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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbindungsstellen oder Spleißstellen für das Verbinden von
Starkstromleitungskabeln, beispielsweise elektrische Kabel für mittlere Spannungen, die einen
kreisförmigen Kerndraht einschließen. Derartige Verbindungsstellen können für die dauerhafte Verbindung
von Freileitungsnetzen oder erdverlegten Netzen benutzt werden.
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Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt wurden derartige Verbindungen mittels einer Buchse oder eines
Rohres hergestellt, in dessen Längsbohrung die entgegengesetzten Enden von zwei zu verbindenden Kabeln
eingesetzt werden. Sobald diese Enden in das Rohr eingesetzt sind, wird das Rohr an bestimmten Stellen
mittels einer hydraulischen Presse oder dergleichen gequetscht, um die zwei Kabel dauerhaft
zusammenzufügen.
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Es wird leicht erkannt, daß dieser Vorgang der Montage die Verwendung einer hydraulischen
Installation für die Zuführung von Druck zum Tiefstanzquetschwerkzeug einschließt. Eine derartige
Installation umfaßt einen Elektromotor oder dergleichen für das Antreiben der hydraulischen Pumpe.
Außerdem ist es erforderlich, daß das Stanzwerkzeug an die Ausführung der Verbindungsstelle angepaßt
wird, die als eine Funktion der Durchmesser der zu verbindenden Kabel gebraucht wird. Es ist daher
möglich, daß einerseits Fehler bei der Auswahl des geeigneten Werkzeuges gemacht werden, und daß
andererseits sich dieses Werkzeug oder die hydraulische Installation verschlechtert, da die gesamte
Ausrüstung im Freien und manchmal im Schlamm oder Sand eingesetzt wird. Die Verbindungsstellen sind
daher manchmal schadhaft, was extrem nachteilig ist, insbesondere, wenn die Kabel erdverlegt sind.
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Der Weg zur Lösung des vorangehend angeführten Problems ist die Bereitstellung eines
Verbindungsstellen- oder Spleißverbinders mit Scherkopfschrauben, wie im GB 2174851 und GB 2272586
gezeigt wird. Die blanken leitenden Litzen der Kabel werden in die Kanäle dieser Verbinder eingesetzt und
darin mittels eines Druckkissens festgeklemmt, das mittels der Schrauben auf das Kabel nach unten
festgeklemmt wird. Die Schraubenköpfe scheren weg, sobald die Drehmomentgrenze erreicht ist, wodurch
der Festklemmdruck des Kabels begrenzt ist. Eine dauerhafte Verbindung ohne Quetschen des Rohres wird
daher bereitgestellt.
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Eines der Probleme derartiger Konstruktionen ist, daß viele der leitenden Litzen des Stromkabels
nicht in gutem elektrischem Kontakt miteinander und mit dem Verbinder sein können. Infolge der hohen
Ströme, die bei der Stromverteilung angewandt werden, und der Notwendigkeit einer guten elektrischen
Verbindung kann eine Reduzierung der Leistung der elektrischen Verbindung von gespleißten Kabeln
kritisch sein. Außerdem bestehen viele Kabel, die in der Industrie eingesetzt werden, aus einer
Aluminiumlegierung, die eine dünne aber widerstandsfähige Oxidschicht bildet, die die elektrische
Leitfähigkeit beeinträchtigt. Es wäre wünschenswert, diese Probleme zu überwinden und derartige
Spleißverbindungssysteme zu verbessern. Starkstromleitungsleiter sind in vielen Größen und
Konfigurationen vorhanden, wobei einige mehrlitzige Aluminiumlegierungskabel mit einem
Isolationsmantel darum versehen sind, und in bestimmten Fällen hohlen Rohren aus Aluminiumlegierung
oder Kupfer. Für Kabel mit großem Durchmesser kann es wünschenswert sein, den Isolationsmantel vor der
Verbindung der Kabelenden mittels eines Spleißverbinders zu entfernen, um den niedrigsten
Kontaktwiderstand zu sichern. Andererseits bei bestimmten Anwendungen wäre es anstelle des Entfernens
des Isolationsmantels wünschenswert, daß man einen Isolierungsdurchdringungsverbinder zur Verfügung
hat, der eine Verbindung gestattet, ohne daß ein Abschnitt des Isolationsmantels entfernt wird. Das kann
den Vorteil der Einschränkung der Korrosion des Kabels zeigen, indem das Eindringen von Wasser unter
den Isolationsmantel verhindert wird, oder die Verbindungsverfahren vereinfachen. Das EP 239428 zeigt
beispielsweise ein Isolierungsdurchdringungsverbindungssystem für das Verbinden von Kabeln.
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Im GB-A-1465907 wird ein Starkstromleitungsspleißverbinder gezeigt, der einen rohrförmigen
Körper mit einem Hohlraum aufweist, der sich dort hindurch in einer Längsrichtung für das Aufnehmen
von Kabelenden darin erstreckt, wobei der Verbinder außerdem Klemmelemente aufweist, die quer in den
Hohlraum für ein Einklemmen der Kabelenden an einer Bodenwand des rohrförmigen Körpers, den
Klemmelementen gegenüberliegend, beweglich sind, wobei die Bodenwand eine Vielzahl von Zähnen für
ein Durchdringen durch die Dicke eines Isolationsmantels aufweist, der einen Kabelleiter umgibt, um damit
eine Verbindung herzustellen. Der rohrförmige Körper besteht aus einem extrudierten Bodenteil und einem
separaten oberen Teil, das daran montiert wird.
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Da viele unterschiedliche Ausführungen von Kabeln und unterschiedliche Kabelgrößen in der
Starkstromübertragungsindustrie eingesetzt werden, wäre es wünschenswert, einen Spleißverbinder zur
Verfügung zu haben, der leicht für eine Verbindung mit einer großen Vielzahl von unterschiedlichen
Kabeln angepaßt werden kann, um dessen Herstellungs- und Handhabungskosten zu verringern. Es wäre
ebenfalls wünschenswert, daß derartige Spleißverbinder in der Lage sind, zwei unterschiedliche Kabel in
einer so kostenwirksamen Weise wie möglich miteinander zu verbinden.
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Es ist ein Ziel der Verbesserungen, die den Gegenstand der Anmeldung der vorliegenden
Erfindung bilden, diese Nachteile zu überwinden und eine Verbindungsstelle herzustellen, die nicht den
Einsatz einer beträchtlichen komplizierten Ausrüstung erfordert, um die dauerhafte Verbindung
herzustellen.
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Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen vielseitigen Verbindungsstellen- oder
Spleißverbinder für das Verbinden einer großen Vielzahl von unterschiedlichen Kabeln miteinander in einer
kostenwirksamen und zuverlässigen Weise bereitzustellen, beispielsweise wo leitende Litzen blank oder mit
einem Isolationsmantel versehen sind.
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Ziele dieser Erfindung wurden erreicht, indem ein Spleißverbinder für eine Starkstromleitung
bereitgestellt wird, der einen rohrförmigen Körper aufweist, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und
einen dort hindurch sich erstreckenden Längshohlraum für das Aufnehmen von Kabelenden darin aufweist,
der außerdem eine Klemmeinrichtung aufweist, die sich quer zum Hohlraum für das Einklemmen und
elektrische Verbinden der Kabelenden mit dem Spleißverbinder erstreckt, worin der Verbinder eine
Vielzahl von spitzen Rippen aufweist, die sich in Längsrichtung längs eines Bodenabschnittes des
Rohrhohlraumes, gegenüberliegend der Klemmeinrichtung, erstrecken, wobei sich die Rippen im
wesentlichen über die gesamte Länge des Körpers erstrecken, wobei die Zähne eine Tiefe aufweisen, die
ausreichend ist, damit die Isolierung der darin aufgenommenen Leiter durchdrungen wird. Die Rippen
werden quer mit einer bestimmten Teilung und einer Tiefe geschnitten, um den Kontaktdruck für das
Durchdringen der Isolierung zu verstärken, oder dafür, daß die Oxidschicht der blanken leitenden Litzen
eines Leiters durchbrochen wird. Die Querschnitte werden in einem Gewindefertigungsarbeitsgang
hergestellt, der besonders schnell und kostenwirksam ist, wodurch der Körper des Verbinders stranggepreßt
und auf die gewünschte Länge geschnitten wird. Vorteilhafterweise ist der Verbinder daher besonders
kostenwirksam herzustellen und extrem vielseitig darin, daß eine Vielzahl von unterschiedlichen
Leitergrößen und -ausführungen damit verbunden werden kann. Für das Durchdringen des Leiters können
die Querschnitte sehr tief und mit einer großen Teilung vorgenommen werden, um den
Durchdringungsdruck der Zähne zu erhöhen. Für blanke Leiter liefert eine sehr feine Teilung und niedrige
Tiefe der Querschnitte eine Kontaktfläche mit vielen kleinen pyramidenförmigen Stellen, die sich in die
blanken Litzen eingraben, wodurch die Oxydationsschichten durchbrochen werden, die Kontaktfläche
vergrößert wird und die Leiter reibungsmäßig an Ort und Stelle für eine wirksame elektrische Verbindung
damit gehalten werden.
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Es ist ebenfalls möglich, den Verbinder mit Längsrippen unterschiedlicher Höhen bereitzustellen,
wodurch die längeren Zähne entweder als Isolierungsdurchdringungszähne dienen können oder die
Bewegung der Litzen eines blanken Leiters verhindern, wobei die kürzeren Zähne dazu dienen, die
Verbindung mit blanken Leitern zu verbessern.
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Ausführungen dieser Erfindung werden jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die Figur
beschrieben, die zeigen:
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Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Spleißverbinders entsprechend dieser Erfindung;
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Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Linien 2-2 in Fig. 1;
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Fig. 3 eine schematische isometrische Darstellung eines Körpers des Verbinders aus Fig. 1;
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Fig. 4 eine gleiche Darstellung wie Fig. 3, aber mit unterschiedlich bemessenen Querschnitten
durch Längsrippen;
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Fig. 5 eine teilweise isometrische Darstellung einer weiteren Ausführung dieser Erfindung, wo
Zähne unterschiedlicher Höhe bereitgestellt werden.
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Zuerst mit Bezugnahme auf Fig. 1 weist ein Spleißverbinder 2 auf: einen rohrförmigen Körper 4
mit einem Hohlraum 6, der sich dort hindurch in Längsrichtung für das Aufnehmen von Leiterenden darin
erstreckt; und Klemmelemente 8, die sich quer zum Hohlraum 6 für ein Einklemmen der Leiter darin
erstrecken. Die Klemmelemente 8 sind mit Gewinde versehene Schrauben 10, die in mit Gewinde
versehenen Bohrungen 12 aufgenommen werden, die sich durch den rohrförmigen Körper 4 in den
Hohlraum erstrecken.
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Die Schrauben 10 weisen einen Drehmomentbegrenzungskopf 14 auf, der entweder mit der
Schraube 10 zusammenhängend oder ein separates Teil sein kann, das daran befestigt ist, und der
abscherbar ist, wenn ein übermäßiges Drehmoment angewandt wird. Auf diese Weise wird die Druckkraft
der Schraube, die ein im Hohlraum 6 aufgenommenes Kabel festklemmt, genau abgegrenzt. Die Schraube
10 weist eine Klemmfläche 16 mit einer Aussparung 18 in einem mittleren Abschnitt davon für das
Erhöhen des Quetschdruckes der Klemmfläche gegen einen leitenden Draht auf. Letzteres sichert ebenfalls,
daß ein Abschnitt des festgeklemmten Kabels in die Aussparung 18 gelangt, wodurch ein sicheres seitliches
und Längsarretieren des Kabels ermöglicht wird, um dessen Bewegung zu verhindern.
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Der Spleißverbinder 2 kann außerdem mit einem äußeren Dichtungskörper 20 versehen werden,
der den rohrförmigen Körper umschließt und elastomere Kappenelemente 22 an beiden Enden aufweist, die
einen trichterförmigen Eintrittsabschnitt 24 aufweisen, der sich in Längsrichtung und mit dem Hohlraum 6
ausgerichtet erstreckt, und der eine radiale Dichtungslippe 26 aufweist, die eng anliegend und elastisch um
ein Kabel herum für eine Abdichtung paßt, das dort hindurch eingesetzt wird. Für die Abdichtung der
Verbindungsfläche kann ein Geldichtungsmittel innerhalb des Hohlraumes 6 unterhalb der Klemmelemente
8 bereitgestellt werden.
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Jetzt mit Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 ist der rohrförmige Körper 4 in dieser Ausführung ein
stranggepreßtes Metallteil, das auf gewünschte Längen geschnitten wird und eine Vielzahl von langen
spitzen Rippen 28 längs eines Bodenabschnittes 30 des Körpers aufweist, gegenüberliegend den
Klemmflächen 16 der Schraube 10. Die Rippen 28 sind radial nach innen in Richtung der mittleren Achse
A des Hohlraumes 6 ausgerichtet. Die Rippen 28 weisen eine Tiefe auf, die ausreichend ist, um die
Isolationsschicht konventioneller Starkstromleitungsleiter für eine elektrische Verbindung mit einer inneren
von deren leitenden Litzen zu durchdringen.
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Wie in Fig. 1 und 3 zu sehen ist, sind die Rippen 28 durch Nuten 32 quer geschnitten, die durch
Gewindefertigung in fast der gleichen Weise wie die maschinelle Bearbeitung eines Gewindes für
Schraubverbindungen hergestellt werden. Die Kombination der Rippen 28 und Nuten 32 bildet eine
Vielzahl von Zähnen 34. In dem Fall, daß der Verbinder für eine Verbindung bei isolierten Leitern gedacht
ist, können die Tiefe der Nut 32 und die Breite der Nut reguliert werden, um mehr oder weniger scharfe
spitze Zähne 34 für das Bereitstellen des erforderlichen Druckes für das Durchdringen der Isolationsschicht
und in die leitenden Litzen des Leiters hinein herzustellen. Es ist ebenfalls möglich, ein Ende 3 des
rohrförmigen Körpers 4 mit Zähnen zu versehen, die anders als die Zähne am anderen Ende 5
gewindegefertig sind, so daß zwei verschiedene Leiter an beiden Enden mittels der entsprechenden
Klemmelemente 8', 8 verbunden und zusammengeklemmt werden können. Die Tiefe der Nuten 32 kann
ebenfalls variiert werden, um eine Regulierung bei Leitern mit unterschiedlichen Isolationsstärken
vorzunehmen, wodurch gesichert wird, daß die richtigen Tiefen erreicht werden und ein unnötiges
Durchschneiden der Litzen des Leiters vermieden wird.
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Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wenn eine Druckfläche für das Kontaktieren von Leitern erforderlich ist,
die nicht eine Isolationsschicht aufweisen, oder wo die Isolationsschicht entfernt wurde, können sehr kleine
Querschnitte 32' mit einer sehr kleinen Teilung (P) über die Rippen 28' für das Eingraben in den Leiter
gewindegefertigt werden. Letzteres sichert, daß die Oxidschicht durchbrochen wird, und daß eine große
Kontaktfläche mit einem hohen Kontaktdruck erreicht wird.
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Die vorangehend angeführte Konstruktion ermöglicht das Strangpressen des Körpers, was ein
besonders kostenwirksames Verfahren für die Herstellung großer Mengen derartiger Verbinder ist, die
danach auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Die Gewindefertigung ist ein weiteres sehr
effektives Fertigungsverfahren, wo Werkzeuge leicht ausgewechselt werden können, um Querschnitte mit
unterschiedlichen Tiefen und Teilungen zu liefern.
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Mit Bezugnahme auf Fig. 5 ist es ebenfalls möglich, einen Spleißverbinder 202 bereitzustellen, der
mit einem Durchgangshohlraum 106 und Klemmelementen 108 versehen ist, die denen für die
vorhergehende Ausführung beschriebenen gleichen, wobei der Verbinder ebenfalls mit Längsrippen 228,
228' versehen wird. Einige der Rippen 228' können viel höher sein als die anderen Rippen 228. Die höheren
Rippen können entweder dazu dienen, Isolierungsdurchdringungszähne 228' bereitzustellen, wie in Fig. 6
gezeigt wird, oder, wenn ein blanker Leiter darin angeordnet wird, dienen die Zähne 228' dazu, eine
seitliche Bewegung der leitenden Litzen zu verhindern, um die Entspannung des Kontaktdruckes zwischen
Litzen und zwischen dem Verbinder zu verhindern, wenn die Klemmschrauben dagegen angezogen werden.
Die kleinen Rippen 228 sichern einen verstärkten Kontaktdruck und Durchdringen der Oxydationsschicht
des Paares Leiterlitzen. Wie bei der vorhergehenden Ausführung können die Tiefe und die Teilung der
Zähne, die durch das Querschneiden der Rippen bereitgestellt werden, ebenfalls als eine Funktion der
Leitergröße und der Art der Verbindung damit abgewandelt werden.