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Die Erfindung betrifft einen modularen
Steckverbinder und dessen Verwendung.
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Derartige modulare Steckverbinder
bzw. Steckverbindersysteme sind allgemein bekannt. So zeigen beispielsweise
die
DE 298 04 728
U1 ,
DE 43 11
781 C1 und
DE
43 05 844 C2 solche Steckverbinder, die jeweils Steckmodule
umfassen, welche in zugeordneten Modulrahmen einsetzbar und von
diesen gehalten sind. Sämtliche
bisher bekannten Steckverbinder besitzen keine, allenfalls eine
nur sehr geringe Spannungsfestigkeit. Diese Steckverbinder bieten insbesondere
keinen ausreichenden Schutz gegen hohe Überschlagspannungen einerseits
und Kriechströme
andererseits. Auf dem Markt sind derzeit beispielsweise ausschließlich Steckverbinder
erhältlich, die
einen Effektivwert der Arbeitsspannung von maximal etwa 2.000 Volt
bei langzeitiger Beanspruchung erreichen. Zudem weisen sämtliche
dieser Steckverbinder aufgrund der zu erfüllenden Luft- und Kriechstrecken
verhältnismäßig große Baulängen auf,
die einen erhöhten
Platzbedarf erforderlich machen. Darüber hinaus sind die Stecker-
und Buchsenkontakte bei diesen Steckverbindern freiliegend angeordnet.
Neben den bereits angesprochenen Nachteilen sind diese Steckverbinder
daher zugleich gegenüber
mechanischen Beanspruchungen aufgrund äußerer Einwirkung, beispielsweise
Schlagkräften
etc., besonders empfindlich. Schließlich gestaltet sich die Montage
der Stecker- und Buchsenkontakte an bzw. in den Steckverbindern
als ausgesprochen aufwendig und nicht zuletzt hieraus resultierend
sehr kostenintensiv. Dieser Nachteil wirkt sich um so deutlicher aus,
als es sich bei solchen Steckverbindern im Allgemeinen um Massenerzeugnisse
handelt, die dem Erfordernis einer kostengünstigen Montage und Herstellung
unterworfen sind.
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Des Weiteren ist in dem
DE 295 08 095 U1 ein modulares
Steckverbindersystem beschrieben. Dieses Steckverbindersystem umfasst
zwei miteinander verbindbare Modulrahmen zur jeweiligen Aufnahme
von wenigstens einem Modul mit mindestens einem Stekkerkontakt und
einem Modul mit mindestens einem Buchsenkontakt. Dabei sind die
zwei Module und die von den zwei Modulen aufgenommenen Stecker-
und Buchsenkontakte zur Herstellung einer elektrischen, optischen
und/oder pneumatischen Verbindung einander korrespondierend ausgebildet. Stecker-
und Buchsenkontakt sind in dem jeweils zugeordneten Modul angeordnet
und von rahmenförmig
ausgebildeten Steckverbindungsabschnitten umgeben. Das Ende des
Steckerkontaktes liegt innerhalb des rahmenförmig ausgebildeten Steckverbindungsabschnitt
frei. Da sich dieses modulare Steckverbindersystem mithin nur unwesentlich
von den bekannten Steckverbindern unterscheidet, ergeben sich die
vorgenannten Nachteile gleichermaßen.
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Schließlich ist in dem
DE 91 17 212 U1 eine mehrpolige
Gerätesteckvorrichtung
offenbart, die ein Gehäuse
eines Stiftteils und ein Gehäuse
eines Buchsenteils umfasst. An dem Gehäuse des Stiftteils sind Berührungsschutzhülsen für Kontaktstifte
angeformt. Die Kontaktstifte sind dabei gegenüber den Vorderkanten der Berührungsschutzhülsen zurückgesetzt.
Die Buchsenkontakte sind ebenfalls von entsprechend angepassten
Berührungsschutzhülsen umgeben,
um einer gefahrbringenden Einführung
genormter Steckvorrichtungen entgegenzuwirken. Zusätzlich weisen
die Berührungsschutzhülsen jeweils eine
paarweise aufeinander abgestimmte Form auf, um für eine genau definierte Zuordnung
von Stift- und Buchsenteil zu sorgen. Diese Gerätesteckvorrichtung ist durchaus
mit herkömmlichen
Steckvorrichtungen vergleichbar ist und eignet sich somit bereits nicht
zur Verwendung in einem Steckverbindersystem.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, einen modularen Steckverbinder zur Verfügung zu
stellen, mit welchem sich die obigen Nachteile verhindern lassen,
welcher mithin konstruktiv besonders einfach, kompakt und stabil
sowie kleinbauend ist und zugleich eine hohe Spannungsfestigkeit
aufweist, eine ausgesprochen einfache Montage- und Herstellbarkeit
ermöglicht
und damit einhergehend ausgesprochen kostengünstig ist, sowie die Verwendung
des modularen Steckverbinders bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird auf überraschend
einfache Weise durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach ist durch die Ausgestaltung
des modularen Steckverbinders umfassend zwei miteinander verbindbare
Modulrahmen zur jeweiligen Aufnahme von wenigstens einem Modul mit
mindestens einem Steckerkontakt und einem Modul mit mindestens einem
Buchsenkontakt, wobei die zwei Module und die von den zwei Modulen
aufgenommenen Stecker- und Buchsenkontakte zur Herstellung einer elektrischen,
optischen und/oder pneumatischen Verbindung einander korrespondierend
ausgebildet sind, wobei die Stecker- und Buchsenkontakte jeweils
von einer Isolierhülse
vollständig
umgebend aufgenommen sind, wobei die Stecker- und Buchsenkontakte
jeweils von einer Isolierhülse,
die Bestandteil des Moduls ist, vollständig umgebend aufgenommen sind
und wobei die jeweils zugeordneten Isolierhülsen mit ihren dem jeweils
anderen Modul zugewandten, steckverbindungsseitigen Enden ineinandersteckbar
sind und mit ihren dem jeweils anderen Modul abgewandten, anschlussseitigen
Enden über
das jeweilige Modul hinausstehen, wobei die Isolierhülse/n des
einen Moduls mit ihren steckverbindungsseitigem Ende/steckverbindungsseitigen Enden über die
dem anderen Modul zugewandte Stirnfläche des einen Moduls hinaussteht/hinausstehen
und von der/den Isolierhülse/n
des anderen Moduls vollständig
aufnehmbar ist/sind, eine besonders einfache, zudem kompakte Bauweise
der Isolierhülse
insgesamt erreicht. Darüber
hinaus ist dieser erfindungsgemäße modulare
Steckverbinder in seiner Bauweise aus gesprochen stabil. Zusätzlich erlaubt der
modulare Steckverbinder eine verkürzte Bauweise, wobei die Isolierhülsen die
Stecker- und Buchsenkontakte sowohl steckverbindungsseitig als auch anschlussseitig
vollständig
abdecken. Einerseits ist der modulare Steckverbinder nach der Erfindung
damit gegenüber
Beschädigung
durch äußere Einwirkung
geschützt.
Andererseits – und
dies ist von wesentlicher Bedeutung – ist auf diese Weise ein modularer
Steckverbinder geschaffen, der eine sehr hohe Spannungsfestigkeit
aufweist. Mit anderen Worten verhindert der Steckverbinder nach
der Erfindung das Auftreten von Überschlagsspannungen
bis 20.000 Volt einerseits und nicht zuletzt aufgrund der Verlängerung
von den Kriechstromstrecken, insbesondere auf mindestens 48 mm,
von Kriechströmen bei
Dauerspannungen bis 6.900 Volt effektiv (Verschmutzungsgrad 2) anderer
seits. Der erfindungsgemäße Steckverbinder
eignet sich so besonders für eine
Hochspannungsverbindung mit einer Hochspannung von 0 bis zu 27.000
Volt Gleichspannung oder mehr, lässt
sich allerdings zugleich in einem gemeinsamen Gehäuse mit
einer Niederspannungsverbindung integrieren. Weiterhin lässt sich
mit dem erfindungsgemäßen Steckverbinder
eine ausgesprochen leichte Montage erreichen. Nicht zuletzt hieraus resultierend
ist eine besonders kostengünstige
Montage- und Herstellungsweise des Steckverbinders nach der Erfindung
ermöglicht.
Dessen Anwendungsbereiche sind dabei vor allem Ultraviolett-Trocknungsanlagen,
Ultraschall-Schweißanlagen,
Hochspannungs-Prüfsysteme
und -Netzgeräte, Mikrowellenanlagen
oder sonstige Apparaturen, in welchen statische Ladungen oder Entladungen
erforderlich sind, etc.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
sind in den Ansprüchen
2 bis 30 beschrieben.
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Dass in diesem Zusammenhang die über die Stirnfläche des
einen Moduls hinausstehende/n Isolierhülse/n des einen Moduls nach
Anspruch 2 den/die Steckerkontakt/e vollständig umgebend aufnimmt/aufnehmen,
ermöglicht
noch zusätzlich
eine Reduzierung der Baugröße des erfindungsgemäßen Steckverbinders.
Alternativ wäre
es jedoch ohne weiteres denkbar, den/die Buchsenkontakt/e durch
die Isolierhülse/n
einzufassen.
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In vorteilhafter Weise sind die steckverbindungsseitigen
und anschlussseitigen Enden der Isolierhülse/n in einer Länge entsprechend
den technischen Maßnahmen
der Ansprüche
3 bis 7 ausgestaltet, wodurch sich eine erhöhte Sicherheit gegen auftretende Überschlagsspannungen
und/oder Kriechströme
erreichen lässt.
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Von ganz besonders großer Bedeutung
für einen
erhöhten
Schutz gegen Kriechströme
sind die Merkmale der Ansprüche
8 bis 11, dass nämlich
die zwei Module in einem zu der jeweiligen Stirnfläche benachbarten
Bereich eine geringere Dicke aufweisen. Insbesondere sind die zwei
Module dabei in dem zu der jeweiligen Stirnfläche benachbarten Bereich an
deren Seitenflächen
mit Verschmälerungen
von jeweils ungefähr
0,5 mm bis 1,5 mm oder größer, insbesondere
von 1 mm, versehen, und zwar vorzugsweise ausgehend von der jeweiligen
Stirnfläche über eine
Länge von
etwa 1/5 bis 1/2 der Länge
des jeweiligen Moduls. Auf diese Weise lassen sich die Kriechstrecken
des erfindungsgemäßen Steckverbinders insgesamt
wesentlich verlängern.
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Darüber hinaus liegt es im Rahmen
der Erfindung, die Isolierhülse
nach Anspruch 12 als gesondertes Bauteil zu dem jeweiligen Modul
und/oder integral mit dem jeweiligen Modul auszubilden.
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Vorzugsweise weist die Isolierhülse nach
Anspruch 13 eine umlaufende Anlagefläche zur Zentrierung der Isolierhülse in dem
Modul auf.
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Zur weitergehenden Vereinfachung
der Montage kann die Isolierhülse
nach Anspruch 14 und 15 einen sich radial nach außen erstreckenden,
insbesondere umlaufenden, Vorsprung besitzen, der mit einem sich
radial nach innen erstreckenden Anschlag an dem Modul zusammenwirkt.
Der Vorsprung dient dabei der Längsaus richtung
der Isolierhülse
im Modul selbst.
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In diesem Zusammenhang ist der sich
radial nach außen
erstrekkende, insbesondere umlaufende, Vorsprung der Isolierhülse zweckmäßigerweise nach
Anspruch 16 geringfügig
kleiner als die den Vorsprung umgebende Innenwandung des Moduls
ausgebildet. Der sich hierdurch ergebende Zwischenraum kann in vorteilhafter
Weise dazu genutzt werden, Kunstharz oder sonstigen Klebstoff zur
Fixierung der Isolierhülse
in dem zugeordneten Modul einzubringen.
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Zur weitergehenden Vereinfachung
von Montage und Herstellung der Isolierhülse sind die technischen Maßnahmen
des Anspruchs 17 vorgesehen. Danach ist die in das Modul positionsgenau eingesetzte
Isolierhülse
zu deren Befestigung in dem Modul vergossen oder verklebt.
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Entsprechend Anspruch 18 bzw. 19
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die in das Modul positionsgenau
eingesetzte Isolierhülse
in dem Modul mittels Kunstharz, insbesondere Polyurethan-Basis, oder mittels
Klebstoff befestigt ist.
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Alternativ ist es erfindungsgemäß entsprechend
den Maßnahmen
des Anspruchs 20 ebenso von Vorteil, die Isolierhülse mit
dem zugeordneten Modul integral bzw. einteilig auszubilden. Eine
solche einteilige Bauweise lässt
sich insbesondere durch Gießverfahren,
beispielsweise mittels (Spritz-)Gießen, oder Fräsung erreichen.
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Von ganz besonderer Bedeutung für eine sehr
einfache Montage und Herstellung sind die Maßnahmen des Anspruchs 21. Demnach
ist der Stecker- oder Buchsenkontakt von der Isolierhülse selbsthalternd
aufnehmbar. Nicht zuletzt hieraus ergibt sich eine vereinfachte
und damit zeitsparende Montage und Herstellung basierend auf dem
Einrasten der Stecker- und Buchsenkontakte. Zudem sind zusätzliche
mechanische Haltereinrichtungen zum Festlegen der Stecker- und Buchsenkontakte
in der jeweils zugeordneten Isolierhülse nicht erforderlich.
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Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass
der Stecker- oder Buchsenkontakt entsprechend den Merkmalen des
Anspruchs 22 mittels einer Rast- oder Schnappeinrichtung mit der
Isolierhülse
lösbar
verbindbar ist/sind.
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In diesem Zusammenhang ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Rast- oder Schnappeinrichtung nach Anspruch 23 aus Rastvorsprüngen oder
Rastnasen und korrespondierend ausgebildeten Rastausnehmungen gebildet
ist oder einen radial nach außen
wirkenden Federring umfasst.
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Bevorzugt weist die Isolierhülse nach
Anspruch 24 und 25 einen sich radial nach innen erstreckenden, insbesondere
umlaufenden, Vorsprung zur selbsttätigen Halterung des Stecker-
oder Buchsenkontaktes auf, der mit einem sich radial nach außen erstreckenden
Anschlag und dem radial nach außen wirkenden
Federring zusammenwirkt.
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Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der sich nach innen erstreckende, insbesondere umlaufende,
Vorsprung der Isolierhülse nach
Anspruch 26 zwischen den sich radial nach außen erstreckenden Anschlag
und den radial nach außen
wirkenden Federring eingreift.
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Weiterhin ist nach den Merkmalen
der Ansprüche
27 und 28 erfindungsgemäß vorgesehen, dass
der sich radial nach innen erstreckende, insbesondere umlaufende,
Vorsprung der Isolierhülse
mit einer korrespondierend ausgebildeten Umfangsfläche des
Stecker- oder Buchsenkontaktes, vorzugsweise spielfrei, zur Anlage
bringbar ist.
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Des Weiteren ist die Isolierhülse und/oder das
Modul nach Anspruch 29 und 30 aus temperatur- und/oder hochspannungsfestem
Kunststoff gebildet. Als besonders geeignet hat sich dabei Polyamid (PA),
Polycarbonat (PC), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyoxymethylen
(POM) oder Polyetheretherketon (PEEK) erwiesen. Damit lassen sich
Spannungswerte in einem Bereich von 0 bis etwa 30 kV Gleichspannung
erhalten, ohne dass Überschläge auftreten.
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Schließlich liegt es noch im Rahmen
der Erfindung, den erfindungsgemäßen Steckverbinder nach
Anspruch 31 als Hochspannungs-Steckverbinder zu verwenden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische, auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Steckverbinders
mit zwei Modulen zusammen mit jeweils zwei Stecker- und Buchsenkontakten,
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2A und 2B eine Längsschnittansicht und eine
Draufsicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Moduls
mit zwei Buchsenkontakten entsprechend der 1, in vergrößerter Darstellung,
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3A und 3B eine Längsschnittansicht und eine
Draufsicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Moduls
mit zwei Steckerkontakten entsprechend der 1, in vergrößerter Darstellung,
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4 einen
teilweise abgebrochenen Längsquerschnitt
durch die beiden Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Module
entsprechend den 2A, 2B bzw. 3A, 3B,
in montiertem Zustand,
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5A und 5B eine Längsschnittansicht und eine
Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Moduls
mit zwei Buchsenkontakten ent sprechend der 1, in vergrößerter Darstellung,
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6A und 6B eine Längsschnittansicht und eine
Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfin dungsgemäßen Moduls
mit zwei Steckerkontakten entsprechend der 1, in vergrößerter Darstellung,
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7 einen
teilweise abgebrochenen Längsquerschnitt
durch die beiden Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Module
entsprechend den 5A, 5B bzw. 6A, 6B,
in montiertem Zustand,
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8A eine
Seitenansicht der Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
zusammen mit dem erfindungsgemäßen Modul
entsprechend den 6A und 6B sowie einem herkömmlichen
Modul, vor deren Montage,
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8B und 8C eine Seitenansicht und
eine Draufsicht auf die Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckver-
binders entsprechend der 8A,
nach deren Montage,
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9A eine
Seitenansicht der Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
zusammen mit einem erfindungsgemäßen Modul
entsprechend den 5A und 5B sowie und einem herkömmlichen
Modul, vor deren Montage, und
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9B und 9C eine Seitenansicht und
eine Draufsicht auf die Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders
entsprechend der 9A,
nach deren Montage.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung
von verschiedenen Ausführungsformen
erfindungsgemäßer modularer
Steckverbinder 10, 10' sind einander entsprechende, gleiche
Bauteile jeweils mit identischen Bezugsziffern versehen.
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Die dargestellten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Steckverbinders 10, 10' sind besonders
zur Verwendung als Hochspannungs-Steckverbinder geeignet. So hat
sich der erfindungsgemäße Steckverbinder 10, 10' gerade aufgrund
seiner ausgesprochen hohen Spannungsfestigkeit als besonders vorteilhaft auf
dem Gebiet der Hochspannungstechnik erwiesen. Dementsprechend lässt sich der
erfindungsgemäße Steckverbinder 10, 10' bei Hochspannungen
von 0 bis zu 15.000 Volt und mehr setzen. Insbesondere stellt der
Steckverbinder nach der Erfindung einen ausreichenden Schutz gegen Überschlagsspannungen
von über
15.000 Volt und Kriechströmen
bei Dauerspannungen bis 6.900 Volt effektiv (Verschmutzungsgrad 2)
dar.
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In der 1 ist
ein solcher Steckverbinder 10, 10' beispielhaft dargestellt. Der
Steckverbinder 10, 10' umfasst dabei einen ersten Modulrahmen 12 und
einen zweiten Modulrahmen 12'.
Die beiden Modulrahmen 12, 12' sind ineinander einsteckbar und sodann über Schrauben
(nicht dargestellt) miteinander löslich verbindbar.
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Entsprechend den 1, 8A und 8B weist der Modulrahmen 12 eine über dessen
gesamten Umfang im Wesentlichen gleichbleibende Breite auf. Demgegenüber ist
der Modulrahmen 12',
wie in den 1, 9A und 9B entnehmbar ist, über seinen gesamten Umfang
mit einer geringeren Breite im Vergleich zu derjenigen des Modulrahmens 12 ausgestaltet.
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Darüber hinaus umfasst der Modulrahmen 12' allerdings
zwei seitlich angeordnete Führungsschienen 14 oder
dergleichen, die sich senkrecht zu dem Modulrahmen 12' erstrecken.
Die zwei Führungsschienen 14 sind
mit, vorzugsweise zueinander unterschiedlichen Profilen, zum Beispiel
Nuten und/oder Vorsprüngen,
versehen und greifen in zwei seitlich angeordnete korrespondierend
ausgebildete Führungsausnehmungen 16 in
dem Modulrahmen 12. Dadurch lassen sich die beiden Modulrahmen 12, 12' sowohl gerade
als auch zueinander zugeordnet zusammenstecken, um einen Gesamtverbund
zu ergeben.
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Des Weiteren ist jedem Modulrahmen 12, 12' wenigstens
ein Modul 18, 18' zugeordnet,
das jeweils mittels seitlicher Rasteinrichtungen 20 in
den entsprechenden Modulrahmen 18, 18' einsetzbar
und lösbar
montierbar, d.h. verrastbar, ist. Die Rasteinrichtungen 20 bestehen
dabei aus Rastvorsprüngen 22,
die in entsprechende Rastausnehmungen 24 an der Außenumfangsfläche des
zugeordneten Modulrahmens 12, 12' eingreifen.
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Bei der in der 1 dargestellten Ausführung des Steckverbinders 10, 10' ist jeweils
nur ein Modul 18 bzw. 18' gezeigt, das in den entsprechenden
Modulrahmen 12, 12' einsetzbar
ist. Ohne im Einzelnen dargestellt zu sein, ist es für den Fachmann
selbstverständlich,
dass eine Vielzahl solcher Module 18, 18' vorgesehen
sein kann, die in den jeweiligen Modulrahmen 12, 12' eingesetzt
werden können.
Die Anzahl hängt
lediglich von der aufeinander anzupassenden Größe bzw. Länge der beiden Modulrahmen 12, 12' ab. Beispielsweise
sind in den 8A bis 9C zwei Modulrahmen 12, 12' zur Aufnahme
von jeweils insgesamt fünf
Modulen 18, 18' dargestellt,
wovon wiederum nur jeweils zwei Module 18, 18'' nach der Erfindung bzw. 18', 18''' herkömmlicher Art
gezeigt sind. Es ist für
den Fachmann dabei selbstverständlich,
dass das Modul 18 in den Modulrahmen 12' bzw. das Modul 18' in den Modulrahmen 12 eingesetzt
und in diesem verrastend befestigt werden kann, und umgekehrt.
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Jedes Modul 18, 18' wiederum ist
mit wenigstens einer Isolierhülse 26, 26' nach der Erfindung versehen.
Bei dem in der 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
nimmt jedes Modul 18, 18' jeweils zwei Isolierhülsen 26, 26' auf. Dabei
sind die Isolierhülsen 26 bzw. 26' jeweils parallel
nebeneinander angeordnet und entsprechend den Längsachsen 28 zueinander
in Flucht ausgerichtet. Für
den Fachmann ist es ohne weiteres erkennbar, dass sich bei entsprechender
Dimensionierung der Module 18, 18' einerseits und Anpassung der Modulrahmen 12, 12' andererseits
durchaus auch mehr als eine oder zwei Isolierhülsen 26, 26' parallel nebeneinander
anordnen lassen.
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Schließlich ist wiederum jede Isolierhülse 26, 26' mit einem Buchsenkontakt 30 bzw.
Steckerkontakt 32 versehen. Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind den Isolierhülsen 26 des Moduls 18 zwei
Buchsenkontakte 30 zugeordnet.
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Demgegenüber sind in die Isolierhülsen 26' des Moduls 18' zwei Steckerkontakte 32 eingebracht und
angeordnet.
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Der Buchsenkontakt 30 der
jeweiligen Isolierhülse 26 des
in den Modulrahmen 12 lösbar
zu montierenden Moduls 18 ist dabei mit dem korrespondierend
ausgebildeten Steckerkontakt 32 der mit der Isolierhülse 26 korrespondierenden
weiteren Isolierhülse 26' des in dem
weiteren Modulrahmen 12' lösbar zu
montierenden Modul 18' in
Wirkeingriff bringbar.
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Insoweit sind die zwei Module 18, 18' und die von
den zwei Modulen 18, 18' aufgenommenen Stecker- und Buchsenkontakte 32, 30 zur
Herstellung einer elektrischen, optischen und/oder pneumatischen Verbindung
einander korrespondierend ausgebildet.
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Wie insbesondere den 2A bis 4 auf schematische
Weise entnehmbar ist, sind die Isolierhülsen 26, 26' mit deren steckverbindungsseitigen Enden 34, 34', welche dem
jeweils anderen Modul 18' bzw. 18 zugewandt
sind, ineinandersteckbar. Wie die 2A bis 4 ebenfalls zeigen, stehen
die Isolierhülsen 26, 26' mit deren anschlussseitigen
Enden 36, 36',
welche dem jeweils anderen Modul 18' bzw. 18 abgewandt sind, über das
jeweilige Modul 18, 18' hinaus. Die anschlussseitigen
Enden 36, 36' der
Isolierhülsen 26, 26' sind mithin
jeweils über
die dem anderen Modul 18' bzw. 18' abgewandten
Stirnflächen 38, 38' hinaus verlängert.
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Die anschlusssseitigen Enden 36, 36' der Isolierhülsen 26, 26', welche über die
dem anderen Modul 18' bzw 18' abgewandte
Stirnfläche 38, 38' des einen Moduls 18 bzw. 18' hinausstehen,
weisen bevorzugt eine Länge
auf, die etwa zwischen 1/6 der Länge
bis zur 1,5-fachen Länge
des Moduls 18 bzw. 18', insbesondere etwa zwischen 1/5
und 1/2, vorzugsweise 1/3 der Länge
des Moduls 18 bzw. 18', entspricht.
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Wie des Weiteren insbesondere aus
den 2A bis 4 hervor geht, ist der Buchsenkontakt 30 bzw.
der Steckerkontakt 32 von der Isolierhülse 26, 26' vollständig umgebend
aufgenommen. Auf diese Weise ist die mechanische Robustheit des
Steckverbinders 10, 10' wesentlich erhöht. Eine Beschädigung von
Buchsenkontakt 30 bzw. Steckerkontakt 32 durch äußere Einwirkung
ist durch Abdeckung der jeweiligen Isolierhülse 26, 26' ausreichend
gewährleistet.
Dies gilt insbesondere bei Schlageinwirkung auf das entsprechende
steckverbindungsseitige Ende 34, 34' der Isolierhülse 26, 26', des Moduls 18, 18' und/oder des
Modulrahmens 12, 12' in
Richtung der Längsachse 40, 40', beispielsweise
bei versehentlichem Fallenlassen eines Moduls 18, 18' oder ganzen Modulrahmens 12, 12'.
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Bei dem in den 3A, 3B und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
stehen die zwei Isolierhülsen 26' des einen Moduls 18' mit deren steckverbindungsseitigen
Enden 34' des
Weiteren über
die Stirnfläche 42' des einen Moduls 18', welche dem
anderen Modul 18 zugewandt ist, hinaus. Entsprechend der 4 sind die zwei Isolierhülsen 26' von den zwei
Isolierhülsen 26 des
anderen Moduls 18 vollständig aufnehmbar. Bei der dargestellten
Ausführungsform
nehmen somit die über
die Stirnfläche 42' des einen Moduls 18' hinausstehenden
Isolierhülsen 26' des einen Moduls 18' die zugeordneten
Steckerkontakte 30, die ebenfalls über die Stirnfläche 42' hinausstehen,
vollständig
umgebend auf.
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Bevorzugt weisen die steckverbindungsseitigen
Enden 34' der über die
Stirnfläche 42' des einen Moduls 18' hinausstehenden
Isolierhülsen 26' eine Länge auf,
die etwa zwischen 1/6 der Länge
bis zur 1,5-fachen Länge
des Moduls 18',
insbesondere 2/3 der Länge
des Moduls 18',
entspricht.
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In den 2A bis 4 ist eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steckverbinders 10 gezeigt, bei
welcher die jeweils zwei Isolierhülsen 26, 26' als gesonderte
Bauteile zu dem jeweiligen Modul 18, 18' ausgebildet
ist.
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Entsprechend den 2A und 2B ist
die Isolierhülse 26 mit
einer umlaufenden Anlagefläche 44 versehen,
die der Zentrierung der Isolierhülse 26 in dem
Modul 18 dient. Das Ende 34 der Isolierhülse 26 ist
quasi in eine Bohrung 46 eingesetzt. Die Stirnfläche 48 der
Isolierhülse 26 fällt mit
der Stirnfläche 42 des
Moduls 18 in einer zu Blattebene senkrecht angeordneten
Ebene zusammen.
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In entsprechender Weise ist die Isolierhülse 26' nach den 3A und 3B ausgebildet. Demnach umfasst die Isolierhülse 26' ebenfalls eine
umlaufende Anlagefläche 44', die zur Zentrierung
der Isolierhülse 26' in dem Modul 18' vorgesehen
ist. Die umlaufende Anlagefläche 44' kommt in einer
Bohrung 50 des Moduls 18' mit diesem zur Anlage.
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Im Unterschied zu der Ausführung der
Isolierhülse 26 steht
die Stirnfläche 48' der Isolierhülse 26' über die
Stirnfläche 42' des Moduls 18' über und ist
die Isolierhülse 26' zusätzlich mit
einem Vorsprung 52 versehen. Der Vorsprung 52 erstreckt
sich dabei radial nach außen
und ist insbesondere umlaufend. Der Vorsprung 52 dient
zur Längsausrichtung
der Isolierhülse 26' in dem Modul 18'. Zu diesem
Zweck wirkt der Vorsprung 52 mit einem Anschlag 54 an dem
Modul 18',
der sich radial nach innen erstreckt, zusammen.
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Wie die 3A und 3B zeigen,
ist der Vorsprung 52 der Isolierhülse 26', der sich vorzugsweise über den
gesamten Umfang radial nach außen
erstreckt, geringfügig
kleiner als die Innenwandung 56 des Moduls 26' ausgebildet,
welche den Vorsprung 52 umgibt. In den Zwischenraum 58 kann
somit Kunstharz oder Klebstoff eingebracht werden, um die Isolierhülse 26' in dem Modul 18' dauerhaft zu
fixieren. Gleiches gilt für
die Isolierhülse 26 in
dem Modul 18.
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Wie sich aus den 2A bis 4 deutlich
entnehmen lässt,
ist die Isolierhülse 26, 26', die in das Modul 18, 18' positionsgenau
eingesetzt ist, zu deren Befestigung in dem Modul 18,
18' vergossen oder verklebt.
Zu diesem Zweck wird entweder Kunstharz, insbesondere auf Polyurethan-Basis,
oder Klebstoff verwendet, das in den Zwischenraum 58 eingefüllt ist.
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Des Weiteren sind der Buchsenkontakt 30 und
der Steckerkontakt 32 von der Isolierhülse 26, 26' vorzugsweise
selbsthalternd aufgenommen. Der Buchsenkontakt 30 bzw.
Steckerkontakt 32 weist zu diesem Zweck eine Rast- oder
Schnappeinrichtung 60, 60' auf, die mit der zugeordneten
Isolierhülse 26, 26' lösbar verbindbar
ist/sind. Die Rast- oder Schnappeinrichtung 60, 60' kann zu diesem
Zweck Rastvorsprünge
oder Rastnasen und korrespondierend ausgebildete Rastausnehmungen
(nicht gezeigt) umfassen.
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Alternativ dazu ist es möglich, die
Rast- oder Schnappeinrichtung 60, 60' als radial
nach außen wirkenden
Federring 62 auszugestalten. In diesem Fall weist die Isolierhülse 26, 26' einen Vorsprung 64, 64' auf, der sich
radial nach innen erstreckt und insbesondere gänzlich umläuft. Der Vorsprung 64, 64' ist zur selbsttätigen Halterung
des Buchsenkontaktes 30 bzw. Steckerkontaktes 32 vorgesehen.
Der Vorsprung 64, 64' wirkt dabei mit einem sich radial
nach außen
erstreckenden Anschlag 66, 66' und dem radial nach außen wirkenden
Federring 62 zusammen.
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Insoweit greift der sich nach innen
erstreckende, insbesondere umlaufende, Vorsprung 64, 64' der Isolierhülse 26, 26' zwischen den
sich radial nach außen
erstreckenden Anschlag 66, 66' und den radial nach außen wirkenden
Federring 62 ein.
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In besonders vorteilhafter Weise
für eine
erhöhte
Fertigungsgenauigkeit und damit zusammenhängend eine verbesserte Führungsmöglichkeit
ist der sich radial nach innen erstreckende, insbesondere umlaufende
Vorsprung 64, 64' der
Isolierhülse 26, 26' mit einer korrespondierend
ausgebildeten Umfangsfläche 68, 68' des Buchsenkontaktes 30 bzw. Steckerkontaktes 32 zur
Anlage bringbar. Dabei ist eine spielfreie Berührung zwischen Vor sprung 64, 64' und Umfangsfläche 68, 68' zweckmäßig.
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Schließlich ist die Isolierhülse 26, 26' aus temperatur- und/oder hochspannungsfestem
Kunststoff gebildet. Von besonderem Vorteil hat sich in der Praxis
herausgestellt, die Isolierhülse 26, 26' aus Polyamid
(PA), Polycarbonat (PC), Polytetraflurethylene (PTFE), Polyoxymethylen
(POM) oder Polyetheretherketon (PEEK) auszugestalten.
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In der 4 sind
die zwei Module 18, 18' in zusammengebautem Zustand dargestellt.
Hochspannungskabel (nicht gezeigt) werden jeweils an deren Enden
abisoliert und in den Buchsenkontakt 30 bzw. Steckerkontakt 32 eingeschoben.
Das abisolierte Ende der Hochspannungskabel wird sodann an den Buchsenkontakt 30 bzw.
Steckerkontakt 32 angecrimpt. Durch Einschieben der Hochspannungskabel
in die anschlussseitigen Enden 36, 36' der Isolierhülsen 26, 26' rasten der
Buchsenkontakt 30 bzw. Steckerkontakt 32 schließlich über den
jeweiligen Federring 62 hinter dem sich nach innen erstreckenden, insbesondere
umlaufenden Vorsprung 64, 64' selbsthalternd ein. Die Montage
gestaltet sich auf diese Weise besonders einfach und schnell und
ist nicht zuletzt damit zusammenhängend ausgesprochen kostengünstig vorzunehmen.
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In den 5A bis 7 ist eine andere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders 10' gezeigt. Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen nach den 2A bis 4 lediglich darin,
dass die jeweils zwei Isolierhülsen 26, 26' nicht als gesonderte
Bauteile zu dem jeweiligen Modul 18, 18', sondern integral
bzw. einteilig mit dem jeweiligen Modul 18, 18', beispielsweise
durch (Spritz-)Gießen oder
Fräsen
aus einem Rohling, ausgeformt sind. Die Module 18, 18' bestehen dabei
insgesamt aus Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polytetraflurethylene (PTFE),
Polyoxymethylen (POM) oder Polyetheretherketon (PEEK).
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Bei integraler Ausgestaltung von
Isolierhülse 26, 26' und Mo dul 18, 18' ist das Modul
mithin mit Abschnitten ausgeformt, welche der/den Isolierhülsen 26, 26' entsprechend
der Ausführungsform
nach den 2A bis 4 in Form und Funktion genau
entsprechen.
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Die 8A bis 8C zeigen die Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders 10, 10' zusammen mit
dem Modulrahmen 12 und dem Modul 18' mit einem oder mehreren Steckerkontakten 32 entsprechend
der 1 sowie einem herkömmlichen
Modul 18''', vor bzw. während und nach deren Montage.
Demgegenüber
zeigen die 9A bis 9C die Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steckverbinders 10, 10' zusammen mit
dem Modulrahmen 12' und
dem Modul 18 mit einem oder mehreren Buchsenkontakten 30 entsprechend
der 1 sowie einem herkömmlichen
Modul 18''.
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Wie den 8A bis 9C deutlich
zu entnehmen ist, weisen die zwei Module 18, 18' in einem Bereich 70, 70', welcher zu
der jeweiligen steckverbindungsseitigen Stirnfläche 42, 42' des jeweiligen
Moduls 18, 18' benachbart
ist, eine zu der übrigen
Dicke D des Moduls 18, 18' geringere Dicke d auf. Die zwei Module 18, 18' sind dabei
in dem zu der jeweiligen Stirnfläche 42, 42' benachbarten
Bereich 70, 70' an deren
Seitenflächen 72, 72' mit Verschmälerungen 74, 74' von jeweils
ungefähr
0,5 mm bis 1,5 mm oder größer, insbesondere
von 1 mm, versehen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen erstrecken
sich die Verschmälerungen 74, 74' der Module 18, 18' ausgehend von
der jeweiligen Stirnfläche 42, 42' über eine
Länge von
etwa 1/5 bis 1/2 der Länge
des jeweiligen Moduls 18, 18'.
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Auf diese Weise lässt sich noch zusätzlich die
Spannungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Steckverbinders 10, 10' erhöhen. Aufgrund
des sich durch die Verschmälerungen 74, 74' der Module 18, 18' ergebenden
Zwischenräume 76, 76' bzw. Abstände zu jeweils
benachbarten Modulen 18'', 18''' ergibt sich
durch die Verlängerung
möglicher
Kriechstromstrecken zu benachbarten Modulen ein weitergehender Schutz
gegen eventuell auftretende Kriechströme.
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Wie insbesondere der 8B und 9B auf schematische
Weise entnehmbar ist, ist das steckverbindungsseitige Ende 34, 34' der Isolierhülse 26, 26', welches der
jeweils anderen Isolierhülse 26' bzw. 26 zugewandt
ist, mit einer maximalen Länge
L versehen, derart, dass das Ende 34, 34' in montiertem Zustand
des Moduls 18, 18' in
dem Modulrahmen 12, 12' nicht über die Ebene 78, 78' hinausragt,
die über die
Stirnfläche 80, 80' des Modulrahmens 12, 12', welche der
jeweils anderen Isolierhülse 26' bzw. 26 zugewandt
ist und vorsteht, aufgespannt ist. Die Ebenen 78, 78' verlaufen dabei
senkrecht zur Blattebene der 8B und 9B.
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Bei der in den 8B gezeigten Ausführungsform des Modulrahmens 12 ist
die Ebene 78 durch die im Wesentlichen umlaufende Stirnfläche 80 gebildet.
Bei derjenigen des Modulrahmens 12' ist die Ebene 78' hingegen durch
die zwei Stirnflächen 80' der seitlich
angeordneten Führungsschienen 14 aufgespannt.
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Durch eine solche Ausbildung lässt sich
eine hohe Spannungsfestigkeit erreichen und zugleich die mechanische
Festigkeit des erfindungsgemäßen Steckverbinders 10, 10' verbessern.
So ist die Isolierhülse 26, 26' nach Montage
des Moduls 18, 18' in dem
zugeordneten Modulrahmen 12, 12' gegen äußere Beschädigung ausreichend geschützt, da
die Isolierhülse 26, 26' mit ihrem Ende 34, 34' über den Modulrahmen 12, 12' nicht hinausragt.
Der Modulrahmen 12, 12' umschließt die Isolierhülse 26, 26' vielmehr entweder
vollständig
oder zumindest teilweise.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Steckverbinders 10, 10' können Spannungswerte erreicht
werden, die in einem Bereich von 0 kV bis etwa 30 kV Gleichspannung,
vorzugsweise bis ungefähr
27 kV Gleichspannung, liegen. Der erfindungsgemäße Steckverbinder 10, 10' erweist sich
mithin als ausgesprochen spannungsfest gerade auch im Hochspannungsbereich.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt.
So ist es ohne weiteres denkbar, in einem Modul 18, 18' nicht nur gleichartige
Isolierhülsen 26, 26', also nur Steckerisolierhülsen oder
nur Buchsenisolierhülsen, vorzusehen.
Ebenso ist es denkbar, verschiedenartige Isolierhülsen 26, 26', sofern vom
Kunden gewünscht,
in einem Modul 18 bzw. 18', d.h. neben beispielsweise einer
Steckerisolierhülse
eine Buchsenisolierhülse,
anzuordnen. Schließlich
ist es auch möglich,
eine kinematische Umkehr der Isolierhülsen vorzunehmen, die über die
Stirnfläche
des einen Moduls hinausstehen. Folglich können sich auch die Isolierhülsen 26' des Moduls 18' mit den Buchsenkontakten 32 über die
Stirnfläche 42' des einen Moduls 18' hinauserstrecken.
Eine weitere Variationsmöglichkeit besteht
darin, die Längen
der Isolierhülsen 26, 26' beliebig zu
variieren, um eine Anpassung an verschiedene Kabeldurchmesser sowie
eine weitergehende Erhöhung
der Spannungsfestigkeit zu erreichen.
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- 10,
10'
- Modularer
Steckverbinder
- 12,
12'
- Modulrahmen
- 14
- Führungsschienen
- 16
- Führungausnehmungen
- 18,
18',
-
- 18'', 18'''
- Modul
- 20
- Rasteinrichtungen
- 22
- Rastvorsprünge
- 24
- Rastausnehmungen
- 26,
26'
- Isolierhülse/n
- 28
- Längsachsen
- 30
- Buchsenkontakt/e
- 32
- Steckerkontakt/e
- 34,
34'
- steckverbindungsseitige/s
Ende/n
-
- der
Isolierhülse/n
- 36,
36'
- anschlussseitige/s
Ende/n der Isolierhülse/n
- 38,
38'
- abgewandte
Stirnfläche/n
des Moduls
- 40,
40'
- Längsachsen
- 42,
42'
- zugewandte
Stirnfläche/n
des Moduls
- 44,
44'
- umlaufende
Anlagefläche
- 46
- Bohrung
- 48,
48'
- Stirnfläche der
Isolierhülse/n
- 50
- Bohrung
- 52
- Vorsprung
an der isolierhülse
- 54
- Anschlag
an dem Modul
- 56
- Innenwandung
des Moduls
- 58
- Zwischenraum
- 60,
60'
- Rast-
oder Schnappeinrichtung
- 62
- Federring
- 64
- Vorsprung
- 66,
66'
- Anschlag
- 68,
68'
- Umfangsfläche des
Buchsen- bzw. Steckerkontaktes
- 70,
70'
- der
zugewandten Stirnfläche
benachbarter Bereich
- 72,
72'
- Seitenflächen des
Moduls
- 74,
74'
- Verschmälerungen
- 76,
76'
- Zwischenräume
- 78,
78'
- Ebene/n
- 80,
80'
- Stirnfläche/n des/der
Modulrahmen/s
- D
,
- Dicke
des Moduls
- d
- verringerter
Dicke des Moduls
- L
- Länge des
Moduls.