DE102009036281A1

DE102009036281A1 - Elektrische Verbindung zwischen einem Verbindungselement und einem Kabel

Info

Publication number: DE102009036281A1
Application number: DE200910036281
Authority: DE
Inventors: Jens Andresen
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2011-02-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement (1) und einem Kabel (2), wobei das Kabel wenigstens eine Ader (3) aufweist, die mit einem Kontaktelement (4) des Verbindungselements (1) elektrisch leitend kontaktiert ist, das Kontaktelement (4) zur Kontaktierung der Ader (3) auf diese eine Federkraft auswirkt und das Verbindungselement (1) ein das kontaktelement und die Ader umgebendes Gehäuse (5) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens die nichtisolierten Flächen des Kabels (6) bzw. des Kontaktelements (4) mit einer in das Gehäuse eingefüllten verformbaren Isoliersubstanz (7) umgeben sind, welche eine elektrische Isolation des Kabels und des Kontaktelements unter Aufrechterhaltung wenigstens eines Teils der Federkraft gewährleistet. Damit wird eine derartige elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement (1) und einem Kabel (6) bereitgestellt, die unter Wasser verwendet werden kann, ohne dass das Wasser mit den elektrisch leitenden Komponenten der elektrischen Verbindung in Berührung gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung zwischen einem Verbindungselement, welches z. B. Teil eines elektrischen Gerätes ist, und einem Kabel, welches elektrisch leitend mit dem Verbindungselement verbunden wird.
Die vorliegende Erfindung liegt damit im Gebiet der Installationstechnik, wobei sich Beispiele für derartige Verbindungen überall dort finden lassen, wo steckerlose Kabel untereinander, mit elektrischen Schaltelementen oder mit einem elektrischen Gerät verbunden werden müssen.
Elektrische Verbindungen finden bereits in vielfältiger Weise Anwendung. Weit verbreitet ist beispielsweise die Verbindung über Schraubklemmblöcke, häufig als Lüsterklemmen bezeichnet, oder über Klemmblöcke mit Feder- oder Schneidklemmen. Allerdings ist diese Verbindungstechnik nicht für Verbindungen unter bzw. im Wasser geeignet.
Bei einer Installation unter Wasser sind über das eigentliche Erstellen der elektrischen Verbindung hinaus besondere Vorkehrungen zu treffen, derart, dass verhindert wird, dass die elektrische Verbindung direkt mit dem Wasser in Berührung gelangt. Dies wird nur durch besondere Vorkehrungen erreicht, welche die eigentliche elektrische Verbindung vor Feuchtigkeit schützen. Derartige Vorkehrungen können gesonderte Gehäuse darstellen, bei welchen sichergestellt wird, dass kein Wasser in das Innere des Gehäuses gelangt, sei es durch ein Ausgießen des Gehäuseinneren, durch Abdichten, oder/und durch eine zusätzliche Umhüllungen der elektrischen Verbindung. Für letztere sei als Beispiel die Schrumpfmuffe genannt, welche bei der Verbindung von im Erdreich liegenden Telefonkabeln zum Einsatz kommt.
Wird die elektrische Verbindung durch ein gesondertes Gehäuse geschützt, so kann durch ein Ausgießen des Gehäuses, beispielsweise mit Epoxydharz, ein Eindringen von Feuchtigkeit verhindert werden. Doch nicht immer ist diese Lösung von den Begebenheiten her möglich. Soll beispielsweise das Kabel in ein unter Wasser befindliches Gerät eingeführt werden, beispielsweise in eine Pumpe oder einen Unterwasserscheinwerfer, wird ein Ausgießen des Gerätes in der Regel nicht möglich sein.
Alternativ zum Ausgießen des Gehäuses ist ein Abdichten der Kabeldurchführung in das Gerät denkbar. Doch auch diese Lösung birgt Nachteile derart, dass die Abdichtung, insbesondere bei hohem Wasserdruck, aufwendig und/oder schlecht reversibel ist, d. h. ein späterer Austausch des Kabels schwierig ist. Den bekannten Lösungen gemein ist somit ein häufig nicht unerheblicher und somit kostenintensiver Aufwand für Installation und Wartung einer elektrischen Verbindung unter Wasser.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement und einem Kabel derart herzustellen, dass die elektrische Verbindung unter Wasser verwendet werden kann, ohne dass das Wasser mit den elektrisch leitenden Komponenten der elektrischen Verbindung in Berührung gelangt, so dass es die vorgenanten Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist damit eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement und einem Kabel vorgesehen, wobei das Kabel wenigstens eine Ader aufweist, die mit einem Kontaktelement des Verbindungselements elektrisch leitend kontaktiert ist, das Kontaktelement zur Kontaktierung der Ader auf diese eine Federkraft auswirkt, und das Verbindungselement ein das Kontaktelement und die Ader umgebendes Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die nichtisolierten Flächen des Kabels bzw. des Kontaktelements mit einer in das Gehäuse eingefüllten verformbaren Isoliersubstanz umgeben sind, welche eine elektrische Isolation des Kabels und des Kontaktelements unter Aufrechterhaltung wenigstens eines Teils der Federkraft gewährleistet.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß also vorgeschlagen, die nichtisolierten Flächen des Kabels bzw. des Kontaktelementes mit einer verformbaren Isoliersubstanz zu umgeben, so dass die Federkraft, mit Hilfe derer ein Zusammendruck von Litze und Kontaktelement zur sicheren Kontaktierung dieser beiden erfolgt, wenigstens zum Teil erhalten bleibt. Zu diesem Zweck ist die verformbare Isoliersubstanz in eine die elektrische Verbindung umgebende Umhüllung eingefüllt.
Diese Anordnung besitzt den Vorteil, dass sich die Kontaktelemente, den Federkräften nachgebend, geringfügig bewegen können. Dabei verliert die die Federkontakt und die Ader umgebende Isoliersubstanz nicht ihre Isolierfunktion, da sie – bei einer elastischen Isoliersubstanz – durch Verformung oder – bei einer plastischen Isoliersubstanz – durch Umfließen ein ständiges, enges Umhüllen der elektrisch leitenden Flächen gewährleistet. Dabei ist die äußere Umhüllung bzw. das Gehäuse hilfreich, den Verlust der Isoliersubstanz zu verhindern, bzw., beispielsweise bei einem starren Gehäuse durch eine Volumenbegrenzung, das Umfließen der federnden Kontaktelemente zu erzwingen.
Vorteilhaft ist dabei auch, dass auf Grund der Verformbarkeit der Isoliersubstanz ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung möglich ist. Dies ist insbesondere bei der Wahl von Isoliersubstanzen der Fall, welche sich nicht mit den Komponenten verbinden, wie es beispielsweise bei Polfett oder Silikonfett der Fall ist.
Eine weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausführung der Kontaktelemente in Form von Schneidklemmen, bei welcher – neben dem Vorteil der schnellen Montage bei der Herstellung einer solchen Verbindung – durch die federnd angeordnete Schneide ein permanenter Druck auf die Ader ausgeübt wird.
Wird durch eine auf die Verbindung aufgeschraubte Überwurfmutter die Ader des Kabels von einem Führungselement in das Kontaktelement gedrückt, so wird bei geeigneter Ausfertigung des Führungselements, beispielsweise einem Kolben in einem Zylinder gleichend, gleichzeitig mit der Führung der Ader ein Abschluss des Gehäuses erzielt.
Ebenso ist aber auch ein Abschluss des Gehäuses durch die Überwurfmutter selbst möglich. Eine bekannte Lösung ist dabei die Kombination einer deckelartigen Überwurfmutter mit einem Dichtgummi.
Eine dauerhaft verformbare Isoliersubstanz, welche dauerhaft elastische oder plastische Eigenschaften aufweist, stellt im Gegensatz zu einer aushärtenden Isoliersubstanz die dauerhafte Funktion der Anordnung sicher. Grundsätzlich kommen dafür eine Vielzahl von Materialien in Betracht. Ganz besonders bevorzugt sind jedoch Polfett und/oder Silikon als Isoliersubstanzen.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement und einem Kabel, vorgeschlagen, wobei das Kabel wenigstens eine Ader aufweist, die mit einem Kontaktelement des Verbindungselements elektrisch leitend kontaktiert wird, das Kontaktelement zur Kontaktierung der Ader auf diese eine Federkraft auswirkt, und das Verbindungselement ein das Kontaktelement und die Ader umgebendes Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die nichtisolierten Flächen des Kabels bzw. des Kontaktelements mit einer in das Gehäuse eingefüllten verformbaren Isoliersubstanz umgeben werden, welche eine elektrische Isolation des Kabels und des Kontaktelements unter Aufrechterhaltung wenigstens eines Teils der Federkraft gewährleistet.
Dabei wird das Verfahren vorteilhaft derart ausgeführt, dass die Herstellung des elektrischen Kontakts dadurch erfolgt, dass die Ader des zu kontaktierenden Kabels in ein als Schneidklemme ausgeführtes Kontaktelement gedrückt wird. Dabei wird durch den Vorgang des Eindrückens der Ader in die Schneidklemme die Isolation der Ader durchschnitten, sodass ein direkter Kontakt zwischen Litze und Schneide erfolgt. Dabei übt die – vorzugsweise U-förmig und doppelseitig ausgebildete – Schneidklemme, durch das Einpressen der Litze federartig aufgebogen, einen dauerhaften Druck auf die sich verformende Litze aus.
Vorteilhaft wird ferner das Einführen der Ader in die Schneidklemme von einem Führungselement übernommen. Insbesondere wenn mehrere Adern gleichzeitig in entsprechende Schneidklemmen einzuführen sind, wird diese bekannte Lösung verwendet. Dabei wird beispielsweise der Vorschub des Führungselementes durch das Aufschrauben einer Überwurfmutter auf die Verbindung erzeugt.
Eine vorteilhafte Ausprägung dieses Verfahrens liegt darin, die verformbare Isoliersubstanz vor dem Aufschrauben der Überwurfmutter in das Gehäuse oder in das Führungselement einzubringen, da durch den Vorschub des Führungselements nicht nur die Schneidkontaktierung erfolgt, sondern durch das Einführen des Führungselements in das Gehäuse zusätzliche Masse in das Gehäuse gepresst wird, so dass die verformbare Isoliersubstanz dem Druck ausweichend an und um die Kontaktflächen der Ader und der Kontaktklemme gedrückt wird und diese dadurch isoliert. Hier bietet der Einsatz bereits bekannter verformbarer Isoliersubstanzen die Lösung, eine gegen Umgebungsmedien wie Flüssigkeiten und Gase resistente Abdichtung zu erreichen.
Vorteilhafte Isoliersubstanzen zur Anwendung dieses Verfahrens sind z. B. Polfett und/oder Silikon.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen
1 eine elektrische Verbindung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Montageskizze zur Erstellung der elektrischen Verbindung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
3 eine Ausfertigung des Kontaktelements gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, einmal vor der Kontaktierung in 3a sowie einmal nach der Kontaktierung in 3b.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der elektrischen Verbindung. Ein Verbindungselement 1 ist mit einem Kabel 2 elektrisch verbunden. Dabei ist das hülsenartige Gehäuse 5 des Verbindungselements 1 zur Hälfte entfernt dargestellt, so dass die innere Gestaltung der Ausführung ersichtlich ist. Das Verbindungselement 1 weist vier als Schneidklemmen ausgeführte Kontaktelemente 4 auf, welche zudem mit einem Berührungsschutz 8 teilweise abgedeckt sind. Die Kontaktelemente sind im Winkel um 90° zueinander versetzt angeordnet, so dass sich aus axialer Sicht die Form eines Quadrats ergibt.
Aus dem mit dem Verbindungselement 1 verbundenem Kabel 2 treten 4 Adern 3 aus, welche in die Mitte des Quadrats geführt werden und dort unter einem Knickwinkel von 90° nach außen gebogen sind. Sie werden dabei von den als Schneidklemme ausgeführten Kontaktelementen 4 geklemmt, wobei die Schneidklemme die Isolation der Ader 3 durchschneidet, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen Litze 6 und Kontaktelement 4 entsteht. Das Innere des Gehäuses 5 ist mit einer verformbaren Isoliersubstanz 7 gefüllt. Das Gehäuse 5 ist mit einem Außengewinde 9 versehen.
Aus 2 ist das Verfahren zur Herstellung der elektrischen Verbindung ersichtlich. über das Kabel 1 werden die Überwurfmutter 13 eine Krone 12 zur Zugentlastung sowie ein als Ring ausgeführtes Dichtgummi 11 geführt. Die partiell freigelegten Adern 3 des Kabels 2 werden durch ein Führungselement 10 geführt, in dessen Inneren sich für jede Ader 3 eine Aufnahme befindet, welche die Ader 3 in abgewinkelter Form gemäß 1 derart fixiert, dass die Ader 3 bei Einführen des Führungselements 10 in das Gehäuse 5 die als Schneidklemmen ausgeführten Kontaktelemente 4 die Isolation der Adern 3 durchtrennen und den elektrischen Kontakt mit dem Kontaktelement 4 herstellen.
Gleichzeitig wird mit dem Einführen des Führungselements 10 die im Gehäuse 5 befindliche Isoliersubstanz 7 durch den entstehenden Druck verformt, so dass sie alle Kontaktflächen des Kabels bzw. der Litze 6 und der Kontaktelemente 4 bedeckt und somit elektrisch isoliert. Das Einführen des Führungselements 10 in das Gehäuse 5 wird dabei durch das Aufschrauben der Überwurfmutter 13 auf das Gehäuse des Verbindungselements 1 gesteuert, so dass die Einführungstiefe des Führungselements 10 in das Gehäuse 5 festgelegt ist.
3 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel von Kabel 3 und Kontaktelement 4 vor der Kontaktierung in 3a sowie nach der Kontaktierung in 3b. Aderisolierung 16 und Litze 6 werden durch die Druckkräfte verformt. Die Richtung der Federwirkung 17 gewährleistet den dauerhaften elektrischen Kontakt.
Bezugszeichenliste

1: Elektrisches Verbindungselement
2: Kabel
3: Ader
4: Kontaktelement (Schneidklemme)
5: Gehäuse
6: Litze
7: Isoliersubstanz
8: Berührungsschutz des Kontaktelements
9: Außengewinde
10: Führungselement
11: Dichtgummi
12: Krone
13: Überwurfmutter
14: Gehäusewand
15: Gehäuseinterne Kabel
16: Aderisolierung
17: Richtung der Federwirkung

Claims

Elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement (1) und einem Kabel (2), wobei das Kabel (2) wenigstens eine Ader (3) aufweist, die mit einem Kontaktelement (4) des Verbindungselements (1) elektrisch leitend kontaktiert ist, das Kontaktelement (4) zur Kontaktierung der Ader (3) auf diese eine Federkraft auswirkt, und das Verbindungselement (1) ein das Kontaktelement (4) und die Ader (3) umgebendes Gehäuse (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die nicht isolierten Flächen des Kabels (6) bzw. des Kontaktelements (4) mit einer in das Gehäuse (5) eingefüllten verformbaren Isoliersubstanz (7) umgeben sind, welche eine elektrische Isolation des Kabels (2) und des Kontaktelements (4) unter Aufrechterhaltung wenigstens eines Teils der Federkraft gewährleistet.
Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) derart beschaffen ist, dass sich die Isoliersubstanz nicht bzw. lösbar mit dem Kabel (2) und/oder den Kontaktelementen (4) verbindet.
Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) derart beschaffen ist, dass die Verbindung zerstörungsfrei wieder lösbar ist
Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung des Kabels (2) mit dem Kontaktelement (4) des Verbindungselements (1) über Schneidklemmen erfolgt.
Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch eine über das Gehäuse (5) aufgeschraubte Überwurfmutter (13) ein Führungselement (10) die Ader (3) des Kabels (2) in das Kontaktelement (4) drückt.
Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die verformbare Isoliersubstanz (7) dauerhaft eine elastische oder/und plastische und/oder eine gegen Umgebungsmedien wie Flüssigkeiten und Gase resistente Eigenschaft aufweist.
Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) Silikon oder/und Polfett ist.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement (1) und einem Kabel (2), wobei das Kabel (2) wenigstens eine Ader (3) aufweist, die mit einem Kontaktelement (4) des Verbindungselements (1) elektrisch leitend kontaktiert wird, das Kontaktelement (4) zur Kontaktierung der Ader (3) auf diese eine Federkraft auswirkt, und das Verbindungselement (1) ein das Kontaktelement (4) und die Ader (3) umgebendes Gehäuse (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die nichtisolierten Flächen des Kabels (6) bzw. des Kontaktelements (4) mit einer in das Gehäuse (5) eingefüllten verformbaren Isoliersubstanz (7) umgeben werden, welche eine elektrische Isolation des Kabels (2) und des Kontaktelements (4) unter Aufrechterhaltung wenigstens eines Teils der Federkraft gewährleistet.
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung des Kabels (2) mit der Kontaktfläche (4) des Verbindungselements (1) über Schneidklemmen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass durch Aufschrauben einer Überwurfmutter (13) über das Außengewinde (9) des Gehäuses (5) des Verbindungselements (1) ein Führungselement (10) die Ader (3) des Kabels (2) in das Kontaktelement (4) drückt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) durch Druck derart in das Gehäuse (5) eingebracht wird, dass wenigstens die nichtisolierten Flächen des Kabels (6) bzw. des Kontaktelements (4) von der Isoliersubstanz (7) umgeben werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) von dem Führungselement (10) in das Gehäuse (5) gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) vor der Kontaktierung von Ader (3) und Kontaktelement (4) in das Gehäuse (5) oder in das Führungselement (10) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Substanz (7) Silikon oder Polfett ist.