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Hintergrund
der Erfindung
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Die hierin beschriebene Erfindung
betrifft eine Technologie zum Spleißen elektrischer Mittel- und
Hochspannungskabel. Insbesondere betrifft die Erfindung ein im Voraus
zusammengebautes elektrisches Verbindungsbauteil zum Spleißen elektrischer Mittel-
und Hochspannungskabel, wie sie in WO-A-95/31845 den Oberbegriff des Anspruchs
1 bildend offenbart sind.
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Elektrische Mittel- und Hochspannungskabel bestehen
typischerweise aus einem Mittelleiter aus Kupfer oder Aluminium,
der von verschiedenen konzentrischen Schichten verschiedener Materialien
umgeben ist. Insbesondere ist der Mittelleiter typischerweise von
einer isolierenden Schicht umgeben, die wiederum von einer leitfähigen Abschirmungsschicht und
einem äußeren Schutzmantel
umgeben ist. Das Material und die Abmessungen der isolierenden Schicht
sind so gewählt,
das die benötigte
Isolierung des Mittelleiters erreicht ist. Die Abschirmungsschicht
ist eine leitfähige
Schicht, die elektrisch auf Masse gehalten ist und die typischerweise
derart ausgestaltet ist, dass sie in dem Fall, dass ein Kurzschluss
auftreten sollte, Kurzschlussströmen
widersteht. Die leitfähige
Abschirmung weist gewöhnlich eine
Schicht aus Abschirmungsadern auf. Der äußere Mantel versieht das Kabel
mit einem Schutz gegen mechanische Stöße und verhindert den Eintritt
von Feuchtigkeit oder Wasser in die Verspleißung.
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Beim Aufbau eines Stromverteilungsnetzwerks
ist es häufig
notwendig, die Enden der Mittel- oder Hochspannungskabel zusammenzuspleißen. Das
Spleißen
wird in einer über
viele Dekaden erfahrenen Weise gemacht. Zuerst werden benachbart
zu den zu spleißenden
Enden von jedem der verschiedenen Kabel Schichten derart entfernt,
dass ein Teil jeder Schicht bloßliegt.
Danach werden die Mittelleiter durch die Verwendung bekannter schraubenartiger
oder Quetsch-Verbinder
miteinander verbunden. Schließlich
ist es notwendig, den elektrischen Aufbau der Originalkabel über den
Bereich der Verspleißung wiederherzustellen.
D. h. die Verspleißung
muss mit einer isolierenden Schicht über den Zentralleiter, einer
leitfähigen
Abschirmung und einer äußeren Schutzschicht
versehen werden.
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Gegenwärtig werden die Isolationsschicht, die
leitfähige
Abschirmung und der Schutzmantel typischerweise durch individuelles
Installieren mehrerer Materialschichten auf der Verspleißung oder durch
die Verwendung von Mehrschichtkomponenten, die zum gleichzeitigen
Installieren über
der Verspleißung
mehr als eine Schicht in einem einzigen Mantel aufweisen, wiederhergestellt.
Diese Mäntel werden
vorzugsweise aus einem elastomeren Material gebildet, das mechanisch
aufgeweitet und auf einem Stützkern
angeordnet wird. Der aufgeweitete Mantel kann dann vor dem Spleißen über ein
Kabelende bewegt werden und dann zum Installieren einfach über den
Spleiß zurückbewegt
werden. Der Stützkern
wird dann nach dem Anordnen der Mantels über der gesamten Verspleißung entfernt,
so dass der Mantel elastomerisch auf den Verspleißung zurückschrumpft.
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Der Stützkern kann eine beliebige
von mehreren Formen annehmen, z. B. kann der Stützkern aus Schläuchen bestehen,
die aus vorgestreckten Komponenten herausgezogen werden und die
dann zum Entfernen von dem Kabel in Teile gespalten werden können. Solch
eine Anordnung ist beispielsweise in 2 in
DE-A-30 01 158 gezeigt. Ein alternativer Ansatz kann aus EP-A-0
702 444 entnommen werden. Noch eine andere Bauart eines Stützkerns
ist ein spiralig gewundenes System, das schrittweise entfernt wird,
wodurch ein Zurückschrumpfen
des Systems ermöglicht
ist, wie in US-A-3,515,798, EP-A-0
101 472, DE-A-37 15 915 oder U5-A-5,589,667 beschrieben.
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Es ist bekannt, einen elastomeren
Mehrschichtmantel, der z. B. die Isolationsschicht und die leitfähige Abschirmungsschicht
wiederherstellen kann, vorzusehen. Es ist ebenfalls bekannt, in
den Mantel zusätzliche
Beanspruchungskontrollkomponenten zum Glätten von Isolationsbeanspsruchungsbereichen,
die unvermeidlich an Unstetigkeitsstellen in der leitfähigen Abschirmung
auftauchen, aufzunehmen.
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Nach dem Installieren des elastomeren Mehrschichtmantels
(eine Isolationsschicht und eine leitfähige Schicht aufweisend) über der
Verspleißung muss
der Teil des Mantels, der die leitfähige Abschirmung bereitstellt,
mit den offenliegenden leitfähigen, Schutzschichten
der beiden Kabelenden elektrisch verbunden werden. Dies wird normalerweise
erreicht, indem zusätzliche
leitfähige
Schichten über den
gesamten Mehrschichtmantel angeordnet werden. Die zusätzliche
leitfähige
Schicht ist typischerweise aus einem z. B. metallischen Geflecht
geformt, das sich sowohl über
den gesamten Mehrschichtmantel erstreckt, als auch über die
bloßliegenden
Teile der leitfähigen
Schutzschichten an beiden Kabelenden. Besonders bevorzugt werden
für diesen Zweck
Kupfergeflechte verwendet. Für
eine zuverlässige
Verbindung werden Federverbinder, wie z. B. Federn mit konstanter
Kraft, an das leitfähige
Geflecht an den Punkten angelegt, wo das leitfähige Geflecht überlappt
und die bloßliegenden
Teile der Kabelschutzschicht berührt.
Die Federn mit konstanter Kraft haben den Vorteil, einen sicheren
und dauerhaften elektrischen Kontakt zwischen dem leitfähigen Geflecht
und der Abschirmung des Kabels herzustellen, der in der Lage ist,
elektrischen Strömen,
die sich bei einem Kurzschluss ergeben würden, zu widerstehen. Die Verwendung
von Federn mit konstanter Kraft ist wichtig, da Experimente gezeigt
haben, dass ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen dem
leitfähigen
Geflecht und der Kabelabschirmung durch beispielsweise einen elastomeren
Gummimantel, der über
dem Geflecht angeordnet wird, insbesondere im Fall von Kurzschlüssen, nicht
gegeben ist.
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Schließlich muss ein äußerer Schutzmantel über der
gesamten Verspleißung
angeordnet werden und dient dadurch als Kabelmantelersatz. Der äußere Mantel
wird typischerweise durch Verwendung eines vorgestreckten Schlauchs,
der ebenfalls über
eines der Kabelenden vor der Herstellung der Verspleißung angeordnet
wird, installiert. Als ein Schlussakt wird diese schützende Außenschicht über die
gesamte Verbindung geschrumpft. Der äußere Mantel ist so ausgewählt, dass
er eine ausreichende Dichtkraft zur Verfügung stellt, um das Eindringen
von Feuchtigkeit in die Verspleißung zu verhindern.
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Der Mehrschichtmantel, der direkt über der Verspleißung an
sich geschrumpft ist, repräsentiert bereits
einen Fortschritt gegenüber
der konventionellen Technologie, da er erlaubt, mehrere Komponenten
wie z. B. die oben beschriebenen Beanspruchungskontrollkomponenten,
eine einen Faradayschen Käfig über der
aktuellen Verspleißung
bietende Elektrode, die Isolationsschicht und die leitfähige Abschirmung,
in einer einzigen Einheit zu vereinigen. Somit reduziert die oben
beschriebene Methode bereits deutlich die Anzahl an Komponenten,
die um eine vollständige
Verspleißung
von Mittel- oder Hochspannungskabeln zu erreichen, angebracht werden
müssen.
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Es haben Versuche stattgefunden,
um die Art und Weise, in der Mittel- und Hochspannungskabel gespleißt werden,
weiter zu vereinfachen. In einem nächsten Schritt wurden Konfigurationen
entwickelt, bei denen das leitfähige
Geflecht und der Kabelmantelersatz ebenfalls auf der Mehrschichtkomponente
zur weiteren Reduzierung der Anzahl an Komponenten, die individuell
bei der Ausgestaltung der Verspleißung angebracht werden, angeordnet werden.
Jedoch selbst, wenn das leitfähige
Geflecht und der schützende
Mantel zum Anbringen auf einer Verspleißung in einem einzigen Stützkern eingearbeitet
sind, ist es immer noch notwendig, einen guten und dauerhaften Kontakt
zwischen dem Geflecht und der Abschirmungsschicht der Kabel durch
Anbringen der Feder mit konstanter Kraft zu erreichen. Dies ist ein
zusätzlicher
Schritt, der ausgeführt
werden muss, und es wäre
wünschenswert,
wenn er beseitigt werden könnte.
Jedoch ist das Beseitigen des Schritts schwierig, da für einen
zuverlässigen
Kontakt Federn mit konstanter Kraft benötigt werden, aber ihre Anbringung
nicht leicht zu bewerkstelligen ist, wie unten beschrieben werden
wird.
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Die oben beschriebene Spleißmethode
kann beispielsweise von den Figuren aus DE-A-30 27 097 verstanden
werden. 1 dieses Verweises
zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil der Verspleißung vor
dem Zusammenschrumpfen der Komponenten und illustriert viele der
Teile, die zum Ausführen
der Verspleißung
benötigt
werden. Der Kabelleiter 3 ist von einer Kabelisolierung 4,
die mit einer Abschirmung 5 ummantelt ist, zusätzlichen
Abschirmungsadern 6 und dem Kabelmantel 7 umgeben. Der
Leiter ist über
einen Verbinder 2 mit dem anderen Kabelende (nicht gezeigt)
verquetscht. Ein Mehrschichtmantel 10 schließt eine
innere Elektrode 12, die als Faradayscher Käfig dient,
eine Isolationsschicht 11 und eine äußere leitfähige Abschirmung 15, 16 ein,
die auf einem Stützkern 17,
der aus einer Spirale besteht, die entfernt werden kann, so dass der
gesamte Mantel auf die Verbindung herunterschrumpfen kann. Darüber hinaus
wird eine zusätzliche
leitfähige
Abschirmung 18 und ein zweiter Stützkern 21 gezeigt,
auf den der äußere Kabelmantelersatz 20 angeordnet
ist.
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1 aus
DE-A-30 27 097 stellt jedoch keine Mittel für einen guten und dauerhaften
elektrischen Kontakt zwischen den Abschirmungen 5, 6 des Kabels
und den Abschirmungen 15, 16, 18 der
Verspleißung
dar. Folglich werden Federn konstanter Kraft nicht beschrieben.
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Federn konstanter Kraft jedoch können am besten
von U5-A-5,028,742, welche die Verwendung einer Feder konstanter
Kraft besonders gut beschreibt, verstanden werden. In 3 dieses Verweises wird
ein typisch vorbereitetes Kabelende gezeigt mit einem Leiter 14,
einer Isolationsschicht 16, einer leitfähigen Abschirmung 18 und
einem Schutzmantel 20. In diesem besonderen Verweis wird
die eigentliche Kabelverbindung durch andere Mittel als die oben
beschriebenen erreicht. Jedoch kann entnommen werden, dass ein leitfähiges Geflecht
verwendet wird in Form von Streifen 26, 28, die
auf der Abschirmung 18 des Kabels durch die Verwendung
der Feder konstanter Kraft 24 montiert sind. Die vollständige Verbindung
kann am besten aus 5 entnommen
werden, die hauptsächlich
die ordnungsgemäße Verwendung
der Feder konstanter Kraft 24 zeigt, obwohl die Verbindung
als solche von der in 1 in DE-A-30
27 097 dargestellten Verbindung abweicht.
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Der Mehrschichtmantel, der auf der
Spleißverbindung
angeordnet ist, kann eine Vielfalt an Formen aufweisen. Ein Beispiel
eines Mehrschichtmantels wird in EP-A-0 435 569 beschrieben. Auf einen Stützkern 20 ist
ein geformter Mehrschichtkörper 10 angeordnet,
der eine innere Elektrode 18 zur Erreichung eines Faradayschen
Käfigs über die
quetsch- oder schraubartigen Verbinder, zwei Beanspruchungskontrollkomponenten 14, 16,
eine Isolationsschicht 12 und eine äußere leitfähige Abschirmung 11 aufweist.
Diese Komponente wird auf der Kabelverbindung angeordnet und wird
dann mit weiteren Komponenten (wie z. B. ein leitfähiges Geflecht,
eine Feder konstanter Kraft und ein Schutzmantel) wie oben beschrieben
bedeckt.
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Eine weitere Mehrschichtmantelkonfiguration
wird in WO-A-95/31845 beschrieben, die sich von der vorherigen durch
die Abwesenheit der Beanspruchungskontrollkomponenten unterscheidet.
Dies ist möglich,
da das isolierende Material selbst eine Beanspruchungskontrolle
bietet.
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Ein kompakteres System wird in EP-A-0
393 495 und insbesondere in den 7 und 9 beschrieben. Dieser Verweis
zeigt einen Stützkern 19,
auf den ein Mehrschichtmantel 3' angeordnet ist. Ebenso ist auf
dem Kern 19 ein Kabelmantelersatz 21 angeordnet.
Auf Grund der längeren
Länge des
Kabelmantelersatzes 21 wird der Mantelersatz 21 an
beiden Enden auf sich selbst zurückgefaltet.
Zwischen dem Mehrschichtmantel 3' und dem Kabelmantelersatz 21 ist
eine leitfähige
Schicht, typischerweise ein Geflecht 16, angeordnet.
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Das Installationsverfahren für eine Spleißanordnung
vergleichbar zu der, die in EP-A-0 393 495 gezeigt wird, ist z.
B. in der Bedienungsanleitung von Alcatel/ Euromold für die kaltschrumpfende
Verspleißung
24CSJ beschrieben. Obwohl die Bedienungsanleitung in Deutsch ist,
kann das Anordnungsverfahren deutlich aus den Figuren verstanden
werden. Die Seiten 1 bis 3 der Anleitung zeigen
die Vorbereitung der Kabelenden. Insbesondere auf Seite 2 kann entnommen
werden, in welcher Weise die Abschirmungsadern bloßgelegt
und über
den äußeren Kabelmantel
zurückgefaltet
werden. Auf Seite 5 wird dargestellt, in welcher Weise
der gesamte Spleißkörper über ein
Kabelende (rechts) bewegt wird und ein zusätzlicher Körper für Teile des Kabelmantelersatzes über das
andere Ende (links) bewegt wird. Die Verbindung des Zentralleiters
wird, wie auf Seite 6 dargestellt, erreicht und in diesem
Fall wird, wie auf Seite 7 dargestellt, der Faradaysche
Käfig durch
eine andere Methode erreicht. Der Spleißkörper wird, wie auf Seite 8 gezeigt, über die
Verbindung bewegt und der Stützkern
(der in diesem Fall aus zwei Schläuchen besteht) wird, wie auf
den Seiten 9 und 10 dargestellt, so bewegt, dass
das gesamte System zusammenschrumpft. Seite 11 zeigt das
ausschlaggebende Merkmal insoweit, als entnommen werden kann, dass
das Geflecht entfernt werden muss, indem es zurückgefalten wird und die Feder
konstanter Kraft teilweise auf den leitfähigen Abschirmungsadern der
Kabelenden angebracht ist. Um dies zu machen, wird die Feder konstanter
Kraft, die als gesonderte Komponente zugeführt wird, an dem äußeren Ende
geöffnet
und notwendigerweise wird eine einzelne Windung durch ein teilweises
Abwickeln der Feder konstanter Kraft auf das Kabel angebracht. Dann,
wie in der unteren Figur auf Seite 11 dargestellt, wird
das Kupfergeflecht sowohl auf diese einzelne Schicht der Feder konstanter
Kraft als auch auf das Kabel zurückgefaltet.
Dann wird die Feder konstanter Kraft weiter über das Geflecht abgerollt,
so dass das Ende des Geflechts für
einen sicheren elektrischen Kontakt auf das Kabel gepresst ist.
Es muss verstanden werden, dass, um dieses Ergebnis zu erreichen,
Teile des Geflechts so geöffnet
werden müssen, dass
die obere Schicht der Feder konstanter Kraft oben auf dem Kupfergeflecht
angeordnet werden kann. Deshalb wird am Ende des Verfahrens die folgende
Konfiguration erreicht: Das Kabel mit den zurückgefalteten Abschirmungsadern,
auf denen ungefähr
eine einzige Schicht der Feder konstanter Kraft angebracht ist,
wobei diese einzelne Lage von einem Kupfergeflecht bedeckt ist,
das an dem Punkt des Übergangs
geöffnet
sein muss, wobei der gesamten Konfiguration dann weitere Schichten
der Feder konstanter Kraft, die auf dem Kupfergeflecht angebracht
ist, folgen. Als ein letzter Schritt werden, wie auf Seite 12 dargestellt,
die Kabelmantelersatzteile auf den zwei Enden der Verspleißung angebracht, wodurch
die vorher bloßliegenden
Teile des Geflechts bedeckt werden.
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Wie von der vorherigen Beschreibung
entnommen werden kann, ist das Anbringen der Feder konstanter Kraft
typischerweise ziemlich schwierig und aufwändig, sogar, wenn das leitfähige Geflecht als
ein Teil des Mehrschichtmantels angebracht wird. Deswegen ist es
die Aufgabe der Erfindung, alle Komponenten einschließlich der
Feder konstanter Kraft mit einer einzigen Handlung anzubringen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
eine Anordnung zum Spleißen
elektrischer Kabel gemäß Anspruch
1. Die abhängigen
Ansprüche
beziehen sich auf einzelne Ausführungsformen
der Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung ist gemäß Anspruch
1 eine im Voraus auf einem einzelnen Stützkern zusammengebaute Verspleißung für Mittel-
und Hochspannungskabel, die alle Spleißkomponenten, einschließlich der
Federn konstanter Kraft, beinhalten. Auf diese Weise muss nur ein
Teil über
ein Kabelende bewegt werden, das dann, nachdem die Verbindung zwischen
dem Mittelleiter und dem Kabel bewerkstelligt ist, über die
Verbindung bewegt wird und in einem einzigen Schritt zusammenschrumpft.
Die Erfindung bewerkstelligt dadurch praktisch die gesamte Spleißkonfiguration,
wie oben beschrieben, und gewährleistet
eine gute elektrische Verbindung zwischen dem leitfähigen Geflecht
und der Kabelabschirmung. Es ist ferner möglich, in das System Mastixschichten
einzubinden, die einen zusätzlichen Schutz
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit an den Enden der Konfiguration
bereitstellen. Vorzugsweise ist der Stützkern ein radial zusammenlegbares System,
so wie die oben beschriebenen spiralig gewundenen Kerne. Radial
zusammenlegbare Kerne sind bevorzugt, weil entfernbare Schläuche, wie
z. B. in der Alcatel/Euromold-Produktanweisung
dargestellt, typischerweise hohe Längskräfte für ihre Entfernung benötigen und
von der Feder konstanter Kraft vollständig blockiert werden können. Die
Federn konstanter Kraft selbst müssen
hinsichtlich ihrer Abmessungen und Oberflächen so gewählt werden, dass sie nach dem
Entfernen des Stützkerns
in der Lage sind, zum Bereitstellen einer sicheren Verbindung zusammenzuschrumpfen.
Insbesondere können
sich die Windungen der Federn nicht selbst blockieren, wenn die
Federn auf das Kabel schrumpfen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die Erfindung ist mit Bezug zu den
folgenden Figuren im Detail unten beschrieben:
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1 ist
eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht einer ersten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein vergrößerter Teil
der perspektivischen Ansicht aus 1.
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3 ist
ein vergrößerter Teil
der perspektivischen Ansicht aus 1.
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4–6 sind Querschnittsansichten
der Ausführungsform
der 1–3 entlang der Linie 4-4 aus 3, um die Weise zu illustrieren,
in der die Vorrichtung in Kontakt mit dem Kabel schrumpft.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10–11 sind Querschnittsansichten
eines alternativen Federaufbaus, die im Wesentlichen den Ansichten
aus 4 und 6 entsprechen.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht einer installierten erfindungsgemäßen Spleißanordnung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
sind in den 1–9 dargestellt. 1 zeigt eine im Voraus zusammengebaute
Spleißanordnung 10,
in der alle wesentlichen Komponenten der Verspleißung auf
einem gemeinsamen Stützkern 12 angeordnet
sind. Teile der verschiedenen Komponenten sind von der Figur entfernt,
so dass die Anordnung der Komponenten deutlich gesehen werden kann.
Der Stützkern 12 besteht
vorzugsweise aus einer spiralig gewundenen radial zusammenlegbaren Spule.
Ein Ende 14 von dieser ist durch den inneren Teil des Kerns
so durchgeführt,
dass, wenn das Ende 14 in Längsrichtung gezogen wird, der
Kern 12 schrittweise entfernt wird, wodurch es der gesamten Konfiguration
erlaubt wird, auf die Kabelverbindung zu schrumpfen. Radial zusammenlegbare
Stützkerne sind
bevorzugt, weil andere Bauarten von Kernen hohe Längskräfte zum
Entfernen benötigen
und voraussichtlich die Anordnung der unten beschriebenen Feder
konstanter Kraft unterbrechen könnte
oder von der radial zusammenpressenden Kraft der Feder konstanter
Kraft vom Entfernen abgehalten werden könnte. Bevorzugte Konfigurationen
des Kerns 12 sind in U5-A-3,515,798, EP-A-0 101 472, DE-A-37 15 915 und US-A-5,589,667
beschrieben.
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In der Spleißanordnung 10 von 1 werden zwei extrudierte
Schichten verwendet: Eine Isolierschicht 16 und eine Abschirmungsschicht 18.
Die Schichten 16, 18 können entweder individuell auf
den Stützkern 12 eine
nach der anderen angeordnet sein oder sie können in einem Koextrusionsprozess
hergestellt sein. Über
die extrudierten Schichten 16, 18 ist ein Kupfergeflecht 20 koaxial
angeordnet. Das Geflecht 20 ragt über jedes Ende der extrudierten Schichten 16, 18 hinaus,
wodurch ein direkter Kontakt mit der äußeren Oberfläche 22 des
Stützkerns 12 in
zu beiden Enden der extrudierten Schichten 16, 18 benachbarten
Bereichen 24 erreicht wird. Zwei Federn konstanter Kraft 26 sind
auf dem Kupfergeflecht 20 in den Bereichen 24 angebracht.
Die Federn 26 haben eine relativ geringe Breite in der
Längsrichtung der
Verspleißung
und können
eine Breite aufweisen im Bereich von 5–50 mm, bevorzugt im Bereich
von 10–20
mm. Die Federn 26 sowie die zwei extrudierten Schichten 16, 18 wurden
vor ihrem Anbringen auf dem Stützkern 12 ausgedehnt.
Somit sind die inneren Durchmesser der extrudierten Schichten 16, 18 des
Geflechts 20 und der Federn 26 vor der Aufweitung
geringer als der Durchmesser des Kabels und/ oder der Kabelverbindung,
auf die das System angebracht wird. Die Federn konstanter Kraft 26 wurden so
ausgewählt,
dass die Windungen der Federn 26 im aufgeweiteten Zustand
sich gegenseitig nicht blockieren, sondern so ausgeführt sind,
dass nach der Entfernung des Stützkerns 12 die
gesamte Feder konstanter Kraft 26 ihren Durchmesser durch
eine geeignete Bewegung, die unten detaillierter beschrieben wird,
verringern kann.
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Benachbart zu den Enden des Kupfergeflechts 20 befinden
sich zwei Mastixschichten 28. Die Mastixschichten 28 sind
so gewählt,
dass sie die erforderliche Abdichtung gegen Wasser oder Feuchtigkeit
bieten können
und die ebenfalls in der Lage sind, nach dem Entfernen des Kerns 12 auf
einen geringeren Durchmesser zusammenzuschrumpfen (obwohl sie keine
zusätzliche Elastizität aufweisen
müssen). Ein
Kabelmantelersatz 30 ist über allen Komponenten angeordnet.
Der Kabelmantelersatz 30 ist ein aufgeweiteter elastomerer
Schlauch, der auf dem Stützkern 12 derart
angeordnet ist, dass er alle anderen Komponenten bedeckt.
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2 bietet
eine vergrößerte Ansicht
des rechten Endes der Kabelspleißanordnung 10, wie
in 1 dargestellt. Sie
zeigt in größeren Details
die Konfiguration des Kupferbands 20, auf das die Feder konstanter
Kraft 26 angebracht ist und die Mastixschicht 28,
die an der rechten Seite des Kupferbands 20 angeordnet
ist. Alle Komponenten sind von dem Kabelmantelersatz 30 abgedeckt.
Nur das Ende des Stützkerns 12 ragt
hinter dem Kabelmantelersatz 30 hervor zusammen mit dem
Endband 14, das verwendet wird, um den spiralig gewundenen
Kern 12 herauszuziehen.
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3 zeigt
in vergleichbarer Weise den linken Teil der Kabelspleißanordnung 10,
wie in 1 dargestellt.
Zum besseren Verständnis
der Kabelspleißanordnung 10 ist
sie jedoch in einer Konfiguration gezeigt, in der die gesamte Kabelspleißanordnung 10 bereits über die
Kabelverbindung (nicht gezeigt) vor der eigentlichen Entfernung
des Kerns 12 bewegt wurde. Aus der linken Seite von 3 kann eine Querschnittsansicht
des Kabels 32 mit einem Kabelleiter 34 entnommen
werden, der von einer Kabelisolierung 36 und einer Kabelabschirmung 38 umgeben
ist, die typischerweise eine äußere Leiter-
oder Halbleiterschicht 40 der Kabelisolierung 36 beinhaltet,
die in direktem Kontakt mit einer Anordnung von Kabelabschirmungsadern 42 steht,
die so ausgewählt
sind, dass sie einem Kurzschlussstrom widerstehen können. Die
Kabelabschirmungsadern 42 sind wiederum von einem Kabelmantel 44 umgeben,
der die notwendige umgebungsbedingte und mechanische Sicherheit
bietet.
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In 3 ist
der Stützkern 12 weggebrochen und
die Kabelabschirmungsadern 42 sind dicht an der eigentlichen
Verbindung dargestellt. Um das Kabel 32 zum Spleißen, wie
oben beschrieben, vorzubereiten, ist es notwendig, die verschiedenen
Schichten von dem Kabelleiter 34 zu entfernen und die Kabelabschirmungsadern 42 zurück auf den
Kabelmantel 44 zu falten. Das Mastix 28, das Kupfergeflecht 20 und
die Federn konstanter Kraft 26 sind in der gleichen Weise
gezeigt wie in der vorherigen Figur.
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In den 4–6 ist der Ablauf der Spleißverbindung 10 während ihres
Anbringens an das Kabel 32 dargestellt. 4–6 sind Querschnittsansichten sowohl
durch die Kabelspleißanordnung 10 als
auch das vorbereitete Kabel 32, um zu zeigen, wie sich
der Querschnitt der Spleißanordnung 10 ändert, wenn sie
auf das Kabel 32 schrumpft. 4 entspricht 3, indem sie eine Querschnittsansicht
entlang der als 4-4 dargestellten Ebene ist. Wie zuvor gezeigt,
ist der Kabelleiter 34 umgeben von der Isolierung 36,
den Kabelabschirmungsadern 42 und dem Kabelmantel 44.
Es kann entnommen werden, dass die Kabelabschirmungsadern 42 auf
die Außenseite des
Kabelmantels 44 zurückgefaltet
sind. Die Kabelverspleißung 10 ist
außerdem
auf den Stützkern 12 gezeigt,
auf dem das Kupfergeflecht 20 angeordnet ist, das von der
Feder konstanter Kraft 26 und dem Kabelmantelersatz 30 umgeben
ist. In der aufgeweiteten Konfiguration in 4 ist die Feder konstanter Kraft 26 mit
ungefähr
1¾-Windungen
gezeigt.
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5 und 6 demonstrieren die Weise,
auf welche die gesamte Spleißanordnung 10 auf
das Kabel 32 zusammenschrumpft. 5 zeigt das Kabel in der gleichen Querschnittsansicht
wie in 4, kurz nachdem
der Stützkern 12 von
dem entsprechenden Teil der Spleißanordnung 10 entfernt
wurde, während 6 die Konfiguration nach
dem kompletten Schrumpfungsprozess zeigt. Aus 5 kann entnommen werden, dass das Kupfergeflecht 20 von
der Feder konstanter Kraft 26 umgeben ist, die in dieser Konfiguration
drei Windungen aufweist. Der Kabelmantelersatz 30 weist
eine einigermaßen
vergrößerte Dicke
auf, weil der gesamte Querschnitt des elastomeren Schlauchs während des
Schrumpfungsprozesses im Wesentlichen der Gleiche bleibt.
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Die sich ändernde Konfiguration ist ferner
in 6 dargestellt, in
der alle Komponenten so zusammengeschrumpft sein müssen, dass
das Kupfergeflecht 20 in Kontakt mit den zurückgefalteten
Abschirmungsadern 42 steht. Das Kupfergeflecht 20 ist von
vier Windungen der Feder konstanter Kraft 26 umgeben und
der Kabelmantelersatz 30 hat eine zusätzliche Dicke erhalten. Es
sollte berücksichtigt
werden, dass am Ende das Kupfergeflecht 20 und die zurückgefalteten
Abschirmungsadern 42 durch die Kraft der Feder konstanter
Kraft 26 in einen innigen Kontakt miteinander gelangen.
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4–6 zeigen, dass die Spleißanordnung 10 in
einer ziemlich unüblichen
Weise zusammenschrumpft, da die verschiedenen Komponenten verschiedene
Schrumpfungsprozesse zeigen. Das Kupfergeflecht 20 besteht
aus individuellen flachen Kupferadern, deren Abmessungen im Wesentlichen
die Gleichen bleiben, die sich aber enger zusammenbewegen, wenn
die Anordnung 10 schrumpft, derart, dass die Adern sich
in der endgültigen
Konfiguration von 6 einander überlappen
können.
Der Feder konstanter Kraft 26 schrumpft in einer komplett
anderen und neuartigen Weise, da sie sich auf sich selbst dreht,
derart, dass sich die Anzahl an Windungen von ungefähr 1¾ Windungen
auf 5 Windungen, wie in dieser Konfiguration dargestellt, ändern. Selbstverständlich wird
der Fachmann erkennen, dass diese Anzahl sich abhängig von
einer speziellen Bauform ändern
kann. Allerdings ist der Schrumpfungsprozess immer der Gleiche,
da sich die Feder in sich selbst zurückdreht, vergleichbar zu den
Drehungen einer Feder in einer mechanischen Armbanduhr. Folglich
ist es notwendig, wie oben erläutert,
Federabmessungen auszuwählen,
die zu diesem Schrumpfungsprozess in der Lage sind, um die verschiedenen
Schichten der Feder vom sich gegenseitigen Blockieren abhalten,
wenn die Federn 26 aufgewickelt werden. Ferner zeigt der
Kabelmantelersatz 30 einen dritten Weg des Schrumpfens,
nämlich
das gut bekannte Schrumpfen elastomerer Komponenten, bei der die
Dicke des Gegenstands allmählich ansteigt,
während
der gesamte Querschnitt des elastomeren Schlauchs im Wesentlichen
der Gleiche bleibt.
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7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kabelspleißanordnung. Die
in 1 dargestellte Konfiguration
benötigt
eine angemessene Vorbereitung der Kabelverbindung, die durch ein
Bedecken der Verbindung mit einem beanspruchungskontrollierenden
Halbleitermaterial gemacht werden kann. Eine mögliche Alternative dazu ist
es, die gesamte Kabelverbindung mit einem beanspruchungskontrollierenden
Mastixmaterial zu bedecken. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in 7 dargestellt. Die Anordnung 10 beinhaltet
eine Schicht aus vorzugsweise halbleitenden Mastix' 46, das
unter den extrudierten Mantelschichten 16, 18 angeordnet
wurde. Diese Konfiguration soll verstanden werden als eine weitere
Alternative, die für
bestimmte Anwendungen nützlich
ist. Ein Beispiel eines geeigneten Mastixmaterials wird detailliert
in EP-A-0 780 949 beschrieben.
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8 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kabelspleißanordnung.
Der wesentliche Unterschied zu der Ausführungsform der 1–6 ist, dass anstelle der
zwei extrudierten Schichten 16, 18 ein geformter
Mantel 50 verwendet wird. Der Mantel 50 ist vorgesehen
an den zwei inneren Enden mit den Beanspruchungskontrollkomponenten 52 und
mit einer zusätzlichen Elektrode 54 in
der Mitte, wobei alle drei Komponenten mit einer Isolationsschicht 56 bedeckt
sind und die gesamte Anordnung ferner mit einer Abschirmungsschicht 58 bedeckt
ist. Aus praktischen Gründen
ist es die beste Methode, solch einen Mantel zu erhalten, in dem
die verschiedenen Komponenten jeweils übereinander geformt sind. Dies
wird detaillierter in EP-B-0
435 569 beschrieben. Alle anderen Komponenten sind identisch zu
denen in 1.
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9 zeigt
eine andere alternative Ausführungsform
der Kabelspleißanordnung,
bei der ein einigermaßen
anderer angeformter Mantel 60 verwendet wird. Der Mantel 60 besteht
einzig aus einer mittleren Elektrode 62 und einer Isolationsschicht 64, welche
selbst von einer Abschirmungsschicht 66 bedeckt ist. Die
Isolationsschicht 64 weist vorzugsweise spezielle Eigenschaften
auf, die eine Beanspruchungskontrolle bereitstellen, die detaillierter
in WO-A-95/31845 beschrieben ist.
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Die alternativen Ausführungsformen
aus den 1, 7 und 8 zeigen, dass eine ganze Breite von Mänteln erfolgreich
verwendet werden können.
Ferner soll es verstanden werden, dass der Kupfermantel 20 verschiedene
Arten von Konfigurationen aufweisen kann. Er ist im Wesentlichen
in elektrischem Kontakt mit der Abschirmungsschicht des Mantels auf
der einen Seite und der Abschirmung des Kabels 32 auf der
anderen Seite. Die Mastixschichten 28 sind optionale Merkmale,
die, falls benötigt,
eine zusätzliche
Abdichtung bereitstellen. Mastix' dieser
Art sind z. B. in EP-B-0 424 090 und in EP-A-0 780 949 beschrieben.
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Die Federn konstanter Kraft 26 wurden
hierin beschrieben, dass sie aus einem erweiterten Streifen eines
geeigneten Materials, wie z. B. Stahl, das in eine Spirale mit sich überlappenden
Schichten oder Windungen geformt wurde, die sich über den
gesamten Umfang des Mantels 20 erstrecken. Jedoch können die
Federn 26 in ihren Abmessungen variieren. Beispielsweise
kann die Anzahl an Windungen der Federn 26 innerhalb eines
großen
Bereichs variieren, wobei die Federn 26 vorzugsweise zwischen
ein und zwei Windungen in ihrem aufgeweiteten Zustand auf dem Stützkern 12 aufweisen.
Ferner kann die Weite der Federn 26 im Bereich zwischen
5–50 mm
und vorzugsweise in dem Bereich von 10–20 mm variieren. Schließlich ist
es nicht notwendig, dass die Federn 26 die Form einer Spirale
mit überlappenden Windungen
einnimmt. Wie in 10 gesehen
werden kann, ist vorgesehen, dass die Feder 26' sich nicht über den
gesamten Umfang des leitfähigen Mantels 20 zu
erstrecken braucht, wenn die Feder 26' sich in ihrer eingebauten Konfiguration
befindet. 10 entspricht
im Wesentlichen 4 und
zeigt ein identisch vorbereitetes Kabel 32 mit einer Verspleißung, die
einen Stützkern 12,
einen leitfähigen Mantel 20 und
eine Feder 26' aufweist.
Ein Kabelmantelersatz ist in 10 nicht
gezeigt. Die Feder 26' ist
in 10 in ihrem aufgeweiteten
Zustand gezeigt und es kann gesehen werden, dass sie sich über etwas
mehr 180° des
Umfangs des Mantels 20 erstreckt, so dass der Mantel 20 und
die Feder 26' sicher
auf dem Stützkern 12 gehalten
werden. 11 entspricht
im Wesentlichen 6 und
zeigt die Verspleißung
aus 10 in ihrer eingebauten
Konfiguration. Es kann in 11 gesehen
werden, dass sich die Feder 26', um etwas weniger als den gesamten Umfang
des Mantels 20 zu bedecken, zusammengezogen hat, aber dennoch
genug von dem Mantel 20 bedeckt, um eine sichere und verlässliche
elektrische Verbindung herzustellen.
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Zum besseren Verständnis der
Erfindung ist die endgültige
Konfiguration nach dem vollständigen Entfernen
des Stützkerns 12 in 12 gezeigt, wobei einige
der Teile zur Klarheit weggebrochen sind. Es wird gezeigt, dass
der Kabelmantelersatz 30 am Ende die gesamte Kabelverspleißung so
bedeckt, dass ein mehr oder weniger kontinuierlicher Mantel erreicht
wird. Um die notwendige Abdichtung gegen Wasser und Feuchtigkeit
zu erreichen, sind Mastixringe 28 gezeigt (und die in 12 dicker gezeigt sind als
in den 1, 7 und 8, in denen sie zusammengeschrumpft sein
müssen).
Das Mastix 28 schrumpft auf Grund der Kräfte des
Kabelmantelersatzes 30 zusammen, das einfach ein Schrumpfen des
Durchmessers des Mastix' 28 und
eine entsprechende Vergrößerung seiner
Dicke verursacht. Ferner kann gesehen werden, dass das Kupfergeflecht 20 sicher
auf den zurückgefalteten
Kabelabschirmungsadern 42 angebracht ist, wobei sowohl
das Kabelgeflecht 20 als auch die Kabelabschirmungsadern 42 von
der Feder konstanter Kraft 26 zusammengehalten werden,
welche die notwendige Kontaktkraft, um Kurzschlussströmen zu widerstehen, bereitstellt.
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Es ist möglich, dass die Komponenten
der Spleißanordnung
auf den Stützkern
in unterschiedlichen Kombinationen als diese, die in den Figuren
gezeigt sind, angeordnet werden könnten. Z. B. kann es erforderlich
sein, nur einen leitfähigen
Mantel und eine Feder konstanter Kraft auf dem Stützkern anzuordnen.
Ebenso kann es erforderlich sein, den leitfähigen Mantel, die Feder konstanter
Kraft und den Kabelmantelersatz auf dem Stützkern anzuordnen, während die
anderen Komponenten (z. B. ein Mehrschichtmantel, der eine isolierende
Schicht und eine leitfähige
Abschirmungsschicht aufweist) zum Einbau auf einem gesonderten Stützkern angeordnet
ist.