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Anordnung zum Verbinden von elektrischen, kunststoffisolierten Leitern
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verbinden oder
zum Abschluß von elektrischen, kunststoffisolierten Leitern, bestehend aus einer
die Leiter einschließlich deren Isolierung umgebenden Muffe in Gestalt eines zylindrischen
Formkörpers, wobei sich im Raum zwischen den Leitern bzw.
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deren Isolierungen und dem Formkörper ein Füllmaterial befindet, und
am Austritt jedes Leiters aus dem Innenraum der Muffe befindliche Flanschkörper
mit zylinderförmigem Schaft und einer axialen Bohrung für die Leiterdurchführungen,
wobei die Flanschkörper mit ihrem Schaft in den Innenraum der Muffe hineinragen.
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In der Abschluß und Verbindungstechnik für elektrische Leiter werden
zur Zeit die unterschiedlichsten Verfahren angewendet. So ist es seit langem bekannt,
Verbindungsstellen für elektrische Leiter mit Bewicklungen aus selbstverschweißenden
oder selbstverklebenden Kunststoffbändern zu versehen und diese Verbindungsstellen
anschließend einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Die mechanische Festigkeit solcher
Verbindungsstellen ist jedoch für viele Anwendungszwecke nicht ausreichend.
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Bekannt ist es ferner, nach Durchverbinden der Leiterenden die Verbindungsstelle
mit einem MuFFengehLise zu umgeben, in das anschließend durch eine öffnung von außen
her ein geeignetes flüssiges Füllmaterial eingegeben wird, beispielsweise ein ärmehärtendes
oder selbstvernetzendes Gießharz, das nach seiner Verfestigung den Verbund zwischen
den elektrischen Leitern bzw.
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deren isolierender Umhüllung und dem Muffengehäuse herstellt. Derartig
hergestellte
Verbindungsmuffen haben jedoch den Nachteil, daß wegen
der Schwierigkeit des Eindosierens des in flüssigem Zustand befindlichen Füllmaterials
Lufteinschlüsse nur schwer auszuschließen sind. Daher ist die mechanische Festigkeit
solcher Verbindungen ungenügend.
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Für die Anpassung an erhöhte Betriebstemperaturen, beispielsweise
im Falle von elektrischen Heizleitungen oder -kabeln, werden darüber hinaus häufig
als Isoliermaterialien für die elektrischen Leiter Fluorpolymere verwendet, die
mit Gießharzen praktisch keinen Verbund eingehen, sofern man nicht eine Oberflächenbehandlung
vornimmt, die am fertigen Kabel oft aber nur unter Schwierigkeiten vorgenommen werden
kann. Man hat hier deshalb bereits versucht die Muffenverbindung mittels Verschraubungen
unter Verwendung von Dichtelementen herzustellen, die Abdichtung, insbesondere gegen
das Eindringen von Feuchtigkeit, ist jedoch unbefriedigend und gibt zu Störungen
im Betriebsverhalten des Kabels oder der Leitung Anlaß. Auch ist ein Einsatz in
explQsionsgeschützten Räumen nicht möglich, da dort nur nichtlösbare Muffenverbindungen
zugelassen sind.
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Diese Probleme werden überwunden durch eine bekannte Muffenverbindung
(DE-GM 80 29 424), bei der die Verbindungsstelle der elektrischen Leiter von einem
Muffenkörper aus einem Material erhöhter Wärmestandfestigkeit umgeben ist, in dem
sich eine Füllmasse aus einem thermoplastischen Kunststoff mit niedrigerem Schmelzbereich
als der Muffenkörper befindet. Diese Füllmasse bewirkt eine innige Verbindung zwischen
den Isolierungen der Leiter, der Innenwandung des Muffenkörpers sowie den seitlich
in das Muffengehäuse hineinragenden Abschlußstopfen. Diese Verbindung, die auch
den druckdichten Einsatz bei hochtemperaturbeständigen Kabel- oder Leitungsisolierungen
gestattet, erfordert bei der Herstellung die gleichzeitige Anwendung von Druck und
Wärme. Wenn auch diese bekannte Muffenverbindung einen sicheren störungsfreien Betrieb
über Jahre hinaus gewährleistet, können Probleme bei der Montage in den Fällen auftreten,
wo ein Abzweig oder eine Verbindungsstelle, aus welchen Gründen auch immer, gerade
an für das Montagepersonal schwer zugänglichen und räumlich beengten Stellen erfolgen
muß.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
für eine Verbindung oder einen Abschluß für elektrische Leiter ZU finden,
die
den gestellten Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit und mechanischer Festigkeit
genügt, darüber hinaus aber auch an schwer zugänglichen und räumlich beengten Stellen
leicht herstellbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Flanschkörper
bzw. deren Schaft mindestens an ihrer in den Muffenraum hineinragenden Oberfläche
mit einer Profilierung versehen sind, die mit einer längs der Innenfläche des Muffenkörpers
angeordneten zweiten Profilierung schraub- oder steckbar zusammenwirkt, wobei als
Füllmaterial eine Masse dient, die gleichzeitig in die freie Profilierung des Muffenkörpers
und von innen her gegen die Schraub- oder Steckverbindung von Muffenkörpern und
Flanschkörpern dichtend drückt. Die über die Muffenlänge vorgesehene Profilierung
im Zusammenwirken mit der Profilierung der Flanschkörper gewährleistet eine sichere
Labyrinthdichtung. Diese Muffenverbindung ist für beliebige Leiterisoliermaterialien
einsetzbar, auch z. B. für hochtemperaturbeständige Leitungen.
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Die Montage ist einfach durchzuführen, der Raumbedarf ist gering.
in den z. B. über eine Leiterverbindungsstelle übergeschobenen Muffenkörper mit
einseitig teilweise eingeführtem Flanschkörper wird die Füllmasse von dem anderen
Ende her eingebracht und der zweite Flanschkörper eingesteckt oder eingeschraubt.
Durch weiteres Einführen der Flanschkörper in den Muffenkörper wird die Füllmasse
unter Druck in die Hohlräume innerhalb des Muffenkörpers eingepreßt, aber auch in
die Profilierung.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
wenn nach einem weiteren Erfindungsgedanken die erste Profilierung ein Außengewinde
und die zweite Profilierung ein Innengewinde ist. Auf diese Weise ist es möglich,
lediglich durch Einschrauben der Flanschkörper in den Muffenkörper für die Druckbeaufschlagung
der Füllmasse zu sorgen. Als zweckmäßig hat es sich hierbei auch erwiesen, wenn
sich das Innengewinde über die gesamte Länge des Muffenkörpers erstreckt. Ungenauigkeiten
in der Mengendosierung der Füllmasse können durch entsprechendes Weitereindrehen
der Flanschkörper ausgeglichen werden, ohne daß es zu Undichtigkeiten im Muffenbereich
kommt.
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Zweckmäßig kann es mitunter auch sein, wenn in Weiterführung der Erfindung
die Bohrung im Flanschkörper für die Leiterdurchführung im Bereich des
Schaftes
einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Damit ist eine sichere Verankerung des
Leitungsendes im Durchführungsbereich gewährleistet.
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Soll den gestellten Anforderungen entsprechend die Muffenverbindung
nicht lösbar ausgebildet sein, können in Weiterführung des Erfindungsgedankens die
Flanschkörper am in den Muffenkörper hineinragenden Ende des Schaftes stirnseitig
ausgespart sein. Das in diese Aussparung im zusammengeschraubten Zustand eingreifende
Füllmaterial verhindert mit Sicherheit ein Rückdrehen der Flanschkörper und damit
eine Selbstlösung der kraft- und formschlüssigen Verbindung.
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Die Flanschkörper werden von Hand in den Muffenkörper eingeführt,
etwa eingeschraubt oder eingedreht. Für diesen Zweck hat es sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, die Flanschkörper flanschseitig eine vom runden Querschnitt abweichende
Querschnittsform zu geben, beispielsweise in der Art, daß handelsübliche Schraubschlüssel
verwendet werden können.
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Soll keine Leitungsverbindung feuchtigkeitsdicht hergestellt werden,
sondern vielmehr das Ende einer Leitung, etwa zum Anschluß an eine Überwachungs-oder
Temperaturmeßeinrichtung, oder soll das Leitungsende zusammen mit einer entsprechenden
Sonde feuchtigkeitsdicht gekapselt sein, kann ebenfalls entsprechend der Erfindung
verfahren werden. Hierzu kann es sich mitunter jedoc als zweckmäßig erweisen, einen
nur einseitig offenen zylindrischen Fomkörpe zu verwenden, wobei das offene Ende
zum Einführen etwa einer Meßsonde mit zugehöriger Anschlußleitung sowie zum Einführen
eines Flanschkörpers nach dem Einbringen eines Füllmaterials dient.
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Für den Fall, daß es sich um eine Leitungsverbindung handelt, kann
es auch von Vorteil sein, wenn im Innenraum des zylindrischen Formkörpers ein zusätzlicher
Führungskörper für die beiderseitigen Leitungsenden vorgesehen ist. Damit bleiben
diese Enden auch beim Zusammenpressen der Füllmasse eindeutig fixiert, Betriebsstörungen
sind so von vornherein vermieden.
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Darüber hinaus bringt der Führungskörper Vorteile, wenn gesciiirmte
Leitungen beispielsweise Heizleitungen, miteinander verbunden werden und die Schinndrahtlage
im Muffenbereich getrennt geführt werden muß,
Für den erwähnten
Fall der Heizleitungen oder anderen Kabeln oder Leitungen, die selbst mit einer
höher temperaturbeständigen Isolierung versehen sind, ist es besonders vorteilhaft,
wenn der Muffenkörper sowie die Flanschkörper aus einem hochtemperaturbeständigen
Kunststoff bestehen. Das kann beispielsweise ein Polyamid oder auch ein Fluorpolymeres
sein, etwa ein aus der Schmelze nicht verarbeitbares Tetrafluorpolymeres.
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Als Füllmasse für die Muffenverbindung oder den Endenabschluß sind
vernetzte oder unvernetzte Massen auf Silikon-Kautschuk-Basis geeignet, es können
auch teilvernetzte Silikonkautschuke Verwendung finden. Letztere sind besonders
vorteilhaft in Verbindung mit Muffenkörpern und Flanschkörpern aus Fluorpolymerken,
weil sich hierbei ohne Vorbehandlung der Oberflächen gute Haftfestigkeiten im Grenzflächenbereich
ergeben.
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Selbstverständlich sind auch übliche Gießharze im Rahmen der Erfindung
einsetzbar, die nach dem Aushärten eine kompakte Verbindung ergeben und durch den
Eingriff in die Profilierung oder in die Gewindegänge wegen der Vielzahl hintereinander
liegender Labyrinthe auch die geforderte Dichtigkeit gewährleisten.
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Verbessert werden kann die Dichtwirkung bei einer Anordnung nach der
Erfindung noch dadurch, daß die Form des Innen- und Außengewindes ein Spitzgewinde
ist. Hierdurch werden die Wege im Bereich der Labyrinthe verlängert und damit deren
Wirksamkeit noch gesteigert.
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Wie bereits für den Fall eines Endenabschlusses angedeutet, können
zusammen mit der Leiterverbindung im Formkörper Temperaturfühler und/oder -begrenzer
enthalten sein. Diese können z. B. für die Unterbrechung des Stromkreises sorgen,
wenn im Störungsfall ein bestimmter Temperaturwert überschritten wird.
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Unabhängig von dem Einsatz der Erfindung und der gewählten Füllmasse
oder dem Füllnaterial hat es sich als z\Jeckmänig ci-wiesen, wenn die Wandung des
Muffenkörpers mindestens einmal durchbohrt ist. Durch eine solche Bohrung kann einmal
die beim Zusar;ncnschrauben der Muffe im Innern des Muffenkörpers befindliche Luft
entuseicher1, zum anderen dient sie als optische Kontrollanzeige,
wenn
ein ausreichender Druck von den Flanschkörpern her die im Innern befindliche Masse
in alle Hohlräume gleichmäßig verteilt hat, so daß ein Masseüberschuß nach draußen
tritt.
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Die Erfindung sei anhand der in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten
Verbindungsmuffe näher erläutert.
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Zur Herstellung einer dichten und zugfesten Verbindung der beiden
z. B.
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als geschirmte Heizleitungen ausgebildeten elektrischen Leitungen
1 und 2 sind deren abgesetzte Enden in den Muffenkörper 3 eingeführt. Die elektrisch
leitende Verbindung der beiden Leiterenden 4 und 5 erfolgt z. B. über eine Klemmhülse
6, zur Festlegung dieser Verbindung im Muffenraum dient ein zusätzlicher Führungskörper
7 mit der längsverlaufenden Nut 8, in die die Leitungsenden samt derlemmhülse eingelegt
sind. An der der Nut 8 gegenüber.
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liegenden, d. h. hier rückwärtigen Seite des Führungskörpers 7, ist
eine entsprechende zweite Nut vorgesehen, in die die beispielsweise ebenfalls durch
eine Klemmhülse verbundenen, zu einem Bund zusammengefaßten konzentrischen Schirme
der Leitungen 1 und 2 eingelegt sind. Der zusätzliche Führungskörper 7 sichert so
eine saubere Trennung der zu verbindenden Leitungselemente und eine betriebssichere
Verbindungsstelle.
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Zum feuchtigkeitsdichten Abschluß des hier zylinderförmigen Muffenkörpers
3 dienen die Flanschkörper 9 und 10, die jeweils mit ihrem zylinderförmigen Schaft
11 bzw. 12 in den Muffenraum hineinragen. Die Flanschkörper 9 und 10 besitzen je
eine durchgehende Bohrung 13 bzw. 14 zum Einführen der Leitungen 1 und 2.
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Der Muffenkörper 3 ist an seiner Innenwandung mit einer durchgehenden
Profilierung 15 versehen, die mit je einer Profilierung 16 auf dem Schaft 11 bzw,
12 schraub- oder steckbar zusammenwirkt. Die Profilierung,beispielsweise ein Gewinde,
ist möglichst steil oder spitz ausgebildet, um so im zusammengefügten Zustand an
der Trennstelle von.Muffenkörper 3 und Flanschkörper 9 und 10 lange liege zur Abdichtung
zu schaffen.
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Gefüllt ist die Muffe, wie dargestellt, z. B. mit einem teil oder
ganz vernetzten Silikonkautschuk 17, der beim stirnseitigen Einführen der Flanschkörper
in alle 14)hlräume irn Muffenraum eingedrückt und gleichzeitig gegen die von den
Profilierungen gebildeten vergrößerten Dichtflächen
gepreßt wird.
Die Bohrung 18 im Muffenkörper 3 dient dazu, bei der Montage in der Muffe noch befindliche
Restluft entweichen zu lassen, sie übt darüber hinaus aber auch eine Kontrollfunktion
aus. Überschüssiges Füllmaterial wird aus dieser Bohrung nach außen gefördert, dieses
Material ist die Gewähr dafür, daß der Muffeninnenraum tatsächlich ausgefüllt ist.
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Die Stirnseiten der Schafte 11 und 12 besitzen z. B. radial verlaufende
Aussparungen 19 und 20, wobei die Aussparung 19 von oben gesehen in die Zeichenebene
senkrecht hinein verläuft. Aus der Fig. ist ersichtlich, daß die Füllmasse 17 in
diese Aussparung eingreift, ein selbsttätiges Lösen der Flanschkörper 9 und 10 auf
einfachem Wege also verhindert wird. Die Schraub- oder Steckverbindung kann daher
als selbstsichernd bezeichnet werden.
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Zur Herstellung der in der Fig. dargestellten Verbindung kann man
beispielsweise so vorgehen, daß von den abgesetzten Enden der Leitungen 1 und 2
her die Flanschkörper 9 und 10 auf die z. B. aus PTFE bestehende Isolierung aufgeschoben
werden. Über das eine Leitungsende wird gleichzeitig der ebenso wie die Flanschkörper
z. B. aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff bestehende tluffenkörper 3
aufgeschoben. Nach Durchverbinden der elektrischen Leiter 4 und 5 sowie der ggf.
vorhandenen, hier nicht dargestellten, Abschirmung werden diese Verbindungen in
die zugehörigen Nuten des Führungskörpers 7 eingedrückt. Von der Seite her wird
nun der Muffenkörper 3 über die Verbindungsstelle geschoben, der Flanschkörper 10
beispielsweise wird leicht eingeführt, vorteilhaft eingeschraubt. Vom anderen Ende
her wird die FüIlmasse, etwa ein Gießharz oder ein Silikonkautschuk, kalt oder warm
vernetzbar eingebracht, zweckmäßig eingespritzt und anschließend durch Verschrauben
dieses Endes des Muffenkörpers 3 mit dem Flanschkörper 9 sowie weiteres Einführen
des Flanschkörpers 10 das Füllmaterial unter Druck in die Hohlräume innerhalb der
Muffe verteilt bzw. dichtend gegen die Profilierungen 15 und 16 gepreßt.
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Diese ,-iufferlverbin(lung ist in ihren räumlichen Abmessungen sehr
begrenzt, die tontage ist ohne Aufwand durchzuFühren, sie ist aber auch wegen der
1;infachhit des Aufbaus urld der eingesetzten Mittel betriebssicher. Das ji 1k auch
bei der Wail entsprechend durch Temperatur höher belastbarer Merkstoffe für sog.
hitzebstän(.lige Kabel und Leitungen oder Heizleitungen.