DE2148163A1

DE2148163A1 - Kabelstecker

Info

Publication number: DE2148163A1
Application number: DE19712148163
Authority: DE
Inventors: Rudolf A.Dr. Fribourg; Witzke Günther G. Villars sur-Glane Hatschek (Schweiz). P
Original assignee: Vibro Meter SA
Current assignee: Meggitt SA
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE2148163C3; DE2148163B2; AT314008B; GB1307504A; US3763460A; CH528157A; FR2108556A5

Description

VIBHQ-METER AG,, Freiburg (Schweiz)

Kabelstecker

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kabelstecker zum Anschließen oder gegenseitigen Verbinden elektrischer Leitungen, insbesondere für Meß- und Überwachungsanordnungen mit piezoelektrischen Signalgebern, mit einem Steckergehäuse, in dem ein vorzugsweise aus keramischem Material bestehender Isoliereinsatz vorgesehen ist, der für jeden Leiter des Kabels eine Bohrung aufweist, in der ein mit dem Leiter verbundenea Kontaktelement zur federnden Aufnahme eines Anschlußstiftes angeordnet ist.

Kabelstecker dieser Art werden in der piezoelektrischen Meß- und Überwaohungstechnik zum Anschließen der Meßkabel an die Signalgeber verwendet. In letzter Zeit hat sich nun die Vibratioriaübervfaohung von rotierenden Maschinen mittels

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piezoelektrischer Vibrationsgeber durchgesetzt. Durch Weiterentwicklung der piezoelektrischen Signalgeber, insbesondere der Accelerometer, ist es möglich geworden, die Signalgeber auch an verhältnismäßig heißen Maschinenteilen zu montieren, insbesondere an Turbotriebwerken von Plugzeugen. Da die modernen Geber auch noch bei'Temperaturen von über 600 C voll einsatzfähig sind, ergaben sich diesbezüglich keine Probleme^' Dagegen treten oft Schwierigkeiten bei der Übertragung der Meßsignale vom Geber zu den zugehörigen elektronischen Einrichtungen und Geräten auf, wobei im besonderen die Kabelanschlüsse am Geber und die dem Geber benachbarten Kabelteile kritisch sind.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen werden im wesentlichen zwei verschiedene Ausführungen von Geberkabeln verwendet. Die eine Ausführung ist weitgehend konventionell aufgebaut und besitzt eine flexible Isolation, die aus hoch temperaturbeständigen Kunststoffen,_twie z.B. Polytetrafluoräthylen (Teflon) besteht. Diese Kabel können bis zu einer Temperatur von 300 C eingesetzt werden. Einen grundsätzlich verschiedenen Aufbau besitzen die sogenannten steifen, mineralisolierten Kabel, bei denen die Stahlleiter in einem anorganischen Isoliermaterial, meist Magnesiumoxyd, eingebettet sind, das von einem Stahlrohr umschlossen i3t. Diese Kabel vertragen Temperaturen bis über 1000⁰C. Da das anorganische Isoliermaterial aber hygroskopisch ist, d.h. daß es Luftfeuchtigkeit aufzunehmen vermag, müssen die Kabelenden hermetisch abgedichtet werden, da durch die Feuchtigkeitsaufnähme der Isolationswert des Kabels in unerwünschter Weise absinken

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würde. Ein solches Kabel stellt daher vor allem hinsichtlich der Abdichtung besondere Anforderungen an den Kabelstecker, insbesondere bei Verwendung auf Flugzeugen, da durch die verschiedenen Flughöhen Druckunterschiede entstehen, die das Eindringen von Luftfeuchtigkeit und Verunreinigungen erleichtern.

Bei Verwendung von piezoelektrischen Accelerometern, die bekanntlich Ladungssignale liefern, welche über ein Meßkabel an einen weiter entfernt angeordneten Ladungsverstärker weitergegeben werden müssen, muß weiterhin sowohl die Verbindungsleitung als auch der Kabelstecker einen hohen Isolationswert aufweisen, der auch bei hohen Temperaturen beibehalten wird. Außerdem muß eine Entstehung von Störladungen im Kabel und im Stecker vermieden werden.

Die bisher verwendeten Kabelstecker der eingangs angeführten Bauart erfüllen diese Anforderungen nur teilweise. Durch Verwendung von keramischem Material, insbesondere von Aluir.iniumoxydkeramik für den Isoliereinsatz wird zwar eine entsprechend hohe Temperaturfestigkeit erreicht. Der /ufbau der bekannten Stecker ist jedoch verhältnismäßig kompliziert. Mit Rücksicht auf die großen V/ärmedehnungsunterschiede zwischen den als zylindrische Buchsen ausgeführten Kontaktelementen, dem Isoliereinsatz und dem Steckergehäuse ist der Isoliereinsatz mit Spiel im Gehäuse angeordnet, wobei zu seiner Halterung ein bundartiger Vorsprung vorgesehen ist, an dem sich ein in einer Erweiterung des Gehäuses liegender Federring axial abstützt. Aus dem gleichen Grund sind auch die Kontaktelemente innerhalb des Isoliereinsatzes lose angeordnet. Um

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einen Zusammenbau der Bestandteile des Steckers zu ermöglichen, nuß der Isoliereinsatz mehrteilig ausgeführt sein. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß eine wirksame Abdichtung des Kabelendes aufgrund der komplizierten Steckerausführung in der Praxis praktisch nicht zu erreichen ist. Weiterhin wurde festgestellt, daß bei der bekannten Steckerausbildung die Entstehung von Störladungen kaum vermieden werden kann.

■ Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese

Schwierigkeiten zu vermeiden und einen einfachen Kabelstecker zu schaffen, der ausreichend temperaturbeständig ist, eine sichere hermetische Abdichtung des Kabelendes ermöglicht und die Entstehung von Störladungen vermeidet. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die bei der bekannten Ausführung festgestellten Störladungen durch sogenannte triboelektrische Effekte verursacht werden, d.h. durch Reibung und Kapazitätsänderungen aufgrund von HelatiVbewegungen zwischen den Bestandteilen des Steckers. Zweck der Erfindung ist es demnach auch, relativ zueinander bewegliche Teile im Stecker möglichst zu vermeiden.

Diese /ufgabe wird beim erfindungsgemäßen Kabelstecker dadurch gelöst, daß als Kontaktelemente unmittelbar in die Bohrungen des Isoliereinsatzes in radialer Richtung federnde · Doppelhülsen unter Vorspannung spielfrei eingesetzt sind', die mit einem Ende einen am Leiterende angeordneten Kontaktstift aufnehmen und in deren anderes Ende ein Anschlußstift einsteckbar ist. Vorzugsweise ist auch zwischen dem Isoliereinsatz und dem Steckergehäuse mindestens eine in radialer Rich-

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tung federnde Federhülse mit Vorspannung angeordnet. Durch diese radial federnden Zwischenstücke werden die Kontaktelemente im Isoliereinsatz und wird auch dieser im Steckergehäuse weitgehend unbeweglich festgehalten, so daß bei der Messung von Vibrationen keine triboelektrische Effekte erzeugende Relativbewegung zwischen den Steckerteilen auftreten kann. Trotzdem ermöglicht die elastische Halterung der Steckerbestandteile den Ausgleich auch von größeren Wärmedehnungsunterschieden. Außerdem wird eine einfache Kabelmontage ermöglicht, da an die Kabelenden nur Steckstifte gequetscht oder geschweißt werden müssen, die von rückwärts in den Kabelstecker eingeführt werden. Die Steckstifte greifen in die rückwärtige Hälfte der radial federnden Doppelhülsen ein und klemmen diese mit verhältnismäßig großem Druck unmittelbar in den Bohrungen · des Isoliereinsatzes fest. Dadurch wird ohne sonstige Befestigungsmittel eine sichere Verankerung der Doppelhülsen im Isoliereinsatz und ein guter elektrischer Kontakt erreicht. Die bisher verwendeten zylindrischen Kontaktbuchsen, die federnde Kontaktelemente als Einsatz enthalten und gesondert verankert werden müssen, fallen dabei weg. Ferner ist die erfindungsgemäße Steckerausführung auch für Verbindungen zwischen zwei Kabelenden vorteilhaft geeignet.

Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 373.439 sind zwar ' Doppelhülsen als Kontaktelemente für Steckvorrichtungen an ßich schon bekannt. Diese bestehen aus einem rohrförmigen Tragelement, in dessen Innerem nadelartige Kontaktfedern zur Aufnahme eines Kontaktstiftes angeordnet sind. In radialer

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Richtung nach außen sind diese Doppelhülsen jedoch nicht federnd ausgebildet. Sie werden wie die bekannten einfachen Kontaktbuchsen mit einem Isolierstoffmantel aus Gummi, Preßstoff oder Kunststoff als Berührungsschutz umgeben oder in metallische Kontaktbuchsen eingesetzt, welche ihrerseits in einem Stecker verankert werden. Hiezu sind aber besondere Halterungen erforderlich, wobei zum Ausgleich allfälliger Wärmedehnungsunterschiede" ein entsprechendes Spiel vorgesehen sein muß.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kabelstecker, bei der die Doppelhülsen radial federnd ausgebildet und ohne Zwischenschaltung von Metallbuchsen unmittelbar im Isoliereinsatz selbst festgeklemmt sind, erübrigen sioh dagegen Vorsprünge und Absätze zur Verankerung des Isoliereinsatzes im Steckergehäuse. Das Gehäuse kann daher unter Einhaltung vorgegebener Kontaktabstände raumsparend mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser ausgeführt werden. Dadurch wird es möglich, bei einer Ausführung mit einer zur Befestigung des Steckers an einem Signalgeber üblicherweise vorgesehenen Überwurfmutter nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den Isoliereinsatz als einstückigen zylindrischen Körper mit im wesentlichen gleichbleibendem Außendurchmesser und das Steckergehäuse in seinem an die Überwurfmutter anschließenden Abschnitt mit einem kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Überwurfmutter auszubilden, wobei die Überwurfmutter zum Aufbringen und Auswechseln eines Dichtringes über das Steckergehäuse ssurückschiebbar ist. Damit wird mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kabelsteckers als Voraussetzung erstmals

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eine sichere und in gleicher Weise einfache Abdichtung zwischen dem Kabelstecker und dem Signalgeber ermöglicht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kabelsteckers dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen je eine beispielsweise Ausführungsform des Steckers im axialen Mittelschnitt, Fig. 3 zeigt ein Detail in Seitenan- _v sieht und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.

In beiden Ausführungsbeispielen besteht der Kabelstecker aus einem im wesentlichen zylindrischen Steckergehäuse 1, das aus Herstellungsgründen aus zwei Teilen zusammengeschweißt und mit einer Überwurfmutter 2 zum Befestigen des Kabelsteckers an dem anzuschließenden Signalgeber versehen ist. Z„ur Abdichtung ist auf das Steckergehäuse 1 ein Di'chtring 3 aufgesetzt, der durch die Überwurfmutter 2 an einen Bund des Gehäuses angepreßt wird und so eine sichere Abdichtung des Kabelsteckers gewährleistet. Nach Zurückschieben der Überwurfmutter 2 über das Gehäuse 1 kann der Dichtring 3 leicht aufgebracht und ausgewechselt werden. Im Inneren des Steckergehäuses 1 ist ein Isoliereinsatz 4 angeordnet, der aus einem einstückigen, zylindrischen Körper aus keramischem Material besteht und zwei axiale Bohrungen 5 und 6 aufweist. In den Bohrungen 5»6 befindet sich je eine Doppelhülse 7, die als Kontaktelement dient.·

In den Fig. 3 und 4 ist eine solche Doppelhülse 7 dargestellt. Diese besteht aus einer etwa hohlzylindrischen Buchse mit drei im Abstand angeordneten Ringabschnitten 8, zwischen denen schmale Federlamellen 9 vorgesehen sind, die radial nach

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innen gewölbt sind. Die Doppelhülse 7 ist mit einem auch durch die Hingabschnitte 8 durchgehenden Längsschlitz 10 versehen, so daß sie in radialer Richtung federt. Die Doppelhülsen 7 weisen in entspanntem Zustand einen größeren Durchmesser als die Bohrungen 5 und 6 des Isoliereinsatzes 4 auf und sind in diese mit Vorspannung eingesetzt, so daß die Singabschnitte 8 fest an der Bohrung anliegen, wie aus den Fig. und 2 ersichtlich ist. Sie werden dadurch in den Bohrungen 5» 6 sicher und spielfrei festgehalten, können aber dennoch aufgrund ihrer Elastizität auch bei großen Temperaturänderungen Wärmedehnungsunterschiede zum Isoliereinsatz 4 ausgleichen. Zwischen dem Isoliereinsatz 4 und dem Steckergehäuse 1 ist eine ähnlich den Doppelhülsen 7 ausgebildete Federhülse 11 angeordnet, die gleichfalls federnde Lamellen und einen Längsschlitz aufweist, so daß sie den Isoliereinsatz 4 im Steckergehäuse sicher festhält und gleichfalls Wärmedehnungsunterschiede ausgleichen kann.

An ihrem innenliegenden Ende ist in ,jede Doppelhülse 7 ein Kontaktstift 12 eingesteckt, der an einem Ende eines Leiters 13 des in den Stecker eingesetzten Kabels 14 elektrisch leitend angebracht ist. Die federnden Lamellen 9 der Doppelhülse 7 sichern dabei einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktstift 12 und der Doppelhülse 7. Gleichzeitig wird durch das Einstecken des Kontaktstiftes 12 die radial nach außqn federnde Doppelhülse 7 an die Wandung der Bohrung 5 bzw. 6 mit verhältnismäßig großem Druck angepreßt und so im Isoliereinsatz 4 sicher fixiert. Das vordere Ende

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der Doppelhülse 7 ist für die Aufnahme von Anschlußstiften _v ■bestimmt, beispielsweise der Anschlußstifte eines Signalgebers. Es können aber auch die Kontaktstifte eines anderen Kabels in den vorderen Teil der Doppelhülsen eingesteckt werden, so daß der erfindungsgemäße Kabelstecker ohne Änderung seines prinzipiellen Aufbaues auch zum gegenseitigen * * Verbinden elektrischer Kabelleitungen verwendet werden kann.

Der in Pig. 1 gezeigte Kabelstecker ist an ein flexibles Kabel 14 angeschlossen, das in konventioneller Weise aufgebaut ist. Die Fixierung des Kabels im Stecker erfolgt in an sich bekannter V/eise durch eine als Druckschraube dienende Überwurfmutter 15, die auf das Steckergehäuse 1 aufgeschraubt ist, mit Hilfe eines Druckringes 16, der auf ein elastisches Element 17 wirkt. Ferner ist ein Masseanschlußring 18 vorgesehen, der das Ende der Abschirmung 19 des Kabels elektrisch leitend an das Steckergehäuse 1 anpreßt.₄Die beiden Oberwurfmuttern 2 und 15 sind mit Ausfräsungen 20 und 21 versehen, die einander gegenüberstehen. Zur Sicherung der Überwurfmuttern 2,15» die gegenläufige Gewinde aufweisen, kann um das Steckergehäuse 1 eine Feder gelegt werden, die in die Ausfräsungen 20 und 21 einrastet.

Die AusfUhrungsfonn nach Fig. 2 ist für ein steifes, mineralisoliertee Kabel bestimmt. Um einen hermetischen Abschluß zu erzielen, ist der Stahlmantel des Kabels 14 in ein mehrteiliges Gehäuse 22 hart eingelötet. Die beiden Leiter 13 sind durch rohrförmige, mit keramischem Material isolierte

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Durchführungen 23 aus dem Gehäuse 22 herausgeführt, wobei ihre Enden in röhrchenförmigen Kontaktstiften 12 sitzen. Nach Ausheizen und Evakuieren des Gehäuses 22 durch die noch offenen Kontaktstifte 12 hindurch wird das Kabel getrocknet und auf hohe Isolation gebracht, worauf dann die Leiterenden am außenliegenden Ende mit den Kontaktstiften 12 hermetisch dicht verschweißt werden. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das so hermetisch abgeschlossene Gehäuse 22 in das Steckerge-

häuse 1 eingesetzt und am rückwärtigen Ende durch eine umlaufende Schweißnaht 24 mit dem Steckergehäuse 1 verschweißt. Dadurch ergibt sich ein hermetischer Abschluß des Kabelendes, so daß keinerlei Premdstoffe eindringen können, die den Isolationswert der mineralischen Kabelisolierung verschlechtern könnten. Die Kontaktstifte 12 sitzen wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in den rückwärtigen Teilen der Doppelhülsen 7, so daß aufgrund der federnden Lamellen 9 ein guter elektrischer Kontakt gewährleistet» ist. Die Montage

_k des Kabelsteckers am Kabelende ist dabei denkbar einfach.

Patentansprüche

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Claims

Patentanspruch

1./Kabelstecker zum Anschließen oder gegenseitigen Verbinden elektrischer leitungen, insbesondere für Meß- und Überwachungsanordnungen mit piezoelektrischen Signalgebern, mit einem Steckergehäuse, in dem ein vorzugsweise aus keramischem Material bestehender Isoliereinsatz vorgesehen is4.»* der für jeden Leiter des Kabels eine Bohrung aufweist, in der ein mit dem Leiter verbundenes Kontaktelement zur federnden Aufnahme eines Anschlußstiftes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktelemente unmittelbar in die Bohrungen (5»6) des Isoliereineatzes (4) in radialer Richtung federnde Doppelhülsen (7) unter Vorspannpng^spielfrei eingesetzt sind, die mit einem Ende einen am Leiterende angeordneten Kontaktstift (12) aufnehmen und in deren anderes Ende ein Anschlußstift einsteckbar ist.

2. Kabelstecker nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet, daß

k zwischen dem Isoliereinsatz (4) und dem Steckergehäuse (1) mindestens eine in radialer Richtung federnde Pederhülse (11) mit Vorspannung angeordnet i3t.

3. Kabelstecker nach Anspruch 1 oder 2, mit einer über dem Gehäuse angeordneten Überwurfmutter zur Befestigung des Steckers an einem Signalgeber, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (2) als einstückiger zylindrischer Körper mit im wesentlichen gleichbleibendem Außendurchmesser ausgebildet ist und das Steckergehäuse (1) in seinem an die Überwurfmutter (2) anschließenden Abschnitt einen kleineren Außendurchmeaaer als der Innendurchmesser der Überwurf-

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nutter (2) aufweist, wobei die Überwurfmutter (2) zum Auf bringen und Auswechseln eines Dichtringes (3) über das Steckergehäuse (1) zurückschiebbar ist.

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ι Λ·.

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