

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ver-/bessern, daß der Spannungsbereich, in dem sie verwendbar ist, nach oben hin erweitert wird. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch mindestens ein die Hülse in axialer Richtung belastendes,

vorzugsweise aus mehreren Tellerfedern gebildetes Federelement gelöst.

Ein solches Federelement drückt ständig in axialer Richtung auf die Hülse und gewährleistet daher auch bei einer sehr starken Abweichung des Außendurchmessers der Kabelisolation vom Mittelwert noch einen ausreichend hohen Anlagedruck der Hülse an dieser Isolation und der Innenmantelfläche des Isolierkörpers. Ferner vermag ein solches Federelement Wärmedehnungen auszugleichen.

Die Hülse kann dabei an dem dem abisolierten Kabelende benachbarten Ende einer im Isolierkörper längsverschiebbaren Büchse abgestützt und das Federelement zwischen einer Schulter des Isolierkörpers und der Büchse angeordnet sein.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist jedoch das Federelement zwischen einer Schulter einer gegen das der Einführung des Kabels dienende Ende des Isolierkörpers drückbaren, mit einer Durchtrittsöffnung für das Kabel versehenen Haube und einem an der Hülse anliegenden Druckkörper angeordnet. Bei einer konischen Form der Anlagefläche des Isolierkörpers für die Hülse ergibt sich hierbei der Vorteil, daß das Federelement auf die Hülse im Sinne einer Verschiebung zu dem im Durchmesser kleineren Ende des Konus hin einwirkt.

Um nicht nur im Bereich der Hülse die für hohe Spannungswerte erforderliche Sicherheit z.u erreichen, sondern auch im Bereich der Steckverbindung, falls die Steckbuchse nicht in den Isolierkörper eingegossen ist, was nicht immer möglich oder zweckmäßig ist, kann man die Steckverbindung in einem vorzugsweise an der Innenwandung des Isolierkörpers anliegenden Käfig aus einem elektrisch leitenden Material anordnen. Dieser Käfig

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wird leitend mit der Steckverbindung verbunden und verhindert dadurch die Ausbildung eines elektrischen Feldes in dem Luftraum zwischen der Steckverbindung und dem Käfig.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels im montierten Zustand mit einem angeschlossenen Kabel;

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine als Hochspannungsdurchführung ausgebildete Verbindungsvorrichtung für ein kunststoffisoliertes Kabel 201, das für eine Spannung von 20 kV geeignet ist.

Ein als Isolierkörper dienender Becher 221 weist an seinem offenen, der Einführung eines Kabels 201 dienenden Ende einen Flansch 223 auf. Der Innenraum des Bechers 221 verjüngt sich vom Flansch 223 bis zu dem einstückig mit dem hohlzylindrischen Teil ausgebildeten Boden 222 konisch, wo der Innendurchmesser noch größer ist als der Außendurchmesser der Isolation 237 des Kabels 201.

Für die Verbindung mit dem Kabel 201 ist eine Steckverbindung vorgesehen, deren Stecker fest auf dem abisolierten Ende 202 des Kabels sitzt und aus einer außen konischen, in Längsrichtung geschlitzten Klemmhülse 208 und einer vorzugsweise mittels eines hydraulischen Werkzeuges über diese gepreßten Spannhülse 206 besteht, in deren Außenmantelfläche ein Viellinienkontaktelement 238 eingelassen ist. Die Steckbuchse der Steckverbindung, wird durch einen hohlzylindrischen Fortsatz 229 eines Bolzens 229' gebildet, der dicht durch eine zentrale Bohrung im Boden

des Bechers 221 hindurchgeführt ist und in dem aus dem Becher herausragenden Abschnitt mit einem Außengewinde versehen ist, auf dem eine Mutter 232 geführt ist. Die Dichtung erfolgt mit Hilfe von Dichtringen 252 und 253, welche in einer zur zentralen Bohrung hin offenen Ringnut bzw. zwischen einer Schulter des Bolzens/und dem Boden des Bechers liegen. Der Außendurchmesser des die Steckbuchse bildenden Fortsatzes 229 ist größer als der Außendurchmesser des Bolzens 229', aber wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Bechers 221 im Bereich der Steckverbindung.

Zwischen dem Boden 222 des Bechers 221 und der durch den Fortsatz 229 aebildeten Schulter 254 ist ein Tellerfederpaket 255 angeordnet, das auf dem Bolzen 229' geführt ist und radial über den Fortsatz 229 übersteht. Auf das Tellerfederpaket 255 ist eine aus Metall bestehende Büchse 256 aufsetzbar, die konzentrisch zur Längsachse des Bechers 221 im Ringraum zwischen diesem und dem Fortsatz 229 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Büchse 256 ist einstückig mit einem Druckteller 257 ausgebildet, der auf das abisolierte Ende 202 des Kabels 201 aufgeschoben ist und das Ende der aus Kunststoff bestehenden Isolation 237 des Kabels übergreift. Aus Gründen der Potentialsteuerung bildet die der Büchse 256 abgekehrte Stirnseite des Drucktellers 257 einen Kegelstumpf, der sich von der Büchse 256 weg verjüngt.

An dieser Kegelstumpffläche liegt die korrespondierend ausgebildete Stirnfläche einer aus weichem, nichtleitendem Gummi bestehenden Hülse 230 an. Ihre Länge ist etwa gleich dem Außendurchmesser. Zweckmäßigerweise wird die Isolation 237 in demjenigen Abschnitt, in dem die Hülse anliegt, zum abisolierten Ende hin leicht 'ionisch ausgebildet. Außerdem muß vor dem Aufschieben der Hülse 230 auf die Isolation 237 diese von der zwischen ihr und

210 der Ummantelung 240 vorhandenen Graphitschicht/befreit werden.

Der dem Druckteller 257 abgekehrte Endabschnitt der Hülse 230 bildet einen sich zum Ende hin verjüngenden Kegelstumpf mit einem

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Kegelwinkel von etwa 90°. An dieser Kegelstumpffläche liegt ί die korrespondierend ausgebildete Fläche eines

Druckkörpers 241 aus hartem, leitendem Gummi

an. Die Hülse 230 und der Druckkörper 241 sind zusammenvulkanisiert. Die der Hülse 230 abgekehrte, plane Stirnfläche des Druckkörpers 241 liegt an einem Druckring 258 an, der seinerseits an einer Schulter einer Haube 243 abgestützt ist. Die aus Metall bestehende Haube 243 ist mit einem Flansch 244 versehen, der mittels Schrauben 245 an einen Anpreßring 250 andrückbar ist, welcher seinerseits mittels Schrauben 249 den Flansch 223 gegen einen die Durchtrittsöffnung für den Becher 221 bildenden Ring 247 preßt. Weiterhin ist die Haube 243 mit einem hülsenförmigen Ansatz versehen, der das Ende der Ummantelung 240 mit den auf deren Außenseite gelegten Drähten übergreift und in einen Schrumpfschlauch 259 gesteckt wird, welcher über den sich unmittelbar an die Haube anschließenden Abschnitt des Kabels gezogen wird. In demjenigen Bereich, in dem der Druckkörper 241 die Isolation 237 umgibt, ist diese noch mit ihrer Graphitschicht 210 versehen, damit der Druckkörper auch das Feld zwischen der Graphitschicht und der Seele des Kabels zu steuern vermag.

Ferner sind zur Vermeidung von Überschlägen die Steckverbindung sowie die Büchse 256 in einem metallischen Käfig 260 angeordnet, der an der Innenwandung des Bechers 221 im Bereich zwischen der Hülse 230 und dem Boden 222 des Bechers 221 anliegt und auch den Boden 222 bedeckt. Dieser Käfig kann durch eine Büchse oder eine leitende Schicht auf dem Becher gebildet sein. Wie Fig. 1 zeigt, dringt der Käfig auf eine kurze Strecke zwischen die Hülse 230 und den Becher 221 ein. Der Käfig 260 ist leitend mit dem Bolzen 229' verbunden. Daher ist der Raum im Inneren des Käfigs feldfrei.

Da beim Einführen des Kabels 201 in den Becher 221 und dem dadurch erfolgenden Einstecken der Spannhülse 206 in die Steckbuchse 229 die Büchse 256 in Anlage an das Tellerfederpaket 255

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kommt und dieses mehr und mehr zusammendrückt, wird die Hülse 230 unter einer ständig sie in axialer Richtung belastenden Kraft gehalten,!wodurch eine sichere Abdichtung auch bei relativ großen Abweichungen des Durchmessers der Isolation 237 vom Sollwert und bei Wärmedehnungen gewährleistet ist.

Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, das weitgehend in seinem Aufbau mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 übereinstimmt, wird die aus einem weichen, nichtleitenden Gummi bestehende Hülse 330 unter einer in axialer Richtung wirkenden Federkraft gehalten. Das diese Kraft erzeugende Federelement, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel ebenfalls um ein Tellerfederpaket 355 handelt, ist jedoch nicht zwischen der Steckbuchse 329 und dem Boden des den Isolierkörper bildenden Bechers 321 angeordnet, sondern zwischen einer Schulter der Haube 343 und einem dem Druckring 258 entsprechenden Druckring 358, an dem der aus einem harten, leitenden Gummi bestehende Druckkörper 341 anliegt, an dem andererseits die Hülse 330 anliegt. Eine solche Anordnung des Federelementes bietet den Vorteil, daß die Federkraft die Hülse 330 gegen das sich verjüngende Ende des Konus drückt, der durch die Innenmantelfläche des Bechers 321 gebildet wird.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der die Bohrung des Druckringes 358 auf der dem Druckkörper zugekehrten Seite begrenzende Rand stark abgerundet. Der Druckkörper 341 bildet eine in den Ringspalt zwischen dem Druckring und der Isolation 387 eingreifende Dichtlippe 341'. Weiterhin ist, wie Fig. zeigt, die Anlagefläche des Druckkörpers 341 für die mit ihm zusammenvulkanisierte Hülse 330 in Form eines Trichters mit von innen nach außen zunehmender Krümmung der Mantellinien ausgebildet. Auch die äußere Kante des Druckkörpers ist an diesem Ende abgerundet.

Um auch an dem dem Druckkörper 341 abgekehrten Ende der Hülse 330 eine wirksame Feldsteuerung zu haben, ist zwischen einem

metallischen Druckteller 357, der wie der Druckteller 257 zwischen dem Ende der Isolation 337 und der KlenunhUlse 308 sowie der Spannhülse 306 festgeklemmt ist, ein aus einem harten, leitenden Gummi bestehender Druckring 361 angeordnet, der mit der Hülse 330 zusammenvulkanisiert ist. Wie bei dem Druckkörper 341 ist bei dem Druckring 361 der Innendurchmesser wegen der Toleranzen des Außendurchmessers der Isolation 337 größer als dieser Außendurchmesser gewählt. Außerdem ist der die Bohrung des Druckringes 361 auf der der Hülse zugekehrten Seite begrenzende Rand stark abgerundet. Dasselbe gilt für den äußeren Rand auf dieser Seite. In den Ringspalt zwischen der Dichtung 337 und dem Druckring 361 greift eine Dichtlippe 362 der Hülse 330 ein.

Weiterhin ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein an der Innenwand des Bechers 321 anliegender, metallischer Käfig 360 vorgesehen, der den Boden des Bechers bedeckt und sich bis in die Nähe der Hülse 330 erstreckt, wo er zwischen dem Druckring 361 und dem Becher endet.

Im übrigen bestehen keine wesentlichen Unterschiede in der Ausbildung dieses Ausführungsbeispiels gegenüber demjenigen gemäß Fig. 1, sodaß zur weiteren Erläuterung auf die Ausführungen zu diesem Ausführunqsbeispiel verwiesen vrerden kann.

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Claims (5)

Schutzansprüche

1. Hochspannungs-Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur Verwendung als Hochspannungsdurchführung, mit einem äußeren, hohlzylindrischen Isolierkörper, in dessen eines Ende ein isoliertes Kabel durch eine sich an die Isolation des Kabels anlegende Dichtung hindurch einführbar ist und durch dessen anderes Ende ein Anschlußleiter herausgeführt ist, der mit einer das abisolierte Kabelende kontaktierenden Klemmvorrichtung verbunden ist, die als Steckverbindung ausgebildet ist, deren einer Teil auf dem abisolierten Ende des Kabels zu befestigen ist, wobei die Dichtung als eine sich mit ihrer Außenmantelfläche an die Innenwandung des Isolierkörpers und mit ihrer Innenmantelfläche aa die Kabelisolation dicht anlegende Hülse aus einem elektrisch nichtleitenden, elastischen Material ausgebildet ist,

gekennzeichnet durch mindestens ein die Hülse (230;330) in axialer Richtung belastendes, vorzugsweise aus mehreren Tellerfedern gebildetes Federelement (255;355).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (230) an dem dem abisolierten Kabelende benachbarten Ende einer im Isolierkörper (221) lKngsverschiebbaren,Büchse (256) abgestützt ist und das Federelement (255) zwischen einer Schulter des Isolierkörpers (221) und der Büchse (256) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (355) zwischen einer Schulter einer gegen das der Einführung des Kabels dienende Ende des Isolierkörpers (321) drückbaren, mit einer Durchtrittsöffnung für das Kabel versehenen Haube (343).und einem an der Hülse (330) anliegenden Druckkörper (341) angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dem abisolierten Kabelende benachbarte Ende der Hülse (330) an einen Ringkörper (361) aus einem elektrisch leitenden, harten Gummi anvulkanisiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (206,208,229,238,-306, 329) in einem vorzugsweise an der Innenwandung des Isolierkörpers (221,321) anlieqenden Käfig (260;360) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist.

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