EP3496208B1 - Kontaktvorrichtung und kontaktsystem für koaxiale hochspannungskabel - Google Patents

Kontaktvorrichtung und kontaktsystem für koaxiale hochspannungskabel Download PDF

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EP3496208B1
EP3496208B1 EP17306725.7A EP17306725A EP3496208B1 EP 3496208 B1 EP3496208 B1 EP 3496208B1 EP 17306725 A EP17306725 A EP 17306725A EP 3496208 B1 EP3496208 B1 EP 3496208B1
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EP
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contact
tube
cable
contact device
threaded holes
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EP3496208A1 (de
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Johannes KRÖNERT
Volker Markgraf
Manfred Baesch
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Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Publication date
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R4/58Electrically-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
    • H01R4/64Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail
    • H01R4/646Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail for cables or flexible cylindrical bodies
    • HELECTRICITY
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6591Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/65912Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members for shielded multiconductor cable
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    • HELECTRICITY
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    • H01R4/28Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member
    • H01R4/36Conductive members located under tip of screw
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    • H01R13/73Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall
    • H01R13/74Means for mounting coupling parts in openings of a panel
    • H01R13/748Means for mounting coupling parts in openings of a panel using one or more screws

Definitions

  • the invention relates to a contact device for contacting a coaxial cable, the electrical conductor of which is surrounded by a shield which is designed as a tube, in particular as a corrugated tube.
  • the invention further relates to a contact system which comprises a contact device according to the invention.
  • the invention also relates to methods for producing a contact device according to the invention and a contact system according to the invention.
  • a cable fitting is a component that terminates an electrical cable or connects it to another cable.
  • a cable fitting should create good electrical contact with the conductor and the shield of the coaxial cable and at the same time prevent moisture or dirt from getting between the components of the cable.
  • electrical insulation between the electrical conductor and the shield of the coaxial cable must be ensured.
  • a corrugated pipe is often used as a shield for this type of cable. Connecting such a high-voltage cable, for example to the housing of an electrical fitting or to another high-voltage cable, therefore requires contact to be made between both the cable core and the shield.
  • the electrical conductor should also be guided to the corresponding component in a mechanically stable manner.
  • a common method for current-carrying contact of cables with metal corrugated sheaths is welding or soldering metal contact elements. This type of contact is demanding and time-consuming. In addition, the quality of the contact depends heavily on the skills of the assembly personnel who make the contact. A consistently high quality of the contacts is therefore not easy to achieve with conventional contacting methods.
  • the US 2006/0054341 A1 relates to an electrical plug assembly with which an electrical cable is electrically connected and held in place in a distribution box, fuse box or the like.
  • a clamping screw is provided in one embodiment.
  • notched metal tongues prevent the cable from being pulled out of the plug.
  • the holding means serve only to hold the cable, which engages with an outer sheath or insulation of the cable.
  • the WO 2017/030271 A1 describes a contact sleeve 500 for electrically connecting conductors, in particular multi-wire conductors.
  • the contact sleeve is intended to prevent poor contact of the multi-wire conductor and thus undesirable heat development at the contact point.
  • the US 2008/261447 A1 discloses a connector for a coaxial cable.
  • the coaxial cable is inserted into the connector, where a needle-shaped section makes contact with the line of the coaxial cable.
  • a clamping screw which is provided with cutting edges, is screwed in and cuts through an outer jacket and a shield braid into the insulation layer of the cable.
  • the CN103 531 986B describes a device for contacting a high-voltage cable.
  • an inner ring is pushed between an inner sheath of the high-voltage cable and the shield.
  • an outer ring is attached to the inner ring with screws, whereby the shield is clamped between the rings.
  • the US$2,947,800 concerns a cable bushing used in the electrical construction industry.
  • the cable bushing comprises a tubular part which is provided with a clamping screw.
  • a Spiral hose encloses cables that are fed into a control cabinet, for example.
  • the clamping screw clamps the spiral hose in place.
  • the tubular part has a thickening in the area of the clamping screw.
  • the CN104967087 describes a tubular part made of rubber that is pushed over a high-voltage line for testing purposes.
  • the tubular part has threaded bushings into which clamping screws are screwed to contact a conductor.
  • the JP2010/180957 concerns the most economical connection of hollow concrete posts.
  • a pipe is fastened over the posts to be connected using clamping screws.
  • the EN 10 2008 025 428 A1 relates to a connecting terminal for a conductor wire.
  • the connecting terminal comprises a clamping body which consists of a bent sheet metal part.
  • a hole for a clamping screw is made through two wall sections lying one above the other using a flow forming process. This creates collar-shaped projections on the top of the upper wall section and the bottom of the lower wall section, whereby the length of the threaded hole is greater than the wall thickness of the wall sections.
  • the invention proposes a contact device according to the appended claims.
  • a clamp contact between the cable shield and the contact tube has the advantage that this type of contact is easy to produce compared to welding or soldering and also offers advantages in terms of work safety. At the same time, it is possible to achieve a more uniform quality of electrical contacts with clamp contacts, which hardly depends on the qualifications and skills of the assembly personnel. Another advantage of clamp contacts is that almost any metallic material can be combined with one another to create a to establish electrical contact. Furthermore, only simple tools are required to establish a terminal contact.
  • the threaded holes are produced using a friction-flow-drilling process, so that each threaded hole has an annular bead (201) on the inside of the contact tube.
  • This has the advantage that a greater material thickness is available for the thread compared to the wall thickness of the contact tube, and thus the length of the threaded hole is greater and a better hold of the clamping screw in the contact tube is achieved. This makes it possible, for example, to transmit greater clamping forces with the clamping screws.
  • the threaded holes are arranged with one clamping screw each on at least two circular lines on the circumference of the contact tube, evenly distributed on each circular line, with the threaded holes on adjacent circular lines being offset from one another in the circumferential direction.
  • the contact tube of the contact device can have a fastening flange at one end in order to fasten the contact device, for example, to an electrical system or a cable fitting.
  • the contact tube has at least one contact point that enables the connection of cables or strands, e.g.
  • the contact point can expediently be designed as a pin that has an internal thread or an external thread in order to attach a cable lug or the like there. It is also conceivable that the pin has a threaded pin with an external thread for fastening further contact elements.
  • the cable shield is designed as a smooth tube sheath or a corrugated tube sheath. The type of sheath chosen depends on the application. In principle, a corrugated tube sheath is more flexible than a smooth tube sheath.
  • Figure 1 shows a perspective view of a contact device 100, which has a contact tube 101.
  • the contact tube 101 has a diameter of 10 - 20 cm and a height of 10-30 cm. If necessary, these dimensions can also be chosen differently in order to adapt the contact tube 101 to specific applications.
  • the lower end of the contact tube 101 is A flange 102 is welded to the contact tube.
  • the flange 102 is provided along its circumference with fastening holes 103 for receiving fastening screws (not shown) in order to fasten the contact device to an electrical device, such as a transformer or a cable set (in Figure 1 not shown).
  • the contact tube 101 and the flange 102 are made of aluminum or an aluminum alloy. In principle, other metals can also be used, for example copper or other highly conductive metals.
  • threaded holes 106A and 106B are provided, each of which accommodates a clamping screw 107A or 107B.
  • the threaded holes 106A are distributed along a circular line 108A and the threaded holes 106B are distributed along a circular line 108B in the circumferential direction at a uniform distance.
  • two circular lines 108A and 108B are shown, in other embodiments the threaded holes can also be arranged on just a single circular line or on more than two circular lines.
  • the relevant design of the contact device 100 according to the invention depends on the respective application, in particular on how many clamping screws are required.
  • the threaded holes are preferably arranged offset from each other on different circular lines.
  • Figure 1 In the embodiment shown, a threaded hole 106B on the circular line 108B is located in the circumferential direction exactly between two threaded holes 106A that are located on the circular line 108A. This prevents the casing 104 of the contact tube 101 from being structurally weakened along axial directions by holes arranged one behind the other.
  • the contact device 100 also has a pin 111 projecting in the radial direction, which is welded to the casing 104 of the contact tube at a certain distance between the flange 102 and the circular line 108B and provides a contact point for connecting another cable
  • the pin 111 has a central threaded hole 112 in order to screw on, for example, a cable lug of the additional cable.
  • the screws 107A, 107B shown are provided with a hexagon socket.
  • other types of screws can also be used for the present invention, in particular screws with a shear head.
  • Figure 2A shows a cross section through the contact tube 101 at the level of the circular line 108B.
  • the threaded holes 106B are distributed at equal intervals on a circumferential line of the casing 104 of the contact tube 101.
  • Figure 2B shows an enlarged section of Figure 2A and illustrates a manufacturing-related special feature of the contact tube 101.
  • the bores for the threaded holes are produced by a friction-flow-drilling process.
  • a rapidly rotating steel tool is pressed in a radial direction onto the casing 104 of the contact tube 101.
  • the frictional heat causes the metal to flow, which displaces the material under the rotating tool.
  • beads 201 form around the respective borehole in the contact tube 101, which are directed inwards in the radial direction in the contact tube 101. This creates a borehole whose length I is greater than the thickness d of the casing 104 of the contact tube 101.
  • a thread is cut into the borehole to produce a threaded hole, for example a threaded hole 106A or 106B.
  • the length of the threaded hole corresponds to the length l of the borehole.
  • the length of a threaded hole conventionally produced with a twist drill would correspond to the length of the jacket thickness d of the contact tube 101.
  • the threaded hole in the contact tube according to the invention is mechanically more stable due to its greater length, so that it is possible to exert comparatively greater clamping forces with the clamping screws 107A and 107B.
  • Figure 3 shows schematically the structure of a high-voltage cable 300, which has an outer jacket 301.
  • a shield 302 surrounds a multi-core conductor 303, which is formed from individual wires 304.
  • the individual wires 304 are surrounded by a sheath 306, which bundles the individual wires 304 to form the conductor 303.
  • the shield 302 is designed as a corrugated tube.
  • the electrical conductor 303 is surrounded by a dielectric 307, which is followed by an insulation layer 308, which lies between the dielectric 307 and the shield 302.
  • the conductor 303 is designed as a solid individual conductor.
  • Figure 4 shows a cross-sectional view through the contact device 100 with a mounted HV coaxial cable 301, wherein the cut surface is taken along the line 4-4 in Figure 1
  • the screws 107A and 107B are screwed into the threaded holes 106A and 106B of the contact tube 101, respectively.
  • the outer jacket 301 is removed from the cable 300 by a length that corresponds approximately to the length of the contact tube 101 plus the length that is required to connect the cable 301 inside an electrical device to a connection provided for it.
  • the corrugated tube 302 is exposed inside the contact device 100.
  • the screws 107A and 107B are screwed in, clamp the corrugated tube 302 essentially in the middle of the contact tube 101 and establish an electrically conductive contact between the contact tube 101 and the corrugated tube 302.
  • This arrangement also has the advantage that in the event of a short circuit and high current flows through the conductor 303 and the contact tube 101, the electrodynamic forces that arise cancel each other out.
  • the arrangement has the advantage that reproducible electrical contacts between the corrugated tube 302 and the contact tube 101 can be produced in a simple manner.
  • the arrangement of the clamping screws 107A and 107B, which are evenly spaced on a circular line 108A or 108B and offset from each other on different circular lines, also leads, among other things, to the Clamping forces on the screen 302 are distributed comparatively evenly, which has a positive effect on the dimensional stability of the screen 302.
  • a flow chart with the essential process steps for producing a contact tube 101 according to the invention is shown schematically.
  • a cylindrical tube made of, for example, aluminum or an aluminum alloy is provided.
  • radial holes are drilled into the casing 104 of the contact tube 101, which are evenly spaced on a circular line on the circumference of the casing 104.
  • the holes are preferably drilled using a friction-flow-drilling process in which a rapidly rotating steel tool is pressed onto the casing 104.
  • the material of the casing changes into a flowable state, which on the one hand creates a hole and on the other hand creates a bead 201 surrounding the hole on the inside of the casing.
  • Threads are cut into the holes thus formed, so that threaded holes are created into which the contact screws 107A and 107B are screwed. If necessary, a flange 102 can be welded to the contact tube 101 before or after the threaded holes 106A and 106B are made.
  • the contact device produced in this way is used to produce a contact system.
  • the process steps for producing the contact system are shown schematically in a flow chart in Figure 6 shown.
  • a contact device 100 according to the invention is provided.
  • the outer jacket 301 is removed from the cable 300 in order to expose the shield 302 designed as a corrugated tube.
  • the cable 300 is inserted into the contact device 100 with the end at which the corrugated tube 302 is exposed.
  • the clamping screws 107A and 107B are screwed in in order to contact the corrugated tube 302 in a substantially central position in the contact tube 101.
  • another cable can be connected to pin 111, which can be fastened with a screw.

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  • Cable Accessories (AREA)

Description

    Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung zum Kontaktieren eines koaxialen Kabels, dessen elektrischer Leiter von einem Schirm umgeben ist, der als Rohr, insbesondere als Wellrohr, ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kontaktsystem, das eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung und eines erfindungsgemäßen Kontaktsystems.
  • Hintergrund
  • Kontaktvorrichtungen und Kontaktsysteme der eingangs genannten Art werden beispielsweise bei Kabelgarnituren für ein koaxiales Kabel benötigt. Eine Kabelgarnitur ist ein Bauteil, das ein elektrisches Kabel abschließt oder mit einem weiteren Kabel verbindet.
  • Eine Kabelgarnitur soll gute elektrische Kontakte zu dem Leiter und dem Schirm des Koaxialkabels herstellen und gleichzeitig verhindern, dass Feuchtigkeit oder Schmutz zwischen die Bestandteile des Kabels gelangt. Außerdem ist die elektrische Isolation zwischen dem elektrischen Leiter und dem Schirm des Koaxialkabels sicherzustellen. Als Schirm kommt bei dieser Art von Kabeln häufig ein Wellrohr zum Einsatz. Der Anschluss eines derartigen Hochspannungskabels zum Beispiel an dem Gehäuse einer elektrischen Garnitur oder an einem anderen Hochspannungskabel erfordert somit die Kontaktierung sowohl der Kabelader als auch des Schirms. Beim Übergang auf andere Bauteile soll der elektrische Leiter auch mechanisch stabil an das entsprechende Bauteil geführt werden.
  • Eine gängige Methode zum stromtragfähigen Kontaktieren von Kabeln mit Metallwellmantel (Wellrohr) ist das Anschweißen oder Anlöten von Metallkontaktelementen. Diese Art der Kontaktierung ist anspruchsvoll und zeitintensiv. Darüber hinaus hängt die Qualität des Kontaktes stark von den Fertigkeiten des Montagepersonals ab, das den Kontakt herstellt. Eine gleichbleibend hohe Qualität der Kontakte ist mit den herkömmlichen Kontaktierungsmethoden daher nicht einfach zu erreichen.
  • Die US 2006/0054341 A1 betrifft eine elektrische Steckeranordnung, mit der eine elektrische Leitung in einem Verteilerkasten, Sicherungskasten oder ähnlichen elektrisch verbunden und festgehalten wird. Um das Kabel in dem Stecker zu befestigen, ist bei einem Ausführungsbeispiel eine Klemmschraube vorgesehen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird mit durch ausgeklinkten Metallzungen verhindert, dass das Kabel aus dem Stecker herausgezogen werden kann. Die Haltemittel dienen lediglich zum Haltern der Leitung, die mit einer äußeren Hülle oder Isolierung der Leitung in Eingriff sind.
  • Die WO 2017/030271 A1 beschreibt eine Kontakthülse 500 zum elektrischen Verbinden von Leitern, insbesondere von mehrdrähtigen Leitern. Die Kontakthülse soll eine schlechte Kontaktierung des mehrdrähtigen Leiters und dadurch eine unerwünschte Wärmeentwicklung an der Kontaktstelle verhindern.
  • Die US 2008/261447 A1 offenbart einen Stecker für ein Koaxialkabel. Für die Montage wird das Koaxialkabel in den Stecker hineingesteckt, wo ein nadelförmiger Abschnitt einen Kontakt zu der Leitung des Koaxialkabels herstellt. Eine Klemmschraube, die mit Schneidkanten versehen ist, wird eingedreht und schneidet durch einen äußeren Mantel und ein Schirmgeflecht in die Isolierungsschicht des Kabels.
  • Die CN 103 531 986B beschreibt eine Einrichtung zur Kontaktierung eines Hochspannungskabels. Für die Kontaktierung eines aus Aluminiumdrähten bestehenden Schirmes wird ein innerer Ring zwischen einen inneren Mantel des Hochspannungskabels und den Schirm geschoben. Dann wird ein äußerer Ring auf dem inneren Ring mit Schrauben befestigt, wodurch der Schirm zwischen den Ringen geklemmt ist.
  • Die US 2,947,800 betrifft eine Kabeldurchführung, die im Elektrobaugewerbe eingesetzt wird. Die Kabeldurchführung umfasst ein rohrförmiges Teil, das mit einer Klemmschraube versehen ist. Ein Spiralschlauch umschließt Kabel, die zum Beispiel in einen Schaltschrank hineingeführt werden. Die Klemmschraube klemmt den Spiralschlauch fest. Das rohrförmige Teil weist im Bereich der Klemmschraube eine Verdickung auf.
  • Die CN 104967087 beschreibt ein rohrförmiges Teil aus Gummi, das zu Testzwecken über eine Hochspannungsleitung geschoben wird. Das rohrförmige Teil weist Gewindebuchsen auf, in die Klemmschraube zur Kontaktierung eines Leiters eingedreht werden.
  • Die JP 2010/180957 betrifft die möglichst ökonomische Verbindung von hohlen Betonpfosten. Zu diesem Zweck wird ein Rohr über die zu verbindenden Pfosten und mittels Klemmschrauben befestigt.
  • Die DE 10 2008 025 428 A1 betrifft eine Anschlussklemme für einen Leiterdraht. Die Anschlussklemme umfasst einen Klemmkörper, der aus einem Blechbiegeteil besteht. Durch zwei übereinanderliegende Wandabschnitte wird ein Loch für eine Klemmschraube mittels eines Fließformverfahrens hergestellt. Dabei entstehen auf der Oberseite des oberen Wandabschnittes und der Unterseite des unteren Wandabschnittes kragenförmige Ansätze, wodurch die Länge des Gewindeloches größer ist als die Wandstärke der Wandabschnitte.
  • Hiervon ausgehend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktvorrichtung zu schaffen, die eines oder mehrere der eingangs genannten Probleme überwindet oder zumindest verbessert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Kontaktvorrichtung gemäß der beigefügten Ansprüche vor.
  • Ein Klemmkontakt zwischen dem Schirm des Kabels und dem Kontaktrohr hat den Vorteil, dass diese Art der Kontakte im Vergleich zu Schweißen oder Löten einfach herzustellen ist und auch in Bezug auf die Arbeitssicherheit Vorteile bietet. Gleichzeitig ist es möglich, mit Klemmkontakten eine gleichmäßigere Qualität der elektrischen Kontakte zu erreichen, die kaum von der Qualifikation und Fertigkeit des Montagepersonals abhängt. Ein weiterer Vorteil von Klemmkontakten ist, dass nahezu beliebige metallische Materialien miteinander kombiniert werden können, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Weiterhin sind für die Herstellung eines Klemmkontaktes nur einfache Werkzeuge notwendig.
  • Die Gewindelöcher sind durch einen Reib-Fließ-Bohr-Prozess hergestellt, so dass jedes Gewindelochauf der Innenseite des Kontaktrohres eine ringförmige Wulst (201) aufweist, Das hat den Vorteil, dass eine größere Materialstärke im Vergleich zu der Wandstärke des Kontaktrohres für das Gewinde zur Verfügung steht und somit die Länge des Gewindeloches größer wird und ein besserer Halt der Klemmschraube in dem Kontaktrohr erreicht wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, größere Klemmkräfte mit den Klemmschrauben zu übertragen.
    Die Gewindelöcher sind mit jeweils einer Klemmschraube auf mindestens zwei Kreislinien auf dem Umfang des Kontaktrohres auf jeder Kreislinie gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die Gewindelöcher auf benachbarten Kreislinien in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass in dem Mantel des Kontaktrohres keine strukturellen Schwachstellen auftreten. Zudem wird auch der Anpressdruck der Klemmschrauben auf den Schirm des Kabels gleichmäßig verteilt.
    Die Anordnung der Klemmschrauben auf Kreislinien ist vorteilhaft, weil ein Kabel in der Kontaktvorrichtung auf einfache Weise zentrisch angeordnet werden kann. Diese Anordnung hat im Falle eines Kurzschlusses zwischen dem Leiter des Kabels und dem Kontaktrohr den Vorteil, dass die dabei entstehenden elektrodynamischen Kräfte sich gegenseitig aufheben, wodurch die mechanische Belastung der Kontaktvorrichtung begrenzt wird.
    Zweckmäßigerweise kann das Kontaktrohr der Kontaktvorrichtung an einem Ende einen Befestigungsflansch aufweisen, um die Kontaktvorrichtung beispielsweise an einer elektrischen Anlage oder einer Kabelgarnitur zu befestigen.
    Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das Kontaktrohr mindestens eine Kontaktstelle auf, die das Anschließen von Kabeln oder Litzen ermöglicht, z.B. zur Erdung der Kontaktvorrichtung. In diesem Fall kann die Kontaktstelle zweckmäßigerweise als Zapfen ausgebildet sein, der ein Innengewinde oder ein Außengewinde aufweist, um dort z.B. einen Kabelschuh oder ähnliches anzuschrauben. Denkbar ist auch, dass der Zapfen einen Gewindestift mit Außengewinde zur Befestigung von weiterführenden Kontaktelementen aufweist.
    Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Schirm des Kabels als ein Glattrohrmantel oder ein Wellrohrmantel ausgebildet. Welcher Manteltyp gewählt wird hängt von den Anwendungsfällen ab. Grundsätzlich weist ein Wellrohrmantel eine höhere Biegsamkeit als ein Glattrohrmantel auf.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren exemplarisch näher erläutert. Alle Figuren sind rein schematisch und nicht maßstäblich. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung;
    Fig. 2A
    einen Querschnitt der Kontaktvorrichtung aus Figur;
    Fig. 2B
    ein vergrößerter Ausschnitt aus Figur 2A;
    Fig. 3
    den Aufbau eines Kabels, das mit der Kontaktvorrichtung kontaktiert wird;
    Fig. 4
    die Kontaktvorrichtung aus Figur 1 in einer Draufsicht mit einem montierten Kabel;
    Fig. 5
    ein Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung; und
    Fig. 6
    ein Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktsystems.
  • Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
  • Ausführungsbeispiel
  • Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Kontaktvorrichtung 100, die ein Kontaktrohr 101 aufweist. Das Kontaktrohr 101 hat in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen einen Durchmesser von 10 - 20 cm und eine Höhe von 10-30 cm. Falls erforderlich, können diese Abmessungen auch anders gewählt sein, um das Kontaktrohr 101 an bestimmte Anwendungsfälle anzupassen. An dem in Figur 1 untenliegenden Ende des Kontaktrohres 101 ist an das Kontaktrohr ein Flansch 102 angeschweißt. Der Flansch 102 ist entlang seines Umfangs mit Befestigungslöchern 103 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) versehen, um die Kontaktvorrichtung an einer elektrischen Einrichtung zu befestigen, wie zum Beispiel einem Transformator oder einer Kabelgarnitur (in Figur 1 nicht dargestellt). Das Kontaktrohr 101 und der Flansch 102 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Grundsätzlich kommen auch andere Metalle hierfür infrage, beispielsweise Kupfer oder andere gut leitende Metalle.
  • In dem Mantel 104 des Kontaktrohres 101 sind Gewindelöcher 106A und 106B vorgesehen, die jeweils eine Klemmschraube 107A bzw. 107B aufnehmen. Die Gewindelöcher 106A sind entlang einer Kreislinie 108A und die Gewindelöcher 106B sind entlang einer Kreislinie 108B in Umfangsrichtung in gleichmäßigem Abstand verteilt. Obwohl in Figur 1 zwei Kreislinien 108A und 108B dargestellt sind, können in anderen Ausführungsbeispielen die Gewindelöcher auch auf nur einer einzigen Kreislinie oder auf mehr als zwei Kreislinien angeordnet sein. Die diesbezügliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung 100 hängt von dem jeweiligen Anwendungsfall ab, insbesondere davon, wie viele Klemmschrauben benötigt werden.
  • In jedem Fall sind die Gewindelöcher auf unterschiedlichen Kreislinien bevorzugt versetzt zueinander angeordnet. Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt jeweils ein Gewindeloch 106B auf der Kreislinie 108B in Umfangsrichtung genau zwischen zwei Gewindelöchern 106A, die sich auf der Kreislinie 108A befinden. Dadurch wird vermieden, dass entlang axialer Richtungen der Mantel 104 des Kontaktrohres 101 durch hintereinander angeordnete Bohrungen strukturell geschwächt wird.
  • Die Kontaktvorrichtung 100 weist darüber hinaus noch einen in radialer Richtung abstehenden Zapfen 111 auf, der an dem Mantel 104 des Kontaktrohres in einem bestimmten Abstand zwischen dem Flansch 102 und der Kreislinie 108B angeschweißt ist und eine Kontaktstelle zum Anschluss eines weiteren Kabels bildet. Zu diesem Zweck weist der Zapfen 111 ein zentrales Gewindeloch 112 auf, um zum Beispiel einen Kabelschuh des weiteren Kabels festzuschrauben.
  • Die in Figur 1 dargestellten Schrauben 107A, 107B sind mit einem Innensechskant versehen. Grundsätzlich können für die vorliegende Erfindung auch andere Arten von Schrauben verwendet werden, insbesondere auch Schrauben mit einem Abreisskopf.
  • Figur 2A zeigt einen Querschnitt durch das Kontaktrohr 101 auf der Ebene der Kreislinie 108B. In dieser Ansicht ist deutlich zu erkennen, dass die Gewindelöcher 106B in gleichmäßigem Abstand auf einer Umfangslinie des Mantels 104 des Kontaktrohres 101 verteilt sind.
  • Figur 2B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2A und illustriert eine herstellungsbedingte Besonderheit des Kontaktrohres 101. Die Bohrungen für die Gewindelöcher werden durch einen Reib-Fließ-Bohr-Prozess hergestellt. Dabei wird ein schnell rotierendes Stahlwerkzeug in radialer Richtung auf den Mantel 104 des Kontaktrohres 101 gepresst. Durch die Reibungswärme wird das Metall in einen fließförmigen Zustand versetzt, wodurch das Material unter dem rotierenden Werkzeug verdrängt wird. Dabei bilden sich rund um die Bohrungen in dem Kontaktrohr 101 Wülste 201 um das jeweilige Bohrloch herum, die in radialer Richtung in dem Kontaktrohr 101 nach innen gerichtet sind. Dabei entsteht ein Bohrloch, dessen Länge I größer ist als die Dicke d des Mantels 104 des Kontaktrohres 101. In das Bohrloch wird ein Gewinde geschnitten, um ein Gewindeloch herzustellen, zum Beispiel ein Gewindeloch 106A oder 106B. Die Länge des Gewindeloches entspricht dabei der Länge l des Bohrloches. Im Gegensatz dazu würde die Länge eines herkömmlich mit einem Spiralbohrer hergestellten Gewindeloches der Länge der Manteldicke d des Kontaktrohres 101 entsprechen. Im Vergleich dazu ist das Gewindeloch bei dem erfindungsgemäßen Kontaktrohr wegen seiner größeren Länge mechanisch stabiler, sodass es möglich ist, vergleichsweise größere Klemmkräfte mit den Klemmschrauben 107A und 107B auszuüben.
  • Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Hochspannungskabels 300, das einen äußeren Mantel 301 aufweist. Ein Schirm 302 umgibt einen mehradrigen Leiter 303, der aus Einzeladern 304 gebildet ist. Die Einzeladern 304 sind von einer Hülle 306 umgeben, welche die Einzeladern 304 zu dem Leiter 303 bündelt. Der Schirm 302 ist als Wellrohr ausgebildet. Der elektrische Leiter 303 ist von einem Dielektrikum 307 umgeben, an das sich eine Isolationsschicht 308 anschließt, die zwischen dem Dielektrikum 307 und dem Schirm 302 liegt. In anderen Ausführungsbeispielen ist der Leiter 303 als massiver Einzelleiter ausgebildet.
  • Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Kontaktvorrichtung 100 mit einem montierten HV Koaxialkabel 301, wobei die Schnittfläche entlang der Linie 4-4 in Figur 1 verläuft. Hierbei ist zu beachten, dass in Figur 4 im Unterschied zu Figur 1 die Schrauben 107A und 107B in die Gewindelöcher 106A bzw. 106B des Kontaktrohres 101 eingedreht sind. Von dem Kabel 300 ist der äußere Mantel 301 auf einer Länge entfernt, die ungefähr der Länge des Kontaktrohres 101 zuzüglich der Länge entspricht, die benötigt wird, um das Kabel 301 im Inneren einer elektrischen Einrichtung mit einem dafür vorgesehenen Anschluss zu verbinden. Im Inneren der Kontaktvorrichtung 100 liegt das Wellrohr 302 frei. Die Schrauben 107A und 107B sind eingedreht, klemmen das Wellrohr 302 im Wesentlichen in der Mitte des Kontaktrohres 101 fest und stellen einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Kontaktrohr 101 und dem Wellrohr 302 her. Diese Anordnung hat auch den Vorteil, dass bei einem Kurzschluss und hohen Stromflüssen durch den Leiter 303 und das Kontaktrohr 101 sich die dabei entstehenden elektrodynamischen Kräfte gegenseitig aufheben. Insbesondere hat die Anordnung aber den Vorteil, dass auf eine einfache Weise reproduzierbare elektrische Kontakte zwischen dem Wellrohr 302 und dem Kontaktrohr 101 herstellbar sind.
  • Die auf jeweils einer Kreislinie 108A bzw. 108B gleichmäßig beabstandete Anordnung der Klemmschrauben 107A und 107B, die auf unterschiedlichen Kreislinien zueinander versetzt sind, führt unter anderem auch dazu, dass die Klemmkräfte auf den Schirm 302 vergleichsweise gleichmäßig verteilt sind, was sich günstig auf die Formstabilität des Schirmes 302 auswirkt.
  • In Figur 5 ist ein Flussdiagramm mit den wesentlichen Verfahrensschritten zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktrohres 101 schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt S1 wird ein zylindrisches Rohr aus beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bereitgestellt. In einem nächsten Schritt S2 werden in den Mantel 104 des Kontaktrohres 101 radiale Löcher gebohrt, die auf einer Kreislinie auf dem Umfang des Mantels 104 gleichmäßig beabstandet sind. Das Bohren der Löcher erfolgt vorzugsweise mit einem Reib-Fließ-Bohr-Prozess bei dem ein schnell rotierendes Stahlwerkzeug auf den Mantel 104 gedrückt wird. Dadurch geht das Material des Mantels in einen fließfähigen Zustand über, wodurch zum einen ein Loch entsteht und zum anderen ein das Loch umgebender Wulst 201 auf der Innenseite des Mantels entsteht. In die so gebildeten Löcher werden Gewinde geschnitten, sodass Gewindelöcher entstehen, in welche die Kontaktschrauben 107A bzw. 107B eingedreht werden. Im Bedarfsfall kann an das Kontaktrohr 101 vor oder nach dem Herstellen der Gewindelöcher 106A und 106B ein Flansch 102 angeschweißt werden.
  • Die insoweit hergestellte Kontaktvorrichtung wird zum Herstellen eines Kontaktsystems verwendet. Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Kontaktsystems sind schematisch in einem Flussdiagramm in Figur 6 gezeigt. In einem ersten Schritt S10 wird eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung 100 bereitgestellt. Dann wird in einem Schritt S11 der äußere Mantel 301 von dem Kabel 300 entfernt, um den als Wellrohr ausgebildeten Schirm 302 freizulegen. In einem Schritt S12 wird das Kabel 300 mit dem Ende in die Kontaktvorrichtung 100 eingeführt, an dem das Wellrohr 302 freigelegt ist. Schließlich werden in Schritt S13 die Klemmschrauben 107A und 107B eingedreht, um das Wellrohr 302 in einer im Wesentlichen zentralen Position in dem Kontaktrohr 101 zu kontaktieren.
  • Zum Abschluss der Kontaktierung kann ein weiteres Kabel an den Zapfen 111 angeschlossen werden, welches mit einer Schraube befestigbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Kontaktvorrichtung
    101
    Kontaktrohr
    102
    Befestigungsflansch
    103
    Befestigungslöcher
    106A, 106B
    Gewindelöcher
    107A, 107B
    Klemmschraube
    108A, 108B
    Kreislinie
    111
    Zapfen
    112
    Gewindeloch
    113
    Außengewinde
    201
    Wülste
    300
    Kabel
    301
    äußerer Isolationsmantel
    302
    Schirm
    303
    mehradriger Leiter
    304
    Einzeladern
    306
    Hülle
    307
    Dielektrikum
    308
    Pufferschicht

Claims (5)

  1. Kontaktvorrichtung (100) für ein Hochspannungskabel (300) mit einem isolierten elektrischen Leiter (303), der von einem als Rohr ausgebildeten Schirm (302) umgeben ist, wobei die Kontaktvorrichtung ein Kontaktrohr (101) aufweist, welches das Kabel (300) aufnimmt,
    wobei in dem Kontaktrohr (101) mehrere Gewindelöcher (106A, 106B) mit jeweils einer Klemmschraube (107A, 107B) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gewindelöcher (106A, 106B) durch einen Reib-Fließ-Bohr-Prozess hergestellt sind, so dass jedes Gewindeloch (106A, 106B) auf der Innenseite des Kontaktrohres eine ringförmige Wulst (201) aufweist,
    dass die Gewindelöcher (106A, 106B) auf mindestens zwei Kreislinien (108A, 108B) auf dem Umfang des Kontaktrohres (101) auf jeder Kreislinie (108A, 108B) gleichmäßig verteilt angeordnet sind,
    dass die Gewindelöcher (106A, 106B) auf benachbarten Kreislinien in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind und
    dass die Klemmschrauben (107A, 107B) zum Kontaktieren des Schirms (302) des Kabels (300) geeignet sind.
  2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung mindestens eine Kontaktstelle aufweist, die das Anschließen von Kabeln oder Litzen ermöglicht.
  3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle als Zapfen (111) ausgebildet ist, der ein Innengewinde oder ein Außengewinde aufweist.
  4. Kontaktsystem, das eine Kontaktvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche sowie ein Hochspannungskabel (300) aufweist, das einen elektrischen Leiter (303) aufweist, der von einem Schirm (302) umgeben ist, der als Rohr ausgebildet ist.
  5. Kontaktsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm (302) ein Glattrohrmantel oder ein Wellrohrmantel ist.
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