DE1615070A1

DE1615070A1 - Druckmitteldichter Anschlussblock

Info

Publication number: DE1615070A1
Application number: DE19661615070
Authority: DE
Inventors: Dietrich Oran R
Original assignee: ELECTRO OCEANICS Inc
Current assignee: ELECTRO OCEANICS Inc
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1966-12-01
Publication date: 1970-07-30
Also published as: US3397378A; FR1507390A; GB1130079A

Description

Druckmitteldichter Anschlüssblock₄

Für diese Patentanmeldung wird die Priorität aus der US-Anmeldung Serial No. 512,3^0 vom 8.12.I965 in Anspruch genommen. ...-■-. ."■;■ '

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckmitteldichten Anschlussblock und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Dieser dient dazu, eine Mehrzahl von leicht lösbaren Anschlussverbindungen an ein mit ihm verbundenes Zuleitungskabel druckmittel- oder flüssigkeitsdieht herzustellen. : --

Vorzugsvieiseist dieser Ansehiussblock zur Herstellung von Anschlussverbindungen unter Masser bestimmt. Er eignet sich jedoch in gleicher Weise auch zur Herstellung von Anschluss-Verbindungen innerhalb eines anderen ihn umgebenden Mediums ₃ wie z.B. Gasen, insbesondere auch explosiblen MödieT* -, -\ innerhalb deren eine Preilegung von Anschlusskontaktert bei Herstellung oder Unterbrechung einer Verbindung eine Explosion Infolge von Entladungserscheinungen, wie z.B. Lichtbogeii oder Funkenbildung zur Fdge haben könnte. Aus den Besonderheiten des neuen Anschlussblockes, welche ihn wasserdiclit machen, ergibt sich auch seine Eignung für andere

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Umgebungsmedien, wie z.B. feuchte Luft oder explosive Gase. Die Erläuterung der Erfindung soll im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform für Unterwasserarbeiten erfolgen.

Bei vielen Unterwasserarbeiten, wie z.B. Bergungsarbeiten, wissenschaftlichen Untersuchungen und anderen Tätigkeiten unter Wasser, bei denen in der Regel Fernmelde- und Energieleitungen erforderlich sind, ist es von Vorteil, unter Wasser eine Einrichtung nach Art eines Anschlussblockes zu verwenden, wie er auch sonst bei Anwendung mehrerer elektrotechnischer Geräte benutzt zu werden pflegt. Ein solcher Anschlussblock könnte beispielsweise an der Viand einer Taucherglocke oder eines sonstigen Unterwasserfahrzeugs befestigt sein oder direkt von einem Taucher getragen werden, um ein einfaches Verbinden und Lösen mehrerer abgehender Kabel mit bzw. von einem einzigen ankommenden Energiekabel oder einer ankommenden Hac.hrichterileitung zu ermöglichen.

Es sind schon die verschiedensten Arten von Einfach- und Mehrfach-Unterwasseranschlusseinrichtungen vorgeschlagen worden (vgl. in diesem Zusammenhang die US-Patentanmeldungen Serial No. 49o,256 vom 27. Sept. 1965, Serial No. 49ο,25o vom 27. Sept. 1965 und Serial No, 265,881 vom 18. März 1963).

Für jede Art von Unterwasseranschlussblock ist es von _f Vorteil, mehrere Steekhülsenabgänge vorzusehen, die zur Aufnahme verschiedener gewünschter Arten Von Einfach- und Mehrfachsteckern dienen können. Ausserdem ist es von Wichtigkeit, dass die Verbindungen an dem Anschlussblock auf eine solche

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Weise herstellbar sind, dass völlige ivasserdichtheit gewährleistet und die im Eingriff stehenden Kontakte gegen das umgebende Wasser geschützt sind j sobald einmal eine Verbindung hergestellt worden ist. V.^reiterhin kommt .es darauf an, einen Druckausgleich zu schaffen, um das Einführen und Herausziehen von Steckern aus eiern Anschlussblock sowie die erwünschten Wisch- oder Reibbevjegungen zwischen den Kontakten beim Herücellen sowie bei der Unterbrechung einer Verbindung zu erleichtern. Zugleich ist auch zu beachten, dass bei einem .Anschlussblock der zur Rede stehenden Art nicht alle vorhandenen Steckdosen oder -hülsen gleichzeitig benutzt zu werden brauchen. Ls ist>c|ahe.r erforderlich, eine A-aeckunr: der nicht in Gebrauch befindlichen Hülsen zu ermöglichen. ._w _■ ■ "

Durch die Erfindung soll ein neuartiger-Anschlussblock geschaffen werdender .es ermöglicht >. r.it I.ilfe von Jteckverbindujpgen.eine Mehrzahl von Anschlüssen an einer. Ort herzustellen, an den sich der Anschlussblock befindet. Dabei sollen mehrere.fS^jeckhülsenkontakte zur Aufnahire verschiedener Arten von. Einfach-.oder Mehrfachstecicern vorgesehen sein, v.'elche die. Flüssiitkeitsdichtheit sowie iic ?aut-r?rkeit eier durch He einzelnen Unterwasserstecker .bewirkten- elektrischen Yerfcindunrten gewfiiirleisten»

Die r^finduni; bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellu^- eines Anscnltissaicckes der hier zur Fede stehenden Art_; in welche- verschieden^ tfrisierte (nioäular · type) Steckhürseni:?rcer eingebettet slnä und ihre ständigen -_

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elektrischen Verbindungen untereinander in einer bestimmten. Relativlage gehalten werden, so dass ein Anschlussblock; von einer gewünschten Form gebildet wird. Auch soll zugleich eine neuartige Herstellungsweise der elektrischen Verbindung eines einzelnen Zuleitungskabels mit mehreren Verbindungsleitern mit den verschiedenen Steckhülsenkörpern angegeben werden, die in fester gegenseitiger Relativlage gehalten werden, um die Gesamtheit des Anschlussblockes derart zu bilden, dass vollständige Flüssigkeitsdichtheit gewährleistet ist. ' '

Hierzu werden erfindungsgemäss mehrere vorgeformte Steckhülsenkörper in einer gewünschten räumlichen Ordnung angeordnet und in festgelegter gegenseitiger Relativlage durch ein sie umgebendes Kunststoffmaterial, wie z.B. ein Epoxyharz oder Giessharz, gehalten. Die verschiedenen Steckhülsenkörper sind mit einem Eingangskabel verbunden und die Verbindungs-. leitungen in das sie schützende Kunststoffmaterial eingebettet, so dass sie gegen das Medium der äusseren Umgebung des Blockes dicht abgeschlossen sind. Die vorgeformten Steckhtllsenfcörper sind zweckmässig typisiert (are modular in form)-« Es können also auch verschiedene Arten von Steckhülsenkörpern vor Einbringung dies umgebenden Kunst stoffes in der gewünschten rSiimiiefaeß Ordnung angeordnet werden.

Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung werden in einer Form die vorgeformten Stecfchülsenkörper und deren

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Verbindungen in ihre räumliche Anordnung gebracht und danach der Kunststoff in die Form bis zu einer Höhe etwas unterhalb der freiliegenden oberen Enden der Steckhülsenkörper gegossen. Der Kunststoff hält dann nach seiner Erhärtung die verschiedenen Steckhülsenkörper in der gewünschten räumlichen Anordnung fest. Auf diese Weise wird der Anschlussblock gebildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Arischlussblöcks gemäss der Erfindung mit mehreren verschiedenen Steckern.

Fig. 2 zeigt in vergrössertem Maßstab einen Schnitt des Anschlussblocks nach Fig. l_s mit einem eingeführten Stecker und einem Stecker vor dessert Einführung. ,

Fig. 3 zeigt in noch grösserem Maßstab.eine Teilschnittansicht eines Steckers oder Steckerstiftes, wie er in Fig. 2 zu sehen ist. Fig. k 1st eine Teilschnittansicht eines anderen in \

Flg. 1 gezeigten sterkers, der als Blind-, stecker dient.

In Pig. 1 ist ein Anschlussbiock 10 mit einem ZuleitungS" kabel 11 zur Verteilung von Energie oder von Nachrichtensignalen auf verschiedene Steckhülsenkörper zu sehen _t wie sie

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mit 12, 13, 14, 15, l6 und 17 bezeichnet sind. l8 und 19 sind Unterwasserstecker, beispielsweise Mehrfachstecker, die in die erwähnten Steckhülsenkörper 12 bzw. 13 passen. Ausserdem können einpolige Unterwasserstecker 20 für verschiedene in dem .Steckhülsenkörper 14 vorgesehene öffnungen vorgesehen sein.

In den Steckhülsenkörper 15 ist beispielsweise und der Veranschaulichung halber ein Blindstecker 21 eingesteckt, zu welchem keine elektrischen Leitungen gehören. Dieser Stecker dient lediglich zum Schliessen der Hülsenöffnungen in dem Steckhülsenkörper 15. Ähnliche Blindstecker können für die Steckhülsenkörper 16 und 17 für den Fall vorgesehen sein, dass keine anderen, zur Verbindung dienenden Stecker darin befestigt sind.

Wie Fig. 2 zeigt, bestehen die Steckhülsenkörper 12 und je aus einem einteilig geformten Körper von im wesentlichen zylindrischen Form. Die beiden Steckhülsenkörper 12 und 13 sind bei diesem Ausführungsbeispiel gleich, so dass lediglich einer davon beschrieben zu werden braucht. _v

Der einteilig geformte Körper 12 hat im mittleren Teil einen weiteren Umfang. Sein Zylindermantel ist mit 22 bezeichnet. Er weist ausserdem oben und unten je eine Ringschulter 23 / bzw. 24 auf. 25, 26 sind zwei länglich^, ganz durch den Körper hindurchgehende Hülsen. In die Innenwandungen dieser Hülsen sind Hülsenkontakte 27 und 28 bzw. 29 und 30 eingebettet. Jeder dieser Kontakte besteht vorzugsweise aus einem

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geschützten Ring, der in die Innenwandung eingebettet ist, aber mit seiner Innenfläche, die radial etwas nach innen aus der Hülsenwandung hervorsteht, freiliegt. Der Schlitzring bildet einen elastischen metallenen Kontakt, der in Umfangerichtung bis zu einer Lage nachgeben kann, bei der seine Innenfläche praktisch bündig mit der Innenwand der Hülse verläuft. .

Die Hülsen 25 bzw. 26 dienen zur Aufnahme von ,Steckerstiften 51, 32, welche Teile des Steckerkörpers Iß bilden. Die Steckerstifte weisen Aussenkontakte 33 und 34 bzw. 35" und 36 auf. Ein Paßstift 37 dient zur Einführung in eine dritte öffnung in dem Steckhülsenkörper 12, die in Fig. 2 nicht su sehen 1st, um zu gewährleisten, dass jeweils die richtigen Stecker in der richtigen Lage in die entsprechenden Hülsen eingeführt werden.

Die Stecker 31 und 32 haben den Innenabmessungen der Hülsen 25 und 26 entsprechende Aussenabmessungen, so dass sie, wenn sie in die Hülsen eingesteckt werden, mit Reibung zum Eingriff mit den Innenflächen der Hülsen gelangen. Infolgedessen wird bei Einführung der Stecker in die Hülsen zwecks Herstellung einer Verbindung unter" Wasser das Wasser aus den unteren Enden der Hülsen herausgedrängt« Diese-Wirkung ist mit den Pfeilen 58 am Hülsenkörper 13 veranschaulicht_y öei de» der Stecker 19 Voll eingesteckt ist.

Das kinstecsken der Stecker in drie Eölsen ergibt eine Vischwirkung und eine innige Berührung der isolierende« des Steckers mit den isolierenden Teilen der Efiserr-

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innenwandungen beiderseits der Kontakte, so dass letztere . wasserdicht abgeschlossen werden.

Aus Fig. 2 wird ersichtlich, dass die verschiedenen Hülsenkörper 12 und 13 vorgepresste oder anderweitig vorgeformte typisierte Einheiten·(modular structures) sind. Nach dem oben geschilderten Verfahren gemäss der Erfindung werden dieses Steckhülsenkörper in einer gewünschten räumlichen Anordnung in einer Form angeordnet, darauf wird flüssiger Kunststoff in die Form gegossen. Sobald der Kunststoff erhärtet, nimmt er die mit 10 bezeichnete Form an und verriegelt die Hülsenkörper an Ort und Stelle, da er ihre ringförmigen Schultern 23 und 2h an der Ober- und Unterseite übergreift. Die Hülsenkörper v/erden auf diese Weise in einer gewünschten räumlichen Relativlage fest zusammengehalten.

Als Kunststoff wird vorzugsweise ein Epoxyharz verwendet.... Dieses Epoxyharz dient nicht allein als ausgezeichneter Isolator, sondern bildet auch einen isolierenden Trägerkörper für die verschiedenen mit den Hülsenkontakten innerhalb der Hülsenkörper verbundenen elektrischen Leitungen. Die -Abgangsleitungen für die Hülsenkontakte des Hülsenkörpers 13 sind mit 39 bezeichnet. Vor dem Eingiessen des Kunststoffes in die Form wird ein Teil der Abgangsleitungen 39 abisoliert. Der blanke Draht ist mit i»0 bezeichnet. Wenn der Kunststoff in die Form eingegossen wird, bildet er eine enge Umhüllung in innigem Kontakt für die ganze freiliegende Oberfläche des Drahtes 40, so dass bei Anwendung eines Litzenleiters alle Zwischenräume

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zwischen den Einzeldrähten der Litze mit Künststoff ausgebildet werden, wodurch eine vollständig wasserdichte bzw. mediumdlöhte Verbindung an der Stelle gewährleistet wird, wo der Draht in den Steckhülsenkörper-.13 eintritt..

Die verschiedenen von den Steckhülsenkörper ausgehenden Leitungen gehen in das Zuführungskabel 11. (Fig. 1) über. Das Zuführungskabel selbst kann zu dem Zeitpunkt,'wo der flüssige Kunststoff in die Form gegossen wird, in der richtigen Lage angeordnet sein, so dass es mit dem erhärteten Kunststoffkörper, der den Anschlussblock bildet, einstückig verbunden ist und aus einer Seitenwand dieses Körper herausragt. Der Kunststoff selbst dient als ieeliejpbaa? Isolator und Träger für die verschiedenen, Leitungsverbindungen zwischen den Hülsen und den Leitern in dem Kabel.11. , .

Pig. 3 zeigt in vergrössertem Maßstab den Stecker - als Beispiel für alle anderen Stecker, die Einzel- oder Mehrfachsteeker sein können. Der Kontakt 35 bildet einen erweiterten Teil eines Rohrstüekes ²Jl, der aus dem eigentlichen Steckerkörper 18 herausragt. Dieses Rohrstück 4l dient als elektrische Verbindungseinrichtupg zum Anschluss eines Drahtes 42 an dem Kontakt.35* In dem Rohr befindet sich ein langgestreckter fester Stift 43 tnit einem verdickten ■•-Teil an seinem Ende, um den zweiten Steckerkontakt 36 zu

bilden-. Eine geeignete Verbindung zu diesem Stift ist bei - in dem eigentlichen Steckerkörper 18 dargestellt.

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Der Stift 43 dient sowohl als Versteifungsglied als auch zur elektrischen Verbindung mit dem Kontakt 36. \

Der axiale Abstand zwischen den Kontakten 35 und 36 sowie dem verdickten Teil des Steckerkörpers, von welchem a&& sich der Stecker 32 aus erstreckt, ist so benessen, dass, wenn die Unterseite des Steckerkörpers neben dem Stecker 32 das obere Ende des Steckhülsenkörpers berührt, die Steckerkontakte sich in der Höhe und im Eingriff mit den Schlitzringkontakten in der entsprechenden Hülse befinden.

Es sind hier bei Jedem Stecker zwei Kontakte gezeigt. Jedoch braucht natürlich jeder Stecker nur einen Kontakt und jede entsprechende Hülse nur einen Schlitzring zu enthalten. Stattdessen können aber auch Stecker und Hülsen jeweils drei oder mehr in axialem Abstand voneinander angeordnete Kontakte aufweisen.

In Fig. 4 sind Einzelheiten des Blindsteckers 21 gezeigt. Der Steckerkörper weist längliche Steckerstifte 45, 46 auf, deren Aussenabmessungen den Innenabmessungen der Hülsen entsprechen, in welche sie eingeführt werden sollen. Die Aussenwand der Stecker hat Kontakte 47, 48 bzw. 49, 50, welche die Schlitzringkontakte in den entsprechenden Hülsen berühren können. Jedoch sind diese Kontakte nicht elektrisch irgendwie angeschlossen, sondern dienen lediglich dazu, eine geometrisch identische Ersatzform für einen normalen Stecker zu bilden, der mit elektrischen Kontakten versehen ist. Demgemäss können die Kontakte 48 und 50 je eine Verdickung eines

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zentralen länglichen Versteifungsstiftes, wie er beim Stecker 45 mit 51 bezeichnet ist, bilden. Der andere Kontakt ή? stellt eine Verdickung eines vollständig gegenüber dem Stift 51 isolierten Rohres dar. Die Enden der Stifte und" fiohre auf der linken Seite münden einfach in den isolierenden Körper des Blindsteekers 21. Dieser sowie das Material für d±« verschiedenen Steckhülsenkörper besteht vorzugsweise aus Trifluprchloräthylenpolymer (NEOPIiEN) ,._. einem idealen Elastomer, also einemKunststoff₉ der nicht benetzbar und ein ausgezeichneter elektrischer Isolator ist,

Der Zweck eines Blindsteckers wie des Steckers 21 gemäss Fig. it und Fig. 1 besteht einfach darin, die Hülsen in einem. SteekhÜIsenkörper, in die kein elektrischer Stecker eingeführt ist, auszufüllen. Das 1st von Wichtigkeit * da andernfalls das Wasser oder sonstige umgebende Medium innerhalb der längliehen Hülsenöffoungen die verschiedenen darin befindliehen Schiitzringkontakte kurzschiiessen könnte. So ist es für verschiedene nicht in Gebrauch befindliche Hülsen äusserst einfach, die Blindstecker einzustecken, wie ζ*B. den Stecker 21 in den Steckhülsenkörper 15.

Im Falle_s dass nicht sämtliche Hülsenöffnungen in einem Steckhülsenkörper benutzt werden sollen, können in analoger Weise einzelne Blindsteckerstifte verwendet vrerden. Es ist also möglich, eine Vielfalt verschiedener Arten von Anschlüssen an einem Anschlussblock der dargestellten Art vorzusehen.

Wenn gesagt .\*ird, dass die Aussenabmessungen des Steckers ' praktisch genau den Innenabmessungen der Hülsen entsprechen,

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so soll das bedeuten, dass die Abmessungfcso gewählt sind,, dass sie einen Paßsitz von einer Art, wie hier erwünscht ist, verwirklichen, der ausreicht, eine genügende Wasseroder Mediumdichtheit zu gewährleisten. So könnten zweckmässig die Hülsenöffnungen in den Steckhülsenkörpern mit einem etwas kleineren Innendurchmesser im Vergleich zu den Aussendurchmessern der Steckerstifte geformt sein, so dass ein Preßsitz erreicht wird, wobei die Innendurchmesser der Hülsen sich infolge der Elastizität des Sockelkörperematerials ausdehnen. Diese sehr kleinen Abmessungs- oder Durchmesserunterschiede sollen in der Feststellung mit einbegriffen sein, dass die Abmessungen einander im wesentlichen entsprechen.

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Claims

161507Ό Patentansprüche

1. Druckmitteidichter Anschlussblock, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Steckhülsenkörper (12, 13) mit je mindestens einer langgestreckten durchgehenden Hülse (25, 26), in deren mittlerem Teil sich mindestenseinHülsenkontakt (27 bis 30) befindet, an den >ein seitlich wegführender elektrischer Leiter(39) angeschlossen ist, von einem mit allen diesen Teilen, in inniger Berührung stehenden Kunststoffkörper (10) umschlossen sind» .

2. Druckmitteldichter Anschlussblock nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in eine Seitenwand des Kunststoffkörpers hineinführendes Anschlusskabel (11), dessen Adern mit den Anschlussleitern (39) der Steckhülsenkontakte verbunden sind, sowie mindestens einen in einen der Steckhülsenkörper (12, 13) einführbaren Stecker mit einem oder mehreren

„länglichen, denlnnenabmessüngen der Hülse entsprechenden Steckerstiften, derart, dass seine Einführungin den Steckhülsenkörper das in der Hülse befindliche Medium am entgegengesetzten Ende der Hülse herausdrückt und ihr inneres zu beiden Seiten Seiten des bzw, der Hülsenkontakte trocken wischt. --· · .._ ---

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3. Druckmitteldichter Anschlussblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steckerkörper * mit Blindstecker (21) ohne elektrische Anschlus^kabel^yorgesehen ist, der dazu dient, den bzw, die HÜisenkontakte und seine Einführung zu isOSlieren und abzuschliessen. ·■■■".'■ 009831/0505

4. Druckinitteldichter Anschlussblak nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als Unterwasser-Verteilerblock für eine Mehrzahl von abgehenden Steckeranschlüssen ausgebildet ist.

5· Druckmitteldichter Anschlussblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Zuführungskabel einstückig mit dem Kunststoffkörper verbunden ist und dass mindestens ein Teil des Anschlussleiters sov/ie des inneren Anschlussleiters der Hülsenkontakte in dem Kunststoffkörper abisoliert und verbunden ist und der umgebende Kunststoff die freiliegenden Oberflächenteile der Leiterverbindung innig Berührt.

6. Druckmitteldichter Anschlussblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckhülsenkörer (12, 13) auf ihrer Aussenseite oben und unten mit je einer Ringschulter (233 24) versehen sind und der Kunststoffkörper (10) beide Ringschultern umgreift. . ■ ,

7. Verfahren zur Hersteilung eines druckmitteldichten Anschlussblocks nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steckhülsenkörper innerhalb einer Giessform in einer gewünschten räumlichen .Gruppierung angeordnet und danach ein giessbares Kunstharz in die Form bis zu einer solchen Höhe eingegossen wird, dass die Steckhülsenkörper beim Erhärten des Kunststoffes in der gewünschten Gruppierung festgehalten werden.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mehrere Steckhülsenkörper von zylindrischer Form mit einem grösseren Durchmesser im mittleren Abschnitt geformt werden, derart, dass oben und unten an dem zylindrischen Körper Je eine Ringschulter gebildet wird und dass diese Ringschultern beim Umgiessen der entsprechend in einer Giesslorm angeordneten Steckhülsenkörper mit giessbarem Kunststoff von diesem umgriffen und beim Erhärten des Kunststoffes festgehalten wird.

9» Verfahren nach Anspruch·? oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskabel der Steckhülsenkörper teilweise abisoliert, und mit den abisolierten Adern eines geneinsamen Zuleitungskabels innerhalb der Giessfopm verbunden werden und dass die Leitungsverbindimgen beim ümgiessen der Steckhülsenkörper mit umgössen und von dem Giessmaterial Isoliert und dicht abgeschlossen werden.

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