DE4109355A1 - Steckverbinder fuer mehrleiterkabel - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur Verbindung von Mehrleiter-, z. B. Flachbandkabeln, und ein aus Steckern und Kabeln bestehendes Steckerverbindungssystem.

Im Bergbau werden Mehrleiterflachbandkabel für den Anschluß von elektrisch betätigten Sprengzündern an ein Zentralgerät verwendet. Typisch ist ein Vierleiterkabelbaum, an den von jedem Sprengzünder Fünfleiterkabel angeschlossen werden. Dies erfordert die Befestigung der Anschlußelemente an den Kabelbaum in regelmäßigen Abständen, an denen wiederum Gegensteckerelemente für den Anschluß der Sprengzünder an den Kabelbaum angebracht werden können.

Wegen der Menge der verwendeten Stecker sind deren Kosten ein wichtiger Faktor. In Anbetracht der sehr kurzen Betriebslebensdauer der Stecker ist insbesondere der Einsatz von konventionellen, relativ teuren Steckern bei dieser Anwendung unrentabel. Im Normalfall werden die Sprengzünder des Systems innerhalb von mehr oder weniger zwei Stunden nach ihrem Anschluß an den Kabelbaum ausgelöst, wodurch die Steckverbinder zerstört oder unbrauchbar gemacht werden. Deshalb wäre wünschenswert, für derartige Anwendungen relativ kostengünstige Steckverbinder, die nur während eines relativ kurzen Zeitraums zuverlässig funktionieren müssen, zu beschaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckver­ binder der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaf­ fen, der einfach, funktionssicher und kostengünstig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung ein Steckverbinder für die Verbindung von Mehrleiterkabeln aus einem ersten, für die Befestigung an einem ersten Mehrlei­ terkabel ausgelegten Anschlußelement und einem zweiten, für die Befestigung an einem zweiten Mehrleiterkabel ausgelegten Gegensteckerelement; wobei das erste Anschlußelement einen ersten Steckverbinderkörper für die Halterung von Zwischen­ räumen angeordneten Abschnitten der Leiter des ersten Kabels mit Aufsatzen enthält, über welche die mit Zwischenräumen angeordneten Abschnitte der Leiter im Leiter im Einsatz ge­ führt werden; das zweite Anschlußelement enthält einen zweiten Steckverbinder für die Halterung der mit Zwischen­ räumen angeordneten Abschnitte der Leiter des zweiten Kabels mit Einstecköffnungen neben den mit Zwischenräumen angeordneten Abschnitten der Leiter, die so geformt sind, daß sie die Aufsätze des ersten Anschlußelementes so auf­ nehmen, daß die entsprechenden Leiter der ersten und zweiten Kabel ineinander eingreifen müssen, wenn die ersten und zweiten Anschlußelemente ineinandergesteckt werden. Die mit Zwischenräumen angeordneten Abschnitte der Leiter in den ersten und/oder zweiten Kabeln sind vorzugsweise nicht isoliert. Die ersten und zweiten Kabel sind vorzugsweise Mehrleiterflachbandkabel. Die ersten und zweiten Steckver­ binderkörper sind vorzugsweise in obere und untere Hälften, die über die nicht isolierten Abschnitte der betreffenden Kabel geklemmt werden, geteilt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Sprengzünder- Steuergerätsystems mit mehreren Steckverbindern nach der Erfindung.

Fig. 2 die bildliche Darstellung eines ersten Anschlußele­ ments nach der Erfindung in montiertem Zustand.

Fig. 3a und 3b Explosionszeichnungen des in Fig. 2 darge­ stellten Anschlußelements.

Fig. 4 die bildliche Darstellung eines zweiten Anschlußele­ ments nach der Erfindung.

Fig. 5a und 5b Explosionszeichnungen des in Fig. 4 darge­ gestellten Anschlußelements, und Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine Hälfte des in Fig. 4 darge­ stellten Anschlußelements.

Fig. 1 zeigt ein Sprengzünder-Steuergerätsystem, bestehend aus einer elektronischen Steuereinheit (10), an die ein mit vier Leitern verdrahteter Kabelbaum (12) angeschlossen ist. Im Abstand von ca. 1-2 m sind Kabelbaum-Anschlußelemente (14) am Kabelbaum (12) befestigt, und paaren sich mit ent­ sprechenden Lastanschlußelementen (16), die an Fünfleiter­ kabeln (18) befestigt sind, wobei jedes Lastanschlußelement an eine entsprechende Last (20) (typischerweise ein Spreng­ zünder) angeschlossen ist. Typischerweise können bis zu 400 Sprengzünder (20) an den Kabelbaum angeschlossen werden. Die Leiter sind typischerweise Stahldrähte, vorzugsweise galvanisch verzinkte Stahldrähte.

Die Anordnung ist derart, daß drei der vier Drähte im Kabelbaum (12) zu allen Lasten (20) parallel geschaltet sind, und der vierte Draht im Kabelbaum zu jeder Last in Reihe geschaltet ist. Deshalb erfordert diese Anordnung einen Vierleiterkabelbaum mit einem Fünfleiterkabel an jeder Last nach Darstellung in Fig. 1.

Die Lasten (20) sind normalerweise elektrisch oder elektronisch betätigte Sprengzünder, die in gebohrte und mit Sprengstoff gefüllte Löcher gesteckt werden. Nachdem die Sprengzünder in die Löcher eingebracht worden sind, werden sie in diesem Zustand ohne Anlegung der Spannung bis zum Eintreffen eines für Sprengarbeiten zugelassenen Bergmanns belassen, der die Sprengzünder an den Kabelbaum (12), und dann den Kabelbaum an die Steuereinheit (10) anschließt. Die Steuereinheit wird dann zur Spannungsanlegung an die Sprengzünder eingeschaltet und zündet die Sprengstoffe innerhalb der nächsten zwei Stunden.

Bei bestimmten Anwendungen im Bergbau ist die Verwendung von Kabelbäumen und Sprengzünderkabeln, die bestimmte Metalle enthalten, nicht wünschenswert. So ist zum Beispiel die Verwendung von Kupferleitern im Goldbergbau nicht wünschenswert, weil das Kupfer der Kabel mit dem gesprengten Erz vermischt und bei der chemischen Aufbereitung des Erzes zusammen mit Gold extrahiert, und das Gold bei der Extraktion verschmutzt wird. In Kohlebergwerken ist die Verwendung von Aluminiumleitern nicht wünschenswert, weil Aluminium eine Reaktion mit Grubengas eingehen kann und deshalb Explosionsgefahr besteht. Die Verwendung von Leitern aus Stahl hat bestimmte Vorteile, weil Stahl sowohl fest als auch billig ist und die vorstehend genannten Probleme verringert. Allerdings tendieren Stahlleiter in der aggressiven Umgebung in Bergwerken zu schneller Oxidation. Bei billigen Steckverbindern, in denen Stahlleiter miteinander in Kontakt gebracht werden, kann diese Oxidation unzuverlässige Kontaktgabe verursachen. Der Steckverbinder der Erfindung berücksichtigt dieses Problem durch die Sicherstellung, daß zwischen den Leitern der zu verbindenden Kabel eine abstreifende oder reibende Wirkung Schmutz oder Oxidation entfernt, und somit einen einwandfreien Kontakt von Metall zu Metall gewährleistet. Auch die Verwendung von verzinktem Stahldraht ist für die Verringerung der Oxidation hilfreich.

Der Steckverbinder der Erfindung besteht aus einem Paar Gegensteckerelementen. In den Fig. 2 und 3 ist ein erstes Lastsanschlußelement (16) mit einem Steckverbinderkörper aus festem Kunststoff, z. B. Nylon oder Polypropylen, dargestellt. Der Steckverbinderkörper besteht aus einer oberen Hälfte (22) und einer unteren Hälfte (24), die über einem nicht isolierten Ende (26) des Sprengzünder-Fünfleiterkabels (18) zusammengesteckt werden. Wie am besten aus den Fig. 3a und 3b ersichtlich ist, sind auf der unteren Hälfte (24) des Steckverbinderkörpers drei Satz aufrechtstehende Buchsen (28, 30, 32) angeordnet. Satz (28) und (32) enthalten je drei Buchsen mit schmalen Schlitzen (34) zwischen ihren oberen Enden, während Satz (30) zwei Büchsen mit einem Schlitz (34) dazwischen enthält.

Wie abgebildet, sind die Leiter (26) in eine enge U- oder Haarnadel-Konfiguration gebogen und dann so über die entsprechenden Buchsen gelegt, daß das gefaltete Ende eines jeden U in einem entsprechenden Schlitz (34) angeordnet ist. Die obere Hälfte (22) des Steckverbinderkörpers mit eingeformten, den Konturen der Buchsensätze (28, 30 und 32) entsprechenden Öffnungen (36, 38 und 40) wird jetzt über die Buchsen der unteren Steckverbinderkörperhälfte (24) gedrückt und befestigt so die Leiter über den Buchsen. Die vorstehenden Zapfen (42) auf der Innenfläche der oberen Steckverbinderkörperhälfte (22) schnappen in die entsprechenden Löcher (44) in der unteren Steckverbinderkörperhälfte (24) ein und schaffen so eine feste Verbindung der beiden Hälften. Das sich aus dieser festen Verbindung ergebende Lastanschlußelement ist in Fig. 2 mit den über den entsprechenden Buchsen des Anschlußelements unverrückbar befestigten Drahtschleifen dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein zweites Kabelbaum-Anschlußelement (14), das mit dem Kabelbaum des Vierleiterkabels (12) verbunden ist. Das Kabelbaum-Anschlußelement enthält ebenfalls obere und untere Steckverbinderkörperhälften (50 bzw. 52). Die untere Hälfte (52) ist plan in Fig. 6 dargestellt, aus der vier parallel geschaltete Kanäle (54) für die Aufnahme der entsprechenden Leiter des Vierleiterkabel-Kabelbaums ersichtlich sind. Drei der vier Leiter verlaufen ununterbrochen in ihren entsprechenden Kanälen, während ein Leiter von einer Buchse (56) unterbrochen ist, die einen der Kanäle unterbricht und den betreffenden Leiter ausschaltet, wenn die oberen und unteren Steckverbinderkörperhälften (50 und 52) um den Leiter zusammengedrückt werden. Wie am deutlichsten aus Fig. 5b ersichtlich, ist die obere Steckverbinderkörperhälfte (50) mit Firstleitern (58) ausgebildet, die etwas in die Kanäle (54) hineinragen, wenn die beiden Steckverbinderkörperhälften zusammengesteckt sind, und so gewährleisten, daß die Leiter sicher befestigt in ihren entsprechenden Leitungskanälen bleiben. Die Buchse (56) wird in eine zusätzliche Öffnung (80) in der unteren Steckverbinderkörperhälfte (52) eingepaßt. Die Zapfen (62) auf der oberen Steckverbinderkörperhälfte passen in die Öffnungen (64) in der unteren Hälfte, und die Zapfen (66) auf der unteren Steckverbinderkörperhälfte passen in dafür geformte Öffnungen (68) in der oberen Hälfte, so daß beide Hälften fest aufeinander gepreßt werden, wenn das Anschlußelement montiert ist.

Sowohl die oberen als auch die unteren Steckverbinderkörperhälften (50 und 52) sind mit ausgerichteten Öffnungsreihen (70, 72, 74, und 76, 78, 80) ausgerüstet, die den Konturen der Buchsensätze 32, 30 bzw. 28) auf dem Lastanschlußelement entsprechen. Wie am deutlichsten aus Fig. 6 ersichtlich, liegen die Öffnungen (76, 78 und 80) in der unteren Steckverbinderkörperhälfte (52) zwischen den Kanälen (54), in denen sich die Leiter des Kabelbaums (12) befinden, und sind mit kleinen Nuten oder Zacken versehen (82), die etwas in die entsprechenden Kanäle (54) hineinragen.

Wenn es erforderlich wird, die Sprengzünder an den Verdrahtungskabelbaum anzuschließen, werden die Lastanschlußelemente in die Kabelbaum-Anschlußelemente durch Ausrichtung der Buchsen auf dem Lastanschlußelement mit den Öffnungen im Kabelbaumanschlußelement eingeschnappt, und die Elemente so zusammengedrückt. Eine Kante (84) auf der oberen Steckverbinderkörperhälfte (50) des Kabelbaum-Anschlußelements erleichtert die korrekte Ausrichtung der Anschlußelemente. Wenn die Buchsen des Lastanschlußelements in die Öffnungen des Kabelbaum- Anschlußelements eingreifen, reiben sich die entsprechenden Leiter mit einer Übermaßpassung beim Zusammendrücken aneinander. Damit werden Oxidation oder sonstige Verunreinigungen von den Drähten abgestreift. Gleichzeitig werden Sand- oder andere Schmutzpartikel durch die Buchsen aus den Öffnungen ausgestoßen. Die Buchsen des Lastanschlußelements sind normalerweise 6 Millimeter lang, womit ein hinreichend langer Hub für die Gewährleistung einer einwandfreien Selbstreinigung ermöglicht wird.

Die entsprechenden Steckverbinderkörperhälften der Anschlußelemente sind um das Kabel mit Ultraschall- Schweißung zusammengefügt, womit eine zuverlässige Verbindung gesichert ist.

In Versuchen ist nachgewiesen worden, daß Steckverbinder nach der Erfindung im praktischen Gebrauch zuverlässig funktionieren. Die Kosten der Anschlußelemente belaufen sich auf ca. 10 Cent pro Paar Lastanschluß-/Kabelbaum- Anschlußelement.

Obwohl an den vorstehend beschriebenen Steckverbinder nicht isolierte Abschnitte der entsprechenden Mehrleiterkabel angeschlossen werden, kann bei bestimmten Anwendungen möglich sein, mindestens eine Hälfte des Steckverbinders mit isolierten Leitern auszurüsten, wobei die Leiter so angeordnet werden, daß ihre Isolierung durch Reibung zwischen den bei Steckverbinderpaarung eingreifenden Leitern abgestreift wird.

Claims (15)

1. Steckverbinder für die Verbindung von Mehrleiterkabeln, dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes, für die Befesti­ gung an einem ersten Mehrleiterkabel (18) angepaßtes An­ schlußelement (16) und ein zweites, für die Befestigung an einem zweiten Mehrleiterkabel (12) angepaßtes Gegenstecker­ element (14) enthält; wobei das erste Anschlußelement einen ersten Steckverbinderkörper (22, 24) für die Halterung der mit Zwischenräumen angeordneten Leiterabschnitte des ersten Kabels mit Aufsätzen (28, 30, 32) enthält, über welche die mit Zwischenräumen angeordneten Leiterabschnitte im Funk­ tionszustand geführt werden; und das zweite Anschlußelement einen zweiten Steckverbinderkörper (50, 52) für die Halte­ rung der mit Zwischenräumen angeordneten Leiterabschnitte des zweiten Kabels, und neben den mit Zwischenräumen ange­ ordneten Leiterabschnitten für die Aufnahme der Aufsätze des ersten Anschlußelements geformte Öffnungen (78, 80, 82) enthält, so daß die entsprechenden Leiter der ersten und zweiten Kabel ineinandergreifen müssen, wenn die ersten und zweiten Anschlußelemente zusammengesteckt werden.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Zwischenräumen angeordneten Leiterabschnitte in den ersten und/oder zweiten Kabeln nicht isoliert sind.

3. Streckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Steckverbinderkörper (22, 24; 50, 52) jeweils aus oberen und unteren Körperhälften be­ bestehen, die über den mit Zwischenräumen angeordneten Abschnitten der entsprechenden Kabel (18; 12) einschnappen.

4. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckverbinder (22, 24) des ersten Anschlußelements eine untere Körperhälfte (24) mit mehreren aufrecht stehen­ den Buchsen (28, 30, 32), und eine obere Körperhälfte (22) mit mehreren sich gegenseitig so ergänzenden Öffnungen (36, 38, 40) enthält, daß beim Zusammenstecken der oberen und unteren Steckverbinderkörperhälften über einem nicht iso­ lierten Abschnitt des ersten Kabels (18) die freien Enden der Buchsen durch die Öffnungen herausragen, wobei die nicht isolierten Leiterabschnitte des ersten Kabels über den Buchsen unverrückbar befestigt sind.

5. Steckverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsensätze (36, 38, 40) mit Schlitzen (34) an ihren freien Enden für die sichere Halterung der Leiter vor­ gesehen sind.

6. Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den freien Enden nebeneinander stehenden Buchsen Schlitze (34) für die sichere Halterung der Leiter ausgebildet sind.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckverbinderkörper (50, 52) des zweiten Anschlußelements eine untere Körperhälfte (50) und eine obere Körperhälfte (52) enthält, wobei in beide Steck­ verbinderkörperhälften ausgerichtete Öffnungen (70, 72, 74; 78, 80, 82) für die Aufnahme der Buchsen (36, 38, 40) des ersten Anschlußelements eingelassen sind, und mindestens eine der Steckverbinderkörperhälften mit Halterungen (54, 58, 66) für die Befestigung der nicht isolierten Abschnitte der Leiter des zweiten Kabels neben den Öffnungen ausge­ rüstet ist.

8. Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungshalterungen mehrere Kanäle (54) für die Halterung der mit Zwischenabständen angeordneten Leiter enthalten.

9. Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungshalterungen außerdem mehrere Zapfen (66) enthalten, deren Anordnung die Trennung der Leiter vonein­ ander bezweckt.

10. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Struktur (56) auf mindestens einer der Steckverbinderkörperhälften (52) des zweiten An­ schlußelements zur Trennung eines Leiters des zweiten Kabels (12), wenn die Steckverbinderkörperhälften (50, 52) um das zweite Kabel zusammengefügt werden, vorgesehen ist.

11. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Anschluß­ elemente (14, 16) so ausgebildet sind, daß ungenaue Aus­ richtung der Anschlußelemente, wenn die miteinander verbun­ den werden, verhindert wird.

12. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (14, 16) aus festem Kunststoffmaterial bestehen.

13. Steckverbindersystem, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Steckverbinder (14, 16) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, und erste und zweite Mehrleiterkabel (12, 18) enthält.

14. Steckverbindersystem nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten und zweiten Kabel (12, 18) Flach­ bandkabel sind.

15. Steckverbindersystem nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter in den ersten und zweiten Kabeln (12, 18) galvanisch verzinkte Stahldrähte sind.