-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung
einer Mittelspannungskupplung zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen einem aufnehmenden Kontaktstück einer ersten Gerätestation
und einem aufnehmenden Kontaktstück
einer zweiten Gerätestation.
-
Solch
eine Kupplung ist auf diesem Gebiet allgemein wohl bekannt. Sie
wird aus einem metallischen Leiter gemacht, an dessen Enden elektrische Kontaktstücke montiert
werden. Die elektrische Kupplung passt zusammen mit einem aufnehmenden
Kontaktelement, das im Allgemeinen den Teil einer Buchse an der
Gerätestation
bildet. Die Gerätestation
ist gewöhnlich
ein Transformator oder ein Schaltfeld in einer Trafostation, und
die Eigenschaften der Kontaktelemente sind deshalb vorzugsweise genormt.
-
Das
elektrische Kontaktelement wird mit Polyethylenmasse umspritzt,
um einen massiven leitenden Kern zu bilden, der in einem abgeschirmten
Isolierkörper
eingeschlossen ist. Im Ergebnis ist die Kupplung relativ steif und
zusätzlich
nicht in verschiedenen relativ kurzen Längen z.B. von etwa 30 cm erhältlich.
-
Ein
Verbinder dieser Art wird beschrieben z.B. in FR-2 741 484. Dieses
Dokument ist gerichtet auf einen elektrischen Verbinder für das Verbinden von
beispielsweise zwei Kabeln und dieser umfasst einen leitenden Kern
einschließlich
eines metallischen Leiters mit je einem elektrischen Kontaktstück an jedem
Ende. Er umfasst auch eine elastische Schutzhülle, hergestellt aus einer
Lage von halbleitendem oder leitendem Gummi. Dieser Verbinder wird
vorgefertigt durch Spritzgießen als
ein einstückiges
Element.
-
Eine
Kupplung, die zum Anschließen
eines ersten Geräts
an ein zweites Gerät
eingerichtet ist, wobei die besagte Kupplung einen leitenden Kern einschließlich eines
Leiters umfasst, der vorzugsweise aus leitendem Silikongummi hergestellt
ist, der an jedem Ende einen elektrischen Anschluss aufweist, der
eingerichtet ist, mit entsprechenden Teilen an den Geräten für die Verbindung
zusammenzupassen, und einer flexiblen Hülle, die wenigstens eine Isolierschicht
aufweist, die aus einem Elastomermaterial hergestellt ist (Synthetikharz
wie Silikon oder Silikongummi), wobei die besagte flexible Hülle den
gesamten leitenden Kern bedeckt, ist auch aus der EP-0 406 509 bekannt.
Das Verfahren zur Herstellung der Kupplung nach diesem Dokument
ist ein Spritzgießverfahren,
so dass das Element und die Hülle
ein einziges Teil bilden.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung des bekannten
obigen Typs zur Verfügung
zu stellen, wobei aber die elektrischen Verbinder um einiges flexibler
sind und ohne erhebliche Mehrkosten in verschiedenen Längen bereitgestellt
werden können.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
das Verfahren nach Anspruch 1. Auf diese Weise wird der Spritzgießprozess
ersetzt durch einen Extrudierprozess.
-
Im
Ergebnis wird der leitende Kern aus einem flexiblen Leiter gebildet,
der an zwei elektrische Verbinder angeschlossen ist, ganz umschlossen
von einer elastischen Röhre
oder Schlauch, um isolierte Verbindungsschnittstellen zu bilden,
die mit aufnehmenden Kontaktstücken
der Geräte
zusammenpassen. Bei vielen Anwendungen sind flexible Kupplungen
angebrachter wegen der Flexibilität der Materialien und der Dimensionen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst vorzugsweise die Schritte des Bereitstellens des besagten
elektrischen Verbinders mit einer im wesentlichen konischen Form,
dessen Basis einen Durchmesser aufweist, der deutlich größer ist
als der Durchmesser des besagten metallischen Leiters, und des verbindens
der besagten Basis mit einem Ende des besagten metallischen Leiters.
-
Die
so erhaltene Kupplung passt mit den genormten Buchsen am besten
zusammen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst insbesondere den Schritt des Ineingriffbringens eines Endes
des besagten flexiblen Schlauchs mit der Innenseite eines konischen
Buchsenmittels, hergestellt aus Isoliermaterial und ausgestattet
mit besagtem aufnehmenden Kontaktstück, um den elektrischen Verbinder
des leitenden Kerns in Kontakt mit dem besagten aufnehmenden Kontaktstück, und
die besagte Isolierschicht des besagten flexiblen Schlauchs in Kontakt
mit der besagten Innenseite des besagten Buchsenmittels zu bringen.
-
Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
das besagte Verfahren den Schritt, den flexiblen Schlauch koaxial,
beginnend mit dem Zentrum, auszustatten mit:
- – einer
ersten halbleitenden Schicht,
- – einer
Isolierschicht, bestehend aus einem Elastomer-Material,
- – einer
zweiten halbleitenden Schicht.
Solch ein extrudierter 3-Schicht
Schlauch ergibt die besten Resultate im Hinblick auf Flexibilität und Isoliereigenschaften.
-
Ebenfalls
bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst das besagte verfahren die Schritte
- – Anbringen
eines externen Verriegelungsrings auf wenigstens einem elektrischen
Verbinder des besagten leitenden Kerns, und
- – Anbringen
wenigstens einer internen Ringnut in dem besagten flexiblen Schlauch
zur Aufnahme des Verriegelungsrings, wenn der Schlauch über dem
besagten Kern freigegeben wird.
-
Die
flexible Röhre
oder der flexible Schlauch wird dann auf den elektrischen Verbindern
oder Endstücken
des leitenden Kerns verriegelt, um gegenseitige Bewegung zu verhindern.
Die Nuten können auch
benutzt werden, äußere verschiebbare
Klemmstücke
zu halten, um jeden elektrischen Verbinder mechanisch festzulegen
und möglicherweise,
um äußere Abschirmungskontinuität zwischen
der Kupplung und den aufnehmenden Teilen zu erreichen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Mittelspannungskupplung,
die durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhalten wird, und die eingerichtet ist, ein aufnehmendes Kontaktelement
einer ersten Gerätestation
und ein aufnehmendes Kontaktelement einer zweiten Gerätestation
elektrisch miteinander zu verbinden.
-
Diese
Mittelspannungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen
leitenden Kern umfasst einschließlich eines metallischen Leiters
mit einem elektrischen Verbinder an jedem Ende, der eingerichtet
ist, mit dem besagten aufnehmenden Kontaktstück zusammenzupassen; und einen
flexiblen Schlauch, der wenigstens eine Isolierschicht aufweist,
bestehend aus einem Elastomer-Material, der den gesamten leitenden
Kern umschließt.
-
Bei
einem kennzeichnenden Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist das besagte Elastomer-Material ein
synthetisches Terpolymer von Ethylen, Propylen und Dien [EPDM] ist.
Bei einer Variante ist das Elastomer-Material Silicon.
-
Diese
Materialien werden wegen ihrer guten Flexibilität und Isoliereigenschaften
bevorzugt.
-
Weitere
charakterisierende Merkmale des vorliegenden Verfahrens und der
Mittelspannungskupplung sind in den anhängenden Ansprüchen erwähnt.
-
Es
ist zu erwähnen,
dass der Begriff "umfasst", wie er in den Ansprüchen benutzt
wird, nicht als beschränkend
auf die danach aufgelisteten Mittel interpretiert werden darf. Somit
darf der Schutzumfang des Ausdrucks "eine Einrichtung umfassend Mittel A
und B" nicht beschränkt werden
auf Einrichtungen, die nur aus den Komponenten A und B bestehen.
Es bedeutet, dass im Hinblick auf die vorliegende Erfindung die
einzig relevanten Komponenten der Einrichtung A und B sind.
-
Ähnlich ist
zu erwähnen,
dass der Begriff "verbinden", der auch in den
Ansprüchen
verwendet wird, nicht so interpretiert werden darf, dass er sich auf
nur direkte Verbindungen beschränkt.
Somit darf der Schutzumfang des Ausdrucks "eine Einrichtung A verbunden mit einer
Einrichtung B" nicht
beschränkt
werden auf Einrichtungen oder Systeme, bei denen ein Ausgang von
Einrichtung A direkt mit einem Eingang von Einrichtung B verbunden
ist. Es bedeutet, dass ein Pfad existiert zwischen einem Ausgang
von A zu einem Eingang von B, wobei dies ein Pfad sein kann, der
weitere Einrichtung oder Mittel umfasst.
-
Die
oben erwähnte
und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden verdeutlicht
und die Erfindung selbst am besten verständlich bei Bezug auf die folgende
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen,
in denen:
-
1 einen
Längsschnitt
durch einen leitenden Kern 1 einer erfindungsgemäßen Mittelspannungskupplung
repräsentiert;
-
2a und 2b das
linke Ende und eine Schnittansicht eines flexiblen Schlauchs 5 zeigt,
die bei der erfindungsgemäßen Kupplung
verwendet werden;
-
3 das
linke Ende des flexiblen Schlauchs 5 von 2 zeigt,
vorbereitet zur Aufnahme des leitenden Kerns 1 von 1;
-
4 das
linke Ende des gesamten Zusammenbaus der erfindungsgemäßen Mittelspannungskupplung
zeigt, einschließlich
des leitenden Kerns 1 von 1 und des
flexiblen Schlauchs 5 von 3; und
-
5 das
linke Ende der Mittelspannungskupplung im Eingriff mit einer Buchse
einer Gerätestation
zeigt.
-
Es
ist anzumerken, dass alle Ansichten, ausgenommen 2b,
Schnittansichten entlang der Längsachse
sind, und dass, obwohl nur das linke Ende der Mittelspannungskupplung
in den 2a, 3, 4 und 5 gezeigt
wird, die rechten Enden dieser Kupplung dazu identisch sind. Darüber hinaus
sind die verschiedenen Ansichten nicht alle im gleichen Maßstab gezeichnet.
-
Die
erfindungsgemäße flexible
Mittelspannungskupplung ist gedacht für die elektrische Verbindung
von elektrischen Mittelspannungseinrichtungen, die in getrennten
Gerätestationen
untergebracht sind. Solch eine elektrische Einrichtung kann beispielsweise
ein Schaltfeld oder ein Transformator sein, die bei Spannungen über 1 kV
arbeiten und in einer Gerätestation
eingeschlossen sind, diese kann zylinderförmig oder ein Kubus sein. Die
Gerätestation
ist mit einem isolierenden Medium gefüllt, das ist ein Fluid/Öl oder Gas,
gewöhnlich
Schwefelhexafluorid [SF6] unter Druck. Jeder Anschluss der elektrischen
Einrichtung ist mit einer so genannten Durchführungsbuchse oder Buchse hermetisch
abgeschlossen montiert in einem Durchbruch der Wand der Gerätestation.
-
Die
Durchführungsbuchse
ist ein isolierender spritzgegossener hohler Konus, der mit einem
metallischen Stab ausgestattet ist, der einen Verbinder an der Spitze
der Außenseite
dieses Konus mit einem aufnehmenden Verbinder auf der Innenseite
dieses Konus, in der Durchführungsbuchse
verbindet. Der aufnehmende Verbinder erfüllt die Anforderungen des ANSI/IEEE
Standards 386-1977, wie das auch der Fall ist bei der bekannten
Buchse "K1601PCC/K1601PCC-R
Klemmbare Gerätedurchführungsbuchse
mit Dichtung" der
AMERACETM Ltd. (10 Esna Park Drive Markham, Ontario, Canada L3R
1E1/1. November 1983). Es ist anzumerken, dass auch Durchführungsbuchsen
mit anderen Abmessungen, die aber mit der vorliegenden Kupplung zusammenpassen,
verwendet werden können.
-
Eine
Seite der Buchse, im Allgemeinen die Außenseite des Konus, ist eingetaucht
in das Isoliermedium der Gerätestation
und elektrisch verbunden mit der elektrischen Einrichtung, während die
Innenseite des Konus der Umgebungsluft ausgesetzt ist und mit dem
aufnehmenden Kontaktelement ausgestattet ist, das so gestaltet ist,
dass es ein Ende der flexiblen Kupplung aufnimmt.
-
Zum
Verbinden von zwei Buchsen miteinander enthält die flexible Kupplung einen
leitenden Kern, umgeben von einem flexiblen Schlauch, der im Detail
weiter unten beschrieben wird.
-
Der
leitende Kern von 1, durchgehend mit 1 bezeichnet,
ist aus einem flexiblen Leiter 2, der an jedem Ende mit
einem elektrischen Kontaktstück, mit
Pfeilen 3 und 4 gekennzeichnet, ausgestattet.
Jedes Kontaktstück
(Verbinder) 3, 4 ist eingerichtet, um mit dem
aufnehmenden Verbinder der Buchse zusammenzupassen. Der elektrische
Verbinder 3, 4 hat ein zentrales Sackloch 5, 6 zum
Anschluss an den entsprechenden aufnehmenden Verbinder der Buchse
und hat eine konische Form, deren Basis 7 bzw. 8 an
einem Ende des flexiblen Leiters 2 angeschlossen ist. Diese
Basis 7, 8 hat einen Durchmesser, der größer ist
als der Durchmesser des metallischen Leiters 2. Der elektrische
Verbinder 3, 4 ist weiterhin ausgestattet mit
einem äußeren Verriegelungsring 9, 10, der
mit einer internen Ringnut des flexiblen Schlauchs zusammenpasst.
-
Der
leitende Kern 1 ist bedeckt, geschützt und isoliert durch einen
flexiblen Schlauch, in den 2a, 2b und 3 durchgehend
mit 11 bezeichnet, hergestellt vorzugsweise aus einem in
bis zu drei Schichten aufgebauten Material.
-
Der
flexible Schlauch 11 ist ein gespritzter oder extrudierter
Schlauch, hergestellt aus einer ersten halbleitenden Schicht 12 (auf
der Innenseite), einer Isolierschicht 13, hergestellt aus
einem Elastomer Material, und einer zweiten halbleitenden Schicht 14 (auf
der Außenseite).
Zur Verbesserung der Elastizität
des flexiblen Schlauchs 11 ist das Elastomer Material der
Isolierschicht 13 vorzugsweise ein synthetisches Terpolymer
von Ethylen, Propylen und Dien [EPDM]. Zusätzlich kann dieses EPDM recycled werden
und ist somit umweltfreundlich. Der Schlauch 11 hat vorzugsweise
die gleiche Länge
wie der leitende Kern 1.
-
Der
flexible Schlauch wird dann vorbereitet für das Einbringen des leitenden
Kerns 1, wie in 3 gezeigt. Deshalb wird an jedem
Ende die zweite halbleitende Schicht 14 in einem bestimmten
Abstand bis auf die Isolierschicht 13 entfernt. Gleichzeitig
wird eine interne Ringnut 15 an jedem Ende in der ersten
halbleitenden Schicht 12 und teilweise in der Isolierschicht 13 des
flexiblen Schlauchs 11 angebracht. Der flexible Schlauch
wird dann radial aufgeweitet, und der leitende Kern 1 wird
eingeschoben.
-
Danach
wird der flexible Schlauch über
dem leitenden Kern 1 freigegeben, um eine resultierende Mittelspannungskupplung,
wie in 4 gezeigt, zu erhalten. Der flexible Schlauch 11 hat
nun die Form des darunterliegenden leitenden Kerns 1 angenommen,
und der letztere wird daran gehindert, sich darin zu bewegen, und
zwar wegen des Zusammenwirkens des externen Verriegelungsrings 9, 10 des
leitenden Kerns mit der internen Ringnut 15 des Schlauchs.
Die erste halbleitende Schicht 12 ist in Kontakt mit dem
metallischen Leiter 2 und den Verbindern 3, 4.
-
Wie
in 5 gezeigt, kann jedes Ende der so erhaltenen Kupplung
in Eingriff gebracht werden mit der Innenseite 16 einer
konischen Buchse, allgemein gekennzeichnet durch einen Pfeil 17,
wie oben beschrieben, und montiert in einem Durchbruch der Wand 18.
Der aufnehmende Verbinder 19 der Buchse 17 wird
so in Kontakt gebracht mit dem elektrischen Verbinder 3 des
leitenden Kerns über
dessen Bohrung 5, während
die Isolierschicht 13 der Kupplung in direkten Kontakt
gebracht wird mit der Innenseite 16 der Buchse. Um den
notwendigen Druck auf den Schlauch auszuüben, um einen Kontakt mit strammer
Passung zwischen den zusammenpassenden Teilen der Buchse und der
Kupplung sicherzustellen, wird ein Befestigungsring, gekennzeichnet mit
einem Pfeil 20, an jedem Ende über den leitenden Kern angebracht.
Auf der linken Seit der Kupplung stößt der Befestigungsring 20 gegen
die Basis 7 des konischen elektrischen Verbinders 3,
der von dem flexiblen Schlauch bedeckt ist und ist mechanisch befestigt
(was nicht gezeigt wird) an der Buchse 17.
-
Als
Option kann ein (nicht gezeigter) flexibler Metallschutz auf der
Außenseite
des Schlauchs angebracht werden zur Aufnahme von Kurzschlussströmen.
-
Es
ist schließlich
anzumerken, das die Isolierschicht der Buchse auch ein spritzgegossenes Elastomer
Material sein kann, vorzugsweise ein synthetisches Terpolymer von
Ethylen, Propylen und Dien [EPDM] wie für die Isolierschicht 13 des
flexiblen Schlauchs 11.
-
Während die
Grundlagen der Erfindung oben in Verbindung mit einer bestimmten
Einrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Beschreibung
nur beispielhaft gegeben wurde und nicht als Einschränkung des
Schutzumfangs der Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert wird.