EP3958406B1 - Abzweigsystem für elektrische leiter - Google Patents

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Publication number
EP3958406B1
EP3958406B1 EP21179788.1A EP21179788A EP3958406B1 EP 3958406 B1 EP3958406 B1 EP 3958406B1 EP 21179788 A EP21179788 A EP 21179788A EP 3958406 B1 EP3958406 B1 EP 3958406B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
branching
main cable
cores
cable
housing
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.)
Active
Application number
EP21179788.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3958406C0 (de
EP3958406A1 (de
Inventor
Christian Bracher
Walter Wirth
Andreas NYDEGGER
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.)
Swibox AG
Original Assignee
Swibox AG
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 Swibox AG filed Critical Swibox AG
Publication of EP3958406A1 publication Critical patent/EP3958406A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3958406C0 publication Critical patent/EP3958406C0/de
Publication of EP3958406B1 publication Critical patent/EP3958406B1/de
Active 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
    • H01R4/24—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands
    • H01R4/2475—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members penetrating the insulation being actuated by screws, nuts or bolts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure

Definitions

  • the invention relates to a branch system and a method for securely connecting at least one branch line to one of the cores (29) of a multi-core main cable (19) according to the preamble of claims 1 and 10.
  • main cables are usually in the form of round cables, with a number of cores being embedded in an electrically insulating sheath.
  • Each core includes an individually insulated elongated conductor.
  • a main cable typically comprises two to five such conductors, each with a cross-sectional area in the range from about 10mm2 to about 50mm2.
  • terminals located within a housing to connect a branch cable to a main cable.
  • the housing protects the terminal points from environmental influences such as dust or water and from physical contact.
  • the housing includes openings for inserting an incoming and outgoing leg end of the main cable and a leg end of the branch cable.
  • the cable ends are usually inserted into the housing through cable glands or membranes. As a result, the space between each cable and the respective housing opening can be closed or sealed. In addition, the cables can be held in the desired position on the housing. Inside the housing, the end areas of the outer insulation jacket are removed from the three cable strands and the end areas of the wire insulation from the wires.
  • Each terminal includes openings for inserting the stripped ends of an incoming and outgoing wire of the main cable and the associated wire end of the branch cable.
  • a clamping screw or generally by a clamping mechanism By tightening a clamping screw or generally by a clamping mechanism, the three stripped conductor ends are connected to one another in an electrically conductive manner via a connecting conductor of the terminal.
  • the main cable therefore comprises a large number of sections which are mechanically and electrically connected to one another by the terminals at the branch points.
  • the installation of each drop cable typically requires a continuous section of each trunk to be separated into two sub-runs. The severed conductors are then reconnected to one another and to the associated conductors using the clamps of the branch cable. This is comparatively complex.
  • the electrical connections at the terminals are weak points with a lower electrical conductivity. They can cause losses in energy transmission.
  • the branch connector comprises two clamping jaws, between which the wires arranged parallel to one another are clamped by means of a clamping screw.
  • One of these clamping jaws comprises a metal perforator with a metal plate and cutting prongs protruding thereon in the direction of the veins.
  • the cutting prongs perforate the insulation of the adjacent wires and thus establish electrical contact with the respective conductors.
  • the two conductors are electrically connected to each other via the metal plate.
  • a branching device with a disconnecting device which is designed to automatically, reversibly or irreversibly interrupt an electrical connection between a branch line and a continuous conductor of a flat cable when the ambient temperature rises above a predetermined fire-typical value. This can the functional integrity of the through line must be ensured in the event of a fire.
  • a screw terminal designed to receive a stripped end of the branch line is connected via the separating device to a contact element which penetrates the electrical insulation of a wire of the through line and is electrically connected to the respective conductor.
  • DE10218103348A1 discloses a further junction device with a fuse element for interrupting the electrical connection between contacting elements for two conductor sections when a predetermined limit temperature is exceeded.
  • the fuse element and the contacting elements are arranged inside the housing on a ceramic base element. The ends of the conductor sections are inserted into the housing through moisture-insulating cable entries.
  • connection units with a plurality of terminals are used, which are made of a high-temperature-resistant, non-combustible material, for example ceramic materials. Such components are comparatively expensive and sensitive to impact.
  • Such clamping units are known to be placed in halogen-free, self-extinguishing plastic housings together with fuses for interrupting connections of one or more branch circuits to the respective main conductors.
  • Such branching devices are usually attached directly to walls or ceilings.
  • An object of the present invention is to provide a branch system suitable for safety power supplies, which enables the reliable and safe connection of at least one branch line to one of several cores of a main cable, in particular a round main cable.
  • the branching system includes a protective housing, which can be made of metal, in particular coated steel, stainless steel or coated stainless steel or a self-extinguishing or flame-retardant plastic, depending on the environmental conditions at the place of use, or can include corresponding parts.
  • the protective housing comprises a housing base and a cover which can be connected tightly to this housing base.
  • a secure connection can, for example, by screwing the adjoining housing parts, preferably with a sealing element arranged in between.
  • the housing includes two through openings through which a main cable can be passed through the protective housing. These passage openings are preferably designed as recesses on the edge of two opposing sections of the wall of at least one of the two housing parts. If the housing parts are separated or the protective housing is open, the main cable can simply be inserted into the recesses and passed through the protective housing without interruption.
  • the protective housing preferably includes structures for attaching elastic cable bushings.
  • Such cable bushings can, for example, be two profile bodies each with a preferably rectangular cross section and each with a recess adapted to the contour of the main cable.
  • the cross section of the recesses is semicircular.
  • Such profile bodies preferably comprise a plurality of shells which lie tightly against one another.
  • these shells have the shape of half cylinder jackets with different diameters.
  • the binding forces between adjacent shells are comparatively small, so each profile body can be split along the boundaries between adjacent shells without tools.
  • the inner diameter of the central recess can easily be adapted to the outer diameter of different main cables.
  • Such protective housings can be used in connection with main cables of different outer diameters simply by adapting the cable bushings.
  • the material composition of cable bushings is preferably heat-resistant. Destruction of the cable bushings in the event of a fire is tolerable if no electrically conductive materials are involved develop. Other measures such as self-extinguishing core insulation of fire protection cables and a spreading device with at least one non-flammable spacer can be used to ensure that the conductors of the main cable do not touch inside the protective housing even if the cable bushings are defective or missing.
  • Star-shaped or round ceramic disks with peripheral recesses for laying one core of the main cable inside the protective housing can be used as spacers, for example.
  • the outer insulating sheath of the main cable is removed on a section inside the protective housing. This exposes the usually twisted wires.
  • these cores are spread and reliably held relative to each other within the housing.
  • two star-shaped ceramic disks are placed between the veins so that each vein lies in one of the peripheral recesses of each ceramic disk.
  • By exerting an axial compressive force on each of the ceramic discs in the direction of the respective through-opening of the protective housing the cores are reliably spread and held in this position.
  • two star-shaped spacers can be used if required additionally held in the respective position with a non-combustible and non-conductive spacer bolt, for example.
  • the conductors of one or more of the exposed cores inside the housing can be contacted individually without prior removal of the core insulation using a branch terminal with a cutting electrical connection element.
  • the corresponding conductor of a branch cable is connected to the connecting element via a further connection contact of the branch terminal.
  • each branch terminal comprises two jaws which can be pressed together by means of a clamping device.
  • a suitable clamping device is, for example, a lead screw protruding from one jaw in combination with a nut for clamping the second jaw.
  • a connecting element with a protruding cutting element is arranged on at least one of these jaws, which penetrates the insulation of the wire to be connected when the jaws are pressed together and contacts the respective main conductor.
  • the branch terminal can have a guide structure, e.g. a guide groove, on at least one of the jaws.
  • the nut can, for example, comprise a front section with an internal thread and a rear section with a larger inner diameter without an internal thread.
  • the nut can have a predetermined breaking point between the two sections, for example a thin area formed by a circumferential groove. When tightening the nut, the two sections are separated when a maximum torque that can be defined by the thin point is exceeded. As soon as the cutting element has severed the insulation of the wire to be connected when the jaws are pressed together and is in contact with the hard metallic conductor, the rear section of the nut is sheared off due to the higher torque acting. The wire is now held in a defined manner between the jaws, and the connecting element is securely connected electrically to the conductor of the wire.
  • the connecting element preferably comprises a further protruding cutting element, with which the respective branch conductor can also be connected to the connecting element of the branch terminal in an analogous manner.
  • the branch terminal could also include some other means for connecting a branch line, such as an additional screw terminal.
  • Electrically conductive parts of the branch terminal are preferably at least partially electrically insulated.
  • insulating materials for example, plastics, especially self-extinguishing plastics are used. Even if the insulation of such branch terminals should lose its effectiveness in a fire due to extreme heat, spreading the cores with spacers can ensure that the conductive parts of branch terminals do not touch each other.
  • the protective housing comprises at least one further passage opening for inserting an end section of the branch cable or individual wires thereof.
  • Each such further passage opening is preferably a borehole in a wall section of the housing base.
  • a docking housing Adjacent to this wall section, a docking housing can be attached to the outside of the protective housing. Screws or metal retaining brackets, for example, are suitable as fastening means. Electrical and/or thermal safety elements, for example, can be arranged in this docking housing, which bring about the safe separation of a continuing section of the branch cable in the event of a short circuit and/or fire.
  • the arrangement of branch terminals and any additional safety elements in separate housings enables branch systems to be flexibly adapted to different requirements.
  • the optimally protected, uninterrupted contacting of the main lines within the fire-resistant protective housing means that the functionality of the main line can be ensured in the best possible way.
  • the branching system is robust, impact-resistant and tight. Assembly at the respective place of use is easy, since application-specific parts can be assembled in advance. After attaching the protective housing, to which a docking housing is optionally already attached, only the required branch terminals have to be connected to the cores of the main cable. Even in the event of a fire, it is ensured that the continuous main cable is not interrupted and retains its function. Using thermal fuses in the docking housing, local branch lines can be reliably isolated from the mains independently of the main lines.
  • figure 1 shows parts of a preferred embodiment of a branching system in an external view. It comprises an essentially cuboid protective housing 1 made of metal with a housing base 3 and a cover 5 screwed to the housing base 3.
  • the protective housing 1 can be attached to a wall or ceiling, for example by means of a retaining clip 4 screwed to the housing base 3.
  • the housing parts preferably have the shape of right-angled trapezoids in cross section, the width B1 of the shorter trapezoidal leg of the housing base 3 being able to correspond at least approximately to the width B2 of the longer trapezoidal leg of the cover 5.
  • Holding structures 7, 9 which correspond to one another are preferably formed on the corresponding longitudinal sections of the walls of these housing parts.
  • the wall edges of the two housing parts arranged in this way lie in a plane which is inclined relative to the base area of the housing base 3 at an angle of inclination ⁇ , which can be, for example, of the order of about 0° to about 45°.
  • this angle of inclination is ⁇ in Range from 10° to 30°. This makes the interior of the housing more accessible.
  • the edge regions of the housing base 3 and the cover 5 which adjoin one another in the closed state can comprise outwardly protruding flanges 11, 13 which can be screwed together. At least one of these flanges 11, 13 preferably forms a closed frame on the respective housing part, on which an elastic sealing ring 15 can be arranged.
  • the housing base 3 On each of the two trapezoidal wall sections, the housing base 3 comprises a e.g 17' arranged.
  • Each aperture plate 21 is connected to the respectively adjacent wall section of the housing base 3 by a metal strip 23 which is deformed twice at right angles. Together, these parts delimit a cuboid receptacle for attaching a cable bushing 25.
  • a docking housing 27 is firmly connected to the housing base 3, for example by means of screws.
  • the housing base 3 and the docking housing 27 comprise passage openings that correspond to one another, through which a branch cable or one or more wires of a branch cable can be routed directly from the protective housing 1 into the Docking housing 27 can be performed (not shown).
  • Electrical or electronic components, in particular thermal and/or electrical safety elements, can be arranged in the docking housing 27 according to the requirements of different applications. Branch lines to local consumers can be continued, for example, via additional terminals or connection sockets.
  • figure 2 shows the arrangement figure 1 with the covers of the protective housing 1 and the docking housing 27 removed, with a main cable 19 being fed through the housing base 3 without any interruptions, with the outer insulation jacket of the main cable 19 having been removed on a section inside the protective housing 1, so that the five cores 29 of the main conductor 19 are exposed.
  • Two disc-like spacers 31 made of a non-combustible and electrically insulating ceramic material with peripheral indentations for each of the wires 29 clamped between the wires 29 keep the wires 29 spread out in a central area of the protective housing 1 at a comparatively large mutual distance from one another.
  • a branch terminal 33 is clamped to one, several or all cores 29 in such a way that an electrically conductive connecting element penetrates the core insulation locally and is electrically conductively connected to the respective main conductor. Also conductively connected to these branch terminals 33 ends of Branch wires that are routed into the adjacent docking housing are not shown. In the case of the branch terminals 33, however, the corresponding receptacles 35 for the branch wires are visible.
  • figure 3 shows the arrangement figure 1 in a side view looking in the direction of the main cable axis defined by the cable bushings 25.
  • figure 4 shows the structure of a preferred embodiment of the cable bushing 25.
  • This comprises two cuboid blocks made of an elastomer that is flame retardant or self-extinguishing. Combustible substances always produce carbon, which is electrically conductive.
  • Each block comprises a plurality of layers 26 which lie close together and are semi-circular in cross-section, the inside diameters of which essentially correspond to the outside diameters of the different main cables 19 to be accommodated.
  • the outside of the outermost cladding layer is adapted to the cuboid shape of the receptacles on the housing base 3 .
  • figure 5 shows an example of a spacer 31 in the form of a circular disc with five peripheral indentations 37 and a central recess 39.
  • figure 6 shows schematically a branch terminal 33 with two jaws 43 which are movable relative to each other along a threaded spindle 45.
  • the jaws 43 include parallel guide grooves 47 for positioning the portions of a main core 29 and a branch core to be connected.
  • a metal plate is used as the electrical connection element 49 provided with protruding into the two guide grooves 47 prongs 51 as cutting elements or contact areas.
  • the prongs 51 are protected under an elastic protective cap (not shown).

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein Abzweigsystem und ein Verfahren zum sicheren Verbinden mindestens einer Abzweigleitung mit jeweils einer der Adern (29) eines mehradrigen Hauptkabels (19) gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10.
  • In Tunnelanlagen müssen elektrische Verbraucher wie Beleuchtung, Fluchtwegsignalisation, Lüftung usw. zuverlässig mit Strom versorgt werden können. Solche Verbraucher sind verteilt entlang des jeweiligen Tunnels angeordnet und über Abzweigkabel elektrisch leitend mit entsprechenden Leitern eines mehradrigen Hauptstromkabels, auch Hauptkabel oder Durchgangskabel genannt, verbunden. Solche Hauptkabel sind in der Regel als Rundkabel ausgebildet, wobei mehrere Adern in einem elektrisch isolierenden Mantel eingebettet sind. Jede Ader umfasst einen individuell isolierten länglichen Leiter. Typischerweise umfasst ein Hauptkabel zwei bis fünf solcher Leiter, deren Querschnittfläche im Bereich von je etwa 10mm2 bis etwa 50mm2 liegt.
  • Es ist bekannt, zum Verbinden eines Abzweigkabels mit einem Hauptkabel Klemmen zu verwenden, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. Das Gehäuse schützt die Klemmstellen vor Umwelteinflüssen wie Staub oder Wasser sowie vor Berührungen.
  • Das Gehäuse umfasst Öffnungen zum Einführen eines zuführenden und eines weiterführenden Strangendes des Hauptkabels sowie eines Strangendes des Abzweigkabels. Üblicherweise werden die Kabelenden durch Kabelverschraubungen oder Membranen hindurch in das Gehäuse eingeführt. Dadurch kann der Zwischenraum zwischen jedem Kabel und der jeweiligen Gehäuseöffnung verschlossen bzw. abgedichtet werden. Zudem können die Kabel so in der jeweils gewünschten Lage am Gehäuse gehalten werden. Innerhalb des Gehäuses werden bei den drei Kabelsträngen die Endbereiche des äusseren Isolationsmantels und bei den Adern die Endbereiche der Aderisolation entfernt.
  • Jede Klemme umfasst Öffnungen zum Einstecken der abisolierten Enden einer zuführenden und einer wegführenden Ader des Hauptkabels sowie des zugehörigen Aderendes des Abzweigkabels. Durch Festziehen einer Klemmschraube oder allgemein durch einen Klemmmechanismus werden die drei abisolierten Leiterenden über einen Verbindungsleiter der Klemme elektrisch leitend miteinander verbunden. Das Hauptkabel umfasst demnach eine Vielzahl von Abschnitten, welche durch die Klemmen bei den Abzweigstellen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind. Bei der Installation jedes Abzweigkabels muss in der Regel ein durchgehender Abschnitt jeder Hauptleitung in zwei Teilstränge getrennt werden. Anschliessend werden die durchtrennten Leiter durch die Klemmen wieder miteinander und mit den zugehörigen Leitern des Abzweigkabels verbunden. Dies ist vergleichsweise aufwändig. Die elektrischen Verbindungen bei den Klemmen sind Schwachstellen mit einer geringeren elektrischen Leitfähigkeit. Sie können bei der Energieübertragung Verluste verursachen.
  • Aus der EP0338952A1 ist ein Abzweigverbinder bekannt, der eine Verbindung zweier Adern ohne vorgängiges Abisolieren ermöglicht. Der Abzweigverbinder umfasst zwei Klemmbacken, zwischen denen die parallel zueinander angeordneten Adern mittels einer Klemmschraube festgeklemmt werden. Eine dieser Klemmbacken umfasst einen Metallperforator mit einer Metallplatte und daran in Richtung der Adern hervorragenden Schneidzacken. Beim Festziehen der Klemmschraube perforieren die Schneidzacken die Isolation der benachbarten Adern und stellen so den elektrischen Kontakt mit den jeweiligen Leitern her. Die beiden Leiter sind über die Metallplatte elektrisch miteinander verbunden.
  • Aus der EP2658542A1 ist eine Abzweigvorrichtung mit einer Trennvorrichtung bekannt, die dazu ausgebildet ist, bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur über einen vorbestimmten brandtypischen Wert eine elektrische Verbindung zwischen einer Abzweigleitung und einem durchgehenden Leiter eines Flachkabels automatisch reversibel oder irreversibel zu unterbrechen. Dadurch kann der Funktionserhalt der Durchgangsleitung im Brandfall sichergestellt werden. Eine zum Aufnehmen eines abisolierten Endes der Abzweigleitung ausgebildete Schraubklemme ist dabei über die Trennvorrichtung mit einem Kontaktelement verbunden, welches die elektrische Isolation einer Ader der Durchgangsleitung durchdringt und elektrisch mit dem jeweiligen Leiter verbunden ist.
  • DE10218103348A1 offenbart eine weitere Abzweigvorrichtung mit einem Sicherungselement zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen Kontaktierungselementen für zwei Leiterabschnitte, wenn eine vorgegebene Grenztemperatur überschritten wird. Das Sicherungselement und die Kontaktierungselemente sind innerhalb des Gehäuses an einem Sockelelement aus Keramik angeordnet. Die Enden der Leiterabschnitte sind durch feuchtigkeitsisolierende Kabeleinführungen in das Gehäuse eingeführt.
  • Bei Sicherheitsstromversorgungen muss im Brandfall der Funktionserhalt von Hauptkabeln während einer minimalen Dauer von 30 bis 90 Minuten sichergestellt sein. In der Regel werden bei entsprechenden Abzweigvorrichtungen Anschlusseinheiten mit mehreren Klemmen verwendet, die aus einem hochtemperaturbeständigen, nicht brennbaren Material gefertigt sind, beispielsweise aus Keramikwerkstoffen. Solche Bauteile sind vergleichsweise teuer und schlagempfindlich. Es ist bekannt, solche Klemmeinheiten zusammen mit Sicherungen zum Unterbrechen von Verbindungen einer oder mehrerer Abzweigleitungen mit den jeweiligen Hauptleitern in halogenfreien, selbstlöschenden Kunststoffgehäusen anzuordnen. Solche Abzweigvorrichtungen werden üblicherweise direkt an Wänden oder Decken befestigt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein für Sicherheitsstromversorgungen geeignetes Abzweigsystem zu schaffen, das die zuverlässige und sichere Verbindung mindestens einer Abzweigleitung mit jeweils einer von mehreren Adern eines Hauptkabels, insbesondere eines runden Hauptkabels ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Abzweigsystem und durch ein Verfahren gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10.
  • Das Abzweigsystem umfasst ein Schutzgehäuse, das entsprechend der jeweiligen Umgebungsbedingungen am Einsatzort z.B. aus Metall, insbesondere aus beschichtetem Stahl, Edelstahl oder beschichtetem Edelstahl oder einem selbstlöschenden bzw. schwer entflammbaren Kunststoff gefertigt sein kann oder entsprechende Teile umfasst.
  • Das Schutzgehäuse umfasst eine Gehäusebasis und einen dicht mit dieser Gehäusebasis verbindbaren Deckel. Eine sichere Verbindung kann z.B. durch Verschrauben der aneinander angrenzenden Gehäuseteile, vorzugsweise mit einem dazwischen angeordneten Dichtelement erreicht werden.
  • Das Gehäuse umfasst zwei Durchgangsöffnungen, durch die ein Hauptkabel durch das Schutzgehäuse hindurchgeführt werden kann. Vorzugsweise sind diese Durchgangsöffnungen als Ausnehmungen am Rand von zwei sich gegenüberliegenden Abschnitten der Wandung mindestens eines der beiden Gehäuseteile ausgebildet. Wenn die Gehäuseteile getrennt bzw. das Schutzgehäuse geöffnet ist, kann das Hauptkabel einfach in die Ausnehmungen eingelegt und ohne Unterbrechung durch das Schutzgehäuse hindurchgeführt werden.
  • Im Bereich der Ausnehmungen umfasst das Schutzgehäuse vorzugsweise Strukturen zum Befestigen von elastischen Kabeldurchführungen.
  • Solche Kabeldurchführungen können z.B. je zwei Profilkörper mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt und mit je einer an die Kontur des Hauptkabels angepassten Ausnehmung sein. Bei Profilkörpern für Rundkabel ist der Querschnitt der Ausnehmungen halbkreisförmig.
  • Beim Einlegen des Hauptkabels in das Schutzgehäuse werden bei jeder der Durchgangsöffnungen je zwei Profilkörper beidseitig aussen an das Hauptkabel angelegt, wobei diese Profilkörper durch die Befestigungsstrukturen am Gehäuse gehalten sind. Beim Verschrauben der beiden Gehäuseteile werden die beiden Gehäuseteile und die Profilkörper jeder Kabeldurchführung zusammengepresst, sodass das Hauptkabel bei jeder der Durchgangsöffnungen dicht und kraftschlüssig mit dem Schutzgehäuse verbunden ist. Die Profilkörper jeder der Kabeldurchführungen wirken demnach auch als Zugentlastung für das Hauptkabel. Durch Verwendung von Kabeldurchführungen mit unterschiedlichen Durchmessern der Ausnehmung kann ein Schutzgehäuse ohne weitere Anpassungen in Kombination mit Hauptkabeln verwendet werden, die einen Aussendurchmesser in der Grössenordnung von etwa 10mm bis etwa 54mm und jeweils zwei bis fünf Adern haben. Vorzugsweise umfassen solche Profilkörper mehrere dicht aneinander anliegende Schalen. Bei Profilkörpern für Rundkabel haben diese Schalen die Form von halben Zylindermänteln mit unterschiedlichen Durchmessern. Die Bindungskräfte zwischen benachbarten Schalen sind vergleichsweise klein, sodass jeder Profilkörper entlang der Grenzen zwischen benachbarten Schalen ohne Werkzeug geteilt werden kann. Dadurch kann der Innendurchmesser der zentralen Ausnehmung leicht an den Aussendurchmesser unterschiedlicher Hauptkabel angepasst werden. Solche Schutzgehäuse können allein durch Anpassung der Kabeldurchführungen in Verbindung mit Hauptkabeln unterschiedlicher Aussendurchmesser verwendet werden.
  • Die Materialzusammensetzung von Kabeldurchführungen ist vorzugsweise hitzeresistent. Eine Zerstörung der Kabeldurchführungen im Falle eines Brandes ist tolerierbar, wenn dabei keine elektrisch leitenden Stoffe entstehen. Mit anderen Massnahmen wie z.B. selbstlöschenden Aderisolationen von Brandschutzkabeln und einer Spreizvorrichtung mit mindestens einem nicht brennbaren Abstandhalter kann sichergestellt werden, dass sich die Leiter des Hauptkabels innerhalb des Schutzgehäuses auch bei defekten oder fehlenden Kabeldurchführungen nicht berühren.
  • Als Abstandhalter können z.B. sternartige bzw. runde Keramikscheiben mit peripheren Ausnehmungen zum Anlegen je einer Ader des Hauptkabels im Inneren des Schutzgehäuses verwendet werden. Der äussere Isolationsmantel des Hauptkabels wird jeweils auf einem Abschnitt im Inneren des Schutzgehäuses entfernt. Dadurch werden die üblicherweise verdrillten Adern freigelegt. Durch Einführen und Ausrichten mindestens eines Abstandhalters zwischen den Adern werden diese Adern gespreizt und innerhalb des Gehäuses zuverlässig relativ zueinander beabstandet gehalten. Vorzugsweise werden zwei sternartige Keramikscheiben so zwischen den Adern angeordnet, dass jede Ader in einer der peripheren Ausnehmungen jeder Keramikscheibe liegt. Durch Ausüben einer axialen Druckkraft auf jede der Keramikscheiben in Richtung der jeweiligen Durchgangsöffnung des Schutzgehäuses werden die Adern zuverlässig gespreizt und in dieser Lage gehalten. Für Anwendungen, bei denen zumindest lokal Vibrationen auftreten können, z.B. bei Verkabelungen in Schiffen, können zwei sternartige Abstandhalter bei Bedarf zusätzlich z.B. mit einem nicht brennbaren und nicht leitenden Abstandbolzen in der jeweiligen Position gehalten werden.
  • Die Leiter einer oder mehrerer der freigelegten Adern im Inneren des Gehäuses können individuell ohne vorgängiges Entfernen der Aderisolation durch jeweils eine Abzweigklemme mit einem schneidenden elektrischen Verbindungselement kontaktiert werden. Über einen weiteren Anschlusskontakt der Abzweigklemme wird der entsprechende Leiter eines Abzweigkabels mit dem Verbindungselement verbunden.
  • Vorzugsweise umfasst jede Abzweigklemme zwei Backen, die mittels einer Klemmvorrichtung zusammengepresst werden können. Als Klemmvorrichtung eignet sich z.B. eine an der einen Backe hervorragende Führungsspindel in Kombination mit einer Mutter zum Festklemmen der zweiten Backe.
  • An mindestens einer dieser Backen ist ein Verbindungselement mit einem hervorragenden Schneidelement angeordnet, welches beim Zusammenpressen der Backen die Isolation der zu verbindenden Ader durchdringt und den jeweiligen Hauptleiter kontaktiert. Zum Positionieren bzw. Ausrichten des zu verbindenden Aderabschnitts kann die Abzweigklemme an mindestens einer der Backen eine Führungsstruktur, z.B. eine Führungsnut umfassen.
  • Die Mutter kann z.B. einen vorderen Abschnitt mit einem Innengewinde und einen hinteren Abschnitt mit einem grösseren Innendurchmesser ohne Innengewinde umfassen. Die Mutter kann zwischen den beiden Abschnitten eine Sollbruchstelle aufweisen, z.B. eine durch eine umlaufende Nut gebildete Dünnstelle. Beim Anziehen der Mutter werden die beiden Abschnitte beim Überschreiten eines durch die Dünnstelle definierbaren maximalen Drehmoments getrennt. Sobald das Schneidelement beim Zusammenpressen der Backen die Isolation der zu verbindenden Ader durchtrennt hat und in Kontakt mit dem harten metallischen Leiter ist, wird der hintere Abschnitt der Mutter aufgrund des wirkenden höheren Drehmoments abgeschert. Die Ader ist nun definiert zwischen den Backen gehalten, und das Verbindungselement ist elektrisch sicher mit dem Leiter der Ader verbunden. Vorzugsweise umfasst das Verbindungselement ein weiteres hervorragendes Schneidelement, mit dem in analoger Weise auch der jeweilige Abzweigleiter mit dem Verbindungselement der Abzweigklemme verbunden werden kann. Dies hat den Vorteil, dass zum Verbinden des Abzweigleiters mit dem Hauptleiter nur eine Schraube bzw. eine Mutter angezogen werden muss.
  • Alternativ könnte die Abzweigklemme zum Anschliessen einer Abzweigleitung auch ein anderes Mittel umfassen, z.B. eine zusätzliche Schraubklemme.
  • Elektrisch leitende Teile der Abzweigklemme, insbesondere jene, die mit dem Hauptleiter und/oder dem Abzweigleiter in Kontakt gelangen können, sind vorzugsweise zumindest teilweise elektrisch isoliert. Als Isolationsmaterialien können z.B. Kunststoffe, insbesondere selbstlöschende Kunststoffe verwendet werden. Selbst wenn die Isolation solcher Abzweigklemmen bei einem Brand durch extreme Hitze ihre Wirkung verlieren sollte, kann durch die Spreizung der Adern mit Abstandhaltern sichergestellt werden, dass sich die leitenden Teile von Abzweigklemmen gegenseitig nicht berühren.
  • Das Schutzgehäuse umfasst mindestens eine weitere Durchgangsöffnung zum Einführen eines Endabschnitts des Abzweigkabels oder einzelner Adern davon. Vorzugsweise ist jede solche weitere Durchgangsöffnung eine Bohrung an einem Wandungsabschnitt der Gehäusebasis. Angrenzend an diesen Wandungsabschnitt kann aussen am Schutzgehäuse ein Andockgehäuse befestigt sein. Als Befestigungsmittel eignen sich z.B. Schrauben oder Haltebügel aus Metall. In diesem Andockgehäuse können z.B. elektrische und/oder thermische Sicherungselemente angeordnet sein, welche die sichere Trennung eines weiterführenden Abschnitts des Abzweigkabels im Falle eines Kurzschlusses und/oder Brandes bewirken. Die Anordnung von Abzweigklemmen und allfälligen zusätzlichen Sicherungselementen in getrennten Gehäusen ermöglicht eine flexible Anpassung von Abzweigsystemen an unterschiedliche Anforderungen. Durch die optimal geschützte unterbrechungsfreie Kontaktierung der Hauptleitungen innerhalb des feuerbeständigen Schutzgehäuses kann der Funktionserhalt der Hauptleitung bestmöglich sichergestellt werden.
  • Das Abzweigsystem ist robust, schlagfest und dicht. Die Montage am jeweiligen Einsatzort ist einfach, da anwendungsspezifische Teile bereits vorgängig montiert werden können. Nach dem Befestigen des Schutzgehäuses, an dem optional bereits ein Andockgehäuse angeordnet ist, müssen nur noch die erforderlichen Abzweigklemmen mit den Adern des Hauptkabels verbunden werden. Auch im Fall eines Brandes ist sichergestellt, dass das durchgehende Hauptkabel nicht unterbrochen wird und seine Funktion beibehält. Mittels Thermosicherungen im Andockgehäuse können lokale Abzweigleitungen unabhängig von den Hauptleitungen zuverlässig vom Stromnetz getrennt werden.
  • Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht eines Abzweigsystems,
    Figur 2
    das Abzweigsystem aus Figur 1 mit einem angeschlossenen Hauptkabel, jedoch ohne Gehäusedeckel in einer Frontansicht,
    Figur 3
    eine Seitenansicht der Anordnung in Figur 1,
    Figur 4
    eine Kabeldurchführung,
    Figur 5
    einen Abstandhalter,
    Figur 6
    eine Abzweigklemme.
  • Figur 1 zeigt in einer Aussenansicht Teile einer bevorzugten Ausführungsform eines Abzweigsystems. Es umfasst ein im Wesentlichen quaderförmiges Schutzgehäuse 1 aus Metall mit einer Gehäusebasis 3 und einem mit der Gehäusebasis 3 verschraubten Deckel 5. Das Schutzgehäuse 1 kann z.B. mittels an der Gehäusebasis 3 festgeschraubter Haltebügel 4 an einer Wand oder einer Decke befestigt werden. Die Gehäuseteile haben im Querschnitt vorzugsweise die Form von rechtwinkligen Trapezen, wobei die Breite B1 des kürzeren Trapezschenkels der Gehäusebasis 3 zumindest näherungsweise der Breite B2 des längeren Trapezschenkels des Deckels 5 entsprechen kann.
  • Vorzugsweise sind an den entsprechenden Längsabschnitten der Wandungen dieser Gehäuseteile miteinander korrespondierende Haltestrukturen 7, 9 ausgebildet. Wenn der Deckel 5 von der Gehäusebasis 3 getrennt wird, kann er so auf die Gehäusebasis 3 aufgesetzt werden, dass die Haltestrukturen 7, 9 ineinander eingreifen. Dies bewirkt einen sicheren Halt des Deckels 5, wenn das Schutzgehäuse 1 für Installations- oder Wartungsarbeiten geöffnet wird. Die Wandungsränder der beiden so angeordneten Gehäuseteile liegen in einer Ebene, die bezogen auf die Grundfläche der Gehäusebasis 3 unter einem Neigungswinkel α, der z.B. in der Grössenordnung von etwa 0° bis etwa 45° liegen kann, geneigt ist. Vorzugsweise liegt dieser Neigungswinkel α im Bereich von 10° bis 30°. Dadurch ist das Gehäuseinnere besser zugänglich.
  • Die im geschlossenen Zustand aneinander angrenzenden Randbereiche der Gehäusebasis 3 und des Deckels 5 können nach aussen hervorragende Flansche 11, 13 umfassen, die miteinander verschraubbar sind. Vorzugsweise bildet zumindest einer dieser Flansche 11, 13 am jeweiligen Gehäuseteil einen geschlossenen Rahmen, an dem ein elastischer Dichtring 15 angeordnet sein kann. An den beiden trapezförmigen Wandungsabschnitten umfasst die Gehäusebasis 3 je eine z.B. U-förmige Durchgangsöffnung 17 zum Einlegen eines durchgehenden Hauptkabels 19. Parallel dazu ist bei jeder Durchgangsöffnung 17 vorzugsweise angrenzend an den jeweiligen Randabschnitt des Flansches 11 eine Blendenplatte 21 mit einer weiteren U-förmigen Durchgangsöffnung 17' angeordnet. Jede Blendenplatte 21 ist durch einen zweifach rechtwinklig umgeformten Metallstreifen 23 mit dem jeweils benachbarten Wandungsabschnitt der Gehäusebasis 3 verbunden. Zusammen begrenzen diese Teile eine quaderförmige Aufnahme zum Befestigen einer Kabeldurchführung 25.
  • Unten an der Gehäusebasis 3 ist ein Andockgehäuse 27 z.B. mittels Schrauben fest mit der Gehäusebasis 3 verbunden. Die Gehäusebasis 3 und das Andockgehäuse 27 umfassen miteinander korrespondierende Durchgangsöffnungen, durch die ein Abzweigkabel oder eine oder mehrere Adern eines Abzweigkabels direkt vom Schutzgehäuse 1 in das Andockgehäuse 27 geführt werden können (nicht dargestellt). Im Andockgehäuses 27 können elektrische oder elektronische Bauelemente, insbesondere thermische und/oder elektrische Sicherungselemente entsprechend den Anforderungen bei unterschiedlichen Anwendungen angeordnet werden. Die Weiterführung von Abzweigleitungen zu lokalen Verbrauchern kann z.B. über weitere Klemmen oder Anschlussbuchsen erfolgen.
  • Figur 2 zeigt die Anordnung aus Figur 1 mit abgenommenen Deckeln des Schutzgehäuses 1 und des Andockgehäuses 27, wobei ein Hauptkabel 19 unterbrechungsfrei durch die Gehäusebasis 3 hindurchgeführt ist, wobei der äussere Isolationsmantel des Hauptkabels 19 auf einem Abschnitt im Inneren des Schutzgehäuses 1 entfernt worden ist, sodass die fünf Adern 29 des Hauptleiters 19 freigelegt sind. Zwei zwischen die Adern 29 geklemmte, aus einem nicht brennbaren und elektrisch isolierenden Keramikwerkstoff gefertigte scheibenartige Abstandhalter 31 mit peripheren Einbuchtungen für jede der Adern 29 halten die Adern 29 in einem mittleren Bereich des Schutzgehäuses 1 gespreizt in einem vergleichsweise grossen gegenseitigen Abstand zueinander. An einer, mehreren oder allen Adern 29 ist jeweils eine Abzweigklemme 33 so festgeklemmt, dass ein elektrisch leitendes Verbindungselement die Aderisolation lokal durchdringt und elektrische leitend mit dem jeweiligen Hauptleiter verbunden ist. Ebenfalls leitend mit diesen Abzweigklemmen 33 verbundene Enden von Abzweigadern, die ins benachbarte Andockgehäuse geführt sind, sind nicht dargestellt. Bei den Abzweigklemmen 33 sind jedoch die entsprechenden Aufnahmen 35 für die Abzweigadern sichtbar.
  • Figur 3 zeigt die Anordnung aus Figur 1 in einer Seitenansicht mit Blick in Richtung der durch die Kabeldurchführungen 25 definierten Hauptkabelachse. Figur 4 zeigt den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der Kabeldurchführung 25. Diese umfasst zwei quaderförmige Blöcke aus einem Elastomer, das schwer entflammbar bzw. selbstlöschend ist. Bei brennbaren Stoffen entsteht immer Kohlenstoff, der elektrisch leitend ist. Jeder Block umfasst mehrere dicht aneinander anliegende, im Querschnitt halbkreisförmige Schichten 26, deren Innendurchmesser im Wesentlichen den Aussendurchmessern von unterschiedlichen aufzunehmenden Hauptkabeln 19 entsprechen. Die äusserste Mantelschicht ist aussen an die Quaderform der Aufnahmen an der Gehäusebasis 3 angepasst. Figur 5 zeigt beispielhaft einen Abstandhalter 31 in Gestalt einer Kreisscheibe mit fünf peripheren Einbuchtungen 37 und einer zentralen Ausnehmung 39. Figur 6 zeigt schematisch eine Abzweigklemme 33 mit zwei Backen 43, die entlang einer Gewindespindel 45 relativ zueinander bewegbar sind. Die Backen 43 umfassen parallele Führungsnuten 47 zum Positionieren der zu verbindenden Abschnitte einer Hauptader 29 und einer Abzweigader. Als elektrisches Verbindungselement 49 ist eine Metallplatte mit in die beiden Führungsnuten 47 hineinragenden Zacken 51 als Schneidelemente bzw. Kontaktbereiche vorgesehen. Vorzugsweise sind die Zacken 51 geschützt unter einer elastischen Schutzkappe (nicht dargestellt) angeordnet. Beim Zusammenpressen der beiden Backen 43 durch Drehen einer auf die Gewindespindel 45 geschraubten Mutter 53 durchdringen die Zacken 51 die Schutzhauben und die Isolationen der in die Führungsnuten 47 eingelegten Adern.

Claims (10)

  1. Abzweigsystem zum sicheren Verbinden mindestens einer Abzweigleitung mit jeweils einer der Adern (29) eines mehradrigen Hauptkabels (19), umfassend ein Schutzgehäuse (1) mit Durchgangsöffnungen (17, 17') zum Hindurchführen des Hauptkabels (19) und je eine Abzweigklemme (33) für jede zu verbindende Abzweigleitung, wobei jede Abzweigklemme (33) zwei Backen (43) umfasst, zwischen denen ein durchgehender Aderabschnitt des Hauptkabels (19) mittels einer Klemmvorrichtung festklemmbar ist, wobei mindestens eine der Backen (43) ein elektrisches Verbindungselement (49) mit einem hervorragenden Schneidelement umfasst, welches beim Zusammenpressen der Backen (43) die Isolation der Ader (29) durchdringt und den Leiter dieser Ader (29) kontaktiert, wobei das elektrische Verbindungselement (49) einen Kontaktbereich einer Verbindungsklemme zum Anschliessen der Abzweigleitung umfasst, dadurch gekennzeichnet,dass eine Spreizvorrichtung mit mindestens einem nicht brennbaren Abstandhalter (31) dazu ausgebildet ist, die Adern (29) des Hauptkabels (19) innerhalb des Schutzgehäuses (1) beabstandet zueinander zu halten.
  2. Abzweigsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich der Verbindungsklemme zum Anschliessen einer Abzweigleitung ein weiteres am Verbindungselement (49) hervorragendes Schneidelement umfasst, und dass die Klemmvorrichtung eine Gewindespindel (45) und eine Mutter (53) umfasst, die so angeordnet sind, dass die Backen (43) und die Schneidelemente des elektrischen Verbindungselements (49) beim Anziehen der Mutter (53) gegen zwischen den Backen (43) angeordnete Adern gepresst werden.
  3. Abzweigsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (53) eine Schwachstelle zum Begrenzen des Drehmoments beim Anziehen umfasst.
  4. Abzweigsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (31) aus einem nicht brennbaren, elektrisch isolierenden Keramikmaterial gefertigt ist.
  5. Abzweigsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizvorrichtung zwei scheibenartige Abstandhalter (31) mit peripheren Einbuchtungen zum Anlegen von Adern (29) des Hauptkabels (19) umfasst.
  6. Abzweigsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (1) eine Gehäusebasis (3) und einen mit der Gehäusebasis (3) verschraubbaren Deckel (5) aus Metall umfasst, die beide im Querschnitt die Gestalt eines rechtwinkligen Trapezes haben.
  7. Abzweigsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (17, 17') Ausnehmungen am Rand der Wandung der Gehäusebasis (3) sind.
  8. Abzweigsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebasis (3) im Bereich der Durchgangsöffnungen (17, 17') Aufnahmen für Kabeldurchführungen (25) umfasst.
  9. Abzweigsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Durchgangsöffnungen (17, 17') Kabeldurchführungen (25) angeordnet sind, die je zwei elastische Blöcke mit im Querschnitt halbkreisförmigen Ausnehmungen umfassen, die so miteinander kombinierbar sind, dass sie gemeinsam eine zylindrische Öffnung begrenzen, wobei diese Blöcke einstückig ausgebildet sind oder mehrere dicht aneinander anliegende Schichten (26) mit halbkreisförmigen Querschnitten und unterschiedlichen Durchmessern umfassen.
  10. Verfahren zum sicheren Verbinden mindestens einer Abzweigleitung mit jeweils einer der Adern (29) eines mehradrigen Hauptkabels (19) mit einem Abzweigsystem gemäss Anspruch 1, wobei von einem Abschnitt des Hauptkabels (19) der äussere Isolationsmantel entfernt wird, wobei die freigelegten Adern (29) in diesem Abschnitt mittels einer Spreizvorrichtung gespreizt werden, wobei jede der zu verbindenden Adern (29) mittels einer Abzweigklemme (33) unterbrechungsfrei mit der jeweiligen Abzweigleitung verbunden wird, und wobei der Abschnitt des Hauptkabels (19) mit den freigelegten Adern (29) innerhalb eines Schutzgehäuses (1) mit Durchgangsöffnungen (17, 17') zum Hindurchführen des Hauptkabels (19) angeordnet wird.
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