FI121904B

FI121904B - Läpivientiosa sekä menetelmä

Info

Publication number: FI121904B
Application number: FI20055682A
Authority: FI
Inventors: Erkki Miettinen
Original assignee: Abb Oy
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2011-05-31
Also published as: US7446268B2; FI20055682A0; US20070137876A1; FI20055682A

Description

Läpivientiosa sekä menetelmä

Keksinnön ala Tämä keksintö koskee ratkaisua kaapeliläpiviennin aikaansaamiseksi erityisesti suuren läpimitan omaaville kaapeleille.

5 Tekniikan tason kuvaus

Erityisesti suurtaajuisten signaalikaapeleiden, kuten esimerkiksi taajuusmuuttajien moottorikaapeleiden läpivienti kaappiin tai koteloon on käytännössä ongelmallista. Läpiviennissä on otettava huomioon riittävä tiivistys ympäristöä ajatellen (IP-suojaus) sekä lisäksi riittävä suojaus elektromagneettista 10 emissiota (EMC) vastaan. Pienillä kaapeliläpimitoilla on saatavilla erilaisia valmiita läpivientinippoja, muuta suurille kaapeleille, joiden läpivientiosilta edellä mainittujen ominaisuuksien lisäksi edellytetään myös tehokasta vedonpoistoa, ei tyydyttävästi toimivia läpivientiosia ole saatavilla.

Eräs toinen läpivientiosiin liittyvä ongelma on se, että esimerkiksi 15 suuritehoisen taajuusmuuttajan liityntäkaapeleiden läpimitta voi olla 55 mm samalla, kun itse taajuusmuuttajan kotelon leveys on vain 200 mm. Näin ollen kaapelin läpivientiosalle ei ole olemassa paljoa tilaa, vaan sen tulisi siksi olla rakenteeltaan sellainen, että se ei vaadi merkittävästi tilaa siitä seinämästä, johon se asennetaan.

20 Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoitus on saada aikaan ratkaisu, joka soveltuu erityisesti suuren läpimitan omaavien kaapeleiden läpiviennin toteuttamiseksi.

o Tämä päämäärä saavutetaan itsenäisen patenttivaatimuksen 1 mukaisella ύ menetelmällä ja itsenäisen patenttivaatimuksen 6 mukaisella läpivientiosalla.

o ^ 25 Keksinnössä hyödynnetään sähköä johtavan läpivientiholkin ja ku- tistemuhvin yhdistelmää tehokkaan läpiviennin aikaansaamiseksi. Kutistemuh-

X

£ vin sisäpinnalle järjestetty johtava materiaalikerros tulee kosketukseen seinä- c\j mään kiinnitetyn johtavan läpivientiholkin ja kaapelin kanssa. Näin saadaan ίο aikaiseksi tehokas EMC-suojaus läpivientikohdassa. Lämmittämällä kutistetta isi § 30 va kutistemuhvi vuorostaan tiivistyy vasten kaapelia, jolloin saadaan aikaan ^ tehokas IP-suojaus ja lisäksi vedonpoisto.

2

Keksinnön mukaisen menetelmän ja läpivientiosan edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2 - 5 ja 7 -8.

Kuvioiden lyhyt kuvaus 5 Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen läpivientiosan sekä menetelmän ensimmäistä edullista suoritusmuotoa, ja kuviot 2 - 4 havainnollistavat keksinnön mukaisen läpivientiosan 10 vaihtoehtoisia asennustapoja.

Joidenkin suoritusmuotojen kuvaus

Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen läpivientiosan sekä menetelmän ensimmäistä edullista suoritusmuotoa. Kuviossa 1 nähdään kaa-peliläpivienti leikattuna.

15 Seinämä 1, jonka läpi kaapeli viedään, voi olla esimerkiksi sähkö- asennuskaapin metalliseinämä. Kuvion 1 tapauksessa seinämään on hitsaamalla 8 kiinnitetty metallinen läpivientiholkki 2. Hitsaus voidaan käytännössä toteuttaa esimerkiksi TIG-, MIG- tai kitkahitsauksella. Kyseessä voi olla esimerkiksi teräsholkki, joka on mitoitettu käytettävän kaapelin halkaisijan perus-20 teella sopivaksi, eli sallii kaapelin läpi pujottamisen. Halkaisijasta riippuen läpi-vientiholkin pituus voi käytännössä olla noin 20 - 30 mm. Mahdollisten korroosion aiheuttamien ongelmien eliminoimiseksi on edullisesti ainakin läpivien-tiholkin 2 ulkopinta sähkösinkitty. Keksinnön mukaisesti on myös mahdollista, ^ että läpivientiholkki ei ole erillinen seinämään kiinnitetty holkki vaan, että se on g 25 yhtä materiaalia seinämän 1 kanssa. Tällöin se voi olla valmistettu esimerkiksi ιό suoraan seinämateriaalista pursottamalla.

x Läpivientiholkin 2 päälle pujotettava kutistemuhvi 3 voi olla valmis-

CC

tettu polyolefiinista. Tällöin kutistemuhvi 3 voidaan mitoittaa esimerkiksi siten, £> että sen pituus on halkaisijasta riippuen noin 50 - 100 mm ja sen seinämän cd g 30 paksuus on kutistuksen jälkeen noin 2 - 3 mm.

o Kutistemuhvin 3 sisäpinnalle järjestetään keksinnön mukaisesti sähköä johtava materiaalikerros 5. Kuvion 1 tapauksessa on esimerkinomaisesti oletettu, että kyseinen materiaalikerros 5 muodostuu metallipartikkeleista, 3 jotka on sekoitettu sisäpinnalle levitettyyn tartuntakerrokseen 4 tai metallilan-goista. Keksinnön mukaisesti on kuitenkin ajateltavissa, että materiaalikerros 5 muodostuu metalliverkosta, jota tartuntakerros 4 pitää paikallaan, tai vaihtoehtoisesti metalliverkosta, joka on irrallaan kutistemuhvin suhteen (eli tartuntaker-5 rosta ei ole). Mahdollisimman hyvän EMC-suojauksen aikaansaamiseksi olisi kuitenkin toivottavaa, että sähköä johtava materiaalikerros 5 ympäröisi kaapelia koko 360° matkalla.

Mahdollinen kutistemuhvin sisäpinnalle järjestettävä tartuntakerros 4 valitaan edullisesti käytettävän kaapelin materiaalista riippuen sellaiseksi, 10 että sillä saadaan aikaan hyvä tartunta kaapeliin ja läpivientiholkkiin 2, kun ku-tistemuhvia lämmitetään sen halkaisijan pienentämiseksi. Kyseessä voi olla liimakerros, joka lämmittämällä aktivoituu tarttumaan kaapeliin ja läpivienti-hoikkiin. Mikäli materiaali kaapelissa, jonka kanssa tartuntakerros 4 tulee kosketukseen, on esimerkiksi PVC:tä tai XLPE:tä, voi tartuntakerros 4 olla esimer-15 kiksi sulateliimaa (hot melt adhesive). Tartuntakerroksen 4 käytöllä saavutetaan se etu, että kaapeliläpiviennistä tulee jäykempi, jolloin se toimii tehokkaammin vedonpoistajana, ja lisäksi se tiivistää kaapelin, läpivientiholkin ja kutistemuhvin välisiä liitospintoja siten, että rakenteen IP-suojaus pölyä ja vettä vastaan tehostuu.

20 Sähkökaapin valmistuksen yhteydessä sähkökaapin seinämään voidaan kiinnittää ainakin läpivientiholkki 2. Tällaisen sähkökaapin toimituksen mukana voidaan asiakkaalle toimittaa sopivaksi mitoitettu kutistemuhvi sähköä johtavalla materiaalikerroksella (kutistemuhvin kanssa kiinteänä osana tai siitä erillisenä osana). Tällöin sähköasennuksen yhteydessä läpivienti voidaan to-^ 25 teuttaa esimerkiksi lämpöpuhaltimella, jolla läpivientiholkin 2 päälle pujotetun cg kutistemuhvin 3 ensimmäinen pää lämmitetään sen kutistamiseksi ja mahdolli- g sen tartuntakerroksen 4 aktivoimiseksi siten, että kutistemuhvi tarttuu läpivienti tiholkkiin. Tämän jälkeen kaapeli kuoritaan ja pujotetaan kutistemuhvin läpi.

x Lopuksi lämmitetään kutistemuhvin toinen pää siten, että se kutistumalla (ja

CC

30 mahdollisen tartuntakerroksen välityksellä) tarttuu kaapeliin, co On myös ajateltavissa, että läpivientiholkkia ei vielä valmistuksen

CO

g yhteydessä kiinnitetä sähkökaappiin, vaan se toimitetaan kutistemuhvin kans- o sa erillisenä toimituksena asennuspaikalle, jossa läpiviennin toteuttaminen täl löin aloitetaan kiinnittämällä läpivientiholkki sähkökaapin seinämään.

4

Edelleen on ajateltavissa, että valmistuksen yhteydessä on sähkö-kaapin seinämään kiinnitetty läpivientiholkki 2, jonka lisäksi kutistemuhvi 3 on kiinnitetty ensimmäisestä päästään läpivientiholkin päälle. Tällöin varsinaisessa sähköasennuksessa riittää, että kaapeli pujotetaan läpivientiholkin ja kutis-5 temuhvin läpi, jonka jälkeen kutistemuhvin toista päätä lämpöpuhaltimella lämmittämällä kaapeliläpivienti saadaan viimeisteltyä.

Kuviot 2-4 havainnollistavat keksinnön mukaisen läpivientiosan vaihtoehtoisia asennustapoja.

Kuviossa 2 nähdään kaapeliläpivienti sähkökaapin tai -kotelon ala- 10 pinnasta. Läpäistävä seinämä 1 muodostaa näin ollen kotelon pohjan. Kuviosta 2 havaitaan, että kaapelia on kuorittu siten, että sen ulkomanttelista 6 on poistettu osa. Kaapelin konsentrinen suoja 7, joka tässä esimerkissä koostuu sähköä johtavista lanka- tai foliorakenteista on siten tullut kosketukseen kutistemuhvin 3 sisäpinnalle järjestetyn johtavan materiaalikerroksen 5 kanssa.

15 Tämä metallikerros 5 on vuorostaan kosketuksessa sähköä johtavan läpivientiholkin 2 kanssa, mikä tarkoittaa, että konsentrinen suoja on tullut sähköiseen kontaktiin seinämän 1 kanssa. Tämä mahdollistaa 360° sähköisen kontaktin läpivientiosan sisäpinnan kanssa, jolloin EMC-suojauksesta saadaan mahdollisimman tehokas.

20 Kuvion 3 tapaus vastaa hyvin pitkälle kuvion 2 tapausta. Kuvion 3 esittämässä tapauksessa kuitenkin kyseessä on sähkökaapin yläpinnan ulkopuolelle järjestetystä läpivientiosasta. Seinämä 1 muodostuu tällöin sähkökaapin katosta.

Kuvion 4 tapaus vastaa hyvin pitkälle kuvion 2 tapausta. Kuvion 4 ^ 25 esittämässä tapauksessa kuitenkin kyseessä on sähkökaapin alapinnan sisä- ° puolelle järjestetystä läpivientiosasta. Seinämä 1 muodostuu tällöin sähkökaa- i g pin pohjan.

LO On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on x ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ämmät-

CC

30 timiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat oo ilman että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

LO

o o C\l

Claims

1. Menetelmä seinämän (1) läpäisevän kaapeliläpiviennin toteuttamiseksi, jossa menetelmässä lämmitetään kutistemuhvin (3) toista päätä kutistemuhvin (3) toisen 5 pään halkaisijan pienentämiseksi ja kutistemuhvin kiinnittämiseksi kaapeliin (6, 7), t u n n e 11 u siitä, että menetelmässä: ennen mainittua lämmittämistä pujotetaan kaapeli läpivientiholkin (2) ja sisäpinnallaan sähköä johtavan materiaalikerroksen (5), joka muodostuu metallipartlkkeleita tai metallilankoja sisältävästä tartuntakerroksesta (4), 10 omaavan kutistemuhvin (3) läpi, jonka kutistemuhvin ensimmäinen pää on kiinnitetty läpivientiholkkiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi järjestetään mainitun kutistemuhvin (3) ensimmäinen pää sähköä johtavan läpivientiholkin (2) päälle, ja lämmitetään kutiste- 15 muhvin (3) ensimmäistä päätä kutistemuhvin halkaisijan pienentämiseksi ja ensimmäisen pään kiinnittämiseksi läpivientiholkkiin (2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi levitetään metallipartlkkeleita tai metallilankoja sisältävä tartunta kerros (4) kutistemuhvin (3) sisäpinnalle.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi järjestetään erillinen metalliverkko (5) kutistemuhvin sisään.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, t u n -^ n e 11 u siitä, että menetelmä käsittää lisäksi läpivientiholkin (2) kiinnittämisen n 25 hitsaamalla seinämään (1).

6. Kaapelin läpivientiosa, joka käsittää kutistemuhvin (3), joka on !£ lämmittämällä kutistettavissa tarttumaan kaapeliin (6, 7), tunnettu siitä, x että mainittu kutistemuhvi (3) on läpivientiholkin (2) päälle pujotettava kutiste- muhvi (3), jonka sisäpinnalle on järjestetty läpivientiholkin (2) kanssa koske- CM g 30 tukseen tuleva sähköä johtava materiaalikerros (5), ja joka on lämmittämällä g kutistettavissa tarttumaan läpivientiholkkiin (2) sekä mainittuun läpivientiholkin ° läpi pujotettuun kaapeliin (6, 7), ja mainittu sisäpinnalle järjestetty materiaali- kerros muodostuu metallipartlkkeleita tai metallilankoja sisältävästä tartunta-kerroksesta (4).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen läpivientiosa, tunnettu siitä, että mainittu tartuntakerros (4) on lämmittämällä aktivoitavissa tarttumaan läpi-vientiholkkiin (2) ja/tai läpivientiholkin läpi pujotettuun kaapeliin (6, 7).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 6 - 7 mukainen läpivientiosa, tun-5 n e 11 u siitä, että sisäpinnalle on järjestetty erillinen metalliverkko (5). δ (M i 00 o tn X en CL (M 00 CD m m o o (M