ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ОБОЛОЧКИ КАБЕЛЯ И СПОСОБ УСТАНОВКИ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
EARTHING DEVICE FOR ELECTRICALLY CONDUCTIVE JACKET OF CABLE AND METHOD FOR APPLYING EARTHING DEVICE

Изобретение относится к заземляющему устройству для электропроводящей оболочки кабеля, в частности для алюминиевой или свинцовой оболочки, которая используется с кабелями низкого и среднего напряжения, в последнем, в частности, для выравнивания потенциалов. Например, такие заземляющие устройства имеют значение при соединении четырехжильных или трехжильных заземляющих кабелей с четырехжильными синтетическими кабелями, и конкретно в конструкции соответствующих переходных муфт для этого типа соединения.
Однако изобретение также может быть использовано для концевых муфт кабелей с алюминиевым или свинцовым покрытием.
В документе DE 2745832 A1 раскрыт соединитель для соединения заземляющего проводника с металлической оболочкой электрического проводника, который имеет С-образную муфту, изготовленную из гибкого проводящего материала с первой и второй изогнутыми секциями. С-образная муфта деформируется и сгибается полностью вокруг периферии кабеля для установки, при этом штампованный выступ разделяет внутреннюю часть указанного соединителя на камеру, вмещающую проводник, и камеру, вмещающую заземляющий проводник.
В документе DE 4407467 C2 раскрыто устройство для крепления защищенного кабеля, например, к заземляющей рейке. Здесь наконечник обжимают на открытой оболочке кабеля, причем наконечник имеет неизолированный выступ, направленный к муфте для вставки соединительной части между выступом и оболочкой наконечника. Соединительная часть может быть плотно обжата путем обжатия после размещения на наконечнике.
В документе CH 674599 A5 раскрыта вставка кабеля с пружинными частями, радиально эффективными в проходном отверстии. Пружинные части устанавливают гальваническое электропроводящее соединение между оболочкой кабеля и отверстием проходного отверстия для кабеля. Эта пружинная часть может быть изготовлена из листового металла, согнутого по существу в V-образную форму, который вставляется в кольцеобразную канавку, выполненную во внутренней части проходного отверстия. Это означает, что пружинная часть размещается между кабелем и проходным отверстием.
Для осуществления контакта материала оболочки в настоящее время обычно используются две технологии, а именно так называемая прорезь Rheydter в случае алюминиевых оболочек, и применение заземления простой роликовой пружиной в случае свинцовых оболочек. Альтернативно, известно применение прямого паяного соединения.
Как следует, например, из инструкций по установке ESD-5920-DE-3/12 для переходной муфты Raychem для соединения N(A)KBA четырехжильных кабелей или NAKLEY трехжильных кабелей с четырехжильными синтетическими кабелями использование прорези Rheydter требует, в частности, большой доли ловкости рук и дополнительного дорогостоящего инструмента. Более того, также всегда существует риск того, что электрические пробои будут возникать в результате непреднамеренного повреждения изоляционных слоев, расположенных под алюминиевой оболочкой. С помощью среза Rheydter слой алюминиевой оболочки освобождается от внешней изолирующей муфты, и далее алюминиевая оболочка прорезается в спиральной форме под углом 45°. С этой целью требуется специальный режущий инструмент, и, как отмечено выше, существует риск прорезания на слишком большую глубину.
Развернутая алюминиевая оболочка далее выпрямляется и должна быть разрезана на более узкие полосы с помощью ножниц. Эти алюминиевые полосы накладываются одна над другой, фиксируются клеящей лентой и далее закрываются термоусаживающейся трубкой, и в этой форме они могут находиться в контакте с внешней стороны.
Однако другим недостатком этого известного решения является то, что алюминиевые полосы, которые используются для контактирования с заземляющим соединением, являются очень жесткими и соответственно недостаточно приспосабливаются к каким-либо жестким пространственным ограничениям.
Однако если присутствует желание заземлить свинцовую оболочку (кабель N(A)KBA), рулон медной сетчатой ленты обычно наматывается на открытую свинцовую оболочку, и заземляющий провод крепится к этой медной сетчатой ленте в том же положении, что и заземляющий проводник. Два слоя роликовой пружины наносятся на это, далее заземляющий провод отгибается, и роликовая пружина полностью наматывается. В этой известной конструкции роликовая пружина крепится с помощью изолирующей ленты.
Это решение сравнительно легко реализуется, но имеет дополнительные проблемы в том, что, с одной стороны, два отдельных трудоемких этапа требуются для того, чтобы скрепить провод и медную сетчатую ленту, и в том, что, с другой стороны, переходное сопротивление между заземляющим проводом и свинцовой оболочкой ограничивается выбором материала. В случае, когда медная сетчатая лента не лежит достаточно плотно или поверхность свинцовой оболочка не достаточно очищена, это может приводить к увеличенному переходному сопротивлению.
Более того, если эти известные решения берутся вместе, возникает проблема в том, что должно быть выполнено различие между кабелями N(A)KBA и N(A)KLEY соответственно, и две различные заземляющие системы должны быть изготовлены и предложены.
Задача изобретения заключается в обеспечении универсального заземляющего устройства для электропроводящих кабельных оболочек, которые могут быть установлены безопасно и экономично и которые гарантируют надежное электрическое соединение между точкой заземления и оболочкой.
Указанная задача достигается посредством объектов изобретения, охарактеризованных независимыми пунктами формулы изобретения. Дополнительные особенности изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение основано на идее обеспечения этого типа заземляющего устройства с контактным элементом, имеющем линию соединения для соединения с точкой заземления. Согласно изобретению контактный элемент выполнен так, что он по меньшей мере частично окружает периферию кабеля в установленном состоянии. Более того, заземляющее устройство согласно изобретению имеет удерживающий элемент для прижатия контактного элемента к оболочке кабеля. Этот удерживающий элемент изготовлен так, что он заключает контактный элемент снаружи в установленном состоянии и создает определенный электрический контакт между контактным элементом и электропроводящей оболочкой. Таким образом, контактный элемент прижимается к оболочке кабеля определенным образом.
Так как контактный элемент уже имеет прочно прикрепленную линию соединения, в отличие от известного контакта свинцовых оболочек с помощью заземляющего провода, прикрепленного с помощью роликовых пружин, никакой дополнительный элемент не должен иметься или быть установленным на месте.
Предпочтительно, заземляющее устройство согласно изобретению может быть использовано для контакта свинцовых оболочек и для соединения с алюминиевыми оболочками. Для специалиста в данной области техники само собой разумеется, что любой другой тип электропроводящей кабельной оболочки также может быть соединен с точкой заземления с помощью заземляющего устройства согласно изобретению. Не требуются никакие модификации для самого заземляющего устройства или процедуры установки.
Более того, для того, чтобы прикрепить заземляющее устройство согласно изобретению металлическая оболочка должна быть освобождена только от внешней изоляции, но не нужно делать какие-либо сложные диагональные разрезы, которые могут приводить к риску повреждения расположенной глубже изоляции кабелей. Имеет существенное значение, если указанные типы заземляющего устройства устанавливаются при нахождении кабеля под напряжением.
Согласно одной предпочтительной дополнительной разработке контактный элемент образован контактной пластиной, согнутой, по существу, в С-образную форму, и которая предпочтительно изготовлена из покрытой оловом меди. Преимущество этого выбора материала заключается в том, что сама пластина уже имеет определенную степень упругости и механической устойчивости и может быть сжата на оболочке во время установки так, что она достаточно закреплена во время последующих этапов установки. Однако альтернативно можно также использовать любую другую форму, частично закрывающую кабель. Например, контактный элемент может иметь поперечное сечение, которое имеет основание и два рычага, проходящих от него. Преимущество этого типа по существу U-образного поперечного сечения заключается в том, что контактные выступы, образованные каким-либо образом, например, одним или несколькими контактными краями, могут легко быть прикреплены к внутренним сторонам рычагов.
Более того, преимущество выбора покрытой оловом меди в качестве материала заключается в том, что гарантируется хороший электрический контакт алюминиевой и свинцовой оболочек.
Согласно настоящему изобретению линия соединения для соединения с точкой заземления образована гибким металлическим проводом. Таким образом, заземляющее устройство согласно изобретению является значительно более механически гибким и может быть соединено легче, чем известная конструкция прорези Rheydter, с алюминиевыми кабелями, которые ранее использовались.
Линия соединения может, например, быть припаяна к контактному элементу, и это представляет собой особенно прочный и электрически надежный тип контактирования. Однако само собой разумеется, что любые другие известные возможности электрического контактирования, такие как, например, обжим или заклепывание, могут использоваться.
Для того, чтобы сохранять низким переходное сопротивление между контактным элементом и металлической оболочкой кабеля, согласно настоящему изобретению по меньшей мере один контактный выступ, выступающий по направлению к оболочке кабеля, имеется на контактном элементе. Этот выступ проникает через любые оксидные слои, увеличивающие электрическое переходное сопротивление, и, таким образом, соединяет контактный элемент особенно надежно с металлической оболочкой и с электрической и с механической точки зрения.
Предпочтительно, контактный элемент содержит множество штампованных точек, которые применяются на контактном элементе в качестве контактных выступов. Эти штампованные точки могут быть изготовлены особенно легко и образуют зубцеобразные заостренные выступы, которые могут плотно прижиматься к поверхности кабеля оболочки на сравнительно большой площади. Альтернативно, один или более контактных краев, например, в виде охватываемого соединителя, также могут быть применены на внутренней стороне контактного элемента.
Согласно изобретению удерживающий элемент имеет пружину, которая в установленном состоянии оказывает упругое контактное давление на контактный элемент. Таким образом, гарантируется определенное и прочное крепление контактного элемента к кабелю. Этот тип упругого контактного давления может быть достигнут особенно легко путем прикрепления роликовой пружины. Она наматывается вокруг периферии кабеля и в установленном состоянии заключает контактный элемент. Однако ремень с расширяемой площадью может предпочтительно также использоваться для того, чтобы обеспечивать упругое контактное давление.
Для электрической изоляции снаружи и в качестве изоляции от влаги и агрессивных сред электрически также имеется изолирующая муфта, расположенная на заземляющем устройстве.
Указанная муфта может иметь по меньшей мере один внешний слой, образованный из термоусаживающегося материала, и по меньшей мере один внутренний слой, образованный из упругого материала. Такой тип двухслойной электрически изолирующей муфты обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что, когда контактный элемент и роликовая пружина расширяются из-за термических напряжений, создается восстанавливающая сила, которая делает возможным подталкивание роликовой пружины обратно в первоначальное состояние, когда она расширена из-за воздействия тепла. Разумеется, в дополнение к вышеупомянутой двухслойной конструкции, трех- или также многослойные трубки могут также быть использованы. Более того, одно- или многослойные трубки холодной усадки, изготовленные, например, из кремния, также могут быть использованы в качестве внешней муфты. Более того, внешняя муфта согласно изобретению не обязательно должна быть электрически изолирующей, но также может быть проводящей или полупроводящей.
Способ установки заземляющего устройства согласно настоящему изобретению первоначально содержит этап, на котором берут контактный элемент с линией соединения для соединения с точкой заземления. Посредством этого типа конструкции из одной части установка может быть значительно ускорена. На следующем этапе указанный контактный элемент с линией соединения прикрепляют к кабелю так, что он по меньшей мере частично окружает периферию кабеля. Таким образом, гарантируется сравнительно прочное механическое соединение без каких-либо дополнительных крепежных элементов.
Согласно изобретению имеется удерживающий элемент для прижатия контактного элемента к оболочке кабеля, причем удерживающий элемент прикреплен так, что он заключает контактный элемент снаружи в установленном состоянии. Это механическое давление, действующее на контактный элемент снаружи, увеличивает надежность электрического контакта и, более того, служит для выполнения соответствующих стандартных требований, относящихся к механическому креплению этого типа заземляющего устройства к кабелю.
Как уже отмечено, восстанавливающая сила, требующаяся в случае теплового расширения, достигается путем охватывания контактного элемента и с помощью удерживающего элемента с предпочтительно электрически изолирующей термоусаживающейся трубкой, которая имеет по меньшей мере один упругий слой.
Согласно изобретению контактный элемент выполнен из контактной пластины, в которой выштамповано множество контактных выступов. Затем пластину сгибают для образования, по существу, поперечного сечения С-образной формы так, что контактные выступы ориентируются в направлении внутренней стороны по направлению к оболочке кабеля. Согласно изобретению линия соединения прикреплена к контактной пластине. Это может быть достигнуто, например, посредством паяного соединения, но, само собой разумеется, также с помощью обжимного соединения или посредством одной или нескольких заклепок.
Так как контактный элемент изготовлен из металлической пластины с, по существу, С-образной формой поперечного сечения, до определенной точки он имеет пружинные свойства и может быть сжат на кабеле во время сборки. Для особенно простого, но все-таки прочного крепления контактного элемента к кабелю, может быть обеспечена роликовая пружина, которая наматывается вокруг контактного элемента.
Далее изобретение будет объяснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана конструкция для получения заземляющего устройства, вид в перспективе;
на фиг. 2 - подробный вид по фиг. 1;
на фиг. 3 - первый этап установки заземляющего устройства;
на фиг. 4 - второй этап установки заземляющего устройства;
на фиг. 5 - третий этап установки заземляющего устройства;
на фиг. 6 - четвертый этап установки заземляющего устройства;
на фиг. 7 - две альтернативы пятого этапа установки заземляющего устройства;
на фиг. 8 - подробный вид по фиг. 7;
на фиг. 9 - контактный элемент согласно другому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 10 - подробный вид по фиг. 9.
Как показано на фиг. 1, заземляющее устройство 100 (показанное здесь в его отдельных частях) содержит контактный элемент 102, который прочно соединен с заземляющим проводом 104. Заземляющий провод 104 представляет собой линию соединения, которая может быть соединена с заданной точкой заземления в концевой области (не показанной здесь). Контактный элемент 102 имеет по существу С-образную форму поперечного сечения таким образом, что он может охватывать периферию кабеля в установленном состоянии (не показано здесь). Заземляющий провод 104 прочно соединен с контактным элементом с помощью паяного соединения 106. Для того, чтобы зафиксировать уложенный контактный элемент 102 на кабеле, имеется роликовая пружина 108 в качестве удерживающего элемента.
На фиг. 2 подробно показан контактный элемент 102. Для того, чтобы достигать особенно хорошего электрического контакта проводящей оболочки кабеля, контактные выступы в виде выштампованных точек 103 расположены на внутренней поверхности контактного элемента 102. Штампованные точки 103 штампуются с внешней стороны вглубь и, таким образом, образуют зубцы со сравнительно острыми краями, которые могут проникать в самую наружную поверхность проводящей оболочки кабеля.
Для того чтобы подталкивать роликовую пружину 108 и контактный элемент 102 обратно в первоначальное состояние с помощью требуемой восстанавливающей силы в случае расширения из-за термических напряжений, имеется изолирующая муфта 110, образованная термоусаживающейся трубкой с упругим внутренним слоем. Как показано на фиг. 1, внешний слой 112 образован термопластиком, тогда как внутренний слой 114 содержит эластомер. Однако, само собой разумеется, что изолирующая муфта 110 может также содержать дополнительные слои, если это требуется.
Упругий внутренний слой 114 способен поглощать деформацию роликовой пружины 108 и контактного элемента 102, например, в результате нагрева, и обеспечивать требуемую восстанавливающую силу при охлаждении. Для сравнения, термопластичный термоусаживающийся слой 112 оказывает постоянное давление снаружи внутрь.
Со ссылкой на фиг. 3-8 далее подробно описывается установка заземляющего устройства 100 на четырехжильный кабель 116.
Как показано на фиг. 3, на первом этапе установки изолирующую оболочку 118 кабеля перемещают достаточно далеко от кабеля 116. Таким образом, электропроводящую алюминиевую или свинцовую оболочку 120 открывают. Более того, в концевой области кабеля металлическую оболочку 120 также удаляют так, что поясная изоляция 122 открывается.
Далее на втором этапе (см. фиг. 4) контактный элемент 102 сжимают на электропроводящей оболочке 120. Стрелка 124 символизирует направление установки контактного элемента 102. Как показано на фиг. 2, контактный элемент имеет выступающие внутрь выступы 103, которые изготовлены путем штамповки. Это множество зубцеобразных выступов с острыми краями проникает через любые слои оксида или грязи и входит в контакт в электропроводящей оболочкой 120 для надежного контакта.
Линия соединения, образованная заземляющим проводом 104, уже прочно соединена с контактным элементом 102 (например, путем паяного соединения). Вместо провода в оплетке также могут быть использованы более толстые провода. Однако преимущество варианта выполнения провода заключается в том, что линия 104 соединения является особенно гибкой и компактной.
Как показано на фиг. 5, с одной стороны, отдельные кабельные жилы 126 были открыты, и, с другой стороны, роликовая пружина 108 была прикреплена. Как показано на фиг. 5, роликовая пружина 108 в этой конструкции имеет две функции: с одной стороны, она прижимает контактный элемент 102 к электропроводящей оболочке 120, и, с другой стороны, она прижимает заземляющий провод 104 к контактному элементу 102 так, чтобы, таким образом, с одной стороны, создавать снятие напряжения для паяного соединения 106, и, с другой стороны, чтобы гарантировать улучшенное электрическое контактирование между этими двумя компонентами на большей поверхности.
Само по себе соединение, показанное на фиг. 5, уже будет функциональным, если предположить, что никакие термические напряжения не действуют на роликовую пружину 108. Однако если кабель и оболочка кабеля расширяются из-за термических напряжений до такой степени, что роликовая пружина 108 разжимается, существует риск того, что роликовая пружина 108 не сможет больше обеспечивать достаточную восстанавливающую силу после охлаждения. В связи с этим в качестве предпочтительной дополнительной разработки удерживающего элемента согласно изобретению, он образован не только роликовой пружиной 108, но также содержит изолирующую муфту 110, которая, в частности, используя технологию термоусаживания, устанавливается над роликовой пружиной и контактным элементом 102.
Процедура установки изолирующей муфты 110 показана на фиг. 6. Конечное установленное состояние показано на фиг. 7. Более того, здесь отдельные жили еще покрыты надетыми в горячем состоянии изолирующими трубками. Два варианта - «этап 5A» и «этап 5B» - отличаются в зависимости от того, представляет ли собой одна из двух жил заземляющий проводник. Случай, когда одна из жил представляет собой заземляющий проводник, показан на этапе 5B. В этом случае заземляющий провод также вводится в изолирующую трубку для заземляющего проводника. В противном случае заземляющий провод 104 проходит независимо от четырех жил (см. этап 5A).
На фиг. 8 подробно показан режим работы изолирующей муфты 110. Согласно этому варианту выполнения изолирующая муфта 110 имеет термопластичный внешний слой 112, который в конечном отвержденном состоянии является жестким и оказывает давление внутрь. Упругий внутренний слой 114 поглощает давление и снаружи с помощью термопластичного внешнего слоя 112 и изнутри посредством роликовой пружины 108 и контактного элемента 102. Таким образом, изолирующая муфта 110 обеспечивает достаточную восстанавливающую силу после охлаждения, если вся конструкция была подвержена термическим напряжениям.
Далее другой примерный вариант выполнения контактного элемента 102' согласно настоящему изобретению будет объяснен со ссылкой на фиг. 9 и 10.
По сравнению с ранее показанным круглым дугообразным поперечным сечением контактный элемент 102', показанный здесь, имеет поперечное сечение, которое имеет основание и два рычага, проходящих от последнего. Линия 104 соединения, здесь, например, провод в оплетке, крепится к основанию, например, посредством паяного соединения. Само собой разумеется, что линия 104 соединения также может быть прикреплена к одной из двух областей рычагов.
Более того, вариант выполнения, показанный на фиг. 9 и 10, отличается от предыдущего тем, что вместо штампованных контактных выступов 103 на каждой области рычага контактного элемента 102' установлен охватываемый соединитель 128, каждый из которых имеет множество контактных краев 130. Эти охватываемые соединители 128 могут, например, быть припаяны на контактной пластине, но также могут быть прикреплены к контактной пластине, используя любой другой соответствующий способ соединения. Для обеспечения электрического контакта с электропроводящей оболочкой кабеля контактные края 130 работают таким же образом, что и штампованные точки, обеспечивая увеличенное механическое контактное давление и проникновение через любые слои, которые делают контактирование сложным, например, оксидные слои или т.п.
Положение охватываемых соединителей 128 может быть выбрано произвольно в зависимости от соответственных конструктивных и производственных требований. Таким образом, разумеется, по меньшей мере один охватываемый соединитель 128 может быть расположен под линией 104 соединения. Более того, только один или более двух охватываемых соединителей 128 также могут быть использованы.
Как уже отмечено, за счет универсальности заземляющее устройство может быть использовано для всех вариантов проводящей оболочки кабеля, а не только для показанных типов кабеля.
Список ссылочных позиций
100 Заземляющее устройство
102, 102' Контактный элемент
103 Штампованные выступы
104 Заземляющий провод
106 Паяное соединение
108 Роликовая пружина
110 Изолирующая муфта
112 Термопластичный внешний слой
114 Упругий внутренний слой
116 Кабель
118 Изолирующая оболочка кабеля
120 Электропроводящая оболочка кабеля (алюминиевая или свинцовая)
122 Поясная изоляция кабеля
124 Направление установки контактного элемента
126 Кабельные жилы
128 Охватываемый соединитель
130 Контактный край.