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Die Erfindung betrifft eine lösbare Steckverbindung, die in einer druckfesten Kapselung angeordnet ist.
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Es ist allgemeinhin bekannt, dass insbesondere in explosionsgefährdeten Bereichen, beispielsweise im untertägigen Kohlebergbau oder in der chemischen Industrie explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel Verwendung finden. Solche Betriebsmittel stellen eine Zündquelle dar und sind so konstruiert, dass eine möglicherweise auftretende zündfähige Atmosphäre nicht gezündet werden kann. Dem Fachmann sind unterschiedliche Konstruktionen zur Vermeidung von Zündungen als so genannte Zündschutzarten bekannt. So ist beispielhaft bei der Schutzart ”Ex d” (so genannte druckfeste Kapselung) ein Zünden der zündfähigen Atmosphäre innerhalb der Schutzartkonstruktion zulässig, so lange sichergestellt ist, dass ein darin entstandener Zündfunke nicht nach außen treten kann. Bei der so genannten „druckfesten Kapselung” handelt es sich um eine Zündschutzart, bei der Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden können, in einem Gehäuse angeordnet sind, das bei der Explosion eines explosionsfähigen Gemisches im Innern deren Druck aushält. Eine Übertragung der Explosion auf die das Gehäuse umgebende explosionsfähige Atmosphäre wird verhindert. Dies hängt im Wesentlichen damit zusammen, dass der Explosionsdruck im Gehäuse von dessen freien inneren Volumen und von der Form des Gehäuses abhängt.
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Die Anforderungen an diese Zündschutzart sind in der EN 60079-1 aufgeführt. Um den Anforderungen der EN 60079-1 zu genügen und die Übertragung der Explosion nach außen zu verhindern, sind in der Regel Spalte zwischen Gehäuseteilen vorgesehen, die entsprechend gestaltet werden müssen, damit austretende Gase außerhalb des Gehäuses keine Zündfähigkeit mehr aufweisen. Dies bedeutet, dass die Spalte in ihrer Länge und ihrer Breite bestimmte Werte nicht unterschreiten dürfen.
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Es ist weiterhin bekannt, dass die eingangs erwähnten Betriebsmittel, beispielsweise Elektromotoren oder Magnetventile oder dergleichen als elektrische Bauteile mit fest installierter elektrischer Leitung vermarktet werden. Die elektrische Leitung wird hierbei im Inneren des Betriebsmittels befestigt und über eine explosionsgeschützte Kabeldurchführung nach außen gebracht. Üblicherweise werden dabei feste Kabellängen, beispielsweise von drei oder zehn Metern, zur Montage in Anlagen verwendet. Im Falle von geringeren Montagedistanzen fallen somit große Mengen an Kabelabfall an. Elektrische Betriebsmittel oder Anlagen, die repariert, gewartet oder getauscht werden müssen, müssen geöffnet werden, um die elektrische Leitung zu trennen. Dies erfordert in aller Regel geschultes bzw. zertifiziertes Fachpersonal. Überdies bedeuten Reparatur-, Tausch- oder Wartungsarbeiten einen erhöhten Zeitbedarf und damit einen einhergehenden Kostenaufwand.
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Aus dem Stand der Technik der
DE 10 2013 113 013 A1 ist eine lösbare Steckverbindung gezeigt, welche die Anforderungen der
EN 60079-1 erfüllt und bei der Spalte vorliegen. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass einerseits ein erhöhter Konstruktionsaufwand nötig ist und andererseits die druckfeste Kapselung durch Beschädigungen an Spalten aufgehoben wird. Damit einhergehend ist ein erhöhter Wartungs- und somit Kostenaufwand verbunden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung für Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist und Wartungs-, Austausch- bzw. Reparaturkosten reduziert.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.
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Demnach wird eine lösbare Steckverbindung zum Verbinden mindestens einer elektrischen Leitung an ein Betriebsmittel, beispielsweise ein Magnetventil oder ein Elektromotor, umfassend ein erstes Verbindungselement, beispielsweise eine Verbindungsbuchse und ein zweites Verbindungselement, beispielsweise einen Verbindungsstecker sowie einen hülsenförmigen Korpus, vorgeschlagen. Dabei sind beide Verbindungselemente miteinander lösbar verbindbar und das erste Verbindungselement ist mit dem Betriebsmittel und das zweite Verbindungselement ist mit der mindestens einen elektrischen Leitung verbunden. Die Verbindungselemente sind dabei in dem hülsenförmigen Korpus zwischen dem Betriebsmittel und zumindest einem Dichtelement angeordnet, wobei das zumindest eine Dichtelement die Steckverbindung der Verbindungselemente in montiertem Zustand gegenüber dem hülsenförmigen Korpus derart spaltfrei abdichtend angeordnet ist, dass die Steckverbindung in einer druckfesten Kapselung angeordnet ist.
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Durch die spaltfreie Abdichtung ohne komplexe Geometrie der Steckverbindung wird somit mittels einer kostengünstig herstellbaren Anschlussmöglichkeit eines Betriebsmittels an eine elektrische Leitung realisiert, dass Wartungs-, Austausch- oder Reparaturarbeiten an diesem oder an der elektrischen Leitung stark vereinfacht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Dichtelement aus elastischem Material und vorzugsweise aus Gummi hergestellt sein kann.
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In explosionsgefährdeten Bereichen ist das Dichtelement, das zur spaltfreien Abdichtung der Steckverbindung zum Einsatz kommt, von sehr wichtiger Bedeutung. Dichtmaterialien aus elastischem Material ermöglichen eine besonders gute Abdichtung. Gummi ist hierbei ganz besonders geeignet.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der hülsenförmige Korpus mit einem Gehäuseabschnitt des Betriebsmittels lösbar verbunden oder zumindest abschnittsweise durch eine Ausnehmung in diesem Gewindeabschnitt gebildet ist.
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Es ist dadurch beispielsweise möglich, dass der hülsenförmige Korpus aus dem Gehäuseabschnitt des Betriebsmittels etwa zu Reinigungs- oder Reparaturzwecken einfach demontierbar bzw. montierbar ist. Es ist ebenso möglich, dass die Steckverbindung im Inneren des Gehäuseabschnitts angeordnet werden kann, wobei eine separate Hülse nicht nötig ist. Dadurch können die Herstellungskosten reduziert werden, da auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann. Schließlich wird eine insgesamt kompaktere Bauform ermöglicht, die beispielsweise unter beengten Platzbedingungen einsetzbar ist.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der hülsenförmige Korpus vorzugsweise mit dem ersten Verbindungselement unlösbar verbunden sein kann.
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Dadurch wird das erste Verbindungselement und in montiertem Zustand die gesamte Steckverbindung in dem hülsenförmigen Korpus bei Auftreten eines erhöhten Drucks innerhalb des Betriebsmittels nicht lageverändert und die Aufrechterhaltung des Explosionsschutzes gewährleistet.
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In einer weiteren Ausführungsform können der hülsenförmige Korpus und das erste Verbindungselement als einstückiges Bauteil ausgestaltet sein.
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Die Verwendung eines einstückigen Bauteiles bedeutet einen reduzierten Montageaufwand und eine weitere Festigung der Steckverbindung bei Vorliegen eines erhöhten Drucks innerhalb des Betriebsmittels bzw. hülsenförmigen Korpus.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der hülsenförmige Korpus aus Metall gefertigt sein. Besonders vorteilhaft ist zudem, dass das erste Verbindungselement aus Kunststoff gefertigt ist.
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Bestehende Kabeldurchführungen sind üblicherweise aus Metall gefertigt und können daher eingesetzt werden, wodurch keine separaten Herstellungskosten anfallen. Die Herstellung des ersten Verbindungselementes als Kunststoff-Spritzgussteil ist ebenfalls kostengünstig und stellt zusätzlich die benötigten Isolatoreigenschaften bereit.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass beide Verbindungselemente in montiertem Zustand innerhalb der Öffnung des Gehäuseabschnitts angeordnet sein können.
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Damit geht einher, dass der hülsenförmige Korpus eine geringere Länge aufweist, wodurch der Material- und damit der Kostenaufwand für den hülsenförmigen Korpus reduziert wird. Zusätzlich werden mögliche Risiken einer Beschädigung des hülsenförmigen Korpus, etwa Scherbruch, reduziert, was in explosionsgeschützten Bereichen von großer Bedeutung ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der hülsenförmige Korpus an seinem zum Betriebsmittel zugewandten Ende einen zur Befestigung im Gehäuseabschnitt vorgesehenen konstanten oder konischen Durchmesser, insbesondere mit einem Gewindeabschnitt aufweisen kann.
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Dadurch kann auf bereits vorhandene Komponenten zurückgegriffen werden und aufwändige Bearbeitungsschritte entfallen. Zusätzlich kann eine kompaktere Bauform realisiert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem hülsenförmigen Korpus innenumfangseitig eine Auflagefläche zur Auflage des Dichtelementes vorgesehen sein kann. In bevorzugter Ausführungsform ist die Auflagefläche innerhalb des hülsenförmigen Korpus umlaufend angeordnet.
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Bei der Pressung des Dichtelementes wird durch die Auflagefläche ermöglicht, dass die radiale Pressung des Dichtelements durch das Befestigungsmittel aus der axialen Pressung ermöglicht wird, da die Auflagefläche eine Art Widerstand für das Dichtelement während der Pressung darstellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann an dem hülsenförmigen Korpus ein Befestigungsmittel lösbar montiert sein, in dessen Folge das Dichtelement direkt oder indirekt komprimiert werden kann.
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Dichtelemente in Form einer Quetschdichtung oder Stopfpackung sind etabliert und eigen sich insbesondere zum Abdichten von rotationssymmetrischen Räumen. Dabei erfolgt durch eine axiale Pressung auch eine radiale Pressung.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Befestigungsmittel ein Außen- oder Innengewinde aufweisen kann. Dieses Außen- oder Innengewinde kann in einer weiteren Ausführungsform mit einem entsprechenden Innen- oder Außengewinde am hülsenförmigen Korpus zusammenwirken.
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Es ist auf diese Weise möglich, bestehende Komponenten verwenden zu können und den Herstellungsaufwand somit reduzieren. Zudem wird den Normenanforderungen hinsichtlich Explosionsschutzes gerecht.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in dem hülsenförmigen Korpus ein Klemmring zwischen dem Dichtelement und dem Befestigungsmittel vorgesehen sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Klemmring aus Metall gefertigt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Klemmring aus Kunststoff gefertigt sein.
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Auf diese Weise wird der Klemmring und in dessen Folge das Dichtelement durch das Befestigungselement gleichmäßig komprimiert und die dichtende Wirkung durch das Dichtelement gewährleistet. Je nach mechanischer Beanspruchung kann der Klemmring somit aus verschiedenen Materialen gefertigt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform sieht die Erfindung vor, dass die Verbindungselemente, das Dichtelement sowie der Klemmring in der Öffnung des Gehäuseabschnitts angeordnet sein können und/oder dass das Befestigungsmittel in montiertem Zustand mit dem hülsenförmigen Korpus verbunden und an dem Gehäuseabschnitt flanschartig anliegend sein kann, derart, dass die lösbare Steckverbindung in einer druckfesten Kapselung angeordnet sein kann.
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Durch diese möglichst kompakte Bauform kann zusätzliche Materialeinsparung erreicht werden und zusätzlich eine Montage auch unter sehr begrenzten Platzbedingungen ermöglicht werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht zudem vor, dass das zweite Verbindungselement unlösbar mit der elektrischen Leitung verbunden sein kann.
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Dadurch wird es auch ermöglicht, vorkonfektionierte elektrische Leitungen zu verwenden, die bei Wartungs-, Austausch- oder Reparaturarbeiten verwendet werden können.
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Bevorzugt ist die elektrische Leitung derart umspritzt, dass das zweite Verbindungselement mit der elektrischen Leitung unlösbar verbunden ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der hülsenförmige Korpus eine Werkzeugangriffsfläche aufweisen.
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Durch die Werkzeugangriffsfläche wird der hülsenförmige Korpus verstärkt.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Werkzeugangriffsfläche flanschartig an der dem Gehäuseabschnitt des Betriebsmittels abgewandten Seite angeordnet sein kann.
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Es kann somit ermöglicht werden, den hülsenförmigen Korpus bis zu einer definierbaren Länge in den Gehäuseabschnitt zu montieren.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Befestigungsmittel als Mittel zur Zugentlastung ausgestaltet sein kann.
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Daraus resultiert der Vorteil, dass die Verbindung zwischen der elektrischen Leitung und dem Befestigungsmittel gegen mechanische Beanspruchung geschützt wird.
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Im Sinne der Erfindung kann unter dem Begriff „Gehäuseabschnitt” das das Betriebsmittel unmittelbar umgebene Gehäuse verstanden werden. Es können darunter ferner das Betriebsmittel umgebene Abdeckungen des Betriebsmittel-Gehäuses, beispielsweise Deckel, verstanden werden. Der Gehäuseabschnitt gewährleistet dabei in jedem Fall Explosionsschutz gegenüber dem Betriebsmittel.
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Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff „hülsenförmig” im Wesentlichen ein länglicher Hohlkörper zu verstehen, insbesondere ist darunter ein hohlzylindrischer Körper zu verstehen, wobei die Innen- und Außendurchmesser des Hohlzylinders unterschiedlich ausgebildet sein können und nicht stetig sein müssen. Ferner kann unter dem Begriff „hülsenförmig” jeder geometrische Körper verstanden werden, der außen- oder innenumfangsseitig n-eckig ausgebildet sein kann.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen lösbaren Steckverbindung im montierten Zustand.
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2 eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der lösbaren Steckverbindung im montierten Zustand.
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In 1 ist die erfindungsgemäße lösbare Steckverbindung 1 dargestellt. Mit der lösbaren Steckverbindung 1 wird eine elektrische Leitung 2 mit einem nicht näher dargestellten Betriebsmittel 3 verbunden. Das Betriebsmittel 3, das einen Gehäuseabschnitt 4 aufweist, ist in der 1 links von diesem Gehäuseabschnitt 4 angeordnet.
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In dem Gehäuseabschnitt 4 ist ein hülsenförmiger Korpus 5 lösbar angeordnet. Der hülsenförmige Korpus 5 ragt auf der dem Betriebsmittel 3 abgewandtem Bereich aus dem Gehäuseabschnitt 4 heraus.
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Innerhalb des hülsenförmigen Korpus 5 sind ein erstes Verbindungselement 6 und ein zweites Verbindungselement 7 angeordnet. Beide Verbindungselemente 6, 7 weisen Kontaktstifte 8 bzw. Kontaktbuchsen 9 auf, mit denen eine elektrische Kontaktierung zwischen beiden Verbindungselementen 6, 7 ermöglicht wird. Das erste Verbindungselement 6 wird in nicht näher dargestellter Weise mit einem Betriebsmittel 3 und das zweite Verbindungselement mit der elektrischen Leitung 2 verbunden. Somit ist das Betriebsmittel 3 bei verbundenen Verbindungssteckern 6, 7 mit der elektrischen Leitung 2 verbunden.
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In dem hülsenförmigen Korpus 5 ist ein Dichtelement 10 spaltfrei abdichtend angeordnet. Das Dichtelement 10 wird dabei durch einen Klemmring 11 mittels eines Befestigungsmittels 12 in seiner Lage gehalten bzw. komprimiert. Durch eine axiale Pressung findet auch eine radiale Pressung statt, wodurch die erfindungsgemäße spaltfreie Dichtwirkung bereitgestellt wird. Der hülsenförmige Korpus 5 weist innenumfangseitig eine Auflagefläche 13 auf, gegen die das Dichtelement 10 axial gepresst wird und in dessen Folge die radiale Ausdehnung des Dichtelements 10 zur Bereitstellung der Dichtwirkung ermöglicht wird. Somit ist die lösbare Steckverbindung innerhalb des hülsenförmigen Korpus 5 nach Einbringen des Dichtelementes 10 in einer druckfesten Kapselung, entsprechend der Schutzart „Ex d” angeordnet. In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist nicht der hülsenförmige Körper 5 eine Auflagefläche auf, sondern das erste Verbindungselement 6.
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Der hülsenförmige Korpus 5 weist innenumfangseitig unterschiedliche Durchmesser auf. Im Bereich des Gehäuseabschnitts 4 entspricht der Durchmesser des hülsenförmigen Korpus 5 etwa dem Durchmesser der Öffnung des Gehäuseabschnitts 4 abzüglich der Wandstärke des hülsenförmigen Korpus 5. In dem Bereich, in dem das Dichtelement 10 angeordnet ist, liegt ein demgegenüber vergrößerter Innendurchmesser vor. Dieser Innendurchmesser entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Dichtelementes 10.
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Der hülsenförmige Korpus 5 weist außenumfangseitig einen Flansch 14 auf, der am Gehäuseabschnitt 4 anliegt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Flansch 14 als Werkzeugangriffsfläche 15 ausgestaltet. Die Außendurchmesser des hülsenförmigen Korpus 5 sind unterschiedlich ausgestaltet. Im Bereich des Gehäuseabschnitts 4 entspricht der Außendurchmesser des hülsenförmigen Korpus 5 im Wesentlichen dem des Gehäuseabschnitts 4. An dem, dem Betriebsmittel 3 abgewandten Bereich des Gehäuseabschnitt 4 weist der hülsenförmige Korpus 5 einen vergrößerten Außendurchmesser auf. Dieser Außendurchmesser ist wie bereits erwähnt zudem flanschartig ausgestaltet. Im weiteren Verlauf verringert sich der Außendurchmesser des hülsenförmigen Korpus 5, weist jedoch einen gegenüber dem Außendurchmesser im Bereich des Gehäuseabschnitts 4 weiterhin vergrößerten Außendurchmesser auf.
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Eine weitere Ausführungsform ist in 2 dargestellt. Mit der lösbaren Steckverbindung 101 wird eine elektrische Leitung 102 mit einem nicht näher dargestellten Betriebsmittel 103 verbunden. Das Betriebsmittel 103, das einen Gehäuseabschnitt 104 aufweist, ist in der 2 links von diesem Gehäuseabschnitt 104 angeordnet.
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In dieser Ausführungsform kann der hülsenförmige Korpus auch als Gehäuseabschnitt 104 aufgefasst werden.
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Innerhalb des Gehäuseabschnitts 104 sind ein erstes Verbindungselement 106 und ein zweites Verbindungselement 107 angeordnet. Beide Verbindungselemente 106, 107 weisen Kontaktstifte 108 bzw. Kontaktbuchsen 109 auf, mit denen eine elektrische Kontaktierung zwischen beiden Verbindungselementen 106, 107 ermöglicht wird. Das erste Verbindungselement 106 wird in nicht näher dargestellter Weise mit einem Betriebsmittel 103 und das zweite Verbindungselement 107 mit der elektrischen Leitung 102 verbunden. Somit ist das Betriebsmittel 103 bei verbundenen Verbindungssteckern 106, 107 mit der elektrischen Leitung 102 verbunden.
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In dem Gehäuseabschnitt 104 ist ein Dichtelement 110 spaltfrei abdichtend angeordnet. Das Dichtelement 110 wird dabei durch einen Klemmring 111 mittels eines Befestigungsmittels 112 in seiner Lage gehalten bzw. komprimiert. Durch eine axiale Pressung findet auch eine radiale Pressung statt, wodurch die erfindungsgemäße spaltfreie Dichtwirkung bereitgestellt wird. Der Gehäuseabschnitt 104 weist innenumfangseitig eine Auflagefläche 113 auf, gegen die das Dichtelement 110 axial gepresst wird und in dessen Folge die radiale Ausdehnung des Dichtelements 110 zur Bereitstellung der Dichtwirkung ermöglicht wird. Somit ist die lösbare Steckverbindung 101 innerhalb des Gehäuseabschnitts 104 nach Einbringen des Dichtelementes 10 in einer druckfesten Kapselung, entsprechend der Schutzart „Ex d” angeordnet.
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In der gezeigten Ausführungsform weist das Befestigungsmittel 112 einen Flansch 114 und eine Werkzeugangriffsfläche 115 auf.
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Der Gehäuseabschnitt 104 weist unterschiedliche Durchmesser auf. Der Durchmesser verringert sich in Richtung zum Betriebsmittel. Im Bereich der Auflagefläche 113 entspricht der Durchmesser des Gehäuseabschnitts etwa dem Außendurchmesser des Dichtelements 110.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 101
- lösbare Steckverbindung
- 2, 102
- elektrische Leitung
- 3, 103
- Betriebsmittel
- 4, 104
- Gehäuseabschnitt
- 5
- hülsenförmiger Korpus
- 6, 105
- erstes Verbindungselement
- 7, 107
- zweites Verbindungselement
- 8, 108
- Kontaktstifte
- 9, 109
- Kontaktbuchsen
- 10, 110
- Dichtelement
- 11, 111
- Klemmring
- 12, 112
- Befestigungsmittel
- 13, 113
- Auflagefläche
- 14, 114
- Flansch
- 15, 115
- Werkzeugangriffsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013113013 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 60079-1 [0003]
- EN 60079-1 [0003]
- EN 60079-1 [0005]
