CN1679211A - 同轴电缆的连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接两根同轴电缆(30、32)的连接器(33)，该两根同轴电缆各有一个被外导体(36、37)围绕的中心导体(34、35)，其中为每根同轴电缆(30、32)各配设一个连接段(38、39)。本发明的目的是不仅应保证能简单而快速地操作，而且应保证在连接好的同轴电缆之间电接触的高度可靠性。为此，按本发明令每个连接段(38、39)各有一个与配属于它的同轴电缆(30、32)的中心导体(34、35)电连接的连接区(40、41)，其中，第二连接段(39)规定用于与第一连接段(38)的连接区(40)建立电接触的连接头(42)通过一弹性元件(43)支承在第二连接段(39)的连接区上。

Description

同轴电缆的连接器
本发明涉及一种按权利要1前序部分所述的同轴电缆连接器。
例如由EP 0314299A1已知此类连接器。此外由印刷品US 3416125、US 4012105或US 6053777已知带弹簧支承的连接元件的同轴电缆连接器。
这种连接器在许多工业应用中有重要意义，在这些应用中同轴电缆例如在维护工作时必须快速而简单地分解和组合。尤其是这种连接器可以在刚性的同轴导体中使用，它们例如在核技术设备或核电厂设备中用于传输电信号或电脉冲。
在核电厂设备中需要监测工质或冷却剂在一个不能直接观察的容器内的液位，以及必须时重调例如在反应堆压力容器内一次冷却剂的液位。为此可以使用例如由DE 19958584C1已知所谓的TDR测量原理(time-domain-reflectometry：时域反射计)在TDR测量原理中利用了这种效应，即，当在例如天线的中心导体与按同轴电缆的方式围绕它的外导体之间的阻抗突然改变时，在天线系统内导引的电磁脉冲部分反射。
阻抗的这种突然改变例如发生在如此构成的天线从气态环境浸入一种液体内，因为阻抗取决于中心导体与外导体之间的电容并因而取决于充填中心导体与外导体之间空隙的介质的介电常数。因此输入这种浸入要监控的介质中的天线的电磁脉冲在介质的表面部分反射。另一个反射发生在通常短路的天线端部。因为电磁脉冲的传播速度往往是已知的，所以在分界层上反射的脉冲与在天线端部反射的脉冲之间的渡越时间差可以作为分界层位置的度量，并因而可利用来作为确定一个表征分界层位置的位置特征值的工具，其中可以基于在渡越时间差与位置特征值之间的一种基本上成比例的关系。
为了能将这种方法应用于诊断和监控例如封闭容器的介质，因而需要将电磁脉冲从外部区传输到容器内部或反之。但另一方面根据在容器内存在的介质种类和性质可能要求或至少有重要意义的是，保证容器高度的密封性。因此，根据按设计在容器内存在的工作参数，例如在容器内存在的介质的压力和温度，在个别情况下应当对用于引入和导出电磁脉冲的电穿墙绝缘套管提出特别高的要求。这同样适用于将电磁脉冲从围绕反应堆压力容器的反应堆安全壳向脉冲发生器或分析和控制装置的传输，或反之。
为了在反应堆完全壳壁与反应器压力容器之间传输电磁脉冲，在这里可例如采用刚性的同轴导体，尤其是为了保证获得可靠的测量值所需要的高的信号质量。当然，尽管如此在例如维护工作时仍可能要求接近反应堆压力容器。为了甚至在采用刚性的同轴导体时仍有可能只用低的在花费做到这一点，期望一种连接装置，它允许同轴导体的分段在已提及的两个穿墙绝缘套管之间快速和不复杂地彼此脱开和互相组合在一起。
为了在这种系统中即使在连接点也能将电磁脉冲的干扰和衰减保持得尽可能小，连接器应满足高的要求。尤其是，沿导体长度的阻抗应保持恒定或至少不是不连续地改变，从而最大可能地避免在阻抗阶跃处对测量干扰的反射。对于电磁脉冲的可靠性传输特别重要的是，在通过连接器连接的导体之间高质量的电接触。
因此本发明的目的是提供一种上述类型的连接器，它不仅可以简便和快速地操作，而且保证在连接在一起的同轴导体之间电接触的高度可靠性。
按本发明为达到此目的采取的措施是，连接头面朝第二连接段的连接区的端部设有一些触指，它们插入第二连接段连接区内为此所设的槽中，其中，第二连接段的连接区设有触头，它针对这些或各触指有一个相配属的连接面。
本发明考虑问题的出发点是，同轴电缆的连接机构应能便于操作，也就是说应允许电缆快速而简单地接合和脱开。但与此同时还应保证在通过连接器连接的同轴导体之间的电接触在设备运行期间是特别强有力的。为了满足这两个原则上互相矛盾的条件，连接器设有一个在特别大的程度上增强要连接的导体之间接触的装置。在这里规定有目的地利用弹性元件的复位力，其中，弹簧在两个同轴导体连接时受载，并因而持续地在两个导体上施加一个有利于电接触的力。
为了能保证在连接头与第一连接段连接区之间特别紧密地接触，连接头可移动地支承在第一连接段的连接区上。在这里在连接器打开时连接头恰当地以这样的方式定位，即，使得在连接器装配时第一连接段的连接区将连接头朝第二连接段的连接区方向运动并与此同时夹紧弹性元件。因此，由此产生的弹性元件复位力导致连接头持续地紧压在第一连接段上，并因而导致特别可靠的电连接。触指的作用是不仅保证连接头相对于连接器的纵轴线定心，而且建立在连接头与连接区之间的电接触。通过触指与配属的槽以及尤其与设在其中的接触面的配合作用，即使在连接头沿纵向移动时，也随时保证与支承它的连接区充分地接触。
连接头的触指围绕着一个装在第二连接段连接区上的触头，触头用于保证连接头与连接区之间的电接触。取决于为连接头配设的弹性元件的负载，触指贴靠在触头的一个较大或较小的表面上。因此，触头附加的任务是，在弹簧长度改变时可靠地保持连接头与第二连接段连接区之间的电接触。
有利地，连接头以这样的方式插入一个加工在第一连接段连接区内的槽中，即，使连接头由此自动相对于连接器的纵轴线定心。在这里连接头的形状尤其可以是凸的，以及插入第一连接段连接区内的一个对应的凹槽中，其中不仅连接头而且槽均围绕连接器的纵轴线旋转对称。由此保证连接头特别容易安装在第二连接段上，以及在连接时两个连接段的中心线不会彼此移动，这种移动会导致电磁脉冲不希望的干扰以及还会使外导体互相不可能连接在一起。
出自于加工技术的原因，在这里特别有利的是在第一连接段连接区内采用锥形槽，按截锥体的方式成形的连接头与之对应。
有利地在第二连接段的连接区锚固一个制动螺钉，它将连接头固定在连接区上以及在连接器打开时防止连接头完全解脱。恰当地，每个连接段的外导体配备有装配法兰，它允许将连接段互相连接在一起。在这方面有利的是在装配法兰之间装一个环形密封件，它可以实现连接器的密封地封闭。
两个连接段的可靠连接恰当地借助一个锁紧件实现，它可以将两个连接段牢固地组合在一起。这样一种锁紧件在其形状和轮廓方面与装配法兰的相匹配，以及在连接状态围绕着装配法兰。
有利地，锁紧件有一个带弹簧夹的夹紧环，它可以使连接器的操作特别简单和迅速。
电磁脉冲不希望的衰减可采取措施排除或至少减小，即，使阻抗沿连接点的长度不变或仅微量改变。为保证这一点，有利地恰当确定相应构件，亦即尤其是连接区及围绕它的外导体的尺寸。
采用本发明获得的优点尤其在于，通过使用弹性元件，提供了一种在建立同轴电缆中心导体之间的电连接时操作特别简单和快速的连接器，此外，这种连接器保证同轴导体之间的电连接质量特别高。由此，连接器也可以在要求高信号质量的灵敏的测量中使用。因此，本连接器特别适合使用于在核电厂内传输TDR测量信号的同轴导体。
下面借助附图详细说明一种实施例。其中：
图1示意表示用于监控在封闭的反应堆压力容器内液位的系统；
图2表示同轴电缆连接器横截面；
图3表示同轴电缆外导体和一个锁紧件的横截面；以及
图4表示同轴电缆同一外导体和一个锁紧件及一个密封件的横截面。
在所有的附图中相同的部分采用同一附图标记。
按图1的系统规定用于监控在核技术设备封闭的反应堆压力容器2内部的介质M。反应堆压力容器2装在一个设计为封闭的在图1中仅示意表示的反应堆安全壳4内。为了恰当地交换信号S，反应堆压力容器2借助经穿墙绝缘套管8通过反应堆安全壳4导引的信号线6与系统1的通信接口10连接。
作为介质M在此实施例中是在反应堆压力容器2内存在的水W，它作为一次冷却剂用于核技术设备。在下部空间区内水W未混合地处于所谓过冷的状态。在它上方的空间区内，其中发生设在反应堆压力容器2内核燃料组件的加热作用，则存在水W与在水中形成的汽泡D之间的一种相混合物W、D。反之，在一个处于更上方的区域内仅存在汽化的二次冷却剂，亦即仅存在蒸汽D。因此在容器2内存在的介质M，在水与相混合物W、D之间有第一交界层12，以及在相混合物W、D与蒸汽D之间布第二交界层14。
在核技术设备运行时规定要监控大量运动参数。其中尤其期望或要求能监控分界层12、14的位置。例如分界层14的位置可以通过液位测量确定。
系统1规定用于反映当前地(zeitnahen)确定和监控分界层12、14的位置特征值。为此系统1设计用于利用所谓的TDR测量原理(time-domain-reflectometry)。为了这种TDR测量，在反应堆压力容器2内部设一个基本上垂直布置用作天线的同轴电缆16。同轴电缆16经电穿墙绝缘套管18从反应堆压力容器引出并连接在信号线6上。与信号线6连接的通信接口10本身与一个产生电磁脉冲的脉冲发生器20以及与一个包括输出模块24及存储模块26的计算与控制装置22连接。当然，计算与控制装置22还与另一些为了按顺序运行所需的部件例如输入装置连接。
系统1有目的地将其部件针对使用TDR测量原理设计。为此首先期望在为之所设的导线尤其信号线6内传输质量特别高的信号。对此特别有利的是信号线6本身设计为刚性的同轴电缆。
但为了能在反应堆压力容器2上实施维护工作，可能要求将信号线6按需要的方式分解成一个个分段并重新组合，以及例如在穿墙绝缘套管8与穿墙绝缘套管18之间不同的地方彼此拆开，并在完成维护工作后快速和简单地重新连接在一起。为此，信号线6由多根同轴电缆30、32组成，它们通过连接器33可拆地互相连接。
为了满足对传输质量总体上高的要求，连接器也有目的地针对此设计目的设计。在这里尤其规定，连接器33在总体上能简单操作的同时，可在要连接的同轴电缆30、32的中心导体34或35之间建立起特别紧密的电连接。
如图2所示，同轴电缆30和同轴电缆32有一个外导体36或37和一个中心导体34或35。相应地，规定用于将同轴电缆30、32互相连接在一起的连接器33由第一连接段38和第二连接段39组成，其中，同轴电缆30与第一连接段38固定连接，以及同轴电缆32与第二连接段39固定连接。第一连接段38包括一个与中心导体34连接的连接区40。第二连接段39同样包括一个连接区41，它相应地与第二连接段39的中心导体35连接。为了建立特别紧密地接触，连接区41配备有一个可被置于与连接区40接触的连接头42，它通过弹性元件43弹性地支承在实际上的连接区41上。弹性元件43的弹簧在连接器33闭合时被夹紧，并通过其复位力将连接头42持续地压紧在第一连接段38连接区40相应的接触面上，从而保证特别可靠的电连接。适用的弹簧例如是螺簧、盘形弹簧、板簧或如在本实施例中的螺旋弹簧。
为了达到连接头42与连接区40特别容易地组合和连接头42的自动定心，连接头42设计有一个例如凸的在本实施例中按截锥体方式成形的顶端44，它插入在连接区40内为此所设的例如凹的槽45中。在本实施例中槽45是锥形的并因而在其轮廓形状方面与连接头42的顶端44相匹配。在连接头42与第二连接段39支承此连接头的连接区41之间高质量的电接触，可通过制在连接头42上的触指46实现。触指围绕一个装在连接区41上的触头47并按弹性元件43的负载贴靠在触头47的一个较大或较小的表面上。触指46可在触头47上沿着它滑动，在这种情况下在触指46的任何位置均能保证在连接头42与第二连接段39连接区41之间的电接触。因此，即使在弹簧的长度改变时仍能保证在连接头42与连接区41之间高质量的电接触。连接头42借助制动螺钉50固定在连接区41上。由此甚至在打开连接器33时仍能可靠地避免连接头42完全解脱。
围绕连接段38和39的连接区40或41的外导体36或37各设有一个装配法兰52，它允许连接段38和39互相连接在一起。
图3表示通过连接段38和39的外导体36或37和一个围绕法兰52并借此将连接段38和39互相连接的锁紧件54的横截面，锁紧件例如是一个夹紧环，它通过一个图中未表示的弹簧夹固定在一起。
图4同样表示通过连接段38和39的外导体28和一个围绕装配法兰52并借此连接所述连接段38与39的锁紧件54的横截面，它配备有一个环形的密封件56。密封件56允许通过锁紧件54特别紧密和可靠地封闭连接件33。
附图标记清单：
1系统
2反应堆压力容器
4反应堆安全壳
6信号线
8穿墙绝缘套管
10通信接口
12分界层
14分界层
16天线
18穿墙绝缘套管
20脉冲发生器
22分析和控制装置
24输出模块
26存储模块
30同轴电缆
32同轴电缆
33连接器
34中心导体
35中心导体
36外导体
37外导体
38第一连接段
39第二连接段
40连接区
41连接区
42连接头
43弹性元件
44顶端
45槽
46触指
47触头
50制动螺钉
52装配法兰
54锁紧件
56密封件
S信号
W水
D蒸汽
M介质

Claims (11)

1.一种连接两根同轴电缆(30、32)的连接器(33)，该两根同轴电缆各有一个被外导体(36、37)围绕的中心导体(34、35)，其中，每根同轴电缆(30、32)各配设有一个连接段(38、39)，每个连接段各有一个与配属于它的同轴电缆(30、32)的中心导体(34、35)电连接的连接区(40、41)，其中，第二连接段(39)的用于与第一连接段(38)的连接区(40)建立电接触的可移动地支承在第一连接段上的连接头(42)通过一弹性元件(43)支承在第二连接段(39)的连接区(41)上，其特征为：所述连接头(42)分出一些触指(46)，它们插入制在第二连接段(39)连接区(41)内的槽中，其中，第二连接段(39)的连接区(41)设有一触头(47)，它针对这些或各触指(46)有一个相配属的连接面。
2.按照权利要求1所述的连接器(33)，其中，所述连接头(42)和第一连接段(38)的连接区(40)有形状相配的接触面，使所述连接头(42)在连接时相对于连接器(33)的纵轴线自动定心地连接在第一连接段(38)的连接区(40)上。
3.按照权利要求1或2所述的连接器(33)，其中，所述连接头(42)带有一个按截锥体方式成形的顶端(44)，它与制在第一连接段(38)连接区(40)内的一锥状槽(45)相对应。
4.按照权利要求1至3之一所述的连接器(33)，其中，所述连接头(42)通过一个制动螺钉(50)固定在第二连接段(39)的连接区(41)上。
5.按照权利要求1至4之一所述的连接器(33)，其中，各连接段(38、39)的围绕其连接区(40、41)的外导体(36、37)分别配设有一装配法兰(52)。
6.按照权利要求5所述的连接器(33)，其中，该连接器(33)具有一装在所述装配法兰(52)之间的环形密封件(56)。
7.按照权利要求5或6所述的连接器(33)，其中，所述装配法兰(52)在装配状态被一公共的锁紧件(54)围绕。
8.按照权利要求7所述的连接器(33)，其中，所述锁紧件(54)包括一夹紧环和一弹簧夹。
9.按照权利要求8所述的连接器(33)，其中，该连接器(33)具有一个装在所述装配法兰(52)之间的环形密封件(56)。
10.按照权利要求8或9所述的连接器(33)，其中，所述装配法兰(52)在装配状态被一公共的锁紧件(54)围绕。
11.按照权利要求10所述的连接器，其中，所述锁紧件(54)包括一夹紧环和一弹簧夹。
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