DE3131274C2 - Erdverbindung für Schichtenmantel oder dgl. eines elektrischen Kabels - Google Patents

Abstract

Die Erdverbindung ist für die biegefähige Metallkomponente eines Schichtmantels oder für einen Bandschirm od.dgl. vorgesehen, dessen Endpartie in Form einzelner Mantel- oder Schirmstreifen (20a) nach außen zurückgezogen ist. Die Streifen werden zwischen einem inneren Federring (26) mit einer gewissen Dilatationskraft in axialer Richtung und einen über den Federring (26) passenden Kontaktring (28) eingeklemmt. Der Kontaktring (28) ist vorzugsweise mit mehreren Erdungsleitern (34) versehen. Die Anordnung ist für Starkstromkabel besonders geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdverbindung für die biegefähige Metallkomponente eines Schichtenmantels oder einen Bandschirm oder dgl. eines elektrischen Kabels, insbesondere eines Starkstromkabels, dessen Endpartie in Foim einzelner Mantel- oder Schirmstreifen nach außen zurückgebogen und zwischen zwei vom Kabeiende her auf den vorzugsweise bloßgelegten Mantel oder Schirm aufgeschobene und diese radial umgreifende Kontaktringe eingeklemmt sind.

Bei einer solchen aus der DE-OS 24 45 898 bekannten Erdverbindung wird die Endpartie des aus Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellten rohrförmigen Schirms eines elektrischen Kabels axial in Streifen eingeschnitten, die dann zwischen die in radialer Richtung sich erstreckenden Flansche zweier miteinander verschraubbarer Kontakte eingeklemmt sind. Die vorgenannte Erdverbindung zeichnet sich zwar durch große elektrische und mechanische Zuverlässigkeit aus und der benötigte Montageaufwand hält sich in Grenzen, jedoch sind die erforderlichen Schraubringe selbst aufwendig und teuer und benötigten in axialer und insbesondere auch in radialer Richtung einen Raumbedarf, wie er für manche Endverschluß- und insbesondere für bestimmte Muffen-Konzeptionen stört.

Schließlich erscheint die bekannte Erdverbindung für Kabel, die sowohl einen Kupferdrahtschirm als auch zusätzlich einen beispielsweise mit Aluminiumfolie mit umspritztem Kunststoffmantel gefertigten Schichtenmantel aufweisen, wenig geeignet.

Inzwischen gibt es jedoch in zunehmendem Maße Starkstromkabel, bei denen man wegen der Betriebssicherheit auf den herkömmlichen Kabelschirm, insbesondere aus Kupferdrähten hergestellt, nicht verzichten will, andererseits jedoch unter Zwischenschaltung beispielsweise einer isolierenden oder halbleitenden Schicht, z. B. aus Kreppapier, Gewebe- oder Folienbändem, einen Schichtenmantel aufbringt mit einer Metallinsbesondere Aluminiuminnenschicht, die eine zusätzliche Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser bieten soll und vorzugsweise aus Folie in Längseinführung mit axial verlaufender Klebfuge hergestellt ist.

Nun ist bei derartigen Kabeln infolge der weitgehend isolierenden Schicht zwischen Kupferschirm und Aluminium-Mantel der sonst gegebene Berührungsschutz nicht mehr sichergestellt. Vielmehr ist davon auszuge-

hen, daß betriebsbedingte Schaltvorgänge und die damit verbundenen Strom- bzw. Spannungsstöße in dem metallischen Mantel seinerseits Spannungen induzieren, die eine Gefahrenquelle darstellen können

Aus diesen und anderen Gründen ist es erstrebenswert, bei Kabeln der genannten Art nicht nur für eine Erdung bzw. Durchverbindung des Kupferdrahtschirms, sondern auch des Schichtenmantels besorgt zu sein. Entsprechendes gilt für die z. B. aus dem Bereich der Fernmeldetechnik als Außenkabel schon langer bekannten Schichtenmantelkabel, die keinen Kupferschirm enthalten, wo aber eine Erdung der Metallschicht bzw. -folie vorgeschrieben ist.

Der Erfindung liegt; daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere für Kabel der vorgenannten Art eine elektrisch sichere und montagefreundliche, insbesondere aber platzsparende Konzeption zu finden.

Ausgehend von einer Erdverbindung der eingangs genannten Art ist die vorgenannte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als innerer Ring ein Federring mit einer gewissen Dilatationskraft in axialer Richtung, und als äußerer Ring ein über den Federring passender mit mindestens einem Anschluß bzw. Erdungsleiter versehener formbeständiger Kontaktring angeordnet ist, wobei der Federring mit seiner Außenfläche die etwa parallel zur Kabelachse zurückgebogenen Mantel- oder Schirmstreifen gegen die Innenfläche des Kontaktringes preßt.

Eine solche Anordnung ermöglicht im Falle von Kunststoffkabeln mit herkömmlichem Berührungsschutz (Kupferschirm) in Kombination mit einem zusätzlich vorgesehenen Schichtenmantel mit metallischer Komponente das Vermeiden Undefinierter und möglicherweise gefährdender elektrischer Verhältnisse in dieser Komponente. Zum anderen ist diese Erdverbindung als elektrisch sehr zuverlässige, mechanisch ausreichend stabile und insbesondere auch in radialer Hinsicht sehr flach gestaltbare und damit platzsparende Konzeption für alle Kabeltypen geeignet, die eine metallische Folie, Bandschirm oder dgl. aufweisen, sei es für Berührungsschutz, sei es für den Feuchtigkeitsschutz oder sei es eine Schicht, der beide Funktionen gleichzeitig wahrnimmt. Voraussetzung ist allerdings, daß diese metallische Schicht bzw. Schirm noch ausreichend biegefähig ist, was für Foliendicken zwischen 0,1 bis 0,4 mm, in manchen Fällen auch darüber hinaus gegeben ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der innenliegende Federring aus einer mit Vorspannung aus Federmessing, -bronze oder dgl. gefertigten Hülse mit wechselseitig angeordneten etwa radial verlaufenden Einschnitten. Stärke und Breite dieser Ringe variiert je nach Kabeltyp bzw. dem Außendurchmesser der metallischen Schicht. Im allgemeinen genügt eine Breite von etwa 15 bis 50 mm für beide Ringe und eine Stärke von etwa 4 bis maximal 10 mm, wobei der außenliegende Kontaktring stärker ausgebildet ist als der Federring, um Formbeständigkeit zu garantieren. Der Kontaktring muß mindestens einen Anschluß- bzw. Erdungsleiter aufweisen, über den ein evtl. induzierter oder durch Erdschluß hervorgerufener Strom abgeleitet werden kann. Dabei wird bevorzugt, daß der elektrisch wirksame Querschnitt des Anschlußbzw. Erdungsleiters mindestens dem elektrisch wirksamen Querschnitt des Schichtenmantels bzw. Bandschirmes, der geerdet werden soll, entspricht. Es empfiehlt sich grundsätzlich eine Anordnung, bei der mehrere Anschluß- bzw. Erdungsleiter etwa gleichmäßig am Umfang des Kontaktringes verteilt angeordnet sind, da die Verwendung eines einzigen entsprechend querschnittstarken Leiters zumindest bei für größere Übertragungsleistungen vorgesehenen Kabeln zu Schwierigkeiten führen kann.

Diese Anschluß- bzw. Erdungsleiter können vorteilhafterweise bereits werkseitig an dem Kontaktring befestigt sein, wobei sich zur Erzielung einer flachen Bauweise insbesondere die Befestigung an der zur Eingangsseite des Kabels weisenden Stirnseite des Kontaktringes empfiehlt.

Die Befestigung kann bevorzugt durch Einlöten in entsprechend am Kontaktring angebrachte Bohrungen erfolgen. Sofern insbesondere für leistungsärmere Kabeltypen das Anbringen weniger oder nur eines einzelnen Leiters vorgesehen ist, kann diese auch vor Ort durch entsprechende am Kontaktring vorgesehene Halte- oder Klemmelemente vorgenommen werden.

Im Falle der Verwendung von Aluminium als metallische Komponente empfehlen sich kontaktverbessernde Maßnahmen an der Außenfläche des Federringes und/ oder an der Innenfläche des Kontaktringes. Solche kontaktverbessernden Maßnahmen sind grundsätzlich bekannt (vgl. z. B. DE-OS 24 45 898).

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispicls näher erläutert werden, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung entnehmen lassen. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Kabel mit komplett montierter Erdverbindung;

Fig. 2 einen Kontaktring mit in Bohrungen eingelöteten Erdungsleitern, in perspektivischer Darstellung;
Fig.3 einen Federring in perspektivischer Darstellung.

In F i g. 1 sieht man eine komplett montierte Erdverbindung für den Schichtenmantel eines Kabels, wie sie insbesondere Bestandteil einer Kabel-Verbindungsmuffe oder auch eines Endverschlusses für ein Kabel sein kann. Die Eingangsseite des Kabels liegt rechts vom gezeigten Ausschnitt. Der innenliegende Leiter des Kabels ist nicht sichtbar, ebensowenig die für Energiekabel weitgehend üblich gewordene Isolierschicht aus vernetztem Polyäthylen. Die darüber befindliche halbleitende Schicht 10 ist links in der Figur sichtbar, wo sie unterhalb des zusätzlichen halbleitenden Bandwickels 12 an dessen Absetzkante 14 zum Vorschein kommt. Über den halbleitenden Bandwickel — wie er werkseitig aufgebracht ist — liegt der Kupferdrahtschirm 16 und über diesem eine relativ dünne Zwischenschicht 18, beispielsweise aus isolierendem oder halbleitendem Kreppapier oder Gewebeband, auf die die insbesondere aus Aluminium bestehende Innenschicht des Schichtenmantels 20 (in der Figur als schwarzer Strich dargestellt) folgt. Außerhalb der metallischen Schicht 20 schließt sich der Außenmantel 22 an, der wegen des gewünschten Wasserdiffusions-Widerstandes statt aus PVC bevorzugt aus Polyäthylen besteht. Etwa in der Bildmitte sieht man die hier schräg verlaufende Absetzkante 24 dieses Außenmantels. Links davon schließen sich nun der Federring 26 und der diesen von außen umfassende Kontaktring 28 an. Die beiden Ringe sind im Gegensinn zueinander konisch ausgebildet, und zwischen ihnen ist die jgf. in Streifen 20a geschnittene Schicht 20 eingeklemmt. Wie ersichtlich preßt sich der dünnere und unter Vorspannung stehende Federring 26 von innen gegen den stärker ausgebildeten formbeständigen Kontaktring 28 an, ohne etwa in unerwünschter Weise auf

das Kabel zu pressen. Links vor dem Federring 26 sieht man einen Montagedrahtring 30, der radial bei der Montage vor den Federring 26 gelegt werden kann, um das Urnbiegen der Metallfolienstreifen 20a zu erleichtern und insbesondere eine Beschädigung derselben zu vermeiden. Dicht davor ist die zwischen Kupferschirm 16 und Aluminiumschicht 20 befindliche Zwischenschicht 18 abgesetzt; die einzelnen Kupferleiter 32 des Schirmes 16 sind umgebogen und verlaufen direkt entlang der Außenfläche des Kontaktringes 28 nach hinten in Richtung Kabel-Eingangsseite. Im Bereich der Absetzkante 24 des Außenmantels 22 treffen die einzelnen Schirmleiter 32 mit den parallellaufenden Erdungsleiter 34 zusammen, die im dargestellten Falle in die Stirnseite 36 des Kontaktringes 28 vermittels dort befindlicher is Bohrungen eingelötet sind. Wie ersichtlich läßt sich auf diese Weise eine besonders platzsparende Lösung verwirklichen. Entsprechend kann beispielsweise auf die ganze Erdverbindungs-Anordnung ein Schrumpfschlauch 37 aufgebracht werden, der rechts im Bild ggf. durch Aufbringen einer Schmelzkleberschicht verklebt sein kann und links im Bild sich fortsetzt und über die dort normalerweise befindliche und nur ganz schematisch angedeutete Wickelkeule 38 weiterverläuft, im Falle einer Verbindungsmuffe normalerweise bis über die spiegelsymmetrisch angeordnete Erdverbindung des von der anderen Seite herkommenden Anschlußkabels. Zwischen Schrumpfschlauch 37 und der kabelseitig vorhandenen halbleitenden Schicht 10 ist im Anschluß an die eigentliche Erdverbindung noch eine bei der Montage erst aufzubringende halbleitende Wickelschicht 40 angedeutet, die im Zusammenhang steht mit der Ausbildung der Wickelkeule 38. Deren Gestaltung ist grundsätzlich bekannt, ebenso ist die weitere — ebenfalls nicht dargestellte — Umhüllung und Komplettierung der gezeigten Anordnung, beispielsweise mittels PVC-Schutzrohr und dazwischen eingebrachtem Gießharz bekannt, so daß nicht weiter darauf einzugehen ist. Schließlich ist in Fig. 1 noch ein Halteelement 42 zu sehen, im dargestellten Fall ein im Kontaktring 28 verschraubbar eingelassener Schraubbolzen.

Zur Montage der dargestellten Erdverbindung wird im einzelnen wie folgt vorgegangen:

Der Polyäthylen-Außenmante! 22 wird mit einem Schäler bis auf die Aluminium-Schicht 20 gemäß der Absetzkante 24 abgesetzt. Um eine saubere Absetzkante der Metallschicht 20 zu erhalten, können um diese ringsum verlaufende Einkerbungen angebracht und das zwischenliegende Folienmaterial leicht entfernt werden. Nunmehr werden in die metallische Schicht 20 bzw. den Bandschirm aus Aluminium oder Kupfer oder dgl. etwa 30 mm lange Einschnitte axial in Richtung Kabeleingangsseite vorgenommen. Nach Oberschieben des Federringes 26 und einer eventuellen Anbringung eines Montagedrahtringes 30 werden die freien Enden der Streifen 20a über diesen Drahtring 30 zurückgetragen und auf die zur Kabeleingangsseite sich leicht konisch erweiternde Außenfläche des Federringes 26 aufgelegt. Zweckmäßigerweise wird zuvor der vorgespannte Federring 26 mittels eines zu verdrillenden radial umlaufenden Drahtes etwas zusammengedrückt Nunmehr wird der Kontaktring 28 — in F i g. 1 von links kommend — auf den Federring 26 zumindest ein Stück weit aufgeschoben, wonach der ggf. benutzte in dieser Stellung rechts vom Kontaktring befindliche (nicht näher dargestellte) Spanndraht entfernt werden kann. Nunmehr weitet sich der Federring 26 auf und der Kontaktring wird vollständig übergeschoben.

Grundsätzlich kann auch der Federring 26 breiter ausgebildet sein als der Kontaktring 28, so daß das Zusammendrücken mittels Spanndraht erleichtert wird und dieser Draht nach gänzlichem Überschieben des Kontaktringes 28 entfernt werden kann. Im Kontaktring 28 befinden sich in stirnseitig (vgl. 36) eingebrachte Bohrungen eingelötete Erdungsleiter 34, die zusammen mit den umgebogenen Einzeldrähten 32 des Kupferschirms nach Beendigung der Montage aus dem Schrumpfschlauch 37 herausgeführt und an einer vorgesehenen Stelle des Endverschlusses gemeinsam geerdet oder im Falle der Herstellung einer Verbindungsmuffe durchverbunden werden, z. B. mittels Preßverbinder, mit dem von der anderen Erdverbindung kommenden Kupferstrang.

F i g. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung den Kontaktring 28 mit den eingelöteten Erdungsleitern 34, die am Umfang etwa gleichmäßig verteilt sind. Es versteht sich, daß auch andere Anbringungsmöglichkeiten in Frage kommen, ggf. auch die Möglichkeit einer erst im Rahmen der Montage erfolgenden Anbringung etwa mittels Verklemmung, Verschraubung oder dgl.. Die gezeigte Lösung hat sich allerdings als besonders zuverlässig erwiesen.

In Fig.3 ist — ebenfalls perspektivisch — der Federring 26 gezeigt mit den hier deutlich werdenden Einschnitten 44. Der Federring 26 besteht bevorzugt aus Federmessing oder Federbronze, wobei er zumindest bezüglich der Außenfläche zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes verzinnt sein kann.

Eine entsprechende Oberflächenverbesserung kann auch für den Kontaktring 28 in Frage kommen, der normalerweise aus Messing, Kupfer o. ä. hergestellt ist. Durch die gegenläufige Konizität der beiden Ringe 26 und 28, die Scharfkantigkeit der Einschnitte 44 und die relativ große im wesentlichen parallel zum Kabelaußenmantel liegende Kontaktfläche für die Folien- bzw. Schirmstreifen 20a ergeben sich in der Regel auch im Falle von Aluminium als Schichtenmantelkomponente bzw. Bandschirm-Material keine besonderen Kontaktprobleme. Es können sich jedoch kontaktverbessernde Oberflächenmaßnahmen empfehlen, u. a. auch die Verwendung einer an sich bekannten Kontaktpaste, die vor dem Überschieber, der Ringe 26,28 eingebracht werden kann.

Für die Ausbildung des Halteelementes 42 zum gegenseitigen Arretieren der Ringe gibt es verschiedene Möglichkeiten. Besonders einfach gestaltet sich die Verwendung des gezeigten Schraubenbolzens 42, der nach Überschieben des Kontaktringes 28 über den Federring 26 eingedreht wird, und damit ein seitliches Verrutschen des Federringes 26, das wegen der konischen Ausbildung der Ringe nur nach rechts erfolgen könnte, verhindert

Abschließend sei klargestellt, daß die Erfindung auf alle Arten von zu erdenden metallischen folien- oder bandartigen Schirmen oder dgl. anwendbar ist, gleichgültig ob das Kabel zusätzlich mit einem Drahtschirm oder dgl. ausgerüstet ist oder nicht, und unabhängig davon, ob diese metallische Schicht längslaufend oder gewickelt aufgebracht und ob sie ggf. papier- oder kunststoff-beschichtet ist, was sich etwa im Falle eines PE-Außenmantels mantelseitig empfehlen kann. Hauptanwendungsgebiet sind Starkstromkabel. Doch kommen auch Kabel mit Kommunikationsfunktion in Frage, insbesondere Schichtenmantelkabel, soweit eine Erdung der metallischen Schicht erwünscht bzw. vorgeschrieben ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Erdverbindung für die biegefähige Metailkomponente eines Schichtenmantels oder für einen Bandschirm oder dgl. eines elektrischen Kabels, insbesondere eines Starkstromkabels, dessen Endpartie in Form einzelner Mantel- oder Schirmstreifen nach außen zurückgebogen und zwischen zwei vom Kabelende her auf den vorzugsweise bloßgelegten Mantel oder Schirm aufgeschobene und diese radial umgreifende Kontaktringe eingeklemmt ist, d a durch gekennzeichnet, daß als innerer Ring ein Federring (26) mit einer gewissen Dilatationskraft in axialer Richtung, und als äußerer Ring ein über den Federring (26) passender mit mindestens einem Anschluß- bzw. Erdungsleiter (34) '/ersehener formbeständiger Kontaktring (29) angeordnet ist, wobei der Federring (26) mit seiner Außenfläche die etwa parallel zur Kabelachse zurückgebogenen Mantel- oder Schirmstreifen (20a,} gegen die Innenfläche des Kontaktringes (28) preßt.

2. Erdverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (26) eine mit Vorspannung aus Federmessing, -bronze oder dgl. gefertigte Hülse ist mit wechselseitig angeordneten etwa radial verlaufenden Einschnitten (44).

3. Erdverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (26) etwa eine Materialstärke von 2 bis 8 mm, eine Breite von etwa 15 bis 50 mm aufweist, und daß die Einschnitte (44) eine Tiefe von 50 bis 90 % der Gesamtbreite aufweisen und eine Breite von etwa 0,5 bis 2,5 mm, und daß der Winkelabstand der auf der gleichen Seite befindlichen Einschnitte (44) jeweils etwa 10 bis 50 Grad beträgt.

4. Erdverbindung ne.ch mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (28) eine Stärke von 4 bis 15 mm aufweist und stärker ist der zugehörige Federring (26).

5. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch wirksame Querschnitt des oder der Anschluß- bzw. Erdungsleiter (44) mindestens dem elektrisch wirksamen Querschnitt des Schichtenmantels bzw. Bandschirmes (20) entspricht.

6. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anschlußbzw. Erdungsleiter (34) am Umfang des Kontaktringes (28) verteilt sind.

7. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Anschluß- bzw. Erdungsleiter (34) vorzugsweise eine werkseitig in Bohrungen des Kontaktringes (28) eingelötet sind.

8. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Anschluß- bzw. Erdungsleiter (34) an der zur Eingangsseite des Kabels weisenden Stirnseite (36) angebracht, insbesondere angelötet sind.

9. Erdverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Anschluß- bzw. Erdungsleiter (34) Massivoder Litzendrähte aus Kupfer sind.

10. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-

net, daß Federring (26) und Kontaktring (28) durch mindestens ein Klemm- oder Halteteil (42) gegen ein unerwünschtes Verrutschen in axialer Richtung gesichert sind.

11. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Federring (26) und/oder Kontaktring (28) einen konischen Querschnitt aufweisen.

12. Erdverbindung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche für ein Kabel mit Aluminium-Mantel oder -Schirm, dadurch gekennzeichnet, daß die mit diesen in Berührung kommenden Teile des Federringes (26) und/oder Kontaktringes (28) zumindest teilweise eine die Aluminiumoxidschicht durchdringende Gestaltung, z. B. eine entsprechende Riffelung bzw. Rauigkeit, aufweisen.

13. Erdverbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktpaste zwischen Federring bzw. Kontaktring (26, 28) und den Schirmbzw. Bandstreifen (20a,) angebracht ist.