DE3921044A1 - Elektrischer verbinder mit unter wasser zusammenfuegbaren verbinderteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder mit unter Wasser zusammenfügbaren Verbinderteilen.

Bei vielen Unterwasseranwendungen müssen elektrische Verbin­ der mit unter Wasser zusmmenfügbaren Verbinderteilen benutzt werden. Dies trifft insbesondere bei Einrichtungen zu, die auf dem Meeresgrund permanent installiert sind, z.B. Off­ shore-Produktions-Anlagen zur Öl- und Gasförderung. Elektri­ sche Verbinder mit unter Wasser zusammenfügbaren Verbinder­ teilen sind erforderlich, wenn bei den oben angegebenen An­ lagen Teile zu Wartungs- und/oder Reparaturzwecken zurückge­ holt werden müssen.

Der älteste Typ eines Unterwasser-Verbinders ist der (auch als Stift-auf-Stift- oder Steckverbinder bezeichnete) Stift- Verbindertyp. Dieser Typ ist kompakt und hinsichtlich seiner elektrischen Merkmale praktisch transparent. Dieser Verbin­ dertyp ist jedoch sowohl in Feld- als auch Laborversuchen häufig ausgefallen, und bei langlebigen Unterwasseranlagen wird er nur zögernd verwendet. Ins einzelne gehende Unter­ suchungen zeigen, daß viele Verbinderausfälle auf Eindringen von Wasser in den Bereich zwischen den elektrischen Kontakt­ stücken der Verbinderteile zurückgeführt werden können.

Wo immer eingedrungenes Wasser zwischen zwei Metallen, die sich auf verschiedenen elektrischen Potentialen befinden, einen (Meer)Wasser-Leckweg schafft, kommt es zu elektroche­ mischen Vorgängen, die elektrochemische Korrosion, Gasent­ wicklung und schließlich den vollständigen Ausfall des Ver­ binders hervorrufen können. Eindringen von Wasser in den Bereich zwischen den elektrischen Kontaktstücken wird als ein grundsätzliches Problem der unter Wasser zusammenfügba­ ren Steckverbinder betrachtet, weil es seinen Ausgang bei kleinsten Beschädigungen von Dichtungen während des Zusam­ menbaus haben kann. Derartige Schäden können durch kleine Partikel, wie z.B. Sandkörner, ohne weiteres verursacht werden.

Ein anderer Verbindertyp ist der kapazitive Verbinder. Er ist von hervorragender Zuverlässigkeit, was darauf zurück­ geht, daß zwischen den elektrischen Kontaktstücken vorhande­ nes (Meer)Wasser als dielektrisches Medium benutzt wird, statt zu versuchen, sein Eindringen zu verhindern. Ferner ist er von großer Leistungsfähigkeit und einfach herzustel­ len.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen unter Wasser zusammenfügbaren elektrischen Verbinder für einen großen Be­ reich von Nennleistungen zu schaffen, in dem die vorteilhaf­ ten Merkmale des elektrischen Unterwasser-Steckverbinders mit der Zuverlässigkeit des kapazitiven Verbinders vereint sind. Der Verbinder soll auch gegen Lecken an den Dichtungen zwischen den Verbinderteilen tolerant sein. Außerdem soll der kapazitive Verbinder dahingehend verbessert werden, daß gegen den Kriechstrom, der an unvollkommenen Dichtungen zwi­ schen den Verbinderteilen entsteht, in zweckdienlicher Weise vorgesorgt ist.

Der diese Aufgabe lösende elektrische Verbinder ist mit sei­ nen vorteilhaften Merkmalen und Ausgestaltungen in den Pa­ tentansprüchen gekennzeichnet.

Der elektrische Verbinder gemäß der Erfindung umfaßt zwei voneinander lösbare Verbinderteile. Jedes Verbinderteil weist wenigstens ein in einen Körper aus einem elektrisch isolierendem Werkstoff eingebettetes elektrisches Kontakt­ stück auf, welches mit einem elektrischen Kontaktstück des anderen Verbinderteils in der Weise elektrisch verbindbar ist, daß Flächen der umgebenden Körper aus elektrisch iso­ lierendem Werkstoff einander zugewandt sind. Ferner weist wenigstens eines der Verbinderteile eine in der genannten Fläche nahe dem Kontaktstück ausgebildete Vertiefung auf, einen gekrümmten Schirm aus Metall, der die Wand der Vertie­ fung in der Nähe des elektrischen Kontaktstückes wenigstens zum Teil bedeckt, und Mittel zum Anpassen des elektrischen Potentials vom Schirm an das elektrische Potential des be­ nachbarten elektrischen Kontaktstücks desselben Verbinder­ teils.

Bei einer zweckdienlichen Ausführungsform der Erfindung ist der bzw. sind die gekrümmten Schirme aus Metall auf einen kapazitiven Verbinder angewandt. Jedes Verbinderteil weist wenigstens ein elektrisches Kontaktstück auf, das von einer in einen Körper aus elektrisch isolierendem Werkstoff einge­ betteten Elektrode gebildet ist, wobei das Kontaktstück bzw. die Elektrode so angeordnet ist, daß, wenn das Verbinderteil mit dem anderen Verbinderteil zusammengefügt ist, die Kon­ taktstücke bzw. Elektroden beider Verbinderteile einander zugewandt sind, dabei zwischen ihnen eine mit Meerwasser oder einem anderen elektrisch leitfähigen Medium gefüllte Vertiefung belassen ist. Nach dem Zusammenfügen der beiden Verbinderteile sind außerdem die Flächen der umgebenden Kör­ per aus elektrisch isolierendem Werkstoff einander zuge­ wandt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgen­ den anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen herkömmlichen unter Wasser zusmmenfügbaren Verbinder,

Fig. 2 die elektrischen Kontaktstücke desselben Verbinders im einzelnen,

Fig. 3 eine Einzelheit eines Verbinders gemäß der Erfin­ dung, bei dem die Kontaktstücke beider Verbinder­ teile mit etwa gleichgroßen gekrümmten Schirmen aus Metall versehen sind,

Fig. 4 eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungs­ form, bei der die Kontaktstücke beider Verbinder­ teile mit gekrümmten Schirmen aus Metall verschie­ dener Größe versehen sind,

Fig. 5 eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungs­ form, bei der die Kontaktstücke nur eines der bei­ den Verbinderteile mit gekrümmten Schirmen aus Metall versehen sind,

Fig. 6 im einzelnen ein Paar gekrümmter Schirme aus Metall eines Verbinders gemäß der Erfindung,

Fig. 7 einen Verbinder gemäß der Erfindung mit drei elek­ trischen Kontaktstücken,

Fig. 8 einen Verbinder gemäß der Erfindung mit einem männ­ lichen und einem weiblichen Kontaktstück,

Fig. 9 eine Einzelheit eines kapazitiven Verbinders gemäß der Erfindung, bei dem die Kontaktstücke beider Verbinderteile mit etwa gleichgroßen gekrümmten Schirmen aus Metall versehen sind,

Fig. 10 eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungsform eines kapazitiven Verbinders, bei der die Elektro­ den nur eines Verbinderteils mit gekrümmten Schir­ men aus Metall versehen sind,

Fig. 11 einen kapazitiven Verbinder gemäß der Erfindung mit zwei Satz zylindrischen Elektroden, von denen die des männlichen Verbinderteils mit mit ihnen fest verbundenen gekrümmten Schirmen aus Metall versehen sind, und

Fig. 12 einen kapazitiven Verbinder gemäß der Erfindung mit einem Satz Fläche gegen Fläche angeordneter Elek­ troden, von denen eine von einem mit ihr fest ver­ bundenen gekrümmten Schirm aus Metall umgeben ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen zylindrischen Verbinder mit zwei Kontaktstiften sind Flächen 10, 11 und 12 zwischen beiden Verbinderteilen exakt so aufeinander abge­ stimmt, daß Paare von Kontaktstücken 2, 6 und 3, 7 ausreichend gegeneinander und gegen (Meer)Wasser isoliert sind. Dies ge­ schieht gewöhnlich mit elastischen Isolierorganen, d.h. mit Dichtungen. In der Praxis können jedoch geringfügige Beschä­ digungen der Dichtungen elektrische Kriechströme zwischen den Kontaktstücken hervorrufen.

Gemäß Fig. 1 weist das männliche Verbinderteil 1 Kontakt­ ringe 2 und 3 auf. Das weibliche Verbinderteil hat ebenfalls zwei Kontaktringe - 6 und 7, die beim Einschieben des männ­ lichen Verbinderteils 1 in das weibliche Verbinderteil 5 die Kontaktringe 2 und 3 des männlichen Verbinderteils 1 berüh­ ren. Über nicht dargestellte Kabel-Verbinder-Anschlüsse sind die Kontaktringe 2, 3 und 6, 7 intern mit zugehörenden Strom­ leitern 13 und 14 bzw. 15 und 16 elekrtischer Kabel 4 und 8 verbunden. Zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Kontak­ tes ist in jedem Paar ein Kontaktring mit einem elastischen Bauteil versehen. Dies ist bekannte Technik und wird in Ein­ zelheiten nicht beschrieben. Das weibliche Verbinderteil 5 weist einen Kanal 9 auf, der das Austreiben von Wasser aus dem weiblichen Verbinderteil 5 beim Zusammenfügen ermög­ licht. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Isolierung der Kontaktstück-Paare 2, 6 und 3, 7 gegeneinander und gegen die Umgebung muß eine entsprechende Abdichtung vorhanden sein. Diese muß mit den Flächen 10, 11 und 12 erzielt werden, die mit nicht dargestellten Dichtungen versehen sind. In der Praxis können jedoch geringfügige Beschädigungen der Dich­ tungen elektrischen Kriechstrom zwischen den Kontaktstücken hervorrufen. Die Unvollkommenheit der Abdichtung zwischen männlichem und weiblichem Verbinderteil ist in Fig. 1 sym­ bolisch durch einen kreisringförmigen Spalt zwischen ihnen dargestellt.

Aus Fig. 1 ist eine Einzelheit mit einem Teil der Kontakt­ stücke und der umgebenden Dichtungen in Fig. 2 dargestellt. Die Abdichtung an der Fläche 11 zwischen den beiden Kontakt­ stück-Paaren 2, 6 und 3, 7 ist unvollkommen, und (Meer) Wasser zwischen den beiden Flächen ermöglicht elektrischen Streu- bzw. Kriechstrom zwischen den Kontaktstück-Paaren 2, 6 und 3, 7. Dem Wege des geringsten Widerstands folgend konzen­ triert sich der elektrische Strom in den Bereichen 15′ und 16′ und läßt große lokale Feldstärken an der Grenzschicht zwischen Metall und (Meer)Wasser entstehen. Dadurch wird schließlich Versagen des Verbinders durch elektrochemische Korrosion hervorgerufen.

Wie bereits erläutert, kann eine geringfügige Beschädigung einer Dichtung das Austreten von elektrischen Strömen her­ vorrufen. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfah­ ren, den Verbinder mit Mitteln auszustatten, die ihn solche Streuung überleben lassen. Das Prinzip ist in Fig. 3 darge­ stellt, die wie Fig. 2 einen Querschnitt an der Grenze zwi­ schen einem männlichen Verbinderteil 18 und einem weiblichen Verbinderteil 19 zeigt, welche Kontaktstück-Paare 20, 22 und 21, 23 sowie zwischen sich eine Dichtung 28 aufweisen. Außer­ dem sind die Verbinderteile 18 und 19 mit gekrümmten Schir­ men 24 und 26 bzw. 25 und 27 aus Metall versehen, die ent­ weder direkt oder über eine Gleichspannungs-Quelle mit den Kontaktringen 20 bis 23 folgendermaßen verbunden sind: Schirm 25 mit Kontaktstück 21, Schirm 24 mit Kontaktstück 20, Schirm 27 mit Kontaktstück 23 und Schirm 26 mit Kontakt­ stück 22. Ein an der Dichtung 28 entstehender Kriechstrom konzentriert sich nicht mehr auf kleine Bereiche der Kon­ taktstück-Pare 20, 21 und 22, 23, sondern fließt zwischen den Schirmen aus Metall 24 bis 27. Die Krümmung der Schirme 24 bis 27 ist so gewählt, daß über den Metallflächen eine zu­ mindest annähernd konstante Stromdichte erzielt wird. Durch Wahl des richtigen Werkstoffs, der richtigen Betriebsfre­ quenz und Oberflächengröße der Schirme 24 bis 27 kann eine Konstruktion erreicht werden, die Austreten eines Wechsel­ stroms an der Dichtung 28 über längere Zeiträume praktisch ohne elektrochemische Verschlechterung überlebt. Weil die zulässige Stromdichte an einer Metall-Elektrolyt-Berührungs­ fläche mit der Frequenz zunimmt, nimmt die kleinste Schirm­ größe mit der Frequenz ab.

Die Kontaktstücke 20 bis 23 und die zugehörigen Schirme 24 bis 27 gemäß Fig. 3 können direkt, galvanisch oder über eine Gleichspannungs-Quelle gekoppelt sein. Die direkte Kopplung ist die einfachste, erfordert jedoch Aufmerksamkeit in bezug auf die elektrochemische Korrosion. Derartige Korrosion kann durch folgendes Vorgehen vermieden werden:

• 1) Wahl von Metallen, die hinsichtlich ihrer Potentiale in (Meer)Wasser kompatibel sind. Einschränkungen bestehen darin, daß Gold als Werkstoff für Kontaktstücke bevor­ zugt sein kann und ein anderer Werkstoff für die Schir­ me. Es besteht jedoch die Ansicht, daß Gold mit Silber legiert werden kann, um es mit einigen anderen Metallen kompatibel zu machen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schirme aus demselben Werkstoff wie die Kon­ taktringe herzustellen, z.B. aus Gold oder aus einem anderen, mit Gold beschichteten Werkstoff. In diesem Falle ist es möglich, die Kontaktringe und die Elektro­ den einstückig herzustellen.
• 2) Anordnung einer zusätzlichen Dichtung zwischen den Kon­ taktringen und den Schirmen. Die Orte für die Anordnung dieser Dichtungen sind mit 30 und 31 bezeichnet.

Eine Alternative kann sein, den Potentialunterschied zwi­ schen den Metallen der Kontaktringe und der Schirme durch Hinzufügen einer externen Gleichspannungs-Quelle zu kompen­ sieren. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 können Gleich­ spannungs-Quellen an den anderen Enden der Kabel 4 und 8 an­ geordnet sein, wenn die Kabel 4 und 8 mit besonderen Leitern für die Schirme versehen sind. Dies macht jedoch den Verbin­ der komplexer und schafft das Problem möglicher kleiner Spannungsdifferenzen an sich gegenüberliegenden Schirmen (z. B. an den Schirmen 24 und 25) aufgrund von Unterschieden zwischen den Gleichspannungs-Quellen an den Kabelenden. Folglich empfiehlt sich direkte Kopplung.

Gemäß Fig. 3 sind die Schirme 24 und 26 von ungefähr glei­ cher Größe wie die Schirme 25 und 27. In der Praxis können verschiedene Größen gewährt werden; z.B. ist bei der Aus­ führungsform gemäß Fig. 4 der Schirm 37 beträchtlich kleiner als der Schirm 38.

Es kann auch vorteilhaft sein, nur einen der Verbinderteile mit Schirmen auszustatten. Fig. 5 zeigt eine solche abgewan­ delte Ausführungsform, bei der nur das männliche Verbinder­ teil 39 Vertiefungen 40 und 41 mit Schirmen 42 und 43 auf­ weist. Das weibliche Verbinderteil 44 weist eine zylindri­ sche Dichtfläche 45 auf. Eine solche Konstruktion verein­ facht das Reinigen des weiblichen Verbinderteils 44, z.B. mit einem Wasserstrahl. Ferner ist es häufig das männliche Teil, das bei Unterwasseranlagen zurückholbar ist. Folglich sind die einzigen gekrümmten Schutzschirme aus Metall im zurückholbaren Teil und können überprüft und bei Bedarf er­ neuert werden.

Wie weiter oben angegeben, ist die Krümmung der Schirme so gewählt, daß über den Metallflächen eine zumindest annähernd konstante Stromdichte erzielt wird. Zur Vermeidung von Grenzflächeneffekten können die Schirmränder 34 in nicht dargestellter Weise gerundet sein. Wäre die Dichtung 28 eine flache Ebene, wäre die ideale Querschnittsgestalt der Schir­ me 24 und 25 bzw. 26 und 27 ein Kreissektor, wobei die Gren­ zen 32 und 33 zwischen der Dichtung 28 und den Vertiefungen 35 und 36 mit den Kreismittelpunkten zusammenfielen.

In der Praxis ist die Ebene der Dichtung 28 von zylindri­ scher Gestalt und nach unten gekrümmt. Dadurch weicht der optimale Querschnitt etwas von einem echten Kreis ab. In Fig. 6 ist die tatsächliche Querschnittsform 50 der Schirme im Vergleich mit dem echten Kreissektor 51 dargestellt.

Der Werkstoff für die Schirme sollte in der Lage sein, vor­ zugsweise größtmöglichen Stromdichten an der Grenzfläche zwischen Metall und (Meer)Wasser standzuhalten. Es sind verschiedene Metalle und Legierungen geeignet, z.B. Titan, Gold, Platin, Hastelloy-C und Monel-Metall. Zur Erzielung größtmöglicher zulässiger Stromdichten wird empfohlen, die Metalloberflächen der Schirme sandzustrahlen, um dadurch die wirksame Oberfläche so groß wie möglich zu machen. Zulässige Stromdichten bei sandgestrahltem Titan können 8, 80 und 800 mA/cm² bei 50, 1000 bzw. 10 000 Hz betragen.

Aus Fig. 3 wird deutlich, daß beim Lösen des Verbinders die Vertiefungen 36 und 35 im männlichen Verbinderteil 18 bzw. weiblichen Verbinderteil 19 sichtbar werden. Es kann daran gedacht sein, diese Vertiefungen 36 und 35 mit einem porösen Material zu füllen, das das Eindringen von (Meer)Wasser er­ möglicht, um das Auffüllen der Vertiefungen mit Fremdkörpern zu verhindern. Ein poröses Material zwischen zwei Metall- Elektroden in einem Elektrolyten verlangsamt den Ionentrans­ fer und folglich die elektrochemische Korrosion, was aus der Elektrochemie bekannt ist. Die Verwendung dieses porösen Materials hat jedoch zwei Nachteile: (1) Das Material kann verschmutzen und verstopfen. Es ist schwierig zu reinigen, da Schmutz und Fett in die Poren eindringen und sie ver­ stopfen, die Schirme somit unwirksam machen. (2) Der Zustand der Schirme kann nicht mehr überprüft werden. Folglich wird im allgemeinen bevorzugt, die Vertiefungen offen zu lassen und sie vor Einbau zu reinigen.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Dreiphasen-Ausführungsform des Verbinders gemäß der Erfindung sind drei Paare 71, 72 und 73 elektrischer Kontaktstücke je von zwei Paaren 75 Schirme aus Metall umgeben.

Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform. Dieser Ver­ binder ist mit einem einzigen Kontaktstück-Paar ausgeführt. Das männliche Verbinderteil 80 hat einen Kontaktstift 81, der von einem umgebenden Schirm 82 geschützt ist. Das Kon­ taktstück 83 des weiblichen Verbinderteils 84 ist durch einen umgebenden Schirm 85 geschützt. Die Abdichtung ist mit einem O-Ring 86 vorgenommen.

In Fig. 9 ist eine Einzelheit eines kapazitiven Verbinders dargestellt, bei dem die Kontaktstücke von gekrümmten Schir­ men aus Metall in beiden Verbinderteilen 90 und 91 umgeben sind. Nach dem Zusammenfügen der Verbinderteile 90 und 91 sind nachfolgend als Elektroden bezeichnete Kontaktstücke 92 und 93 einander zugewandt und belassen zwischen sich eine Vertiefung 94, die sich beim Zusammenfügen mit Meerwasser oder einem anderen elektrisch leitfähigen Fluid füllt. Die Elektroden 92 und 93 führen elektrischen Strom, entsprechend dem Grundsatz der kapazitiven Kopplung, was zum Stand der Technik gehört. Die Impedanz der Elektroden 92 und 93 verur­ sacht einen kleinen Spannungsabfall von üblicherweise 1 bis 2 Volt. Dadurch entsteht ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 92 und 93. Im Idealfalle, wenn also an Dichtflä­ chen 95 keine Undichtheit besteht, verlaufen die elektri­ schen Feldlinien 96 im rechten Winkel zu den Elektroden 92 und 93. Ist jedoch die Abdichtung zwischen den Flächen 95 unvollkommen, und unter der Annahme einer herkömmlichen Ausführung ohne Vertiefungen 97 und ohne gekrümmte Schirme 98 und 99 aus Metall, streut elektrischer Strom von einem benachbarten Elektrodenpaar über die unvollkommene Dichtung zwischen den Flächen 95 zu den Elektroden 92 und 93. Dieser Kriechstrom konzentriert sich in Elektrodengrenzbereichen 100; somit entsteht eine ungleichmäßige Stromverteilung über den Elektrodenflächen. Folglich muß der Verbinder unterhalb seiner optimalen Nennleistung arbeiten, weil die Stromdichte unter einer bestimmten Höchstgrenze über den gesamten Elek­ trodenflächen bleiben muß. Bei der erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform sind die Vertiefungen 97, welche gekrümmte Schirme 98 und 99 aus Metall aufweisen, in einem vorbestimmten Ab­ stand von den Elektroden 92 und 93 zwischen diesen und den Dichtflächen 95 angeordnet. Der Schirm 99 ist in einer wei­ ter oben beschriebenen Weise mit der Elektrode 92 und Schirm 98 in ähnlicher Weise mit der Elektrode 93 elektrisch ver­ bunden. Kriechströme, die wegen unvollkommener Dichtflächen 95 entstehen, werden durch die Schirme 98 und 99 von den Elektroden 92 und 93 weggeleitet. Die Stromdichte zwischen den Elektroden 92 und 93 ist dann homogen, und daher kann der Verbinder mit seiner vollen Leistung betrieben werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 9 hat einen Nachteil. Die Spannungsdifferenz von üblicherweise 1 bis 2 Volt zwischen den Elektroden 92 und 93 tritt auch an den Schirmen 98 und 99 auf. Dies bewirkt, daß zwischen den Schirmen 98 und 99 ein elektrischer Strom fließt. Die Feldlinien dieses Stromes sind in Fig. 9 mit 101 bezeichnet. Dieser Strom addiert sich zum Kriechstrom, dessen Feldlinien 102 ebenfalls dargestellt sind. Folglich wird die Stromdichte an den Flächen der Schirme 98 und 99 ungleichmäßig und sehr viel höher sein, als wenn die Schirme 98 und 99 nur den Kriechstrom führen.

Diese Schwierigkeit kann behoben werden, wenn wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ein Schirm weggelassen wird. Bei diesem Beispiel ist die Stromdichte zwischen Elektroden 110 und 111 der Verbinderteile 112 und 113 homogen wegen des Vorhandenseins eines Schirms 114, der mit der Elektrode 110 verbunden und in einer Vertiefung 115 angeordnet ist. Der Kriechstrom von den unvollkommenen Dichtflächen 116 wird sich dadurch ordnungsgemäß über die Fläche des Schirms 114 verteilen. Dies ist durch Feldlinien 117 dargestellt.

Aus den weiter oben angegebenen Gründen weisen bevorzugte Ausführungsformen kapazitiver Verbinder gemäß der Erfindung einen gekrümmten Schirm aus Metall in nur einem der beiden Verbinderteile auf.

In Fig. 11 ist eine Ausführungsform eines kapazitiven Ver­ binders mit zwei Paaren zylindrischer Elektroden 130 und 131 auf, zwischen denen sich eine Schicht 134 von Meerwasser oder von einem anderen elektrisch leitfähigen Fluid befin­ det. Die Elektroden 131 des männlichen Verbinderteils 133 sind mit mit ihnen fest verbundenen gekrümmten Schirmen 132 aus Metall versehen. Die Elektroden 131 erstrecken sich deutlich über die Elektroden 130 hinaus, um den zwischen den Elektroden 130 und den Schirmen 132 aus Metall fließenden Strom so klein wie möglich zu halten.

In Fig. 12 ist eine Ausführungsform mit einem einzigen Elek­ trodenpaar für einen kapazitiven Verbinder des Typs mit ei­ ner Anordnung Fläche gegen Fläche dargestellt, bei dem ein gekrümmter Schirm 140 aus Metall mit einer oberen Elektrode 141 fest verbunden ist. Die Elektrode 141 ist von beträcht­ lich größerem Durchmesser als eine untere Elektrode 142. Für die Abdichtung ist ein O-Ring 143 vorgesehen.

Die Verwendung von gekrümmten Schirmen aus Metall, die mit der Elektrode bzw. dem Kontaktstück fest bzw. einstückig verbunden sind, ist auch auf die Steckverbinder gemäß Fig. 1 bis 8 anwendbar. In diesem Falle ist bzw. sind die gekrümm­ ten Schirme aus Metall von gewölbten Rändern an den Grenz­ flächen eines oder mehrerer Kontaktstücke gebildet.

Claims (17)

1. Elektrischer Verbinder mit zwei unter Wasser zusammen­ fügbaren Verbinderteilen (18, 19), von denen jedes wenigstens ein in einen Körper aus elektrisch isolierendem Werkstoff eingebettetes elektrisches Kontaktstück (20, 22) aufweist, welches mit einem elektrischen Kontaktstück (21, 23) des anderen Verbinderteiles in der Weise elektrisch verbindbar ist, daß Flächen der umgebenden Körper aus elektrisch iso­ lierendem Werkstoff einander zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Verbinderteile (18 oder 19)

• - eine in der genannten Fläche nahe dem Kontaktstück (20 oder 22 bzw. 21 oder 23) ausgebildete Vertiefung (36 bzw. 35) aufweist,
• - einen gekrümmten Schirm (24, 26 bzw. 25, 27) aus Metall, der die Wand der Vertiefung (35, 36) in der Nähe des elektri­ schen Kontaktstückes (20, 22 bzw. 21, 23) wenigstens zum Teil bedeckt, und
• - Mittel zum Anpassen des elektrischen Potentials vom Schirm (24, 26; 25; 27) an das elektrische Potential des benachbar­ ten elektrischen Kontaktstücks desselben Verbinderteiles (18 bzw. 19).

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verbinderteil eine Vielzahl von elektrischen Kontakt­ stücken aufweist, wobei zu jedem Kontaktstück wenigstens eine einen gekrümmten Schirm aus Metall enthaltende Vertie­ fung gehört.

3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - beide Verbinderteile in der Nähe jedes Kontaktstückes eine Vertiefung aufweisen, die so angeordnet ist, daß im Be­ trieb benachbarte Vertiefungen einen begrenzten Raum bil­ den, und
• - jede der benachbarten Vertiefungen einen gekrümmten Schirm aus Metall enthält, der die Wand der Vertiefung in der Nähe des elektrischen Kontaktstückes wenigstens zum Teil bedeckt.

4. Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Verbinderteile koaxial ausgerichtet sind,
• - die elektrischen Kontaktstücke aus Kontaktringen aus Me­ tall bestehen, die beiderseits einer zylindrischen Trenn­ ebene zwischen den Verbinderteilen angeordnet sind,
• - die Vertiefungen als kreisringförmige Nuten in den benach­ barten zylindrischen Flächen der Körper aus Isolierwerk­ stoff ausgebildet sind, und
• - die Schirme aus Metall gewölbte Ringe sind.

5. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Kontaktring von wenigstens einem Verbinderteil ein Paar einen gekrümmten Schirm aus Metall enhaltender Vertie­ fungen gehört, wobei die Vertiefungen jedes Paares beider­ seits des Kontaktringes angeordnet sind.

6. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein Verbinderteil mit wenigstens einem männlichen elektri­ schen Kontaktstück versehen ist, das in ein weibliches elektrisches Kontaktstück hineinragt, welches in einer Vertiefung im Körper aus elektrisch isolierendem Werkstoff des anderen Verbinderteiles angeordnet ist,
• - die Körper aus Isolierwerkstoff zumindest annähernd ebene Flächen aufweisen, die einander zugewandt sind, und
• - in wenigstens einer dieser Flächen in einem vorbestimmten Abstand von den Kontaktstücken eine kreisringförmige Ver­ tiefung ausgebildet ist.

7. Verbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - beide Verbinderteile eine Vertiefung aufweisen,
• - jede Vertiefung die Gestalt einer kreisringförmigen Wanne hat, und
• - die dem zugehörigen Kontaktstück am nächsten gelegene Sei­ te jeder Vertiefung mit einem gekrümmten Schirm aus Metall bedeckt ist, wobei die Krümmung jedes Schirms so gewählt ist, daß Kriechströme gleichmäßig über die Flächen der Schirme verteilt werden.

8. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schirm mit einem benachbarten elektrischen Kontakt­ stück desselben Verbinderteiles galvanisch gekoppelt ist.

9. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme aus einem Metall oder einer Legierung herge­ stellt sind, das bzw. die mit dem Werkstoff der Kontaktstüc­ ke hinsichtich ihres elektrischen Potentials in wasserhal­ tiger Umgebung kompatibel ist.

10. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - benachbarte Schirme aus unähnlichen Metallen oder Legie­ rungen hergestellt sind, und
• - zwischen den Kontaktstücken und den Schirmen Dichtungen angeordnet sind, derart, daß elektrochemische Korrosion der Schirme und Kontaktstücke verhinderbar ist.

11. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Schirme aus demselben Metall hergestellt und voneinder durch einen offenen Spalt von vorbestimmter Breite getrennt sind.

12. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme mit den zugehörenden elektrischen Kontaktstücken durch eine lokale Quelle für Gleichspannungspotential ver­ bunden sind.

13. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - benachbarte Schirme aus unähnlichen Metallen oder Legie­ rungen hergestellt sind, und
• - die Schirme und Kontaktstücke über getrennte elektrische Leiter mit entfernt angeordneten Quellen für Gleichspan­ nungspotential von solcher Größe verbunden sind, daß der elektrochemische Potentialunterschied zwischen den Metal­ len oder Legierungen der Schirme und Kontaktstücke kom­ pensiert wird.

14. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen offen und, wenn der Verbinder in Wasser eingetaucht ist, mit Wasser gefüllt sind.

15. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen mit einem porösen Medium gefüllt sind, das nach Eintauchen des Verbinders in Wasser Wasser in ausrei­ chender Menge aufnimmt, um über den Schirmen konstante Stromdichten zu erreichen.

16. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke von Elektroden (92, 93) eines kapazitiven Verbinders gebildet sind, welche durch einen im Betrieb mit Wasser gefüllten Spalt voneinander getrennt sind.

17. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die gekrümmten Schirme aus Metall an der Grenze zwischen dem Kontaktstück und der Fläche des umgebenden Körpers aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit dem Kon­ taktstück fest verbunden ist bzw. sind.