DE102009005323A1

DE102009005323A1 - Multipol-Kabelverbindung zur elektrisch leitenden Verbindung einer Mehrzehl von Adern

Info

Publication number: DE102009005323A1
Application number: DE102009005323A
Authority: DE
Inventors: Sacha Kaercher; Wolfgang Vogt; Klaus Magath; Wilfried Dr. Harfst
Original assignee: Areva NP GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Multipol-Kabelverbindung (2) zur elektrisch leitenden Verbindung einer Mehrzahl von Adern (4), insbesondere für den Einsatz einer Kabelverbindung zur Füllstandsmessung in einem Flüssigkeitsbehälter, mit einem Stecker (6) und einer mit dem Stecker (6) verbindbaren Kupplung (8), an die jeweils die Adern (4) angeschlossen sind, die durch Zusammenfügen von Stecker (6) und Kupplung (8) miteinander verbindbar sind, wobei Stecker (6) und Kupplung (8) jeweils in einer Buchse (10) und einer koaxial dazu angeordneten weiteren Buchse (12) zumindest teilweise aufgenommen sind und jeweils die beiden gegenüberliegenden Enden der Buchsen (10, 12) von Stecker (6) und Kupplung (8) in zusammengebautem Zustand der Kabelverbindung (2) in einem Überlappungsbereich (40) der beiden auf einer Mittelachse liegenden Endteile der Buchsen (10, 12) aufeinander geschoben sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Multipol-Kabelverbindung zur elektrisch leitenden Verbindung einer Mehrzahl von Adern.
Mess-Kabelverbindungen für Füllstandssonden, bei denen anhand der von einem beheizten Thermoelement erzeugten Thermospannung auf die Füllstandshöhe in einem Flüssigkeitsbehälter geschlossen wird, werden insbesondere in Kernkraftwerken eingesetzt.
Es ist ein Universalgehäuse für einen Steckverbinder hoher Dichtigkeitsstufe aus der DE 10 2007 026 815 A1 bekannt. Das Universalgehäuse weist eine Basisschale und eine auf die Basisschale aufgesetzte Deckelschale auf. Der Steckverbinder besteht aus einem Steckerteil und einem Buchsenteil, wobei das Buchsenteil der Basisschale oder der Deckelschale und das Steckerteil der jeweils anderen Schale zugeordnet ist. In die Basisschale und in die Deckelschale ist jeweils ein Adapter geschoben, dessen Außenkontur an die Innenkontur der Basisschale oder der Deckelschale angepasst ist und dessen Innenkontur komplementär zur Außenkontur des Buchsenteils oder des Steckerteils ausgebildet ist.
Durch eine Modifikation des Adapters ist das Universalgehäuse somit an verschiedene Steckverbinder anpassbar und dichtet diese sicher ab. Bei dieser Anordnung sind insbesondere Buchse und Stecker über einen Bajonettverschluss miteinander verbunden. Die Verbindung erfolgt über eine Steck-Dreh-Bewegung. Die beiden zu verbindenden Teile werden ineinander gesetzt. Annähernd senkrecht zur Steckrichtung sind in beiden Teilen an der Verbindungsstelle längliche Erhebungen angebracht. Diese laufen jedoch nicht rundum, sondern sind unterbrochen, sonst wäre das Ineinander-Stecken nicht möglich. Da die Erhebungen nur leicht schräg in der Ebene senkrecht zur Steckrichtung liegen, werden durch eine Drehbewegung beide Teile gegeneinander gepresst. Der Bajonettverschluss arbeitet also gewissermaßen wie ein Gewinde.
Eine derartige Verbindung entspricht nicht der so genannten LOCA-Norm, da sich die Verbindung insbesondere bei bestimmten Katastrophensituationen vergleichsweise leicht löst. Mit LOCA (Loss Of Coolant Accident) wird in der Kerntechnik ein Störfall bezeichnet, bei dem durch ein Leck Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf des Kernreaktors austritt. Ein großer Kühlmittelverluststörfall ist in der Regel Basis für die Auslegung der Nachwärmeabfuhr- und Notkühlsysteme sowie des Sicherheitsbehälters eines Kernreaktors. Dabei wird der vollständige Bruch einer Hauptkühlmittelleitung unterstellt. Idealerweise sollte eine in einem Kernreaktor eingesetzte Kabelverbindung auch noch nach Eintritt eines LOCA-Ereignisses und ggf. auch bei starker seismischer und/oder strahlungsbedingter Außeneinwirkung die an sie gestellten funktionellen Anforderungen sicher erfüllen. Dies gilt zumindest dann, wenn sie innerhalb eines Unfallüberwachungssystems (Post Accident Monitoring System, kurz PAMS) eingesetzt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kabelverbindung zur elektrisch leitenden Verbindung einer Mehrzahl von Adern, insbesondere für den Einsatz einer Kabelverbindung zur Füllstandsmessung in einem Kernreaktor, derart auszubilden, dass eine große Anzahl von Adern ohne weiteres in einer ersten und mindestens einer zugeordneten zweiten Buchse auf einfache Weise untergebracht werden kann, wobei die Bauart bei Verwendung nur weniger Bauteile einfach, kostengünstig und besonders störunanfällig gestaltet werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kabelverbindung mit einem Stecker und einer mit dem Stecker verbindbaren Kupplung, an die jeweils die Adern angeschlossen sind, die durch Zusammenfügen von Stecker und Kupplung miteinander verbindbar sind, wobei Stecker und Kupplung jeweils in einer Buchse und einer koaxial dazu angeordneten weiteren Buchse zumindest teilweise aufgenommen sind und jeweils die beiden gegenüberliegenden Enden der Buchsen von Stecker und Kupplung in zusammengebautem Zustand der Kabelverbindung in einem Überlappungsbereich der beiden gegenüberliegenden Endteile der Buchsen aufeinander geschoben sind.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es stets möglich sein soll, eine sehr große Anzahl von Adern in einem Stecker und einer Kupplung und diese in Buchsen der Multipol-Kabelverbindung unterzubringen. Dabei sollen die miteinander zu verbindenden Buchsen und die zugehörigen Bauteile einfach und kostengünstig gestaltet werden, ohne dass die Betriebssicherheit der Muitipol-Kabelverbindung beeinträchtigt wird. Ferner soll zur Kostenreduzierung mit einem Minimum an Bau- bzw. Losteilen ausgekommen werden. Die Reduzierung der Losteile trägt insbesondere dazu bei, dass sich die Multipol-Kabelverbindung wesentlich einfacher montieren lässt und damit das notwendige Bedienpersonal mit sehr schweren Handschuhen eine Montage bzw. das Zusammenfügen der Multipol-Kabelverbindung besser bewerkstelligen kann. Da aufgrund der Schutzmaßnahme die Losteile schwer zu greifen sind, können sie bei der Montage dem Bedienpersonal leicht entgleiten und sind danach kaum wieder einsetzbar.
Es ist vorteilhaft, dass die beiden Buchsen von Stecker und Kupplung koaxial zueinander ausgerichtet sind, ineinander geschoben und dabei so ausgerichtet werden können, dass jeweils die beiden gegenüberliegenden Enden der Buchsen von Stecker und Kupplung in zusammengebautem Zustand der Kabelverbindung in einem Überlappungsbereich aufeinander sitzen, d. h. sich in diesem Bereich gegenseitig abstützen. Der Überlappungsbereich weist vorteilhafterweise eine Länge auf, die in etwa dem Außendurchmesser der Multipol-Kabelverbindung entspricht. Damit wird erreicht, dass Stecker und Kupplung sehr gut gesichert sind und diese sich selbstständig auch bei extremer Beanspruchung nicht mehr lösen können. Die vorteilhafte Ausgestaltung der ineinander geschobenen Buchsen erhöht die Stabilität der Multipol-Kabelverbindung und schafft auch gleichzeitig sehr viel Raum zur Aufnahme von zahlreichen Kabeln bzw. Adern.
Die Verbindung wird auch dadurch verbessert, dass in einem Überlappungsbereich, in dem die beiden gegenüberliegenden Enden der beiden Buchsen über einander geschoben sind, zumindest ein Schraubelement vorgesehen ist, das die beiden Buchsen fest miteinander verbindet. Mit Hilfe des Schraubelements werden die beiden gegenüberliegenden Enden der koaxial zu einander ausgerichteten Buchsen fest gegeneinander gepresst und dadurch eine druckwasserfeste Verbindung geschaffen. Ferner wird hierdurch sichergestellt, dass die Kontaktelemente von Stecker und Kupplung einwandfrei gegeneinander anliegen, sodass die elektrischen Widerstände an den Übergangsstellen zwischen den Kontakten gering gehalten werden können und ein sehr guter, verlustarmer Stromfluss gewährleistet werden kann.
Bevorzugt weist die erste Buchse und/oder die zweite Buchse jeweils ein Anlageteil auf, die mittels des Schraubelements gegeneinander zur Anlage bringbar sind. Hierdurch wird, wie bereits erwähnt, eine gute Verbindung zwischen den Kontakten von Stecker und Kupplung geschaffen und damit auch eine sichere störunanfällige Verbindung, die erdbebensicher, LOCA-sicher und strahlungsresistent ist, das heißt, extremen Belastungen standhalten kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist zumindest jeweils eine in der ersten und der zweiten Buchse aufgenommene weitere Buchse an einem Ende ein Druckelement und/oder Zentrierelement auf, gegen das jeweils ein über ein weiteres Schraubelement verstellbares Gegenstück angepresst ist. Das Zentrierelement und das zugehörige Gegenstück sind jeweils als Konus ausgebildet, der mit dem Schraubelement in Wirkverbindung steht und an der zweiten bzw. der in der ersten Buchse aufgenommenen weiteren Buchse zumindest anliegt oder mit dieser einteilig verbunden ist.
Ferner ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass das weitere gegen den Konus anliegende Schraubelement ein Gewindeteil umfasst, das mit einem Gewindeteil der äußeren Buchse in Verbindung steht.
Vorteilhafterweise ist der äußeren Buchse der Stecker der Kabelverbindung mit dem Schraubelement zugeordnet, das mit der Buchse in Wirkverbindung steht und an ein Gewindeteil der koaxial gegenüber liegenden zweiten äußeren Buchse angeschlossen ist, die der Kupplung der Kabelverbindung zugeordnet ist. Dabei ist vorteilhafterweise zwischen der äußeren und der inneren Buchse eine Drehsicherung vorgesehen. Mit Hilfe des Schraubelements wird, wie bereits erläutert, eine gegen starke Erschütterungen sichere, störunanfällige Multipol-Kabelverbindung geschaffen. Durch die beiden ineinander geschobenen Buchsen wird die Stabilität der Multipol-Kabelverbindung wesentlich verbessert und viel Raum in den Buchsen zur Aufnahme der zahlreichen Adern bzw. Kabel geschaffen, ohne dass noch zusätzliche Bauteile für die Stabilität der Multipol-Kabelverbindung erforderlich wären.
Vorzugsweise umfassen zumindest ein Steckerteil und ein Kupplungsteil jeweils zumindest die ineinander schiebbaren Buchsen, wobei das Stecker- und das Kupplungsteil jeweils mit Hilfe eines Sicherungselements mit einem Teil eines Gehäuses, insbesondere einem Isolator des Gehäuses des Steckers und/oder der Kupplung, mittel- oder unmittelbar fest verbunden sind. Die Drehsicherung trägt im Wesentlichen dazu bei, dass sich die Multipol-Kabelverbindung nicht selbstständig löst.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, dass dem Stecker- und dem Kupplungsteil je ein Schraubelement zugeordnet ist, wobei das eine Schraubelement des Steckerteils jeweils an das Gehäuse des Steckers und das zweite Schraubelement mittels einer Drehsicherung gegen ein Flanschelement der Kabelverbindung anliegt, das mit einem Teil der kerntechnischen Anlage verbunden ist.
Eine einwandfreie und sichere Abstützung wird dadurch erreicht, dass der mit der kerntechnischen Anlage verbundene Flansch die Kabelverbindung auf der Anlage des Reaktors abstützt.
Vorteilhaft ist ferner, dass das Flanschelement der Kabelverbindung in montiertem Zustand der Multipol-Kabelverbindung zwischen einem an der äußeren Buchse des Steckerteils vorgesehenen Flansch bzw. dem Schraubelement und dem Schraubelement des Kupplungsteils angeordnet ist.
Ferner ist es vorteilhaft, dass jeweils auf die äußere Buchse des Stecker- und des Kupplungsteils je ein Kabelschlauch gezogen ist und zwischen Kabelschlauch und Buchse eine oder mehrere Ringsicherungen und/oder Ringdichtungen vorgesehen sind. Der Kabelschlauch kann auch als Schrumpfschlauch aufgezogen werden, der die innen liegenden Teile sehr gut gegen Feuchtigkeit abdichtet.
Vorteilhaft ist es auch, dass die beiden Konusse gegenüberliegende Anlageflächen aufweisen, zwischen denen ein Erdungskabel der Kabelverbindung eingeklemmt ist. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die erste äußere Buchse des Steckerteils und die nachfolgende, koaxial angeordnete zweite äußere Buchse des Kupplungsteils zumindest über ein Dichtungselement gegeneinander abgedichtet sind, das im Überlappungsbereich der beiden Buchsen vorgesehen ist.
Vorzugsweise sind an den Kabeln jeweils an ihren Enden Kontaktstifte bzw. Kontaktbuchsen angeschlossen, die in einem Stecker- und einem Kupplungsgehäuse aufgenommen und in diesen in einer Kunststoffmasse vergossen sind, die sich bis an die Innenwand des Stecker- bzw. des Kupplungsgehäuses und bis zu dem weiteren Schraubelement des Steckerteils und dem Schraubelement des Kupplungsteils erstreckt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine strahlenfeste, erdbebensichere (bis 10 g) und LOCA-qualifizierte Kabelverbindung für einen Einsatz im Inneren eines Kernreaktor-Containments bereitgestellt wird, die auch in vergleichsweise komplexen Fällen den an sie gestellten funktionellen Anforderungen hinsichtlich einer zuverlässigen Übertragung von Signal- und Versorgungsspannungen, insbesondere mit zum Teil hohem Spannungspegel, gerecht wird, etwa als Teil eines Systems zur Füllstandsmessung in einem Reaktordruckbehälter (Reactor Pressure Vessel Level Instrumentation, kurz RPVLI). Bei der erfindungsgemäßen Kabelverbindung wird die erforderliche mechanische Sta bilität im Wesentlichen durch die außen liegenden Gehäuseteile, insbesondere die äußeren Buchsen, aufgebracht. Im Innenraum steht damit bei gleichbleibenden äußeren Abmessungen mehr Platz für Kabel und Anschlüsse als bislang zur Verfügung, was insbesondere beim Anschluss neuartiger Thermoelement-Füllstandsmesssysteme mit beispielsweise bis zu 26 Anschlusspins oder mehr von Vorteil ist. Weitere Vorteile des neuen Designs liegen in der leichten Handhabbarkeit und Montage, wobei im zusammengebauten Zustand der Kabelverbindung alle Verbindungsstellen gegen unbeabsichtigtes Losdrehen gesichert sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Multipol-Kabelverbindung zur elektrischen Verbindung von Adern eines mehradrigen Kabels, im Teil-Längsschnitt;
2 eine vergrößerte Darstellung der Multipol-Kabelverbindung gemäß 1, wobei für eine verbesserte Übersicht einige Teile weggelassen und andere Teile hervorgehoben wurden;
3 eine Explosionsdarstellung eines Teils der Multipol-Kabelverbindung gemäß 1 vor dem Zusammenbau;
4 einen Querschnitt der Multipol-Kabelverbindung entlang der Linie A-A gemäß 2;
5 eine schematische Teil-Darstellung der Multipol-Kabelverbindung gemäß 1.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer zum Teil geschnittenen Seitenansicht und in 4 im Querschnitt eine Kabelverbindung 2 für ein der Einfachheit halber hier nicht dargestelltes Füllstandsmesssystem gezeigt. Die mit dem Füllstandsmesssystem bewirkte Füllstandsmessung dient dazu, den Pegelstand einer Kühlflüssigkeit in einem hier nicht dargestellten Reaktordruckbehälter zu überwachen.
Eine derartige Messeinrichtung soll auch zur Überwachung des Wasserinventars im Primärkreislauf bei Normalbetriebszuständen und bei Kühlmittelverlust-Störfällen, insbesondere im Falle kleiner Lecks, eingesetzt werden. Dieser Messung kommt vor allem dann besondere Bedeutung zu, wenn der üblicherweise als Füllstandsindikator beobachtete Druckhalter-Füllstand kein eindeutiges Kriterium für den Füllungsgrad des Reaktorkühlkreislaufs darstellt.
Das dabei genutzte Messverfahren beruht auf dem Effekt unterschiedlicher Wärmeübergangsbedingungen in Wasser bzw. in Dampf, wobei ein System aus einem beheizten und einem unbeheizten Thermoelement je nach vorliegender Phase unterschiedliche Differenztemperaturen liefert. Das hier gewählte Messverfahren ist in der Lage, im gesamten vorgesehenen Einsatzbereich einen Phasenwechsel sicher zu erkennen und auch bei allen Betriebszuständen ein eindeutiges Signal zu liefern. Für den Anschluss der signalführenden Leitungen der Thermoelemente und der Versorgungskabel für die zugehörigen Heizelemente befindet sich am Sondenkopf eine mehrpolige, nach dem nachstehend näher erläuterten Ausführungsbeispiel eine 26-polige, lösbare Steckverbindung. Für die Verkabelung aller Signal- bzw. Versorgungsleitungen vom Sondenkopf zum Unterverteiler wird vorliegend ein besonders störunanfälliges Kabel verwendet.
Am Unterverteiler wird das Sondenkabel an Klemmleisten angeschlossen, die für die bisher eingesetzten Füllstandsmesssonden für den Anschluss der Messsignalleitungen und Heizleiter verwendet wurden. Dabei werden die Signalleitungen der Thermoelemente des Sondenkabels direkt mit den bereits vorhandenen Kupfersignalleitungen des weiterführenden Kabels verbunden. Auf den Einsatz einer Vergleichsstelle, um die beim Anschluss von Thermoelement-Leitungen an Kupferleitungen auftretenden Thermospannungen zu kompensieren, kann verzichtet werden. Diese Thermospannungen haben nämlich keinen Einfluss auf die Bildung der Differenz aus den Signalen zwischen beheizten und unbeheizten Thermoelementmessstellen. Weiterhin erfolgt im Unterverteiler für die hier im Ausführungsbeispiel vier Thermoelementpaare einer Messsonde die Auswahl und die Aufteilung der Signal- und Heizleitungen auf die für die relevante Messsonde zugeordneten Redundanzen.
Jedes Heizelement in den Messsonden wird von einem eigenen Netzgerät versorgt, das in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Elektronikschrank vorgesehen ist. Im Gerät ist hierzu eine entsprechende Kennlinie hinterlegt, die eine korrekte Heizleistung über den Arbeitsbereich der Sonde gewährleistet. Die Ausgangsleistung wird dem temperaturbedingten Ansteigen des Heizkreiswiderstands angepasst, um einen gleichmäßigen Signalhub aus der Differenz der beheizten/unbeheizten Thermoelemente zu erhalten. Bei einem Kurzschluss oder einer Unterbrechung im Heizkreis erfolgen eine optische Signalisierung am Gerät und eine Störsignalausgabe.
Das Netzteil besitzt auf der Frontplatte einen Schlüsselschalter zum Ein- und Ausschalten sowie Digitalinstrumente für die Anzeige von Ausgangsspannung und -strom. Außerdem befinden sich auf der Frontplatte des Netzteils LED-Anzeigen für die Meldesignale. Der Spannungs- und Stromabgleich ist ebenfalls durch Potenziometer an der Frontplatte zu realisieren. Das Netzgerät ist in einem Baugruppenträger untergebracht und durch verschiedene Überwachungsschaltungen völlig vor Kurzschluss geschützt.
Die Auswerteeinheit gestattet durch ihre flexible Bestückung mit Baugruppenvarianten die Verwendung von Schaltungsteilen und spezifischen Einstellungen mit Jumpern und Lötbrücken und den Anschluss mehrerer Füllstandssondentypen.
Alle Baugruppen können während des Betriebs gezogen und gesteckt werden. Für die Dauer des Kontaktvorgangs und der Baugruppenstabilisierung können die Ausgangssignale des Systems gestört sein. Diese Störungen werden nach der Stabilisierung selbsttätig behoben. Ein mechanisches Codiersystem verhindert eine Falschbestückung. Bei einer vollständigen Steckerbelegung kann auf die Realisierung einer Einstecküberwachung verzichtet werden.
Die Multipol-Kabelverbindung 2 dient zur elektrisch leitenden Verbindung einer Mehrzahl von Adern 4, insbesondere für den Einsatz einer Kabelverbindung zur Füllstandsmessung in einem Flüssigkeitsbehälter. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1, 2, 4 und 5 sind Kontaktstifte und Kontaktbuchsen 70 veranschaulicht, die in einem Steckergehäuse 44 eines Steckers 6 und in einem Kupplungsgehäuse 48 einer Kupplung 8 aufgenommen sind. In 4 ist lediglich das Kupplungsgehäuse 48 der Kupplung 8 im Schnitt dargestellt. Je nach Ausführungsform können auch weniger oder mehr Kontaktenden der Kabel 4 in dem Steckergehäuse 44 bzw. dem Kupplungsgehäuse 48 aufgenommen werden. Das in 5 dargestellte Stecker- und Kupplungsgehäuse 44, 48 ist von einem Isolierkörper 60 umgeben, der den Stecker 6 und die Kupplung 8 fest umgibt. An die in 5 dargestellten Kontaktstifte und Kontaktbuchsen 70, die jeweils an den beiden Stirnseiten des Isolierkörpers 60 überstehen, werden die Adern 4 gelötet.
Die Kontaktenden der Kabel bzw. Adern 4 sind im Steckergehäuse 44 und im Kupplungsgehäuse 48 in einer Kunststoffmasse 74 vergossen, die jeweils das ganze Gehäuse ausfüllt und sich gemäß 1 und 2 bis zu einem Schraubelement 22 eines Steckerteils 36 und einem Schraubelement 24 eines Kupplungsteils 38 erstreckt. Die Kontaktenden im Kupplungsgehäuse 48 der Kupplung 8 und im Steckergehäuse 44 des Steckers 6 sind vorwiegend als Kontaktstifte ausgebildet und gemäß 1, 2 und 5, wie nachstehend näher erläutert, zusammengefügt.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, besteht die Multipol-Kabelverbindung 2 insbesondere aus dem Steckerteil 36 und dem Kupplungsteil 38, die mit Hilfe eines Schraubelements 14 zusammengehalten werden, nachdem die beiden Teile zusammengefügt sind.
Das Steckerteil 36 umfasst eine äußere Buchse 10 und eine innere Buchse 18 und das Kupplungsteil 38 ebenfalls eine äußere Buchse 12 und eine innere Buchse 20. Die Außendurchmesser der beiden inneren Buchsen 18, 20 sind so gewählt, dass die äußere Buchse auf die innere Buchse aufgeschrumpft bzw. die beiden Buchsen passgenau zusammen geschoben werden können. Der gesamte Innenraum der Buchse 18 bzw. 20 ist im Grundzustand vor der Montage frei und dient im Wesentlichen zur Aufnahme der zahlreichen Adern 4, die mit Bezug auf 2 an den Stecker 6 und die Kupplung 8 fest angeschlossen sind, während die außen liegenden Enden der Adern 4 durch ein Druck- und/oder Zentrierelement 26, 28 und das sich daran anschließende weitere Schraubelement 22 bzw. 24 sowie eine Kabelführung 23 und von dort zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Füllstandssonde einer Reaktoranlage bzw. an eine Auswerteeinheit geführt sind.
Das Druck- und/oder das Zentrierelement 26 des Steckerteils 36 umfassen einen Konus 30, 32, wobei der Konus 30 konzentrisch auf dem Außenumfang der Kabelführung 23 sitzt und mit seiner Konusfläche gegen eine Konusfläche des Gegenstücks bzw. des gegenüberliegenden Konus 32 anliegt, der einstückig mit der inneren Buchse 18 verbunden ist. Mit Hilfe des weiteren Schraubelements 22 wird der Konus 30 gegen den Konus 32 und damit die Buchse 18 gegen eine Stirnseite 76 des Steckergehäuses 44 (1 und 2) gepresst, sodass in zusammengesetztem Zustand der Multipol-Kabelverbindung 2 die Kontaktenden von Stecker 6 und Kupplung 8 einwandfrei und innig anliegen und somit einen sicheren und verlustarmen Stromfluss gewährleisten.
Das weitere Schraubelement 22 weist ein Gewindeteil 64 (2) auf, das mit einem komplementären Gewindeteil 62 der äußeren Buchse 10 in Eingriff steht, sodass durch Drehen der Schraube 22 die Anpresskraft der Buchse 18 auf die Stirnseite 76 des Gehäuses 44 des Steckers 6 variiert werden kann.
Der äußeren Buchse 10 ist der Stecker 6 der Kabelverbindung 2 mit dem Schraubelement 14 zugeordnet, das mit der Buchse 10 in Wirkverbindung steht und an einem Gewindeteil 34 der koaxial gegenüber liegenden zweiten äußeren Buchse 12 angeschlossen ist, die der Kupplung 8 der Kabelverbindung 2 zugeordnet ist. Dabei ist zwischen der äußeren Buchse 12 des Kupplungsteils 38 und der von ihr umgriffenen äußeren Buchse 10 des Steckerteils 36 eine Drehsicherung 46 (2) vorgesehen. Die Drehsicherung 46 besteht aus einer in die Buchse 12 eingelassenen Nut 19 (2, 4) und einer von der Buchse 20 abstehenden Feder 21. Damit wird sichergestellt, dass das Steckerteil 36 und das Kupplungsteil 38 beim Zusammenfügen der Multipol-Kabelverbindung 2 genau zueinander ausgerichtet werden, sodass die Buchsen und Stecker der Multipol-Kabelverbindung 2 ohne weiteres zusammengefügt werden können.
Ferner kann die äußere Buchse 12 ein Innengewinde 80 (2) und ein auf einem Isolator 60 (1, 5) der Kupplung 8 vorgesehenes Außengewinde 82 (2) aufweisen, sodass zwischen der inneren Buchse 20 und dem Isolator 60 der Kupplung 8 eine Schraubverbindung hergestellt werden kann.
Neben der Drehsicherung (2) ist ein weiteres Sicherungselement 50 (2) für das Steckerteil 36 und ein Sicherungselement 51 für das Kupplungsteil 38 vorgesehen. Das Sicherungselement 50 ist mit der Buchse 10 und dem Isolator des Steckers 6 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Das Sicherungselement 51 ist mit der äußeren Buchse 12 und einem mit einem Teil des Kupplungsgehäuses 48 (2), insbesondere dem Isolator 60 der Kupplung 8, verschweißt.
Zumindest das Steckerteil 36 und das Kupplungsteil 38 umfassen jeweils zumindest die ineinander schiebbaren Buchsen 10, 18, 12, 20, wobei das Steckerteil 36 und das Kupplungsteil 38 jeweils mit Hilfe des Sicherungselements 50 bzw. 51 mit einem Teil des Gehäuses 44, 48 insbesondere dem Isolator 60 (1) des Gehäuses 44, 48 des Steckers 6 und/oder der Kupplung 8, mittel- oder unmittelbar fest verbunden und gesichert sind.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, sind die beiden auf einer gemeinsamen Mittelachse liegenden Endteile der Buchsen 10 und 12 übereinander geschoben und bilden in 2 einen Überlappungsbereich 40, in dem die beiden Buchsenendteile passgenau aufeinander geschoben sind und damit einen sicheren, sehr hohen Belastungen aussetzbaren Sitz bilden. In diesem Überlappungsbereich 40 ist auch die aus Nut 19 und Feder 21 gebildete Drehsicherung 46 (2) vorgesehen, die insbesondere das exakte Zusammenfügen von Steckerteil 36 und Kupplungsteil 38 gewährleistet. Hierdurch kann die Multipol-Kabelverbindung 2 sehr hohen Belastungen ausgesetzt werden.
Im Überlappungsbereich 40, in dem die beiden gegenüberliegenden Enden der ersten 10 und zweiten Buchse 12 übereinander geschoben sind, ist zumindest das Schraubelement 14 vorgesehen, das die beiden Buchsen 10, 12 fest miteinander verbindet. Das Schraubelement 14 weist hierzu ein Innengewinde auf, das auf das an der zweiten Buchse 12 vorgesehene Außengewinde geschraubt werden kann. Ferner umfasst die äußere Buchse 10 des Steckerteils 36 einen Absatz bzw. Flansch 42, der gegen das stirnseitige Ende der nachfolgenden, koaxial zur Buchse 10 des Steckerteils 36 angeordneten Buchse 12 des Kupplungsteils 38 anliegt, wenn das Schraubelement 14 entsprechend weit auf das Außengewinde der zweiten Buchse 12 geschraubt wurde (2).
Ein zweites Schraubelement 16 (1) liegt mittels einer Drehsicherung 52, die als Federscheibe ausgebildet sein kann, gegen ein Flanschelement 54 der Kabelverbindung 2 an, das mit einem Teil der kerntechnischen Anlage verbunden ist. Das Flanschelement 54 dient zur Abstützung der Multipol-Kabelverbindung 2. Durch Drehen des auf der äußeren Buchse 12 aufgeschraubten Schraubelements 16 wird die Drehsicherung 52 gegen das Flanschelement 54 gedrückt, sodass, wie bereits ausgeführt, eine erdbebensichere Abstützung der Multipol-Kabelverbindung 2 in der Reaktoranlage gewährleistet ist. Das Flanschelement 54 (1) der Kabelverbindung 2 ist also in montiertem Zustand der Multipol-Kabelverbindung 2 zwischen einem an der äußeren Buchse 12 vorgesehenen Flansch 13 oder alternativ dem Schraubelement 14 und dem Schraubelement 16 des Kupplungsteils 38 angeordnet und fest eingespannt.
Jeweils auf die äußere Buchse 10, 12 des Steckerteils 36 und des Kupplungsteils 38 ist ein Kabelschlauch 56, 57 (1) gezogen bzw. aufgeschrumpft. Der Kabelschlauch 56, 57 sichert die Multipol-Kabelverbindung 2 gegen Feuchtigkeit und Verunreinigungen. Ein sicherer, dichter Sitz des Kabelschlauchs 56, 57 wird dadurch gewährleistet, dass zwischen Kabelschlauch 56 und 57 und Buchse 10 und 12 eine oder mehrere Ringsicherungen und/oder Ringdichtungen 58 (2, 3) vorgesehen sind. Durch die ringförmigen Erhebungen wird insbesondere ein Abrutschen des jeweiligen Kabelschlauchs von der Buchse zuverlässig verhindert.
Die erste äußere Buchse 10 des Steckerteils 36 und die nachfolgende koaxial angeordnete zweite äußere Buchse 12 des Kupplungsteils 38 sind zumindest über ein Dichtungselement 68 (2) gegeneinander abgedichtet, das im Überlappungsbereich 40 der beiden Buchse 10, 12 vorgesehen ist. Das Dichtungselement 68 ist so ausgelegt, dass der die Adern 4 aufnehmende Raum gegen Druck und somit gegen eindringendes Wasser und Verschmutzung geschützt ist.
Die beiden Konusse 30, 32 weisen sich gegenüberliegende Anlageflächen 66 (2) auf, zwischen denen eine Kabelabschirmung 78 (2) der hier nicht gezeigten metallischen Ummantelung der in der Kabelverbindung 2 geführten Adern 4 eingeklemmt ist. Hierdurch wird der Innenaufbau des Steckerteils 36 vereinfacht, da für die Erdung der Multipol-Kabelverbindung 2 keine weiteren Bauteile erforderlich sind.
3 zeigt in der Art einer Explosionszeichnung den steckerseitigen Teil der Multipol-Kabelverbindung 2 vor der Montage. Zur Montage werden der Kontakteinsatz mit dem Isolierteil 60, die innere Buchse 18, das Zentrierelement 30 und das Schraubelement 22 nacheinander in die äußere Buchse 10 geschoben bzw. eingedreht. Nach dem Zusammenfügen der Einzelteile wird der die Anschlusskabel bzw. die Adern 4 umgebende Innenraum der inneren Buchse 18 wie oben bereits erläutert mit einer Kunststoff-Dichtmasse, insbesondere auf Silikon-Basis, vergossen. Der hier nicht dargestellte buchsenseitige Teil der Multipol-Kabelverbindung 2 ist im Prinzip spiegelbildlich symmetrisch aufgebaut, weist aber im Anschluss- bzw. Überlappungsbereich 40 eine äußere Buchse 12 mit vergrößertem Innendurchmesser auf, die auf die steckerseitige äußere Buchse 10 geschoben und dann mit dem steckerseitig angeordneten Schraubelement 14 arretiert werden kann. Darüber hinaus weist der buchsenseitige Kontakteinsatz natürlich gegenüber dem steckerseitigen Kontakteinsatz komplementäre Kontaktelemente auf. Über die Schraubelemente 22 und 24 und die inneren Buchsen 18, 20 werden die beiden Kontakteinsätze sicher gegeneinander gedrückt.

2: Multipol-Kabelverbindung
4: Ader, Kabel
6: Stecker
8: Kupplung
10: äußere Buchse
12: äußere Buchse
13: Flansch
14: Schraubelement
16: Schraubelement
18: innere Buchse
19: Nut
20: innere Buchse
21: Feder
22: weiteres Schraubelement
23: Kabelflührung
24: weiteres Schraubelement
26: Druckelement, Zentrierelement
28: Druckelement, Zentrierelement
30: Konus
32: Konus
34: Gewindeteil
36: Steckerteil
38: Kupplungsteil
40: Überlappungsbereich
42: Anlageteil, Flansch, Absatz
44: Steckergehäuse
46: Drehsicherung
48: Kupplungsgehäuse
50: Sicherungselement
51: Sicherungselement
52: Drehsicherung
54: Flansch, Flanschelement
56: Kabelschlauch
57: Kabelschlauch
58: Ringsicherung, Ringdichtung
60: Isolierteil, Isolator
62: Gewindeteil
64: Gewindeteil
66: Anlagefläche
68: Dichtungselement
70: Kontaktstift, Kontaktbuchse
74: Kunststoffmasse
76: Stirnseite
78: Kabelabschirmung
80: Innengewinde
82: Außengewinde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007026815 A1 [0003]

Claims

Multipol-Kabelverbindung (2) zur elektrisch leitenden Verbindung einer Mehrzahl von Adern (4), insbesondere für den Einsatz in einer Vorrichtung zur Füllstandsmessung in einem Flüssigkeitsbehälter, mit einem Stecker (6) und einer mit dem Stecker (6) verbindbaren Kupplung (8), an die jeweils die Adern (4) angeschlossen sind, die durch Zusammenfügen von Stecker (6) und Kupplung (8) miteinander verbindbar sind, wobei Stecker (6) und Kupplung (8) jeweils in einer Buchse (10) und einer koaxial dazu angeordneten weiteren Buchse (12) zumindest teilweise aufgenommen sind und jeweils die beiden gegenüberliegenden Enden der Buchsen (10, 12) von Stecker (6) und Kupplung (8) in zusammengebautem Zustand der Kabelverbindung (2) in einem Überlappungsbereich (40) der beiden auf einer Mittelachse liegenden Endteile der Buchsen (10, 12) aufeinander geschoben sind.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1, wobei in dem Überlappungsbereich (40), in dem die beiden gegenüberliegenden Enden der beiden Buchsen (10, 12) übereinander geschoben sind, zumindest ein Schraubelement (14) vorgesehen ist, das die beiden Buchsen (10, 12) fest miteinander verbindet.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1, wobei die erste Buchse (10) und/oder die zweite Buchse (12) jeweils ein Anlageteil (42) aufweisen, die mittels des Schraubelements (14) gegeneinander zur Anlage bringbar sind.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest jeweils eine in der ersten und der zweiten Buchse (10, 12) aufgenommene weitere Buchse (18, 20) an einem Ende ein Druckelement und/oder Zentrierele ment (26, 28) aufweist, gegen das jeweils ein über ein weiteres Schraubelement (22, 24) verstellbares Gegenstück angepresst ist.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 4, bei der das Zentrierelement (26, 28) und das zugehörige Gegenstück jeweils als Konus (30, 32) ausgebildet sind, wobei der Konus (30) mit dem Schraubelement (22) in Wirkverbindung steht und der Konus (32) an der zweiten bzw. der in der ersten Buchse (10, 12) aufgenommenen weiteren Buchse (18, 20) zumindest anliegt oder mit dieser einteilig verbunden ist.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 5, bei der das weitere gegen den Konus (30) anliegende Schraubelement (22) ein Gewindeteil (62) umfasst, das mit einem Gewindeteil (64) der äußeren Buchse (10) in Verbindung steht.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1, bei der der äußeren Buchse (10) der Stecker (6) der Kabelverbindung (2) mit dem Schraubelement (14) zugeordnet ist, das mit der Buchse (10) in Wirkverbindung steht und an ein Gewindeteil (34) der koaxial gegenüber liegenden zweiten äußeren Buchse (12) angeschlossen ist, die der Kupplung (8) der Kabelverbindung (2) zugeordnet ist, wobei zwischen der äußeren und der inneren Buchse (12, 20) eine Drehsicherung (46) vorgesehen ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der zumindest ein Steckerteil (36) und ein Kupplungsteil (38) jeweils zumindest die ineinander schiebbaren Buchsen (10, 18, 12, 20), umfassen, wobei das Steckerteil (36) und das Kupplungsteil (38) jeweils mit Hilfe eines Sicherungselements (50) mit einem Teil eines Gehäuses (44), insbesondere einem Isolator (60) des Gehäuses (44) des Steckers (6) und/oder der Kupplung (8), mittel- oder unmittelbar fest verbunden sind.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 1, bei der dem Steckerteil (36) und dem Kupplungsteil (38) je ein Schraubelement (14, 16) zugeordnet ist, wobei das Schraubelement (14) des Steckerteils (36) jeweils an das Gehäuse (44) des Steckers (6) und das zweite Schraubelement (16) mittels einer Drehsicherung (52) gegen ein Flanschelement (54) der Kabelverbindung (2) anliegt, das mit einem Teil der kerntechnischen Anlage verbunden ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der mit der kerntechnischen Anlage verbundene Flansch (54) die Kabelverbindung (2) auf der Anlage des Reaktors abstützt.
Kabelverbindung (2) nach einem der Ansprüche 8 und 9, bei der das Flanschelement (54) der Kabelverbindung (2) in montiertem Zustand der Multipol-Kabelverbindung (2) zwischen einem an der äußeren Buchse (12) vorgesehenen Flansch (13) bzw. dem Schraubelement (14) und dem Schraubelement (16) des Kupplungsteils (38) angeordnet ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeweils auf die äußere Buchse (10, 12) des Steckerteils (36) und des Kupplungsteils (38) je ein Kabelschlauch (56, 57) gezogen ist und zwischen Kabelschlauch (56) und Buchse (10, 12) eine oder mehrere Ringsicherungen und/oder Ringdichtungen (58) vorgesehen sind.
Kabelverbindung (2) nach Anspruch 5, wobei die beiden Konusse (30, 32) gegenüberliegende Anlageflächen (66) aufweisen, zwischen denen eine Kabelabschirmung (78) der Kabelverbindung (2) eingeklemmt ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste äußere Buchse (10) des Steckerteils (36) und die nachfolgende koaxial angeordnete zweite äußere Buchse (12) zumindest über ein Dichtungselement (68) gegeneinander abgedichtet sind, das im Überlappungsbereich (40) der beiden Buchsen (10, 12) vorgesehen ist.
Kabelverbindung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der den Kabeln (4) jeweils an ihren Enden Kontaktstifte und Kontaktbuchsen (70) angeschlossen sind, die in einem Stecker- und einem Kupplungsgehäuse (44, 48) aufgenommen und in diesen in einer Kunststoffmasse (74) vergossen sind, die sich bis an die Innenwand des Stecker- bzw. des Kupplungsgehäuses (44, 48) und bis zu dem weiteren Schraubelement (22) des Steckerteils (36) und dem Schraubelement (24) des Kupplungsteils (38) erstreckt.
Kerntechnische Anlage, insbesondere Druckwasserreaktor, mit einer Kabelverbindung (2) für eine Füllstandsüberwachung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15.