DE3686469T2 - Hermetisch abgedichtete steckverbindungseinrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Einrichtungen und im besonderen einen neuen hermetisch geschlossenen elektrischen Leitungsverbinder.
• Leitungsverbinder für verschiedene spezielle Anwendungen, wie Kernkraftwerke und Hochfrequenz-Elektronikkomponenten, sind häufig erforderlich, um den Leitungen Schutz gegen Hitze, korrosive Gase und Flüssigkeiten, Dampf oder ähnliches zu bieten.
• Diese Verbinder, die Steck- und Buchsenteile verwenden, sind häufig schwierig exakt auszurichten und an die Leitungsenden anzubringen, so daß viel Zeit bei der Installation, dem Ersatz oder der Reparatur eines derartigen Verbinders verlorengeht. In zahlreichen Anwendungen bewirkt eine sich wiederholende Bewegung an den Verbindern, beispielsweise wenn diese in vibrierenden Fahrzeugen oder ähnlichem verwendet werden, ein Lösen der Verbindungsteile, wodurch ein Bruch der Anschlüsse und der Korrosionsversiegelung auftritt und möglicherweise die durch den Verbinder hergestellte elektrische Verbindung beschädigt wird. In zahlreichen Fällen besteht die Notwendigkeit, Kabel von mehreren elektrischen Leitungen an eine einzige Leitung anzuschließen und die zusammengefügte Verdrahtung hermetisch zu schützen. Herkömmliche Verbinder für derartige Anwendungszwecke sind kompliziert, teuer und uneffizient.
• Die FR-A-2533770 zeigt einen hermetisch geschlossenen Verbinder zum Verbinden von mehreren Leitungen an eine einzelne Leitung an die Anschlüsse eines Verbindungssteckers. Der Verbinder weist einen hitzebeständigen Verbindungskörper mit einem zentralen Durchgang auf, der sich der Länge nach mit einem abgeschirmten Kabel darin erstreckt, das mehrere Leitungen mit Zwischenraum aufweist, die in einem Ende des Durchganges mit den Leitungen angeordnet sind, die von dem Kabel in den Durchgang ragen. Ein nichtleitendes Element in Form einer Scheibe, die Öffnungen aufweist, die sich mit den darin angeordneten Leitungen hindurcherstrecken, wird in dem Durchgang gegen das Kabel gehalten. Ein Verbindungsstecker ist in dem anderen Ende des Durchgangs beweglich gelagert und weist eine Anzahl paralleler Hohlstifte mit Abstand auf, die sich darin entlang der Länge erstrecken und mit den Öffnungen des nichtleitenden Elements so ausgerichtet sind, daß die Stifte die Leitungen aufnehmen, wo diese an dem nichtleitenden Element hervorspringen. Die Stifte sind um die Leitungen zusammengepreßt, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Die gesamte Einrichtung wird durch Verriegelungsnuten und Formkegel zusammengehalten.
• Daher besteht die Notwendigkeit nach einem einfachen, relativ preiswerten, hochwirkungsvollen elektrischen Leitungsverbinder mit hermetischen Kapselungen der Leitungsenden und Steckerteile gegenüber Korrosion, Hitze oder anderen ungünstigen Bedingungen, wobei der Leitungsverbinder einen Sicherheitsabstand gegen Lösen der Komponenten bei Vibration während des Gebrauchs aufweist. Ein derartiger Verbinder sollte leicht verschweißbar oder in anderer Weise in rostfreiem Stahl bei ummantelten Koaxialkabeln oder ähnlichem installierbar sein. Weiter sollte er in Kernkraftwerken oder in Hochfrequenz-Mikrowellenanwendungen einsetzbar sein.
• Die verbesserte wettergeschützte hermetisch geschlossene Mehrfachleitung- zu Einzelleitung-Verbindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt all die vorgenannten Erfordernisse. Der Verbinder weist einen Steckerstift, der ein Gehäuse mit mehreren von beabstandeten Leitungs-Aufnahmedurchgängen enthält, und eine Steckdose auf, die einen zentralen Durchgang zur Aufnahme einer einzelnen Leitung enthält, die mehrere von Adern umfaßt. Die Steckdose weist einen Anschlußrand auf, der das vordere Ende des Steckerstiftes aufnimmt und durch Verschweißen, Hartlöten oder Verlöten an der Steckdose verschlossen ist, um einen hermetisch geschlossenen Mittenraum zu schaffen.
• Ein nichtleitender Leitungsteiler ist gegenüber dem Steckerstift in dem Mittenraum angeordnet und weist ein kegelförmiges Frontende auf, das beabstandete Kabelaufnahmenuten trägt. Vorzugsweise stößt das Frontende des Kabelteilers an ein nichtleitendes Abstandsstück an, das in dem mittleren Durchgang in dem Mittenraum angeordnet ist. Das Abstandsstück, wenn vorhanden, und das hintere Ende des Kabelteilers weisen Kabelaufnahmedurchgänge zur Führung von Adern von in dem Steckerstift positionierbaren Mehrfachleitungen und von einer in dem Steckdosen- Mittendurchgang positionierbaren Einzelleitung zu dem Kabelteiler auf, um die Zusammenschaltung in dem hermetisch geschlossenen Mittenraum zu bewirken. Die Verbindereinrichtung ist preiswert, einfach zusammenzusetzen und zu verwenden. Darüber hinaus bewirkt sie einen wirkungsvollen Schutz der Leitungsadern gegen Lösen, Korrosion und elektrischen Ausfall.
• Die verbesserte Verbindereinrichtung gemäß der Erfindung wird nachfolgend im Detail anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise aufgebrochen, einer bevorzugten Ausführungsform der verbesserten Verbindereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und
• Fig. 2 einen Vertikalquerschnitt der Vorrichtung aus Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1.
• Nachfolgend wird unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der verbesserten hermetisch geschlossenen Mehrfachleitung- zu Einzelleitungeinrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die gezeigte Einrichtung 10 weist einen Steckerstift 12, eine Steckbuchse 14, einen nichtleitenden Kabelteiler 16 und ein nichtleitendes Abstandsstück 18 auf.
• Der Steckerstift 12 ist im allgemeinen vorzugsweise zylindrisch und besteht aus korrosionsbeständigem Metall, wie rostfreiem Stahl oder ähnlichem. Er enthält mehrere mit Abstand zueinander parallel angeordnete Durchgänge 20, die sich von dem hinteren Ende 22 zu dem vorderen Ende 24 hindurcherstrecken. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel weist der Stift 12 fünf Durchgänge 20 auf, innerhalb dem Leitungen 26 gesichert sind.
• Jede Leitung 26 kann eine metallische Abschirmung 28 und einen dielektrischen Kern 30 aufweisen, der zum Beispiel ein paar von beabstandeten elektrischen Leitungsdrähten 32 trägt. Die Abschirmung 28 ist von dem vorderen Abschnitt 34 jeder Leitung 26 (Fig. 2) entfernt und der Abschnitt 34 ist innerhalb des Durchgangs 20 angeordnet, wobei die Abschirmung 28 an den Punkten 36 bis zu dem hinteren Ende 22 des Stiftes 12 durch Silberhartlot oder Verschweißung oder Verlötung hermetisch verschlossen ist. Die Abschirmung 28 und Kern 30 sind von dem Frontende der Leiter 32 entfernt, damit sich diese vorn an dem Stift 12 frei erstrecken können. Die Durchgänge 20 sind mit Abstand zueinander symmetrisch um eine gemeinsame Mitte angeordnet (Fig. 2).
• Das Frontende 24 des Stiftes 12 weist einen darin aufgenommenen, abwärtsgestuften Abschnitt 38 auf und stößt an eine ringförmige Einfassung 40 in dem hinteren Ende 42 der Steckbuchse 14. Die Einfassung 40 ist, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, durch Verschweißen, Löten oder Hartlöten an dem Stecker 12 in Punkten 44 hermetisch verschlossen. Die Buchse 14 ist im allgemeinen bevorzugt zylindrisch und besteht aus rostfreiem Stahl oder einem anderen korrosionsbeständigen Metall. Die Einfassung 40 legt einen hinteren Mittenraum 46 fest, der mit einem zentralen Durchgang 48 in Verbindung steht, der sich longitudinal durch die Steckbuchse 14 bis zu deren Frontende 50 erstreckt.
• Der Durchgang 48 nimmt einen einzelnen elektrischen Leiter 52 auf, der eine äußere metallische Abschirmung 54 und einen dielektrischen Kern 56 enthält, der beabstandet elektrische Leitungsleiter 58 entsprechend der Zahl der Gesamtzahl von Leitern 32 in all den Leitern 26 trägt, was in diesem Fall zehn Leiter 58 sind. Die Abschirmung 54 ist an der Steckbuchse 14 in Punkten 60 am Ende 50 (Fig. 1) durch Hartlöten, Verschweißen oder Löten hermetisch geschlossen. Der Leiter 52 ist von der Abschirmung 54 und Kern 56 an seinem hinteren Ende 62 befreit, um die Leiter 58 freizulegen.
• Zum Beispiel besteht das dielektrische Abstandsstück 18 vorzugsweise aus Glas, Keramik oder einem Hochtemperaturkunststoff wie Nylon, Polytetrafluoroethylen oder ähnlichem, und weist Leiterführungsdurchgänge 66 auf, die sich darin längs erstrecken. Das Abstandsstück 18 ist hinter dem Leiter 52 in dem Durchgang 48 angeordnet und nimmt die Leiter 58 auf, die hierdurch in den Mittenraum 46 geführt und in Kontakt mit dem dielektrischen Kabelteiler 16 gebracht werden.
• Der Teiler 16 kann aus dem gleichen dielektrischen Material geformt werden, das für das Abstandsstück 18 beschrieben wurde. Das Frontende 70 des Teilers 16 stößt an das Abstandsstück 18, während das hintere Ende 72 des Teilers 16 an den Stift 12 anstößt (Fig. 1). Vorzugsweise ist der Frontabschnitt 74 des Teilers 16 im allgemeinen kegelstumpfförmig, wobei sich das Frontende 70 verjüngt, und mehrere beabstandete Nuten 76 im äußeren Umfang daran trägt, in die die Leiter 58 angeordnet sind, um diese gegeneinander zu isolieren, entfaltet auszugeben und zu den Leitern 32 zu führen.
• Die Leitungen 32 gehen nach vorn von den Leitungen 26 und dem Stift 12 durch beabstandete Durchgänge 80 in dem hinteren Abschnitt 82 des Teilers 16 und in Verbindung mit den Leitern 58 in den Raum 46. In Fig. 1 sind die Enden der Leiter 32 und 58 miteinander verdrillt gezeigt und werden an Punkten 84 zur sicheren Verbindung punktgeschweißt.
• Es wird darauf hingewiesen, daß der Verteiler 16 vorzugsweise einen engen, integrierten Zwischenhalsabschnitt 86 aufweist, der mit Abschnitten 74 und 82 eine ringförmige Vertiefung 88 bildet, in die die Enden der Kabel 32 und 58 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Abschnitte 82 und 86 im allgemeinen zylindrisch, wobei Abschnitt 82 einen größeren Durchmesser als die Abschnitte 74 und 86 aufweist.
• Der Verteiler 16 führt die Leiter 32 und 58 nicht nur genau in geeignete Ausrichtung, sondern richtet mit dem Abstandsstück 18 die anderen Komponenten der Einrichtung 10 genau aus und beabstandet diese, und ist dabei vollständig in dem hermetisch geschlossenen Raum 46 zum vollen Schutz der Leiter 32 und 58 und der Leitungen 26 und 52 enthalten. Ferner wirkt dieser zusammen mit dem Abstandsstück 18 als ein stoßdämpfendes Pufferteil, um eine Verlagerung der Komponenten der Einrichtung 10 unter Vibrationsbedingungen zu vermeiden.
• In der zusammengebauten Einrichtung 10 sind die Leitungen 26 in den Durchgängen 20 nach Entfernen eines Abschnitts der Abschirmung 28 und des Kerns 30 installiert, um die Leiter 32 freizulegen, um das Einführen der Leitungen 26 zu ermöglichen und in den Durchgängen 20 zu enden. Anschließend werden die Leiter 32 nach vorn durch die Durchgänge 80 des Teilers 16 geführt. Die Abschirmung 54 und der Kern 56 werden abgestreift, um die Leiter 58 freizulegen, nachdem die Leitung 52 in dem Durchgang 48 mit der Steckbuchse 14 installiert ist, die zurückgezogen ist, um den Verteiler 16 freizulegen. Die Leiter 58 werden durch die Durchgänge 66 in dem Abstandsstück 18 geführt und in den Nuten 76 plaziert. Anschließend verschweißt oder in anderer Weise an den Leitern 32 in Vertiefung 88 verbunden, wobei die Steckbuchse 14 und der Stecker zusammen aufgesetzt sind, und eine hermetische Abdichtung an den Punkten 36, 44 und 60 bewirkt ist, um die gewünschte Einrichtung zu vervollständigen. Somit ist die Einrichtung 10 schnell und einfach zu installieren, wirkungsvoll auszurichten, schützt dabei die Leiter 26 und 52 und ihre Leiter 32 und 58 vor Korrosion, Hochtemperaturabnutzungen und ähnlichem.

Claims (10)

1. Hermetisch geschlossene Mehrleitungs-/Einleitungs-Verbindungseinrichtung (10), wobei die Einrichtung (10) in Kombination aufweist:

a) einen Steckerstift 12, der ein Gehäuse mit mehreren beabstandeten, elektrischen Leitungsdurchgängen 20 aufweist, die sich vom hinteren Ende (22) zum Frontende (20) längs hindurcherstrecken; und

b) eine Steckbuchse (14), die ein Gehäuse mit einem ringförmigen Rand (40) aufweist, innerhalb dem das Frontende (24) des Steckerstiftes (12) eingesetzt ist, um einen Mittenraum (46) zu bilden, wobei das Buchsengehäuse einen zentralen, sich hindurcherstreckenden Längsdurchgang (48) aufweist, der mit dem Mittenraum (46) verbunden ist und eine elektrische Einzelleitung (52) aufnimmt, die mehrere von Leitern (58) trägt; und

c) einen nichtleitenden Kabelteiler 16, der in dem Mittenraum (46) zwischen dem Anschlagfrontende (24) und dem Längsdurchgang (48) angeordnet ist, wobei der Kabelteiler (16) einen hinteren Steckerstift-Anstoßabschnitt (72) und einen daran verbundenen Frontleiterführungsabschnitt (74) aufweist, und der Frontleiterführungsabschnitt (74) eine geneigte äußere Fläche enthält, die beabstandete Leiteraufnahmenuten (76) zur Führung der Leiter (58) von einer elektrischen Leitung (52) in dem Steckbuchsendurchgang (48) zum Verbinden mit den Leitern (32) der elektrischen Mehrfachleitungen (26) in dem Steckerstiftdurchgang (20) innerhalb des Mittenraums (46) trägt, wobei der Steckerstift (12) und die Steckbuchse (14) durch Schweißen, Hartlöten oder Weichlöten miteinander verbunden sind.

2. Verbindungseinrichtung flach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschnitt (72) des Verteilers (16) mehrere Leitungsleiter-Führungsdurchgänge (80) aufweist, die sich darin längs erstrecken.

3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frontabschnitt (44) des Kabelteilers (16) im allgemeinen kegelstumpfförmig und von dem hinteren Verteilerabschnitt (72) durch einen Halsabschnitt (86) beabstandet ist.

4. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Front-, Hals- und hinteren Abschnitte (74, 86, 82) des Kabelteilers (16) einstückig sind und der Kabelteiler (16) einen ringförmigen Raum (88) aufweist, der den Hals (86) zur Aufnahme der Enden und der Verbindungen zwischen den Mehrfach-Leitungsleitern (58) und den Einleitungsleitern (32) umgibt.

5. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschnitt des Kabelteilers (72) zylindrisch ist, wobei die Steckerstiftdurchgänge (20) in einer kreisförmigen Anordnung angeordnet sind, und das Gehäuse des Steckerstiftes (12) und das Gehäuse der Steckbuchse (14) zylindrisch sind.

6. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) ein zylindrisches nichtleitendes Abstandsstück (18) mit mehreren darin sich längs erstreckenden Einzelleitungsleiterdurchgängen (66) aufweist, wobei das Abstandsstück innerhalb dem Steckbuchsen-Mittendurchgang (48) angeordnet ist und an den Kabelteiler anstößt.

7. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Steckbuchse (14) einen halsförmigen hinteren Röhrenendabschnitt (50) aufweist, der ein Abschnitt des zentralen Durchganges ist.

8. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Frontende (24) des Steckerstiftes (12) einen abgestuften hinteren Abschnitt (38) von reduziertem Durchmesser aufweist, der den Steckbuchsenrand (40) aufnimmt.

9. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) fünf elektrische Zweileiterleitungen (46) aufweist, die in den Steckerstiftdurchgängen (20) eingeschlossen und um die gemeinsame Mitte angeordnet sind, und daß der zentrale Steckbuchsendurchgang (48) eine Zehnleiter-Einzelleitung (52) ist, die darin hermetisch eingeschlossen ist.

10. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerstift (12) und die Steckbuchse (14) aus rostfreiem Stahl und der Kabelteiler (16) und das nichtleitende Abstandsstück (18) aus Polytetraflourethylen besteht.