EP1512196A1 - Verbindungselement für eine mechanische sowie elektrisch leitende verbindung - Google Patents

Verbindungselement für eine mechanische sowie elektrisch leitende verbindung

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Publication number
EP1512196A1
EP1512196A1 EP03759812A EP03759812A EP1512196A1 EP 1512196 A1 EP1512196 A1 EP 1512196A1 EP 03759812 A EP03759812 A EP 03759812A EP 03759812 A EP03759812 A EP 03759812A EP 1512196 A1 EP1512196 A1 EP 1512196A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting element
electrical conductor
expansion
recess
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03759812A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther SCHÖFFNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1512196A1 publication Critical patent/EP1512196A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/60—Connections between or with tubular conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/16—Rails or bus-bars provided with a plurality of discrete connecting locations for counterparts
    • H01R25/161—Details
    • H01R25/162—Electrical connections between or with rails or bus-bars

Definitions

  • the invention relates to a connecting element for a mechanical and electrically conductive connection with an electrical conductor, which has a recess in its outer contour into which at least one expansion element of the connecting element can be inserted.
  • Such a connecting element is known, for example, from US Pat. No. 2,589,328.
  • two elongated electrical conductors are coupled to one another at the end face. Due to their design as a tube, the two conductors each have a recess on their end faces.
  • Spreading elements of a connecting element can be inserted into these recesses.
  • the connecting element essentially has a rotationally symmetrical shape and is adapted to the diameter of the tubular conductor.
  • the connecting element is designed in the shape of a hollow cylinder, the inside diameter being constant over the entire length and the outside diameter of the connecting element increasing gradually from a central section to the two ends.
  • the connecting element has along its axis of rotation a slot which completely breaks through the hollow cylinder wall.
  • a spreading element is formed at the ends of the connecting element, which are elastically deformable.
  • the end-side expansion elements can each be inserted into the tube openings of the two electrical conductors. During insertion, the expansion elements are elastically deformed and ensure a mechanical and electrically conductive connection of the two electrical conductors.
  • the present invention is based on the object of designing a connecting element of the type mentioned at the outset in such a way that a mechanically and electrically reliable connection to an electrical conductor is made possible with simple assembly.
  • the object is achieved according to the invention in a connecting element of the type mentioned at the outset in that the at least one expansion element can be actuated for tensioning in the recess by means of an operating element.
  • the control elements provided for bracing can be, for example, threaded bolts, screws, nuts, suitable gear arrangements or tools.
  • the connecting element can be repeatedly connected to an electrical conductor and detachable from an electrical conductor. Using the controls, depending on the expected load Mechanically and electrically strong connection can be established.
  • the at least one expansion element can be braced by means of a bracing movement directed parallel to the direction of its insertion into the recess.
  • the at least one expansion element can be braced by means of a bracing movement directed perpendicular to the direction of its insertion into the recess.
  • bracing movement directed parallel or perpendicular to the direction of insertion of the expansion element into the recess, structurally simple tools can be used to effect the bracing movement.
  • a bracing movement is to be understood as the movements of the parts which are necessary to brace the at least one expansion element.
  • Bracing of the at least one expansion element can be brought about by surfaces which can be moved relative to one another and are arranged in a wedge shape in cross section.
  • High clamping forces can be achieved with a compact dimension by means of surfaces that are movable relative to one another in a wedge shape. Furthermore, the relative movement of two wedge-shaped surfaces can be regulated very finely, for example by means of threaded bolts. Such surfaces are robust and easy to manufacture.
  • An advantageous embodiment further provides that the surfaces are conical surfaces.
  • Conical surfaces have the advantage that they arrange a very large area in a very small space. Furthermore, conical surfaces are easy to assemble due to their self-centering properties. In addition, a conical surface is designed to be favorable in terms of its dielectric influence on an electric field.
  • the connecting element has at least one first and at least one second expansion element, which are each assigned to a first and a second electrical conductor.
  • a connecting element designed in this way can be used as a coupling piece between electrical conductors. As a result, it is not necessary to equip the conductors themselves with a connecting element.
  • the electrical conductors can thus be manufactured in a simplified manner.
  • a support device for the electrical conductor is arranged on the connecting element.
  • Support devices must be provided to support and carry the electrical conductor. By arranging the support device on the connecting element, such devices on the electrical conductor itself can be dispensed with. The electrical conductor is thus completely free of carrying devices and is carried over the expansion elements of the connecting element. Additional mechanical loads due to support devices arranged on the electrical conductor conditions are avoided. Support insulators or pane insulators, for example, can be used as supporting devices.
  • a further advantageous embodiment provides that the electrical conductor is the inner conductor of a compressed gas-insulated pipe conductor.
  • Such connecting elements are particularly suitable for connecting the inner conductors of compressed gas-insulated pipelines.
  • Such pipe conductors must be able to reliably connect the electrical conductors arranged inside them for decades. Furthermore, the laying of such pipelines should be carried out inexpensively.
  • the connecting element proposed according to the invention both an inexpensive assembly and a reliable and permanent connection of the inner conductors of a compressed gas-insulated pipeline are guaranteed.
  • a conductor arrangement with a connecting element with the above features and with an electrical conductor can advantageously be designed such that the electrical conductor is an elongated electrical conductor and the recess is arranged on one of its end faces. Furthermore, it can advantageously be provided that the electrical conductor in a conductor arrangement - as mentioned above - is a tube.
  • the face-side mechanical and electrical contacting of elongated electrical conductors, in particular tubular electrical conductors, is made possible in a simple manner by means of the connecting element described above.
  • the connecting element can be designed to be extremely compact, so that it connects to the outer contour of the elongated th electrical conductor, for example, is adaptable to the outer radius of a tubular electrical conductor.
  • complex machining of their end faces is not necessary, since the expansion elements provided for bracing simply protrude into the pipe openings and can be braced there.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a connecting element
  • Figure 2 shows a second embodiment of a connecting element
  • Figure 3 shows a third embodiment of a connection element
  • Figure 4 shows a fourth embodiment of a connecting element
  • Figure 5 shows a fifth embodiment of a connecting element
  • Figure 6 shows a sixth embodiment variant of a connecting element.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a
  • the first variant of the connecting element 11 connects a first electrical conductor 12 to a second electrical conductor 13.
  • the first electrical conductor 12 and the second electrical conductor 13 are tubular and are arranged coaxially opposite one another.
  • the electrical conductors 12, 13 are, for example, the electrical conductors of an electrical energy transmission device, such as, for example, a gas-insulated pipe conductor, a gas-insulated switchgear assembly, an electrical cable or a busbar arrangement.
  • the connecting element 11 of the first embodiment variant connects the first electrical conductor 12 and the second electrical conductor 13 on the end face.
  • the outer contour of the connecting element 11 of the first embodiment variant is designed such that the outer contour of the first electrical conductor 12 or of the second electrical conductor 13 is developed in the installed state.
  • the connecting element 11 of the first embodiment variant is designed in several parts and has a first main part 11a and a second main part 11b. In the installed state of the connecting element 11 of the first embodiment variant, the first main part 11a and the second main part 11b form an approximately circular outer contour in cross section.
  • the connecting element 11 of the first embodiment variant has a first expansion element 14 and a second expansion element 15 on the second main part 11b.
  • the first main part 11a has a third expansion element 16 and a fourth expansion element 17.
  • the spreading elements 14, 15, 16 and 17 are essentially configured as a section of a hollow cylinder and are each arranged on the end faces of the connecting element 11 of the first embodiment, in such a way that they extend into the tube opening of the first electrical conductor 12 or of the second protrude th electrical conductor 13.
  • Main part 11b are threaded bores in which threaded bolts 18a, b, c are guided.
  • the threaded bolts 18a, b, c are the operating elements by means of which the expansion elements 14, 15, 16 and 17 can be clamped in the recesses (tube openings) of the electrical conductors 12, 13.
  • the threaded bolts 18a, b, c are supported on the first main part 11a of the connecting element 11.
  • the second main part 11b By rotating the threaded bolts 18a, b, c, the second main part 11b can be displaced with respect to the first main part 11a in such a way that the relative movement between the first and the second main part 11a, 11b takes place perpendicular to the direction in which the expansion elements 14, 15, 16 and 17 have been introduced into the recesses in the electrical conductors 12, 13.
  • a plurality of spring elements 19a, b, c are arranged between the first main part 11a and the second main part 11b.
  • the spring elements 19a, b, c support the maneuverability of the connecting element 11 of the first embodiment variant during assembly by spacing the second main part 11b from the first main part 11a when the threaded bolts 18a, b, c are relieved.
  • a receptacle 20 is arranged in the first main part 11a of the connecting element 11 of the first embodiment variant, in which a support insulator can be fixed (cf. FIG. 4).
  • FIG. 2 shows a section through a second embodiment variant of a connecting element 21.
  • the connecting element 21 of the second embodiment variant connects an electrical conductor 12 to a second electrical conductor 13.
  • the connecting element 21 of the second embodiment variant is designed as a hollow cylinder and at its free ends with a fifth expansion element 22 and a sixth expansion element 23.
  • the fifth and sixth spreading element element 22, 23 have a cylindrical outer contour.
  • the diameter of the outer contour of the fifth expansion element 22 and the sixth expansion element 23 correspond approximately to the diameters of the tube openings of the first electrical conductor 12 and of the second electrical conductor 13.
  • the essentially cylindrical connecting element 21 has second embodiment variant has approximately the same diameter as the first electrical conductor 12 and the second electrical conductor 13.
  • the inner diameter of the hollow cylindrical fifth and sixth expansion elements 22, 23 is conically narrowed towards the central section of the connecting element 21.
  • a conical first truncated cone 24 is inserted into the tapered opening of the fifth expansion element 22.
  • a conical second truncated cone 25 is inserted into the conical opening of the sixth expansion element 23.
  • the first truncated cone 24 and the second truncated cone 25 each have a concentrically arranged threaded bolt which is screwed into a common turnbuckle 26.
  • both the first truncated cone 24 and the second truncated cone 25 can be moved in the direction of the central portion of the connecting element 21 into the respective conical opening of the fifth expansion element 22 and the sixth expansion element 23.
  • Tensioning the fifth expansion element 22 and the sixth expansion element 23 necessary tensioning movement of the truncated cones 24, 25 is directed parallel to the direction of insertion of the fifth and sixth expansion elements 22, 23 into the recess of the electrical conductors 12, 13.
  • a ring gear 27 is arranged on the turnbuckle 26.
  • a gear 28 can be placed, which by a Opening 29 extends through the wall of the connecting element 21 of the second embodiment. Outside of the connecting element 21 of the second embodiment variant, the gearwheel 28 can be driven and the turnbuckle 26 can thereby be moved.
  • the construction of the bearing of the gear 28 can be selected such that it is only permanently or permanently mounted for the duration of the assembly of the connecting element 21 of the second embodiment.
  • first electrical conductor 12 is in electrically conductive contact with the second electrical conductor 13 via the connecting element 21 and is connected in a mechanically rigid and tensile manner.
  • the third embodiment variant shown in FIG. 3 shows a modification of the second embodiment variant of a connecting element shown in FIG.
  • the third embodiment variant differs from the second embodiment variant in that the cone angles in the expansion elements and the cone angles of the truncated cones are reversed in their sense of direction, so that the truncated cones are braced from the central region of the connecting element of the third embodiment variant in the direction of the free ends for bracing the connecting elements the spreading elements are moved.
  • the turnbuckle is provided with a conical toothed ring 31. On this conical
  • a bevel gear 32 can be plugged on, which can be driven.
  • the bevel gear can be permanently assigned to the connecting element or only for assembly purposes inside the Connecting element of the third embodiment can be inserted.
  • the fourth embodiment variant of a connecting element 41 shown in FIG. 4 has a base body 42.
  • the base body 42 has a first outer cone 43 and a second outer cone 44 at its front ends.
  • the two outer cones 43, 44 each act as an expansion element and protrude into the end-side recesses of the first electrical conductor 12 and the second electrical conductor 13.
  • a first bracing cylinder 45 is placed on the first outer cone 43 and a second bracing cylinder 46 is placed on the second outer cone 44.
  • the bracing cylinders 45, 46 have a slightly smaller outer diameter than the recesses of the first electrical conductor 12 and the second electrical conductor 13.
  • the first bracing cylinder 45 and the second bracing cylinder 46 are each against one of the two outer cones 43 and 44 by means of threaded bolts 47, 48 movable. Because of the conical design of the surfaces of the first which come into contact with the outer cones 43 and 44
  • the base body 42 has a recess in order to allow the threaded bolts 47 and 48 to be braced.
  • the recess of the base body 42 can be closed by means of a closure element 49. After the closure element 49 has been inserted, the outer contour of the connecting element 41 has an essentially cylindrical jacket.
  • a recess 50 is made in the closure element 49.
  • a support insulator 51 which also supports the electrical conductors, can be inserted into the recess 50 of the closure element 49, for example.
  • FIG. 5 shows the section through a fifth embodiment variant of a connecting element 51.
  • the connecting element 51 of the fifth configuration variant corresponds to the connecting element 21 of the second configuration variant.
  • the type of bracing of the truncated cones 24 and 25 is designed alternatively.
  • a first support wall 52 and a second support wall 53 are arranged in the central region of the connecting element 51 of the fifth embodiment variant.
  • the first truncated cone 24 is supported against the first support wall 52 and the second truncated cone 25 is supported against the second support wall 53.
  • a first pull loop 54 is passed through the first truncated cone 24 and the first support wall 52.
  • a second pull loop 55 is passed through the second truncated cone 25 and the second support wall 53.
  • a tension element 56 is inserted on the side of the first support wall 52 facing away from the first truncated cone 24.
  • a similar pull element 57 is inserted into the pull loop 55 on the side of the second support wall 53 facing away from the second truncated cone 25.
  • the mode of operation of the tension elements 56, 57 will be described further with reference to the tension element 56 assigned to the first truncated cone 24.
  • the tension element 56 has two plates 58a, b which are directed towards one another in such a way that two tapered surfaces are arranged on opposite sides, so that two tapered openings are formed, the tapered openings of which are directed in opposite directions.
  • Two wedges 59a, b are inserted into the conical openings and can be displaced relative to one another by means of a screw 60, in such a way that the wedge surfaces drive the conical surfaces of the plates 58a, b apart.
  • the first pull loop 54 is tensioned and the first Truncated cone 24 is in the conical opening of the fifth
  • the connecting element is also suitable for connecting conductors that meet at an angle. It can also be provided that only partial sections of the connecting element are used (see FIG. 6).
  • design variants can be constructed by combining the various features, in particular drive devices, support points, alignment of the conical surfaces with respect to one another, etc., of the design variants shown in FIGS. 1 to 6.
  • the hollow cylindrical sections of the various design variants of the connecting elements can be formed in several parts, for example from two, three or more half-shells, in order to enable simple assembly.

Landscapes

  • Installation Of Bus-Bars (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

Abstract

Ein Verbindungselement (11, 21, 41, 51) für eine mechanische sowie elektrisch leitende Verbindung weist zumindest ein Spreizelement (14, 15, 16, 17, 23, 24, 44, 45) auf, welches in einer in die äussere Kontur des elektrischen Leiters (12, 13) eingebrachte Ausnehmung verspannbar ist. Die Verspannung des zumindest einen Spreizelementes in der Ausnehmung erfolgt mittels Bedienelementen (18, 26, 47, 48, 56, 57).

Description

Beschreibung
Verbindungselement für eine mechanische sowie elektrisch leitende Verbindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement für eine mechanische sowie elektrisch leitende Verbindung mit einem elektrischen Leiter, welcher in seiner äußeren Kontur eine Ausnehmung aufweist, in die zumindest ein Spreizelement des Verbindungselementes einführbar ist.
Ein derartiges Verbindungselement ist beispielsweise aus der US-Patentschrift US 2,589,328 bekannt. Bei der bekannten Anordnung sind zwei langgestreckte elektrische Leiter stirnsei- tig miteinander gekoppelt. Aufgrund ihrer Ausgestaltung als Rohr weisen die beiden Leiter jeweils an ihren Stirnseiten eine Ausnehmung auf. In diese Ausnehmungen sind Spreizelemente eines Verbindungselementes einführbar. Das Verbindungselement weist im Wesentlichen eine rotationssymmetrische Gestalt auf und ist an die Durchmesser der rohrförmigen Leiter ange- passt. Das Verbindungselement ist hohlzylinderförmig gestaltet, wobei der Innendurchmesser über die gesamte Länge konstant ist und sich der Außendurchmesser des Verbindungselementes ausgehend von einem zentralen Abschnitt zu den beiden Enden stufenweise vergrößert. Das Verbindungselement weist längs seiner Rotationsachse einen die Hohlzylinderwand vollständig durchbrechenden Schlitz auf. Durch diesen Schlitz ist an den Enden des Verbindungselementes jeweils ein Spreizelement gebildet, welche elastisch verformbar sind. Die endsei- tigen Spreizelemente sind jeweils in die Rohröffnungen der beiden elektrischen Leiter einsteckbar. Während des Einste- ckens werden die Spreizelemente elastisch verformt und ge- währleisten eine mechanische sowie elektrisch leitende Verbindung der beiden elektrischen Leiter.
Eine elastische Verformung der Spreizelemente begrenzt die mechanische Belastung derartiger Verbindungen. Es ist nur in sehr aufwendiger Weise möglich, die geforderte mechanische Stabilität derartiger Verbindungen dauerhaft zu gewährleisten. Weiterhin sind derartige Verbindungen gegenüber Schwingungen nur unzureichend gesichert. So ist es beispielsweise möglich, dass sich ein elektrischer Leiter von einem der Spreizelemente aufgrund von Schwingungen löst .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement der eingangs genannten Art so auszubilden, dass bei einer einfachen Montage eine mechanisch sowie elektrisch zuverlässige Verbindung mit einem elektrischen Leiter ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird bei einem Verbindungselement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zumindest eine Spreizelement zur Verspannung in der Ausnehmung mittels eines Bedienelementes betätigbar ist.
Durch ein gezieltes Verspannen eines Spreizelementes mittels eines Bedienelementes ist es möglich, die erwünschte Anpresskraft des Spreizelementes gegen die Ausnehmungswandungen gezielt einzustellen. Die zum Verspannen vorgesehenen Bedienelemente können beispielsweise Gewindebolzen, Schrauben, Muttern, geeignete Getriebeanordnungen oder auch Werkzeuge sein. Bei einer geeigneten Wahl der Bedienelemente ist das Verbindungselement wiederholt mit einem elektrischen Leiter verbindbar sowie von einem elektrischen Leiter lösbar. Mittels der Bedienelemente ist je nach zu erwartender Belastung eine mechanisch sowie elektrisch hoch belastbare Verbindung herstellbar.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das zumin- dest eine Spreizelement mittels einer parallel zur Richtung seiner Einführung in die Ausnehmung gerichteten Verspannbewegung verspannbar ist. Alternativ dazu kann weiterhin vorgesehen sein, dass das zumindest eine Spreizelement mittels einer senkrecht zur Richtung seiner Einführung in die Ausnehmung gerichteten Verspannbewegung verspannbar ist.
Durch eine parallel bzw. senkrecht zur Einführrichtung des Spreizelementes in die Ausnehmung gerichtete Verspannbewegung sind konstruktiv einfache Werkzeuge zur Bewirkung der Ver- spannbewegung einsetzbar. Unter einer Verspannbewegung sind die Bewegungen der Teile zu verstehen, die nötig sind, um eine Verspannung des zumindest einen Spreizelementes zu bewirken.
Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die
Verspannung des zumindest einen Spreizelementes durch relativ zueinander bewegbare, im Querschnitt keilförmig zueinander angeordnete Flächen bewirkbar ist.
Mittels relativ zueinander bewegbaren, keilförmig zueinander stehenden Flächen sind bei einer kompakten Abmessung hohe Verspannkräfte erzielbar. Weiterhin ist die Relativbewegung zweier keilförmiger Flächen, beispielsweise mittels Gewindebolzen, sehr fein regulierbar. Derartige Flächen sind robust und einfach zu fertigen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht weiterhin vor, dass die Flächen konische Flächen sind. Konische Flächen haben den Vorteil, dass sie eine sehr große Fläche auf einem sehr geringen Bauraum anordnen. Weiterhin sind konische Flächen aufgrund ihre selbst zentrierenden Ei- genschaften leicht montierbar. Darüber hinaus ist eine konische Fläche hinsichtlich ihrer dielektrischen Beeinflussung eines elektrischen Feldes günstig gestaltet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht weiterhin vor, dass das Verbindungselement zumindest ein erstes und zumindest ein zweites Spreizelement aufweist, welche jeweils einem ersten und einem zweiten elektrischen Leiter zugeordnet sind.
Ein derart gestaltetes Verbindungselement kann als Koppel- stück zwischen elektrischen Leitern eingesetzt werden. Dadurch ist es nicht erforderlich, die Leiter selbst mit einem Verbindungselement auszustatten. Damit können die elektrischen Leiter in einer vereinfachten Art und Weise hergestellt werden.
Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass an dem Verbindungselement eine Tragvorrichtung für den elektrischen Leiter angeordnet ist .
Zum Abstützen und Tragen des elektrischen Leiters sind Tragvorrichtungen vorzusehen. Durch eine Anordnung der Tragvorrichtung an dem Verbindungselement kann auf derartige Vorrichtungen an dem elektrischen Leiter selbst verzichtet werden. Der elektrische Leiter ist damit völlig frei von Trag- Vorrichtungen und wird über die Spreizelemente des Verbindungselementes getragen. Zusätzliche mechanische Belastungen durch an dem elektrischen Leiter angeordnete Tragvorrichtun- gen sind so vermieden. Als Tragvorrichtungen sind beispielsweise Stützisolatoren oder Scheibenisolatoren einsetzbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der elektrische Leiter der Innenleiter eines druckgasisolierten Rohrleiters ist.
Derartige Verbindungselemente sind insbesondere für die Verbindung der Innenleiter von druckgasisolierten Rohrleitern geeignet. Derartige Rohrleiter müssen in der Lage sein, über Jahrzehnte hinweg zuverlässig die in ihrem Innern angeordneten elektrischen Leiter miteinander zu verbinden. Weiterhin soll die Verlegung derartiger Rohrleiter kostengünstig erfolgen. Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verbindungsele- ment ist sowohl eine kostengünstige Montage als auch eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung der Innenleiter eines druckgasisolierten Rohrleiters gewährleistet.
Eine Leiteranordnung mit einem Verbindungselement mit den o- bigen Merkmalen und mit einem elektrischen Leiter kann vorteilhafterweise derart gestaltet sein, dass der elektrische Leiter ein langgestreckter elektrischer Leiter ist und die Ausnehmung an einer seiner Stirnseiten angeordnet ist. Weiter kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter bei einer Leiteranordnung - wie vorstehend genannt - ein Rohr ist.
Die stirnseitige mechanische sowie elektrische Kontaktierung von langgestreckten elektrischen Leitern, insbesondere von rohrförmigen elektrischen Leitern, ist mittels des vorstehend beschriebenen Verbindungselementes in einfacher Art und Weise ermöglicht. Das Verbindungselement ist äußerst kompakt ausgestaltbar, so dass es an die äußere Kontur des langgestreck- ten elektrischen Leiters, beispielsweise an den Außenradius eines rohrförmigen elektrischen Leiters anpassbar ist. Insbesondere bei der Verwendung von Rohren ist ein aufwendiges Bearbeiten ihrer Stirnseiten nicht erforderlich, da die zur Verspannung vorgesehenen Spreizelemente einfach in die Rohröffnungen hineinragen und dort verspannbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfol- gend näher beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1 eine erste Ausgestaltungsvariante eines Verbindungselementes, die
Figur 2 eine zweite Ausgestaltungsvariante eines Verbindungselementes, die
Figur 3 eine dritte Ausgestaltungsvariante eines Verbin- dungseiementes, die
Figur 4 eine vierte Ausgestaltungsvariante eines Verbindungselementes, die
Figur 5 eine fünfte Ausgestaltungsvariante eines Verbindungselementes und die
Figur 6 eine sechste AusführungsVariante eines Verbindungselementes .
Die in den Figuren dargestellten gleichartig wirkenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figur 1 zeigt eine erste Ausgestaltungsvariante eines
Verbindungselementes 11 in einem Schnitt. Die erste Ausgestaltungsvariante des Verbindungselementes 11 verbindet einen ersten elektrischen Leiter 12 mit einem zweiten elektrischen Leiter 13. Der erste elektrische Leiter 12 sowie der zweite elektrische Leiter 13 sind rohrförmig ausgebildet und koaxial gegenüberliegend angeordnet. Die elektrischen Leiter 12, 13 sind beispielsweise die elektrischen Leiter einer Elektroenergieübertragungseinrichtung, wie beispielsweise eines gas- isolierten Rohrleiters, einer gasisolierten Schaltanlage, eines elektrischen Kabels oder einer Sammelschienmenamordnung. Das Verbindungselement 11 der ersten Ausgestaltungsvariante verbindet den ersten elektrischen Leiter 12 sowie den zweiten elektrischen Leiter 13 stirnseitig. Die äußere Kontur des Verbindungselementes 11 der ersten Ausgestaltungsvariante ist derart gestaltet, dass im eingebauten Zustand die äußere Kontur des ersten elektrischen Leiters 12 bzw. des zweiten e- lektrischen Leiters 13 fortgebildet ist. Das Verbindungselement 11 der ersten Ausgestaltungsvariante ist mehrteilig aus- gebildet und weist ein erstes Hauptteil 11a sowie ein zweites Hauptteil 11b auf. Im eingebauten Zustand des Verbindungselementes 11 der ersten Ausgestaltungsvariante bilden das erste Hauptteil 11a sowie das zweite Hauptteil 11b im Querschnitt eine annähernd kreisförmige Außenkontur aus. Das Verbindungs- element 11 der ersten Ausgestaltungsvariante weist am zweiten Hauptteil 11b ein erstes Spreizelement 14 sowie ein zweites Spreizelement 15 auf. Das erste Hauptteil 11a weist ein drittes Spreizelement 16 sowie ein viertes Spreizelement 17 auf. Die Spreizelemente 14, 15, 16 und 17 sind im Wesentlichen als Abschnitt eines Hohlzylinders ausgestaltet und jeweils an den Stirnseiten des Verbindungselementes 11 der ersten Ausgestaltungsvariante angeordnet, und zwar derart, dass sie in die Rohröffnung des ersten elektrischen Leiters 12 bzw. des zwei- ten elektrischen Leiters 13 hineinragen. In das zweiten
Hauptteil 11b sind Gewindebohrungen eingebracht, in welchen Gewindebolzen 18a, b,c geführt sind. Die Gewindebolzen 18a, b,c sind die Bedienelemente, durch welche die Spreizelemente 14, 15, 16 und 17 in den Ausnehmungen (Rohröffnungen) der elektrischen Leiter 12, 13 verspannbar sind. Die Gewindebolzen 18a, b,c stützen sich auf dem ersten Hauptteil 11a des Verbindungselementes 11 ab. Durch eine Drehbewegung der Gewindebolzen 18a,b,c ist das zweite Hauptteil 11b bezüglich des ersten Hauptteiles 11a verschiebbar und zwar derart, dass die Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptteiles 11a, 11b senkrecht zu der Richtung erfolgt, in welcher die Spreizelemente 14, 15, 16 und 17 in die Ausnehmungen der e- lektrischen Leiter 12, 13 eingeführt wurden. Zwischen dem ersten Hauptteil 11a und dem zweiten Hauptteil 11b sind mehrere Federelemente 19a, b,c angeordnet. Die Federelemente 19a, b,c unterstützen die Handbarkeit des Verbindungselementes 11 der ersten Ausgestaltungsvariante während einer Montage, indem sie bei einer Entlastung der Gewindebolzen 18a, b,c das zweite Hauptteil 11b von dem ersten Hauptteil 11a beabstanden. In dem ersten Hauptteil 11a des Verbindungselementes 11 der ersten Ausgestaltungsvariante ist eine Aufnahme 20 angeordnet, in welcher ein Stützisolator festlegbar ist (vgl. Fig. 4) .
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltungsvariante eines Verbindungselementes 21. Das Verbindungs- element 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante verbindet einen elektrischen Leiter 12 mit einem zweiten elektrischen Leiter 13. Das Verbindungselement 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante ist hohlzylindrisch ausgebildet und an seinen freien Enden mit einem fünften Spreizelement 22 sowie einem sechsten Spreizelement 23 versehen. Das fünfte und sechste Spreizele- ment 22, 23 weisen eine zylinderförmige Außenkontur auf. Die
Durchmesser der Außenkontur des fünften Spreizelementes 22 und des sechsten Spreizelementes 23 entsprechen etwa den Durchmessern der Rohröffnungen des ersten elektrischen Lei- ters 12 sowie des zweiten elektrischen Leiters 13. Im zentralen Abschnitt des Verbindungselementes 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante weist das im Wesentlichen zylinder örmige Verbindungselement 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante etwa den gleichen Durchmesser auf wie der erste elektrische Leiter 12 sowie der zweite elektrische Leiter 13. Der Innendurchmesser der hohlzylindrischen ausgebildeten fünften und sechsten Spreizelemente 22, 23 ist zum zentralen Abschnitt des Verbindungselementes 21 hin konisch verengt ausgebildet. In die konisch zulaufende Öffnung des fünften Spreizelementes 22 ist ein konusförmiger erster Kegelstumpf 24 eingelegt. In die ko- nusförmige Öffnung des sechsten Spreizelementes 23 ist ein konusförmiger zweiter Kegelstumpf 25 eingelegt. Der erste Kegelstumpf 24 sowie der zweite Kegelstumpf 25 weisen jeweils einen konzentrisch angeordneten Gewindebolzen auf, welche in ein gemeinsames Spannschloss 26 eingeschraubt sind. Durch eine Drehbewegung des Spannschlosses 26 ist sowohl der erste Kegelstumpf 24 als auch der zweite Kegelstumpf 25 in Richtung des zentralen Abschnittes des Verbindungselementes 21 in die jeweilige konische Öffnung des fünften Spreizelementes 22 und des sechsten Spreizelementes 23 hineinbewegbar. Die zum
Verspannen des fünften Spreizelementes 22 und des sechsten Spreizelementes 23 notwendige Verspannbewegung der Kegel- Stümpfe 24, 25 ist parallel zu der Richtung der Einführung des fünften und sechsten Spreizelementes 22, 23 in die Aus- nehmung der elektrischen Leiter 12, 13 gerichtet. Zur Erzeugung der Drehbewegung des Spannschlosses 26 ist auf dem Spannschloss 26 ein Zahnkranz 27 angeordnet. Auf den Zahnkranz 27 ist ein Zahnrad 28 aufsetzbar, welches durch eine Öffnung 29 durch die Wandung des Verbindungselementes 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante hindurchgreift. Außerhalb des Verbindungselementes 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante ist das Zahnrad 28 antreibbar und dadurch das Spannschloss 26 bewegbar. Dabei kann die Konstruktion der Lagerung des Zahnrades 28 derart gewählt sein, dass es nur für die Dauer der Montage des Verbindungselementes 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante oder dauerhaft gelagert ist . Durch das Bewegen der Kegelstümpfe 24, 25 in die konischen Öffnungen des fünf- ten und des sechsten Spreizelementes 22, 23 werden die
Spreizelemente gegen die Innenwandungen der rohrförmigen e- lektrischen Leiter 12, 13 gepresst bzw. verspannt. Durch diese Verspannung ist der erste elektrische Leiter 12 mit dem zweiten elektrischen Leiter 13 über das Verbindungselement 21 elektrisch leitend kontaktiert sowie mechanisch starr sowie zugfest verbunden.
Die in der Figur 3 gezeigte dritte Ausgestaltungsvariante zeigt eine Abwandlung der in der Figur 2 gezeigten zweiten AusführungsVariante eines Verbindungselementes. Die dritte Ausgestaltungsvariante unterscheidet sich von der zweiten Ausgestaltungsvariante darin, dass die Konuswinkel in den Spreizelementen sowie die Konuswinkel der Kegelstümpfe in ihrem Richtungssinn umgekehrt sind, so dass zum Verspannen der Verbindungselemente die Kegelstümpfe von dem zentralen Bereich des Verbindungselementes der dritten Ausgestaltungsvariante in Richtung der freien Enden der Spreizelemente verschoben werden. Zum Antrieb des Spannschlosses in der dritten Ausgestaltungsvariante ist das Spannschloss mit einem kegel- förmigen Zahnkranz 31 versehen. Auf diesen kegelförmigen
Zahnkranz ist ein Kegelrad 32 aufsteckbar, welches antreibbar ist. Das Kegelrad kann dem Verbindungselement dauerhaft zugeordnet sein oder auch nur für Montagezwecke ins Innere des Verbindungselementes der dritten Ausgestaltungsvariante einführbar sein.
Die in der Figur 4 dargestellte vierte Ausführungsvariante eines Verbindungselementes 41 weist einen Grundkörper 42 auf. Der Grundkörper 42 weist an seinen stirnseitigen Enden einen ersten Außenkonus 43 sowie einen zweiten Außenkonus 44 auf. Die beiden Außenkonen 43, 44 wirken jeweils als Spreizelement und ragen in die stirnseitigen Ausnehmungen des ersten elekt- rischen Leiters 12 und des zweiten elektrischen Leiters 13 hinein. Auf dem ersten Außenkonus 43 ist ein erster Verspannzylinder 45 und auf dem zweiten Außenkonus 44 ist ein zweiter Verspannzylinder 46 aufgesetzt. Die Verspannzylinder 45, 46 weisen einen etwas geringeren Außendurchmesser auf als die Ausnehmungen des erste elektrischen Leiters 12 und des zweiten elektrischen Leiters 13. Mittels Gewindebolzen 47, 48 sind der erste Verspannzylinder 45 sowie der zweite Verspannzylinder 46 jeweils gegen einen der beiden Außenkonen 43 und 44 bewegbar. Aufgrund der konischen Gestaltung der mit den Außenkonen 43 und 44 in Kontakt tretenden Flächen des ersten
Verspannzylinders 45 und des zweiten Verspannzylinders 46 werden die Mantelflächen der Verspannzylinder 45, 46 gegen die innere Rohrwandung der elektrischen Leiter 12, 13 ge- presst. Der Grundkörper 42 weist eine Ausnehmung auf, um ein Verspannen der Gewindebolzen 47 und 48 zu ermöglichen. Die Ausnehmung des Grundkδrpers 42 ist mittels eines Verschlusselementes 49 verschließbar. Nach dem Einsetzen des Verschlusselementes 49 weist die Außenkontur des Verbindungselementes 41 einen im Wesentlichen zylinderförmigen Mantel auf. In das Verschlusselement 49 ist eine Ausnehmung 50 eingebracht. In die Ausnehmung 50 des Verschlusselementes 49 ist beispielsweise ein Stützisolator 51 einsteckbar, welcher auch die elektrischen Leiter abstützt. In der Figur 5 ist der Schnitt durch eine fünfte Ausgestaltungsvariante eines Verbindungselementes 51 dargestellt. Funktional entspricht das Verbindungselement 51 der fünften Ausgestaltungsvariante dem Verbindungselement 21 der zweiten Ausgestaltungsvariante . In der fünften Ausgestaltungsvariante ist lediglich die Art der Verspannung der Kegelstümpfe 24 und 25 alternativ ausgebildet. Im zentralen Bereich des Verbindungselementes 51 der fünften Ausgestaltungsvariante sind ei- ne erste Stützwand 52 sowie eine zweite Stützwand 53 angeordnet. Der erste Kegelstumpf 24 ist gegen die erste Stützwand 52 abgestützt und der zweite Kegelstumpf 25 ist gegen die zweite Stützwand 53 abgestützt. Durch den ersten Kegelstumpf 24 und die erste Stützwand 52 ist eine erste Zugschlaufe 54 hindurchgeführt. Durch den zweiten Kegelstumpf 25 und die zweite Stützwand 53 ist eine zweite Zugschlaufe 55 hindurchgeführt. Auf der von dem ersten Kegelstumpf 24 abgewandten Seite der ersten Stützwand 52 ist ein Zugelement 56 eingelegt. Ein gleichartiges Zugelement 57 ist auf der von dem zweiten Kegelstumpf 25 abgewandten Seite der zweiten Stützwand 53 in die Zugschlaufe 55 eingelegt. Die Wirkungsweise der Zugelemente 56, 57 soll weiter anhand des dem ersten Kegelstumpf 24 zugeordneten Zugelementes 56 beschrieben werden. Das Zugelement 56 weist zwei Platten 58a, b auf, die derart zueinander gerichtet sind, dass zwei konisch zulaufende Flächen auf jeweils gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so dass zwei konisch zulaufende Öffnungen gebildet sind, deren Konusöffnungen entgegengesetzt gerichtet sind. In die konische Öffnungen sind zwei Keile 59a, b eingeführt, welche mittels einer Schraube 60 gegeneinander verschiebbar sind, und zwar so, dass die Keilflächen die konischen Flächen der Platten 58a, b auseinandertreiben. Durch dieses Auseinandertreiben wird die erste Zugschlaufe 54 gespannt und der erste Kegelstumpf 24 wird in die konische Öffnung des fünften
Spreizelementes 22 hineingezogen. Die zum Verspannen des fünften Spreizelementes 22 notwendige Verspannbewegung des ersten Kegelstumpfes 24 ist dabei parallel zu der Einführ- richtung des fünften Spreizelementes 22 in die Ausnehmung des ersten elektrischen Leiters 12 gerichtet.
Neben der in den Figuren dargestellten linienhaften Verbindung zweier elektrischer Leiter ist das Verbindungselement auch dazu geeignet, winkelig aufeinander treffende Leiter zu verbinden. Außerdem kann vorgesehen sein, nur Teilabschnitte des Verbindungselementes zu nutzen (siehe Figur 6) .
Weitere Ausgestaltungsvarianten sind konstruierbar, indem man die verschiedenen Merkmale, insbesondere Antriebsvorrichtungen, Abstützpunkte, Ausrichtung der konischen Flächen zueinander usw. , der in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausgestaltungsvarianten miteinander kombiniert.
Die hohlzylindrischen Abschnitte der verschiedenen Ausgestaltungsvarianten der Verbindungselemente sind mehrteilig, beispielsweise aus zwei, drei oder mehr Halbschalen ausbildbar, um eine einfache Montage zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) für eine mechanische sowie elektrisch leitende Verbindung mit einem elektri- sehen Leiter (12, 13), welcher in seiner äußeren Kontur eine Ausnehmung aufweist, in die zumindest ein Spreizelement (14, 15, 16, 17, 23, 24, 44, 45) des Verbindungselementes (11, 21, 41, 51) einführbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das zumindest eine Spreizelement zur Verspannung in der
Ausnehmung mittels eines Bedienelementes (18, 26, 47, 48, 56, 57) betätigbar ist.
2. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das zumindest eine Spreizelement (14, 15, 16, 17, 23, 24, 44, 45) mittels einer parallel zur Richtung seiner Einführung in die Ausnehmung gerichteten Verspannbewegung verspannbar ist .
3. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das zumindest eine Spreizelement (14, 15, 16, 17, 23, 24, 44, 45) mittels einer senkrecht zur Richtung seiner Ein- führung in die Ausnehmung gerichteten Verspannbewegung verspannbar ist.
4. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Verspannung des zumindest einen Spreizelementes (23, 24, 44, 45) durch relativ zueinander bewegbare, im Querschnitt keilförmig zueinander angeordnete Flächen bewirk- bar ist.
5. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Flächen konische Flächen (23, 24, 44, 45) sind.
6. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Verbindungselement (11, 21, 41, 51) zumindest ein erstes und zumindest ein zweites Spreizelement (22, 23) aufweist, welche jeweils einem ersten und einem zweiten e- lektrischen Leiter (13, 14) zugeordnet sind.
7. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s an dem Verbindungselement (11, 21, 41, 51) eine Tragvorrichtung für den elektrischen Leiter (12, 13) angeordnet ist.
8. Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der elektrische Leiter (12, 13) der Innenleiter eines druckgasisolierten Rohrleiters ist.
9. Leiteranordnung mit einem Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einem elekt- rischen Leiter (12, 13), d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, d a s s der elektrische Leiter ein langgestreckter elektrischer Leiter (12, 13) ist und die Ausnehmung an einer seiner Stirnseiten angeordnet ist.
10. Leiteranordnung mit einem Verbindungselement (11, 21, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einem e- lektrischen Leiter, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der elektrische Leiter (12, 13) ein Rohr ist.
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