DE1465233A1

DE1465233A1 - Hochspannungssteckverbindungen

Info

Publication number: DE1465233A1
Application number: DE1965A0051029
Authority: DE
Inventors: Fiske John Jay
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-12-09
Publication date: 1969-03-06
Also published as: NL6515661A; NL135011C; US3328744A; GB1076290A; ES320555A1; FR1455728A

Description

MDNCHKN-SOLLN Franz Hah Steife 21

Trieft» 796213

APM 17ol Münciica, o. Dezember 1965

AMP Incorporated
Eisenhower Boulevard
Harrisburg, Pennsylvania,
U.S.A.

'Hochspannungssteckverbindungen"

Priorität; U.S.A.; U.S. Serial No. 4l8 ol7; 14. Dezember 1964

Elektrische Hochspannungsstecker- und -Steckdosenverbindungen können wegen des Vorhandenseins von Gas Korona-Effekten unterworfen sein, z.B. Luft an Stellen von hohem Spannungsgradient. Diese Wirkung wird dort verstärkt, wo der Luftdruck niedrig ist, beispielsweise, wenn die Einrichtung in grossen Höhen verwendet wird. Gruppen für die Speisung von Anlagen bei Spannungen von ungefähr 5.000 bis 10.000 Volt in grosser Höhe müssen gegebenenfalls eine kontinuierlich koronafreie Leistung bei 20.000 bis 50.000 Volt bei einem Druck auf Meereshöhe ergeben.

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B._yeri«J»Vertwel»iik München 820 993 ^β

Bine elektrische Bochspannungsstecker- und-eteckdosenverbindung nach der Erfindung besteht aus zusammenpassenden Stecker- und Steckdosenteilen, wobei der Steckerteil aus einen Material hergestellt ist, das elastischer ist als das des Steckdosenteiles, und wobei die Teile so bemessen sind, dass der Steckerteil am Boden der Tülle angreifen kann, die durch den Steckdosenteil gebildet wird, aber ein Spiel zwischen dem Steckerteil und der Steckdosenwandung gestattet, wobei der Steckerteil durch Eingriff am Boden der Steckdose sich progressiv ausdehnt, um einen vollen Kontakt Oberfläche an Oberfläche mit der Steckdosenwandung herzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der beigefügten schematischen Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiels.

Fig. IA bis IC sind schema tische Schnittansichten von zusammenpassenden Stecker- und Steckdosenteilen, die das Grundprinzip der Erfindung darstellen,

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht einer Hochspannungsstecker- und -Steckdosenverbindung in einem nicht zusammengefügten Zustand, und

Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht der Verbindung nach Flg. 2 in zusammengefügtem Zustand.

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In Fig. IA bis IC ist ein Steclcerteil M von ohne weiteres zusammenpressbarem Material, beispielsweise synthetischem Quwi material gezeigt, das alt Silikon behandelt und so beschaffen ist, dass er zu eines Steckdosenteil P passt, der aus härtere« und weniger elastischem Material als der Steekerteil M hergestellt ist und beispielsweise aus keramischen Material oder Glae besteht. Der Steckerteil M 1st über seine gesamte lange von kreisförmigem Querschnitt und läuft an seinem unteren oder Einführungsende konisch zu (wie in Pig. IA bis IC gezeigt). Der Steckdosenteil F bildet eine Tülle von kreisförmigem Querschnitt über seine gesamte Länge und ist zum Boden der TUlIe hin verjüngt. Der Bereich eines jeden gegebenen Querschnitts der Tülle 1st geringfügig grosser als der des entsprechenden Querschnitte des Steckerteils M, so dass wenn das Ende des Steckerteiles M am Boden der Tülle angreift, wie in Flg. IA gezeigt, das Volumen des Raumes zwischen dem Teil M und der Steakdosenwand nach oben zunimmt (wie in Fig. IA gezeigt), und zwar von dem Punkt an, an dem das Ende des Bauteils M am Boden der Tülle angreift. Wenn, wie durch die Pfeile in Fig. IB gezeigt, der Steckerteil M axial in Richtung auf den TOllenboden zu belastet wird, wird der Querschnitt des Steckerteils vergrossert, wodurch der Berührungsbereich zwischen dem Stecker und der Steckdosenwandung vergrössert wird und bewirkt« dass das volumen des Raumes zwischen dem Bauteil M und der Steckdosenwand progressiv abnimmt. Die axiale Belastung

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kann erhöht werden, bis der Steckerteil M in vollständiger Flächenanlage mit der Steckdosenwand steht« wie in Fig. IC gezeigt, wodurch der Raun zwischen dea Steckerteil und der Steckdosenwandung vermieden wird. Wenn die Druckbelastung vom Steckerteil M genommen wird» kehrt dieser nach und nach in seine in Pig. IA gezeigte Originalform zurück. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, tritt eine Pumpwirkung auf, wenn die Teile M und F zusammengesteckt werden, so dass jegliches Gas, z.B. Luft, zwischen dea Bauteil M und der Steckdosenwand zwischen dem Steckerteil und der Steckdosenwand herausgedrückt wird. Die Berührungsfläche zwischen den Bauteilen N und F ist damit, wenn sie voll zusammengesteckt sind, ohne jede Leer- oder Zwischenräume. Während der Steckerteil aus der Tülle herausgezogen wird, nimmt der Raum dazwischen nach und nach zu, so dass Gas, z.B. Luft nach und nach zwischen den Steckerteil und die Steckdosenwandung eindringen kann, wodurch die Bildung eines Vakuums zwischen dem Stecker und dem Steckdosenteil vermieden wird.

Der Steckdosenteil kann auch aus elastischem Material sein, solange die Härte des Steckerteils geringer ist als die des Steckdosenteils.

Die Hochspannungsverbindung, wie sie in Flg. 2 und 3 gezeigt 1st, besteht aus einem Steckdosenteil lo, der so beschaffen ist, dass er zu einem Steckerteil 2o passt. Der Steckdosenteil Io umfasst eine Büchse 12 aus Isolier-

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material, die aussen bei 12a mit Gewinde versehen und an eine» Ring 14 befestigt ist, der als ein Flansch zum Montieren der Büchse am Gehäuse oder Rahmen eines Gerätes dient. Die Büchse 12 kann beispielsweise aus gebrannter Keramik oder Glas bestehen und der Metallring kann an der äusseren Oberfläche der Büchse angelötet sein. Die Büchse 12 kann jedoch beispielsweise innerhalb einer Netzgerätdose untergebracht sein, wobei der Ring 14 sich über den Rand der Dose erstreckt und in flüssigkeitsdichter Weise an ihr angelötet ist.

Koaxial mit der Büchse 12 befindet sich ein mittiges männliches Kontaktelement 16, beispielsweise aus Messing, das von einer Metallscheibe 18 getragen wird, die an der Innenwand der Büchse 12 beispielsweise durch Löten oder Hartlöten in flüssigkeitsdichter Weise befestigt ist. Innerhalb der Büchse 12 und koaxial mit dem Mittelkontaktelement 16 befindet sich ein Steckdosenteil 19, der aus Isoliermaterial ähnlicher Zusammensetzung wie die des oben beschriebenen Steckdosenteils F gebildet ist· Der Steckdosenteil 19 besteht aus einer im wesentlichen stumpfkegeligen HUlIe mit einer Öffnungswandung 19a koaxial mit dem Element 16, wobei ein Verjüngungswinkel A gebildet wird.

Die Gruppe 2o weist eine Mutter 22 auf, die bei 22a mit einem Innengewinde versehen ist, das mit dem Gewinde 12a der Büchse 12 zusammenarbeiten kann, und der genannte

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Steckerteil 2o ist an einem Hochspannungskabel 24 befestigt, das eine Isolierhülse 24a und einen mittigen elektrisch leitenden Kern 24b aus verlitztem Draht aufweist. Me Nutter 22 ist an den Hochspannungskabel 24 durch eine Zwinge 26 befestigt, die an der Isoliernülse 24a festgeklebt ist und eine abgeschrägte Fläche 26a aufweist, die in Eingriff mit einer ergänzenden Fläche 28b eines Steckerteils 28 steht und daran festgeklebt ist, der aus einem Material ähnlicher Zusammensetzung besteht wie das des oben beschriebenen Steckerteils M. Innerhalb des Steckerteils 28 befindet sich ein weibliches Kontaktelement j?o, das an den leitenden Kern 24b angekröpft oder angelötet ist und mit de« männlichen Kontaktelement 16 in Eingriff kommen kann. Der Steckerteil 28 ist stumpfkegelig und weist eine äussere Oberfläche 28a mit einem Verjüngungswinkel B auf, der etwas kleiner ist als der Verjüngungswinkel A der Steckdosenwand. Der Winkel A kann beispielsweise 8° + o,5° sein, wobei der Winkel B beispielsweise 6,5° + o,5° ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Abmessungen sicherstellen, dass keine Kombination normaler Produktionstoleranzen dazu führt, dass der Winkel A kleiner ist als der Winkel B.

Die Teile Io und 2o werden, wie in Fig. j5 gezeigt, zusammengefügt durch Aufschrauben der Mutter 22 auf die Büchse 12, so dass der Steckerteil 28 in die Tülle des Steckdosenteils 19 eintritt. Wenn die Teile Io und 2ο zusammengeführt

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werden, greift das untere Ende des Teiles 28 (wie in Fig. 2 und 3 gezeigt), d.h. sein Eingriff sende In den Boden der Tülle ein, die von den Steckdosenteil 19 gebildet wird, so dass der Steekerteil 28 nach und nach ausgedehnt wird, wenn die Nutter 22 fest angezogen wird, um den Unterschied zwischen den Querschnittsbereich der Tülle und den des Steckerteile 28 auszugleichen, und treibt daher ein beliebiges Medium, z.B. Luft oder Isollerschnierfett oder beides zwischen den Teilen 19 und 28 heraus und in den Raun zwischen den Gewinden 22a und den oberen Ende des Steckerteils 28 (wie in Flg. 3 gezeigt)· Dieser Raun unglbt einen Teil des Steckerteile 28, wo seine dielektrische Stärke derart ist, dass das elektrische Feld hoher Spannung, das auf das Hochspannungskabel 24 zur Einwirkung gebracht wird, keinen Korona-Effekt in den Raun verursacht. Wenn die Teile 19 und auseinandergenommen werden sollen, wird die Mutter 22 von der Büchse 12 abgeschraubt. Wenn die Zusanaenpresskraft, die auf die Bauteile 19 und 28 zur Einwirkung gebracht wird, dadurch gelöst wird, zieht sich der Bauteil 28 zusannen und gestattet nach und nach der Luft oder den Fett oder beiden, wieder zwischen die Teile einzutreten.

In Fig. 2 und 3 ist gezeigt, dass die Stecker- und Steckdosenteile, die in Betrieb analog den Teilen M und F sind, eine ständige Verjüngung aufweisen anstatt eine Verjüngung,

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die gemäss FIg. IA bis IC schrittweise zunimmt. Wie in gebrochenen Linien in Fig. 2, können jedoch die Steckerund Steckdosenteile mehr in Übereinstimmung mit Fig· IA bis IC ausgebildet werden.'

Der Bauteil 19 kann als ein integrierender Bestandteil der Büchse 12 ausgebildet werden, wobei der ganze Teil beispielsweise aus Glas oder Keraraikmaterial hergestellt ist. Wenn die Spannung, für die die Verbindungseinrichtung verwendet werden soll, genügend niedrig ist, können der Bauteil 12, der Flansch 14 und der Bauteil 19 aus Epoxy-Material hergestellt sein, und zwar als ein einheitlicher Körper, in den das Kontaktelement 16 hineinverformt oder verriegelt ist. In diesem Falle kann die Mutter 22 aus Epoxy-Material bestehen, wobei der Bauteil 28 beispielsweise aus mit Silikon behandeltem synthetischem Gummimaterial besteht.

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Claims

P a t e η t ä η s ρ r ü ehe:

1. Hoch^pannüh&östecker- und steetalosenverbindung aus zueinanderpassenden Stecker- und Steckdosenteilen, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerteil (28) aus einem Material hergestellt ist, das elastischer ist als das des Steckdosenteils (19), wobei die Teile (19 und 28} so bemessen sind, dass der Steckerteil (28) am Boden der Tülle angreifen kann, die von dem Steckdosenteil gebildet wird, während ein Spiel zwischen dem Steckerteil (28) und der Steckdosenwandung entsteht, wobei der Steckerteil (28) durch Angreifen am Boden der Tülle progressiv dehnbar ist, um eine vollständige Flächenanlage mit der Steckdosenwand herzustellen*

2. Stecker- und -Steckdosenverbindungen nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdosenwand (19a) zum TUllenboden mit einem gegebenen Verjüngungswinkel (A) verjüngt ist, während der Steckerteil (28) zu seinem Einfügungsende hin in einem Verjüngungswinkel (B) verjüngt ist, der geringer ist als der Verjüngungswinkel (A) der Steckdosenwand (19a).

3. Stecker- und Steckdosenverbindung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerteil (28) und die Tülle stumpfkegelig sind.

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Steckerteil (28) und die Tülle von kreisförmigem Querschnitt sind, während die Stecker und Tüllenwandungen in axialem Schnitt gesehen bogenförmig ausgebildet sind.

5. Stecker- und Steckdosenverbindung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckdosenteil (19) und der Steckerteil (28) Einrichtungen aufweisen (12, 22), die zusammenarbeiten, um ein Gehäuse zu bilden, das die Teile (19 und 28) in einer mediumdichten Weise abschliesst, wenn die Teile (19 und 28) ineinandergefügt sind, und einen Raum bilden, der die Mündung des Steckdosenteils umgibt, wenn die Teile (19 und 28) miteinander in Eingriff stehen.

6. Stecker- und Steckdosenverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine mit Gewinde versehene Mutter (22) aufweist, die koaxial zu äe"m Steckerteil (28) liegt und so beschaffen ist, dassGewindegänge (12a) des Steckdosenteiles ergriffen werden können, die koaxial zu der Steckdosenwand (19a) liegen.

7. Stecker- und Steckdosenverbindung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerteil (28) eine axiale Bohrung aufweist, die einen Teil (50) einer elektrischen Kupplung (16, j>o) aufnimmt, die einen männlichen (l6) und einen

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weiblichen (50) Teil hat, wobei der andere Teil (l6) mittig und koaxial zu der Tülle angeordnet ist, so dass der männliche und der weibliche Teil (l6 und 50) miteinander in Verbindung gebracht werden können, wenn Steckerteil und Steckdosenteil (19 und 28) in Eingriff gebracht werden.

8. Stecker- und Steckdosenverbindung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdosenwand (19a) aus keramischem oder Glasmaterial besteht, während das Material des Steckerteils (28) synthetisches Gummimaterial ist, das mit Silikon behandelt wurde.

9. Stecker- und Steckdosenverbindung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verjüngungswinkel (B) des Steckerteiles 6,5° + ο,5° beträgt, während der Verjüngungswinkel (A) des Steckdosenteiles 8^D + o,5° beträgt.

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