DE2100962A1

DE2100962A1 - Abgedichteter Koaxialkabelanschluß

Info

Publication number: DE2100962A1
Application number: DE19712100962
Authority: DE
Inventors: Abraham Los Angeles Calif. Kornick (V.St.A.)
Original assignee: Reynolds Industries Inc
Current assignee: Teledyne Reynolds Inc
Priority date: 1970-01-12
Filing date: 1971-01-11
Publication date: 1971-07-22
Also published as: US3681739A; GB1306032A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anschlüsse für elektrische Koaxialkabel,

Bei vielen elektrischen Installationen werden die Verbindungen zwisohen verschiedenen Teilen der elektrischen Ausrüstung durch Koaxialkabel hergestellt, um zu verhindern, daß elektrische Störsignale von den Verbindungsleitungen aufgenommen oder ausgestrahlt werden. Die Verbindung zwisohen dem Kabel und dem Teil der elektrischen Ausrüstung wird für gewöhnlich mit einem Koaxialkabelansohluß hergestellt, so daß das Kabel wahlweise an das AusrUstungstell angeschlossen oder von dem AusrUstungsteil getrennt werden kann.

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Das Haupterfordernis eines derartigen Koaxialkabel" ansohlüsses ist eine gute elektrische Verbindung durch den Ansohlufl sowohl für den inneren Leiter als auch den äußeren Abschirmleiter des Kabels· Für gewöhnlich wird der innere Leiter des Koaxialkabels durch den Ansohluß durch eine Steokkontaktanordnung angeschlossen, die von einander überlappenden koaxialen Isolierhlilsen umgeben wird. Der äußere Absohirmleiter des Kabels wird durch den Ansohluß durch rohrförmige leitende HUllen angeschlossen, die die IsolierhUlsen konzentrisch umgeben. Während die Iisolierenden Hülsen in dem Ansohluß so ausgebildet sein können, daß sie ziemlich eng sitzen, verbleiben für praktische Herstellungstoleranzen normalerweise Lufträume zwischen den Metallteilen der inneren Kontaktanordnung und der äußeren rohrförmigen HUllen des Anschlusses.

Bei geringen Spannungen haben die Lufträume zwischen der inneren Kontaktanordnung und den äußeren Hüllen des Anschlusses nur eine geringe Auswirkung auf das genaue Funktionieren des Anschlusses. Bei verhältnismäßig höheren Spannungen gewinnen jedooh die dielektrischen Eigenschaften der Lufträume zunehmend an Bedeutung für die angemessene Isolierung des Anschlusses. Die dielektrischen Eigenschaften der Lufträume werden durch Änderungen in der Umgebung beeinträohtigt, in der der Ansohluß verwendet wird. So kann je nach den atmosphärischen Bedingungen, wie z.B. Luftfeuchtigkeit und Luftdruok, die Durohsohlagsspannung der Luft in den Lufträumen geringer sein, als die Spannung zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter des Anschlusses, was zur Lichtbogenbildung führen kann. Dieses Problem ist besonders störend bei Flugzeugen, da durch Änderungen der Flughöhe der Luftdruok und die Feuchtigkeit der den Ansohluß umgebenden Luft erheblioh verändert werden kann. Der Koaxialkabelansohluß gemäß der vorliegenden Erfindung

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schließt die Umgebungsluft aus, um die dielektrischen Eigenschaften der Lufträume des Kabelanschlusses auf« reohtzuerhaltenj ferner sind Isolierende Dichtungen Iu den Durohsohlagsstrecken durch die Lufträume eingesetzt* Der Koaxialkabelansohluß gemäß der vorliefenden Erfindung umfaßt Diohtungsteile, die in den Kabelanschluß so ange·* ordnet sind, daß sie nioht nur die Lufträume in dem Kabelanschluß luftdicht abdichten, sondern daß auoh eine elektri-•ohe Isolierung in den Luftβtrecke« «wischen den inneren UBd äußeren Leitern angebracht 1st, um einen Spanuungsdurohschlag eu verhindern. Der Spannungsdurohsohlagβpunkt des Koaxialansehlussβs wird daduroh erheblich erhöht, veil sowohl konstante dielektrisohe Eigenschaften aufreoht erhalten werden «la auch der Widerstand der Streoken dureh die Lufträume des Anschlusses erhöht wird.

IU einer gegenwärtig bevoreagten AuafUhrungsfefm der Erfindung besteht der Anschluß aus zusammenpassenden Teilen, die beide äußere leitende rohrfurmlge HUIlen alt darin angeordneten Isolierhttlsen aufweinen, die um den Öteokkontakt dee inneren Leiters Überlappen. Sine Bohrung duroh eine IsolierhUlse, die der Auf«ahme des isolierten inneren Leiters des Kabele dient, steht in Verbindung mit einer Ausnehmung, in der zwei OHKinge «ngebraoht und· Bei Abwesenheit des inneren Leiters eind die O~Ringe so bemessen, daß sie radial in die Bohrung ragen, An dieser Stelle wird eine Dichtung gebildet, wenn der Isolierte Innere Leiter des Koaxialkabels in die Bohrung eingeführt wird und dl« um den Leiter vorgesehene Isolierung die 0«Ringe naoh außen in die Ausnehmung verformt. Somit wird eine Abdichtung verhältnismäßig dauernd und einfaoh «wischen der Außenfläche der Leiterisolierung und der umgebenden Isolierhlilse während der Befestigung des Koaxialkabels an diesem Ansohlußteil hergestellt·

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Ein zweites und durch Federkraft belastetes Dichtungsteil ist zwischen in axialer Richtung einander zugewandten Schultern an den Isolierhülsen in den äußeren rohrförmigen Hüllen der Ansohlußteile angeordnet.

In einer Bohrung durch die Isolierhülse des anderen Anschlußteils ist ein Leiter angeordnet, der zu dem Steckkontakt führt, und eine dritte O-Ring-Dichtung ist zwisohen diesem Leiter und der Bohrungsfläche angeordnet.

Die Lufträume in dem Anschluß zwischen den leitenden Teilen des inneren Leiters und der äußeren Abschirmung sind dadurch hermetisch gegen das Eindringen der Außenluft abgedichtet, um die dielektrischen Eigenschaften aufrecht zu erhalten, und ferner sind die isolierenden O-Ring-Teile in den Luftstrecken zwischen den leitenden Teilen angeordnet, um den Widerstand gegen den Spannungsdurchschlag zu erhöhen.

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht durch einen Koaxialkabelanschluß, der die vorliegende Erfindung enthält, wobei ein Aufnahmeteil des Anschlusses mit einem Koaxialkabel verbunden ist und ein Steckerteil des Anschlusses an einer Schaltungstafel od.dgl. angebracht ist,

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht durch den in Fig. gezeigten Aufnahmeteil des Kabelanschlusses, aus dem das Koaxialkabel entfernt ist, und

Fig. 3 ist eine Endaufrißansicht des Aufnahmeteils in verkleinertem Maßstab.

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In einer veranschaulichten Ausführungsform ist ein Koaxialkabel 12 gezeigt, das mit dem Aufnahmeteil 14 eines Anschlusses 10 gem. der vorliegenden Erfindung verbunden ist. Das Aufnahmeteil 14 ist seinerseits mit einem Steokerteil verbunden, das an einer Tafelplatte 18 angebracht ist.

Es sei bemerkt, daß ein derartiger Koaxialansohluß 10 für viele verschiedene Anwendungsgebiete geeignet ist, so daß die Rollen des Steokerteils 16 und des Aufnahmeteils auch vertauscht werden können, wobei das Steckerteil mit dem Kabel 12 und das Aufnahmeteil 14 mit der Tafelplatte verbunden ist. Ferner können sowohl das Steokerteil als auch das Aufnahmeteil dazu dienen, die Enden zweier Koaxialkabel miteinander zu verbinden. In der besonderen veranschaulichten Ausführungsform weist das Steokerteil 16 einen in radialer Richtung verlaufenden Plansch 20 auf, der über ein Loch 22 in der Tafel 18 übersteht, die die Wand eines elektrischen Geräteeinschubes sein kann. Ein Teil des Steckerteils ist bei 24 mit Gewinde versehen, und das Steckerteil wird an der Tafel 18 durch eine Mutter 26 und einen Federring 28 festgehalten, um eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Flansch 20 und der Tafel 18 zu gewährleisten.

Während das Steckerteil 16 und das Aufnahmeteil 14 in jeder beliebigen Weise einer ganzen Anzahl von herkömmlichen Verfahren miteinander verbunden werden können, ist die Verbindungsanordnung für den veranschaulichten Kabelanschluß 10 eine Bajonettverbindung, bei der eine Bajonetthülse 30 in axialer Riohtung gegen Federvorspannung über eine äußere leitende Hülle 34 des Aufnahmeteils 14 in Riohtung auf das Steckerteil 16 des Anschlusses verschiebbar ist. Die Federvorspannung wird durch eine Druckfeder 36 hervorgerufen, die konzentrisch um die AufnahmehUlle 34 zwisohen der Hülle und der Bajonetthülse 30 angebracht ist. Die Feder 36 wird zwisohen einer Schulter 38, die von der Hülle 34

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radial naoh außen verläuft, und einem Haltering 40 zusammengedrückt, der starr an der Bajonetthülse 30 befestigt ist.

Die Bajonetthlilse 30 weist zwei im wesentlichen L-förmige Schlitze in ihrem inneren Ende auf, wobei ein axialer Schlitz 42 zunächst von der Innenkante der Hülse und dann ein Umfangsschlitz 44 ein kurzes Stück um den Umfang der Hülse verläuft. Um das Steckerteil 16 mit dem Aufnahmeteil 14 zu verbinden, werden die axialen Schlitze 42 zunächst in axialer Richtung an zwei Stiften 46 vorbeigeschoben, die von der äußeren Hülle 32 radial nach außen stehen. Sodann wird die Bajonetthülse 30 gedreht, so daß die Stifte 46 in die Umfangssohlitze 44 gelangen. Sodann werden die Stifte 46 unter Federvorspannung durch Arretierungen 48 in den vorderen Rändern der Umfangsschlitze 44 ergriffen, um den Steckerteil 16 in mechanischem und elektrischem Kontakt mit dem Aufnahmeteil 14 zu halten. Im zus— sammengesetzten Zustand berührt die rohrförmige Hülle 34 des Aufnahmeteils 14 die rohrförmige Hülle 32 des Steckerteils l6 in einem Berührungsbereich 50, wodurch guter elektrischer Kontakt hergestellt wird· Die verbundenen rohrförmigen Hüllen 32, 34 stellen eine elektrische Verbindung einer Litze oder eines äußeren Leiters 52 des Koaxialkabels 12 durch den Anschluß 10 zu der Tafel 18 her* VLe oben bemerkt, könnte für andere Anwendungsfälle die äußere Hülle des Steokerteils 16 mit der Litze eines anderen Koaxialkabel« verbunden sein«

Der Durohmesser der rohrförmigen Hülle 3h ist an seinem hinteren Ende verringert, um eine Hülse52 zu bilden, und die Litze oder der äußere Leiter 54 «es Koaxialkabels 12 ist über diese Hülse geschoben und durch Andrücken eder Löten daran befestigt, wie es in Fig· 1 gezeigt ist. Ein

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innerer Leiter 56 und die ihn umgebende Isolierung 57 des Koaxialkabels 12 ist durch die Hülse 52 in eine Mittelbohrung 58 in einer koaxialen Isolierhüls· 6O in der rohrförmigen Hülle 34 geführt. Die Isolierung 57 ist ron dem vorderen Ende des Leiters 56 entfernt, und der Leiter ist beispielsweise durch eine Lötverbindung mit einem Buchsenkontakt 64 in Form einer geschlitzten Hülse elektrisch verbunden. Der Kontakt 64 ist in einer Bohrung 66 in einem vorderen Teil der Isolierhülse 60 mit verringertem Durchmesser untergebracht, die über das Ende des Kontakts 64 hinausverläuft« Der vordere Teil 68 dient nicht nur dazu, den Kontakt 64 zu stützen, %

sondern verhindert die zufällige Berührung des Kontakte, wenn das Aufnahmeteil 14 und das Steckerteil 16 nicht miteinander verbunden sind«

Das Steckerteil 16 des Kabelanschlusses 10 weist einen inneren Leiter in Form eines massiven Stabes 69 auf, der durch eine Hittelbohrung 71 in einer Isolierhülse 72 verläuft, die an dem hinteren Ende der Hülle 32 beispielsweise durch einen hervortretenden Rand der Hülle festgehalten wird· In der gezeigten Ausführungsform endet der innere Leiter des Stabes 69 des Steokerteils l6 in einem Kontaktstift 76 in einer erweiterten Bohrung 70 in der Isolier- λ hülse 72« Die Bohrung 70 hat etwas größeren Durchmesser ™ als der vordere Teil 68 der Isolierhülse 60, um diese in teleskopartiger, überlappender Weise aufzunehmen, und die jeweiligen Längen der Bohrung und des vorderen Teils 68 sind derart bemessen, daß der Kontaktstift 76 in die geschlitzte Kontaktbuchse 64 eingeführt wird und von ihr ergriffen wird, ' wenn der Steokerteil 16 und der Aufnahmeteil 14 miteinander verbunden werden.

Zwischen den Bohrungen 70 und 71 befindet sich eine koaxiale Diohtungsbohrung 78, in die «in O-Ring 80 aus elastischem Isoliermaterial, wie z.B. Silikongummi, um

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den Leiterstab 69 eingeführt wird, um an diesem eine Abdichtung zu bewirken« Der O-Ring 80 wird von einer Kappe festgehalten, die in der Dichtungsbohrung 78 sitzt, wobei ein Flansch 82 der Kappe an einer Schulter 84 am Ende der Bohrung 70 anliegt. Die Kappe 81 bildet gleichzeitig eine Halterung für den Kontaktstift 76« Der O-Ring 80 dichtet einerseits gegen die Außenatmosphäre ab und bildet andererseits eine hochdielektrisohe Unterbrechung der Strecke zwischen dem inneren Leiter und dem äußeren Leiter,

Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Isolierhülsen 60, 72 so ausgebildet, daß ein Raum zwischen ihren einander zuweisenden Außenrändern 87 bzw. 88 verbleibt, wenn der Steckerteil 16 und der Aufnahmeteil 14 aneinandergekuppelt sind_o Ein Flächendiohtungsteil 89 aus elektrisch isolierendem Stoff ist zwischen den einander zuweisenden Rändern 87» 88 eingesetzt und bildet einerseits eine Abdichtung gegen das Eindringen der Außenatmosphäre an dieser Stelle und bildet andererseits eine Unterbrechung des Luftraumes zwischen den inneren Kontakten 64, 76 und den äußeren rohrförmigen Hüllen 32, 34.

Die elektrischen Isoliereigenschaften des Dichtungsteils 89 sind erheblich besser als diejenigen der Luft und können mit den dielektrischen Eigenschaften des Stoffes verglichen werden, der für die Isolierhülsen 60, 72 verwendet wirdβ Die Durchschlagespannung zwischen den Kontakten 64, 76 und den rohrförmigen Hüllen 32, 34 ist also nicht durch die Durchschlagsspannung der Luft in dem verbleibendem Luftraum begrenzt« Es ist festgestellt worden, daß ein Dichtungsteil 89 aus Silikongummi sowohl gute Dichtungseigenschaften als auch gute elektrische Isoliereigenschaften hat, aber es ist ersichtlich, daß viele andere Stoffe je nach dem besonderen Anwendungsfall verwendet werden können.

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Das Flächendichtungsteil 89 kann viele Formen aufweisen, wie sie in der Dichtungstechnik bekannt sind, und kann entweder an dem Steckerteil i6 oder an dem Aufnahmeteil 14 befestigt werden. In der gezeigten Ausführungsfora ist das Dichtungsteil 89 mit einer flachen Fläche versehen, die an dem Rand 87 der Isolierhülse 60 und einer kleinen Schulter 90 an dem vorderen End· der rohrförmigen Hülle 34 befestigt ist. Die vordere Fläche des Dichtungsteils 89 ist abgerundet und seine Abdichtwirkung ist der eines O-Ringes sehr ähnlich, da das Dichtungsteil in Dichtungsanlage an den äußeren Rand 88 der Isolierhülse 72 elastisch verformt wird.

Eine weitere Dichtung ist in einer Bohrung 92 in dem Ende der Isolierhülse 60 ausgebildet, das normalerweise an einer im wesentlichen radial verlaufenden Übergangsschulter 94 anliegt, die die rohrförmige Hülle 34 und die Hülse 52 verbindet. Eine Schulter 96 der Bohrung 92 und die Übergangsschulter 94 bilden eine ringförmige Aussparung 97) in die zwei übergroße O-Ringe 98, die ebenfalls aus Silikongummi bestehen, so eingesetzt sind, daß die Innendurchmesser der O-Ringe in die Haupfcohrung 58 der Isolierhülse 60 hineinverlaufen, wenn der isolierte Leiter 56 des Kabels 12 aus dem Aufnahmeteil 14 herausgenommen wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Eine Abdichtung an den O-Ringen 98 wird dadurch gebildet, daß der isolierte innere Leiter 56 des Koaxialkabels 12 durch die Hülse 52 und in die Hauptbohrung 58 der Isolierhülse 60 eingeführt wird, so daß die Isolierung 57 des Leiters die O-Ringe 98 elastisch nach außen in die Aussparung 97 verformt, um an dieser Stelle eine Abdichtung hervorzurufen* Wie in Fig. 1 gezeigt, vervollständigt die dadurch hervorgerufene Abdichtung die luftdichte Abdichtung des Innenraums des Anschlusses und setzt eine gute dielektrische Isolierung in der Luftetrecke zwischen den Leitern des Anschlusses ein.

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Der Kabelanschluß 10 gemäß der vorliegenden Erfindung bleibt von Änderungen der atmosphärischen Bedingungen im wesentlichen unbeeinflußt, da er luftdioht abgedichtet ist und die Durohsohlagsspannung des Anschlusses durch Einsetzung der hochdielektrischen Abdichtungen in den Luftstrecken zwischen den inneren und äußeren leitenden Elementen erhöht ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß viele Änderungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind, und daß der veranschaulichte Anschluß nur eine bevorzugte Ausführungsform für eine besondere Art eines Kabelanschlusses ist« Es ist also nicht beabsichtigt, die Erfindung zu begrenzen, außer durch die nachfolgenden Ansprüche«

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Koaxialkabelverbindung, gekennzeichnet durch einen eckerteil (l6) und einen Aufnahme teil (14), die dazu dienen, miteinander verbunden zu werden, wobei jeder Teil eine äußere leitende Hülle (32 bzw. 34) und eine darin befindliche Isolierung (60 bzw· 72) umfaßt, einen ersten inneren Leiter (64), der in der Bohrung durch die Isolierung (6o) des einen Teils (i4) angeordnet ist und in einem ersten Kontaktelement endet, einen zweiten inneren % Leiter (69), der in einer Bohrung durch die Isolierung (72) des anderen Teils (l6) angeordnet ist und in einem zweiten Kontaktelement endet, Mittel, durch die die beiden Teile miteinander so gekoppelt werden, daß die Kontaktelemente in Eingriff miteinander stehen, eine erste Dichtung (98) zwischen dem ersten inneren Leiter und der ihn umgebenden Isolierung, eine zweite Dichtung (80) zwischen dem zweiten inneren Leiter und der ihn umgebenden Isolierung, und Dichtungsmittel (89) zwischen den Isolierungen der beiden Teile (i4, l6), wodurch die Lufträume innerhalb des Anschlusses zwischen den inneren Leitern und den äußeren Hüllen im wesentlichen luftdicht gegen m

das Eintreten von Außenluft abgedichtet sind.

2. Koaxialkabelverbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung in den Teilen jeweils aus einer koaxialen Isolierhülse besteht, daß die Bohrungen Mittelbohrungen sind, die durch die Isolierhülsen verlaufen, daß die Isolierhülsen in axialer Richtung einander gegenüberliegende Flächen (87» 88) aufweisen und daß «a« Dichtungsmittel (89) eine dritte Dichtung ist, die zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der IsolierhUlsen angeordnet ist·

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3ο Koaxialkabelverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen und die Dichtungsmittel aus elastischem Stoff mit guten elektrischen Isoliereigenschaften und dielektrischen Eigenschaften bestehen und in den Luftstrecken zwischen den inneren Leitern und den äußeren Hüllen angeordnet sind.

4. Koaxialkabelverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen aus Silikongummi bestehen.

5· Koaxialkabelverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Dichtung jeweils isolierende O-Ringe sind, die in ringförmigen Aussparungen in den Bohrungen in der Isolierung angebracht sindρ duroh die die inneren Leiter verlaufen, wobei die O-Ringe so bemessen sind, daß sie bestrebt sind, in die Bohrungen hineinzuverlaufen, und daß diese O-Ringe in dichtende Anlage elastisch verformt werden, wenn die inneren Leiter in die Bohrungen eingeführt sind.

6. Koaxialkabelanschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Dichtung in dichtenden Eingriff elastisch verformt wird, wenn die Teile des Anschlusses aneinandergekoppelt werden.

7. Koaxialkabelverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Enden der Isolierhülsen um die in Eingriff miteinander befindlichen Kontaktelemente einander teleskopartig überlappen, wobei jede Isolierhülse in axialer Richtung über das von ihr umgebene Kontaktelement hinausverläuft, wenn die Teile der Verbindung auseinandergenommen sind.

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80 Koaxialkabelverbindung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der inneren Leiter eine isolierende Umhüllung aufweist und die ihm zugeordnete Dichtung direkt an der Außenfläche der isolierenden Umhüllung anliegt·

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