DE8301564U1 - Anordnung zum Verbinden von elektrischen, kunststoffisolierten Leitern - Google Patents

Description

HEW 7

18. Jan. 1983

Anordnung zum Verbinden von elektrischen, kunststoff!solierten Leitern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verbinden oder zum Abschluß von elektrischen, kunststoffisolierten Leitern, bestehend aus einer die Leiter einschließlich deren Isolierung umgebenden Muffe in Gestalt eines zylindrischen Formkörpers, wobei sich im Raum zwischen den Leitern bzw. deren Isolierungen und dem Formkörper ein Füllmaterial befindet, und am Austritt jedes Leiters aus dem Innenraum der Muffe befindliche Flanschkörper mit zylinderförmigem Schaft und einer axialen Bohrung für die Leiterdurchführungen, wobei die Flanschkörper mit ihrem Schaft in den Innenraum der Muffe hineinragen.

In der Anschluß- und Verbindungstechnik für elektrische Leiter werden zur Zeit die unterschiedlichsten Verfahren angewendet. So ist es seit langem bekannt, Verbindungsstellen für elektrische Leiter mit Bewicklungen aus selbstverschweißenden oder selbstverklebenden Kunststoffbändern zu versehen und diese Verbindungsstellen anschließend einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Die mechanische Festigkeit solcher Verbindungsstellen ist jedoch für viele Anwendungszwecke nicht ausreichend-Bekannt ist es ferner, nach Durchverbinden der Leiterenden die Verbindungsstelle mit einem Muffengehäuse zu umgeben, in das anschließend durch eine Öffnung von außen her ein geeignetes flüssiges Füllmaterial eingegeben wird, beispielsweise ein wärmehärtendes oder selbstvernetzendes Gießharz, das nach seiner Verfestigung den Verbund zwischen den elektrischen Leitern bzw. deren isolierender Umhüllung und dem Muffengehäuse herstellt. Derartig her-

gestellte Verbindungsmuffen haben jedoch den Nachteil, daß wegen der Schwierigkeit des Eindosierens des in flüssigem Zustand befindlichen Füllmaterials Lufteinschlüsse nur schwer auszuschließen sind. Daher ist die mechanische Festigkeit solcher Verbindungen ungenügend.

Für die Anpassung an erhöhte Betriebstemperaturen, beispielsweise im Falle von elektrischen Heizleitungen oder -kabeln, werden darüber hinaus häufig als Isoliermaterialien für die elektrischen Leiter Fluorpolymere verwendet, die mit Gießharzen praktisch keinen Verbund eingehen, sofern man nicht eine Oberflächenbehandlung vornimmt, die am fertigen Kabel oft aber nur unter Schwierigkeiten vorgenommen werden kann. Man hat hier deshalb bereits versucht, die Muffenverbindung mittels Verschraubungen unter Verwendung von Dichtelementen herzustellen, die Abdichtung, insbesondere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, ist jedoch unbefriedigend und gibt zu Störungen im Betriebsverhalten des Kabels oder der Leitung Anlaß. Auch ist ein Einsatz in explosionsgeschützten Räumen nicht möglich, da dort nur nichtlösbare Muffenverbindungen zugelassen sind.

Diese Probleme werden überwunden durch eine bekannte Muffenverbindung (DE-GM 80 29 424), bei der die Verbindungsstelle der elektrischen Leiter von einem Muffenkörper aus einem Material erhöhter Wärmestandfestigkeit umgeben ist, in dem sich eine Füllmasse aus einem thermoplastischen Kunststoff mit niedrigerem Schmelzbereich als der Muffenkörper befindet. Diese Füllmasse bewirkt eine innige Verbindung zwischen den Isolierungen der Leiter, der Innenwandung des Muffenkörpers sowie den seitlich in das Muffengehäuse hineinragenden Abschlußstopfen. Diese Verbindung, die auch den druckdichten Einsatz bei hochtemperaturbeständigen Kabel- oder Leitungsisolierungen gestattet, erfordert bei der Herstellung die gleichzeitige Anwendung von Druck und Wärme. Wenn auch diese bekannte Muffenverbindung einen sicheren störungsfreien Betrieb über Jahre hinaus gewährleistet, können Probleme bei der Montage in den Fällen auftreten, wo ein Abzweig oder eine Verbindungsstelle, aus welchen Gründen auch immer, gerade an für das Montagepersonal schwer zugänglichen und räumlich beengten Stellen erfolgen muß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für eine Verbindung oder einen Abschluß für elektrische Leiter zu finden,

die den gestellten Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit und mechanischer Festigkeit genügt, darüber hinaus aber auch an schwer zugänglichen und räumlich beengten Stellen leicht herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Flanschkörper bzw. deren Schaft mindestens an ihrer in den Muffenraum hineinragenden Oberfläche mit einer Profilierung versehen sind, die mit einer längs der Innenfläche des Muffenkörpers angeordneten zweiten Profilierung schraub- oder steckbar zusammenwirkt, wobei als Füllmaterial eine Masse dient, die gleichzeitig in die freie Profilierung des Muffenkörpers und von innen her gegen die Schraub- oder Steckverbindung von Muffenkörpern und Flanschkörpern dichtend drückt. Die über die Muffenlänge vorgesehene Profilierung im Zusammenwirken mit der Profilierung der Flanschkörper gewährleistet eine sichere Labyrinthdichtung. Diese Muffenverbindung ist für beliebige Leiterisoliermaterialien einsetzbar, auch z. B. für hochtemperaturbeständige Leitungen.

Die Montage ist einfach durchzuführen, der Raumbedarf ist gering. In den z. B. über eine Leiterverbindungsstelle übergeschobenen Muffenkörper mit einseitig teilweise eingeführtem Flanschkörper wird die Füllmasse von dem anderen Ende her eingebracht und der zweite Flanschkörper eingesteckt oder eingeschraubt. Durch weiteres Einführen der Flanschkörper in den Muffenkörper wird die Füllmasse unter Druck in die Hohlräume innerhalb des Muffenkörpers eingepreßt, aber auch in die Profilierung.

In diesen Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn nach einem weiteren Erfindungsgedanken die erste Profilierung ein Außengewinde und die zweite Profilierung ein Innengewinde ist. Auf diese Weise ist es möglich, lediglich durch Einschrauben der Flanschkörper in den Muffenkörper für die Druckbeaufschlagung der Füllmasse zu sorgen. Als zweckmäßig hat es sich hierbei auch erwiesen, wenn sich das Innengewinde über die gesamte Länge des Muffenkörpers erstreckt. Ungenauigkeiten in der Mengendosierung der Füllmasse können durch entsprechendes Weitereindrehen öer Flanschkörper ausgeglichen werden, ohne ddß es zu Undichtigkeiten im Muffenbereich kommt.

Zweckmäßig kann es mitunter auch sein, wenn in Weiterführung der Erfindung die Bohrung im Flanschkörper für die Leiterdurchführung im Bereich des

/J. W

Schaftes einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Damit ist eine sichere Verankerung des Leitungsendes im Durchführungsbereich gewährleistet.

Soll den gestellten Anforderungen entsprechend die Muffenverbindung nicht lösbar ausgebildet sein, können in Weiterführung des Erfindungsgedankens die Flanschkörper am in den Muffenkörper hineinragenden Ende des Schaftes stirnseitig ausgespart sein. Das in diese Aussparung im zusammengeschraubten Zustand eingreifende Füllmaterial verhindert mit Sicherheit ein Rückdrehen der Flanschkörper und damit eine Selbstlösung der kraft- und formschlüssigen Verbindung.

Die Flanschkörper werden von Hand in den Muffenkörper eingeführt, etwa eingeschraubt oder eingedreht. Für diesen Zweck hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Flanschkörper flanschseitig eine vom runden Querschnitt abweichende Querschnittsform zu geben, beispielsweise in der Art, daß handelsübliche Schraubschlüssel verwendet werden können.

Soll keine Leitungsverbindung feuchtigkeitsdicht hergestellt werden, sondern vielmehr das Ende einer Leitung, etwa zum Anschluß an eine überwachungs-. oder Temperaturmeßeinrichtung, oder soll das Leitungsende zusammen mit einer entsprechenden Sonde feuchtigkeitsdicht gekapselt sein, kann ebenfalls entsprechend der Erfindung verfahren werden. Hierzu kann es sich mitunter jedoch als zweckmäßig erweisen, einen nur einseitig offenen zylindrischen Formkörper zu verwenden, wobei das offene Ende zum Einführen etwa einer Meßsonde mit zugehöriger Anschlußleitung sowie zum Einführen eines Flanschkörpers nach dem Einbringen eines Fül!materials dient.

Für den Fall, daß es sich um eine Leitungsverbindung handelt, kann es auch von Vorteil sein, wenn im Innenraum des zylindrischen Formkörpers ein zusätzlicher Führungskörper für die beiderseitigen Leitungsenden vorgesehen ist. Damit bleiben diese Enden auch beim Zusammenpressen der Füllmasse eindeutig fixiert, Betriebsstörungen sind so von vornherein vermieden. Darüber hinaus bringt der Führungskörper Vorteile, wenn geschirmte Leitungen, beispielsweise Heizleitungen, miteinander verbunden werden und die Schirmdrahtlage im Muffenbereich getrennt geführt werden muß.

Für den erwähnten Fall der Heizleitungen oder anderen Kabeln oder Leitungen, die selbst mit einer höher temperaturbeständigen Isolierung versehen sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Muffenkörper sowie die Flanschkörper aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff bestehen. Das kann beispielsweise ein Polyamid oder auch ein Fluorpolymeres sein, etwa ein aus der
Schmelze nicht verarbeitbares Tetrafluorpolymeres.

Als Füllmasse für die Muffenverbindung oder den Endenabschluß sind vernetzte oder unvernetzte Massen auf Silikon-Kautschuk-Basis geeignet, es können auch teilvernetzte Silikonkautschuke Verwendung finden. Letztere sind besonders vorteilhaft in Verbindung mit Muffenkörpern und Flanschkörpern aus Fluorpolymeren, weil sich hierbei ohne Vorbehandlung der Oberflächen gute Haftfestigkeiten im Grenzflächenbereich ergeben.

Selbstverständlich sind auch übliche Gießharze im Rahmen der Erfindung einsetzbar, die nach dem Aushärten eine kompakte Verbindung ergeben und durch den Eingriff in die Profilierung oder in die Gewindegänge wegen der Vielzahl hintereinander liegender Labyrinthe auch die geforderte Dichtigkeit gewährleisten. _:

Verbessert werden kann die Dichtwirkung bei einer Anordnung nach der Erfindung noch dadurch, daß die Form des Innen- und Außengewindes ein Spitzgewinde ist. Hierdurch werden die Wege im Bereich der Labyrinthe verlängert und
damit deren Wirksamkeit noch gesteigert.

Wie bereits für den Fall eines Endenabschlusses angedeutet, können zusammen mit der Leiterverbindung im Formkörper Temperaturfühler und/oder -begrenzer enthalten sein. Diese können z. B. für die Unterbrechung des Stromkreises
sorgen, wenn im Störungsfall ein bestimmter Temperaturwert überschritten
wird.

Unabhängig von dem Einsatz der Erfindung und der gewählten Füllmasse oder dem Füllmaterial hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Wandung des Muffenkörpers mindestens einmal durchbohrt ist. Durch eine solche Bohrung kann
einmal die beim Zusammenschrauben der Muffe im Innern des Muffenkörpers befindliche Luft entweichen, zum anderen dient sie als optische Kontrollanzeige,

wenn ein ausreichender Druck von den Flanschkörpern her die im Innern befindliche Masse in alle Hohlräume gleichmäßig verteilt hat, so daß ein Masseüberschuß nach draußen tritt.

Die Erfindung sei anhand oer in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten Verbindungsmuffe näher erläutert.

Zur Herstellung einer dichten und zugfesten Verbindung der beiden z. B. als geschirmte Heizleitungen ausgebildeten elektrischen Leitungen 1 und 2 sind deren abgesetzte Enden in den Muffenkörper 3 eingeführt. Die elektrisch leitende Verbindung der beiden Leiterenden 4 und 5 erfolgt z. B. über eine Klenrnhülse 6, zur Festlegung dieser Verbindung im Muffenraum dient ein zusätzlicher Führungskörper 7 mit der längsverlaufenden Nut 8, in die die Leitungsenden samt der Klemmhülse eingelegt sind. An der der Mut 8 gegenüberliegenden, d. h. hier rückwärtigen Seite des Führungskörpers 7, ist eine entsprechende zweite Nut vorgesehen, in die die beispielsweise ebenfalls durch eine Klemnihülse verbundenen, zu einem Bund zusammengefaßten konzentrischen Schirme der Leitungen 1 und 2 eingelegt sind. Der zusätzliche Führungskörper 7 sichert so eine saubere Trennung der zu verbindenden Leitungsei emente und eine betriebssichere Verbindungsstelle.

Zum feuchtigkeitsdichten Abschluß des hier zylinderförmigen Muffenkörpers dienen die Flanschkörper 9 und 10, die jeweils mit ihrem zylinderförmigen Schaft 11 bzw. 12 in den Muffenraum hineinragen. Die Flanschkörper 9 und besitzen je eine durchgehende Bohrung 13 bzw. 14 zum Einführen der Leitungen 1 und 2.

Der Muffenkörper 3 ist an seiner Innenwandung mit einer durchgehenden Profilierung 15 versehen, die mit je einer Profilierung 16 auf dem Schaft 11 bzw. 12 schraub- oder steckbar zusammenwirkt. Die Profilierung,beispielsweise ein Gewinde, ist möglichst steil oder spitz ausgebildet, um so im zusammengefügten Zustand an der Trennstelle von Muffenkörper 3 und Flanschkörper 9 und 10 lange Wege zur Abdichtung zu schaffen.

Gefüllt ist die Muffe, wie dargestellt, z. B. mit einem teil- oder ganz vernetzten Silikonkautschuk 17, der beim stirnseitigen Einführen der Flanschkörper in alle Hohlräume im Muffenraum eingedrückt und gleichzeitig gegen die von den Profilierungen gebildeten vergrößerten Dichtflächen

gepreßt wird. Die Bohrung 18 im Muffenkörper 3 dient dazu, bei der Montage in der Muffe noch befindliche Restluft entweichen zu lassen, sie übt darüber hinaus aber auch eine Kontrollfunktion aus. Überschüssiges Füllmaterial wird aus dieser Bohrung nach außen gefördert, dieses Material ist die Gewähr dafür, daß der Muffeninnenraum tatsächlich ausgefüllt ist.

Die Stirnseiten der Schafte 11 und 12 besitzen z. B. radial verlaufende Aussparungen 19 und 20, wobei die Aussparung 19 von oben gesehen in die Zeichenebene senkrecht hinein verläuft. Aus der Fig. ist ersichtlich, daß die Füllmasse 17 in diese Aussparung eingreift, ein selbsttätiges Lösen der Flanschkörper 9 und 10 auf einfachem Wege also verhindert wird. Die Schraub- oder Steckverbindung kann daher als selbstsichernd bezeichnet werden.

Zur Herstellung der in der Fig. dargestellten Verbindung kann man beispielsweise so vorgehen, daß von den abgesetzten Enden der Leitungen 1 und 2 her die Flanschkörper 9 und 10 auf die z. B. aus PTFE bestehende Isolierung aufgeschoben werden, über das eine Leitungsende wird gleichzeitig der ebenso wie die Flanschkörper z. B. aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff bestehende Muffenkörper 3 aufgeschoben. Nach Durchverbinden aer elektrischen Leiter 4 und 5 sowie der ggf. vorhandenen, hier nicht dargestellten, Abschirmung werden diese Verbindungen in die zugehörigen Nuten des Führungskörpers 7 eingedrückt. Von der Seite her wird nun der Muffenkörper 3 über die Verbindungsstelle geschoben, der Flanschkörper 10 beispielsweise wird leicht eingeführt, vorteilhaft eingeschraubt. Vom anderen Ende her wird die Füllmasse, etwa ein Gießharz oder ein Silikonkautschuk, kalt oder warm vernetzbar eingebracht, zweckmäßig eingespritzt und anschließend durch Verschrauben dieses Endes des Muffenkörpers 3 mit dem Flanschkörper 9 sowie weiteres Einführen des Flanschkörpers 10 das Füllmaterial unter Druck in die Hohlräume innerhalb der Muffe verteilt bzw. dichtend gegen die Profilierungen 15 und 16 gepreßt.

Diese Muffenverbindung ist in ihren räumlichen Abmessungen sehr begrenzt, die Montage ist ohne Aufwand durchzuführen, sie ist aber auch wegen der Einfachheit des Aufbaus und der eingesetzten Mittel betriebssicher. Das gilt auch bei der Wahl entsprechend durch Temperatur höher belastbarer Werkstoffe für sog. hitzebständige Kabel und Leitungen oder Heizleitungen.

Claims (15)

HEW 7 18. Jan. 1983

1. Anordnung zum Verbinden oder zum Abschluß von elektrischen, kunststoffisolierten Leitern, bestehend aus einer die Leiter einschließlich deren Isolierung umgebenden Muffe in Gestalt eines zylindrischen Formkörpers, wobei sich im Raum zwischen den Leitern bzw. deren Isolierungen und dem Formkörper ein Füllmaterial befindet, und am Austritt jedes Leiters aus dem Innenraum der Muffe befindliche Flanschkörper mit zylinderförmigem Schaft und einer axialen Bohrung für die Leiterdurchführung, wobei die Flanschkörper mit ihrem Schaft in den Innenraum der Muffe hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschkörper bzw. deren Schaft mindestens an ihrer in den Muffenraum hineinragenden Oberfläche mit einer Profilierung versehen sind, die mit einer längs der Innenfläche des Muffenkörpers angeordneten zweiten Profilierung schraub- oder steckbar zusammenwirkt, wobei als Füllmaterial eine Füllmasse dient, die gleichzeitig in die freie Profilierung des Muffenkörpers und von innen her gegen die Schraub- oder Steckverbindung von Muffenkörper und Flanschkörpern dichtend drückt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Profilierung ein Außengewinde und die zweite Profilierung ein Innengewinde ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Innengewinde über die gesamte Länge des Muffenkörpers erstreckt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung iiri Flanschkörper für die Leiterdurchführung im Bereich des Schaftes einen vergrößerten Durchmesser aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschkörper am in den Muffenkörper hineinragenden Ende des Schaftes stirnseitig ausgespart sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschkörper flanschseitig eine vom runden Querschnitt abweichende Querschnittsform aufv/eisen.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des zylindrischen Muffenkörpers ein zusätzlicher Führungskörper für die beiderseitigen Leitungsenden vorgesehen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Muffenkörper und Flanschkörper aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff bestehen.

9. Anordnung nach Anspruch 0, dadurch gekennzeichnet, daß der hochtemperaturbeständige Kunststoff ein aus der Schmelze nicht verarbeitbares Tetrafluorethylen-Polymeres ist.

10. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse eine vernetzte oder unvernetzte Masse auf Silikon-Kautschuk-Basis ist.

&Ggr;&igr;. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikon-Kautschuk teil vernetzt ist.

12. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse ein aushärtbarec Gießharz ist.

13. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem oer folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Wandung des Muffenkörpers mindestens einmal durchbohrt ist.

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14. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Leiterverbindung im Muffenkörper Temperaturfühler und/ oder -begrenzer enthalten sind.

15. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Innen- und Außengewindes ein Spitzgewinde ist.