DE4422134A1 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckver­ bindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elek­ trische Steckverbindungen von Kabeln und betrifft vorzugsweise Steuerkabel des Untertagebergbaus, mit denen Stromimpulse zur Steuerung des elektrisch ge­ steuerten hydraulischen Grubenausbaus übermittelt werden, um z. B. elektrisch ansteuerbare hydrauli­ sche Ventile zu betätigen. Bei derartigen Anwendun­ gen der Erfindung auf vorzugsweise mehradrige Ka­ bel, ergeben sich besondere Probleme, weil der Stecker und die Muffe der Steckverbindung in beeng­ ten Räumen des Untertagebetriebes zusammengebracht werden müssen, wobei eine einwandfreie Kontaktbe­ rührung verlangt wird, obwohl deren Herstellung un­ ter regelmäßig schlechten Lichtverhältnissen und in staubiger Atmosphäre, sowie durch Kohlen- und Bergeklein verunreinigter Umgebung zu erfolgen hat.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung dient allge­ mein gesehen zur Weiterleitung elektrischer Impulse durch die Kontaktberührung des in die Buchse einge­ führten Kontaktstiftes am Innenzylinder der Buchse. Bei mehradrigen Kabeln, wie sie u. a. für den Un­ tertagebetrieb die Regel darstellen, werden die Kontaktberührungen der Stifte mit den Buchsen gleichzeitig hergestellt und durch eine kraft­ und/oder formschlüssige Verbindung von Stecker und Muffe gehalten. Diese Verbindungen können vor allem die auf die Kabel wirkenden Zugkräfte übertragen, ohne daß die Kontaktberührung verlorengeht. Zur Isolierung der elektrisch leitenden Stifte und Buchsen liegen diese spannungsführenden Teile in einem Isolierstoffkörper, der seinerseits von den beschriebenen, Zugkräfte übertragenden und meistens aus Metall bestehenden Teilen der Steckverbindung umgeben ist. Während die Stifte aus diesem Isolier­ kopf nach vorn vorstehen, sind die Buchsen in dem dazugehörigen Isolierkopf versenkt oder so angeord­ net, daß ihre äußere Stirnfläche mit der des Kopfes fluchtet.

Steuerkabel der beschriebenen Art, insbesondere für den Grubenausbau sind bereits bekannt (DE-OS 37 41 467). Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Leitungsverbindung dieser Kabel häufig versagen. Untersuchungen zeigen, daß sich bereits vor der Herstellung der Kontaktverbindung durch Zusammen­ stecken von Stecker und Muffe in den Buchsen Fremd­ körper befinden, welche die Kontaktberührung ver­ hindern oder sogar die Herstellung des Form- bzw. Kraftschlusses von Stecker und Muffe vereiteln. Be­ sonders häufig treten solche Fehler im Untertagebe­ trieb durch Kohlenklein ein, welches in die Buchse gerät und ein starkes Dielektrikum darstellt. Beim Versuch, die Kontaktberührung zu erzwingen, kompri­ miert häufig der Kontaktstift in der betreffenden Buchse das dort befindliche Fremdmaterial, das sich dann mit den zur Verfügung stehenden Mitteln und Werkzeugen auch nicht mehr entfernen läßt, wobei vor allem Verunreinigungen durch Kohlenpartikel sich als besonders hartnäckig erweisen. Die Folge ist, daß ganze Steuerkabel ausgewechselt werden müs­ sen und wegen der besonderen Verhältnisse des Un­ tertagebetriebes verlorengehen, weil sie nicht ohne weiteres repariert werden können. Es hat sich auch gezeigt, daß die beschriebenen Verschmutzungen nicht auszuschließen sind, auch wenn man versucht, diesen vorzubeugen.

Die Erfindung geht deshalb einen anderen Weg, des­ sen Grundgedanke im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Zweckmäßige Weiterbildungen dieses Gedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung verschließt die Schutzscheibe mit ihrem Deckel die Buchsenöffnung zwangsweise, bis der Stecker mit der Muffe zur Herstellung der Kontaktberührung zusammengebracht wird. Dazu ist die Arretierung der Schutzscheibe vorgesehen, wel­ che verhindert, daß die Schutzscheibe bis zu diesem Zeitpunkt verlorengehen oder entfernt werden kann. Schmutz kann daher nicht in die Buchse eindringen und die Kontaktberührung ausschließen. Da jedoch erfindungsgemäß der Deckel in besonderer Weise auf die Festigkeit des Kontaktstiftes und die mit die­ sen auf den Deckel auszuübenden Kräften beim Zusam­ menstecken von Muffe und Stecker abgestimmt ist, kann der Kontaktstift den Deckel durchdringen. Die dazu erforderliche Ausbildung des Deckels ist ver­ gleichsweise leicht zu bewerkstelligen, weil sie sich die Druckkräfte des Kontaktstiftes zunutze ma­ chen kann, die auf der kegelförmigen Spitze des Kontaktstiftes sehr erheblich sind, welche bislang aber nur mit ihrer Mantelfläche zur Einlenkung des Stiftes in die Buchsenöffnung verwendet wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie ohne wesent­ liche Änderung der vorhandenen Steckverbindungen deren Sicherung gegen eindringende Verschmutzungen ermöglicht) welche die Kontaktberührung verschlech­ tern oder ganz ausschließen. Die dazu erforderli­ chen Schutzscheiben lassen sich billig und insbe­ sondere aus thermoplastischem Kunststoff herstel­ len, sowie in die Muffen einbringen. Sie stellen für sich wertlose Teile dar, welche den finanziel­ len Aufwand für die vorhandenen Steckverbindungen nicht wesentlich steigern.

Vorzugsweise wird die Erfindung daher mit den Merk­ malen des Anspruche 2 ausgeführt, wobei diese Aus­ führungsform infolge der Herstellung der Schutz­ scheibe aus thermoplastischem Kunststoff auch eine besonders einfache Ausbildung der Arretierung er­ möglicht, die in einer Verrastung der Schutzscheibe besteht. Die Schutzscheibe läßt sich auf diese Weise leicht montieren, weil sie elastisch ist und lediglich aufgepreßt zu werden braucht.

Vorzugsweise wird ferner die Ausführungsform nach Anspruch 3 gewählt, bei der die Arretierung aus ei­ ner Nut- und Federanordnung besteht, die sich unter Ausnutzung der Elastizität des Schutzscheibenwerk­ stoffes leicht arretieren läßt.

Grundsätzlich können derartige Schutzscheiben mit geschlossenen Deckeln versehen sein, die beim Zu­ sammenstecken mit dem Stift perforiert werden. Zweckmäßiger sind indessen Ausführungsformen der Erfindung, die sich an den Merkmalen des Anspruchs 4 orientieren. Hierbei ist nämlich das Durchdringen der Schutzscheibe mit dem Kontaktstift mit einer Aussparung erleichtert, die bereits bei der Her­ stellung vorgesehen wird und vor der Kontaktberüh­ rung die Buchsenöffnung vollständig verschließt. Dazu dienen die Lippen, welche als Dichtung wirken, bevor sie mit dem Kontaktstift oder einander ge­ trennt werden.

Unabhängig von der Art, wie im einzelnen ein leichtes Ein- und Durchdringen des Deckels mit dem Kontaktstift vorgesehen wird, löst die Erfindung auch das Problem, wie das verdrängte Material der Kontaktscheibe daran gehindert werden kann, daß es nicht seinerseits die Buchsenöffnung blockiert. In diesen nicht vernachlässigbaren Fällen empfiehlt es sich, die Merkmale des Anspruches 5 zu verwirkli­ chen. Dabei ist ein flacher Deckel vorgesehen, was die Schutzscheibe nicht unwesentlich vereinfacht. Durchdringt der Kontaktstift den Deckel, so ver­ drängt er das Deckelmaterial radial nach außen. Da in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Aus­ sparung des Kopfes zur Arretierung vorgesehen ist, die einen Freiraum aufweist, kann das verdrängte Material aus dem Bereich der Buchsenöffnung diesem Freiraum ausweichen und verstopft die Buchsenöff­ nung nicht.

Wenn man mit der beschriebenen Lippendichtung ar­ beitet, läßt sich das mit den Merkmalen des Anspru­ ches 6 auch bei dem flachen Deckel verwirklichen, wie er im Anspruch 6 vorgeschlagen wird. Anderer­ seits bietet der Anspruch 6 die Möglichkeit, die Kontaktscheibe so anzuordnen, daß die nach außen ausweichenden Lippen unter der Ebene des Deckels nach außen gedrängt werden, wo ebenfalls genügend Freiraum vorgesehen werden kann, um ein Eindringen des verdrängten Schutzscheibenmaterials in die Buchsenöffnung auszuschließen.

Die Ausführungsform nach Anspruch 8 ist für mehradrige Steuerkabel vorgesehen und schlägt vor, für die Buchsen, die für jede Steuerader vorgesehen sind, mit einem gemeinsamen Deckel zu verschließen, wobei der überdeckungsbereich der Buchsenöffnung auf die Buchsen ausgerichtet ist, wenn der gemein­ same Deckel montiert wird.

Dazu dienen Justieransätze, die insbesondere die Ausführungsform nach Anspruch 8 erhalten können.

Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vor­ teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung von Ausführungsformen der Er­ findung, die in den Figuren der Zeichnung wiederge­ geben sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Muffe der Steckverbindung gemäß der Erfindung in einer Ansicht in Richtung des Pfeils 1 der Fig. 2,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 2 in Richtung des Pfeils III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-B der Fig. 3,

Fig. 5 eine Schutzscheibe gemäß der Erfindung in Stirnansicht, Seitenansicht und in einer Ansicht von hinten gemäß einer abgeänder­ ten Ausführungsform und

Fig. 6 im Schnitt links und rechts in Stirnan­ sicht die Wiedergabe einer weiteren Aus­ führungsform der Schutzscheibe gemäß der Erfindung.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist eine zweitei­ lige elektrische Steckverbindung zur Verbindung zweier nicht dargestellter Steuerkabel wiedergege­ ben. Diese Steuerkabel sind vieradrig, so daß in dem dargestellten, mit einem Isolierstoffkörper 7 verwirklichten Stecker für zwei Adern je eine Buchse 2, 3 und für zwei weitere Adern zwei Kon­ taktstifte 4, 6 vorgesehen sind, die gegenüber den Buchsen 2, 3 räumlich versetzt angeordnet sind. Die den zugeordneten zweiten Teil bildende Muffe über­ greift den Stecker bei geschlossener Steckverbin­ dung und weist deswegen die gleiche Anzahl von Buchsen und Kontaktstiften, jedoch in umgekehrter Anordnung auf, so daß sich insgesamt vier Muffen mit entsprechenden Kontaktstiften in der Steckver­ bindung ergeben.

Wie sich aus der Schnittdarstellung der Fig. 3 er­ gibt, weisen die Buchsen im Isolierstoffkörper 7 je eine Hülsenende 8 aus leitendem Werkstoff auf. Nicht dargestellt ist die Adernverbindung zu den Hülsen 8, in die Muffe sich der Kontaktstift beim Zusammenbringen der beiden Teile der Steckverbin­ dung einführen läßt und dabei mit seinem Mantel 9 auf der zylindrischen Innenseite 10 der Hülse 8 zur Kontaktberührung führt. Die Kontaktstifte 4, 6 sind einerseits über Hülsen 5 an Adern angeschlossen.

Über der ringförmigen Stirnseite 11 der Buchse 3 liegt eine Schutzscheibe 12, welche mit ihrem Iso­ lierkopf 14 an dem Isolierstoffkörper 7 arretiert ist. Zu diesem Zweck befindet sich im Inneren des Isolierkopfes auf einem Teilkreis um die Längs­ mittelachse 15a der Buchse 3 eine Aufnahmenut 15, in die ein Ringfortsatz 16 der Schutzscheibe 12 eingreift. Die Schutzscheibe verschließt die Buchse nach außen, hat jedoch eigen in der Mittelebene der Buchse 3 verlaufenden, sie durchdringenden Schlitz 17. Beiderseits des Schlitzes befindet sich in dem ausgedünnten Deckel 18, welcher mit der Schutz­ scheibe 12 und dem Isolierkopf eine Baueinheit bildet, Lippen 19, 20. Diese Lippen verschließen normalerweise den Schlitz 17. Beim Zusammenstecken der beiden Teile dringt die kegelförmige Spitze 21 in den Schlitz 17 ein, welcher den Deckel 12 perfo­ riert. Die Lippen 19 und 20 bewegen sich auf dem Kegelmantel der Spitze 21 nach außen und werden in einen Aufnahmeraum einer Ringnut 22 gedrängt, der auch im Isolierstoff der Buchse ausgebildet ist und längs eines Teilkreises um die Mittelachse 15 der Buchse verläuft. Auf diese Weise kann der in die Buchsenöffnung 10 eindringende Kontaktstift 8 ohne Blockierung der Buchsenöffnung bis zur Kontaktbe­ rührung eingeführt werden.

Die Schutzscheibe 12 besteht aus thermoplastischem Kunststoff, der relativ weich eingestellt ist. Die­ ser Werkstoff ist elastisch. Bei der Montage kann daher der die Deckelausdünnung umgebende Fortsatz 16 der Schutzscheibe in die Ringnut 15 eingepreßt werden und hält sich dort kraftschlüssig. Der Kopf 14 des Isolierstoffes 7 kann mit dem Isolierstoff, verschraubt oder verzapft sein um den Schlitz 17 mit der Hülsenöffnung auszufluchten falls die Schutzscheibe 12 rotationssymmetrisch ist.

Im Ausführungsbeispiel weist die Schutzscheibe einen halbzylindrischen Rand 23 auf, an den sich der als Raste dienende Fortsatz 16 anschließt. Er bildet eine umlaufende Feder, die in die zugeord­ nete Aussparung 24 des Kopfes 14 als Arretierung der Schutzscheibe eingreift.

Während in der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 jede der beiden Buchsen Fig. 3 mit einer rota­ tionssymmetrischen Schutzscheibe versehen sein kann, ist für beide Buchsen 2, 3 eine gemeinsame Schutz­ scheibe vorgesehen, die in Fig. 6 wiedergegeben ist. Dagegen ist die in Fig. 5 dargestellte Schutz­ scheibe 12 für eine zweiteilige Steckverbindung vorgesehen deren einer Teil nur Muffen und deren anderer Teil nur die dazugehörigen Stecker auf­ weist. Der die Muffen aufweisende Teil hat jedoch nur eine Schutzscheibe 12 a. Bei dieser ist der Deckel 18 mit einem Ringflansch 26 versehen, wel­ cher einen nach innen gerichteten ringförmigen Kra­ gen 27 aufweist. Dieser wirkt mit einer umlaufenden Nut zusammen, welche nicht dargestellt ist und sich im Isolierstoffkörper 7 der Buchse befindet. An der Innenseite 28 sind mehrere Ansätze 29 vorgesehen, welche in ansprechende Aussparungen eingreifen, welche in der Stirnseite des Buchsenteiles einge­ bracht sind. Die Buchsen sind im Ausführungsbei­ spiel der Fig. 5 zusammen mit den Ansätzen 29 auf der einen gemeinsamen Kreisfläche angeordnet und befinden sich gegenüber den Steckern des anderen Teiles.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bei der der Stecker im wesentlichen der Darstellung nach Fig. 1 bis 4 entspricht, ist für die beiden Buchsen 2, 3 eine gemeinsame Schutzscheibe 12 vorgesehen, welche gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ent­ sprechend der Buchsenanordnung einen kreisseg­ mentförmigen Umriß 34 aufweist. In der Schutz­ scheibe befinden sich Schlitze 17, 17a, deren Funktion nach im Zusammenhang mit dieser Aus­ führungsform weiter oben erläutert wurde.

Hierbei sind die Lippen 19, 20 der Schlitze 17 nach innen aus der Ebene des Deckels 18 geführt, so daß der Schlitz 17 unterhalb der Oberseite des Deckels liegt. Sie werden beim Eindringen des Stiftes in die Schlitze dementsprechend leichter nach außen gedrängt.

Die Arretierung mit dem Fortsatz 16, der sich an den geraden Flansch 36 der geraden Kante 37 der Schutzscheibe 12 anschließt ist aus der Ebene des Deckel s 18 ebenso wie die Lippen nach hinten ab­ gewinkelt. Der gekrümmte Rand 38 der Schutzscheibe 12 nach dieser Ausführungsform bedarf daher keiner besonderen Arretierung. Im übrigen greift der nach innen geführte Fortsatz 16 in die Nut 15 elastisch ein, was sich aus dem thermoplastischen Kunststoff ergibt, aus dem die Schutzscheibe 12 auch in diesem Falle besteht.

Claims (9)

1. Elektrische Steckverbindung, mit einem Stecker und einer Muffe (2), wobei der eine Teil mindestens einen vorstehenden Kontaktstift (6) und der andere Teil für jeden Kontaktstift (6) eine Einsteck­ buchse (8) aufweist, die von Isolierstoff umgeben ist und in die der Kontaktstift (6) beim Zusammen­ stecken in die Buchse (8) zur Herstellung der Kon­ taktberührung eindringt, gekennzeichnet durch eine Schutzscheibe (12), die in einem aus Isolierstoff bestehenden Kopf (14) eine Arretierung (14, 15) aufweist und wenigstens eine Buchse (8) einer Muffe (2, 3) nach außen verschließt und durch einen mit der Schutzscheibe (12) eine Baueinheit bildenden Deckel (18), der bei arretierter Schutz­ scheibe (12) über der Buchsenöffnung angeordnet und derart ausgebildet ist, daß der Kontaktstift (6) bei der Herstellung der Kontaktberührung den Deckel (12) durchdringt.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schutzscheibe (12) aus thermo­ plastischem Kunststoff besteht, der für die als Raste (16), die mit einer in der Muffe (2, 3) an­ geordneten Aussparung (16) zusammenwirkt ausgebil­ dete Arretierung elastisch eingestellt ist.

3. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzscheibe (12) einen halbzylindrischen Rand (23) , der mit einer als Raste (23) dienenden umlaufenden Feder (24) zusammenwirkt, die dem Isolierkopf (14) angeordnet ist.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (18) der Schutzscheibe (12) eine Perforierung (17) auf­ weist, deren Ränder Lippen (19, 20) aufweisen, für deren Öffnung der Kontaktstift (6) bei Herstellung der Kontaktberührung vorgesehen ist.

5. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Lippen (19, 20) bei geschlossener Perforation (17) unter der Ober­ seite des flachen Deckels (18) liegen und die Schutzscheibe in Aussparungen des Kopfes (14) der­ art ist, daß sich ein Freiraum (22) ergibt, der zur Aufnahme des bei der Öffnung der Lippen (19, 20) durch den Kontaktstift (6) verdrängten Materi­ als der Schutzscheibe (12) vorgesehen ist.

6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippen (19, 20) bei geschlossener Perforation (17) nach innen ab­ gewinkelt und bei der Herstellung der Kontaktbe­ rührung nach außen verdrängbar sind.

7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausführung mit mehreren Kontaktstiften und mit diesen zusammen­ wirkenden Buchsen die Arretierung der Schutz­ scheibe (12) mit wenigstens einem Justiersansatz (29) ergänzt wird, der in eine Aussparung ein­ greift und dabei die für jede Buchse (33) im Dek­ kel (18) vorgesehenen überdeckungsbereiche und den Buchsen ausrichtet.

8. Steckverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Paar von diametral einander ge­ genüberstehender Justieransätze (29) in Form von Zapfen vorgesehen ist, die in Aussparungen der Stirnseite des Isolierkopfes (14) eingreifen.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzscheibe (12) einen kreissegmentförmigen Umriß (34) aufweist, dessen gekrümmte Kante (37) mit dem als Arretie­ rung dienenden Fortsatz (10) versehen ist, während die gerade Kante (38) mit einem nach hinten ge­ richteten Flansch versehen ist.