DE3935360A1 - Isolierkoerper fuer kabelstecker, kabelendverschluesse und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper für Kabelstecker, Kabelendverschlüsse und dergleichen, welcher die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Die üblicherweise bei Kabelsteckern, Kabelendverschlüssen und dergleichen für kunststoffisolierte Kabel vorgesehenen Isolier­ körper aus Silikonkautschuk haben eine Felddeflektorschicht, die sich gegen das enge Ende des Trichters hin mehr und mehr der Innenmantelfläche des zentralen Längskanals nähert und dann in diese übergeht, um die Leitschicht des Kabels zu kontak­ tieren. Bei Spannungen über 30 kV und insbesondere bei Spannun­ gen von mehr als 100 kV ist es mit diesen Isolierkörpern jedoch schwierig, zuverlässig Tangentialfeldstärken entlang der Kabel­ isolation und eine spitze Bündelung von Feldlinien im Bereich der Feldsteuerung durch die Deflektorschicht zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Isolierkörper der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß er problemlos für Spannungen von mindestens 60 kV verwendet werden kann. Eine erste Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruches 1, eine zweite Lösung diejenigen des Anspruches 2 auf.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 1 ist der Feldverlauf von unver­ meidlichen Toleranzen bei der Entfernung der Leitschicht des Kabels vor der Montage des Isolierkörpers unabhängig, weil das Ende der elektrisch leitenden, zylindrischen Schicht nicht durch die Leitschicht des Kabels, sondern durch die leitende Schicht bestimmt wird, welche auf die den zentralen Längskanal begrenzende Innenmantelfläche des Isolierkörpers aufgebracht ist. Das Ende dieser zweiten Schicht kann deshalb toleranzfrei an derjenigen Stelle vorgesehen sein, an der sich im Zusammen­ wirken mit der Felddeflektorschicht die günstigsten Feldver­ hältnisse ergeben. Selbstverständlich wird man zweckmäßiger­ weise der Felddeflektorschicht eine zu optimalen Verhältnissen führende Form geben.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 36 11 462) die Felddeflektorschicht nicht an die Innenmantelfläche des zentralen Längskanals heranzuführen, sondern einen Abstand von dieser vorzusehen, damit die Felddeflektorschicht auf einem Teil ihrer axialen Länge eine das Kabel konzentrisch umfassende, zylindrische Elektrode bildet, von der zum Zwecke der Spannungs­ anzeige eine Spannung abgegriffen werden kann. Die Größe dieser Spannung wird dabei auf den gewünschten Wert dadurch eingestellt, daß man mehr oder weniger tief eine auf die den zentralen Längs­ kanal begrenzenden Innenmantelfläche aufgebrachte, die auf Erdpotential liegende Leitschicht des Kabels kontaktierende Leitschicht zur Bildung eines kapazitiven Spannungsteilers in die zylindrische Elektrode eingreifen läßt. Wegen der Zylin­ derform der Elektrode hat dabei die Lage des Endes der Leit­ schicht keinen Einfluß auf die Feldverteilung.

Bei der zweiten Lösung erreicht man die erforderliche günstige Feldverteilung unabhängig von Toleranzen bei der Entfernung der Leitschicht von der Kabelisolation und der Montage des Isolierkörpers auf dem Kabelende dadurch, daß dank des Ringwul­ stes die Zone relativ breit ist, innerhalb deren das Ende der Leitschicht liegen kann, ohne nennenswerte Abweichungen von einer optimalen Feldverteilung zu erhalten. Ein wesentlicher Vorteil bei beiden Lösungen liegt ferner darin, daß die Feldde­ flektorschicht nicht asymptotisch an die Innenmantelfläche des Isolierkörpers herangeführt werden muß, wodurch Oberflächen­ schwankungen, wie sie bei der Massenfertigung kaum zu vermeiden sind, zu keinen Schwierigkeiten führen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ringwulstes sind Gegenstand der Ansprüche 3 und 4.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandstärke des Isolierkörpers zwischen dem von der Felddeflektorschicht ge­ bildeten Trichter an dessen engster Stelle und der Innenwand­ fläche des Isolierkörpers mindestens 3 mm. Beim Gießen des Isolierkörpers braucht dann nicht befürchtet zu werden, daß an dieser engen Stelle keine Hohlräume zurückbleiben.

Und für den Fall, daß sich beim Gießen Hohlräume, also Blasen und Lunker bilden, diese unschädlich zu machen, ist vorzugsweise der Isolierkörper über den Ringwulst oder das Ende der auf die Innenmantelfläche aufgebrachten leitenden Schicht hinaus verlängert.

Im Falle eines Ringwulstes ist es ferner vorteilhaft, wenig­ stens einen Kanal vorzusehen, der sich vom Ringwulst zur Außen­ mantelfläche des Isolierkörpers erstreckt. Dieser Kanal ist vorzugsweise gemäß Anspruch 8 angeordnet. Bei einer bevorzug­ ten Ausführungsform sind gemäß Anspruch 9 mehrere gleich ausge­ bildete Kanäle gleichmäßig über den Umfang des Isolierkörpers verteilt angeordnet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen unvollständig und vergrößert dargestell­ ten Längsschnitt des ersten Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer mit dem ersten Aus­ führungsbeispiel ausgerüsteten Kabelsteck­ verbindung,

Fig. 3 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine mit dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgerüstete Kabelsteck­ verbindung.

Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Isolierkörper für einen Kabel­ stecker, der zur Montage an einem in Betrieb eine Spannung von 60 kV oder mehr, beispielsweise 125 kV, führenden Energie­ versorgungskabel mit Kunststoffisolation vorgesehen ist, weist einen zentralen Längskanal 2 zur Aufnahme des Kabels auf.

Dieser zentrale Längskanal 2 ist in dem an die hintere, gegen das Kabel weisenden Stirnfläche 3 des Isolierkörpers 1 anschlie­ ßenden Abschnitt von einem Wert, der gleich dem Außendurchmesser der Kunststoffisolation 4 des in Fig. 2 dargestellten Energie­ versorgungskabels ist, in einer ersten Stufe auf einen etwas größeren Wert und in einer zweiten Stufe auf einen Wert ver­ größert, welcher das Einführen des Kabels mit den auf die Außen­ seite des Kabelmantels 5 zurückgebogenen Schirmdrähten 6 ge­ stattet. Wie Fig. 1 zeigt, ist die erste Stufe konisch aus­ gebildet, und die axiale Länge des sich an sie anschließenden Abschnittes 7 beträgt nur etwa ein Drittel der axialen Länge des den größten Durchmesser aufweisenden Endabschnittes 8, der sich über eine zur hinteren Stirnfläche 3 erweiternde Konus­ fläche 9 an die hintere Stirnfläche 3 anschließt.

Die Außenmantelfläche des Isolierkörpers 1 bildet, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, einen an der vorderen, mit einer Vertiefung zur Aufnahme eines metallischen Druckringes 10 versehenen Stirn­ fläche 3′ beginnenden Konus 11, dessen Kegelwinkel den bei den bekannten Kabelsteckern üblichen Wert hat. Auch die Länge des Konus 11 hat die übliche Größe. Etwa auf halber Länge des Isolierkörpers 1 ist sein Außendurchmesser stufenförmig re­ duziert. An den größten Durchmesser des Konus 11 schließt sich eine Schulter 12 an, an die sich über eine kurze, leicht konische Ringzone der zylindrische hintere Endabschnitt 13 des Isolier­ körpers 1 anschließt.

Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich ein erster Teil 14 des Isolier­ körpers 1, welcher den Konus 11 bildet, außen bis zur Schulter 12 und innen bis zum Ende des Abschnittes 7. Die Außenmantel­ fläche des Endabschnittes 13 und ein Teil der Schulter 12 wird hingegen von einem zweiten Teil 15 des Isolierkörpers 1 gebildet. Dieser zweite Teil 15 ist vom ersten Teil 14 durch eine elek­ trisch leitende Felddeflektorschicht 16 getrennt, welche einen sich gegen die vordere Stirnfläche des Isolierkörpers 1 hin öffnenden Trichter bildet, dessen Rand zur Schulter 12 hin nach außen zurückgeführt ist. An der Stelle des kleinsten Durch­ messers des Trichters hat der erste Teil 14 noch eine Wandstärke von mindestens 3 mm. Von dieser Stelle aus erweitert sich der Trichter gegen die hintere Stirnfläche 3 des Isolierkörpers 1 hin wieder, wobei zunächst eine wie der Trichter konkav ge­ krümmte Zone 17 vorgesehen ist. An diese schließt sich eine konvex gekrümmte Zone an, welche in eine zylindrische Fläche übergeht, welche in dem den größten Durchmesser aufweisenden Endabschnitt 8 des zentralen Längskanals 2 diesen begrenzt.

Auf diesen Endabschnitt 8 ist eine zusätzliche elektrisch leiten­ de Schicht 18 aufgebracht, welche sich in Richtung gegen die vordere Stirnfläche 3′ des Isolierkörpers 1 hin fortsetzt bis zu einer Stelle, die von der konkav gekrümmten Zone 17 umgeben ist und zusammen mit dieser zu einer minimalen Feldstärke führt. Da nicht, wie Fig. 2 zeigt, das Ende der Leitschicht 19 des Kabels, sondern das Ende 18′ der elektrisch leitenden Schicht 18 diejenige Stelle bestimmt, an welcher die Feldsteuerung durch die Felddeflektorschicht 16 beginnt, braucht bei der Montage des Isolierkörpers 1 nur darauf geachtet zu werden, daß die Leitschicht 19 des Kabels innerhalb des von der elek­ trisch leitenden Schicht 18 gebildeten Bereiches endet.

Wie Fig. 2 zeigt, wird die leitende Schicht 19 des Kabels von dem den kleinsten Durchmesser aufweisenden Abschnitt der elek­ trisch leitenden Schicht 18 kontaktiert, wohingegen der den größten Durchmesser aufweisende Abschnitt die Schirmdrähte 6 kontaktiert.

Wie Fig. 2 ferner zeigt, liegt an der Schulter 12 des Isolier­ körpers 1 das eine Ende einer Isolierhülse 20 an, die von einer vorgespannten Schraubenfeder 21 gegen die Schulter 12 gedrückt wird.

Die Schraubenfeder 21 stützt sich in bekannter Weise anderer­ seits an einer metallischen Kappe 22 ab, durch die das Kabel hindurchgeführt ist und welche mit einem Flansch versehen ist, der mittels Schrauben 23 mit der den Kabelstecker aufnehmenden, als Ganzes mit 24 bezeichneten Steckbuchse verbunden wird. Der Isolierkörper 1 stützt sich über den Druckring 10 auf einem die Kabelseele 25 erfassenden Klemmkörper 26 ab, welcher den Kontaktkörper 27 des Kabelsteckers trägt. Der Kontaktkörper 27 ist bei hergestellter Verbindung in eine Kontaktbuchse 28 eingesetzt, welche in einen aus Gießharz bestehenden Buchsen­ körper 29 eingegossen ist, der zusammen mit der Kontaktbuchse 28 die Steckbuchse 24 bildet. Der Konus 11 des Isolierkörpers 1 liegt bei eingesetztem Stecker dicht an der entsprechend konisch ausgebildeten Innenfläche des Buchsenkörpers 29 an und bildet dadurch einen elektrisch dichten Verschluß zwischen den Kontaktkörpern und einer geerdeten, metallischen Platte 30, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um die Wand eines Ge­ häuses handelt und mit welcher der Buchsenkörper 29 und die metallische Kappe 22 verschraubt sind.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich der Isolierkörper 101, wie Fig. 3 zeigt, von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels im wesentlichen nur durch eine teilweise andere Form der Trennungsfläche zwischen dem ersten Teil 114 und dem zweiten Teil 115, in welcher die Felddeflektorschicht 116 liegt. Die entsprechenden Teile sind deshalb mit um 100 größeren Bezugszahlen gekennzeichnet.

In seiner äußeren Form unterscheidet sich der Isolierkörper 101 vom Isolierkörper 1 nur dadurch, daß der konische Über­ gang von der Schulter 112 vom zylindrischen Endabschnitt 113 etwas länger ist. Der zentrale Längskanal 102 könnte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, das heißt, sich in zwei Stufen auf den maximalen Wert am hinteren Ende vergrößern.

Im Ausführungsbeispiel ist nur eine einzige Stufe vorgesehen, welche den Durchmesser von dem an den Außendurchmesser der Kunststoffisolation 4 des Energieversorgungskabels angepaßte Größe auf den für die Aufnahme des Kabelmantels 5 erforderlichen Wert vergrößert, wie Fig. 4 zeigt.

Für die Feldsteuerung bildet die zwischen dem ersten Teil 114 und dem zweiten Teil 115 liegende Felddeflektorschicht 116 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel einen Trichter, der an seiner engsten Stelle einen größeren Durchmesser hat als die Kunststoffisolation 4 des Energieversorgunskabels. Auch hier ist die Wandstärke des ersten Teils 114 an dieser Stelle mindestens 3 mm. An diese engste Stelle des Trichters schließt sich gegen die hintere Stirnfläche 103 hin eine wie der Trichter konkav gekrümmte Zone 117 an, auf die dann eine konvex gekrümmte Zone 131 folgt, welche in der den Längskanal 102 begrenzenden Innenmantelfläche endet. Der erste Teil 114 bildet somit an dem gegen die hintere Stirnfläche 103 weisenden Ende einen Ringwulst 132, der innen durch die Innenmantelfläche des Längs­ kanals 102 begrenzt ist.

Vom Ringwulst 132, und zwar im Ausführungsbeispiel seiner konvex gekrümmten Zone 131, führen bis zu der zylindrischen Außenman­ telfläche des zweiten Teils 115 mehrere, im Ausführungsbei­ spiel sechs gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Kanäle 133, welche mit der Längsachse des Längskanals 102 einen sich zu dessen hinterer Mündungsöffnung hin öffnenden, spitzen Winkel einschließen. Diese Kanäle 133 tragen dazu bei, beim Gießen des Isolierkörpers 101 Blasen oder Lunker in dem zwischen den Kanälen 133 und der vorderen Stirnfläche 103′ liegenden Teil des Isolierkörpers 101 zu vermeiden.

Der Isolierkörper 101 wird in der Weise gegossen, daß die hintere Stirnfläche 103 sich vertikal oberhalb der vorderen Stirnfläche 103′ befindet. Sofern Blasen oder Lunker auftreten sollten, sam­ meln sich deshalb diese in dem Abschnitt zwischen den Kanälen 133 und der hinteren Stirnseite 103 an. Hier können sie jedoch nicht störend in Erscheinung treten weil hier keine Feldsteue­ rung erfolgt.

Der Kabelstecker, für den der Isolierkörper 101 bestimmt ist, ist, wie Fig. 4 zeigt, wie der Kabelstecker gemäß Fig. 2 ausge­ bildet. Daher kann insoweit auf die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden. Vor der Montage des Isolierkörpers 101 muß die leitende Schicht 19 des Energie­ versorgungskabels so weit entfernt werden, daß der über das Ende des Kabelmantels 5 überstehende Abschnitt im Bereich des Ringwulstes 132 endet, und zwar in der durch die konkav gekrümm­ te Zone begrenzten Bereich. Es ist dann auch eine optimale Feldsteuerung mit minimalen Werten der Feldstärke gewährlei­ stet.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich nur auf die Angabe von Merkmalen, die für die beispiels­ weise Verkörperung der Erfindung wesentlich sind.

Soweit daher Merkmale in der Beschreibung und in der Zeich­ nung offenbart und in den Ansprüchen nicht genannt sind, dienen sie erforderlichenfalls auch zur Bestimmung des Gegenstandes der Erfindung.

Claims (9)

1. Isolierkörper für Kabelstecker Kabelendverschlüsse und dergleichen, aus einem gießbaren Material, insbesondere Silikonkautschuk, mit

• a) einem zentralen Längskanal zur Aufnahme des Endabaschnittes eines Energieversorgungskabels, das zwischen einer die Kabel­ seele umgebenden Isolation und einem Kabelmantel eine auf Erdpotential liegende Leitschicht aufweist,
• b) einer zur Längsachse des zentralen Kanals konzentriscn ange­ ordneten, einen Trichter bildenden Felddeflektorschicht, die wenigstens teilweise zwischen zwei konzentrisch zur Längsachse des Längskanals angeordneten Teilen des Isolier­ körpers liegt, wobei der Durchmesser des Trichters an seiner engsten Stelle größer ist als der Durchmesser des Längskanals,
• c) einer elektrisch leitenden Schicht auf einer Ringzone der den zentralen Längskanal begrenzenden Innenmantelfläche des Isolierkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (18) das freiliegende Ende der Leitschicht (19) vollständig überdeckt und an derjenigen vorbestimmten Stelle des Trichters endet, an welcher sich ein minimaler Feldstärkesprung ergibt.

2. Isolierkörper für Kabelstecker, Kabelendverschlüsse und dergleichen, aus einem gießbaren Material, insbesondere Silkionkautschuk, mit

• a) einem zentralen Längskanal zur Aufnahme des Endabschnittes eines Energieversorgungskabels, das zwischen einer die Kabel­ seele umgebenden Isolation und einem Kabelmantel eine auf Erdpotential liegende Leitschicht aufweist,
• b) einer zur Längsachse des zentralen Kanals konzentrisch ange­ ordneten, einen Trichter bildenden Felddeflektorschicht, die wenigstens teilweise zwischen zwei konzentrisch zur Längsachse des Längskanals angeordneten Teilen des Isolier­ körpers liegt, wobei der Durchmesser des Trichters an seiner engsten Stelle größer ist als der Durchmesser des Längskanals,
• c) einer elektrisch leitenden Schicht auf einer Ringzone der den zentralen Längskanal begrenzenden Innenmantelfläche des Isolierkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß
• a) derjenige Teil (114) des Isolierkörpers (101), der zwischen der Felddeflektorschicht (116) und dem Längskanal (102) liegt, an seinem dem Kabelende abgekehrten Ende im Anschluß an eine das enge Ende des Trichters bildenden Ringzone einen Ringwulst (132) mit einer zunächst wie der Trichter konkav und im Anschluß daran konvex gekrümmten Außenfläche bildet,
• b) die die Außenfläche des Ringwulstes bedeckende Felddeflektor­ schicht (116) in die auf der inneren Mantelfläche des Isolier­ körpers (101) vorgesehene, elektrisch leitende Schicht (118) übergeht,
• c) die elektrisch leitende Schicht (118) und/oder die Leit­ schicht (19) des Energieversorgungskabels in der vom Ring­ wulst (132) begrenzten Zone, vorzugsweise im Bereich des Übergangs von der konkaven zur konvexen Krümmung, endet.

3. Isolierkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ringwulst (132) innen eine zylindrische Begrenzungs­ fläche hat.

4. Isolierkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der konvex gekrümmte Teil der Begrenzungsfläche des Ringwulstes (132) stärker gekrümmt ist als der sich an das enge Ende des Trichters anschließende, konkav gekrümmte Teil.

5. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke zwischen dem Trichter und der Innenmantelfläche des Isolierkörpers (1; 101) an der engsten Stelle des Trichters mindestens 3 mm beträgt.

6. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er über das enge Ende des Trichters hinaus zur Aufnahme von gegebenenfalls beim Gießen sich bilden­ den Blasen oder Lunkern verlängert ist.

7. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sein den Ringwulst (132) bedeckender Teil mit wenigstens einem sich vom Ringwulst (132) bis zur Außenmantelfläche des Isolierkörpers (101) erstreckenden Kanal (133) versehen ist.

8. Isolierkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kanal (133) mit der Längsachse des zentralen Längs­ kanals (102) einen sich zum hinteren Ende (103) des Isolierkör­ pers öffnenden, spitzen Winkel einschließt.

9. Isolierkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere gleich ausgebildete Kanäle (133) gleich­ mäßig über den Umfang des Isolierkörpers (101) verteilt angeord­ net sind.