DE2445898C2 - Verbindung eines Erdungsschirms - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung eines Erdungsschirmes für ein elektrisches Energiekabel mittels einer Kabelverschraubung bestehend aus mindestens einer Ring- und einer Überwurfmutter, bei der die Schirmung des Kabels durch Verklemmen des Schirmendes zwischen zwei ringförmigen Kontaktelementen erfolgt

In der Regel sind kunststoffisolierte Energiekabel mit einem Schutzleiter verschen, der aus Sicherheitsgründen wie ein konzentrischer Schirm geformt ist, welcher die übrigen Leiter bzw. deren Isolierung umgibt. Dieser Schirm muß effektiv geerdet werden, damit man es beispielsweise mit Hilfe von Erdschlußrelais erreichen kann, daß das Kabel automatisch ausgeschaltet wird, wenn an einem der Phasenleiter ein Erdschluß auftritt.

Mit Rücksicht auf die Personensicherheil hat man bisher den Kabelschirm nicht aus Aluminium hergestellt, sondern aus Kupfer, meistens in Form von Kupferdrähten. Der Grund hierfür ist, daß Aluminium, wie bekannt, die unangenehme Eigenschaft hat, an der Luft unmittelbar mit einer dichten Schicht eines elektrisch isolierenden Aluminiumoxyds bedeckt zu werden, wodurch es außerordentlich schwierig wird, einen guten zuverlässigen Kontaktanschluß zu erhalten. Da der Kabelschirm oft verhältnismäßig dünn ist (z. B. 0,3 mm), ist es zumeist unmöglich, für diesen Anschluß an Ort und Stelle eine Lötung oder Schweißung zu verwenden.

So ist eine Verbindung der eingangs genannten Art aus der GB-PS 12 43 572 bekanntgeworden, bei der Drähte oder andere Teile einer üblichen nicht aus AIuminium bestehenden Schirmung nahezu achsparallel verklemmt werden zwischen leicht konisch geformten Kontaktclementen.

Ein Verklemmen in radialer Beziehung ist bei einer Anschlußklemme für ein Koaxialkabel bekanntgeworden, dessen aus Aluminium bestehender Vollmantel an seinem freien Ende zunächst gestaucht wird zur Bildung eines Quetschflansches. Dieser wird dann mittels einer Scheibe stirnseitig gegen eine Anschlußbuchse gepreßt mittels Verschraubcn (DE-AS 11 96 268).

Auf dem an sich weiter entfernt liegenden Gebiet der Wasserrohrverbindungen zeigt die CH-PS 2 28 262 die Verbindung zweier Rohre, deren jeweiliger Rohrmantel mehrfach axial eingeschnitten und die so entstandenen Mantelstreifen achsparallel zurückgeschlagen und zwisehen zwei Hülsen eingeklemmt werden. Die Verbindung der Rohre erfolgt durch stumpfes Gegeneinan dcrpressen bzw. -schrauben der umgebogenen Kanten. Schließlich ist in der DE-AS 20 19 332 eine Erdverbindung für eine aus einem dünnen Aluminiummantel be-

ti¹) stehende elektrostatische Abschirmung eines vieladrigen, offenbar der Kommunikalion dienenden Kabels gezeigt, bei welcher der äußere Kunststoffmantel ebenso wie die darunter befindliche Schirmung aufgeschlitzt

werden. Letztere wird zwischen zwei eingeschobene dreieckförmige Platten mittels eines radial herausragenden Schraubbolzen verklemmt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Gegenstand der GB-PS 12 43 572 für eine nicht aus Kupfer bestehende, kostengünstigere Schirmung eine elektrisch und mechanisch zuverlässige kabelschonende Konstruktion aufzufinden. Dabei sollte dem an sich bekannten Umstand Rechnung getragen werden, daß im Falle einer Schirmung aus Alumimium besondere Kontaktierungsprobleme bestehen, die besondere Maßnahmen erforderlich machen. Dazu konnte wegen der geringen Materialstärke der Schirmung solcher Energiekabel weder ein Stauchen des Aluminiummantels in Frage kommen, noch eine Verbindung durch ein lokal in einen Schlitz eingeschobenes Preßplattenpaar, da im Falle eines Energiekabels auf eine größtmögliche elektrisch wirksame Kontaktierungsfläche zu achten war im Faile eines notwendigen Ableitens größerer Ströme im Störfall.

Die vorgenannte Aufgabe ist nun gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellte Schirm des Kabels im Endbereich zur Bildung von Längsstreifen mehrfach axial eingeschnitten und so abgebogen ist, daß radial abstehende Anschlußfahnen gebildet sind, daß die Anschlußfahnen beidseitig von kreisringförmigen Scheiben so eingeschlossen sind, daß eine der Scheiben mit der Stirnfläche der Ringmutter für eine leitende Verbindung in Anlage gelangt, und daß eine der Muttern der Kabelverschraubung ein Klemmelement für eine elektrische Verbindung nach außen aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich ein federndes Element zum Erzeugen einer Kontaktfederung zwischen den Scheiben bzw. den Anschlußfahnen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispicles näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.

Das in den F i g. I bis 9 gezeigte Kabel 1 ist ein Erdkabel für 12 kV mit Aluminiumleiterund Leiterisolierung 2 aus vernetztem Polyäthylen, das von einem halbleitenden Band oder einer aufgespriizlen halbleitenden Schicht zur Feldausgleichung verschen ist. Die Leiterisolierung 2 wird von einem aus Aluminiumband oder -folie hergestellten Schirm 3 umgeben, der seinerseits von einer äußeren Hülle 4 aus Polyäthylen umgeben ist, die u. a. verhindert, daß Feuchtigkeit zum Schirm 3 vordringt.

Das Kabel 1 ist durch eine mehrteilige Kabelverschraubung geführt, die in einer Öffnung in einer Mctallwand 6, die mit Erde verbunden ist, befestigt ist. Die Wand 6 kann beispielsweise eine Wand in einem Schalttafelschrank, einem Gerätekasten, einem Stativ oder dgl. sein. Die Kabelverschraubung ist ein im Handel vorkommender Typ, beispielsweise aus vernickeltem Messing hergestellt. Sie besteht im Falle der F i g. 1 bis 8 aus einer Buchse 7, deren eines mit äußerem Schraubengewinde versehenes Ende mittels einer Kontermutter 8 in der Wand 6 festgeschraubt ist. In das andere Ende der Buchse 7, die inwendig mit Schraubengewinde versehen isi. ist eine Ringmutter 9 eingeschraubt. Zwischen der Mutter 9 und einer an einen inneren Ansatz in der Buchse 7 anliegenden Druckscheibe IO ist eine Gummibuchse U angeordnet. Für die Erdverbindung des Kabelschirms 3 wird zunächst der Schirm freigelegt und in einem gewissen Abstand vom Ende der Außenhülle 4 abgeschnitten, wonach die Endpartie des Schirms mit Hilfe einer kleinen Schere mit mehreren Einschnitten versehen wird, die in einem Abstand von etwa 5 mm auf den Umkreis des Schirmes verteilt und in Längsrichtung des Kabels gerichtet sind, so daß man eine Anzahl Fahnen 12 erhält. Die Fahnen 12 werden danach nach außen umgebogen und zwischen zwei Kontaktscheiben 13 und 14, die zwischen der Mutter 9 und der Gummibuchse 11 placiert sind, angeordnet

Die Scheiben 13 und 14 können beispielsweise aus vernickeltem Messing, Aluminium, Aluminiumlegierung oder plattiertem Aluminium hergestellt sein. Vom Gesichtspunkt der Korrosion wird Aluminium vorgezogen, wobei aus mechanischen Gründen vorzugsweise eine härtbare Aluminiumlegierung anzuwenden ist. Die Scheiben können auch aus Nickel, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material angefertigt werden. Die auf die Anschlußfahnen 12 gerichteten Flächen der Scheiben 13, 14 sollen geriffelt oder auf andere Weise mit Erhöhungen versehen sein, so daß beim Anziehen der Mutter 9 eine Deformation und ein Durchbrechen der Oxydschicht der Anschlußfahnen zustandekommt. Durch eine spezielle Oberflächenbehandlung der Ringe kann evtl. eine ausreichende Rauheit der Kontaktflächen erreicht werden, ohne daß dieselben einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden müssen.

Zwischen den Scheiben 13, 14 und den Anschlußfahnen 12 kann man mit Vorteil eine geeignete Kontaktpaste anbringen. Die primäre Funktion der Paste ist, die Aluminiumstreifen nach dem Zusammenziehen der Verschraubung dagegen zu schützen, daß die Teile da, wo der Oxydfilm aufgerissen wurde, erneut oxydieren. Zu diesem Zweck kann die Paste zweckmäßigerweise etwas enthalten, was den Sauerstoff in evtl. eingeschlosse-

J5 ner Luft zwischen den Kontaktflächen bindet. Die Paste kann auch zweckmäßig harte Partikel enthalten, die dabei behilflich sind, die Oxydschicht zu durchbrechen. Diese Partikel brauchen nicht unbedingt aus leitendem Material zu bestehen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß auch Partikel aus einem nichtleitenden Material, z. B. Siliziumkarbid, einen günstigen Einfluß haben.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.! sind die Kontaktflächen der Scheiben 13, 14 plan, und die Kontaktflächen an den Anschlußfahnen 12 sind quer zur Längsrichtung des Kabels gerichtet. Eine erforderliche Kontaktfederung wird durch die Gummipackung 11 erzielt
In Fig.2 wird eine Ausführung gezeigt, wo die Anschlußfahnen 12 nach hinten umgebogen und zwischen Scheiben 13, 14 mit schräg zur Verschraubungsachse angeordneten Kontaktflächen eingeklemmt sind. Bei dieser Ausführung erhält man eine größere Kontaktfläche als bei der Anordnung gemäß Fig. 1.

Auch F i g. 3 zeigt eine Ausführung, bei der die Scheiben 13, 14 schräge Kontaktflächen haben. Bei dieser Ausführung ist der äußere Ring 14 mit einem Verriegelungsansatz 15 versehen, der einer schrägen Fläche 16 an der inneren Scheibe 13 angepaßt ist. Vor dem Montieren ist die äußere Scheibe 14 rund, während die innere Scheibe 13 oval geformt ist. Während des Zusammen-

b0 schraubens wird die ovale Scheibe 13 in die Scheibe 14 gepreßt, wobei sie ihre Form verändert und hauptsächlich eine runde Form annimmt. In der Endphase des Zusammenschraubens, wenn die Kante des Verriegelunfejansatzes 15 über den größten Durchmesser der

b5 Scheibe t3 geht, wird diese in Verschlußlage einschnappen, wonach beide Scheiben 13, 14 den erforderlichen Kontaktdruck und die erforderliche Kontaktfederung ohne Hilfe der Gummipackung 11 allein aulrechterhal-

ten können. Die Gummipackung 11 hat dabei hauptsächlich die Aufgabe, das Kabel 1 in der Verschraubung 5 zu fixieren und eventuelle auf die Anschlußfahnen 12 überführte Vibrationen zu dämpfen.

F i g. 4 zeigt eine Ausführung, wo die kabeleingangsseitig gelegene Scheibe 14 mit einem kragenförmigen Teil 17, welches unter den Kabelschirm 3 eingeschoben wird, versehen ist. Die Aufgabe des kragenförmigen Teiles 17 ist, beim Montieren der Schraubung zu verhindern, daß die innerhalb liegende Kabelisolierung eingedrückt und deformiert wird, was die Gefahr mit sich bringen kann, daß sich die Isolationsfähigkeit der Isolierung verschlechtert. Um diese Aufgabe zu erfüllen, sollte der hülsenförmige Kragen 17, der beispielsweise aus niekelbeiegiem Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellt sein kann, eine gewisse Mindest-Materialdikke, beispielsweise 1 mm, haben, damit man eine ausreichende Formstabilität erhält.

In F i g. 5 wird eine Ausführung gezeigt, wo die Scheiben 13,14 als Tellerfedern ausgeführt sind, wodurch sie dazu beitragen, den erforderlichen Kontaktdruck aufrechtzuerhalten. Zwischen der Scheibe 13 und der Gummipackung 11 ist in diesem Fall eine Druckscheibe 19 angeordnet.

Eine besonders effektive Kontaktfederung kann man durch eine Ausführung gemäß F i g. 6 erhalten, wo man zwischen der Kontaktscheibe 14 und der Anschlußfahne 12 ein spezielles Federungsorgan 20 angeordnet hat. Dieses besteht in dem gezeigten Beispiel aus einem profilierten und geschlitzten Stahlband. Das Band hat einen bügeiförmigen Querschnitt und ist an der ganzen Länge mit mehreren parallelen, querlaufenden Schlitzen 21 versehen, wie das aus F i g. 7 hervorgeht.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 8 wird eine Gummipackung 11 verwendet, in deren äußerer Zylinderfläche Aussparungen in Form axialer Nuten 22 angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß die elastischen Eigenschaften des Gummis während einer längeren axialen Strecke ausgenutzt werden können, d. h. man erhält einen längeren effektiven Federungsweg. Auch mit auf andere Weise ausgeführten Aussparungen, beispielsweise durch Perforierung der Packung, kann man dasselbe Resultat erzielen.

In F i g. 9 wird eine Ausführung mit einer etwas aufwendigeren Kabelverschraubung gezeigt, bei der eine weitere Schraubenbuchse 23 zwischen der Ringmutier 9 und der Buchse 7 angeordnet ist. Hier erreicht man die Fixierung des Kabels in der Verschraubung mittels der zwischen den Buchsen 7 und 23 angeordneten Gummipackung 11, während die Scheiben 13,14 zur Erdung des Kabelschirms zwischen der Mutter 9 und einem Ansatz in der Buchse 23 angeordnet sind. In diesem Fall können Scheiben der gleichen Ausführung, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist, verwendet werden. Den erforderlichen Kontaktdruck erhält man durch eine im Anschluß an die Scheiben 13, 14 angeordnete Tellerfeder 24. Dadurch, daß der Kontaktdruck für den Erdungsanschluß und die Festhaltekraft für das Kabel von separaten, unabhängig voneinander zusammenpreßbaren Organen erzeugt wird, kann man einen hohen und stabilen Kontaktdruck erhalten, ohne daß die Gefahr einer Deformierung der Kabelisolation besteht

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verbindung eines Erdungsschirms für ein elektrisches Energiekabel mittels einer Kabelverschraubung bestehend aus mindestens einer Ring- und einer Oberwurfmutter, bei der die Schirmung des Kabels durch Verklemmen des Schirmendes zwischen zwei ringförmigen Kontaktelementen erfolgt, d a durch gekennzeichnet, daß der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellte Schirm (3) des Kabels im Endbereich zur Bildung von Längsstreifen mehrfach axial eingeschnitten und so abgebogen ist, daß radial abstehende Anschlußfahnen (12) gebildet sind, daß die Anschlußfahnen (l2) beidseitig von kreisringförmigen Scheiben (13, 14) so eingeschlossen sind, daß eine der Scheiben (14) mit der Stirnfläche der Ringmutter (9) für eine leitende Verbindung in Anlage gelangt, und daß eine der Muttern der Kabelverschraubung ein Klemmelement (8) für eine elektrische Verbindung nach außen aufweist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein federndes Element (11,20,24) zum Erzeugen einer Kontaktfederung zwischen den Scheiben (13,14) und den Anschlußfahnen (12) in der Kabelverschraubung angeordnet ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (13, 14) wenigstens auf den auf die Anschlußfahnen (12) treffenden Seiten mit die Oxydschicht der Anschlußfahnen (12) durchbrechenden Elementen versehen sind.

4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktpaste zwischen den Scheiben (13,14) und den Anschlußfahnen (12) angebracht ist.

5. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Scheiben (13,14) aus einem äußeren runden Ringelement (14) und einem inneren, in ungespanntem Zustand ovalen Ringelement (13) bestehen mit schräg zur Verschraubungsachse angeordneten Kontaktflächen, wobei das innere Ringelement (13) so angeordnet ist, daß es bei dem Anziehen der Verschraubung (5) in das äußere Ringelement (14) hineingepreßt wird, und daß ein auf dem äußeren Ringelement angeordneter Verriegelungsansatz (15) so angeordnet ist, daß er dabei die zwei Ringelemente bzw. Scheiben (13,14) ineinander verriegelt (F i g. 3).

6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kabeleingangsseitige Scheibe (13) mit einem relativ formbeständigen hülsenförmigen Kragen (17) versehen ist, welcher zwischen den Schirm (3) und die innerhalb desselben befindliche Isolierung (2) einschiebbar ist (F ig. 4).

7. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element aus einer hülsenförmigen Gummipackung(11) besteht.

8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummipackung (11) mit Aussparungen (22), vorzugsweise in Form von Längsnuten oder dgl., versehen ist. um einen längeren, effektiven Federungsweg zu erzielen (F i g. 8).

9. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ilen Scheiben (13, 14) ein aus gcschlil/tcm Metall-

band hergestelltes Federungsorgan (20) mit bügclförmigem Querschnitt angeordnet ist (F i g. 6.'/).

10. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (13, 14) mit den zugehörenden federnden Elementen (20, 24) so in dem mehrteiligen Schraubsystem angeordnet sind, daß sie unabhängig von eventuellen in der Kabelverschraubung zum Festhalten der Kabel oder zur Dichtung angeordneten Organen (11) zusammengedrückt werden können (Fig. 9).