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B e s c h r e i b u n g zu der Patentanmeldung betreffend Anschlußvorrichtung
für Starkstromkabel.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kabelabschlußvorricntung, die
eigens zur Verwendung in Verbindung mit Kabeln konstruiert ist, welche mit Polyäthylen
oder anderen Kunststoffen, Elastomermaterialien und Bändern isoliert und auf verschiedene
Weise abgeschirmt bzw. geschützt sind; die Hauptautgabe der Erfindung besteht darin,
einen vom Hersteller im gebrauchsfertigen und bereits gefüllten Kabelabschluß vorzusehen,
der mit einer verbesserten Konstruktion zum Abdichten der Eintrittsöffnung versehen
ist0 Beim Abschließen von;labgeschirmten Hochspannungs-Starkstromkabeln ist es bekannt,
einen konischen Körper zur Verringerung der mechanischen Beanspruchung aufzubauen,
so daß der wirksame Durchmesser des Kabels dort vergrößert wird, wo die Abschirmung
des Kabels endet. Durch diesen größeren Vurehmesser an dem Abschlußpunkt wird ferner
die Konzentration der elektrischen Beanspruchung herabgesetzt, so daß sich das Auftreten
von Koronaentladungen verringert und die Gefahr des Entstehen von Lichtbögen oder
Krieohströmen herabgesetzt wird. In den U.S.A.-Patenten 3 322 883 und 3 243 499
sind ein KabelabsohluB mit einer gürtelförmigen Absohirmung bZw, ein vom Hersteller
vorgefüllter Kabelabschluß beschrieben,
und bei diesen Konstruktionen
ist der die Beanspruchung verringernde konische Körper durch eine gürtelförmige
Abschirmung in Form eines geschlossenen ringförmigen Bauteils ersetzt, das im Inneren
der Kabelendmuffe angeordnet ist und in Berührung mit der Isolierung des Kabels
und der äußeren Abschirmung steht, Ein Vorteil, der sich bei der Verwendung der
gürtelförmigen Abschirmung ergibt und durch die Verwendung einer besonderen Füllmasse
in der Kabelendmuffe ermöglicht wird, besteht in der Beseitigung des Zeitaufwandes
für die Herstellung der gebräuchlichen konischen Entlastungsvorrichtung sowie für
das Füllen der Kabelendmuffe, und ein weiterer Vorteil besteht darin, daß an der
Einbaustelle kein Fachelektriker zur Verfügung zu stehen braucht, dessen Aufgabe
darin besteht, eine konische Entlastungsvorrichtung von geeigneter Größe und Form
aufzubauen.
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Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Kabelabschlusses vereinfacht
sich der Einbau bzw. die Montage, denn gemäß der Erfindung ist eine die Beanspruchung
verringernde Abschirmung aus einem leitfähigen federnden Metall vorgesehen, die
zaBo aus Berylliumkupfer besteht. Die erwähnte gürtelförmige Abschirmung wird durch
Ausstanzen hergestellt und in die richtige Form gebracht, und dann wird die Abschirmung
im Herstellerwerk in den Kabeläbschluß eingebaut, Hierauf wird die in der Fabrik
hergestellte'Vorrichtung mit einer besonderen Isoliermasse gefüllt, und zwar mit
einer Isoliermasse, deren iielektrizitätskonstante oder deren spezifische induktive
Kapazität annähernd gleich derjenigen der dielektrischen Werkstoffe ist, welche
zur Isolierung des Kabels dienen. Auf diese Weise erhält man ein dielektrisch kompatibles
System, das isotop ist0 Ferner sieht die Erfindung eine Kabelabschlußvorrichtung
vor, die mit einer verbeswerten Eingangsabdichtungskonstruktion in Form einer Buchse
aus einem Elastomermaterial und eines sie umschließenden Gehäuses aus Metall versehen
ist. Diese verbesserte Eingangsabdichtungskonstruktion gewährleistet eine gute Strom£hrungsverbindung
zu der äußeren Abschirmung des Kabels, ohne
daß ein zu hoher Druck
auf die Isolierung des Kabels aufgebracht wird, und ohne daß es erforderlich ist,
Lötarbeiten auszuführen oder Anschlußstücke, Klammern oder dergleichen zu verwenden.
Außerdem werden die äußere Abschirmung des Kabels und die Erdungsvorrichtung des
Kabelabschlusses gegen Witterungseinflüsse geschützt.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden an Hand sokematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Kabelabschlußvorrichtung nach der Erfindung
in ihrer endgültigen Anordnung auf dem dafür vorbereiteten Ende eines Starkstromkabels.
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Figo 2 ähnelt einem Teil von Sigo 1, zeigt jedoch nur die erfindungsgemäße
Kabelabschlußvorrichtung in der gebrauchsfertigen Formt in der sie vom Herstellerwerk
geliefert wird.
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht, in der bestimmte Teile im Schnitt
gezeichnet sindS und die einen der anfänglichen Arbeitsschritte veranschaulicht
mittels deren der-erfindungsgemäße Kabelabschluß an einem Starkstromkabel angebracht
wird0 Fig. 4 veranschaulicht in einem weiteren Längsschnitt einen der letzten Arbeitsschritte,
mittels dessen der Kabelabschluß nach Rer Erfindung mit dem dafür vorbereiteten
Ende eines Starkstromkabels verbunden wird0 Fig. 5 zeigt in einem vergrößerten Grundriß
die gürtelförmige Abschirmung, die bei dem erfindungsgemäßen Kabelabschluß im Herstellerwerk
in die Vorrichtung eingebaut wird0 Fig. 6 zeigt das Abschirmungsteil nach Fig. 5
in einer Seitenansicht.
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Figo 7 zeigt in einer Ansicht einen Erdungsstreifen aus Metall im
abgewickelten Zustand,
In den eichnungen erkennt man ein insgesamt
mit 10 bezeichnetes Starkstromkabel der mit einem Kunststoff isolierten-Bauart und
einen insgesamt mit 11 bezeichneten Isolator, der einen der Hauptbestandteile der
Abschlußvorrichtung bildet. Der Isolator 11 besteht aus einem beliebigen geeigneten
keramischen Material oder einem Kunststoff und umfaßt nach außen vorspringende Rippen
12, einen auf bestimmte Weise profilierten oberen Endabschnitt 13 und einen unteren
Schaftabschnitt 14. Mit dem Isolator ist ein Basisteil 15 verbunden, das durch ein
Gehäuse aus Metall gebildet ist und einen verstärkten unteren Abschnitt 16 umfaßt,
während das obere Ende einen nach innen vorspringenden Wulst trägt der mit einem
elastischen Dichtungsring 17 zusammenarbeitet0 Der Isolator 11 und das Basisteil
15 aus Metall sind im Bereich des Schaftabschnitts 14 mit Hilfe eines Kittes 18
miteinander verbunden.
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Das profilierte obere Ende 13 des Isolators nimmt eine Metallkappe
20 auf, durch die ein Haubenteil 22 in seiner Lage gehalten wird ; das obere Ende
des Kabelabechlusses ist mit Hilfe einer Dichtung 21 abgedichte be Das Haubenteil
aus Metall trägt ein mit Innengewinde versehenes ringförmiges Bauteil 23, das in
das obere Ende der Haube- eingelötet ist0 In der Formt in der die Kabelabschlußvorrichgung
auf den Markt gebracht wird, ist die Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit einem herausschraubbaren
Gewindestopfen 24 versehen, der in das Ringteil 23 eingeschraubt ist, um die Vorrichtung
an ihrem oberen Ende zu verschließen9 so daß die isolierende Füllmasse nicht aus
der Vorrichtung entweichen kann0 Das Kabel 10 umfaßt mehrere Kupferdrähte 26, die
zu ei nem Bündel vereinigt und mit einer Kabelisolierung 27 überzogen sinde auf
der Isolierung 27 sind eine äußere Kabelabschirmung 28 und ein Kabelmantel 30 angeordnet.
Das freie Ende des Starkstromkabels wird in der aus den Zeichnungen ersichtlichen
Weise vorbereitet, um die Leitungsdrähte 26 freizulegen, auf die ein Anschlußstück
31 aufgeschoben wird das durch Anpressen9 Einkerben oder Löten mit den Drähten verbunden
wird0
Die Abschlußvorrichtungen haben im Inneren die gleiche Länge9
Der Gewindering 23 hat eine Länge, die ausreicht, um die gleichmäßige Tiefe zu berücksichtigen,
auf die die Vorrichtung im iierstellerwerk ausgebohrt wird0 Die normalerweise auftretenden
Abweichungen der Abschlußvorrichtungen von der vorgesehenen Länge sind auf die bei
den Isolatoren handelsüblichen Toleranzen, auf Maßabweichungen bei dem Metallgehäuse
sowie auf Unterschiede bezüglich des Grades der Zusammendrückung der Dichtungen
zurückzuführen. Wenn das Anschlußstück 31 in der richtigen Weise am freien Ende
des Kabels befestigt worden ist, ist die in Fig. 3 durch die Strecke X bezeichnete
Länge des ganz oder teilweise freigelegten Abschnitts des Kabels zwischen dem Ende
der äußeren Abschirmung 28 und dem oberen Ende des Anschlußstücks die einzige wichtige
Abmessung. Diese Abmessung muß genau eingehalten werden, damit das Kabel beim Einführen
in das Anschlußstück die richtige Lage einnimmt und in zwangsläufige Berührung mit
den 8lingern 37 der im Herstellerwerk eingebauten gürtelförmigen Abschirmung 36
kommt, um eine einwandfreie Erdung zu gewährleisten, Die Konstruktion des Eintrittsendes
des Kabelabschlusses, wie er im Herstellerwerk montiert wird, ist am besten aus
Fig. 2 zu ersehen, Eine Eintrittsplatte 32 ist mit Schrauben 33 lösbar mit dem verstärkten
unteren Ende 16 des Gehäuseteils 15 verbunden, Durch die Platte 32 ist eine Membran
34 aus einem Elastomermaterial ebenso wie eine filmförmige Dichtung 35 aus Kunststoff
zwischen der Platte und dem Boden einer Aussparung des unteren Gehäuseabschnitts
eingespannt, wobei die filmtörmige Dichtung aus Kunststoff dem Boden der Aussparung
am nächsten benachbart ist, Zum einwandfreien Abschließen der Kabelabschirmung 'dient
eine insgesamt mit 36 bezeichnete gürtelförmige Abschirmung, die allgemein die Form
eines geschlossenen ringförmigen Bauteils hatç das mehrere federnde Finger 37 trägt
Die Abschirmung 36 wird im Herstellerwerk in den Kabelabschluß eingebaut, und sie
mJirdAdurch Füße 38 in ihrer Lage gehalten, deren
untere Enden mit
dem Basisabschnitt 16 des Metallgehäuses durch Nieten 39 verbunden sind, Der Innendurchmesser
der durch die federnden Finger 37 gebildeten Öffnung ist etwas kleiner als der Durchmesser
der Isolierung des Kabels, so daß. beim Einführen des Kabels in diese Öffnung die
finger in feste Kontaktberührung mit der äußeren Abschirmung 28 des Kabels kommen,
Die Füße 38 der Abschirmung dienen nicht nur zur Befestigung des Abschirmungsteils,
sondern auch zur Erdung der gürtelförmigen Abschirmung0 Wie eingangs schon erwähnt,
wird der erfindungsgemäße Kabelabschluß im Herstellerwerk nicht nur vollständig
zusammengebaut, sondern auch mit einer besonderen Füllmasse gefüllte Die bevorzugt
verwendete Füllmasse besteht aus einem Gemisch aus Polybutenen von hohem Molekulargewicht
und Polyolefinen von niedrigem Molekulargewicht, und diese Masse ist dadurch gekennzeidhnet,
daß sie bestrebt ist, sich fest mit der Kabelisolierung, dem Porzellanmantel bzw.
dem Isolator des Kabelabschlusses und dem Metall der gürtelförmigen Abschirmung
zu verkleben, Die Füllmasse soll ferner ihre Flexibilität bei tiefen Temperaturen
beibehalten, und sie soll einen relativ hiedrigen Wärmeausdehnungsbeiwert haben.
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Bei der die Eintrittsöffnung verschließenden Membran 34 ist als sich
selbsttätig spannende einteilige Membran ausgebildet. Als Werkstoff :tür diese Membran
wird vorzugsweise ein Silikonelastomer oder ein Elastomer mit einem hohen Fluorgehalt
verwendet, um einen möglichst großen Schutz gegen schädigende Einflüsse zu gewährleisten,
ie sie z.BO auf Ozon, ultraviolette Strahlung und Oxidation zurückzuführen sind,
Die öffnung der membran die gleichachsig mit der zentralen Öffnung der Platte 32
und der Offnung des verstärkten unteren Gehäuseendes 16 angeordnet ist, ist so ausgestanzt
oder vor geformt, daß ihr Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des
Kabelabschnitts, der mit der membran in Berührung gebracht wird. Wenn die Teile
der Vorrichtung zusammengebaut sind, steht somit die Membran 34 in fester abdichtender
BerUhrung mit der Isolierung bzWo der äußeren Abschirmung des
Kabels,
und am Xand der Membranöffnung ist das Material der membran auf Zug beansprucht,
Wenn der erfindungsgemäße: Kabelabschluß an dem vorbereiteten Ende eines Kabels
angebracht werden soll, besteht der erste Arbeitsschritt darin, daß.das Anschlußstück
31 an den freigelegten Leitungsdrähten 26 aus Kupfer befestigt wird, und daß dann
auf das Kabel das aus einem Elastomermaterial bestehende Buchsenteil 42 und das
dieses Buchsenteil umschließende gehäuse bo der Behälter 43 aufgeschoben wird0 Der
Behälter 43 dient zusätzlich dazu, das elastische Buchsenteil nach innen gegen den
Mantel des Kabels zu drücken. Fig. 3 zeigt die zeile des vorbereiteten Endes eines
Starkstromkabels, und man erkennt, daß ein Erdungsstreifen 44, der von einer endlosen
Schlauchfeder 45 umschlossen ist9 auf die Abschirmung 28 des Kabels aufgeschoben
worden ist0 Der Erdungsetreifen 44 ist in Fig. 7 im abgewickelten Zustand dargestellt.
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Der Erdungsstreifen besteht aus einem relativ weichen Metall z.B.
Kupfer, so daß er leicht zu einer kreisrunden Form gebogen und zur Anlage an der
Abschirmung des Kabels gebracht werden kann er Erdungsstreifen trägt eine Fahne
46 mit einem Loch 479 das gemaß Fig. 1 und 4 eine Schneidschraube 48 aufnimmt, mittels
deren der Erdungsstreifen gemäß Fig. 1 an der Platte 32 befestigt wird. Werner ist
der Erdungsstreifen in Abständen mit Vorsprüngen 50 versehen, um die endlose Feder
45 in ihrer Lage zu halten, durch die ein Druck auf den Erdungsstreifen ausgeübt
wird9 um diesen in gut leitender Berührung mit der Abschirmung des Kabels zu halten,
Nachdem das elastische Buchsenteil, das zugehörige Gehäuseteil und der Brdungsstreifen
gemäB Fig. 3 an dem Kabel angebracht worden sind, besteht der nächste Arbeitsschritt
zur Beendigung der Montage darin, daß der Gewindestopfen 24 entfernt und ein Behälter
51 in das Ringteil 23 eingeschraubt wird, dieser Behälter dient zum Aufnehmen des
Teils der Füllmasse9 der beim Einführen des Kabels aus der Vorrichtung verdrängt
wird0 Jetzt kann der Kabelabschluß auf das Ende des Kabels aufgesetzt werden, bzwO
man kann das Ende des Kabels in die Vorrichtung einführen. In beiden Fällen wird
hierbei
die durch einen Kunststoff-Film gebildete Dichtung 35 zerstört,
und die Membran 34 wird veranlaßt, sich an die Außenfläche des Kabels anzulegen,
wobei der Rand der Membranöffnung fest an der Kabelisolierung bzw. der äußeren Abschirmung
anliegt, Das Kabel wird weiter in dse Vorrichtung eingeführt, bis das obere Ende
des Anschlußstücks 31 in Berührung mit dem Gewindering 23 kommt. Hierdurch wird
bewirkt, daß das freie Ende der Abschirmung 28 des Kabels in Berührung. mit der
eingebauten gürtelförmigen Abschrimung des Kabelabschlusses kommt, Dann wird der
Erdungsstreifen 44 mit Hilfe der Schneidschraube 48 an der unteren Platte 32 befestigt0
Nachdem das Kabel vollständig in den Abschluß.ei.ngefüi'irt worden ist, wird der
Behälter 51 entfernt, und das obere Ende des Kabelabschlusses wird dadurch verschlossen,
daß in das Anschlußteil 31 eineKopfschraube 60 eingeschraubt wird, durch die eine
Beilegscheibe 58.und ein Dichtungsring 57 in ihrer Lage gehalten werden0 Die Schraube
60 wird in eine Gewindebohrung im oberen Ende des Anschlußstücks 31 eingeschraubt,
um die genannten Teile fest miteinander zu verbinden0 Damit eine äußere elektrische
Verbindung zu dem Kabelabschluß hergestellt werden kann, ist es zweckmäßig, gemäß
Fig. 1 ein geeignetes Anschlußstück 61 zu verwendens das einen Abschnitt in Form
einer Klemmschell.e umfaßt9 welche das haubenförmige Bauteil 22 umschließt und mit
HilSe von Befestigungsschrauben 62 mit dem Haubenteil 22 und dem Anschlußstück 31
verspannt werden kann0 Das elastische Buchsenteil 42 dient dazu, die Druckunterschiede
zwischen der Erdungsvorrichtung, d.h. dem Erdungsstreifen 44, der Kabelabschirmung
28 und der endlosen Feder 45 einerseits und der Umgebung andererseits für den Fall
von Temperaturänderungen möglichst zu verringern0 Die Wand des Buchsenteils' kann
teilweise zusammenfallen, wenn infolge einer Senkung der Temperatur ein niedrigerer
Druck in dem Buchsen teil auftritt0 Durch diese @erkleinerung des Rauminhalte des
Buchsenteils wird der Druckunterschied auf einem zulässigen Wert gehaltene Wenn
ein zu hoher Innendruck auftritt9 kann Luft zwischen der Dichtungslippe des Buchsenteils
42 und dem
Mantel 30 des Kabels entweichen0 Sobald sich ein solcher
Überdruck ausgeglichen hat, befindet sich die Vorrichtung in einem stabilen Zustand,
Bei der beschriebenen Anordnung besteht somit nur ein minimales Bestreben des Buchsenteils
42, als Pumpe zu wirken und Luft aus der Umgebung anzusaugen.
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Die den Erdungsstreifen 44 umfassende Anordnung zum Abdichten des
unteren Endes der Vorrichtung gewährleistet somit eine gute elektrisch leitende
Verbindung zu der äußeren Abschirmung 28 des Kabels, ohne daß Lötverbindungen hergestellt
oder Anschlußfahnen'oder Klemmschellen benutzt zu werden brauchen Ferner wird eine
elektrisch gut leitende Verbindung hergestellt, ohne daß ein zu hoher Druck auf
die Isolierung des Kabels aufgebracht wird, und außerdem können sich die betreffenden
Bauteile zusammen mit dem Kabel ausdehnen und zusammenziehen, ohne daß die feste
BerührUng aufgehoben wird0 Weiterhin dient die Abdichtung am unteren Ende des Kabelabschlusses
dazu, die freiliegende Kabelabschirmung und die Erdungsanordnung jede Beeinflussung
von außen zu schützen Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung
eines schwammförmigen Bauteils 63, das im Inneren des Basisteils 15 aus Metall angeordnet
ist. Das Bauteil oder Element 63 besteht aus einem schwammförmigen Elas-tomermaterial
mit geschlossenen Zellen, und seine besondere Aufgabe besteht darin9 die thermische
Ausdehnung der besonderen füllmasse sowie die thermische Ausdehnung der Kabelisolierung
auszugleichen, die bei Änderungen der Temperatur der Umgebungsluft und/oder der
Belastung des Starkstromkabels auS-breten kann.
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