WO2001071873A1

WO2001071873A1 - Vorrichtung zum verbinden eines stromführenden leiters eines kabels mit einer anschlusseinrichtung

Info

Publication number: WO2001071873A1
Application number: PCT/EP2001/003028
Authority: WO
Inventors: Gottfried Bäuerle; Hermann Schmid
Original assignee: Pfisterer Kontaktsysteme Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2001-09-27
Also published as: DE10014460A1; AR029050A1; CO5300510A1; DE10014460C2

Abstract

Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters eines Kabels mit einer Anschlusseinrichtung, insbesondere eine Verbindungsvorrichtung für einen Mittelspannungs-Mastschalter. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters (4) eines Kabels (1) mit einer Anschlusseinrichtung (2), insbesondere Verbindungsvorrichtung für einen Mittelspannungs-Mastschalter, mit einem Kontaktmittel (3), dadurch gekennzeichnet, dass der stromführende Leiter (4) mit dem an der Anschlusseinrichtung (2) elektrisch leitend festgelegten Kontaktmittel (3) elektrisch leitend verbindbar ist und dass die Verbindungsstelle mit einem mindestens teilweise elastisch verformbaren und mindestens abschnittsweise hülsenförmigen sowie in Anlage an das Kabel (1) bringbaren Dichtmittel (5) abdichtbar ist.

Description

Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters eines Kabels mit einer Anschlußeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters eines Kabels mit einer Anschlußeinrichtung, insbesondere eine Verbindungsvorrichtung für einen Mittelspannungs- Mastschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Bei den bekannten Vorrichtungen wird das Kontaktmittel mit dem stromführenden Leiter des Kabels elektrisch leitend verbunden und anschließend das so konfektionierte Kabelende unter Freilassung eines vom Kontaktmittel einstückig ausgebildeten Gewindebolzens mit einem EPDM (Ethylen-Propylen-Dien)-Kunststoff vergossen. Zum Verbinden des Kabels mit einer Anschlußeinrichtung wird der Gewindebolzen in eine Gewindebohrung der Anschlußeinrichtung eingeschraubt. Dabei muß das gesamte Kabelende beim Eindrehen des Gewindebolzens mitgedreht werden. Das Eindrehen erfolgt dabei manuell unter Kraftein leitung auf die Kunststoffumhüllung des Kabelendes und erfordert nicht zuletzt aufgrund der nicht vernachlässigbaren Torsionssteifigkeit des mitzudrehenden Kabels hohe Kräfte. Darüber hinaus müssen derartige Verbindungsvorrichtungen eine hohe Kontaktsicherheit bei ausreichender Stromtragfähigkeit und Spannungssicherheit bereitstellen. Zur Erhöhung der elektrischen Betriebssicherheit sind Feldstärkenspitzen und durch sie verursachte Spannungsüberschläge zu vermeiden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Verbindungsvorπ^'chtung bereitzustellen, welche die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet sowie die vorstehend genannten Anforderungen erfüllt und dennoch kostengünstig herstellbar und vor allem einfach montierbar ist. Insbesondere soll bei einfacher Handhabung und reduzierten Montagekräften eine elektrisch dichte, d.h. Feldstärkespitzen und Spannungsüberschläge vermeidende und den Eintritt von Feuchtigkeit und Verunreinigungen verhindernde, mindestens teilweise Anlage eines die Vorrichtung nach außen elektrisch isolierenden Dichtmittels gewährleistet sein.

Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.

Erfindungsgemäß ist das Problem gelöst durch eine Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters eines Kabels mit einer Anschlußeinrichtung, insbesondere Verbindungsvorrichtung für einen Mittelspannungs-Mastschalter, mit einem Kontaktmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der stromführende Leiter des Kabels mit dem an der Anschlußeinrichtung elektrisch leitend festgelegten Kontaktmittel elektrisch leitend verbindbar ist und daß die Verbindungsstelle mit einem mindestens teilweise elastisch verformbaren und mindestens abschnittsweise hülsenförmigen sowie in Anlage an des Kabel bringbaren Dichtmittel abdichtbar ist.

Zum Verbinden wird zunächst das Kontaktmittel an der Anschlußeinrichtung festgelegt, insbesondere mit dieser verschraubt. Anschließend kann das endseitig abisolierte Kabel, auf welches das Dichtmittel aufgeschoben ist, mit seinem stromführenden Leiter mit dem Kontaktmittel elektrisch leitend verbunden werden, insbesondere verpreßt werden. Durch diese konstruktive Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung ist ein Verdrehen des Kabelendes zum Festlegen des Kontaktmittels an der Anschlußeinrichtung nicht erforderlich. Das Verschrauben des Kontaktmittels mit der Anschlußeinrichtung erfolgt im Zustand des nicht angeschlossenen stromführenden Leiters bzw. Kabels und kann mit Hilfe eines Werkzeuges erfolgen, gegebenenfalls motorisch angetrieben oder unterstützt, wodurch geringere Kräfte bei der

Verbindungsherstellung erforderlich sind und die Qualität der Verbindung erhöht ist. Außerdem sind dadurch die beim Stand der Technik auftretenden Reibungskräfte zwischen dem Dichtmittel und der Anschlußeinrichtung vermieden. Es können auch mehrere stromführende Leiter eines oder mehrerer Kabel mit einem oder mehreren Kontaktstücken bzw.

Anschlußeinrichtungen auf die erfindungsgemäße Weise verbunden werden und von einem gemeinsamen Dichtmittel abdichtbar sein. Das Dichtmittel ist vorzugsweise rotationssymmetrisch.

Zum Festlegen und insbesondere Verschrauben des Kontaktmittels mit der Anschlußeinrichtung weist das Kontaktmittel vorzugsweise an seiner Außenfläche Werkzeugangriffsflächen auf, beispielsweise einen Außenvielkant, insbesondere Außenvierkant oder Außensechskant. Alternativ oder ergänzend kann das Kontaktmittel beispielsweise in einem hülsen- oder buchsenartigen Abschnitt zur Aufnahme des stromführenden Leiters des Kabels auch einen Innenvielkant aufweisen, insbesondere einen Innenvierkant oder Innensechskant.

Durch das Verpressen des stromführenden Leiters des Kabels mit dem Kontaktmittel ist eine dauerhafte,. stromtragfähige und mechanisch belastbare Verbindung erreichbar. Die hülsen- oder buchsenförmige Aufnahme kann an ihrer dem stromführenden Leiter zugewandten Fläche steg- oder ringförmige Erhebungen aufweisen kann, durch die hinsichtlich ihrer Position und Größe vorgebbare Kontaktlinien oder Kontaktflächen definierbar sind.

Vorzugsweise ist das Dichtmittel einstückig und unter Verwendung eines gegen Witterungseinflüsse und insbesondere UV-Strahlung beständigen Silikonkautschuks herstellbar. Die Wandstärke kann entlang der axialen Erstreckung variieren und insbesondere in vorgebbaren Abschnitten so gewählt sein, daß für die Montage ein erstes Ende, insbesondere ein wulstförmiger Abschluß, des Dichtmittels auf die Außenseite des Dichtmittels umstülpbar ist. Außerdem können auf der Außenseite des Dichtmittels vorzugsweise einstückig ring- oder stegförmige Auskragungen ausgebildet sein, zur einfacheren Handhabung des Dichtmittels insbesondere bei der Montage.

Vorzugsweise erstreckt sich das Dichtmittel von der Anschlußeinrichtung bis zu einer Isolation des Kabels und ist mit seinen Enden in dichter Anlage an die Anschlußeinrichtung bzw. an die Isolation des Kabels bringbar. Zur Fixierung der axialen Position in Bezug auf die Anschlußeinrichtung und/oder das Kabel kann das Dichtmittel auf seiner Innenfläche ein mit dem Kontaktmittel zusammenwirkendes Rastmittel aufweisen. Das mindestens abschnittsweise hülsenförmige Dichtmittel weist dabei in einem ersten Abschnitt eine zylindrische Öffnung zur Aufnahme des Kabels auf und in einem zweiten Abschnitt eine konische Öffnung zur Aufnahme eines Außenkonus der Anschlußeinrichtung. Vorzugsweise in einem mittleren Bereich des Dichtmittels ist das mit dem Kontaktmittel zusammenwirkende Rastmittei angeordnet, durch das im montierten Zustand ein Verschieben des Dichtmittels gegenüber dem Kontaktmittel, zumindest in eine Richtung, beispielsweise in Richtung auf das Kabel, verhindert ist. Außerdem wird durch das optisch und/oder taktil am Dichtmittel erkennbare Einrasten der korrekte Sitz des Dichtmittels signalisiert.

Vorzugsweise wird das Rastmittel durch einen geschlossenen und insbesondere ringförmigen und einstückig von dem Dichtmittel ausgebildeten Innenwulst gebildet, der in Richtung der Anschlußeinrichtung hinter einen von dem Kontaktmittel insbesondere ebenfalls einstückig und ringförmig ausgebildeten Absatz rastbar ist. Soweit das Dichtmittel an seinem der Anschlußeinrichtung zugewandten Ende außerdem eine weitere, mit der Anschlußeinrichtung zusammenwirkende Anlagefläche ausbildet, beispielsweise einen ringförmigen Absatz, der in Anlage an einem von der Anschlußeinrichtung gebildeten Anlagestutzen bringbar ist, ist im montierten Zustand das Dichtmittel gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben gegenüber der Anschlußeinrichtung bzw. dem Kabel gesichert. Der ringförmige und nach innen gerichtete Absatz bildet dabei mit dem vorzugsweise zylindrischen Anlagestutzen eine elektrische Edelfuge, d. h. das Eindringen von Feuchtigkeit und

Verunreinigungen zwischen Dichtmittel und Anlagestutzen sind ebenso verhindert wie das Entstehen von Kavitäten, die zu Feldstärkespitzen führen könnten. Die Anschlußeinrichtung weist vorzugsweise einen Außenkonus auf mit einem elektrisch leitfähigen Bolzen und einem diesen an seiner Umfangsfläche umschließenden und kegelstumpfförmigen elektrisch isolierenden Konuskörper, der beispielsweise aus einem Gießharz gebildet ist. Der Bolzen besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einer geeigneten Kupferlegierung und weist ein Innengewinde zur Aufnahme einer Dehnschraube auf, die vorzugsweise aus einer geeigneten Kupfer/Nickel/Silicium-Legierung mit guten Federeigenschaften besteht und mittels der das Kontaktmittel an dem Bolzen sicher und vibrationsfest festlegbar ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung teilweise im Querschnitt, Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt, teilweise im Querschnitt, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters 4 eines Kabels 1 mit einer nur teilweise dargestellten Anschlußeinrichtung 2 mit einem Außenkonus 23, insbesondere eine Verbindungsvorrichtung für einen Mittelspannungs-Mastschalter. Das Kontaktmittel 3 ist an der Anschlußeinrichtung 2 elektrisch leitend festlegbar und anschließend mit dem stromführenden Leiter 4 des Kabels 1 elektrisch leitend verbindbar. Ein elektrisch isolierendes, elastisch verformbares und hülsenförmiges Dichtmittel 5, das im Ausführungsbeispiel einstückig aus einem Silikonkautschuk mit geeigneter Shore-Härte gefertigt ist, erstreckt sich von einer Isolation 6 des Kabels 1 bis zu der Anschlußeinrichtung 2 und ist mit seinen Enden in dichter Anlage an der Isolation 6 bzw. der Anschlußeinrichtung 2.

Auf seiner Innenfläche 7 weist das Dichtmittel 5 ein mit dem Kontaktmittel 3 zusammenwirkendes Rastmittel auf, das durch einen geschlossenen, ringförmigen Innenwulst 8 gebildet ist, der In Richtung der Anschlußeinrichtung 2 entlang der Längsachse 9 hinter einem von dem Kontaktmittel 3 ausgebildeten, ebenfalls geschlossenen und ringförmigen Absatz 10 rastbar ist. Die Längsachse 9 bildet vorzugsweise eine Symmetrieachse für den dargestellten Teil der Verbindungsvorrichtung. Der Innenwulst 8 und/oder der Absatz 10 weisen einander zugeordnete Anlageflächen auf, die mit der Längsachse 9 vorzugsweise einen rechten Winkel einschließen.

Der stromführende Leiter 4 ist in eine buchsenförmige Aufnahme des Kontaktmittels 3 einführbar und mit diesem verpreßbar, vorzugsweise durch ein Mehrkant-Verpressen, insbesondere ein Sechskant-Verpressen. Das Verpressen kann an mehreren, axial voneinander beabstandeten Stellen erfolgen.

Das zu verbindende Kabel 1 weist vorzugsweise keine äußere elektrische Leitschicht und keinen Außenmantel auf. Bei der Montage wird zunächst das Kontaktmittel 3 auf eine (in der Fig. 2 dargestellte) Dehnschraube 26 aufgeschraubt, die in einem elektrisch leitfähigen Bolzen 15 eingeschraubt ist, und dadurch an der Anschlußeinrichtung 2 festgelegt. Zum Festziehen weist das Kontaktmittel 3 an seiner Außenfläche 16 Werkzeugangriffsflächen auf, beispielsweise einen Außensechskant. Anschließend wird das dem Kabel 1 zugewandte erste Ende 1 1 des Dichtmittels 5, insbesondere der wulstförmige Abschluß 25, auf die Außenseite 12 umgestülpt, und das Dichtmittel 5 mit dem sich ergebenden Stülpwulst auf das Kabel 1 so weit aufgeschoben, bis das zweite Ende 1 3 hinter der Isolationskante 14 des Kabels 1 liegt. Anschließend wir der stromführende Leiter 4 in die buchsenförmige Aufnahme des Kontaktmittels 3 eingeführt und mit dieser verpreßt.

Dehnschraube 26 und Kontaktmittel 3 sind vorzugsweise als zwei separate, miteinander elektrisch und mechanisch verbindbare Elemente ausgeführt. Sie bestehen vorzugsweise aus unterschiedlichen Werkstoffen, wobei das Kontaktmittel 3 vorzugsweise aus Kupfer oder einer duktilen kupferhaltigen Verbindung hergestellt ist, wogegen die Dehnschraube 26 vorzugsweise eine geringere Duktilität und bessere Federeigenschaften aufweist, um eine sichere Verbindung zwischen Kontaktmittel 3 und Dehnschraube 26 bzw. Bolzen 15 der Anschlußeinrichtung 2 zu gewährleisten.

Anschließend wird das Dichtmittel 5 so weit vom Kabel 1 in Richtung auf die Anschlußeinrichtung 2 geschoben oder gezogen, bis das zweite Ende 13 unter Bildung einer elektrischen Edelfuge in Anlage an einem von der Anschlußeinrichtung 2 gebildeten zylindrischen Anlagestutzen 1 7 ist. Dabei kontaktiert das zweite Ende 13 eine auf der Oberfläche der Anschlußeinrichtung 2 aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht 18, die vorzugsweise mit Erdpotential verbunden ist, wodurch das Dichtmittei 3 auf Erdpotential liegt. Zur Reduzierung des Kraftaufwandes beim Aufschieben bzw. Aufziehen des Dichtmittels in Richtung auf die Anschlußeinrichtung 2, und insbesondere auf den Außenkonus 23, kann ein Gleitmittel eingesetzt werden, beispielsweise ein Schmierfett. Entsprechendes gilt auch für das Aufschieben bzw. Aufziehen des Dichtmittels 5 auf das Kabel 1 . Das Gleitmittel kann außerdem die Entstehung von Kavitäten und damit von Feldstärkespitzen vermeiden.

In dieser Stellung rastet auch der Innenwulst 8 hinter den vom Kontaktmittel 3 ausgebildeten Absatz 10 und das Dichtmittel 5 ist somit hinsichtlich seiner axialen Position festgelegt. Abschließend wird das erste Ende 1 1 des Dichtmittels 5 und insbesondere der wulstförmige Abschluß 25 so zurückgestülpt, daß es die Isolation 6 des Kabels 1 unter Vermeidung von Kavitäten sowie luft- und wasserdicht umschließt. Das erste Ende 1 1 ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, daß sich eine zuverlässig dichtende Anlage an die Isolation 6 ergibt, insbesondere kann das erste Ende 1 1 eine endseitig spitzwinklig zulaufende Dichtlippe ausbilden. Es kann auch eine in das Dichtmittel 5 eingearbeitete und/oder dieses ring- oder spangenförmig umgreifende Fremdsicherungsmittel zur weiteren Erhöhung der Dichtwirkung vorgesehen sein.

Das Dichtmittel 5 weist zur besseren Handhabung beim Aufschieben bzw. Aufziehen einstückig ausgebildete, ring- oder stegförmige und radial nach außen ragende Auskragungen 21 am zweiten Ende 13 und/oder entsprechende Auskragungen 22 in einem mittleren Bereich nahe dem Innenwulst 8 auf. Die Innenfläche 7 des Dichtmittels 5 ist nahe dem zweiten Ende 13 an die Kontur der in der Ansicht dargestellten Anschlußeinrichtung 2 angepaßt, die in diesem Bereich anschließend an den Anlagestutzen 1 7 einen Außenkonus 23 ausbildet. Der am zweiten Ende 13 des Dichtmittels 5 ausgebildete ringförmige Absatz 19 und eine ringförmige Stirnfläche des Anlagestutzen 1 7 bilden dabei einander zugeordnete Anlageflächen aus, die mit der Längsachse 9 vorzugsweise im wesentlichen einen rechten Winkel einschließen.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Verbindung der Anschlußeinrichtung 2 mit einem Kabel 101 geringeren Durchmessers dargestellt. Das Kontaktmittel 103 ist insbesondere hinsichtlich seiner buchsenförmigen Aufnahme an den geringeren Durchmesser des stromführenden Leiters 104 angepaßt, der durch das Verpressen an den axial beabstandeten Preßstellen 103a, 103b mechanisch fest und elektrisch stromtragfähig mit dem Kontaktmittel 103 verbunden ist. Das Kontaktmittel 103 wurde vor dem Verpressen auf die in den Anschlußbolzen 1 5 eingeschraubte Dehnschraube 26 aufgeschraubt und dadurch mechanisch und elektrisch mit der Anschlußeinrichtung 2 verbunden. Zur vereinfachten Handhabung und/oder zur Erhöhung der Spannungsstabilität weist das Dichtmittel 105 neben der endseitigen Auskragung 121 und axial beabstandet davon eine oder mehrere, in der Fig. 2 gestrichelt dargestellte weitere Auskragungen 121 a, 121 b auf.

Die Dehnschraube 26 weist an ihren gegenüberliegenden Enden zwei Gewindeabschnitte auf, mit denen sie mit dem Bolzen 15 bzw. dem Kontaktmittel 103 verschraubbar ist. Der dazwischen liegende Abschnitt mit geringerem Durchmesser weist in geeigneter Weise Federeigenschaften hinsichtlich der axialen Verformung der Dehnschraube 26 auf.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1 . Vorrichtung zum Verbinden eines stromführenden Leiters (4) eines Kabels (1 ) mit einer Anschlußeinrichtung (2), insbesondere Verbindungsvorrichtung für einen Mittelspannungs-Mastschalter, mit einem Kontaktmittel (3), dadurch gekennzeichnet, daß der stromführende Leiter (4) mit dem an der Anschlußeinrichtung (2) elektrisch leitend festgelegten Kontaktmittel (3) elektrisch leitend verbindbar ist und daß die Verbindungsstelle mit einem mindestens teilweise elastisch verformbaren und mindestens abschnittsweise hülsenförmigen sowie in Anlage an das Kabel (1) bringbaren Dichtmittel (5) abdichtbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmittel (3) vorzugsweise an seiner Außenfläche (16) Werkzeugangriffsflächen aufweist und mit der Anschlußeinrichtung (2) verschraubbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmittel (3) eine hülsenförmige Aufnahme (20) für den stromführenden Leiter (4) des Kabels (1) aufweist und mit diesem verpreßbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das .Dichtmittel (5) einstückig und unter Verwendung eines Silikonkautschuks herstellbar ist, und daß für die Montage ein erstes Ende (1 1) des Dichtmittels (5), insbesondere ein wulstförmiger Abschluß (25), auf die Außenseite (12) des Dichtmittels (5) umstülpbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dichtmittel (5) von der

Anschlußeinrichtung (2) bis zu einer Isolation (6) des Kabels (1 ) erstreckt und mit seinen Enden (1 1 , 13) in dichte Anlage an die Anschlußeinrichtung (2) bzw. an die Isolation (6) des Kabels (1) bringbar ist und daß das Dichtmittel (5) auf seiner Innenfläche (7) ein mit dem Kontaktmittel (3) zusammenwirkendes Rastmittel aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastmittel durch einen geschlossenen Innenwulst (8) gebildet ist, der in Richtung der Anschlußeinrichtung (2) hinter einen von dem Kontaktmittel (3) ausgebildeten Absatz (10) rastbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel (5) an seinem der Anschlußeinrichtung (2) zugewandten zweiten Ende (13) einen ringförmigen Absatz (19) aufweist, der in Anlage an einen von der Anschlußeinrichtung (2) gebildeten Anlagestutzen (1 7) bringbar ist und mit diesem eine elektrische Edelfuge bildet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtung (2) einen Außenkonus (23) aufweist, mit einem elektrisch leitfähigen Bolzen (1 5) und einem diesen an seiner Umfangsfläche umschließenden und kegelstumpfförmigen elektrisch isolierenden Konuskörper. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (15) ein Innengewinde zur Aufnahme einer Dehnschraube (26) aufweist, mittels der das Kontaktmittel (3) festlegbar ist.