DE3428460C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsan­ ordnung zweier doppeladriger elektrischer, insbesondere abgeschirmter Leitungen, insbesondere von Heizleitungen für Rohrbegleitheizungen, deren Leiterenden mechanisch fest miteinander verbunden sind und die Mäntel aus einem Fluorpolymerisat aufweisen, mit einer die Leiterenden einschließlich der Mantelenden dicht umschließenden Umhüllung aus Fluorpolymerisat.

Heizleitungen müssen naturgemäß wärmebeständig sein. Es gibt aber Einsatzgebiete, bei denen an die Wärmebeständigkeit ganz besonders hohe Anforderungen gestellt werden. Das gilt z. B. bei Heizleitungen für Rohrbegleitheizungen. Mit solchen Rohrbegleitheizungen werden in den Rohren transportierte oder aufbewahrte Stoffe erwärmt bzw. auf einer bestimmten Temperatur ge­ halten. Diese Temperatur kann 150°C und mehr betragen. Zur Erzielung derartiger Temperaturen in den Stoffen werden zur elektrischen Isolation Fluorpolymerisate ein­ gesetzt, die einen Schmelzpunkt von über 300°C haben können und ihre elektrischen und mechanischen Eigen­ schaften auch bei hohen Temperaturen nicht ändern. Nach­ teilig ist bei den Fluorpolymerisaten ihre erschwerte thermoplastische Verarbeitbarkeit. Beispielsweise bei Polytetrafluorethylen PTFE ist nur eine Extrusion in pastenförmigem Zustand möglich (Pulver-Sinterexfosion). Aufgrund der schlechten Verarbeitbarkeit solcher Werk­ stoffe bzw. Isolationsmaterialien ist eine Verbindungs­ anordnung der eingangs genannten Art bekannt geworden, vgl. DE-OS 30 41 613, bei der die zu verbindenden Lei­ tungsenden jeweils durch einen Stopfen hindurch in eine zylindrische Muffe gesteckt sind, die schmelzbaren Werk­ stoff enthält. Um die Leitungsenden abzudichten, wird der schmelzbare Werkstoff verflüssigt und die Stopfen werden in das Muffeninnere geschoben. Dabei verteilt sich die Schmelzmasse und dichtet ab. Voraussetzung für dieses Verfahren ist, daß die Muffe und ihre Stopfen beim Erwärmen nicht ebenfalls schmelzen, sich aber innig mit der Schmelzmasse verbinden. Sie müssen daher auf jeden Fall einen höheren Schmelzpunkt haben, als die Schmelzmasse. Daraus ergibt sich der grundsätzliche Nachteil, daß die bekannte Verbindungsanordnung nicht im Rahmen der Belastbarkeit des Werkstoffs von Muffe und Stopfen belastbar ist, da sonst die Gefahr eines Schmelzens der Schmelzmasse besteht bzw. eine Beein­ trächtigung der Dichtigkeit der Verbindungsanordnung.

Darüber hinaus ist die bekannte Verbindungsanordnung wegen ihrer zahlreichen Einzelteile und des infolge­ dessen komplizierten Zusammenbaus auch besonders auf­ wendig in der Herstellung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung doppeladriger elektrischer Leitungen der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß den Dichtigkeitsanforderungen bei einfacherem Auf­ bau genügt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Umhül­ lung aus einem gespritzten Fluorpolymerisat besteht, das auch zwischen den Verbindungsstellen beider Leiter vorhanden und gleich dem Fluorpolymerisat der Leitungs­ mäntel ist.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß von dem Prinzip der Verbindung von Formteilen aus hochschmel­ zenden Werkstoffen mittels niedrigschmelzender Werk­ stoffe abgerückt wird, ohne dabei die Isolation bzw. Abdichtung der Verbindungsanordnung durch Fluorpoly­ merisate aufzugeben. Das gelingt in erster Linie mit einem spritzbaren Fluorpolymerisat, das zwischen die zwei Verbindungsstellen beider Leiter gebracht wird. Infolge der Auswahl des gespritzten Fluorpolymerisats gleich dem Polymerisat der Leitungsmäntel kann die Be­ lastung der Verbindungsanordnung ohne eine niedriger­ schmelzende Komponente bis an die Obergrenze des Iso­ lationswerkstoffs getrieben werden.

Darüber hinaus ermöglicht das gespritzte Fluor­ polymerisat eine besonders kleinvolumige Ausbildung der Verbindungsanordnung im Bereich der Leitungsenden. Sie trägt nur wenig auf den Leitungsdurchmesser auf und benötigt daher wenig zusätzlichen Platz. Die kleinvo­ lumige Ausbildung ist besonders materialsparend und bereits daher preiswerter herzustellen. Es entfallen aber auch die Herstellung und Lagerhaltung mehrerer separater Teile, die aufwendig zusammengebaut werden müssen. Es ist daher nicht notwendig, eine werkstatt­ mäßige Verarbeitung durchzuführen, vielmehr ist das Umspritzen mit verhältnismäßig geringem Aufwand auch vor Ort möglich. Daher werden Reparaturen erleichtert und die Gefahr von Unfällen z. B. in explosionsgeschützten Räumen verringert, in denen eine einfache vorgeheizte Spritze genügt, also die Anwendung elektrisch zu schaltender und damit eine Explosionsgefahr bedingen­ der Schmelzapparate entfallen kann.

Damit sichergestellt wird, daß das Spritzen nicht zu einer Verlagerung der unisolierten Leiterenden im Sinne eines Kurzschlusses oder einer umgenügenden Innen- oder Außenisolation führt, sind zwei quer zu der durch die Leiter eingenommenen Ebene angeordnete Angüsse vor­ handen, durch die das gespritzte Fluorpolymerisat von beiden Seiten gleichzeitig auf und um die unisolierten Leiter gespritzt werden kann, so daß eine Verlagerung der Leiterenden nicht befürchtet werden muß. Dabei ver­ steht es sich, daß jeder Anguß in gleichem Abstand von den Leiterenden angeordnet ist. Bei geringem Spritz­ druck oder einer entsprechenden Zugbelastung wird eine Verlagerungsgefahr der Leiter verringert und es genügt gegebenenfalls ein einziger Anguß.

Um die Anordnung der Verbindungsstellen beim Spritzen zu erleichtern und die Gefahr eines Kurzschlusses zweier Leiter mit Sicherheit auszuräumen, ist zwischen den Ver­ bindungsstellen beider Leiter ein Abstandhalter ange­ ordnet. Dieser Abstandhalter wird mit umspritzt und liegt danach von außen nicht erkennbar innerhalb des gespritzten Fluorpolymerisats. Der Abstandhalter kann aus von letzterem abweichendem Werkstoff bestehen, jedoch ist es beson­ ders vorteilhaft, wenn der Abstandhalter aus dem Fluorpoly­ merisat der Umhüllung besteht. In diesem Fall ist zu er­ warten, daß der Werkstoff des Abstandhalters zumindest teilweise durch die Wärme des gespritzten Fluorpolymeri­ sats angelöst bzw. plastifiziert wird und sich daher be­ sonders innig unlösbar mit demselben Werkstoff verbin­ det, nämlich demselben Fluorpolymerisat.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Leiterenden ultraschallverschweißt. Die Ultraschallverschweißung be­ wirkt, daß die Werkstoffe der Leiterenden miteinander ver­ schmolzen werden. Auch bei der Verbindung eines Heiß­ leiters mit einem Kaltleiter kann eine innige Schmelz­ verbindung erreicht werden, so daß in keinem Fall eine Durchmesservergrößerung im Bereich der Verbindungsstellen der Leiter stattfindet. Dem gegenüber ist bei einer Ver­ wendung von zwei nebeneinander anzuordnenden Quetsch­ verbindern mit einer erheblichen Verbreiterung bzw. Durchmesservergrößerung der Umhüllung im Bereich der Verbindungsstellen zu rechnen. Die Verbindungsstellen benötigen daher keine im Vergleich zu den umliegenden Bereichen verstärkte Isolation bzw. Umspritzung mit Fluorpolymerisat. Wenn man davon ausgeht, daß die Um­ spritzung im wesentlichen zylindrisch sein und der Zylindermantel keinen durch die Verstärkung der Iso­ lation im Bereich der Verbindungsstellen bedingten Ringwulst aufweisen soll, so bedeutet die Ultraschall­ verschweißung der Leiterenden eine ganz erhebliche Ein­ sparung an Fluorpolymerisat über die gesamte Zylinder­ länge.

Als Fluorpolymerisat der Umhüllung und der Mäntel der Leitungen ist Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinyl­ ether vorhanden. Es wurde gefunden, daß dieses Fluor­ polymerisat, welches sehr hohen Temperaturanforderungen genügt, in der Schmelze zum Umspritzen von Leitungen mit Mänteln aus demselben Werkstoff hervorragend ge­ eignet ist, ohne daß das Spritzverfahren ein Risiko ist, etwa wegen ungenügender Abdichtung der Verbindungs­ stellen. In gewissen Einsatzfällen mit herabgesetzten Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit des Iso­ lierstoffs bzw. des Fluorpolymerisats, z. B. bei Guß- Asphalt-Heizmatten, kann auch Perfluorethylen-Propylen FEP od. dgl. verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer mit einer Umhüllung versehenen Verbindungsstelle zweier elek­ trischer Leitungen,

Fig. 2 eine um 90° gedrehte Aufsicht auf die Ver­ bindungsanordnung der Fig. 1 und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht mit einem im Bereich der Verbindungsstelle verwendeten Abstandhalter.

Bei der Verbindungsanordnung 10 der Fig. 1 sind zwei elektrische Leitungen 11, 12 vorhanden, die je­ weils doppeladrig sind. Jede Leitung 11, 12 hat einen Innenleiter 13 und einen Außenleiter 14, die durch eine Isolation 15 elektrisch voneinander getrennt sind. Der Innenleiter 13 der Leitung 11 ist beispielsweise die Litze einer Heizleitung, deren Außenleiter 14 ein Ab­ schirmgeflecht ist. Die Außenisolation bzw. der Mantel 16 umgibt den Außenleiter 14 bzw. das Abschirmgeflecht und bildet eine Isolation, falls der Außenleiter 14 ein Potential hat bzw. auch einen mechanischen Schutz der gesamten Leitung 11.

Die Leitung 12 ist entsprechend aufgebaut. Ihr Innenleiter 13 ist beispielsweise ein Kaltleiter, also eine Kupferlitze, die zum Anschluß der links dargestell­ ten Heizleitung 11 an eine Stromversorgung benutzt wird, um den Innenleiter 13 dieser Heizleitung 11 mit Heizstrom zu versorgen.

Die Verbindung des Leiters 13 und des Abschirmge­ flechts 14 der Leitungen 11, 12 erfolgt an zwei Verbin­ dungsstellen 17, 18, die auf gleicher Höhe der Verbin­ dungsanordnung 10 angeordnet sind. An diesen Verbin­ dungsstellen 17, 18 erfolgt eine Ultraschallverschwei­ ßung, welche den Durchmesser der Leiter 13, 14 im Be­ reich der Verbindungsstellen 17, 18 nicht vergrößert. Würde statt dessen z. B. gelötet, so müßte ein Lötver­ bindungsmittel zugeführt werden, das die Verbindungs­ stellen verdickt. Eine erhebliche Verdickung ergäbe sich bei der Verwendung von Quetschverbindern. Es ist daher ersichtlich, daß der Abstand der Leiter 13, 14 im Bereich ihrer Verbindungsstellen 17, 18 durch Ultra­ schallverschweißung ungeändert über die gesamte Länge der Verbindungsstellen 17, 18 beibehalten werden kann, was zu einer Kleinhaltung des Durchmessers ihrer Um­ hüllung 19 beiträgt.

Die Umhüllung 19 erstreckt sich im Verbindungs­ bereich von dem Mantel 16 der Leitung 11 bis zum Mantel 16 der Leitung 12. Die Überdeckungslänge l der Umhüllung 19 mit den Enden der Mäntel 16 der Leitungen 11, 12 ist so groß, daß eine innige Verbindung beider Werk­ stoffe stattfindet. Zum Kurzhalten dieser Überdeckungs­ länge l trägt insbesondere bei, daß der Werkstoff der Umhüllung 19 und der Werkstoff der Mäntel 16 gleich ist, nämlich ein Fluorpolymerisat, insbesondere ein Tetra­ fluorethylen-Perfluoralkylvinylether. Die Umhüllung 19 ist im wesentlichen zylindrisch und vergrößert den Durch­ messer der Leitungen 11, 12 im Verbindungsbereich nur unwesentlich.

Die Umhüllung 19 ist gespritzt. Das wird in Fig. 1 durch die Angüsse 20 angedeutet, die nach dem Fertig­ stellen der Verbindungsanordnung entfernt werden, z. B. zugleich mit dem Öffnen der Spritzform abgerissen werden. Sie sind dann nur noch als punktförmige Stellen auf der zylindrischen Mantelfläche der Umhüllung 19 erkenn­ bar. Die Angüsse 20 sind so angeordnet, daß sie senk­ recht zu derjenigen Ebene stehen, die von den Leitern 13, 14 im Verbindungsbereich eingenommen werden. Sie liegen daher in Fig. 1 in der Darstellungsebene und entfallen in Fig. 2. Sie sorgen dafür, daß der Spritz­ kunststoff, also das fließende Fluorpolymerisat mit Sicherheit in Pfeilrichtung zwischen die beiden Leiter 13, 14 gelangt und so eine zuverlässige Isolation er­ reicht wird, insbesondere im Bereich der Verbindungs­ stellen 17, 18.

Bei besonders hohen Spritzdrücken oder bei nur geringer Spannung der Leiter 13, 14 bzw. bei einer Aus­ wölbung des Leiters 14 infolge seiner Ausbildung als Abschirmung kann es ratsam sein, ein zusätzliches Trennungshilfsmittel zu benutzen, nämlich den in Fig. 3 dargestellten Abstandhalter 21. Der Abstandhalter 21 ist T-förmig und wird mit seinem vertikalen Schen­ kel 22 zwischen die Leiter 13, 14 gesteckt, die zu­ gleich vom vertikalen Schenkel untergriffen werden. Diese Anordnung der Leitungsenden mit deren an den Verbindungsstellen 17, 18 fest verbundenen Leiterenden 13′, 14′ können gemeinsam mit dem Abstandhalter 21 in der Spritzform angeordnet werden, ohne daß die Ge­ fahr einer Berührung der Leiter 13, 14 miteinander oder mit der Spritzform gegeben ist. In diesem Fall erfolgt die Zuführung des Spritzkunststoffes zweckmäßigerweise in Pfeilrichtung in der von den Leitern 13, 14 eingenom­ menen Ebene, wobei der Spritzkunststoff direkt auf die Leiter 13, 14 fließt. Deren gegenseitige Berührung wird durch den Abstandhalter ausgeschlossen, wobei der ver­ tikale Schenkel 22 als Prallplatte für den fließenden Kunststoff dient. Infolgedessen sind die Angüsse 20′ in der der Fig. 2 vergleichbaren Fig. 3 in der Dar­ stellungsebene angeordnet.

Claims (6)

1. Verbindungsanordnung zweier doppeladriger elek­ trischer, insbesondere abgeschirmter Leitungen, insbesondere von Heizleitungen für Rohrbegleit­ heizungen, deren Leiterenden mechanisch fest mit­ einander verbunden sind und die Mäntel aus einem Fluorpolymerisat aufweisen, mit einer die Leiter­ enden einschließlich der Mantelenden dicht um­ schließenden Umhüllung aus Fluorpolymerisat, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (19) aus einem gespritzten Fluorpoly­ merisat besteht, das auch zwischen den Verbindungs­ stellen (17, 18) beider Leiter (13, 14) vorhanden und gleich dem Fluorpolymerisat der Leitungsmäntel (16) ist.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei quer zu der durch die Leiter (13, 14) eingenommenen Ebene an­ geordnete Angüsse (20) vorhanden sind.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungsstellen (17, 18) beider Leiter (13, 14) ein Abstandhalter (21) angeordnet ist.

4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (21) aus dem Fluorpolymerisat der Umhüllung (19) besteht.

5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (13′, 14′) ultraschallverschweißt sind.

6. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluorpolymerisat der Umhüllung (19) und der Mäntel (16) der Leitungen (11, 12) Tetrafluor­ ethylen-Perfluoralkylvinylether vorhanden ist.