DE2745026A1

DE2745026A1 - Elektrischer verbinder

Info

Publication number: DE2745026A1
Application number: DE19772745026
Authority: DE
Inventors: Kamal Shawiky Boutros
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1978-04-13
Also published as: FR2368161A1; BR7706620A; GB1564576A; JPS5359882A

Description

PAT FiiMTANWÄLFE A. GRÜNECKER

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H. KINKELDEY

OR. ING.

W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

OR Reft NAT QPU-PHVS

P. H. JAKOB

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G. BEZOLO

DR SB» NM- 0R--O«*

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSe «3

P 12 031

6. Okt. 1977

BUNKER RAMO CORPORATION

Commerce Drive, Oak Brook, 111. 60521, USA

Elektrischer Verbinder

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbinder, insbesondere auf einen Pilterverbinder, und
betrifft dabei insbesondere ein rohrförmiges Pi-Filter
und seine Verbindung mit einem zugeordneten Stiftkontakt und einer metallenen Verbinderfassung.

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Die US-PS 3 588 758 beschreibt ein als Pi-Filter ausgebildetes rohrförmiges Filter. Das Filter umgibt einen Stiftkontakt und ist in einer Bohrung einer massiven Erdungsplatte angeordnet. Ein gemeinsamer Anschluß zweier Kondensatoren ist über wenigstens eine längliche, in der Bohrung angeordnete Feder elektrisch leitend mit der Erdungs- oder Masseplatte verbunden. Die Verbindung mit dem Stiftkontakt erfolgt über eine Spreizfeder, welche in der Mittelöffnung des rohrförmigen Filters angeordnet ist und sich in Anlage am Stiftkontakt befindet.

Die US-PS 3 743 979 beschreibt ein ähnliches rohrförmiges Filter, bei welchem die elektrische Verbindung mit einer an der Innenseite des Filters vorhandenen Metallschicht durch an einem Stiftkontakt radial auswärts gebogene Federzungen gebildet ist.

Bekannt ist ferner eine ebene Kondensatoranordnung, in welcher die Kondensatorplatten radial zu einer Stiftelektrode angeordnet sind. Die mit der Stiftelektrode zu verbindenden Platten sind untereinander über eine Metallisierung der Innenfläche verbunden, an welcher sich eine getrennt hergestellte und auf der Stiftelektrode sitzende Kontaktfeder in Anlage befindet.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Filters, insbesondere eines Pi-Filters, welches auf einfache Weise herstellbar und unter Verwendung einer möglichst geringen Anzahl von Anschlußstellen in einem Verbinder einbaubar und anschließbar ist.

Ferner bezv/eckt die Erfindung die Schaffung eines Pi-Filters, von beträchtlich erhöhter Kapazität und dadurch erheblich verbesserten Hochfrequenz-Abschirmcharakteristiken.

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Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines eine hohe Kapazität aufweisenden ?i-Filters, welches unter Anwendung bekannter Elemente und Verfahren in einer neuartigen Form herstellbar ist.

Der im folgenden verwendete Ausdruck "Stiftkontakt" bezeichnet einen Kontakt, welcher sich durch ein rohrförmiges Filter hindurch erstreckt und mit diesem elektrisch verbunden ist, er ist also nich nur auf einen Steckerkontakt beschränkt.

Gemäß der Erfindung ist ein Stiftkontakt in einem Durchlaß eines in einer metallenen Verbinderfassung sitzenden Isoliereinsatzes angeordnet. Die Fassung ist in herkömmlicher Weise mit Hasse verbunden. Ein den Stiftkontakt koaxial umgebendes rohrförmiges Filter hat eine innere rohrförmige Induktivität und eine diese umgebende rohrförmige Kapazität in Form zweier Kondensatoren eines Pi-Filters. Die Innenfläche der aus einem Ferritröhrchen gebildeten Induktivität trägt eine Metallschicht, welche an den Enden des Röhrchens mit zwei voneinander getrennten Metallschichten an der Innenseite eines ein Teil der Kondensatoren darstellenden dielektrischen, beispielsweise keramischen Röhrchens verbunden ist. An der Außenseite trägt das dielektrische Röhrchen eine die Metallschichten an der Innenseite überlappende weitere Metallschicht. Die äußere Metallschicht stellt die Masseelektrode für das Filter dar, während die innere Metallschicht einen geraeinsamen Anschluß für die elektrische Verbindung mit dem Stiftkontakt darstellt. Bei einem elektrischen Verbinder, dessen Kontfkte an Ort und Stelle auswechselbar sein sollen, trägt jeder Stiftkontakt ein Federelement mit wenigstens einer radial hervorstehenden Krümmung für die Anlage an der Metallschicht an der Innenseite des Ferritröhrchens. Sollen die Kontakte nicht auswechselbar sein, so können sie und

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die Metallschicht des jeweiligen Ferritröhrchens etwa durch Verlöten stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Im folgenden ist nur eine Anordnung mit auswechselbaren Kontakten im einzelnen erläutert. Eine einfache, vorzugsweise ebene Feder ist vorzugsweise quer zum Filter angeordnet, so daß sie dessen äußere Metallschicht und die Verbinderfassung berührt und somit eine Masseverbindung darstellt.

Gemäß der Erfindung ist ein rohrförmiges Filter als ein Pi-Filter ausgebildet, bei welchem ein Paar Kondensatoren eine beträchtlich größere Kapazität als bisher möglich aufweisen. Ein solches Filter ist in einfacher V/eise aus zwei mehrschichtigen rohrförmigen Kondensatoren aufgebaut. Die rohrförmigen Kondensatoren haben jeweils mehrere hohlen, konzentrische Schichten aus Isoliermaterial, welche an der Außenseite jeweils eine Metallschicht tragen. Diese mehrschichtige Anordnung ist zu einer einstückigen Einheit verschmolzen, in welcher sich die Metallschichten abwechselnd zu den einander gegenüberliegenden Enden erstrecken. An jedem Ende sind die zu diesem verlaufenden Metallschichten untereinander durch eine weitere Metallschicht verbunden. Zwei derartig aufgebaute Kondensatoren sind miteinander fluchtend auf Stoß zusammengefügt, so daß sich die mit den radial äußersten Metallschichten verbundenen zusätzlichen Metallschichten auf den einander zugewandten Stirnseiten gegenseitig berühren. Ein in der vorstehend beschriebenen Weise metallisiertes Ferritröhrchen wird koaxial in die Kondensatoren eingesetzt, und die Metallschichten an den äußeren Enden der beiden Kondensatoren werden mit der Metallschicht an der Innenseite des Ferritröhrchens verbunden. Die Verbindung der beiden Kondensatoren miteinander und mit der Metallschicht des Ferritröhrchens kann durch Verlöten, Verschmelzen oder sonstwie bewerkstelligt sein.

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In folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Schnittansicht eines elektrischen Verbinders in einer erfindungsgemäßen Ausführung,

Fig. 2 eine Teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines im Verbinder nach Fig. 1 verwendeten Pi-Filters,

Fig. 3 eine Schrägansicht einer im erfindungsgemäßen Verbinder verwendbaren Kontaktfeder und

Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines Pi-Filters in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Ein in Fig. Ί dargestellter elektrischer Verbinder 10 hat eine metallene Fassung 12 mit einem vorderen Ende 14, welches mit einem komplementären Verbinder zusammensteckbar ist, und einem hinteren Ende 16 für die Befestigung ein einem mehrpoligen Kabel. Die Fassung 12 enthält eine dielektrische Kontakthalterung mit einem hinteren Isoliereinsatz 18, einer Kontakt-Haltescheibe 22 und einem vorderen Isoliereinsatz 26. Die Isoliereinsatze und die Haltescheibe sind vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Isoliermaterial. Der vordere Isoliereinsatz 26 hat einen Durchlaß 28, welcher mit einem Durchlaß 20 im hinteren Einsatz 18 und einem Durchlaß 24 in der Haltescheibe 22 fluchtet. Vor dem vorderen Einsatz 26 sitzt eine Dichtungsscheibe mit einem Durchlaß 32 und ein entlang dem Umfang verlaufender Dichtungsring 50. Der Durchlaß 32 fluchtet in Axialrichtung mit den Durchlässen 28, 20, 24.

Der Verbinder enthält mehrere elektrische Kontakte 34·· Wie man in Fig. 1 erkennt, hat ein die miteinander fluch-

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tenden Durchlässe 20, 24, 28, 32 durchsetzender Stiftkontakt 34 ein vorderes Teil 36 für die Verbindung mit einem Kontakt eines komplementären Verbinders, ein hinteres Teil 38 für den Anschluß eines elektrischen Leiters und ein in den Isoliereinsätzen 18, 26 sitzenden Mittelsbück 40. Ferner hat der Kontakt 34 einen radial hervorstehenden Bund 41 mit einer Vorderseite, welche sich in Anlage an der Rückseite 43 des Isolierainsatzes 18 befindet, um die Bewegung des Kontakts nach vorn zu begrenzen, und einer Rückseite für den Angriff von elastischen Haltefingern 39·, welche eine Rückwärtsbewegung des Kontakts verhindern. Die Finger 39 lassen sich mittels eines geeigneten Werkzeugs auseinanderspreizen, so daß der Kontakt 34 rückwärts herausgezogen werden kann. Diese Anordnung ist allgemein bekannt. Hinter der Haltescheibe 22 sitzt eine von einem Durchlaß 44 durchsetzte hintere Dichtung 42. Der Durchlaß 44 dient der Aufnahme eines am hinteren Ende 98 des Kontakts anzuschließenden Leiters. Die hintere Dichtung 42 ist unter radialer Kompression in die Fassung 12 eingesetzt, so daß sie sich in fester Anlage an dieser befindet und die Durchlässe 44 abdichtend um die eingeführten Leiter herum zusammengepreßt sind. Die vordere Dichtung 30, der Dichtungsring 50 und die hintere Dichtung 42 sind aus einer Gummimasse, vorzugsweise aus einem chemisch resistenten Fluorsilikongummi.

Die Isoliereinsätze und die Haltescheibe haben im wesentlichen zylindrische Form Der vordere Isoliereinsatz 26 stützt sich mit einer vorwärts gerichteten Stufe 52 an einer rücktvärts gewandten Stufe 54 der Fassung 12 ab. Der hintere Einsatz 18 stützt sich über eine im folgenden beschriebene Erdungsscheibe 66 am vorderen Einsatz 26 ab und die Haltescheibe 22 befindet sich in direkter Anlage am hinteren Einsatz 18. Die Haltescheibe 22 hat ein sich nach hinten konisch erv/eiterndes Teil 56,

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welches in eine komplementär geformte Aussparung 4-6 der Fassung 12 einrastet, so daß eine rückwärts gewandte Stufe 58 der Haltescheibe in Anlage an einer vorwärts gerichteten Stufe 60 der Passung 12 kommt, um die Haltescheibe 22 sowie die Isoliereinsätze 18, 26 in der Fassung festzuhalten.

Zwischen den beiden Isoliereinsätzen 18, 26 sitzt ein Masseleiter 66 in Form einer perforierten Scheibe. Der Masseleiter 66 hat einen abgewinkelten, federnden Rand 68, welcher sich in Anlage an der Innenseite der metallenen Fassung 12 befindet. Im Bereich der einzelnen Kontakte hat der Masseleiter 66 jeweils eine Öffnung mit einem diese umgebenden, federnden Rand 70, welcher in bezug auf die Achse des jeweiligen Kontakts radial einwärts und rückwärts hervorsteht und sich in Anlage an einem Ilssseanschluß 84- an der Außenseite eines rohrförmigen Filters 72 befindet. Das rohrförmige Filter 72 hat ferner einen inneren Leiter 80, welcher über eine Kontaktfeder 106 elektrisch mit dem mittleren Teil 40 des Stiftkontakts 34- verbunden ist. Ein Teil des Mittelstücks 4-0 hat einen verkleinerten Durchmesser mit einer rückwärts gewandten Stufe 102 und einer vorwärts gerichteten Stufe 104·. Die Kontaktfeder 106 sitzt zwischen den beiden Stufen und stützt sich an ihnen ab.

Das im einzelnen in Fig. 2 dargestellte Filter 72 weist ein Keramikröhrehen 82 mit einer Innen- und einer Außenfläche auf. Die Außenseite trägt eine Metallschicht 84- und die Innenseite trägt zwei voneinander getrennte, die äußere Metallschicht 84- überlappende Metallschichten 86, 88. Die inneren Metallschichten 86, 88 stellen jeweils eine Kondensatorplatte dar, und die äußere Metallschicht bildet eine den beiden anderen Platten gemeinsame Kondensatorplatte und außerdem, in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, einen Masseanschluß für die Konden-

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satoren. Eire koaxial in der so geformten rohrförmigen Kapazität angeordnete rohrförmige Induktivität weist ein Ferritröhrchen 78 auf, welches ebenso eine Innenseite und eine Außenseite hat. Die Innenseite des Ferritröhrchens 78 trägt eine Metallschicht 80, welche an beiden Enden des Röhrchens mit den Metallschichten 86, 88 verbunden ist. Die Metallschichten 80, 84-, 86, 88 sind vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitfähigen Metall, insbesondere aus Silber. Die Verbindungen 90, 100 zwischen den Metallschichten 80 und 86, 88 können beispielsweise gelötet sein. Bei Verwendung einer leicht abgewandelten Anordnung von Einsätzen kann auch ein nicht lösbar eingesetzter Kontakt verwendet und bei der Fertigung der Filteranordnung über die Lötverbindungen 90, 100 fest mit dieser verbunden werden.

Wie man in Fig. 1 erkennt, ist das Filter 72 um den Stiftkontakt 34 herum in die miteinander fluchtenden Durchlässe 20, 28 der Einsätze 18, 26 eingesetzt. Vor und hinter dem Filter sind vorzugsweise elastische Einlagen 7^> für die Aufnahme von Druckspannungen angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine in der Ausführungsform nach Fig. 1 mit auswechselbaren Kontakten verwendbare Kontaktfeder 106. Diese hat zwei ringförmige Endstücke 108, 112 jeweils mit einer Stirnfläche 110 bzw. 114. Wie man in Fig. 1 erkennt, stützen sich die Stirnflächen 110, 114 an den radialen Stufen 102 bzw. 104 des Stiftkontakts 34 ab. Zv/ischen den beiden ringförmigen Endstücken 108, 112 der Kontaktfeder 106 erstrecken sich zwei auswärts gekrümmte Federschenkel 116, 118. Die ringförmigen Endstücke 108, 112 haben jeweils einen Längsschlitz 120 bzw. 122, so daß sie an dem eingeschnürten mittleren Teil des Stiftkontakts eingerastet werden können.

Die Erfahrung zeigt, daß die Kapazität eines Pi-Filters

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t -

mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau im allgemeinen auf höchstens ca. 30 000 pf begrenzt ist. Aus den in Fig. 4- mit 132 bis 140 bezeichneten Elenenten läßt sich ein rohrförmiger mehrschichtiger Kondensator mit einer Kapazität von ca. 60 000 pf konstruieren. Gemäß der Erfindung läßt sich jedoch eine Anordnung der vorstehend anhand von Fig. 2 beschriebenen Art durch die Verwendung von mehrschichtigen Kapazitäten zu einem Pi-Filter mit einer sehr hohen Kapazität von beispielsweise ca. 120 000 pf ausbauen. Ein solches Pi-Filter ist in Fig. 4- dargestellt.

Das in Fig. 4- gezeigte Pi-Filter 124- kann in der gleichen Weise eingebaut werden wie das Filter 72 in Fig. 1 und und weist zwei auf Stoß miteinander verlötete, mehrschichtige Kondensatoren und ein koaxial darin angeordnetes metalliesiertes Ferritröhrchen auf.

Das Pi-Filter 124- nach Fig. 4- enthält mehrere konzentrisch angeordnete, rohrförmige Isolierstoffschichten 132, welche Kondensatorplatten in Form von Hetallschichten 134-, 136 tragen. Die mehrschichtige Anordnung wird zu einer einstückigen Einheit zusammengefügt. Die Metallschichten 134- v/erden an einem Ende über eine Metallschicht 14-0 und die anderen Metallschichten 136 am anderen Ende über eine Metallschicht 138 miteinander verbunden, so daß ein Kondensator von C-förmigem Querschnitt entsteht. Ein zweiter Kondensator gleicher Art weist mehrere rohrförmige Isolierstoffschichten 14-2 mit darauf angeordneten Met all schicht en 14-4-, 14-6 auf. Die Metallschichten 14-4- sind an einem Ende des Kondensators über eine Metallschicht 15O und die anderen Metallschichten 146 am anderen Ende über eine Metallschicht 14-8 miteinander verbunden. Die beiden Kondensatoren werden koaxial miteinander ausgerichtet, so daß die Metallschichten 14Ό, I50 in gegenseitige Anlage kommen,

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γ -

und die Metallschichten 140, 150 v/erden miteinander verlötet. Die äußeren Metallschichten 13^-, 144- stellen somit ebenso wie die Metallschicht 84 in Fig. 1 und 2 die Masseelektrode dar, während die Metallschichten 138, 148 voneinander getrennte Anschlüsse der Kondensatoren darstellen.

Konzentrisch zu einer Längsachse 160 wird ein Ferritröhrchen 152 in die beiden Kondensatoren eingesetzt. Das mit den Kondensatoren koaxiale Ferritröhrchen 152 hat an der Innenseite eine Metallschicht 154 und an den Stirnseiten zv/ei mit der Metallschicht 154 verbundene Metallschichten 156, 158. Die Metallschichten I56, 158 sind durch Verlöten, Verschmelzen oder auf andere V/eise elektrisch leitend mit den Metallschichten 148 bzw. 138 verbunden. Dadurch sind die beiden getrennten Anschlüsse der Kondensatoren mit einem durch die Metallschicht 15^ gebildeten gemeinsamen Filteranschluß verbunden.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

PATENTANWÄLTE: A. GRUNECKER H. KINKELDEY GR-MQ W. STOCKMAIR K. SCHUMANN OR HEK NAT. · OPL-MVS P. H. JAKOB G. BEZOLO 8 MÜNCHEN MAXlHlUANSTt)ASSI P_a_t_e n_t_a_n_s_p_r_ü_c_h_e

1.1 Elektrischer Verbinder, gekennzeichnet lurch eine metallene Verbinderfassung (12), durch eine in der Fassung angeordnete und von einem Durchlaß (20, 24-, 28, 32) durchsetzte, isolierende Einsatzanordnung (18, 22, 26, 30), durch einen sich durch den Durchlaß erstreckenden und darin befestigten elektrischen Kontakt (34), durch ein in dem Durchlaß angeordnetes und von dem Kontakt durchsetztes, rohrförmiges Filter (72), mit einem eine Innen- und eine Außenfläche aufweisenden, rohrförmigen Isolierteil (82), einer ersten Elektrode (84) an der Außenseite des Isolierteils, wenigstens einer zweiten am Isolierteil angeordneten Elektrode (88, 90), einem im rohrförmigen Isolierteil angeordneten, eine Innen- und eine Außenseite aufweisenden, rohrförmigen Induktionsteil und einer an der Innenseite des Induktionsteils angeordneten und elektrisch mit der zweiten Elektrode verbundenen Kontaktelektrode (80), Durch ein auf dem elektrischen Kontakt angeordnetes und in Anlage an der Kontaktelektrode befindliches, federndes Kontaktelement (106) und durch ein sich radial zum rohrförmigen Filter erstreckendes Leiterteil (66), welches

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sich in Berührung mit der Verbinderfassung und der ersten Elektrode befindet.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförtnige Filter ein Pi-FiI-ter (72) ist und ein Paar zweite Elektroden (86, 88) aufweist, welche sich von den Enden des rohrförmigen Isolierteils her über bestimmte Bereiche von dessen Innenfläche erstrecken, daß sich die erste Elektrode (84) die beiden zweiten Elektroden überlappend über ein mittleres Teil der Außenseite des Isolierteils erstreckt und daß die Kontaktelektrode (80) an den Enden des Isolierteils und des Induktionsteils (82) elektrisch mit den beiden zweiten Elektroden verbunden ist.

3- Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktionsteil ein Ferritröhrchen (78) und die Kontaktelektrode eine auf dieses aufgebrachte Metallschicht (80) ist.

4. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Isolierteil ein Keramikröhrchen (82) ist und daß die ersten und zweiten Elektroden auf die Außen- bzw. Innenseite des Keramikröhrchens aufgebrachte Metallschichten (84- bzw. 86, 88) sind.

5. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt (34) ein Paar in gegenseitigem Abstand angeordneter Stufen (104, 106) aufweist und daß das federnde Kontaktelement (106) zwischen den beiden Stufen angeordnet ist und wenigstens einen radial auswärts hervorstehenden, gekrümmten Federschenkel (116, 118) aufweist.

6. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Isolierteil (82)

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ein keramisches Material als Isoliermaterial enthält.

7. Verbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (66) in der metallenen Fassung (12) angeordnet ist und sich von dieser zum Filter (72) erstreckt, und daß er einen ersten, in Anlage an der Fassung und einen zweiten, in Anlage an der ersten Elektrode (84) befindlichen, federnden Kontakt (68 bzw.70) aufweist.

8. Verbinder nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine zweite Elektrode mehrere in radialen Abständen angeordnete, elektrisch miteinander verbundene ringförmige zweite Elektroden (136, 146) aufweist, daß eine Elektrode jedes Paares der zweiten Elektroden an einem Ende des Isolierteils (132, 142) mit zugeordneten Elektroden verbunden ist, daß die andere Elektrode jedes Paares der zweiten Elektroden am anderen Ende des Isolierteils mit ihr zugeordneten Elektroden verbunden ist, daß die Kontaktelektrode (154) an einem Ende mit der einen und am anderen Ende mit der anderen Elektrode des Paares der zweiten Elektroden verbunden ist und daß mit der ersten Elektrode verbundene, paarweise angeordnete ringförmige Elektroden (134, 144) mit den zweiten Elektroden abwechselnd in gegenseitigen radialen Abständen angeordnet sind.

9- Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Isolierteil (82) und die ersten und zweiten Elektroden (84 bzw. 86, 88) zwei axial miteinander fluchtende rohrförmige Kondensatoren bilden.

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10. Verbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Kondensatoren jeweils mehrere zusätzliche Eleicti^oden (13^, 14-4-, 136, i'i-6), eine erste Metallschicht (140, 150) an einem ersten Ende für die Verbindung der zusätzlichen Elektroden mit der ersten Elektrode und eine zweite Metallschicht (138, 148) für die elektrische Verbindung der wenigstens einen zweiten Elektrode mit der Kontaktelektrode (15^) aufweisen.

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