DE19515151A1 - Druckwasserdichte Unterwasser-Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckwasserdichte Unter­ wasser-Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Hauptan­ spruches.

Bisher werden druckdichte Unterwasser-Steckverbindungen durch metallische in einem bzw. zwei korrespondierenden Elastomere-Isolierkörpern gelagerte einzelne Kontakte realisiert. Durch die kompakten Elastomere-Isolierkörper wird die Wasserdichtigkeit jeder Steckverbindung reali­ siert, da außen auf den Steckverbinder die Druckkräfte des Wassers wirken, und diesen nach innen hin pressen. Bei genügend engem Anliegen der einzelnen Buchsenabdich­ tungen ist eine nasse Steckbarkeit möglich, ohne daß die elektrische Isolation durch Wasser beeinträchtigt wird. Es sind nur geringe Steckkräfte nötig, da ein in den einzelnen Steckerabdichtungen verbleibender Überdruck durch die für Innendruck offene Lippe entweichen kann.

Durch die Verwendung eines kompakten Elastomere- Isolierkörpers wird bisher ein robustes Dichtsystem be­ nutzt, das auf einzelne verletzliche O-Ring-Dichtungen verzichten kann und dennoch jeden Kontakt einzeln gut gegen die anderen Kontakte abdichtet. Da es so gut wie keine Hohlräume im Isolierkörper gibt, ist die Statik der einzelnen Steckerstifte und -buchsen unproblema­ tisch. Weiter eignet sich ein solcher Elastomerekörper für sehr hohe Drücke, da ein höherer Druck nur die Dich­ tung verbessert.

Allerdings ergeben sich auch Nachteile bei diesen Elastomereisolierkörpern, da bei Übergang vom hyperbaren Bereich in den 1 bar-Raum (z. B. bei größeren Unterwasser-Meßapparate-Kästen, die an Luft mit Normal­ atmosphäre beladen nur einfach gasdicht abgedichtet wer­ den, um dann ins Wasser gesetzt zu werden, ein Druck­ schott benötigt wird. Ein solches Druckschott (nur für Einbaudosen erforderlich) wird üblicherweise zusätzlich in Gießharz-Vergußtechnik hergestellt, da das Elastomere über einen längeren Zeitraum sonst der hohen Druckbela­ stung nicht standhalten könnte, sondern in den Innenraum gedrückt würde.

Weiter ist ein großer Nachteil der bisher verwendeten Elastomere-Isolierkörper, daß für jeden neuen Isolier­ körper, also für jeden neuen Stecker, der beispielsweise nur eine geänderte Anzahl von Kontakten aufweist, oder dessen Geometrie leicht verändert wurde, ein neues teu­ res Spritzwerkzeug benötigt wird. Da die Vulkanisations­ zeit für die Elastomere-Werkstoffe ca. 15 Minuten be­ trägt, ist die Produktivität eines einzelnen Nestes ei­ nes Spritzwerkzeuges gering, so daß die Spritzwerkzeuge vorteilhafterweise mit einer Mehrzahl von Nestern ausge­ rüstet werden müssen, was jedoch wieder die Werkzeuge überproportional verteuert.

Das Reinigen von Spritzwerkzeugen für Elastomere ist aufwendig und kostenintensiv, da die Elastomerefilme sehr gut haften und nur schwer entfernbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen druckwasserdichten Unterwasser-Steckverbinder zu schaf­ fen, der kostengünstiger hergestellt werden kann, ohne auf die Vorteile der Elastomere-Steckverbindungen zu verzichten.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine druckwasserdichte Unterwasser-Steckverbindung mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.

Insbesondere ist vorteilhaft, daß beim Ummanteln bzw. Bedecken der Stift bzw. der Buchsenkontakte eine Viel­ zahl (ca. 100 oder mehr) Ummantelungen mit einem Ar­ beitsschritt hergestellt werden können, wobei die Kon­ takte jeweils nur kleine Durchmesser mit relativ an­ spruchslosen Konturen erfordern, so daß das Werkzeug we­ sentlich billiger ist und das Vulkanisieren vereinfacht ist. In einem Spritzzyklus lassen sich Kontakte für 20 bis 30 Stecker herstellen.

Die Steckkontakte lassen sich dann in beliebigen, ein­ fach herzustellenden Thermoplast-Steckergehäusen verwen­ den, so daß deren Vorteile insbesondere Druckfestigkeit und die billige, schnelle Herstellung (kürzere Zyklus­ zeiten) auch erreicht werden.

Gegenüber den Elastomere-Isolierkörper-Steckverbindungen weisen die erfindungsgemäßen Steckverbindungen weiterhin den Vorteil auf, daß sie in einem Druckschott bis zu mittlerem Druck ohne weiteres einsetzbar sind und daß die Steckerkörperherstellung nur noch ca. 1 Minute, selbst bei größeren Teilen, dauert. Dies ermöglicht es, mit kostengünstigen 1-Nest-Werkzeugen schon eine hohe Produktivität zu erreichen.

Gegenüber herkömmlichen Steckverbindern mit Thermo­ plast-Isolierkörpern, in denen O-Ringe eingesetzt wur­ den, wird nunmehr eine nasse Steckbarkeit ermöglicht und gleichzeitig vermieden, daß bei Versagen beispielsweise einer Dichtlippe gleich der gesamte Stecker ausfällt. Sollte bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einmal eine Dichtlippe versagen, so wird jeweils nur ein Kontakt da­ von betroffen sein. Außerdem werden mehrere gleichartige Dichtlippen hintereinander vorgesehen.

Es werden alle bisher auftretenden Abdichtungsprobleme zwischen O-Ring und dem thermoplastischen (gegebenen­ falls GFK-)Kunststoff vermieden, die höchstwahrschein­ lich bei bisher bekannten Steckern auf schlechte Ober­ flächen (Glasfaserfüllung) bzw. auf die unkontrollierba­ re Schwindung bei Betriebsdrücken von ca. 10 bar auftre­ ten. Es ist keine aufwendige Schraubverriegelung für die Kompression beim Steckvorgang mehr nötig.

Erfindungsgemäß dient das Steckverbindergehäuse nur als Form für die Kontakte und ist in der Schnittstelle kei­ nem hydrostatischem Druck ausgesetzt. Damit lassen sich alle Vorteile der thermoplastischen Formgebung, insbe­ sondere einfache, in das Gehäuse integrierte Schnappvor­ verriegelungen realisieren.

Vielmehr wird sich innerhalb des Steckers um jede Stift/Buchsenverbindung herum der hydrostatische Druck ausbilden und die überstehenden Bereiche der isolieren­ den Bedeckung der Buchsen abdichtend gegen die Stecker pressen.

Durch die Vorsehung einer oder einer Mehrzahl von Dicht­ lippen an der Innenseite der Überlappungen der Bedeckun­ gen der Buchsen ist es möglich, sicher die Wasserdich­ tigkeit zu gewährleisten. Es ist denkbar, sowohl die Um­ mantelung wie die Bedeckung aus Elastomere herzustellen. Jedoch kann auch, wenn eine geringere Wandstärke zur Er­ zielung einer größeren Stiftdichte im Stecker gewünscht ist, die Ummantelung des Stiftkontakts aus einem Thermo­ plast hergestellt werden. Durch die nach wie vor elasti­ schen Dichtlippen ist die Wasserdichtigkeit noch immer gewährleistet.

Eine Beschichtung der metallischen Kontakte mit Nickel ermöglicht eine gute Haftung von Cloroprenen auf den Kontakten.

An der Außenseite der Ummantelungen und Bedeckungen um­ laufende Wülste werden von sie abstützenden Abschnitten der Vergußmasse gestützt. Eine gute Klebverbindung zwi­ schen Isoliermasse und Elastomeremasse der Bedeckungen und Ummantelungen ist unproblematisch, so daß nur für eine gute Aufnahme der Verformungen im vorderen Bereich des Elastomeres zu sorgen ist.

Die an den Steckerabschnitten vorgesehenen Anschlagkan­ ten, die die Einschublänge in die Buchsen begrenzen, dienen gleichzeitig zur Endbegrenzung der Ummantelungen, die an ihren Endseiten einen Rezeß zur Aufnahme dieser umlaufenden Kanten aufweisen, so daß bei einem Auseinan­ derziehen des Steckers die Ummantelungen sich nicht auf den Stiften verschieben, sondern zusammen mit den Stift­ kontakten abgezogen werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten Stecker.

Stiftkontakte 10 sind in Buchsenkontakte 20 eingescho­ ben, wobei Ummantelungen 12, die an den Außenseiten der Stiftkontakte 10 vorgesehen sind, in Bedeckungen 16, die an den Außenseiten der Buchsenkontakte 20 und diese um einen Abschnitt 18 überragend vorgesehen sind, hineinra­ gen. Auf der Innenseite der überlappenden Abschnitte 18 der Buchsenkontaktbedeckungen 16 sind drei umlaufende Dichtlippen 22 vorgesehen, die die Abdichtung der jewei­ ligen Steckerkontakte gewährleisten.

Ein Steckergehäuse 30 umgibt einen Innenbereich 34 des Steckers, wobei jedoch keine Wasserdichtigkeit gewähr­ leistet sein muß, so daß einfache Schnappverriegelungen des Steckverbinders realisierbar sind. Im Innenraum 34 wird sich dann ein hydrostatischer Druck ausbilden, der zusätzlich die Dichtlippen 22 an die Ummantelungen 12 der Steckkontakte drückt.

Die Ummantelung 12 der Steckkontakte kann auch aus einem harten thermoplastischen Werkstoff gefertigt sein, so­ lange dieser weiterhin genügende Isolationsfähigkeit aufweist. Eine Polyurethandichtmasse 32 wird jeweils die Steckerkontakte im Stecker fixieren und durch Ab­ schnitte 26, die bis zu umlaufenden Wülsten 24 der Um­ mantelungen und Bedeckungen reichen, auch letztere fi­ xieren und gegenüber dem Metall und den weiter leitenden Kabeln der Kontakte abdichten. Zwischen dem Material der Bedeckungen und Ummantelungen 12, 16 und der isolieren­ den Dichtungsmasse 32 ist eine gute Klebverbindung gege­ ben. Weiter weisen die Steckkontakte 14 eine Anschlag­ kante 28 auf, die die Einstecklänge der Stifte in die Buchsen begrenzt und zusätzlich die Ummantelungen 12 beim Herausziehen sicher an den Stiften 10 hält.

Claims (7)

1. Vielpol-Meerestechnik-Unterwasser-Steckverbinder mit

• - einem einen Wassereintritt vom hyperbaren Raum in einen Normalatmosphäre-Raum verhindernden Steckver­ bindergehäuse (30) in einem Druckschott und einem hiermit in Steckverbindung tretenden Steckverbin­ dergehäuse (30),
• - einer Mehrzahl von Einzelkontakten (10, 20) , die in in einer fixierenden Masse (32) in den Steckverbin­ dergehäusen (30, 30) angeordnet sind, und sich ver­ bindungsseitig in einen Innenraum (34) der Steck­ verbindung herauserstrecken,

wobei

• - die Einzelkontakte Stiftkontakte (10) und korre­ spondierende Buchsenkontakte (20) sind, um die herum sich der hydrostatische Druck innerhalb der bis zur fixierenden Masse (32) fluidoffenen Steckverbindergehäuse (30, 30) ausbildet,
• - die Stiftkontakte (10) unter Freilassung des in die korrespondierenden Buchsenkontakte (20) ein­ zusteckenden Endabschnittes (14) der metalli­ schen Kontakte mit einer isolierenden Ummante­ lung (12) bis in einen Kontaktbereich mit Ab­ schnitten (26) der fixierenden Masse (32) verse­ hen sind,
• - die Buchsenkontakte (20) an ihren Außenseiten, die sich um einen Überlappungsbereich (18) über die Erstreckung der Buchsenkontakte (20) hinaus in Richtung der Öffnung der Buchsenkontakte (20) erstreckt, zum abdichtenden Umgeben mit den Um­ mantelungen (12) der jeweils korrespondierenden Stiftkontakte (10) mit einer isolierende Be­ deckung (16) bis in einen Kontaktbereich mit Ab­ schnitten (26) der fixierenden Masse (32) verse­ hen sind, und
• - zum elektrischen Isolieren gegen das umgebende Wasser auch beim Zusammenstecken im nassen Zu­ stand wenigstens je eine Dichtlippe zwischen den Ummantelungen (12) und Bedeckungen (16) vorgese­ hen ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Material für die isolierende Be­ deckung (16) ein Elastomere und als Material für das Gehäuse (30) ein Thermoplast vorgesehen ist.

3. Steckverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (12) der Stiftkontakte aus einem Thermoplast vorgesehen ist.

4. Steckverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Beschichtung der me­ tallischen Stiftkontakt- und Buchenkontaktoberflächen, die zur Ummantelung vorgesehen sind, mit Nickel und Be­ deckung dieser mit einem Elastomere.

5. Steckverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch umlaufende Vorsprünge (24) an den Bedeckungen (16) und Ummantelungen (12), die um eine bestimmte Distanz von den von den Steckerenden- bzw. Buchsenöffnungen distalen Enden der Ummantelungen beabstandet sind und durch bis dorthin ragende Abschnitte (26) der fixierenden Masse (32) des jeweiligen Steckerelementes unterstützt sind.

6. Steckverbindung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine in den Ummantelungen (12) der Stiftkontakte (10) am distalen Ende im inneren Rand vorgesehene umlaufenden Rezeß, in die ein an den Steckerenden die Einschublänge in die Buchsen begren­ zender ringförmige Wulst einragt.