DE3712991A1 - Verbindungsmuffe fuer elektrische kabel oder schlaeuche - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe für die Enden trommelbarer elektrischer Kabel oder Schläuche mit einer in deren Schichtenaufbau angeordneten zugentlastenden Bewehrung.

Für den Betrieb im Bergbau oder ähnlichen Bereichen mit er­ höhten Anforderungen sind z. B. flexible elektrische Kabel bekannt, die mit zusätzlichen Elementen für die Zugent­ lastung ausgerüstet sind. Das gilt in entsprechender Weise auch für Schläuche, und hier insbesondere für solche, die als sog. Druck- oder Hochdruckschläuche betrieben werden und deren Wandungen zu diesem Zweck mehrschichtig aufgebaut sind.

Zugentlastungen sind bei den genannten Produkten zu er­ reichen z. B. bei elektrischen Kabeln durch sog. Misch­ leiter, etwa Stahl/Kupfer oder hochfeste Kunststoffäden (Kevlar), Kupfer, oder durch Tragseile aus Fasern oder Fäden oder Stahldrähten im Verseilverband sowie in allen Fällen durch Umseilungen oder Bewicklungen bzw. Geflechte aus Textilien, Glasseide oder Stahl.

Für den Bergbau haben sich beispielsweise elektrische Kabel mit Umseilungen oder Geflechten aus Stahl-Drahtlitzen durch­ gesetzt. In dem dort herrschenden reuhen Betrieb sind Be­ schädigungen der Kabel nicht zu vermeiden. Dabei werden nicht immer nur der Außenmantel des Kabels, sondern vielfach auch das unter dem Mantel angeordnete Zugentlastungselement oder sogar die stromführenden Leiter in Mitleidenschaft gezogen. Das kann dazu führen, daß schließlich das Kabel ganz oder teilweise durchtrennt wird. Es versteht sich von selbst, daß bei einer Reparatur eines solchen Kabels auch die Verbindungs­ stelle zweier Enden in der Lage sein muß, bei der anschließen­ den Wiederverwendung Zugkräfte aufzunehmen bzw. zu übertragen. Dies geschieht beispielsweise im Falle eines elektrischen Kabels mit einer Bewehrung aus Stahllitzen über der Kabel­ seele dadurch, daß die einzelnen Litzenstränge der beid­ seitigen Kabelenden miteinander verschweißt oder verlötet werden. Diese Schweiß- oder Lötstellen sind aber hart und brechen bei wiederholtem Biegen, was zu vermeiden ist. Damit besteht aber auch die Gefahr, daß die gebrochenen Einzeldrähte nach außen durch den Mantel dringen und hier Verletzungen des Benutzers verursachen oder nach innen stechen und somit Anlaß zu Kurzschlüssen im elektrischen Netz sind.

Mit solchen Schweiß- oder Lötstellen muß aber auch in einer Kabellänge ohne Verbindungsmuffen deshalb gerechnet werden, weil die zur Herstellung der Bewehrung verwendeten Flecht­ maschinen nur ein begrenztes Aufnahmevermögen an Drahtvor­ räten besitzen und dieser Vorrat weitaus kleiner als die normale Fertigungslänge solcher Kabel ist. Auch dies hat dazu geführt, daß die Bewehrung immer häufiger nicht mehr aus Stahldrähten, sondern aus hochfesten Textilfäden be­ kannt unter dem Handelsnamen "Kevlar" oder Glasseide, herge­ stellt sind.

In all den Fällen trommelbarer flexibler Kabel ist jedoch nach wie vor die Verbindung zweier Kabellängen ein aktuelles Problem, da auch dieser Bereich von Zugkräften entlastet werden muß.

Bei den heutigen Ausführungen werden deshalb -über die Verbindungsstelle sog. Ziehstrümpfe aus Stahl­ drähten oder -litzen geschoben. Diese Konstruktionen sind jedoch relativ steif, sie tragen vor allem auch auf, so daß bei der Führung der Kabel im Betrieb über Verlegerollen und Spulen, die mit geringer Toleranz eingestellt sind, Schwierigkeiten auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Mög­ lichkeit zu schaffen, gattungsgemäße Kabel und Schläuche betriebssicher miteinander zu verbinden und diese Verbin­ dung auch unter extremen Bedingungen langfristig aufrecht zu erhalten.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine oder mehrere Lagen eines Geflechtes oder einer Bewicklung aus Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestig­ keit, die über die Enden der Bewehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauchlängen übergreifen und in diesem Über­ lappungsbereich durch die Lagen und die Bewehrung zapfen­ artig durchsetzendes Material verbunden sind. Die Zapfen können entweder durch einen Kleber oder durch zusätzlich über der Verbindungsstelle aufgebrachtes Mantelmaterial ge­ bildet werden. Aufgabe des Klebers ist in letzterem Fall auch die Haftvermittlung zwischen den Fasern und dem aufgebrachten Mantelmaterial, insbesondere dann, wenn zwischen beiden keine Neigung zu natürlicher Haftung besteht. Bei gleicher Zug­ festigkeit wie die Ausführung aus Stahldrähten oder -litzen weist eine erfindungsgemäße Verbindungsmuffe wesentlich ge­ ringere Durchmesser auf, sie ist auch flexibler und ermög­ licht zudem, im Gegensatz zu den bekannten Muffen mit Stahl­ drahtziehstrumpf, in allen Fällen das Aufbringen eines Mantels als äußerer mechanischer Schutz. Die Lebensdauer wird so wesentlich erhöht. Die Erfindung läßt darüber hinaus eine bessere Anpassung der Abmessungen der Verbindungsmuffen an die betrieblichen Gegebenheiten zu, das gilt für elektrische Kabel ebenso wie für Schläuche, insbesondere Druckschläuche.

Wesentlich für die Erfindung ist ferner, daß die vorge­ schlagene Verbindungstechnik für alle bekannten Ausfüh­ rungen von Bewehrungen gilt, d. h. für solche in metal­ lischer und nicht metallischer oder in kombinierter Form, wenn nur die Möglichkeit der zapfenartigen Durchdringung ge­ geben ist.

Insbesondere bei der Muffenmontage auf eng begrenztem Raum wird man in Durchführung der Erfindung das Geflecht als Schlauch ausbilden, dessen Enden im Muffenbreich mit den Enden der Bewehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauch­ längen verbunden sind. Steht ausreichend Montageraum zur Verfügung, kann man auch eine Bewicklung vornehmen, wenn nur sichergestellt ist, daß der Kleber die Möglichkeit hat, durch die Bewicklung hindurchzutreten.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Fäden hoher Zugfestigkeit Kunststoffäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide, oft auch als Polyaramide bezeichnet sind die beispiels­ weise unter dem Handelsnamen "Kevlar" vertrieben werden, oder auch hochfeste Kohlenstoffasern, die z. B. unter dem Handels­ namen "Tenax" bekannt sind.

Die isolierenden Fäden hoher Zugfestigkeit können unbe­ handelte, aber auch mit einem Haftvermittler behandelte Fasern sein. Solche Haftvermittler, z. B. geeignete Kleber, dienen zur Erhöhung der Zerreißfestigkeit und/oder zur Ver­ besserung der Haftung, wenn anschließend Bewehrung und Ge­ flecht bzw. Bewicklung dauerhaft miteinander verbunden wer­ den sollen.

Die Art der Montage einer erfindungsgemäßen Verbindungs­ muffe hängt im wesentlichen davon ab, ob ein Geflecht­ schlauch oder eine Bewicklung im Bereich der Muffe zugent­ lastend wirkt. Im ersten Fall wird man so vorgehen, daß zunächst der Geflechtschlauch über eines der beiden Kabel­ oder Schlauchenden geschoben wird, daß nach dem Durchver­ binden der Kabelseelen bzw. der Schlauchenden der Geflecht­ schlauch über die Verbindungsstelle geschoben und seine Enden auf den Enden der Bewehrungen der angrenzenden Kabel­ oder Schlauchenden zum satten Anliegen gebracht werden und daß schließlich die übereinanderliegenden Bereiche von Geflechtschlauch und Bewehrung mit einem Kleber durchsetzt werden.

Im anderen Fall erfolgt nach dem Durchverbinden der Kabel­ seelen bzw. der Schlauchenden die Bewicklung der Verbindungs­ stelle ein- oder mehrlagig, auch mit unterschiedlicher Schlag­ richtung, wobei diese Bewicklung sich bis über die Enden der Bewehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden er­ streckt und im Wickelbereich von oben bis auf die Bewehrung reichende Lücken läßt, die anschließend von einem Kleber durchsetzt werden. Als Kleber können im Handel befindliche Kleber verwendet werden, die ggf. auch als Haftvermittler wirken, wie sie beispielsweise von der Fa. Henkel unter dem Handelsnamen XW 3446 oder Chemosil 310 bzw. 602 vertrieben werden.

Der für die Durchführung der Erfindung benötigte Kleber kann auch als Band vorliegen, das unter und/oder über die Beweh­ rung und/oder über das Geflecht oder die Bewicklung gelegt oder gewickelt wird. Anschließend ist eine Temperaturbehand­ lung zur Zapfenbildung erforderlich.

Die Erfindung sei an Hand der in Figur als Ausführungsbei­ spiel dargestellten Verbindungsmuffe eines elektrischen Energiekabels zur Stromversorgung ortsveränderlicher Ver­ braucher näher erläutert.

Das Energiekabel besteht aus z. B. drei miteinander ver­ seilten Adern aus dem Leiter 1 und der extrudierten Isolier­ hülle 2. Mit 3 ist der sog. Innenmantel bezeichnet, er ist überdeckt von dem Geflecht 4, als Bewehrung das der Zugent­ lastung des Kabels dient. Dieses Geflecht 4 kann aus Stahl­ drähten oder Kunststoffäden hoher Zugfestigkeit hergestellt sein. Als äußerer mechanischer Schutz ist der extrudierte abriebfeste Außenmantel 6 vorgesehen, er besteht aus elastischen oder thermoplastischen Werkstoffen. Solche Kabel sind insbesondere für den Einsatz unter erschwerten Bedin­ gungen geeignet, beispielsweise für die Energieversorgung im Bergbau. Hier verursachen Kabelschäden, die ein Auswechseln der Kabel erforderlich machen hohe Kosten, so daß Kabel hoher Qualität und langer Lebensdauer verlangt werden. Dies macht deutlich, daß entsprechend hoch auch die Forderungen sind die an Verbindungsstellen solcher Kabel gestellt werden.

Erfüllt werden diese Forderungen durch die in der Figur dargestellten Maßnahmen. An der Verbindungsstelle, inner­ halb der die angrenzenden Kabelenden abgesetzt sind, wird zunächst, etwa durch Schweißen, die Leiterverbindung 1 A her­ gestellt. Anschließend erfolgt die Bewicklung dieser Leiter­ verbindung 1 A zur Isolierhülle 2 A. Der Innenmantel 3 A wird ebenfalls durch Bewickeln der Adern mit einem geeigneten Isoliermaterial hergestellt, bevor zur Zugentlastung der Geflechtschlauch 4 A aufgebracht wird. Dieser Geflechtschlauch, der aus hochfesten Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern be­ stehen kann, wird vor dem Durchverbinden der Adern (Leiter­ verbindung 1 A) über das eine Ende der zu verbindenden Kabel geschoben und nach dem Durchverbinden in die gezeichnete Lage gebracht. In den Überlappungsbereichen mit der Beweh­ rung (Geflecht 4) der angrenzenden Kabelenden wird der Ge­ flechtschlauch 4 A durch den in das Geflecht eingebrachten Kleber und/oder Haftvermittler 5 A fest und dauerhaft ver­ bunden. Dies geschieht beispielsweise in der Art, daß zu­ nächst im vorgesehenen Überlappungsbereich die Bewehrung 4 von Resten des Außenmantels 6 gesäubert und Kleber, z. B. in flüssiger Form aufgetragen wird. Nach Aufschieben des Geflechtschlauches 4 A erfolgt ein erneuter Kleberauftrag, der zu einer guten Durchtränkung des gesamten Überlappungs­ bereiches mit diesem Kleber führt.

Eine anschließende Wickelbandage 6 A z. B. in Form des Außenmantels trägt dazu bei, daß die einzelnen mit Kleber durchtränkten Lagen fest aufeinander gepreßt werden. Nach dem Aushärten des Klebers sind die Lagen durch die durch­ greifenden Zapfen auch bei Einwirkung von Scherkräften nicht von einander zu trennen, die vom Kabel bzw. dessen Bewehrung aufgenommenen Zugkräfte werden problemlos über den Muffen­ bereich hinaus übertragen.

Claims (9)

1. Verbindungsmuffe für die Enden trommelbarer elektrischer Kabel oder Schläuche mit einer in deren Schichtenaufbau angeordneten zugentlastenden Bewehrung, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Lagen eines Geflechtes oder einer Bewicklung aus Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestigkeit, die über die Enden der Bewehrung der an­ grenzenden Kabel- oder Schlauchlängen übergreifen und in diesem Überlappungsbereich durch die Lagen und die Be­ wehrung zapfenartig durchsetzendes Material verbunden sind.

2. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als die Lagen und die Bewehrung zapfenartig durch­ setzendes Material ein Kleber dient.

3. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Geflecht als Schlauch ausgebildet ist, dessen Enden im Muffenbereich mit den Enden der Bewehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauchlängen verbunden sind.

4. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden hoher Zugfestigkeit Kunststoffäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copoly­ amide sind.

5. Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffäden oder Kohlenstoffasern hoher Zugfestigkeit mit einem Haftver­ mittler behandelt sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem ein Geflecht­ schlauch verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Geflechtschlauch über eines der beiden Kabel­ oder Schlauchenden geschoben wird, daß nach dem Durchver­ binden der Kabelseelen bzw. der Schlauchenden der Ge­ flechtschlauch über die Verbindungsstelle geschoben und seine Enden auf den Enden der Bewehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden zum satten Anliegen gebracht wird und daß schließlich die übereinanderliegenden Be­ reiche von Geflechtschlauch und Bewehrung mit einem Kleber durchsetzt werden.

7. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem eine Be­ wicklung verwendet wird dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchverbinden der Kabelseelen bzw. der Schlauch­ enden die Bewicklung der Verbindungsstelle ein- oder mehr­ lagig, auch mit unterschiedlicher Schlagrichtung, erfolgt, wobei diese Bewicklung sich bis über die Enden der Be­ wehrung der angrenzenden Kabel- oder Schlauchenden er­ streckt und im Wickelbereich von oben bis auf die Be­ wehrung reichende Lücken läßt, die abschließend von einem Kleber durchsetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kleber ein Heißschmelzkleber ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Heißschmelzkleber als Band vorliegt, daß unter und/oder über das Geflecht oder die Bewick­ lung gelegt oder gewickelt wird.