EP0274692A2 - Stopfbuchsenartige Anordnung zur Abdichtung von Kabeleinführungen - Google Patents

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EP0274692A2
EP0274692A2 EP87118611A EP87118611A EP0274692A2 EP 0274692 A2 EP0274692 A2 EP 0274692A2 EP 87118611 A EP87118611 A EP 87118611A EP 87118611 A EP87118611 A EP 87118611A EP 0274692 A2 EP0274692 A2 EP 0274692A2
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sealing
sealing body
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approximately
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Suedkabel GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30—Sealing
    • H01B17/303—Sealing of leads to lead-through insulators
    • H01B17/308—Sealing of leads to lead-through insulators by compressing packing material

Definitions

  • the invention relates to a gland-like arrangement for sealing cable entries, in particular for plastic-insulated high-voltage cables, in which on at least one sealing body made of elastic plastic surrounding the cable in a packing space of a preferably metallic stuffing box component enclosing the cable in a longitudinal direction relative to the stuffing box component movable annular pressure piece is exerted a pressure.
  • the invention is therefore based on the object of designing prefabricated sealing bodies made of elastic plastic in such a way that they are able to fully retain their function even in the event of a thermally induced increase or decrease in the cable insulation.
  • the sealing body is applied with a defined prestress and has sealing surfaces with a smooth, defined surface, as well as prefabricated, compressible recesses or cavities which are suitable in terms of shape and number to reversibly accommodate an increase or decrease in the circumference of the cable, in particular as a result of temperature change, by correspondingly deforming the sealing body without substantial fluctuation in the contact pressure of its sealing surfaces on the cable surface.
  • a particularly preferred embodiment is characterized in subclaim 4. It is particularly recommended that the sealing body has an approximately 5 to 15% smaller diameter (D i ) than the cable (D a ) to achieve an independent pretension, and that all the cavities added in the packing space are approximately the max. Expansion volume of the cable correspond. Further advantageous embodiments can be found in the remaining subclaims.
  • VPE Cross-linked polyethylene
  • the advantages achieved with the invention have an effect particularly in the case of high and extra-high voltage cables with XLPE insulation.
  • Cross-linked polyethylene (VPE) is known to be a thermoplastic material that can be deformed under pressure and temperature.
  • the materials previously used for such sealing elements such as silicone rubber, Perbunan or the like, allow a wide range of deformations, but are not compressible. This means that the insulation material of the cable can deform, in particular under certain thermal loads, and the material of the cable insulation jacket is pressed outwards.
  • the compressible cavities provided according to the invention since the sealing material is easily deformable, can absorb the expansion volumes of the cable onto the surface of the latter without a significant increase in pressure and, in conjunction with the restoring force guaranteed by the pretension, also compensate for a reduction in volume of the cable, with which a permanent secure seal, e.g. is secured even with cyclical loads.
  • Silicone rubber or a soft EPDM mixture is suitable as the material. However, other substances are also possible.
  • the foam can preferably be closed-pore, for example foamed silicone.
  • the invention has proven itself particularly in the case of built-in terminations for switchgear.
  • FIGS. 1 to 3 represent a longitudinal section of the respective overall arrangement including the cable to be sealed, FIGS. 4 to 10 sealing bodies of various embodiments, with a segment being cut out of the bodies shown in perspective in order to better illustrate the structure.
  • FIG. 1 shows a stuffing box component 14a with an essentially cylindrical shape and an upper conical pressure shoulder.
  • the counter pressure piece is designated 15a and is pressed upwards by a screw ring 16.
  • the stuffing box is designed as a pack of three sealing bodies 20a, the first and third sealing bodies with their recess 22 facing inwards to the cable 12. This type of sealing body is shown in detail in Figure 4.
  • the central sealing body is of correspondingly inverse shape.
  • the stuffing box component 14a shown in FIG. 1, including the pressure piece 15a, can also be used in conjunction with the sealing bodies shown in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 2 shows an embodiment which manages with a single sealing body 20b with a wedge-shaped cross section.
  • the smooth sealing surfaces are - as always - with 21, the recesses with 22.
  • Figure 3 relates to a special case.
  • the gland arrangement consists of two ring flange-like designs formed pieces 14c and 15c.
  • the pressure path along the cable axis is very small here, an approximately radially central circumferential shaping surface 25 of the sealing body 20c coming to lie between the flange rings 14c and 15c and being pressed together.
  • FIGS. 4, 5 and 6 can be used in the overall arrangement according to FIG. 1.
  • the associated inverse shape of the central third sealing body is not shown.
  • FIG. 4 shows the simplest variant, namely a recess 22 located in the sealing surface 21.
  • FIG. 5 there is an all-round cavity 23 which has a foam filling 24.
  • the recess 22 is filled with foam 24.
  • the actual sealing takes place via the upper and lower sealing surface 21.
  • FIG. 7 The body shown in FIG. 7 is to be used in connection with FIG. 2 and has already been explained there. It can be replaced by the body shown in FIG. 8 with internal all-round cavities 23. The cavities shown can also have a foam filling.
  • the sealing body shown in Figure 9 has been discussed in connection with Figure 3.
  • FIG. 10 shows a sealing body designed as a cylindrical ring, the cavity 23 of which is filled with foam 24.
  • a sealing body can e.g. in an overall arrangement similar to FIG. 1, alone or as a pack of two to three identical sealing bodies, the conical shoulder shape of the stuffing box component 14a or the pressure piece 15a being eliminated.

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  • Gasket Seals (AREA)
  • Insertion, Bundling And Securing Of Wires For Electric Apparatuses (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

Stopfbuchsenartige Anordnung zur Abdichtung von Kabeleinführungen, bei der auf mindestens einen das Kabel ringförmig umgebenden, mit definierter Vorspannung aufgebrachten Dichtungskörper (20) aus elastischem Kunststoff in einem Stopfbuchsen-Bauteil (14) von einem bewegbaren ringförmigen Druckstück (15) ein Druck ausgeübt wird. Der Dichtungskörper (20) weist Dichtflächen (21) mit glatter, definierter Oberfläche auf sowie vorgefertigte, kompressible Ausnehmungen bzw. Hohlräume (22, 23) zur reversiblen Aufnahme der insbesondere durch Temperaturveränderung bedingten Umfangsvergrößerung oder -verringerung des Kabels (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine stopfbuchsenartige Anordnung zur Abdichtung von Kabeleinführungen, insbesondere für kunststoffisolierte Hochspannungskabel, bei der auf mindestens einem das Kabel ringförmig umgebenden Dich­tungskörper aus elastischem Kunststoff in einem das Kabel umschließenden Packungsraum eines vorzugsweise metallischen Stopfbuchsen-Bauteils von einem in Längs­richtung relativ zum Stopfbuchsen-Bauteil bewegbaren ringförmigen Druckstück ein Druck ausgeübt wird.
  • Eine solche Anordnung ist aus der DE-AS 19 24 966 bekannt. Das dort genannte Material soll gummiähnliche Konsistenz besitzen, also elastisch verformbar sein. Diese Maßnahme, die bei Rohrkabeln und deren annähernd gleichen Ausdeh­nungskoeffizienten von Kabel und Stopfbuchse anwendbar ist, reicht jedoch nicht aus, um thermisch bedingte Um­fangsvergrößerungen bzw. -verringerungen der Kabeliso­lierung von kunststoffisolierten Hochspannungskabeln im Dauerbetrieb problemlos aufzufangen. Auch der schon dort gegebene Hinweis auf einen geschäumten Kunststoff reicht nicht aus, um ohne weiteres zu einer brauchbaren Lösung zu führen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Elastizität des Dichtungsmaterials einer Stopfbuchse keine hinreichende Bedingung ist. Auf der anderen Seite ist zwar Schaum kompressibel, aber nicht in der Lage, einem Körper wirksame Dichtungsflächen zu verleihen. Ein weiterer Nachteil der dortigen Anordnung besteht darin, daß das Dichtungsmaterial nicht vorgeformt ist, sondern in einem gesonderten Verfahren an Ort und Stelle in die Stopfbuchse fließfähig einzubringen ist, wonach es in dieser aushärten soll. Undefinierte Luftein­schlüsse sind bei diesem Verfahren nicht auszuschließen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, vorge­fertigte Dichtungskörper aus elastischem Kunststoff so zu gestalten, daß sie ihre Funktion auch im Falle einer etwa thermisch bedingten Umfangsvergrößerung oder -ver­ringerung der Kabelisolationen voll beizubehalten ver­mögen.
  • Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß der Dichtungskörper mit definierter Vor­spannung aufgebracht ist und Dichtflächen mit glatter, definierter Oberfläche aufweist sowie vorgefertigte, kompressible Ausnehmungen bzw. Hohlräume, die nach Form und Anzahl geeignet sind, eine insbesondere durch Tempe­raturveränderung bedingte Umfangsvergrößerung oder -ver­ringerung des Kabels durch entsprechende Verformung des Dichtungskörpers ohne wesentliche Schwankung des Anpreß­druckes seiner Dichtflächen auf der Kabeloberfläche reversibel aufzunehmen.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Unter­anspruch 4 gekennzeichnet. Dabei empfiehlt es sich be­sonders, daß der Dichtungskörper zur Erzielung einer eigenständigen Vorspannung einen etwa 5 bis 15 % kleine­ren Durchmesser (Di) als das Kabel (Da) aufweist, und daß sämtliche im Packungsraum addierten Hohlräume etwa dem max. Ausdehnungsvolumen des Kabels entsprechen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile wirken sich vor allem bei Hoch- und Höchstspannungskabeln mit einer VPE-Isolierung aus. Vernetztes Polyäthylen (VPE) ist bekanntlich ein thermoplastischer Werkstoff, der sich unter Druck und Temperatur verformen läßt. Je dicker die Isolierung ist, um den elektrischen Anforderungen zu genügen, um so mehr wirkt sich der Ausdehnungskoeffi­zient dieses Werkstoffes im Vergleich zu Metall der Stopfbuchsenteile, meist Aluminium, Messing oder V2A-­Stahl, aus. Die bisher für solche Dichtelemente ver­wendeten Werkstoffe wie Silikonkautschuk, Perbunan oder Ähnliches lassen zwar eine vielfältige Verformung zu, sind jedoch nicht kompressibel. Das bedeutet, daß sich der Isolierwerkstoff des Kabels insbesondere bei bestimmter thermischer Belastung verformen kann und das Material des Kabelisoliermantels nach außen gedrückt wird. Das bedeutet weiterhin, daß sich im Laufe der Zeit unerwünschte Freiräume ausbilden, welche die Dichtfunk­tion aufheben. Die erfindungsgemäß vorgesehenen kompres­siblen Hohlräume können, da der Dichtwerkstoff gut ver­formbar ist, die Ausdehnungsvolumina des Kabels ohne wesentliche Druckerhöhung auf die Oberfläche desselben aufnehmen und in Verbindung mit der durch die Vorspan­nung gewährleisteten Rückstellkraft eine Volumenverrin­gerung des Kabels ebenso ausgleichen, womit eine dauer­hafte sichere Abdichtung, z.B. auch bei zyklischer Be­anspruchung gesichert ist.
  • Als Werkstoff eignet sich Silikonkautschuk oder eine weiche EPDM-Mischung. Es kommen jedoch auch andere Stoffe in Frage. Der Schaum kann bevorzugt geschlossen­porig sein, z.B. geschäumtes Silikon. Die Erfindung hat sich insbesondere bei Einbauendverschlüssen für Schalt­anlagen bewährt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­rungsbeispieles mit mehreren Varianten erläutert. Die zugehörigen Figuren 1 bis 3 stellen einen Längsschnitt der jeweiligen Gesamtanordnung einschließlich des abzu­dichtenden Kabels dar, die Figuren 4 bis 10 Dichtungs­körper verschiedener Ausführungsform, wobei zur besseren Darstellung des Aufbaues aus den perspektivisch gezeig­ten Körpern jeweils ein Segment ausgeschnitten ist.
  • Im einzelnen zeigt Figur 1 ein Stopfbuchsen-Bauteil 14a mit im wesentlichen zylindrischer Form und oberer ko­nischer Druckschulter. Das Gegendruckstück ist mit 15a bezeichnet und wird durch einen Schraubring 16 nach oben gedrückt. Die Stopfbuchse ist als Packung von drei Dichtungskörpern 20a ausgebildet, wobei der erste und dritte Dichtungskörper mit seiner Ausnehmung 22 nach innen zum Kabel 12 weist. Dieser Typ von Dichtungs­körper ist in Figur 4 im einzelnen dargestellt. Der mittig gelegene Dichtungskörper ist von entsprechend inverser Form.
  • Das in Figur 1 gezeigte Stopfbuchsen-Bauteil 14a ein­schließlich Druckstück 15a kann auch in Verbindung mit den in Figur 5 und 6 dargestellten Dichtungskörpern benutzt werden.
  • Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, die mit einem einzigen Dichtungskörper 20b von keilförmigem Quer­schnitt auskommt. Die glatt ausgebildeten Dichtflächen sind - wie immer - mit 21, die Ausnehmungen mit 22 be­zeichnet.
  • Figur 3 betrifft einen Sonderfall. Hier besteht die Stopfbuchsenanordnung aus zwei ringflanschähnlich ausge­ bildeten Stücken 14c und 15c. Der Anpreßweg längs zur Kabelachse ist hier sehr gering, wobei eine etwa radial mittig umlaufende Anformfläche 25 des Dichtungskörpers 20c zwischen den Flanschringen 14c und 15c zu liegen kommt und zusammengepreßt ist.
  • Die in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellten Dichtungs­körper sind in der Gesamtanordnung gemäß Figur 1 ver­wendbar. Die jeweils zugehörige inverse Form des mittig liegenden dritten Dichtungskörpers ist nicht darge­stellt. Figur 4 zeigt die einfachste Variante, nämlich eine in der Dichtungsfläche 21 liegende Ausnehmung 22. Im Falle der Figur 5 liegt ein ringsumlaufender Hohl­raum 23 vor, der eine Schaumstoff-Füllung 24 aufweist. Im Falle der Figur 6 ist die Ausnehmung 22 mit Schaum­stoff 24 gefüllt. Die eigentliche Dichtung erfolgt über die obere und untere Dichtungsfläche 21.
  • Der in Figur 7 gezeigte Körper ist im Zusammenhang mit Figur 2 zu verwenden und dort bereits erläutert worden. Er kann durch den in Figur 8 gezeigten Körper mit innen­liegenden ringsumlaufenden Hohlräumen 23 ersetzt werden. Die gezeigten Hohlräume können auch eine Schaumstoff-­Füllung aufweisen. Der in Figur 9 gezeigte Dichtungskör­per ist in Verbindung mit Figur 3 besprochen worden.
  • In Figur 10 ist ein als zylindrischer Ring ausgebildeter Dichtungskörper gezeigt, dessen Hohlraum 23 mit Schaum­stoff 24 gefüllt ist. Ein solcher Dichtungskörper kann z.B. in einer Gesamtanordnung ähnlich Figur 1 alleine oder als Packung von zwei bis drei gleichen Dichtungs­körpern benutzt werden, wobei die konische Schulter­form des Stopfbuchsen-Bauteils 14a bzw. des Druckstückes 15a entfällt.

Claims (12)

1. Stopfbuchsenartige Anordnung zur Abdichtung von Kabeleinführungen, insbesondere für kunststoffisolierte Hochspannungskabel, bei der auf mindestens einen das Kabel ringförmig umgebenden Dichtungskörper (20) aus elastischem Kunststoff in einem das Kabel (12) um­schließenden Packungsraum eines vorzugsweise metal­lischen Stopfbuchsen-Bauteils (14) von einem in Längs­richtung relativ zum Stopfbuchsen-Bauteil bewegbaren ringförmigen Druckstück (15) ein Druck ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtungskörper (20) mit definierter Vorspannung aufgebracht ist und Dicht­flächen (21) mit glatter, definierter Oberfläche auf­weise sowie vorgefertigte, kompressible Ausnehmungen bzw. Hohlräume (22, 23), die nach Form und Anzahl ge­eignet sind, eine insbesondere durch Temperaturverände­rung bedingte Umfangsvergrößerung oder -verringerung des Kabels (12) durch entsprechende Verformung des Dichtungs­körpers (20) ohne wesentliche Schwankung des Anpreß­druckes seiner Dichtflächen (21) auf der Kabeloberfläche reversibel aufzunehmen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtungskörper (20a) etwa trapezförmigen Quer­schnitt aufweist mit einer ringsumlaufenden, mittig ge­legenen Ausnehmung (22) in der Basisfläche. (Fig. 1 und 4).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet , daß der Dichtungskörper (20) etwa trapez­förmigen Querschnitt und einen etwa mittig darin ge­legenen Hohlraum (23) aufweist. (Fig. 5).
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet , daß drei Dichtungskörper (20, 20a) sich als Packung in einem Stopfbuchsen-Bauteil (14a) befinden, wobei die ggf. mit einer Ausnehmung (22) versehenen Basisflächen des ersten und dritten Dichtungskörpers nach innen zum Kabel (12) weisen. (Fig. 1).
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtungskörper (20b) einen keilförmigen Quer­schnitt aufweist mit mehreren ringsumlaufenden hohlkehl­artigen Ausnehmungen (22) an der Dichtfläche (21). (Fig. 2 und 7).
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Dichtungskörper (20) einen keil­förmigen Querschnitt aufweist mit mehreren innenliegen­den Hohlräumen (23). (Fig. 8).
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtungskörper (20c) doppelkonisch ausgebildet ist mit einer radial etwa mittig umlaufenden Anform­fläche (25), die zwischen zwei Flanschringen (14c, 15c) mit hut- bzw. schüsselähnlichem Querschnitt samt dem am Kabel (12) anliegenden Doppelkonus zusammengepreßt ist. (Fig. 3).
8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen (22) und/­oder Hohlräume (23) eine Schaumstoff-Füllung (24) auf­weisen.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß es sich um geschlossenporigen Schaum handelt.
10. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtkörper (20) aus Silikonkautschuk oder einer weichen EPDM-Mischung be­steht.
11. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtungskörper (20) zur Erzielung einer eigenständigen Vorspannung einen etwa 5 bis 15 % kleineren Durchmesser (Di) als das Kabel (Da) aufweist gemäß der Gleichung 100 (Da - Di) / Da.
12. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Gesamtvolumen der im Packungsraum (14, 15) vorhandenen Hohlräume (22, 23) etwa dem max. Ausdehnungsvolumen des Kabels (12) ent­spricht.
EP87118611A 1987-01-08 1987-12-15 Stopfbuchsenartige Anordnung zur Abdichtung von Kabeleinführungen Withdrawn EP0274692A3 (de)

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