DE3529718C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine elektrische Steckver­ bindung, insbesondere für den Einsatz in untertägigen Grubenbetrieben, gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steckverbindung zählt durch die EP 01 28 472 A2 zum Stand der Technik. Sie weist zwei Steckbuchsen mit einer Vielzahl auf konzentrischen Kreisen angeordneten Kon­ taktbuchsen auf. Die elektrische Verbindung zwischen den Steckbuchsen wird durch ein Zwischensteckelement bewirkt, das entsprechend der Konfiguration der Kontaktbuchsen zu beiden Seiten vorstehende Kontaktstifte aufweist. Nach dem Einführen der Kontaktstifte in die Kontaktbuchsen wird eine Steckbuchse mit dem Zwischensteckelement dadurch fest ver­ bunden, daß eine dieser Steckbuchse zugeordnete Gewindemuffe auf ein Außengewinde des Zwischensteckelements geschraubt und somit das Zwischensteckelement an die Steckbuchse heran­ gezogen wird. Die andere Steckbuchse besitzt ein Außenge­ winde. Über dieses wird eine Gewindemuffe geschraubt, die dem Zwischensteckelement zugeordnet ist.

Bei dieser dreiteiligen elektrischen Steckverbindung stehen die Kontaktstifte axial weit über ihre Einbettung im Zwischen­ steckelement vor. Sie müssen auch weit vorstehen, um im Zusammenwirken mit den Kontaktbuchsen den notwendigen elek­ trischen Kontakt zu gewährleisten. Sie sind dadurch sehr leicht der Gefahr von Beschädigungen, insbesondere aber der Verbiegung, ausgesetzt. Dieser Sachverhalt macht sich insbesondere überall dort bemerkbar, wo rauhe Betriebsbedin­ gungen herrschen. Dies ist bevorzugt im untertägigen Gruben­ betrieb, aber auch auf übertägigen Baustellen gleich welcher Art der Fall. Verbogene Kontaktstifte können in der Regel nicht mehr gerichtet werden. Im übrigen dürfen in der über­ wiegenden Mehrzahl der Fälle Richt-Manipulationen an den Kontaktstiften allein aus Gründen der Kontaktsicherheit nicht vorgenommen werden. Das bedeutet, daß das komplette Zwischensteckelement ausgetauscht werden muß.

Weiterhin können sich bei den Steckbuchsen überall dort, wo eine erhebliche Verschmutzungsgefahr existent ist, die Kontaktbuchsen leicht zusetzen. Es können sich auch einzelne größere Partikel in den Kontaktbuchsen festsetzen. Eine Säuberung der Kontaktbuchsen ist am Kupplungsort meistens nicht möglich. Dies trifft insbesondere für den untertägigen Bereich im Hinblick auf die dort herrschenden extrem schlech­ ten Sicht- und Umgebungsbedingungen zu. Die Folge ist, daß auch verschmutzte Steckbuchsen komplett mit den Anschlußlei­ tungen bzw. Anschlußgeräten ausgetauscht werden müssen.

Jedoch selbst bei einwandfrei parallel zueinander ausgerich­ teten Kontaktstiften und sauberen Kontaktbuchsen müssen zum Zusammenfügen des Zwischensteckelements mit den Steckbuch­ sen die Kontaktstifte und die Kontaktbuchsen exakt axial ausgerichtet sein. Hierfür ist es in der Regel erforderlich, Steckbuchsen und Zwischensteckelement so lange relativ zuein­ ander zu verdrehen, bis daß die Kontaktstifte genau vor den Kontaktbuchsen liegen. So lange die Sichtverhältnisse noch einigermaßen befriedigend sind, kann man die Lage der Kontaktstifte relativ zu den Kontaktbuchsen visuell überprüfen. Bei unbefriedigenden Sichtverhältnissen muß das Zusammenfü­ gen des Zwischensteckelements mit den Steckbuchsen jedoch rein gefühlsmäßig erfolgen. Hierbei ist es erforderlich, die Kontaktstifte bis zum Anschlag ihrer Stirnseiten an die an die Mündungen der Kontaktbuchsen grenzenden Flächen der Steckbuchsen heranzuschieben, dann an diesen Flächen zu verdrehen, bis die Kontaktstifte vor den Kontaktbuchsen stehen. Wenn dieses Sichnähern von Zwischensteckelement und Steckbuchsen nicht extrem behutsam durchgeführt wird, können auch hierbei leicht Kontaktstifte verbogen werden, so daß dann wiederum kein ordnungsgemäßes Kuppeln möglich ist.

Schließlich müssen die Steckbuchsen und das Zwischensteckele­ ment mit Hilfe von Gewindemuffen verbunden werden. Folglich besteht auch bezüglich der Gewinde die Möglichkeit, daß diese, insbesondere Untertage oder auch in anderen verschmut­ zungsgefährdeten Einsatzbetrieben, zugesetzt werden, so daß keine ordnungsgemäße Verbindung zustandekommen kann. Eine einwandfreie elektrische Verbindung setzt jedoch voraus, daß alle miteinander in Kontakt zu bringenden Teile der Zwischensteckelemente und der Steckbuchsen sauber sind und die Verbindung dicht ist.

Die Steckverbindung der DE-OS 31 19 218 hat sich von der Funktion her, insbesondere im untertägigen Grubenbetrieb, bewährt. Der Stecker bildet einen unlösbaren vorstehenden Bestandteil eines Kabelendes. Da der Stecker im rauhen Gru­ benbetrieb außergewöhnlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist, kann er folglich leicht beschädigt und damit sehr schnell funktionsuntüchtig werden. Ein Austausch des Steckers ist dann nicht zu vermeiden. Dazu ist es aber erforderlich, daß aufgrund des unlösbar angesetzten Steckers auch das jeweilige Kabel zur Reparatur komplett nach Übertage gebracht werden muß. Es steht daher dem jeweiligen untertägigen Be­ triebspunkt nicht mehr zur Verfügung. Aber auch Übertage ist der Reparaturaufwand relativ hoch, um den Stecker vom Kabel zu lösen und einen neuen Stecker anzusetzen.

Der Erfindung liegt ausgehend von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Bauart die Aufgabe zugrunde, diese elektrische Steckverbindung robuster auszubilden, um sie für den Einsatz speziell unter rauhen Einsatzbedingungen geeig­ net zu machen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk­ malen.

Danach besteht das Zwischensteckelement nunmehr nur noch aus einem einzigen kompakten zylindrischen Teil, der mit den endseitigen Kontaktzapfen jeweils lediglich in eine einzige Aufnahmebohrung der Steckbuchsen eingeführt werden muß. Durch die Ausrüstung der Steckbuchsen mit Kontaktringen und der Kontaktzapfen mit korrespondierenden Kontaktscheiben können sowohl die Steckbuchsen als auch die Kontaktzapfen im Durchmesser so gestaltet werden, daß selbst gröbere Ver­ schmutzungen ohne weiteres mit den zur Verfügung stehenden Hilfsmitteln wie Lappen oder auch mit der Hand oder mit einem Handschuh beseitigt werden können, ohne daß dies zu einer Beeinträchtigung der elektrischen Steckverbindung führen würde. Ferner können die Durchmesser der Kontaktzap­ fen und der Bohrungen in den Steckbuchsen so bemessen wer­ den, daß auch bei starken Beanspruchungen ein Verbiegen der Kontaktzapfen nicht zu erwarten ist. Im nicht gekuppelten Zustand sind keine vorstehenden Kontaktelemente vorhanden, die leicht beschädigt werden können. Das Zwischensteckelement kann selbst in größerer Anzahl problemlos am Mann getragen werden und steht daher prinzipiell immer zur Verfügung.

Die Kontaktringe sind derart in die Kunststoffhülsen einge­ gossen, daß sie nicht nur eine sichere axiale Lage haben, sondern auch bei eingeführten Kontaktzapfen den gewünschten elektrischen Leitungskontakt gewährleisten.

Beim Kuppeln zweier Kabel, zweier elektrischer Geräte oder beim Anschluß eines Kabels an ein elektrisches Gerät ist es jetzt lediglich erforderlich, einen Kontaktzapfen des Zwischensteckelements in die Kunststoffhülse einer der Steck­ buchsen einzuführen, dann die gegenüberliegende Steckbuchse auf den zweiten Kontaktzapfen aufzuschieben und schließlich beide Steckbuchsen über die Verbindungsmuffe unmittelbar zug- und druckfest zu kuppeln.

Die einwandfreie Kupplung zweier Steckbuchsen wird mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 2 noch weiter verbessert.

Die Dichtungsringe gemäß Anspruch 3 können in der Verbin­ dungsmuffe vorgesehen sein. Vorteilhafter ist es jedoch, sie in umfangsseitige Nuten des Steckbuchsenstutzens einzubetten.

Die Festlegung der Verbindungsmuffe mit den Steckbuchsen erfolgt mit U-förmigen Klammern gemäß Anspruch 4. Solche U-förmigen Klammern sind an sich bekannt. Sie durchsetzen Bohrungen in der Verbindungsmuffe und liegen in Tangential­ nuten der Steckbuchsen, wodurch die zug- und druckfeste Kupplung gewährleistet wird.

Ist eine Steckbuchse als eine Geräteanschlußbuchse ausgebil­ det, so ist es nach Anspruch 5 zweckmäßig, die Verbindungs­ muffe mit der Steckbuchse einstückig auszubilden.

Gemäß Anspruch 6 ist es vorgesehen, jede Kunststoffhülse durch ein Gewinde in der zugehörigen Steckbuchse festzu­ legen. Das Gewinde kann sich hierbei über die gesamte Länge der Kunststoffhülse erstrecken.

Nach Anspruch 7 ist es aber auch möglich, jede Kunststoff­ hülse umfangsseitig glatt auszubilden und sie spielfrei bis zu einem Anschlag in der zugehörigen Steckbuchse einzu­ schieben. Die Lageorientierung erfolgt dann durch einen Sicherungsring, welcher in eine Nute der Steckbuchse einge­ setzt wird und eine Lageveränderung der Kunststoffhülse, insbesondere beim Herausziehen eines Kontaktzapfens, verhin­ dert.

Die gezielte Werkstoffwahl entsprechend Anspruch 8 führt dazu, daß die Kunststoffhülse in einem begrenzten Umfang verform­ bar ist. Als geeigneter Werkstoff hat sich weichgestelltes Polyvinylchlorid herausgestellt. Dieser Sachverhalt stellt in Verbindung mit den eingegossenen Kontaktringen das leichte Einführen eines Kontaktzapfens auch dann sicher, wenn der Kupplungsvorgang relativ häufig durchgeführt werden muß.

Der Durchmesser der Schraubendrehfeder gemäß Anspruch 9 ist so groß, daß aufgrund der Flexibilität der Schraubendrehfeder in Verbindung mit der Nachgiebigkeit der Kunststoffhülse eine derartige radiale Nachgiebigkeit gewährleistet werden kann, daß ein problemloses Einführen und Herausziehen eines Kon­ taktzapfens sichergestellt wird und bei eingeführtem Kontakt­ zapfen eine einwandfreie elektrisch leitende Verbindung be­ steht.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform eines Kontaktrings wird in den Merkmalen des Anspruchs 10 gesehen. In beiden Fällen kann das Material der Kontaktringe vergoldeter Bronze­ draht sein. Die Kontaktscheiben in den Kontaktzapfen sind bevorzugt hartkunststoffverpreßt.

Vorteilhaft sind nach Anspruch 11 die Anschlüsse der Kontakt­ ringe als Lötanschlüsse ausgebildet.

Der Kabelanschlußstutzen gemäß Anspruch 12 dient der sicheren Einbindung in ein Kabelende, insbesondere zum Schutz gegen Feuchtigkeit. Der Anschlußstutzen kann umfangsseitige rippen­ artige Vorsprünge zur Verbesserung der Verklammerung aufweisen. Eine Klemmhülse dient zum weiteren Anpressen des Kabels auf den Anschlußstutzen. Ihre axiale Lage ist durch einen inneren Ringkragen gesichert, der in eine Ringnut am Übergangsbereich von der Steckbuchse auf den Anschlußstutzen vorgesehen ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen darstellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt eine Steckverbindung für zwei elektrische Kabel;

Fig. 2 im vertikalen Längsschnitt eine Steckverbindung zwischen einem Kabel und einem Geräteanschluß;

Fig. 3 einen Kontaktring in der Ansicht und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Kontaktrings in der Ansicht.

Mit 1 sind in den Fig. 1 und 2 elektrische Kabel bezeich­ net, wie sie insbesondere im untertägigen Grubenbetrieb Ver­ wendung finden. Im Inneren der Kabel 1 sind insgesamt sieben Adern vorgesehen, die jedoch nicht näher veranschaulicht sind.

Endseitig der Kabel 1 befinden sich Steckbuchsen 2 mit metallischen Gehäusen, die mit Anschlußstutzen 3 in die zuge­ ordneten Kabelenden 4 eingreifen. Umfangsseitig der Anschluß­ stutzen 3 sind verzahnungsartige Rippen 5 vorgesehen, die sich mit dem Material der Kabel 1 verklammern, wenn umfangsseitige Klemmhülsen 6 die Kabelenden 4 auf die Anschlußstutzen 3 pressen. Die axiale Lagesicherung der Klemmhülsen 6 erfolgt über radial nach innen vorstehende Kragen 7, welche in Nuten 8 eingreifen, die im Übergangsbereich von den Steckbuchsen 2 auf die An­ schlußstutzen 3 vorgesehen sind.

In jede Steckbuchse 2 ist eine Kunststoffhülse 9 aus einem weichgestellten Polyvinylchlorid spielfrei bis zu einem An­ schlag 10 eingeschoben und durch einen Sicherungsring 11 axial lageorientiert. Die Sicherungsringe 11 fassen hierzu in Nuten 12 der Steckbuchsen 2 ein.

Am Innenumfang der Kunststoffhülsen 9 sind in axialem Ab­ stand voneinander Kontaktringe 13 eingegossen, die aus ver­ goldetem Bronzedraht bestehen (siehe auch Fig. 3). Die Längsachse der Kontaktringe 13 verläuft in Umfangsrichtung der Kunststoffhülsen 9. Die Enden 14 der Kontaktringe 13 sind an den inneren Stirnenden 15 der Kunststoffhülsen 9 herausgeführt und hier z. B. als Lötanschlüsse zur Verbin­ dung mit den Kabelenden ausgebildet.

Anstelle von als Schraubendrehfedern ausgebildeten Kontakt­ ringen 13 können aber auch Kontaktringe 16 zur Anwendung gelangen, die aus nur eine Windung aufweisenden Drähten gemäß Fig. 4 bestehen. Ein Ende 17 dieser Kontaktringe 16 ist dann in den Kunststoffhülsen 9 hakenartig verankert und das andere Ende 18 parallel zu den Längsachsen 19 der Kunststoffhülsen 9 am inneren Ende 15 als Lötanschluß herausgeführt.

Die Steckbuchsen 2 weisen darüber hinaus stirnseitig im Außendurchmesser verkleinerte Stutzen 20 auf, deren Stirnsei­ ten 21 aneinanderstoßen. Die Stutzen 20 werden von einem Innenkragen 22, 22′ einer Verbindungsmuffe 23, 23′ umschlos­ sen, die mit den Steckbuchsen 2 durch U-förmige Klammern 24 zug- und druckfest gekuppelt ist.

Die Kunststoffhülsen 9 werden von zwei endseitigen Kontakt­ zapfen 26 eines Zwischensteckelements 25 durchsetzt. Im Kupplungszustand liegen die Stirnseiten 27 der Kontaktzapfen an den inneren Enden 15 der Kunststoffhülsen 9 an. Jeder Kontaktzapfen 26 weist der Zahl und der Anordnung der Kontakt­ ringe 13 entsprechende Kontaktscheiben 28 auf, die in Hart­ kunststoff eingebettet sind. Die Kontaktscheiben 28 des einen Kontaktzapfens 26 sind mit den Kontaktscheiben 28 des anderen Kontaktzapfens 26 derart elektrisch leitend gekuppelt, daß, vom kontaktscheibenfreien Mittelteil 29 des Steckers 25 aus­ gehend, immer die denselben Abstand zur Kupplungsebene KE aufweisenden Kontaktscheiben 28 miteinander verbunden sind.

Claims (12)

1. Elektrische Steckverbindung, insbesondere für den Einsatz in untertägigen Grubenbetrieben, mit zwei im Kontaktbereich (13, 16; 28) identisch ausgebildeten, jeweils mindestens zwei Kontaktstücke aufweisenden Steckbuchsen (2, 2′), die mit einem Zwischensteckelement (25) verbunden werden können, das zur Querebene spiegelbildlich angeordnete Steckteile (26) mit korrespondierend zu den Kontaktstücken der Steckbuchsen (2, 2′) angeordneten Kontaktelementen (28) aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steckbuch­ sen (2, 2′) mechanisch durch eine sie teilweise umgebende Verbindungsmuffe (23, 23′) kuppelbar sind, daß die Kontakt­ stücke der Steckbuchsen (2, 2′) als im axialen Abstand parallel zueinander angeordnete, in jeweils eine Kunststoff­ hülse (9) eingegossene Kontaktringe (13, 16) ausgebildet sind, deren innere Ringflächen als Kontaktflächen dienen und daß das Zwischensteckelement (25) an jedem Ende einen in eine der Steckbuchsen (2, 2′) einführbaren Kontaktzapfen (26) mit der Anzahl sowie Anordnung der Kontaktringe (13, 16) entsprechenden, als Kontaktscheiben (28) ausgebildeten Kontaktelemente aufweist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzapfen (26) durch einen kontaktscheibenfreien Mittelteil (29) vonein­ ander distanziert sind, daß jede Steckbuchse (2, 2′) stirn­ seitig einen Stutzen (20) aufweist, daß die beiden Stutzen (20) mit ihren Stirnseiten (21) aneinanderstoßend den Mittel­ teil (29) umgreifen, und daß sie von einem Innenkragen (22, 22′) der Verbindungsmuffe (23, 23′) umschlossen sind.

3. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Stutzen (20) und der Verbindungsmuffe (23, 23′) ein Dichtungsring (33) vorgesehen ist.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ bindungsmuffe (23, 23′) durch eine U-förmige Klammer (24) mit jeder Steckbuchse (2) zug- und druckfest kuppelbar ist.

5. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Steckbuchsen (2′) als Geräteanschlußbuchse ausgebildet ist und daß die Verbindungsmuffe (23′) einen einstückigen Bestandteil dieser Steckbuchse (2′) bildet.

6. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede die Kontaktringe (13, 16) tragende Kunststoffhülse (9) mit einem umfangsseitigen Gewindeabschnitt (34) in der zugehörigen Steckbuchse (2, 2′) befestigt ist.

7. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede die Kontaktringe (13, 16) tragende Kunststoffhülse (9) bis zu einem Anschlag (10) in die zugehörige Steckbuchse (2, 2′) spielfrei eingeschoben und durch einen Sicherungsring (11) lageorientiert ist.

8. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst­ stoffhülse (9) aus einem weichgestellten Kunststoff besteht.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kunststoffhülse (9) eingegossenen Kontaktringe (13) jeweils als Schraubendrehfeder mit einem parallel zur Längs­ achse (19) der Kunststoffhülse (9) an deren innerem Stirnende (15) herausgeführten Anschluß ausgebildet sind.

10. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder in eine Kunststoffhülse (9) eingegossene Kontaktring (16) aus einem Draht mit nur einer Windung besteht, dessen eines Ende (17) in der Kunststoffhülse (9) hakenartig verankert und dessen anderes Ende (18) am inneren Stirnende (15) der Kunststoffhülse (9) herausgeführt ist.

11. Steckverbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse als Lötan­ schlüsse ausgebildet sind.

12. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede einem Kabel (1) zugeordnete Steckbuchse (2) am kabelseitigen Ende einen Kabel-Anschlußstutzen (3) aufweist.