DE102016102490A1

DE102016102490A1 - Elektrische Kabelbaugruppe

Info

Publication number: DE102016102490A1
Application number: DE102016102490.2A
Authority: DE
Inventors: Jens Franke; Stefan Galla; Sebastian Scholz; Martin Schäfers; Sebastian Schäfer; Andreas Beck; Markus Potthast; Valentin Gutbrot
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kabelbaugruppe mit einem Verbinder, insbesondere eine Trunkleitungs-Kabelbaugruppe für eine Photovoltaik-Anlage, sowie eine Baugruppe aus einem Modelwechselrichter und der daran angeschlossenen Trunkleitungs-Kabelbaugruppe und eine Photovoltaik-Anlage mit einer Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen und Modulwechselrichtern und eine wechselstromseitigen Verkabelung der Modulwechselrichter mit den Trunkleitungs-Kabelbaugruppen, wobei die Dropabgänge mit dem Verbinder an das Trunkleitungskabel angeschlossen ist, wobei die Verbindungsstelle von einem zweiteiligen Verbindergehäuse umschlossen ist, welches Zugentlastungsmittel für das Trunkleitungskabel aufweist und ggf. zusätzlich umspritzt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kabelbaugruppe mit einem Verbinder, insbesondere eine Trunkleitungs-Kabelbaugruppe für eine Photovoltaik-Anlage, sowie eine Baugruppe aus einem Modulwechselrichter und der daran angeschlossenen Trunkleitungs-Kabelbaugruppe und eine Photovoltaik-Anlage mit einer Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen und Modulwechselrichtern und einer wechselstromseitigen Verkabelung der Modulwechselrichter mit den Trunkleitungs-Kabelbaugruppen.
Hintergrund der Erfindung
Für Photovoltaik-Anlagen werden im Außenbereich zunehmend elektrische Kabel mit einem Kabelmantel aus vernetztem Kunststoff verwendet. Diese Kunststoffe sind z.B. chemisch oder strahlenvernetzt. Kabel mit einem Kabelmantel aus einem vernetzten Kunststoff sind besonders robust und bieten im Außenbereich typischerweise eine höhere Lebensdauer als herkömmliche Kabel mit PVC-Mantel, z.B. gegen Einwirkung von Sonneneinstrahlung.
Typische Garantielaufzeiten von Photovoltaik-Modulen betragen 20 Jahre oder mehr. Daher sollen auch die verwendeten Kabelbaugruppen und zugehörige Verbinder entsprechend langlebig sein. Bislang werden Kabelverbindungsstellen häufig umspritzt, ggf. mehrfach, und es wird ein Haftvermittler eingesetzt. Alternativ wird ein hohles Kunststoffgehäuse verwendet, welches dann vergossen wird. Trotzdem haben vergossene oder umspritzte Verbindungsstellen von Kabeln mit einem Mantel aus vernetztem Kunststoff den Nachteil, dass der vernetzte Kunststoff des Kabelmantels typischerweise keine gute Verbindung mit der Vergussmasse bzw. der Umspritzmasse eingeht. Man könnte sagen, dass die Vergussmasse bzw. die Umspritzmasse nicht hinreichend am Kabelmantel „klebt“. Dadurch besteht bei solchen Verbindungen unter anderem die Gefahr, dass Wasser eindringen kann, was nachteilige Auswirkungen auf das System haben kann. Ähnliche Schwierigkeiten können auch bei Kabelmänteln auftreten, deren Kunststoff zwar nicht vernetzt ist, welcher aber trotzdem keinen Haftverbund mit der Vergussmasse oder der Umspritzmasse eingeht.
Beim Umspritzen behandelt man den Kabelmantel typischerweise mit einem Haftvermittler, legt das Ganze nachfolgend in ein Spritzgusswerkzeug ein und umspritzt die Verbindungsstelle. Danach folgen zumeist noch ein weiterer oder mehrere weitere Umspritzprozesse. Ein Grund hierfür ist, dass große Masseanhäufungen der Kunststoffmasse vermieden werden sollen, welche zu Einfallstellen führen können und die Zykluszeit im Werkzeug erhöhen.
Beim Vergießen verwendet man typischerweise ein Gehäuse, welches z.B. einen Kabelabzweig umschließt. Danach wird der Hohlraum vergossen. Der Vergussprozess dauert sehr lange, da die Vergussmasse erst aushärten muss. Außerdem benötigt man ggf. zusätzliche Bauteile um Zugentlastung und Dichtigkeit sicherzustellen. Wenn die Zugentlastung des Kabels im Wesentlichen durch die Haftreibung der Vergussmasse auf der Aderisolierung und dem Kabelmantel bewerkstelligt wird, scheint dies nicht nur aus den vorgenannten Gründen nicht optimal zu sein.
Bei Photovoltaik-Verkabelungen werden typischerweise hohe Kabel-Auszugskräfte gefordert. Bestimmte Normen fordern z.B. Haltbarkeit gegen Kabelauszugskräfte von mindestens 156 N für Wechselrichterverbinder.
Bei Sunclix^® micon Artikeln der Anmelderin gewährleisten auf das Kabel gecrimpte Schellen eine ausreichende Zugentlastung. Dieses Konzept kann aber trotzdem hinsichtlich der Kosten und des Montageaufwands weiterentwickelt werden.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Kabelverbindung bereitzustellen, welche eine hohe Lebensdauer der eingesetzten Komponenten mit einer guten Dichtigkeit und Zugfestigkeit, insbesondere für den Außeneinsatz an Photovoltaik-Anlagen kombiniert.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine solche Kabelverbindung bereitzustellen, welche eine hohe elektrische Spannungsfestigkeit, insbesondere für die bei größeren Photovoltaik-Anlagen auftretenden Spannungen gewährleistet, insbesondere über die gesamte Lebensdauer der Anlage.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine Kabelverbindung bereitzustellen, welche für Kabel mit einem Kabelmantel aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, insbesondere aus einem vernetzten Kunststoff geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße elektrische Kabelbaugruppe mit elektrischem Verbinder umfasst zumindest ein elektrisches Kabel mit einem Kabelmantel, insbesondere aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht. Dies kann insbesondere ein vernetzter Kunststoff sein. Das Kabel umfasst weiter eine oder mehrere Adern mit Aderisolierungen und ist im Bereich des elektrischen Verbinders abgemantelt und die Adern sind abisoliert. Mit anderen Worten wird jeweils ein kurzer Abschnitt des Kabelmantels und der Aderisolation entfernt, um ein kurzes Stück der Adern an jeweiligen Ader-Verbindungsstellen freizulegen und dort elektrisch anzuschließen, also z.B. mit Adern einer weiteren Leitung oder Kontaktelementen mechanisch und elektrisch zu verbinden. Die Adern können z.B. mit Crimphülsen (z.B. „splice crimp“) verbunden, gelötet oder verschweißt werden.
Die Kabelbaugruppe weist an der Verbindungsstelle ein dielektrisches Verbindergehäuse auf, welches aus zumindest einem ersten und zweiten Gehäuseteil besteht, welche zusammengefügt werden können, um so zusammengefügt ein im Wesentlichen geschlossenes dielektrisches Verbindergehäuse zu bilden, welches die Ader-Verbindungsstellen umschließt.
Das Verbindergehäuse weist ferner Zugentlastungsmittel für das Kabel auf, welche in den Kabelmantel eingreifen, wenn das erste und zweite vorgefertigte Gehäuseteil fest zusammengefügt sind und somit eine Zugentlastung der Ader-Verbindungsstellen bewirken.
Die Verwendung von getrennten Gehäusehälften, insbesondere im Außenbereich bei einer Photovoltaik-Anlage mag zunächst problematisch erschienen sein. Die Verwendung von getrennten vorgefertigten Gehäuseteilen oder -hälften aus Kunststoff bietet allerdings in vorteilhafter Weise einen hohen Komfort bei der Montage. Insbesondere durch eine integrierte Zugentlastung kann der Montageaufwand bei qualitativ hochwertiger und langlebiger Verbindung gering gehalten werden. Ferner kann mit einfachen und günstigen Bauteilen eine hohe Qualität der elektrischen Verbindung, insbesondere hinsichtlich der Zugentlastung erreicht werden. Z.B. können auf das Kabel gecrimpte Schellen zur Zugentlastung eingespart werden.
Vorzugsweise weist das Verbindergehäuse im montierten Zustand eine oder mehrere Kabelöffnungen auf, d.h. insbesondere eine Kabeleintrittsöffnung und/oder eine Kabelaustrittsöffnung auf, durch welche hindurch das Kabel in das Verbindergehäuse ein- und/oder austritt. Die Kabelöffnungen werden jeweils von einer an einer Stirnseite des Verbindergehäuses angeordneten Kabelaufnahmehülse gebildet.
Die Kabelaufnahmehülsen springen vorzugsweise von den gegenüberliegenden Stirnseiten des Verbindergehäuses nach außen vor, insbesondere um gegenüberliegende externe Kabeltüllen an den beiden Stirnseiten des Verbindergehäuses zu bilden. Die somit vorzugsweise in Form von Hülsenfortsätzen oder Kabeltüllen an gegenüberliegenden Seiten des Verbindergehäuses ausgebildeten Kabelaufnahmehülsen umschließen demnach das Kabel an der jeweiligen Kabelöffnung hülsenförmig. Es ist auch möglich, eines der Kabelenden z.B. an einen Schaltschrank anzuschließen. In diesem Fall kann die externe Kabeltülle mit einer Kabelverschraubung in den Schaltschrank eingeführt und dann z.B. in eine Klemme eingeschraubt werden.
Vorzugsweise sind die Zugentlastungsmittel im Bereich der Kabelaufnahmehülsen an einer Innenseite des Verbindergehäuses, insbesondere an den sich gegenüberliegenden Innenseiten des ersten und zweiten Gehäuseteils einstückig angeformt, was für eine stabile und dauerhafte Zugentlastung sorgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Kabelaufnahmehülsen als jeweils von dem Verbindergehäuse separates Teil ausgebildet und greifen an den beiden Stirnseiten des Verbindergehäuses in das erste und/oder zweite Gehäuseteil ein, wenn das erste und zweite Gehäuseteil fest zusammengefügt sind. Diese Bauform des Verbindergehäuses aus mehreren vorgefertigten Teilen ist gut montierbar. Mit anderen Worten werden die beiden Kabelaufnahmehülsen an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Verbindergehäuses in das erste und zweite Gehäuseteil eingesetzt und werden dort vorzugsweise formschlüssig gehalten.
Bevorzugt weisen die als jeweils separates Teil ausgebildeten Kabelaufnahmehülsen an ihrem Umfang radiale Bohrungen auf und die Zugentlastungsmittel erstrecken sich radial durch diese Bohrungen hindurch nach innen, um in den Kabelmantel einzugreifen. Dadurch kann die Baugröße kompakt gehalten werden. Zweckmäßig werden die Bohrungen und die Zugentlastungsmittel so ausgestaltet, dass die Bohrungen durch die Zugentlastungsmittel abgedichtet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass beim Vergießen Vergussmasse herauslaufen kann. Dies wird vorzugsweise durch eine Presspassung gewährleistet. Große Fasen an den Bohrungen erleichtern das Einführen der Zugentlastungsmittel. Ferner wird durch die Fasen die Wandstärke reduziert, wodurch die Verpresskräfte bzw. Montagekräfte reduziert werden können.
Die Kabelaufnahmehülsen sind axial längs des Kabels in Teilschalen geteilt, derart dass jeweils eine erste Teilschale einstückig mit dem ersten Gehäuseteil und jeweils eine zweiten Teilschale einstückig mit dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet ist, so dass die zumindest zwei Teil- oder Halbschalen bei Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile oder -hälften zu der ringförmig geschlossenen Kabelaufnahmehülse zusammengefügt werden, welche den Kabelmantel ringförmig umschließt.
Bevorzugt weist die Kabelbaugruppe für jede geteilte Kabelaufnahmehülse eine Verbindungshülse auf, welche auf die aus den zusammengefügten Halbschalen bestehende Kabelaufnahmehülse aufgesetzt wird, und dabei die erste und zweite Teil- oder Halbschale zu der Kabelaufnahmehülse zusammenpresst und somit auch das erste und zweite Gehäuseteil zusammenhält.
Vorzugsweise wird die Verbindungshülse auf die Kabelaufnahmehülse aufgepresst, aufgerastet oder aufgeschraubt.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine feste, sichere und langlebige mechanische Verbindung der beiden Gehäusehälften und eine hinreichende Kraft für die Wirksamkeit der Zugentlastung erreicht werden. Insbesondere mit aufgepressten oder aufgeschraubten Verbindungshülsen lässt sich eine große Haltekraft zum Zusammenpressen der Gehäuseteile erzielen.
Die Zugentlastungsmittel sind vorzugsweise an der konkaven Innenseite der ersten und zweiten Teil- oder Halbschale der Kabelaufnahmehülsen einstückig angeformt, insbesondere beidseits an der Kabeleintrittsöffnung und der Kabelaustrittsöffnung und graben sich beidseits der Verbindungsstelle in den Kabelmantel ein, wenn die erste und zweite Teil- oder Halbschalen bzw. das gesamte Verbindungsgehäuse mittels der Verbindungshülsen zusammengepresst werden bzw. wird. Die Zugentlastungsmittel umfassen z.B. spitze Zugentlastungszähne und/oder Zugentlastungsrippen im Inneren der ersten und zweiten Halbschale. Vorzugsweise sind die Verbindungshülsen an ihrem inneren Umfang und Kabelaufnahmehülsen an ihrem äußeren Umfang konisch geformt, um beim Aufstecken und/oder Aufpressen der Verbindungshülsen eine feste mechanische Verbindung zwischen den Gehäusehälften zu erzielen und die Zugentlastungsmittel hinreichend tief in den Kabelmantel einzugraben. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise trotz der Verwendung eines längs des Kabels geteilten Verbindergehäuses eine sehr stabile Zugentlastung erreicht, welche z.B. die für eine Photovoltaikverkabelung erforderlichen Auszugskräfte gewährleisten kann.
Weiter bevorzugt sind Dichtungen, z.B. in Form jeweils eines elastomeren Dichtrings z.B. aus Gummi auf dem Kabelmantel beidseits des Verbindergehäuses umfasst. Die Dichtringe oder Kabeldichtungen werden beidseits des Verbindergehäuses auf den Kabelmantel aufgesteckt und dichten im montierten Zustand den Kabelmantel gegen die Kabelaufnahmehülse ab. Vorzugsweise ist die Dichtung ist im montierten Zustand an einer Stirnseite des Verbindergehäuses innerhalb der Kabelaufnahmehülse bzw. innerhalb der Verbindungshülse positioniert und dichtet je nach Ausführungsform z.B. gegen den Innenumfang oder gegen die Stirnseite der Kabelaufnahmehülse und/oder, falls vorhanden, gegen den Innenumfang der Verbindungshülse ab. Hierdurch wird eine hohe Dichtigkeit gegen das Eindringen von Wasser erzielt und die Dichtung ist langlebig geschützt innerhalb der Verbindungshülse angeordnet. In vorteilhafter Weise dichtet eine solche lose aufgesteckte elastomere Kabeldichtung auch Kabel mit einem Mantel aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, insbesondere aus einem vernetzten Kunststoff in gleicher Qualität wie Kabel mit z.B. PVC-Mänteln ab, da die mechanisch reibschlüssige Dichtwirkung im Wesentlichen unabhängig vom Material des Mantels ist. Vorzugsweise weist der Dichtrichtring an seinem Außenumfang eine oder mehrere umlaufende Dichtlippen auf, um die Dichtwirkung zu verbessern, ohne die axial notwendigen Schubkräfte bei der Montage zu sehr zu vergrößern.
Vorzugsweise weist das erste oder zweite Gehäuseteil an seiner Innenseite Längsrippen längs entlang den Adern des Kabels auf, welche zwischen den Längsrippen nutförmige Kompartimente für die einzelnen Adern innerhalb des Verbindergehäuses bilden. Hierdurch können eine präzise Montage gewährleistet und die Luft- und Kriechstrecken zwischen den abisolierten Ader-Verbindungsstellen vergrößert werden.
Weiter bevorzugt weist das andere Gehäuseteil an seiner Innenseite Querrippen quer zu den Adern des Kabels auf, welche im montierten Zustand in einer Richtung quer zum Kabel mit den Längsrippen überlappen, z.B. endseitig der Längsrippen die Kompartimente teilweise verschließen. Mittels der Querrippen werden die Adern beim Zusammenfügen der Gehäusehälften quer zur Kabelachse einzeln tief in das jeweils zugehörige Kompartiment eingeschoben und im montierten Zustand darin festgehalten. Hierdurch wird ebenfalls eine hinreichende Länge der Luft- und Kriechstrecken zwischen den abisolierten Ader-Verbindungsstellen gewährleistet. Ferner kann durch die Längs- und/oder Querrippen bei der Montage eine Längs- und/oder Querausrichtung der Gehäuseteile erreicht werden.
Der elektrische Verbinder ist insbesondere als ein T-Verbinder zum Herstellen eines elektrischen Abzweigs aus einem durch den Verbinder durchlaufenden Kabels ausgebildet. Dies ist insbesondere für sogenannte Trunkleitungen einer Wechselstromverkabelung von Photovoltaik-Modulen mit Modulwechselrichtern geeignet. Bei einer solchen Wechselstromverkabelung ist für jedes Photovoltaik-Modul oder für Gruppen von Photovoltaik-Modulen ein eigener Wechselrichter vorgesehen, welcher unmittelbar an dem Photovoltaik-Modul befestigt oder in der Nähe des Photovoltaik-Moduls oder von zu Gruppen zusammengefassten Photovoltaik-Modulen angebracht ist. Modulwechselrichter werden daher auch als Mikroinverter bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindergehäuse im montierten Zustand vorzugsweise eine erste und zweite gegenüberliegende Kabelöffnung auf, an welchen dasselbe Kabel an einer Seite der Ader-Verbindungsstellen in das Verbindergehäuse eintritt und auf der anderen Seite der Ader-Verbindungsstellen wieder aus dem Verbindergehäuse austritt. Um einen Stichabgang zum Anschluss an den jeweiligen Modulwechselrichter anzuschließen (sogenannter Dropabgang) weist das Verbindergehäuse eine weitere seitliche (quer zu dem Kabel liegende) Eintrittsöffnung auf, durch welche Adern des Dropabgangs in das Verbindergehäuse eintreten und innerhalb des Verbindergehäuses mit der jeweils zugehörigen Ader des Kabels in Form eines T-Abzweigs elektrisch verbunden sind. Z.B. werden die Adern des Dropabgangs oder der Dropleitung an die in einem mittigen Bereich des Kabels abisolierten und insbesondere nicht durchtrennten Adern mit einer Crimphülse angecrimpt und abgewinkelt, was einfach und effizient herzustellen ist. Das Kabel kann dabei in einem mittigen Bereich teilabgemantelt und die Adern partiell abisoliert werden, insbesondere ohne die Adern dort zu durchtrennen. Dies ist vorteilhaft, da eine zusätzliche Kontaktstelle vermieden wird und somit keine Erhöhung des Übergangswiderstandes auftritt. Das Kabel kann an dem T-Abzweig aber auch getrennt werden. In diesem Fall liegen zwei Trunkkabel vor, die z.B. direkt miteinander verschweißt oder vercrimpt werden können.
Diejenige Gehäusehälfte, durch welche die Adern des Dropabgangs in das Verbindergehäuse eintreten, weist quer zu dem Kabel einen aus dieser Gehäusehälfte vorspringenden Anschlusszapfen auf, welcher die Eintrittsöffnung für die Adern des Dropabgangs bildet, so dass das Verbindergehäuse insgesamt eine T-Form aufweist. Vorzugsweise wird die Eintrittsöffnung im Inneren des Anschlusszapfens durch einzelne Löcher oder Bohrungen für die Adern des Dropabgangs gebildet, so dass die Adern des Dropabgangs einzeln in dem Anschlusszapfen mehr oder weniger abgedichtet sind. Dadurch kann u.a. verhindert werden, dass beim Umspritzen mit Kunststoff der Kunststoff der Umspritzung durch den Anschlusszapfen austritt.
Nach dem elektrischen Kontaktieren der zugehörigen Adern, dem Zusammenfügen der Gehäusehälften und ggf. Verpressung o.ä. der Verbindungshülsen kann das Verbindergehäuse insbesondere mit der Verbindungshülse im Wesentlichen vollständig mit einem Kunststoff umspritzt werden, so dass die Umspritzung vorzugsweise bis über die Verbindungshülse und bis an den Kabelmantel reicht. Hierdurch kann eine Sicherung der Verbindungshülsen und eine weitere Verbesserung der Dichtigkeit erreicht werden. Trotzdem ist die erfindungsgemäße Verbindung insbesondere aufgrund der innenliegenden Dichtringe auf dem Kabelmantel nicht ausschließlich auf die Abdichtung durch die Umspritzung angewiesen. Durch den hohen Druck beim Umspritzen des Verbindergehäuses wird ebenfalls eine große Kraft zum Zusammenpressen der Gehäuseteile erzeugt.
Vorzugsweise weist das Verbindergehäuse, z.B. eines der Gehäuseteile Öffnungen auf, in welche der Kunststoff beim Umspritzen ins Innere des Verbindergehäuses ggf. bis zu den Adern eindringen und den Innenraum des Verbindergehäuses, insbesondere um die Ader-Verbindungsstelle herum, zumindest teilweise ausfüllen kann. Die Kabelverbindung benötigt daher nicht notwendiger Weise eine separate Vergussmasse wie bislang für Trunkleitungs-Verbindungen häufig verwendet. Trotzdem sorgt der Kunststoff der Umspritzung beim Eindringen in den Innenraum des Verbindergehäuses in vorteilhafter Weise für eine weitere Verbesserung der mechanischen Stabilität und Langlebigkeit. Darüber hinaus können die Kriechstrecken weiter vergrößert werden. Das Verbindergehäuse kann aber auch eine spezielle Einspritzöffnung aufweisen, z.B. in Form einer weiteren Bohrung in dem Anschlusszapfen, durch welche eine Vergussmasse ins Innere des Verbindergehäuses eingespritzt wird.
Generell kann die Umspritzung mit dazu beitragen, dass z.B. ein üblicher Kälteschlagtest für solche Verbindungen mit einer Schlagenergie von 7 Joule bei einer Temperatur von –35°C bestanden wird.
Das Verbindergehäuse braucht nicht notwendiger Weise aus einem vernetzten Kunststoff zu bestehen, sondern kann kostengünstig wie auch die Umspritzung aus einem einfach und kostengünstig zu verarbeitenden thermoplastischen Kunststoff wie z.B. PPE bestehen. Dies sorgt für eine besonders gute Verbindung zwischen dem Verbindergehäuse und der Umspritzung der vorher montierten Gehäusehälften und sonstigen Bauteile. Vorzugsweise bestehen das Verbindergehäuse und die Umspritzung beide aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus demselben Kunststoff.
Gegenstand der Offenbarung ist auch die Trunkleitungs-Kabelbaugruppe zum Anschließen eines in der Nähe eines Photovoltaik-Moduls platzierten Modulwechselrichters, umfassend:
ein elektrisches Kabel mit einem Kabelmantel, insbesondere aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, z.B. einem vernetzten Kunststoff, und einer oder mehreren Adern, wobei das Kabel im Bereich des elektrischen Verbinders abgemantelt und die Adern abisoliert sind, um die Adern freizulegen und die Adern an jeweiligen Ader-Verbindungsstellen elektrisch anzuschließen,
zumindest ein erstes und zweites Gehäuseteil, welche im montierten Zustand fest zusammengefügt sind und so zusammengefügt ein dielektrisches Verbindergehäuse bilden, welches im montierten Zustand die Ader-Verbindungsstellen umschließt,
wobei das Verbindergehäuse eine Kabeleintrittsöffnung und eine der Kabeleintrittsöffnung gegenüberliegende Kabelaustrittsöffnung aufweist, durch welche das Kabel an einer ersten Seite in das Verbindergehäuse eintritt und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite wieder austritt,
wobei das Verbindergehäuse eine weitere seitliche Eintrittsöffnung aufweist, durch welche im montierten Zustand Adern eines Dropabgangs quer zu dem Kabel in das Verbindergehäuse eintreten und innerhalb des Verbindergehäuses mit der jeweils zugehörigen Ader des Kabels als T-Abzweig elektrisch verbunden sind, z.B. mit einer Crimphülse angecrimpt sind,
wobei die Adern des Dropabgangs entweder unmittelbar oder mittels eines weiteren Verbinders an einen Modulwechselrichter anschließbar sind,
wobei beidseits des Verbindergehäuses, also an der Kabeleintrittsöffnung und an der Kabelaustrittsöffnung Zugentlastungsmittel für das Kabel umfasst sind, welche in den Kabelmantel eingreifen und somit wirksam sind, wenn das erste und zweite Gehäuseteil fest zusammengefügt sind, und
wobei an den beiden dem Verbindergehäuse abgewandten Enden des Kabels elektrische Verbinder montiert sind, um mehrere der Trunkleitungs-Kabelbaugruppen zu einem Strang zusammenzuschalten und somit die Photovoltaik-Module zu einem wechselstromseitig zu einem Strang zu verbinden.
Weiterer Gegenstand der Offenbarung ist eine Baugruppe aus einem Modulwechselrichter und der daran mit den Adern des Dropabgangs angeschlossenen Trunkleitungs-Kabelbaugruppe, wobei die Trunkleitungs-Kabelbaugruppe insbesondere unmittelbar an den Modulwechselrichter angeschlossen ist, wobei das erste oder zweite Gehäuseteil einen quer zu dem Kabel aus dem jeweiligen Gehäuseteil vorspringenden Anschlusszapfen aufweist, welcher eine Eintrittsöffnung für die Adern des Dropabgangs bildet, und sich in dem montierten Zustand durch eine Öffnung in das Gehäuse des Modulwechselrichters erstreckt, um die Adern des Dropabgangs in den Modulwechselrichter zu führen und dort an den Wechselstromausgang des Wechselrichters anzuschließen. Der Anschlusszapfen kann z.B. ein Gewinde aufweisen und damit im Innern des Modulwechselrichters verschraubt sein.
Weiterer Gegenstand der Offenbarung ist eine Photovoltaik-Anlage mit einer Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen, welche entweder jedes einzeln oder gruppenweise jeweils einen Modulwechselrichter, einen sogenannten Mikroinverter, aufweisen, wobei jeweils eine der vorstehend beschriebenen Trunkleitungs-Kabelbaugruppen an die Modulwechselrichter angeschlossen ist, und wobei die Trunkleitungs-Kabelbaugruppen zu einem wechselstromseitigen Strang zusammengeschaltet sind, um eine Wechselstromverkabelung für die Photovoltaik-Module zu bilden.
Weiterer Gegenstand der Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Kabelbaugruppe mit einem Verbinder, umfassend folgende Schritte:
Bereitstellen eines elektrischen Kabels mit einem Kabelmantel, insbesondere aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, z.B. einem vernetzten Kunststoff, und mit einer oder mehreren Adern mit Aderisolierungen,
Bereitstellen eines ersten und zweiten miteinander paarbaren Gehäuseteils mit Zugentlastungsmitteln für das Kabel,
Abmanteln eines Abschnitts des Kabelmantels,
partiell Entfernen der Aderisolierungen im Bereich der Abmantelung, um die Adern freizulegen,
elektrisches Anschließen von weiteren Adern in Form einer T-Abzweigung oder von Kontaktelementen an die freigelegten Adern zum Herstellen von Ader-Verbindungsstellen,
Einfügen des Kabels im Bereich der Ader-Verbindungsstellen in den ersten oder zweiten Gehäuseteil,
Aufsetzen des anderen Gehäuseteils und Zusammenfügen des ersten und zweiten Gehäuseteils, um so ein im Wesentlichen geschlossenes dielektrisches Verbindergehäuse zu bilden, welches die Ader-Verbindungsstellen umschließt, wobei die Zugentlastungsmittel in den Kabelmantel eingreifen, wenn das erste und zweite Gehäuseteil fest zusammengefügt sind.
Die Dichtungen werden beidseits des Verbindergehäuses auf den Kabelmantel aufgesetzt und in Richtung der Verbindungsstelle geschoben. Die Verbindungshülsen oder Kabelaufnahmehülsen werden über die Dichtungen geschoben, so dass im montierten Zustand die Dichtungen innen gegen den Kabelmantel und außen gegen die Kabeltülle abdichten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines teilabgemantelten Kabels mit drei partiell abisolierten Adern,
2 den Kabelabschnitt aus 1 mit angecrimpten Adern eines Dropabgangs,
3 eine perspektivische Ansicht einer unteren Gehäusehälfte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine perspektivische Ansicht einer oberen Gehäusehälfte gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine perspektivische Ansicht einer zu verpressenden Verbindungshülse gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
6 den Kabelabschnitt aus 2, eingesetzt in die untere Gehäusehälfte aus 3,
7 wie 6, aber um 180 Grad gedreht,
8 wie 7 mit aufgesetzter oberer Gehäusehälfte,
9 wie 8 mit aufgeschobenen Kabeldichtungen,
10 wie 9 mit Verbindungshülsen,
11 wie 10 nach dem Aufpressen der Verbindungshülsen und Umspritzung,
12 wie 11, in einer Aufsicht von oben,
13 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 12,
14–17 perspektivische Ansichten einer oberen und unteren Gehäusehälfte gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
18 eine perspektivische Ansicht einer verschraubbaren Verbindungshülse gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
19 eine perspektivische Ansicht der Kabelbaugruppe mit einer aufgeschraubten und einer noch nicht aufgeschraubten Verbindungshülse,
20 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Kabelgruppe aus 19 mit beiden aufgeschraubten Verbindungshülsen,
21–24 verschiedene Ansichten von oberen und unteren Gehäusehälften einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
25 und 26 verschiedene Ansichten einer aufrastbaren Verbindungshülse gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
27 eine perspektivische Darstellung der Kabelbaugruppe mit einer aufgerasteten und einer noch nicht aufgerasteten Verbindungshülse gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
28 wie 27 mit beiden Verbindungshülsen im aufgerasteten Zustand,
29 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Kabelbaugruppe aus 28 und
30 eine perspektivische Teildarstellung eines Photovoltaik-Moduls mit Solaranschlussdose, Modulwechselrichter und einer Trunkleitungs-Kabelbaugruppe,
31 wie 2,
32 wie 31 mit aufgeschobenen Dichtungen,
33 wie 32 mit aufgeschobenen Kabelaufnahmehülsen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
34 eine perspektivische Ansicht der unteren Gehäusehälfte gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,
35 eine perspektivische Ansicht der oberen Gehäusehälfte gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,
36 einen Querschnitt durch die untere Gehäusehälfte aus 34,
37 einen Querschnitt durch die obere Gehäusehälfte aus 36,
38 eine perspektivische Ansicht der mit der oberen Gehäusehälfte aus 35 zusammengesetzten Anordnung aus 33,
39 eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 38 beim Aufsetzen der unteren Gehäusehälfte auf die obere Gehäusehälfte,
40 eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 39 mit zusammengesetztem Verbindergehäuse beim Einführen einer Spritzdüse.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezug nehmend auf 1 wird ein Kabel 10 mit Kabelmantel 12 und drei Adern 14 jeweils mit Aderisolierung 16 in einem mittigen Bereich 18, also nicht an den Kabelenden, zunächst teilabgemantelt. D.h., dass in dem intermediären Bereich 18 des Kabels 12 beidseits des intermediären Bereichs 18 der Kabelmantel 12 eingeschnitten und in dem intermediären Bereich 18 entfernt wird, sodass das Kabel 10 demnach lediglich in dem intermediären Bereich 18 abgemantelt ist. In diesem teilabgemantelten Bereich 18 werden anschließend die Adern 14 partiell abisoliert, d.h. es wird ein intermediärer Bereich 20 innerhalb des intermediären teilabgemantelten Bereichs 18 des Kabels 10 hergestellt, indem die Aderisolierung 16 von den Adern 14 entfernt ist. Mit anderen Worten verbleiben beidseits der abisolierten Adern 14 die Aderisolation 16 und der Kabelmantel 12 des Kabels 10. Die Adern 14 werden hierbei nicht durchtrennt. Im vorliegenden Beispiel werden die drei Adern 14 noch räumlich voneinander separiert und in einer Ebene nebeneinander angeordnet, wobei die drei Adern 14 beidseits des intermediären Bereichs etwas nach oben gebogen und somit axial versetzt werden, um das spätere Einsetzen in die untere Gehäusehälfte bereits entsprechend vorzubereiten.
Der Kabelmantel 12 besteht aus vernetztem Kunststoff, welcher eine hohe Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, insbesondere UV-Strahlung und Feuchtigkeit aufweist.
Bezug nehmend auf 2 werden an jede Ader 14 im abisolierten Bereich 20 jeweils ein abisoliertes Ende 22 einer Ader 24 eines Dropabgangs 26 mittels je einer Crimphülse 28 angecrimpt, um Ader-Verbindungsstellen 29 eines T-Abzweigs an dem Kabel 10 zu erzeugen.
Bezug nehmend auf 3 weist die untere Gehäusehälfte 30 einen wannenförmigen Körper 32 auf, von dessen Boden 34 sich ein Anschlusszapfen 36 nach außen erstreckt. Der Anschlusszapfen 36 weist Verbindungsmittel in diesem Beispiel in Form eines Außengewindes 38 auf, um in eine Öffnung eines Modulwechselrichters eingesteckt und dort verschraubt werden zu können. Alternativ kann der Anschlusszapfen 36 auch mit einem Keil fixiert, verrastet oder anderweitig befestigt werden. Im Innern der unteren Gehäusehälfte 30 erstrecken sich von dessen Boden 34 zwei Querrippen 40 vom Boden 34 nach oben, d.h. in Richtung der oberen Gehäusehälfte 50. An den beiden stirnseitigen Enden 42 der unteren Gehäusehälfte 30 erstrecken sich axial entlang der Achse A Gehäusevorsprünge in Form von Halbschalen 44. An der Innenseite der unteren Gehäusehälfte 30, in diesem Beispiel an den konkaven Innenseiten 46 der Halbschalen 44, sind in diesem Beispiel Zugentlastungszähne 48 einstückig angeformt. Es können aber auch z.B. Zugentlastungsrippen an die konkaven Innenseiten der Halbschalen angeformt sein. Die zur unteren Gehäusehälfte 30 komplementäre obere Gehäusehälfte 50 weist ebenfalls einen wannenförmigen Körper 52 auf. Von dessen Deckelplatte 54 erstrecken sich zwei Längsrippen 60, welche das Gehäuseinnere in drei axiale Kompartimente 61 unterteilen, in welchen im montierten Zustand die drei Adern 14 des Kabels 10 axial verlaufen. Die Ader-Verbindungsstellen 29 zwischen den Adern 14 des Kabels 10 und den Adern 24 des Dropabgangs 26 werden von den Längsrippen 60 voneinander getrennt, um die Luft- und Kriechstrecken zu vergrößern. An den beiden stirnseitigen Enden 62 der oberen Gehäusehälfte 50 erstrecken sich axial Halbschalen 64 bzw. springen axial aus den stirnseitigen Enden 62 vor. An der Innenseite der oberen Gehäusehälfte 50, in diesem Beispiel an den konkaven Innenseiten 66 der Halbschalen 64, sind Zugentlastungszähne 68 einstückig angeformt. Die beiden Gehäusehälften 30, 50 sind miteinander paarbar, wobei die Querrippen 40 und Längsrippen 60 über den jeweiligen umlaufenden Rand 30a, 50a der unteren und oberen Gehäusehälfte 30, 50 hinausragen und die Längsrippen 60 zwischen die Querrippen 40 eingreifen, wenn die beiden Gehäusehälften 30, 50 zusammengesetzt sind, sodass die Querrippen 40 und die Längsrippen 60 quer zur Achse A überlappen.
5 zeigt eine Verbindungshülse 70, welche im zusammengebauten Zustand der beiden Gehäusehälften 30, 50 auf die Kabelaufnahmehülsen 72, welche beidseits des Verbindergehäuses von den jeweiligen Halbschalen 44, 46 gebildet werden, aufgepresst werden.
Bezug nehmend auf 6 wird das mit dem Dropabgang 26 vercrimpte Kabel 10 in die untere Gehäusehälfte 30 eingesetzt, wobei die Adern 24 des Dropabgangs 26 durch Einzelbohrungen 37 in dem Anschlusszapfen 36 nach außen geführt werden (vgl. auch 14/15 und 21/22). Die Querrippen 14 sorgen dafür, dass die Adern 14 axial versetzt etwas oberhalb des Randes 50a gehalten werden und der Mantel 12 des Kabels 10 liegt in den beiden stirnseitigen Halbschalen 44.
Bezug nehmend auf 8 wird die obere Gehäusehälfte 50 auf die untere Gehäusehälfte 30 aufgesetzt, um ein im Wesentlichen geschlossenes Kunststoff-Verbindergehäuse 8 zu bilden, in welches das Kabel 10 durch eine Kabeleintrittsöffnung 74 ein und dasselbe Kabel 10 in einer koaxialen Kabelaustrittsöffnung 76 wieder austritt, wobei die Kabeleintrittsöffnung 74 und die Kabelaustrittsöffnung 76 jeweils von den stirnseitigen koaxialen gegenüberliegenden Kabelaufnahmehülsen 72 gebildet werden. Der Dropabgang 26 tritt durch die Bohrungen 37 in dem Anschlusszapfen 36 in das Innere des Verbindergehäuses 8 ein.
Bezug nehmend auf 9 werden stirnseitig zwei Dichtungen 80 auf die Kabelaufnahmehülsen 72 aufgeschoben, wobei die Dichtungen 80 in dem dargestellten Beispiel ringförmig mit flachem Querschnitt und mehreren sich nach außen ringförmig erstreckenden Dichtlippen 82 ausgebildet sind.
Bezug nehmend auf 10 werden die Verbindungshülsen 70 jeweils gegenüberliegend über die Dichtringe 80 und die Kabelaufnahmehülsen 72 aufgeschoben und bei der Ausführungsform in 1 bis 13 mit den Kabelaufnahmehülsen 72 verpresst. Hierzu sind die ringförmige Außenseite 73 der Kabelaufnahmehülse 72 sowie die ringförmige Innenseite 71 der Verbindungshülse 70 jeweils passgenau zu einander konisch ausgebildet, sodass bei Aufpressen eine hinreichende Presskraft F quer zur axialen Trennlinie 75 zwischen den beiden Gehäusehälften 30, 50 erzeugt wird. Beim Verpressen bzw. durch die radial wirksame Presskraft F graben sich die Zugentlastungszähne 48, 68 in den Kabelmantel 12 ein, sodass eine wirksame und dauerhafte Zugentlastung gewährleistet ist. Außerdem presst die Verbindungshülse 70 die Dichtung 80 auf das Kabel 10 und verhindert dadurch das Wasser am Kabel 10 entlang fließen kann.
Bezug nehmend auf 11 wird die gesamte Anordnung der Verbindung aus dem zusammengebauten Verbindergehäuse 8 mit den Verbindungshülsen 70 mit einer Kunststoffumspritzung 90 umspritzt.
Die Umspritzung 90 umschließt das Verbindergehäuse 8 bis zu dem Anschlusszapfen 36, dessen Gewinde 38 frei bleibt, und reicht über die Verbindungshülsen 70 bis an den Kabelmantel 12. Durch die Umspritzung 90 wird ferner die gewünschte Außenkontur des Verbinders 6 hergestellt. Die Umspritzmasse verbindet sich gut mit dem Verbindergehäuse 8, wodurch Kriechwege am Verbindergehäuse 8 verhindert werden können.
Bezug nehmend auf 13 kann der Kunststoff der Umspritzung 90 durch Öffnungen 83 ins Innere 84 des Verbindergehäuses 8 eindringen und ggf. das Innere 84 ausfüllen. Somit ist die Umspritzung 90 einstückig mit der Füllung des Gehäuseinneren 84 ausgebildet und besteht in diesem Beispiel aus einem thermoplastischen spritzbaren Kunststoff, z.B. aus einem Polyphenylenether (PPE) oder einem Blend enthaltend PPE.
Die Kabelanschlusshülsen 72 umschließen den Kabelmantel 12 beidseits des Verbindergehäuses 8 vollständig ringförmig und die Zugentlastungsmittel, in diesem Beispiel in Form von spitzen Zugentlastungszähnen 48, 68, graben sich beidseits der Ader-Verbindungsstellen 29 tief in den Kabelmantel 12 ein, sodass eine gute Zugentlastung der Ader-Verbindungsstellen 29 gewährleistet ist. Die Ringdichtung 80 wird zwischen der Verbindungshülse 70 und der Kabelanschlusshülse 72 komprimiert und dichtet an ihrer Ringinnenseite 81 ringförmig gegen den Kabelmantel 12 und an ihrer Ringaußenseite mit den Dichtlippen 82 gegen die ringförmige Innenseite 71 der Verbindungshülse 70. Insbesondere die Kombination aus den fest verbundenen Gehäusehälften 30, 50 mit den verbundenen Halbschalen 44, 64, der elastomeren separaten Ringdichtung 80 sowie der Verbindungshülse 70 in Form einer Überwurfhülse und der darum vorhandenen Umspritzung 90 sorgen für eine hervorragende Abdichtung und damit Wetterbeständigkeit und Langlebigkeit der gesamten Verbindung.
Bezug nehmend auf die 14 bis 20 ist eine zweite Ausführungsform des Verbindergehäuses 8 bzw. der beiden Gehäusehälften 30, 50 sowie der Verbindungs- oder Überwurfhülse 70 dargestellt. Die beiden zur Kabelaufnahmehülse 72 verbundenen Halbschalen 44, 64 weisen an ihrem radial äußeren Umfang ein Gewinde 86 auf, auf welches die Verbindungshülse 70 mit einem Innengewinde 88 aufgeschraubt wird. Auch diese Verschraubung bietet eine hinreichende Verpressung der beiden Gehäusehälften 30, 50, insbesondere wenn auch hier eine konische Bauform verwendet wird. Im Übrigen entsprechen der Aufbau und die Montage der in 1 bis 13 dargestellten ersten Ausführungsform.
Bezug nehmend auf die 21 bis 29 weist eine dritte Ausführungsform des Verbindergehäuses 8 an den beiden Gehäusehälften 30, 50 jeweils axial beidseits der Verbindungsstellen 29 Rastnuten 91 auf, in welche Rastarme 92 beim Aufstecken der Verbindungshülsen 70 einrasten. Bei dieser Ausführungsform kommt die Doppelfunktion der Umspritzung 90, nämlich einerseits Abdichtung gegen Feuchtigkeit und andererseits Erzeugen von Presskraft zum Verbinden beiden Gehäusehälften 30, 50 bzw. der jeweiligen Halbschalen 44, 64 besonders zum Tragen, um eine hinreichende Presskraft auf die Zugentlastungsmittel 48, 68 auszuüben, damit sich diese bei der Montage hinreichend in den Kabelmantel 12 eingraben. Im Übrigen entsprechen Konstruktion und Montage der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 bis 13 bzw. 14 bis 20.
Bezug nehmend auf die 30 wird die fertig montierte Trunkleitungs-Kabelbaugruppe 100 mit endseitigen Steckverbindern 102 und dem T-förmigen Kabelverbinder 6 an einen Wechselrichter 104 angeschlossen. Hierzu wird der Kabelverbinder 6 mit seinem Anschlusszapfen 36 in eine Öffnung des Wechselrichtergehäuses 106 eingesteckt und innerhalb des Wechselrichtergehäuses 106 verschraubt (nicht dargestellt). Eine an sich bekannte Solaranschlussdose 108 kontaktiert die Leiterbändchen des Photovoltaik-Moduls 110, welche mit nicht dargestellten Verbindungskabeln mit dem Wechselrichter 104 verbunden ist. Hiermit kann eine Photovoltaik-Anlage mit Modulwechselrichtern 104 an jedem Solarmodul 110 oder an Gruppen von Solarmodulen 110 mit Wechselstromverkabelung aufgebaut werden. Das Kabel 10 kann demnach als Trunkkabel oder Trunkleitungskabel bezeichnet werden.
Bezug nehmend auf die 31 bis 40 ist eine vierte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser wird nach dem beidseitigen Aufschieben der Dichtungen 80 auf den Kabelmantel 12 auf beiden Seiten der Ader-Verbindungsstellen 29 jeweils eine Kabelaufnahmehülse 72 aufgeschoben, welche im montierten Zustand die zugehörige Dichtung 80 umschließt und beherbergt. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Kabelaufnahmehülsen 72 als von dem Verbindergehäuse 8 separate Teile ausgebildet, welche mit den beiden Gehäusehälften 30, 50 zusammengebaut werden. Die Dichtung 80 dichtet mit ihren umlaufenden äußeren Dichtlippen 82 gegen den inneren Umfang der Kabelaufnahmehülse 72, welche eine Kabeltülle 72a bildet.
Bezug nehmend auf die 34 bis 37 weist die obere Gehäusehälfte 50 an ihren beiden stirnseitigen Enden 62 jeweils eine quer zum Kabel 10 verlaufende Aufnahme 112 auf. Die beiden Aufnahmen 112 für die beiden Kabelaufnahmehülsen 72 umfassen jeweils eine quer zum Kabel verlaufende Schiebeführung für einen Kragen 114 der zugehörigen Kabelaufnahmehülse 72. Demnach werden nach entsprechender axialer Positionierung der beiden Kabelaufnahmehülsen 72 auf dem Kabelmantel 12 die obere Gehäusehälfte 50 und die teilmontierte Kabelanordnung mit den beiden Kabelaufnahmehülsen 72 quer zum Kabel ineinander geschoben, wobei die Kragen 114 in die Aufnahmen 112 eingeführt werden. Durch die radiale Schiebeführung besteht im montierten Zustand ein axialer Formschluss zwischen der Kabelaufnahmehülse 72 und der oberen Gehäusehälfte 50.
Die beiden Kabelaufnahmehülsen 72 weisen ferner jeweils radiale Bohrungen 69 auf, welche sich durch den Ringmantel 72b der jeweiligen Kabelaufnahmehülse 72 hindurch erstrecken. In diese Bohrungen 69 greifen beim Zusammenschieben der oberen Gehäusehälfte 50 und der beiden Kabelaufnahmehülsen 72 die Zugentlastungszähne 68 ein und hindurch, um durch die Bohrungen 69 in den Kabelmantel 12 einzugreifen und dadurch die Zugentlastung zu bewirken.
Bezug nehmend auf die 39 wird anschließend die untere Gehäusehälfte 30 auf die obere Gehäusehälfte 50 aufgesetzt und in diese eingesteckt, wobei die Adern 24 des Dropabgangs 26 durch die Bohrungen 37 in dem Anschlusszapfen 36 gefädelt und nach außen geführt werden. Die untere Gehäusehälfte 30 weist Zugentlastungszähne 48 auf, welche in diesem Beispiel an der Innenseite des Kragens 114 unmittelbar in den Kabelmantel 12 eingreifen. Hierzu ist der Kragen 114 an dem der unteren Gehäusehälfte 30 zugewandten Rand 115 axial nach außen ausgewölbt. Nach dem Zusammenbau des Verbindergehäuses 8, bestehend aus den beiden Gehäusehälften 30, 50 und den beiden an den stirnseitigen Enden 42, 62 des Verbindergehäuses 8 formschlüssig eingesetzten Kabelaufnahmehülsen 72 ist ein im Wesentlichen geschlossenes Verbindergehäuse 8 aus vorgefertigten Kunststoffteilen gebildet, welches die Ader-Verbindungsstellen 29 vollständig umschließt. In diesem Zustand ist das Verbindergehäuse 8 innen noch hohl.
Bezug nehmend auf die 40 weist das Verbindergehäuse 8 eine Einspritzbohrung 116 auf, und zwar in diesem Beispiel in dem Anschlusszapfen 36 neben den Bohrungen 37 für die Adern 24 des Dropabgangs 26, in welche nach dem Zusammenbau des Verbindergehäuses 8 eine Einspritzdüse 118 in das Verbindergehäuse 8 eingefüllt werden kann. Mit der Einspritzdüse 118 wird anschließend das Verbindergehäuse 8 mit Kunststoff-Vergussmasse ausgefüllt. Bei dieser Ausführungsform reicht das Ausfüllen mit Kunststoff-Vergussmasse aus, um eine hinreichende Dichtigkeit zu gewährleisten. Ein zusätzliches Umspritzen ist nicht notwendig, soll aber auch nicht ausgeschlossen sein.
Bezug nehmend auf die 34 bis 40 bildet die untere Gehäusehälfte 30 ein Deckelteil für die obere Gehäusehälfte 50 und weist Seitenteile 120 auf, welche in die obere Gehäusehälfte 50 eingreifen. Ferner weist die obere Gehäusehälfte 50 innere einstückig angeformte Presshülsen 122 auf, in welche komplementäre Pressstifte 124 der unteren Gehäusehälfte 30 eingreifen und mit den Presshülsen 122 verpresst werden. Hierdurch wird eine sichere Verbindung der beiden Gehäusehälften 30, 50 erreicht.
Bei allen Ausführungsformen bilden die separaten oder mit den beiden Gehäusehälften 30, 50 integrierten Kabelaufnahmehülsen 72 sich von den beiden stirnseitigen Enden 42, 62 der beiden zusammengesetzten Gehäusehälften 30, 50 bzw. des montierten Verbindergehäuses 8 Kabeltüllen 72a, welche die Dichtungen 80 umschließen und beherbergen. Die ringförmig von den Kabeltüllen 72a umschlossenen Dichtungen 80 dichten demnach mit ihrem inneren Umfang gegen den Kabelmantel 12 und mit ihrem äußeren Umfang gegen den inneren Umfang der Kabeltüllen 72a. Vorzugsweise beherbergen die externen Kabeltüllen 72a die Dichtungen 80 zum Dichten des Verbindergehäuses 8 an den Kabelöffnungen und gegebenenfalls zumindest teilweise die Zugentlastungsmittel 48, 68. Bei der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden gegenüberliegenden Kabeltüllen 72a durch das Zusammenwirken der beiden Halbschalen 44, 64 mit der Verbindungshülse 70 gebildet.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Insbesondere ist die Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert worden, die eine T-förmige Kabel-Kabelverbindung zeigen, bei der ein Stich- oder Dropabgang endseitig an einen mittleren Bereich eines Kabels angeschlossen wird, ggf. ohne die Adern des Kabels aufzutrennen. Es ist aber auch möglich, eine geradlinige Verbindung zweier Kabelenden herzustellen oder ein Kabelende an Kontaktelemente eines Steckverbinders anzuschließen. Der Begriff Verbinder 6 ist vorliegend demnach dahingehend zu verstehen, dass nicht nur lösbare Verbinder, wie zum Beispiel Steckverbinder gemeint sind, sondern auch werkseitige dauerhaft zusammengebaute und zerstörungsfrei nicht mehr lösbare Verbindungselemente für elektrische Leitungen, wie diese vorstehend dargestellt sind. Es ist ersichtlich, dass raumbezogene Begriffe wie oben und unten, z.B. bezogen auf die beiden Gehäusehälften 30, 50, illustrativ in Bezug auf die Montage an einer Oberseite des Wechselrichters 106 zu verstehen sind. Ferner ist ersichtlich, dass Merkmale der oberen und unteren Gehäusehälften, wie zum Beispiel die Längs- und Querrippen und/oder die Zugentlastungszähne, ausgetauscht werden können. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Elektrische Kabelbaugruppe (100) mit einem Verbinder (6), umfassend: zumindest ein elektrisches Kabel (10) mit einem Kabelmantel (12), insbesondere aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, z.B. einem vernetzten Kunststoff, und einer oder mehreren Adern (14), wobei das Kabel (10) im Bereich des Verbinders (6) abgemantelt und die Adern (14) abisoliert sind, um die Adern (14) an jeweiligen Ader-Verbindungsstellen (29) freizulegen und elektrisch anzuschließen, zumindest ein erstes und zweites Gehäuseteil (30, 50), welche im montierten Zustand fest zusammengefügt sind und so zusammengefügt ein dielektrisches Verbindergehäuse (8) bilden, welches die Ader-Verbindungsstellen (29) umschließt, und wobei das Verbindergehäuse (8) Zugentlastungsmittel (48, 68) für das Kabel aufweist, welche wirksam sind, wenn das erste und zweite Gehäuseteil (30, 50) fest zusammengefügt sind.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Verbindergehäuse (8) im montierten Zustand zumindest eine Kabelöffnung (74, 76) aufweist, welche von einer Kabelaufnahmehülse (72) an einer Stirnseite des Verbindergehäuses (8) gebildet wird, welche das Kabel (10) an der Kabelöffnung hülsenförmig umschließt.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Kabelaufnahmehülse (72) im montierten Zustand von einer Stirnseite des Verbindergehäuses (8) nach außen vorspringt, insbesondere um eine externe Kabeltülle (72a) an dem montierten Verbindergehäuse (8) zu bilden.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Zugentlastungsmittel (48, 68) im Bereich der Kabelaufnahmehülse (72) an einer Innenseite des Verbindergehäuses (8) angeformt sind.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Kabelaufnahmehülse (72) als ein von dem Verbindergehäuse (8) separates Teil ausgebildet ist, welches an einer Stirnseite des Verbindergehäuses (8) in das erste und/oder zweite Gehäuseteil (30, 50) eingreift, wenn das erste und zweite Gehäuseteil (30, 50) fest zusammengefügt sind.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Kabelaufnahmehülse (72) an ihrem Umfang Bohrungen (69) aufweist und sich die Zugentlastungsmittel (48, 68) durch die Bohrungen (69) hindurch nach innen erstrecken, um in den Kabelmantel (12) einzugreifen.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Kabelaufnahmehülse (72) von einer ersten Teilschale (44) des ersten Gehäuseteils (30) und einer zweiten Teilschale (64) des zweiten Gehäuseteils (50) gebildet wird.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 7, wobei zumindest eine Verbindungshülse (70) umfasst ist, welche im montierten Zustand auf die Kabelaufnahmehülse (72) aufgesetzt ist und dabei die erste und zweite Teilschale (44, 64) zu der Kabelaufnahmehülse (72) zusammenpresst und somit das erste und zweite Gehäuseteil (30, 50) zusammengehalten wird.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Verbindungshülse (70) auf die Kabelaufnahmehülse (72) aufgepresst, aufgerastet und aufgeschraubt ist.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Zugentlastungsmittel (48, 68) an der Innenseite (46, 66) der ersten und zweiten Teilschale (44, 64) angeformt sind, um in den Kabelmantel (12) einzugreifen, wenn die erste und zweite Teilschale (44, 64) zusammengepresst werden.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Dichtung (80) umfasst ist, welche den Kabelmantel (12) gegen die Kabelaufnahmehülse (72) abdichtet.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Dichtung (80) umfasst ist, welche im montierten Zustand des Verbindergehäuses (8) innerhalb der Kabelaufnahmehülse (72) oder innerhalb der Verbindungshülse (70) positioniert ist.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste oder zweite Gehäuseteil (50) an seiner Innenseite Längsrippen (60) aufweist, welche zwischen den Längsrippen (60) Kompartimente (61) für die Adern (14) innerhalb des Verbindergehäuses (8) bilden.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 13, wobei das andere Gehäuseteil (30) an seiner Innenseite Querrippen (40) aufweist, welche im montierten Zustand in einer Richtung quer zum Kabel (10) mit den Längsrippen (60) überlappen, um die Adern (14) einzeln in das jeweils zugehörige Kompartiment (61) zu schieben und im montierten Zustand darin festzuhalten.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbinder (6) als ein T-Verbinder ausgebildet ist, wobei das Verbindergehäuse (8) im montierten Zustand eine erste und zweite gegenüberliegende Kabelöffnung (74, 76) aufweist, an welchen das Kabel (10) an einer Seite der Ader-Verbindungsstellen (29) eintritt und auf der anderen Seite der Ader-Verbindungsstellen (29) wieder austritt, wobei Adern (24) einer Stichleitung (26) quer zu dem Kabel (10) durch eine seitliche Eintrittsöffnung in das Verbindergehäuse (8) eintreten und innerhalb des Verbindergehäuses (8) mit der jeweils zugehörigen Ader (14) des Kabels (10) in Form eines T-Abzweigs elektrisch verbunden sind.
Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 15, wobei das erste oder zweite Gehäuseteil (30, 50) einen quer zu dem Kabel (10) aus dem jeweiligen Gehäuseteil (30, 50) vorspringenden Anschlusszapfen (36) aufweist, welcher die Eintrittsöffnung für die Adern (24) der Stichleitung (26) bildet.
Kabelbaugruppe (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verbindergehäuse (8) im montierten Zustand im Wesentlichen vollständig mit einem Kunststoff (90) umspritzt ist.
Trunkleitungs-Kabelbaugruppe (100) zum Anschließen eines in der Nähe eines Photovoltaik-Moduls (110) platzierten Modulwechselrichters (104), umfassend: ein elektrisches Kabel (10) mit einem Kabelmantel (12), insbesondere aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, z.B. einem vernetzten Kunststoff, und einer oder mehreren Adern (14), wobei das Kabel (10) im Bereich des elektrischen Verbinders (6) abgemantelt und die Adern (14) abisoliert sind, um die Adern (14) freizulegen und die Adern (14) an jeweiligen Ader-Verbindungsstellen (29) elektrisch anzuschließen, zumindest ein erstes und zweites Gehäuseteil (30, 50), welche im montierten Zustand fest zusammengefügt sind und so zusammengefügt ein dielektrisches Verbindergehäuse (8) bilden, welches die Ader-Verbindungsstellen (29) umschließt, wobei das Verbindergehäuse (8) eine Kabeleintrittsöffnung (74) und eine der Kabeleintrittsöffnung (74) gegenüberliegende Kabelaustrittsöffnung (76) aufweist, durch welche das Kabel (10) an einer ersten Seite in das Verbindergehäuse (8) eintritt und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite wieder austritt, wobei das Verbindergehäuse (8) eine weitere Eintrittsöffnung aufweist, durch welche im montierten Zustand Adern (24) eines Dropabgangs (26) in das Verbindergehäuse (8) eintreten und innerhalb des Verbindergehäuses (8) mit der jeweils zugehörigen Ader (14) des Kabels (10) als T-Abzweig elektrisch verbunden sind, wobei die Adern (24) des Dropabgangs (26) an einen Modulwechselrichter (104) anschließbar sind, wobei an der Kabeleintrittsöffnung (74) und an der Kabelaustrittsöffnung (76) Zugentlastungsmittel (48, 68) für das Kabel (10) umfasst sind, welche wirksam sind, wenn das erste und zweite Gehäuseteil (30, 50) fest zusammengefügt sind, und wobei an den beiden dem Verbindergehäuse (8) abgewandten Enden des Kabels (10) weitere elektrische Verbinder (102) montiert sind, um mehrere der Trunkleitungs-Kabelbaugruppen (110) zu einem Strang zusammenzuschließen.
Baugruppe aus einem Modulwechselrichter (104) und der daran mit den Adern (24) des Dropabgangs (26) angeschlossenen Trunkleitungs-Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 12, wobei die Trunkleitungs-Kabelbaugruppe (100) an den Modulwechselrichter (104) angeschlossen ist, wobei das erste oder zweite Gehäuseteil (30, 50) einen quer zu dem Kabel (10) aus dem jeweiligen Gehäuseteil (30, 50) vorspringenden Anschlusszapfen (36) aufweist, welcher eine oder mehrere Eintrittsöffnungen für die Adern (24) des Dropabgangs (26) bildet, und sich in dem montierten Zustand durch eine Öffnung in das Gehäuse (106) des Modulwechselrichters (104) erstreckt, um die Adern (24) des Dropabgangs (26) in den Modulwechselrichter (104) zu führen und dort an den Wechselstromausgang des Modulwechselrichters (104) anzuschließen.
Photovoltaik-Anlage mit einer Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen (110), welche entweder jeweils einen Modulwechselrichter (104) aufweisen, wobei jeweils eine Trunkleitungs-Kabelbaugruppe (100) gemäß Anspruch 12 an die Modulwechselrichter (104) angeschlossen ist, und wobei die Trunkleitungs-Kabelbaugruppen (100) zu einem Strang zusammengeschaltet sind, um eine Wechselstromverkabelung für die Photovoltaik-Module (110) zu bilden.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Kabelbaugruppe (100) mit einem Verbinder (6), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines elektrischen Kabels (10) mit einem Kabelmantel (12), insbesondere aus einem Kunststoff, welcher keinen Haftverbund mit Vergussmasse oder Umspritzmasse eingeht, z.B. einem vernetzten Kunststoff, und mit einer oder mehreren Adern (14) mit Aderisolierungen (16), Bereitstellen eines ersten und zweiten miteinander paarbaren Gehäuseteils (30, 50) mit Zugentlastungsmitteln (48, 68) für das Kabel (10), Abmanteln eines Abschnitts (18) des Kabelmantels (12), partiell Entfernen der Aderisolierungen (16) im Bereich der Abmantelung (18), um die Adern (14) freizulegen, elektrisches Anschließen von weiteren Adern (24) oder Kontaktelementen an die freigelegten Adern (14) zum Herstellen von Ader-Verbindungsstellen (29), Einfügen des Kabels (10) im Bereich der Ader-Verbindungsstellen (29) in den ersten oder zweiten Gehäuseteil (30, 50), Aufsetzen des anderen Gehäuseteils (30, 50) und Zusammenfügen des ersten und zweiten Gehäuseteils (30, 50), um so ein dielektrisches Verbindergehäuse (8) zu bilden, welches die Ader-Verbindungsstellen (29) umschließt, wobei die Zugentlastungsmittel (48, 68) in den Kabelmantel (12) eingreifen, wenn das erste und zweite Gehäuseteil (30, 50) fest zusammengefügt sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei beidseits des Verbindergehäuses (8) jeweils eine Dichtung (80) auf den Kabelmantel (12) aufgesetzt und beidseits der Ader-Verbindungsstellen (29) positioniert wird und wobei Verbindungshülsen (70) oder Kabelaufnahmehülsen (72) auf die Dichtungen (80) geschoben werden, so dass im montierten Zustand die Dichtungen (80) innen gegen den Kabelmantel (12) und außen gegen die zugehörige Verbindungshülse (70) oder die zugehörige Kabelaufnahmehülse (72) abdichten.