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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Außenmuffe, ein Herstellungsverfahren
einer Außenmuffe
und ein Verfahren zum Verbinden von zwei oder mehr Kabelenden.
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Ein
Erdkabel ist ein im Erdboden verlegtes Strom- oder Nachrichtenkabel
mit einem besonders robusten Schutz nach Außen (Kabelmantel), der eine Zerstörung des
Kabels durch chemische und mechanische Einflüsse im Erdreich, durch Wasser,
bzw. im Boden lebender Kleintiere (Nagetiere) und Pilze verhindert.
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Zum
mechanischen Schutz werden Erdkabel im Erdboden gelegentlich zusätzlich in
einer Sandschicht verlegt, damit scharfkantige Steine bei Belastung
des Bodens (z. B. durch Vibration von nahem Schienen- oder Straßenverkehr)
keine Beschädigung
des Kabels verursachen können.
Erdkabel für Spannungen
unter 100 kV können
in mehrpoliger Ausführung
hergestellt werden, für
höhere
Spannungen werden einpolige Ausführungen
(Einleiterkabel) verwendet.
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Für Spannungen
bis 200 kV werden heute überwiegend
Kabel mit Kunststoffmantel verwendet, für diese Spannungen und Spannungen
darüber auch
noch Kabel mit einer Isolation aus ölimprägniertem Papier. Leitungen
mit Spannungen unter 100 kV werden heute in Deutschland in neu angelegten Wohn-
oder Industriegebieten grundsätzlich
als Erdkabel ausgeführt.
Auch in vielen älteren
Wohngebieten sind die Stromleitungen zur Versorgung der Häuser als
Erdkabel ausgeführt.
Erdkabel werden in der Regel in einer Tiefe von 60 cm (im Straßenbereich
80 cm) verlegt. Als Stech- und Grabschutz kommen neben Trassenwarnband
auch Kunststoffplatten zum Einsatz.
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Erdkabel
besitzen gegenüber
Freileitungen einige Vorteile. Sie sind gegen Beschädigungen,
unter anderem durch Witterungsunbilden wie Sturm, Hagel und Blitze
hervorragend geschützt.
Außerdem ist
ihre elektromagnetische Verträglichkeit
besser. Ein Nachteil sind jedoch die höheren Kosten.
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Eine
Muffe ist ein Bauelement zur unterbrechungsfreien Verbindung zweier
Kabel oder zur Spaltung eines Kabels, z. B. wenn eine Abzweigung
eines Stromkabels zu einem Haus geführt werden muss.
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Je
nach Einsatzzweck wird zwischen Verbindungs- beziehungsweise Durchgangsmuffen
und Abzweigmuffen unterschieden, die auch in ihrer Bauart gelegentlich
unterschiedlich sind. Als Außenmuffen werden
unter anderem Gießharzmuffen,
Schrumpfmuffen (Warm- und Kaltschrumpfmuffen) und Muffen in Aufschiebetechnik
eingesetzt, wobei in der Energietechnik unter Umständen in
verschiedenen Spannungsebenen, wie Nieder- oder Mittelspannung,
verschiedene Muffenarten eingesetzt werden. Im Niederspannungsbereich
(< 1000 V) werden
Warmschrumpf- und Kaltschrumpfmuffen eingesetzt, im Mittelspannungsbereich
Muffen in Aufschiebetechnik, sowie Warm- und Klatschrumpfmuffen.
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Verschiedene
Arten von Innenmuffen werden in 16, 17 und 18 im
Längsschnitt gezeigt. 16 stellt
eine Warmschrumpfinnenmuffe dar während in 17 eine
Innenmuffe für
Aufschiebetechnik gezeigt wird. 18 zeigt
eine Kaltschrumpfinnenmuffe auf einer Spirale.
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In 19 bis 22 werden
verschiedene Außenmuffen
in Längsschnitten
dargestellt. 19 zeigt eine Warmschrumpfaußenmuffe,
während 20 eine
Kaltschrumpfaußenmuffe
zeigt, in der der Schlauch zurückgeklappt
ist, sodass die Parklänge
der Baugruppe kürzer
wird. 21 zeigt ein Gehäuse einer
Gießharzaußenmuffe
und in 22 wird dargestellt, dass eine
Außenmuffe
auch in Wickeltechnik mittels eines Tapes, also eines Klebebandes, aufgebracht
werden kann.
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Für Höchstspannungskabel
wird eine vorkonfektionierte Muffe benutzt, die vollkommen trocken
ist, d. h. weder gasförmige
noch flüssige
Stoffe enthält
und keinerlei Wartung bedarf. Daher lassen sich die wichtigsten
elektrischen Teile in der Fabrik vorprüfen. Dies beschleunigt die
Montage vor Ort und reduziert die damit verbundenen Risiken.
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Die
Muffe besteht aus zwei aufschiebbaren Silikon-Feldsteuerelementen,
Füllband,
dickwandigen Isolierschläuchen,
einem äußeren leitfähigen Kombischlauch,
einer Kupfergewebe-Schirmung und einem dickwandigen Schrumpfschlauch
als äußeren Schutz.
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Im
folgenden wird vornehmlich auf Mittelspannungskabel, und demnach
Einleiterkabel eingegangen. Hier wird bevorzugt ein umklappbarer
Außenschlauch
auf dem Muffenkörper
angebracht.
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Für kunststoffisolierte
Mittelspannungskabel und -leitungen gibt es Außenmuffen in Kaltschrumpftechnik,
Aufschiebetechnik und Warmschrumpftechnik. Verbindungsmuffen werden
beim Verlegen in Erdreich, in Kabelschächten und unter Freiluftbedingungen
eingesetzt. Die Kabel können
festverschweißte,
graphirisierte oder abziehbare äußere Leitschichten
vorweisen.
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Permeationsschutz
ist für
unterirdisch verlegte Kabel wichtig. Es kommt auf weitgehende Wasserdampfundurchlässigkeit
an, da das Kupfergewebe, die Erdungsdrähte und die Schirmdrahtverbindungen
vor Korrosion geschützt
werden sollen, da sie sonst ihre Kontaktfähigkeit verlieren. Außerdem soll
die Wasseraufnahme des Muffenkörpers,
der aus Scheiben hergestellt wird und somit Wasser stark aufnimmt,
verringert werden.
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Die
Montage von Muffen gehört
heute zu den Routinearbeiten bei der Verlegung von Mittelspannungskabeln.
Gefordert wird eine Technik, die ein Höchstmaß an Anwendungssicherheit und
kurze Montagezeiten bietet.
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Die
Verbindung des Hauptleiters und der Schirmdrähte wird mit Schraubverbindern
und Krimpverbindern hergestellt. Scherschrauben mit definiertem
Drehmoment vereinfachen diesen Schritt und stellen einen überstandsfreien
Abriss bei verschiedenen Leiterquerschnitten sicher. Die Feldsteuerung am
Ende der Kabelschirme sowie über
dem Verbinder erfolgt beispielsweise mittels geometrischer Feldsteuerelemente,
die in den einteiligen Muffen im Bereich der Mittelspannungstechnik
integriert sind. Die Isolierung und äußere Feldbegrenzung übernimmt ein
Muffenkörper
aus hochwertigem Silikongummi oder EPDM Gummi (Ethylen Propylen
Dien Copolymer). Für
den äußeren Schutz
der Muffe sorgt wahlweise ein Warmschrumpfschlauch oder ein elastomerischer
Schutzschlauch, ein Schlauch in Wickeltechnik oder Gießharz.
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Die
Leiterverbindung wird mit dem Schraubverbinder hergestellt. Der
Muffenkörper
kann danach in seine endgültige
Position geschoben werden. Der Muffenkörper kann leicht über dem
Kabelaußenmantel
geparkt werden. Für
den äußeren Schutz
der Muffe kann zum Beispiel ein kleberbeschichteter Warmschrumpfschlauch
oder ein elastomerischer Schlauch zur Verfügung stehen.
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Eine
All-in-One (einstückige)
Kaltschrumpfmuffe hat den folgenden Aufbau: ein Stützkörper oder
Stützwendel,
zum Beispiel ein Spiral-Holdout, hält den Durchmesser des expandierten
Muffenkörpers.
Um den Installationssprozess zu erleichtern und sicherzumachen,
wird ein Kupfergewebeschlauch oder -strumpf zur Verbindung der Schirmdrähte benutzt,
der vorab auf den expandierten Körper
aufzubringen ist, wobei die vorzugsweise verzinnten Kupferdrähte einen
Mindestquerschnitt haben.
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Das
EPDM vom Schutzschlauch hat eine endliche Wasserdampfdurchlässigkeit,
was bei unterirdisch verlegten Kabeln zu Korrosionsschäden an Metall
und Wasseraufnahme des Muffenkörpers
führen
kann. Wasser kann durch das Gummimaterial des Außenschlauchs (Permeation) oder
durch eine undichte Verbindung des Gummischlauches mit dem Außenmantel
des Kabels eindringen. Auf dem Außenmantel wird fast immer ein
Mastic (Dichtgummi/Dichtmasse) verwendet. Diese ist sehr klebrig
und erhöht
durch den Anpressdruck den Durchmesser des Kabels.
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Unterirdische
Kabel und Muffen sind viel Druck ausgesetzt. Dieser Druck wirkt
in der Form von Steinen, scharfen Kanten und Vibrationen auf die
aus Weichgummi geformte Außenhaut
der Kaltschrumpfmuffe ein, deren Wanddicke dadurch reduziert wird. Mikroben
bilden eine weitere Gefahrenquelle. Es gibt viele verlegte Muffen
mit defektem Außenschlauch, was
im tagtäglichen
Gebrauch unter Umständen nicht
bemerkt wird. Das kann zum Beispiel dazu führen, dass die metallischen
Drähte
in der Muffe korrodieren und die Kontakte sich verschlechtem. Der
Gebrauch von All-In-One-Muffen ist aber weiterhin gewünscht, da
die oben beschriebenen Vorteile dieser Muffen beibehalten werden
sollen.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, eine Verringerung des Flüssigkeitszutritts
zum Muffenkörper oder
zur Verbindungsstelle der Schirmdrähte miteinander, insbesondere
wenn diese durch eine Rollfeder realisiert wird. Darüber hinaus
soll die einfache Anwendung beibehalten werden, und die Herstellung der
Muffe nicht wesentlich aufwändiger
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dabei
liegt der vorliegenden Erfindung die Idee zugrunde, dass in einer
Muffe zum Verbinden von zwei oder mehr Kabelenden, mit einem rohrförmigen Stützkörper mit
einer Öffnung,
in welche die Kabelenden einführbar sind;
einem Muffenkörper,
der entlang der Außenseite
des Stützkörpers angeordnet
ist; einer elektrisch leitenden Abschirmschicht die entlang der
Außenseite
des Muffenkörpers
angeordnet ist; und einer Außenwandung
die entlang der Außenseite
der Abschirmschicht angeordnet ist; eine Sperrschicht entlang der
Innenseite der Außenwandung
angeordnet sind, wobei die Sperrschicht einen Permeabilitätsfaktor
aufweist, wodurch das Eindringen von Flüssigkeiten stark reduziert
wird.
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Vorteilhaft
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer
Unteransprüche.
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Wenn
eine Muffe in einstückiger
Baugruppe Verwendung findet, hat dies den Vorteil, dass die Installation
einfacher und schneller ausgeübt
werden kann.
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Die
Verwendung des Kaltschrumpfverfahrens hat den Vorteil, dass im Straßengraben
nicht mit einer Wärmequelle
hantiert werden muss, was potentielle Gefahren birgt, und auch weniger
Werkzeuge gebraucht werden. Die größte Fehlerquelle ist hier die
Kompetenz und Erfahrung der Installateure, deren Sicherheit und
Schulungsqualität
auch bedacht werden muss.
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Die
erfindungsgemäße Muffe
kann vorteilhafterweise auch im Warmschrumpfverfahren verwendet
werden, was mehr Flexibilität
erlaubt.
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Die
Integration der Abschirmschicht in der Sperrschicht hat den Vorteil,
dass die Muffe aus weniger Bauteilen besteht, was die Herstellung
und Installation vereinfacht und sicherer macht und zur Kostenreduktion
führt.
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Wenn
die Sperrschicht unter der Abschirmschicht angeordnet ist, bildet
die Abschirmschicht für den
Muffenkörper
eine physikalische Schutzschicht. Dies ist zum Beispiel wichtig,
wenn ein Bagger oder Spaten die Außenmuffe treffen sollten. Außerdem ist es
von Vorteil, dass dann Polsterung und Oberflächenschutz des Muffenkörpers gegenüber der
Abschirmschicht gegeben ist, das sonst mit großer Kraft durch den gedehnten
Außenschlauch
in die Oberfläche
gedrückt
wird, welches vor allem den noch nicht installierten Zustand betrifft.
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Wenn
die Sperrschicht über
der Abschirmschicht angebracht wird, beschützt diese auch den Schutzschlauch
vor etwaigen scharfen Kanten, Knicken und Ecken der Drähte zu der
Abschirmschicht. Ein Schutz hinsichtlich unsachgemäßer Behandlung und
etwaiger Fertigungsfehler ist hiermit auch gegeben.
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Wenn
die Sperrschicht aus Metall besteht, möglicherweise mit einer Kunststoffbeschichtung, kann
der Mindestquerschnitt der Drähte
in der Abschirmschicht erhöht
werden, und dadurch eine bessere Abschirmung erreicht werden. In
diesem Fall könnte
man zwei dieser Abschirmschichten verwenden um eine größere Flexibilität zu gewährleisten. Wenn
nur eine Abschirmschicht gebraucht würde, wäre diese verhältnismäßig steif.
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Eine
weiche Lage unter dem Außenschlauch kann
als Schockabsorber wirken und verbessert die Impact-Festigkeit des
Außenschlauchs.
Die weiche Lage hilft auch gegen scharfe Kanten.
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Vorteilhafterweise
ist die Abschirmschicht aus Mehrlagenkunststoff wenn das Metall
weggelassen wird, um die Flexibilität und Wasserdichte der Außenmuffe
zu gewährleisten.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Abschirmschicht aus Kupfergewebe besteht,
da dies expandierfreudig, bis zu über 200%, und flexibel ist.
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Wenn
die Abschirmschicht aus mindestens zwei Metallfolien besteht, hat
dies den Vorteil, dass die Abschirmschicht flexibler ist. Das heißt das Kabelbiegungen
mit kleinerem Radius ermöglicht
werden und Brüche
vermieden werden können.
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Die
Formung der Abschirmschicht als Weltprofil ermöglicht ihr radiales Ausdehnen.
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Anhand
der in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen, wird die Erfindung
im folgenden näher
erläutert. Ähnliche
oder korrespondierende Einzelheiten sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen
versehen. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt einer erfindungsgemäßen Außenmuffe;
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2 einen
Längsschnitt
der erfindungsgemäßen Außenmuffe;
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3 die
erfindungsgemäße Außenmuffe mit
reduziert wasserdurchlässiger
Schicht;
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4 die
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe;
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5 weitere
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Außenmuffe
im Querschnitt;
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6 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe
im Querschnitt;
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7 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe
im Querschnitt;
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8 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe
im Querschnitt;
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9 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe
im Querschnitt;
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10 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe;
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11 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Außenmuffe;
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12 die
Wasserdampfdurchlässigkeit
in Abhängigkeit
von der Foliendicke;
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13 Sauerstoff-
und Wasserdampfbarrierewerte gängiger
Kunststoffe;
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14 Sauerstoff-
und Wasserdampfdurchlässigkeit
ausgewählter
Polymere;
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15 Temperaturabhängigkeit
eines Diffusionskoeffizienten;
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16 eine
Warmschrumpfinnenmuffe;
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17 eine
Innenmuffe in Aufschiebetechnik;
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18 eine
Innenmuffe in Kaltschrumpftechnik auf Spirale;
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19 eine
Warmschrumpfaußenmuffe;
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20 eine
Kaltschrumpfaußenmuffe
mit zurückgeklapptem
Schlauch;
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21 eine
Außenmuffe
in Gießharztechnik mit
Gehäuse;
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22 eine
Außenmuffe
in Wickeltechnik mit Tape;
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23 einen
Folienschlauch zur Anwendung mit allen Typen Außenmuffen;
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24 einen
dickwandigen Schlauch mit dünnwandiger
Folie vorexpandiert auf Spiralholdout; und
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25 einen
dickwandigen permeationsreduzierten Schlauch mit integriertem Kupfergewebe vorexpandiert
auf Spiralholdout.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf eine Kaltschrumpf-All-In-One-Muffe
für Mittelspannungskabel
beschrieben, obwohl die Anwendung nicht auf diesen Fall beschränkt ist.
Die Erfindung könnte
ebenso im Niedrig- oder Hochspannungsbereich Anwendung finden, als
auch für
Warmschrumpfverfahren und für
die Aufschiebetech nik. Die Außenmuffen
können
Verbindungen von Energiekabeln als auch von Nachrichtenkabeln sein.
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In 1 ist
ein Querschnitt einer Verbindungsmuffe 10 gezeigt, in der
der Aufbau der Muffe verdeutlicht wird. Zuinnerst liegt ein Stützkörper 12, der
von einem Muffenkörper 14 umgeben
ist. Hierüber
liegt eine elektrische Abschirmung, z. B. ein Kupfergewebe 16,
die wiederum von einer Sperrschicht, z. B. einer Permeationsschutzfolie 18,
umgeben ist. Der Außenschlauch 20 umgibt
diesen Aufbau.
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Der
Stützkörper 12 stützt die
weiteren Schichten, also Muffenkörper 14,
elektrische Abschirmung 16, Sperrschicht 18 und
Außenschlauch 20, der
Muffe 10 im ausgedehnten Zustand. Dieser Stützkörper 12 wird
vorzugsweise als Spiral-Holdout oder Stützwendel ausgeführt, kann
aber auch aus anderen Prinzipien, insbesondere zwei auseinanderziehbaren
Teilen eines Stützrohrs
bestehen. Der Stützkörper 12 stützt die
Muffe nur im Auslieferungszustand, denn sobald die Kabelenden verbunden sind,
wird der Stützkörper entfernt.
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Teil
der vorfabrizierten Muffe 10 ist auch der Muffenkörper 14 aus
Elastomer (zum Beispiel Silikon oder EPDM), der den Leiter des Einleiterkabels
isoliert. Der Muffenkörper 14 sorgt
auch für
die Feldsteuerung und stützt
die äußere Leitschicht.
Die Dicke und Ausführung
des Muffenkörpers 14 hängt von
der Spezifikation der zu verbindenden Kabel ab.
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Zur
Verbindung der Schirmdrähte
der Kabelenden ist eine elektrische Abschirmung, z. B. ein Kupfergewebeschlauch
oder -strumpf 16, im Aufbau der Muffe vorgesehen. Diese
wird um den Muffenkörper 14 herum
angebracht. Die Kupferdrähte,
die vorzugsweise verzinnt sind, haben einen gesamthaften Mindestquerschnitt.
Das heißt,
dass es ein Kupferdraht mit großem
Querschnitt sein könnte,
oder zum Beispiel vierzig Kupferdrähte mit kleinem Querschnitt,
da die Summe aus allen Querschnitten hierzu verwendet wird. Zur
Schirmdrahtverbindung werden verzinnte Kupferdrähte bis max. 3 mm Durchmesser eingesetzt,
bevorzugt 0,5 bis 1,5 mm. oder marktübliche Drahtgeflechte (Durchmesser
entsprechend der Anzahl verringert).
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Der
Außenschlauch 20,
auch Außenmuffe genannt,
wird zum Gebrauch im Kaltschrumpfverfahren meist aus EPDM-Gummi
(Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) reali siert. EPDM-Gummi ist ein
terpolymeres Elastomer (Gummi). Die gesättigte Gerüststruktur führt zu klassischen
Eigenschaften wie z. B. hoher Wetter- und Feuchtigkeitsbeständigkeit
und Ozonresistenz, sowie hoher thermischer Beständigkeit. Es wird wegen seiner
hohen Elastizität
und guten chemischen Beständigkeit
verwendet. EPDM-Gummi
hat eine hohe Reißfestigkeit.
Der Gummischlauch verliert durch die Lagerung im stark gedehnten
Zustand (ca. 200% Dehnung, d. h. dreifacher Durchmesser) ca. 30
bis 50% seines Originaldurchmessers. Der Schlauch kann auch aus
Silikon hergestellt werden, welches eine höhere Wasserdurchlässigkeit
und geringere Reißfestigkeit
hat.
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23 zeigt
das Prinzip einer Sperrschicht 18, die als Folienschlauch
ausgeführt
ist. Dieser Folienschlauch wird separat geliefert und über die
Innenmuffe und/oder Schirmdrahtverbindungen gezogen, bevor die Außenmuffe
installiert wird. Die Anwendung dieses Folienschlauches ist mit
allen Typen von Außenmuffen
möglich.
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Die
Sperrschicht 18, die reduziert flüssigkeitsdurchlässig ist,
wird zwischen der Muffe 14 und dem Außenschlauch 20 angebracht.
Diese Sperrschicht kann ein Ein- oder Mehrlagenkunststoff sein, oder
eine Metallfolie, die kunststoffbeschichtet ist.
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24 zeigt
einen dickwandigen Schlauch mit dünnwandiger Folie oder Beschichtung,
die auf einen Spiralholdout vorexpandiert wurde, was in einem Längsschnitt
veranschaulicht ist.
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Der
Außenschlauch 20 mitsamt
der Sperrschicht 18 und der elektrischen Abschirmung 16 kann vorzugsweise
umklappbar gestaltet werden, wie anhand von 2 weiter
erläutert
wird. In der umklappbaren Variante ist der Holdout halb so lang
wie in der nicht umklappbaren Variante, und die Muffe ist schneller
zu installieren.
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2 zeigt
einen Längsschnitt
der Verbindungsmuffe 10, in dem der rohrförmige Stützkörper 12 sichtbar
ist. Darum ist der Muffenkörper 14 angeordnet,
der wiederum von der elektrischen Abschirmung 16 umgeben
wird. Die Sperrschicht 18 um das Kupfergewebe ist wiederum
von der Außenwandung 20 umgeben.
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Hier
ist deutlich zu erkennen, dass die elektrische Abschirmung 16,
die Sperrschicht 18 und der Außenschlauch 20 zurückgeklappt
sind, um die Verbindung der Kabelenden zu erleichtern. Sobald diese Verbindung
hergestellt ist, können
die elektrische Ab schirmung 16, die Sperrschicht 18 und
der Außenschlauch 20 wieder über den
Muffenkörper 14 geklappt
werden um dann die Muffe 10 zu schließen. Bei der All-in-one-Muffe gibt es keine
Längsnaht, durch
die Wasserdampf eintreten könnte.
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In 3 ist
zu sehen, dass die Sperrschicht 18 in Schlauchform an den
beiden Enden beispielsweise von Kabelbindem, Klebeband oder Dichtgummiringen
geschlossen werden kann.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, in der die Sperrschicht nicht in Schlauchform angebracht
ist, sondern zum Einwickeln der Muffe verwendet wird. Um die Wasserdichte
zu gewährleisten,
können
an den Kanten Dichtbänder
oder Mastic 42 angebracht sein.
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In 5 ist
dargestellt, dass die elektrische Abschirmung 16 aus einer
Schicht von zum Beispiel Kupfergewebe bestehen kann. Die elektrische
Abschirmung kann aber auch aus mehrlagig gewickelter Metallfolie
bestehen, was die Flexibilität
der Muffe erhöht.
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Die
metallischen Lagen können
auch stromtragfähig
ausgelegt werden. Dann ist ein definierter Mindestquerschnitt erforderlich.
Da dann bei einer Lage das Verformungsverhalten ungünstig wird, kann
eine dünne
Folie oder ein Kupfergewebe mehrlagig aufgewickelt werden oder zwei
der genannten Schläuche übereinander
eingesetzt werden.
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Die
in 6 dargestellte Ausführungsform zeigt, dass die
Sperrschicht ein- oder beidseitig der elektrischen Abschirmung angebracht
werden kann. Dies schützt
den Muffenkörper
und auch den Außenschlauch
vor etwaigen spitzen Teilen der elektrischen Abschirmung, die vorzugsweise
aus Kupfergeflecht besteht. Die Sperrschicht wirkt somit als Schockabsorber
und verhindert ein Splitting des Außenschlauchs bei Erdverlegung
und scharfen Steinen im Erdreich.
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Anstatt
ein Kupfergeflecht als zusätzliche Lage
im Aufbau der Muffe zu haben, wird in dem Ausführungsbeispiel von 7 der
reduziert wasserdurchlässige
Kunststoff der Sperrschicht metallisiert. In 7 ist dies
von Innen geschehen. Das heißt, dass
die reduziert wasserdurchlässige
Kunststoffschicht der Sperrschicht eine Innenbeschich tung aus Metall
oder Metallgewebe hat oder innen eine Metallisierung aufweist, die über dem
Muffenkörper
liegt.
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In
der Ausführungsform
von 8 hat man die Möglichkeiten entweder die wasserdichten
Kunststofflagen der Sperrschicht 82 außen um ein geschäumtes Material 84 oder
Weich-Elastomer herum aufzubringen, oder die wasserdichten Kunststofflagen
der Sperrschicht 88 innen anzubringen. In beiden Fällen wird
in das geschäumte
Material das Kupfergewebe der elektrischen Abschirmung eingebettet,
das nach außen
sowie nach innen schützt.
Diese elektrische Bettungsschicht vermindert ein Splitting des Außenschlauchs
und reduziert Deformationen des Muffenkörpers bei größerem Erddruck.
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In 25 wird
in einem Längsschnitt
gezeigt, dass ein dickwandiger permeationsreduzierter Schlauch 20 auch
ein integriertes Kupfergewebe haben kann. In diesem Falle ist der
Schlauch mit integriertem Kupfergewebe schon auf das Spiralholdout vorexpandiert.
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Die
Verwendung von weichen Gummimaterialien, Silikon oder EPDM, in Shore-Härtegraden A5 bis A30, bevorzugt
A10 bis A20 ist vorteilhaft gegenüber einer Schäumung, da
diese unter dem großen radialen
Druck des Außenschlauchs
zusammengepresst wird. Ein Weichgummi ist inkompressibel.
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In 9 wird
die Möglichkeit
gezeigt, die wasserdichte Kunststofflage der Sperrschicht 92 außen zu haben,
darin das geschäumte
Material 94 oder Weich-Elastomer, welches wiederum das
Kupfergewebe der elektrischen Abschirmung 96 innenliegend
hat. Dies gewährleistet
den metallischen Kontakt zur leitfähigen Schicht des Muffenkörpers.
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10 zeigt
eine weitere Ausführungsform, in
der sich an den beiden Enden der Außenmuffe Bereiche 110 befinden,
in denen die Kunststoffbeschichtung entfernt wurde um eine bessere
elektrische Kontaktierung zu gewährleisten.
Diese Kunststoffbeschichtung ist gegebenenfalls dickwandig, um als
Polster oder Schockabsorber wirken zu können. Hier wird wiederum die
reduziert wasserdurchlässige Folie
der Sperrschicht 104 auf die metallische Lage 102 aufgebracht.
In der dickwandigen Kunststoffbeschichtung 106 kann auch
ein metallisches Element 108, zum Beispiel ein Kupferdraht, eingebettet
werden. Dieses metallische Element 108 benötigt einen bestimmten
Querschnitt zur Übertragung
von elektrischen Strömen.
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In 11 wird
wiederum eine gegebenenfalls dickwandige Kunststoffbeschichtung 116 gezeigt,
die als Polster oder Schockabsorber wirken kann. An der Innenseite
dieser Kunststoffbeschichtung 116 befindet sich die metallische
Lage 112, die hier als Wellenprofil ausgebildet ist. Das
ist vorteilhaft beim radialen Ausdehnen, da es dies vereinfacht oder
erst ermöglicht.
Als Option wäre
auch eine zusätzliche
Kunststoffschicht an der Innenseite dieser im Wellenprofil ausgelegten
metallischen Lage möglich,
die als zusätzliches
Polster wirkt.
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Die
Wanddicke der oben beschriebenen Bettungs- und Schockabsorberschicht
sollte 1–8
mm betragen, bevorzugt 3–4
mm.
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Alle
Zeichnungen der neuen Außenmuffenausführungen
zeigen diese generell als Zusammenstellung. Der Fachmann erkennt,
dass die Lagen auch meist separat gefertigt und dann gelegt/verklebt/verschweißt/partiell
verbunden werden können.
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Das
Rejacketing kann als separates Element dem Kunden angeliefert werden,
der dies dann seinerseits mit Muffen gegebenenfalls anderer Hersteller
kombiniert. Der Rejacketing Film kann aber auch in die ausgelieferte
Muffe, z. B. Kaltschrumpfmuffe auf Holdout, integriert werden.
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Mit
den oben beschriebenen Lösungen
ist es möglich,
die Permeation um mindestens einen Faktor 10 zu reduzieren.
Zur Verdeutlichung der konkreten Zahlen für die Wasserdampf-Durchlässigkeit
wird diese in 12 gegen Foliendicke gezeigt.
In 13, 14 und 15 werden
noch weitere Werte der Wasserdampfdurchlässigkeit angegeben.
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Im
Detail zeigt 12 die Wasserdampfdurchlässigkeit
verschiedener Materialien in Abhängigkeit
von der Foliendicke bei 23 Grad Celsius. Man kann aus dieser Figur
ablesen, dass z. B. CTA und PVC-P wasserdampfdurchlässiger sind
als PP-O und PVDC. 12 kann demnach zu Rate gezogen
werden, um ein passendes Material für die Sperrschicht auszuwählen.
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13 zeigt
die Sauerstoff- und Wasserdampfbarrierewerte gängiger Kunststoffe. Die Daten wurde
bei 70% r. F. an 25 μm
dicken Folien unter Standardbedingungen ermittelt. Aus dieser Figur
ist ersichtlich, dass z. B. PE-HD und PP viel sauerstoffdurchlässiger sind
als die anderen genannten Kunststoffe und dass PA 6.6 und PAN viel
wasserdampfdurchlässiger
sind als die anderen gezeigten Kunststoffe. Diese Figur kann wiederum
bei der Auswahl von geeigneten Kunststoffen für die Sperrschicht hilfreich
sein.
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In
etwas anderer Darstellungsform zeigt 14 die
Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit ausgewählter Polymere.
In dieser Figur ist z. B. ablesbar, dass PVC hart weniger wasserdampfdurchlässig ist
als PVC weich und auch weniger Sauerstoff durchlässt. Wiederum ist dies für die Auswahl geeigneter
Materialien für
die Sperrschicht ein hilfreiches Diagramm.
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15 zeigt
die Temperaturabhängigkeit des
Diffusionskoeffizienten für
PA 6, 12, und 66 in einem logarithmischen Graphen. Aus dieser Figur
ist klar ablesbar, dass der Diffusionskoeffizient mit der Temperatur
exponentiell ansteigt. Diese Figur ist zur Demonstration des Prinzips
des Diffusionskoeffizienten hilfreich.
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- 10
- Verbindungsmuffe
- 12
- Stützkörper
- 14
- Muffenkörper
- 16
- elektrische
Abschirmung
- 18
- Sperrschicht
- 20
- Außenschlauch
- 42
- Klebestreifen
- 62
- Sperrschicht
- 64
- elektrische
Abschirmung
- 66
- Sperrschicht
- 72
- elektrische
Abschirmung
- 74
- Sperrschicht
- 82
- Sperrschicht
- 84
- geschäumtes Material
- 86
- elektrische
Abschirmung
- 88
- Sperrschicht
- 92
- Sperrschicht
- 94
- geschäumtes Material
- 96
- elektrische
Abschirmung
- 102
- metallische
Lage
- 104
- Sperrschicht
- 106
- dickwandige
Kunststoffbeschichtung
- 108
- metallisches
Element
- 110
- Bereiche
am Ende der Muffe
- 112
- metallische
Lage
- 116
- dickwandige
Kunststoffbeschichtung