DE2151092C3 - Stecker für mineralisolierte elektrische Kabel - Google Patents

Description

Ein Stecker für mineralisolierte elektrische Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits aus der US-PS 3 234 500 bekannt. Dieser bekannte Stecker ist aber verhältnismäßig groß und aufwendig. Das mit einem Stahlmantel versehene zweipolige Kabel weist zunächst einen Kabelendverschluß auf, der aus einer Büchse, einer zylindrischen Glocke oder Kappe und einer Abstandshülse aus keramischem Material besteht. Daran anschließend sind die beiden Leiter des Kabels durch eine Platte hindurchgeführt, die den Kontaktteil des Steckers trägt. Dieser besteht aus zwei, mit den Leitern verbundenen Platinscheiben und Isolierringen, die gemeinsam mit den Platinscheiben durch Schrauben auf der Platte festgespannt sind. Der Durchmesser dieses Kontaktteils ist um ein Vielfaches größer als der Durchmesser des Metallmantels des Kabels.

In der elektrischen Meß- und Überwachungstechnik tritt häufig das Problem auf, die Meßsignale von in verhältnismäßig heißen Bereichen angeordneten Signalgebern oder durch Räume mit hoher Temperatur hindurch foruuleitea Für diesen Zweck wurden mineralisolierte Kabel entwickelt, die in einem anorganischen Isoliermantel, meist Magnesiumoxyd, eingebettete Leiter und einen Metallmantel besitzen. Diese Kabel vertragen Temperaturen bis über 1000⁰C. Ein wichtiges Anwendungsgebiet solcher Kabel ist die Überwachung von Flugzeugtriebwerken, insbesondere die Vibrations-

überwachung von rotierenden Triebwerkteilen mit piezoelektrischen Accelerometern und die Temperaturüberwachung mit Thermoelementen im Rahmen eines Feuerwarnsystoms oder zur Funktionskontrolle. Dabei ist man bestrebt, die Signalgeber, und zwar nicht nur die Thermoelemente, sondern auch die Vibrationsgeber, im Inneren des Triebwerkes möglichst nahe an den zu überwachenden Bauteilen anzuordnen. Auf diese Weise erhält man detaillierte Auskunft über allenfalls auftretende Störungen und wird die Diagnose viiesent-

zo Weh erleichtert, da man sofort feststellen kann, welcher spezielle Bauteil des Triebwerkes ungewöhnliche Vibrationen verursacht, bzw. an welcher bestimmten Stelle die zulässige Temperatur überschritten wird.
Bei der Montage von Signalgebern im Inneren eines Triebwerkes verursacht jedoch die Kabelverlegung Schwierigkeiten. An den Montagestellen der Geber selbst herrschen im allgemeinen keine überaus hohen Temperaturen, da Lager. Getriebe usw. durch Öl geschmiert und gekühlt werden. Die Kabel müssen jedoch

meist im Inneren des Trieb verkes durch Bereiche hindurchgeführt werden, in denen Ölnebel vorhanden sind, und sie müssen oft nichtbewegte Teile des Triebwerkes durchsetzen, um an die Außenfläche des Triebwerkes zu kommen. Man verwendet daher mineralisolierte Kabei. die temperaturfest und mechanisch widerstandsfähig sind und einen verhältnismäßig geringen Durchmesser von nur etwa 1.6 bis 3,5 mm aufweisen. Dünne mineralisolierte Kabel sind auch dann erforderlich, wenn die Signalleitung im Inneren der verhältnismäßig dünnen Statorschaufeln nach außen geführt wird in welchen nur kleine Bohrungen zur Aufnahme der Kabel vorgesehen werden können. Die bisher verwendeten Kabelstecker besitzen aber einen erheblich größeren Durchmesser als das Kabel selbst und können daher erst nach Verlegung des Kateis an den Enden desselben angebracht werden. Die Kabelenden von mineralisolierten Kabeln müssen jedoch hermetisch abgedichtet werden, da das anorganische Isoliermaterial hygroskopisch ist und sein Isolationswert durch Feuchtig· keitsaufnahme in unerwünschter Weise absinken würde. Am Triebwerk selbst ist ein Ausheizen und Evakuieren sowie das hermetische Abschließen bereits montierter Kabel praktisch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ausreichend temperaturfesten Stecker für mineralisolierte Kabel zu schaffen, der als Endstück das Kabel hermetisch dicht abschließt und bereits vor der Montage des Kabels am Kabelende angebracht werden kann, ohne die Verlegung des Kabels zu erschweren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst. Dem Stand der Technik gegenüber ergeben sich dadurch besondere Vorteile.

Der erfindungsgemäße Stecker schließt unmittelbar an den Metallmantel des mineralisolierten Kabeis: mechanisch fest an und bildet ein hermetisch dichtes Kabelendstück, dessen Durchmesser nicht oder zumindest

nicht wesentlich größer als der Durchmesser des Kabels selbst ist Für die Verlegung des Kabels genügen deshalb enge Bohrungen in der Größenordnung des Kabeldurchmessers. Außerdem kann der erfindungsgemäße Stecker scnon vor der Verlegung des Kabels am Kabelende angebracht werden, wobei tr dieses hermetiich abschließt, so daß es nicht erforderlich ist, das Kabel an der Montagestelle selbst auszutrocknen und zu evakuieren. Schließlich besitzt der erfindungsgemäße Stecker trotz seines einfachen Aufbaue eine ebenso hohe Temperaturfestigkeit wie das mineralisolierte Kabel.

Stiftförmige Stecker mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser sind ferner aus der US-PS 3 291 926 und der FR-PS 55 906 bekannt (Zusatz zu FR-PS 993 883). Dort handelt es sich um eine flüssigkeitsdichte Steckverbindung, die zugleich als Schalter verwendbar ist, bzw. um die Anordnung mehrerer Kontaktstellen auf dzm Steckerstift, wobei eine ausreichend große Kontaktfläche gewährleistet sein soll. In be^:den Fällen sind die bekannten Ausführungen jedoch für mmeraftsolierte Kabel nicht geeignet. Sie sind hierzu nicht ausreichend teinperaturfest und besitzen ein Gehäuse, das erheblich größer als der Durchmesser des Kabels ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Axialbohrungsn in den Isolierkörpern und die Zentralbohrung im kappenartigen Kontaktstück nach Anspruch 2 ermöglichen ein einfaches Evakuieren und Ausheizen des Kabelendes bei der Herstellung. Durch die im Anspruch 3 unter Schutz gestellte abgesetzte Ausbildung der Isolierkörper können die Kontaktstücke ganz oder teilweise versenkt angeordnet werden, so daß sich eine glatte Außenfläche des Steckers ergibt. Die Ausbildung nach Anspruch 4 ist insbesondere für den Anschluß von Thermoelementen vorteilhaft geeignet, wobei die Bildung von zusätzlichen Thermoelementen an den Kontaktstellen vermieden wird

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steckers dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen an ein Kabelende angeschlossenen Stecker im Axialschnitt und

F i g. 2 einen axialen Mittelschnitt durch ein piezoelektrisches Accelerometer mit einem durch einen Stecker unmittelbar angeschlossenen ρ neralisolierten Kabel.

Gemäß F i r·. 1 ist ein mineralisoliertes Kabel 1 mit einem Stecker als Endstück versehen. Das mineralisolierte Kabel 1 weist zwei elektrische Leiter 2 und 3 auf, die in einem anorganischen Isoliermaterial 4, z. B. Ma- so gnesiumoxyd, eingebettet sind, welches von einem Metall-, vorzugsweise Stahlmantel 5 umgeben ist, der zugleich die elektrische Abschirmung des Kabels 1 bildet. An den Stahlmantel 5 schließt ein zylindrischer Isolierkörper 6 aus keramischem Material an, z. B. aus Aluminiumoxydkeramik, und mit diesem fluchtend ist ein weiterer, gleich ausgebildeter Isolierkörper 7 vorgesehen. Zwischen den beiden Isolierkörpern befindet sich ein Kontaktstück 8, das rohrförmig ausgebildet ist und die beiden Isolierkörper 6, 7 muffenartig verbindet. Ein weiteres Kontaktstück 9, das kappenartig ausgebildet ist, sitzt am außenliegenden Ende des Isolierkörpers 7. Die beiden Isolierkörper 6,7 weisen Axialbohrungen 10 und It für den Durchtritt der Leiter 2,3 auf. Der Leiter 2 ist zwischen den beiden Isolierkörpern 6,7 an der mit 12 bezeichneten Stelle am Innenmantel des Kontaktstückes 8 festgelötet oder angeschweißt, wogegen der Leiter 3 auch durch die Axialbohrurig 11 des Isolierkörpers 7 hindurchgeführt ist und in einer Zentralbohrung 13 des Kontaktstückes 9 endet. Durch eine Schweißverbindung 14 ist der Leiter 3 an der Außenseite des Kontaktstückes 9 befestigt und zugleich auch die Zentralbohrung 13 hermetisch abgeschlossen.

Sowohl die Isolierkörper 6, 7 als auch die beiden Kontaktstücke 8, 9 weisen einen Außendurchmesser auf, der nicht größer als der Außendurchmesser des Stahlmantels 5 des Kabels 1 ist. Dadurch ist auch der Stecker nicht dicker als das Kabtl 1 selbst, so daß die Montage des Kabels durch den Stecker weder behindert noch erschwert wird. Im Ausführungsbeispiel sind die Isolierkörper 6, 7 zur Aufnahme der an ihnen anschließenden Bauteile abgesetzt, so daß sich eine weitgehend glatte Außenfläche des Steckers ergibt. Die Bauteile des Steckers, die Isolierkörper 6, 7 und die Kontaktsiucke 8,9 sind untereinander durch Hartlöten hermetisch verbunden. In gleicher Weise ist auch der Isolierkörper 6 am Stahlmantel 5 des Kabels 1 befestigt An den Berührungsflächen, die in F i g. 1 mit 15 bezeichnet sind, sind die Isolierkörper 6 und 7 durch Aufbringen einer festhaftenden Metallschicht metallisiert. Die Metallisierung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß Molybdän auf der Oberfläche der Isolierkörper 6, 7 bei hoher Temperatur eingesintert und sodann diese Sinterschicht durch galvanische Vernickelung verstärkt wird. Die so erzielte Hartlötverbindung ist nicht nur mechanisch fest, sondern auch hermetisch dicht und kann Temperaturen bis über 800°C widerstehen.

Die Schweißverbindung 14 an der Außenseite des Kontaktstückes 9 wird beim Zusammenbauen des Stekkers zuletzt hergestellt. Vorher werden das Kabel 1 und das Innere des ansonsten fertiggestellten Steckers zunächst ausgeheizt, um Feuchtigkeitsreste zu entfernen, sodann durch die Zentralbohrung 13 im Kontaktstück 9 evakuiert und schließlich mit einem inerten Gas, z. B. mit Helium oder einem Helium-Stickstoffgemisch gefüllt. Nach erfolgter Gasfüllung wird durch Herstellung der Schweißverbindung 14 der Leiter 3 mit dem Kontaktstück 9 verschweißt, wobei ein hermetischer Abschluß des Steckers und damit des Kabelendes erzielt wird. Anschließend kann der Stecker in einem Massenspektrometer auf Dichtheit geprüft werden, wobei zweckmäßig das Helium als Indikator verwendet wird.

Das mineralisolierte Kabel 1 kann an beiden Enden mit einem Stecker versehen sein, wodurch es hermetisch abgeschlossen ist. Ein solches Kabel kann auf einfache Weise montiert und mit einem Ende an einen Signalgeber, z. B. an ein piezoelektrisches Accelerometer oder an ein Thermoelement, und mit dem anderen Ende an eine geeignete Anschlußdose einer Signalleitung, die z. B. außerhalb des zu überwachenden Triebwerkes wegführt, angeschlossen werden. Es ist aber auch möglich, das mineralisolierte Kabel an einem Ende fix an den Geber oder das Thermoelement anzuschließen, wobei dann nur am anderen Ende ein Stekker notwendig ist. Bei der Montage einer solchen Anordnung, z. B. im Inneren eines Triebwerkes, wird zuerst der Geber oder das Thermoelement montiert und hierauf das Kabel durch die hierfür vorgesehenen Bohrungen und Passagen nach außen geführt. Der kleine Durchmesser des Steckers und dessen feste Verbindung am Kabelmantel erleichtern diese Verlegungsarbeit. Dabei entfällt die Verbindung des Steckers mit dem Geber bzw. dem Thermoelement selbst.

In F i g. 2 ist eine Anwendungsmöglichkeit des Stek-

kers nach F i g. 1 gezeigt. Dieser ist am Ende eines mineralisolierten Kabels 1 befestigt und unmittelbar in ein piezoelektrisches Accelerometer eingesteckt. Dieses besteht aus einem Gehäuse 16, in dem in einer Vorspannhülse 17 das Piezoelement 18 und die seismische Masse 19 angeordnet sind. Eine zentrale Bohrung 20 im Piezoelemenl 18 dient als Steckdose zur Aufnahme des am Ende des Kabels 1 angeordneten Steckers mit den

durch die Isolierkörper 6, 7 voneinander getrennter Kontaktstücken 8 und 9. Federnde Hülsen 21 bewirker einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Kon taktstücken 8, 9 und den Piezokristalilen des Piezoelc mentes 18 sowie zwischen dem Stahlmantel 5 des Ka bels 1 und dem Boden 23 der Vorspannhülse 17. Für dii Abdichtung und Fixierung des Kabels 1 ist ein Dicht ring 22 vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stecker für mineralisolierte elektrische Kabel, die aus zwei in einem anorganischen Isoliermaterial eingebetteten und von einem Metall-, vorzugsweise Stahlmantel umschlossenen Leitern bestehen, insbesondere für Meß- und Überwachungsanordnungen mit Thermoelementen, piezoelektrischen Signalgebern od. dgl., wobei der Stecker zur Herstellung des Kontaktes mit dem Kontaktkörper einer Anschlußdose zylindrische, in der Kabelachse in einer Fteihe fluchtend angeordnete Kontaktstücke aufweist, die durch Isolierkörper voneinander getrennt sind, d a durch gekennzeichnet, daß die aus gas dichtem keramischem Material bestehenden Isolierkörper (6,7) an ihren Berührungsflächen (15) mit dem Metallmantel (5) und den Kontaktstücken (8,9) metallisiert sowie mit diesen durch Hartlöten hermetisch verbunden sind, wobei ein Isolierkörper (6) unmittelbar in den Metallmantel eingesetzt ist, ein Kontaktstück (8) muffenartig die beiden Isolierkörper (6.7) verbindet und das andere Kontaktstück (9) auf das außen liegende Ende des zweiten Isolierkörpers (7) muffenartig aufgesetzt ist und daß die Kontaktstücke (8,9) und die Isolierkörper (6,7) mit wenigstens annähernd dem Metallmantel (5) des mineralisolierten Kabels (1) gleich großem Durchmesser ausgeführt sind.

2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper (6,7) Axialbohrungen (10) für den Durchtritt der Leiter (2,3) aufweisen, von denen der eine Leiter (2) zwischen den beiden Isolierkörpern am Innenmantel (12) des Kontaktstückes (8) befestigt ist und der andere Leiter (3) eine Zentralbohrung (13) des kappenartigen Kontaktstückes (9) durchsetzt und an dessen Außenseite (14) hermetisch dicht verlötet oder verschweißt ist.

3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper (6.7) an ihren Berührungsflächen (15) mit dem Metallmantel (5) und mit den Kentaktstücken (8,9) abgesetzt sind.

4. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Kontaktstücke (8,9) das gleiche wie das der Leiter (2,3) ist.