DE4432878C2 - Koaxialsteckverbinder für ein Hochspannungskoaxialkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Koaxialsteckverbinder für ein Hochspannungskoaxialkabel nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Ein derartiger Koaxialsteckverbinder ist aus DE 39 27 639 C2 bekannt. Bei dem bekannten Koaxialsteckverbinder ist es erforderlich, das Schirmgeflecht freizulegen, nach rück­ wärts über den Außenmantel des Kabels umzustülpen, auf das umgestülpte Schirmgeflecht eine Verbindungshülse aufzubrin­ gen und diese schließlich über einen besonderen Kontaktring elektrisch leitend mit der Überwurfhülse des Koaxialsteck­ verbinders zu verbinden. Außerdem muß die Verbindungshülse geschlitzt ausgebildet werden, so daß mit Hilfe einer sepa­ raten Zugentlastungsmutter eine entsprechende Zugentlastung am Außenmantel des Kabels hergestellt werden kann. Der be­ kannte Koaxialsteckverbinder erfordert somit einen erhebli­ chen Fertigungsaufwand und kann nur aufgrund zeitraubender Manipulationen mit dem Hochspannungskoaxialkabel verbunden werden.

Aus DE 22 60 734 B2 ist ein Hochfrequenz-Koaxialstecker be­ kannt, bei dem ein Druckring und ein schraubbbarer Spann­ ring als besondere Zugentlastungsglieder vorgesehen sind. In der DE 90 15 056 U1 ist ein elektrischer Rundstecker be­ schrieben, bei dem die radiale Pressung eines Kabels über einen besonderen Klemmkorb und eine besondere Druckhülse erfolgt. In DE 84 33 788 U1 sind ein als Spreizkonus ausge­ bildeter Formkörper und eine zugehörige Kontakthülse vorge­ sehen, um eine zu einer Kabelzugentlastung führende Radial­ pressung herbeizuführen. Bei allen diesen vorbekannten Ka­ belzugentlastungen sind mehrere besondere Teile erforder­ lich, die zum Aufbau der Zugentlastung besondere Manipula­ tionen, insbesondere Schraubbewegungen, erfordern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Koaxialsteckverbinder so auszubilden, daß er aufgrund seines einfacheren Aufbaues leichter herstellbar und in einfacherer Weise ohne aufwendige Manipulationen an das Hochspannungskoaxialkabel angeschlossen werden kann.

Gleichzeitig soll der Koaxialsteckverbinder, ebenso wie im bekannten Fall, ohne Einsatz eines Gießharzes auskommen und dennoch keine inneren Kriechstrom- und/oder Entla­ dungsstrecken aufweisen. Auch soll ein nachträgliches An­ bringen solcher Koaxialsteckverbinder an Hochspannungska­ beln oder ein Auswechseln solcher Stecker möglich sein.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung bei einem gattungsge­ mäßen Koaxialsteckverbinder durch die im Kennzeichnungs­ teil des Patentanspruchs 1 stehenden Merkmale gelöst.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor­ men der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Koaxialsteckverbinder für ein Hochspannungskoaxialkabel in auseinan­ dergenommenem Zustand;

Fig. 2 den Koaxialsteckverbinder aus Fig. 1 im zusammengebauten Zustand;

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines Koaxialsteckverbinders in auseinanderge­ nommenem Zustand;

Fig. 4 den Koaxialsteckverbinder aus Fig. 3 im zusammengebautem Zustand kurz vor der Einführung in eine Gegensteckbuchse und

Fig. 5 den Koaxialsteckverbinder aus Fig. 3 und 4 im vollen Eingriff mit der Gegensteck­ buchse.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungs­ form ist ein Koaxialsteckverbinder 1 mit einem Hochspan­ nungskabel 2 verbunden. Das Hochspannungskabel 2 besteht aus einem Innenleiter 3 in Gestalt einer Litze aus dünnem Metalldraht oder elektrisch leitenden Kunststoffasern. Der Innenleiter 3 ist von einer Innenisolation 4 aus Gummi oder Kunststoff umschlossen. Auf die Innenisolation 4 kann eine an sich bekannte (nicht dargestellte) Leiterglättung aufgebracht sein.

Die Innenisolation 4 ist ihrerseits von einem üblichen me­ tallischen Schirmgeflecht 5 umgeben, welches im Einsatz des Kabels 2 gewöhnlich mit Erdpotential verbunden wird. Um das Schirmgeflecht 5 herum ist ein elektrisch isolie­ render Außenmantel 6 aus Gummi oder Kunststoff angeordnet.

Der Koaxialsteckverbinder 1 umfaßt ein mit dem Innenleiter 3 des Kabels 2 elektrisch leitend verbundenes Innenleiter­ kontaktstück 7, das an seinem vorderen freien Ende in einen üblichen Steckerstift 8 ausläuft. Am gegenüberlie­ genden Ende ist ein als Anschlußstift ausgebildetes, vor­ zugsweise spitz zulaufendes Anschlußende 11 vorgesehen, das im zusammengebauten Zustand des Steckverbinders 1 in den Innenleiter 3 eindringt und mit diesem eine elektrisch leitende Verbindung herstellt. Das Innenleiterkontaktstück 7 ist fest mit einem Gehäuse 12 aus elektrisch isolieren­ dem Werkstoff kombiniert, welches seinerseits im zusammen­ gebauten Zustand des Steckverbinders 1 über den Stecker­ stift 8 und andererseits über einen Teil des Innenmantels 4 reicht. Das Gehäuse 12 wird beim Zusammenbau des Koaxialsteckverbinders 1 (in Fig. 1 und 2 von rechts her) aufgeschoben. Bei einer anderen Ausführungsform könnte der Steckerstift 8 auch als Steckbuchse ausgebildet sein.

Im Bereich des Anschlußendes 11 des Innenleiterkontakt­ stücks 7 ist auf die Innenisolation des Kabels eine Dicht­ hülse 13 aus elektrisch isolierendem Material, beispiels­ weise Gummi oder Kunststoff aufgeschoben. Beim Einführen des Anschlußendes 11 in den Innenleiter 3 des Kabels 2 weitet sich dieser und mit ihm die Innenisolation 4 ent­ sprechend auf, so daß sich die Innenisolation 4 abdichtend an die Innenwandung der Dichthülse 13 anlegt. Hierdurch ist eine zuverlässige elektrische, Kriechströme und Entla­ dungen ausschließende Isolation des Anschlußendes 11 und des Innenleiterkontaktstücks 7 gewährleistet. Auf die Innenisolation 4 ist eine Verbindungshülse 14 aufgebracht, die mit ihrer einen Stirnseite an der zugewandten Stirn­ seite der Dichthülse 13 anliegt und einen ringförmig ab­ stehenden Bund 15, ein Außengewinde 16 und einen rohrför­ migen Fortsatz 17 aufweist. Der Fortsatz 17 trägt mehrere nach außen abstehende Wulste 18, die im Querschnitt bei­ spielsweise in der dargestellten Weise sägezahnförmig aus­ gebildet sind. Grundsätzlich genügt ein einziger solcher Wulst 18.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird die Verbindungshülse 14 mit ihrem Fortsatz 17 so zwischen die Innenisolation 4 und das Schirmgeflecht 5 eingeführt, daß sich das Schirmge­ flecht zusammen mit dem Außenmantel 6 des Kabels wellen­ förmig aufweitet. Die Verbindungshülse 14 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus Metall.

Schließlich umfaßt der Koaxialsteckverbinder 1 noch eine metallische Überwurfmuffe 19, die sich mit einem nach einwärts umgebogenen Rand 21 am Bund 15 der Verbindungs­ hülse 14 elektrisch leitend anlegt. Die Überwurfmuffe 19 ist von einem beispielsweise aufgespritzten, relativ stei­ fen Steckerhut 22 aus elektrisch isolierendem Kunststoff umgeben, der sich (in Fig. 1 und 2 nach links) in einen relativ starren Kragenabschnitt 23 fortsetzt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Steckerhut 22 auch weggelassen werden. In diesem Falle kann der Kragen­ abschntt 23 ebenfalls aus Metall bestehen und einstückig mit der Überwurfmuffe 19 verbunden sein.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, vermittelt die Verbin­ dungshülse 14, welche über das Außengewinde 16 in ein ent­ sprechendes Innengewinde 20 des Gehäuses 12 eingeschraubt ist und hierdurch die elektrisch isolierende Dichthülse 13 unter Zusammenpressung am Platz hält, über den am Rand 21 der Überwurfmuffe 19 anliegenden Bund 15 eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Schirmgeflecht 5, so daß bei Erdung des Schirmgeflechtes 5 auch die Überwurfmuffe 19 geerdet ist. Dabei ersetzt die Dichthülse 13 ein Gießharz und gestattet ein Auswechseln des Koaxialsteckverbinders 1 am Hochspannungskoaxialkabel 2.

Gleichzeitig aber werden das Schirmgeflecht 5 und der Außenmantel 6 des Kabels durch die Wulste 18 des Fort­ satzes 17 der Verbindungshülse 14 aufgeweitet und mitein­ ander reibschlüssig verspannt. Hierdurch ist eine Zugent­ lastung des Kabels 2 an der Überwurfmuffe 19 vermittelt. Durch die Aufweitung des Schirmgeflechtes 5 und des Außenmantels 6 kann letzterer auch an die Innenwandung des Kragenabschnitts 23 (Fig. 2) fest angepreßt werden und ebenfalls eine Zugentlastung vermitteln.

Im Gegensatz zu dem eingangs erwähnten Koaxialsteckver­ binder sieht die beschriebene Ausführungsform des neuen Koaxialsteckverbinders einerseits eine unmittelbare Ver­ bindung zwischen Schirmgeflecht und Überwurfmuffe vor, ohne das das Schirmgeflecht umgestülpt werden muß, ande­ rerseits erfolgt über die Wulste 18 des Fortsatzes 17 an der Verbindungshülse 14 eine Zugentlastung, ohne daß hier­ zu die Verbindungshülse 14 geschlitzt und durch eine be­ sondere Zugentlastungsmuffe zusammengepreßt werden müßte.

Die Überwurfmuffe 19 weist in bekannter Weise an ihrem dem Kragenabschnitt 23 abgekehrten Ende ein Innengewinde 24 auf, mit dem sie auf eine entsprechende, mit Außengewinde versehene (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellte) Steckhülse einer koaxialen Gegensteckbuchse aufgeschraubt werden kann, welche z. B. fest an einem (ebenfalls nicht darge­ stellten) Hochspannungsgerät oder dgl. vorgesehen sein kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Verbin­ dungshülse 14 aus Metall. Sie könnte auch aus elektrisch isolierendem Kunststoff gefertigt sein, wodurch gemeinsam mit der ebenfalls elektrisch isolierenden Dichthülse 13 eine mögliche Kriechstrom- und/oder Entladungsstrecke innerhalb des Koaxialsteckverbinders 1 vergrößert werden könnte. In diesem Falle ist es erforderlich, wie schema­ tisch in Fig. 1 links angedeutet, das Schirmgeflecht 5 teilweise vom Außenmantel 6 zu befreien und in Gestalt eines Wulstes 30 nach außen aufzuweiten. Dieser Wulst wird dann (Fig. 1) von dem Bund 15 der aus Kunststoff gefertig­ ten Verbindungshülse 14 gegen den umgebogenen Rand 21 der metallischen Überwurfmuffe 19 gedrückt und erzeugt auf diese Weise die erforderliche elektrisch leitende Verbin­ dung zwischen Schirmgeflecht 5 und Überwurfmuffe 19.

In Fig. 3, 4 und 5, die eine zweite, abgewandelte Ausfüh­ rungsform der Erfindung zeigen, sind einander gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 versehen, so daß diese Teile im Zusammenhang mit Fig. 3, 4 und 5 im einzelnen nicht mehr beschrieben werden.

Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und zwei­ ten Ausführungsform besteht darin, daß in Fig. 3, 4 und 5 eine metallische Überwurfmuffe 119 auf einem das Innenlei­ terkontaktstück 7 enthaltenden Gehäuse 112 axial ver­ schieblich ist und über eine Schraubenfeder 120 mit der Verbindungshülse 14 elektrisch leitend verbunden ist. Die aus Metall bestehende Schraubenfeder 120 stützt sich mit ihrer letzten, in Fig. 3 links gelegenen Windung, die einen kleineren Durchmesser als die übrigen Windungen hat, am Bund 15 der Verbindungshülse 14 ab und spannt die Überwurfmuffe 119 zum freien Ende 8 des Innenleiterkon­ taktstücks 7 vor, so daß hierdurch normalerweise die Überwurfmuffe 119 ein Stück weit über einen Steckerhut 122 des in Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Koaxialsteckverbin­ ders 101 vorsteht, und zwar so weit, bis eine Sicke 131 der Überwurfmuffe 119 an einem überstehenden Rand 132 des Gehäuses 112 anschlägt (vgl. Fig. 4).

Die auf dem Gehäuse 112 verschiebliche und durch die Feder 120 vorgespannte Überwurfmuffe 119 führt beim Einführen des Koaxialsteckverbinders 101 in eine Gegensteckbuchse zu dem Vorteil, daß durch die vorstehende Überwurfmuffe 119 bereits eine geerdete Verbindung mit der Gegensteckbuchse herstellbar ist, bevor noch der Steckerstift 8 des Innen­ leiterkontaktstücks 7 mit einer Steckhülse einer Gegen­ steckbuchse in Hochspannung führenden Kontakt tritt, was einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor darstellt.

In Fig. 4 ist eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Gegensteckbuchse 140 mit metallischer Steck­ hülse 141 dargestellt. Am freien, dem Koaxialsteckverbin­ der 101 gegenüberliegenden Ende der Gegensteckbuchse 140 trägt diese eine metallische Armierung 142, die beispiels­ weise in die Wand 143 eines Hochspannungsgerätes eingefügt ist und in einen Abschnitt 144 mit Außengewinde aufläuft. Auf das Außengewinde des Abschnitts 144 ist der Steckerhut 122 mit seinem Innengewinde 124 aufschraubbar.

In Fig. 4 ist der Zustand dargestellt, in welchem die durch die Feder 120 vorgeschobene, elektrisch leitende Überwurfmuffe 119 gerade an dem Abschnitt 144 der Gegen­ steckbuchse 140 anschlägt. Da die Überwurfmuffe 119 über die Feder 120 und die Verbindungshülse 14 sowie das Schirmgeflecht 5 geerdet ist, liegt hierdurch auch der Abschnitt 144 sofort an Erdpotential, bevor noch der Steckerstift 8 in Kontakt mit der Hochspannung führenden Steckhülse 141 in elektrisch leitende Verbindung tritt.

Wie dargestellt, weist die Gegensteckbuchse 140 innerhalb einer zylindrischen Höhlung 145, in welche das vordere, freie Ende des Gehäuses 112 komplementär eintritt, einen die Steckhülse 141 umschließenden Vorsprung 146 auf, der als Führung für den Steckerstift 8 dient, bis dieser in die Steckhülse 141 eindrängt.

Die Fig. 5 zeigt den Koaxialsteckverbinder 101 in dem Zu­ stand, in welcher er eine Hochspannungsverbindung mit der Gegensteckbuchse 140 herstellt. Der Steckerstift 8 ist in die Steckhülse 141 elektrisch leitend eingedrungen. Der Steckerhut 122 ist auf das Außengewinde des Abschnitts 144 der Gegensteckbuchse 140 aufgeschraubt. Die Überwurfmuffe 119 wurde beim Aufschieben und Aufschrauben des Stecker­ huts 122 gegen die Wirkung der Feder 120 in das Innere des Steckerhuts 122 verschoben und nimmt nunmehr die in Fig. 5 dargestellte Position ein, in welcher die Feder 120 zusam­ mengedrückt ist.

Beim Lösen der Verbindung gemäß Fig. 5 gelangt der Steckerstift 8 aus der Steckhülse 141 heraus, so lange noch die Überwurfmuffe 119 am Abschnitt 144 der Gegen­ steckbuchse 140 elektrisch leitend anliegt (Fig. 4), so daß auch insoweit ein gefahrloses Lösen der beschriebenen Hochspannungsverbindung möglich ist.

Wie die Fig. 1 bis 5 zeigen, ist an einer Stirnfläche des Gehäuses 12 bzw. 112 ein Axialdichtring 31 angeordnet, der an eine entsprechende Gegenstirnfläche der Gegensteck­ buchse 140 anlegbar ist (Fig. 5). In der Höhlung 145 der Gegensteckbuchse 140 befindet sich weiterhin ein Radial­ dichtring 32, der an einer zylindrischen Gegenfläche des Gehäuses 12 bzw. 112 zur Anlage kommt. Schließlich ist in der Gegensteckbuchse 140 an einer Stirnfläche noch ein weiterer Axialdichtring 33 vorgesehen, der mit der freien Stirnfläche am Ende des Gehäuses 12 bzw. 112 zusammen­ wirkt. Durch die drei Dichtungen 31, 32 und 33 ist zusätz­ lich zur elektrischen noch eine zuverlässige Abdichtung gegenüber Flüssigkeiten und Gasen gewährleistet.

Claims (8)

1. Koaxialsteckverbinder (1, 101) für ein Hochspannungs­ kabel (2), das einen aus einzelnen Drähten bestehenden Innenleiter (3), eine den Innenleiter (3) umschließen­ de Innenisolation (4), ein die Innenisolation (4) um­ schließendes Schirmgeflecht (5) und einen das Schirm­ geflecht (5) umgebenden Außenmantel (6) aus elektrisch isolierendem Material aufweist, der seinerseits von einer elektrisch leitenden Überwurfmuffe (19, 119) des Koaxialsteckverbinders umschlossen ist, mit einem Ge­ häuse (12, 112) aus elektrischem Isolierstoff, in dem zentral ein Innenleiterkontaktstück (7) mit einem freien Ende (Steckerstift 8) und einem Anschlußende (11) gehalten ist, wobei das freie Ende mit einer ko­ axialen Gegensteckbuchse (140) verbindbar und das An­ schlußende (11) mit dem Innenleiter des Koaxialkabels (2) elektrisch leitend verbunden ist, mit einer eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schirmge­ flecht (5) und der Überwurfmuffe (19, 119) vermitteln­ den Verbindungshülse (14) und mit einer innerhalb einer anschlußseitigen Ausnehmung des Gehäuses (12, 112) gelagerten Dichthülse (13) aus elastischem Isolierstoff, an deren Innenwandung die Innenisolation (4) des Koaxialkabels (2) dichtend anliegt und an deren Außenwandung die Innenwandung des Gehäuses (12, 112) abdichtend angepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungshülse (14) an ihrer dem Innenleiterkon­ taktstück (7) abgewandten Seite einen rohrförmigen, mit wenigstens einem radial starren Wulst (18) verse­ henen Fortsatz (17) aufweist, der zwischen die Innen­ isolation (4) und das Schirmgeflecht (5) eingeschoben ist, der Wulst das Schirmgeflecht (15) unter Vergröße­ rung des Kabeldurchmessers aufweitet, und beim Zusam­ menbau der Steckverbindereinzelteile durch Pressung des aufgeweiteten Kabels gegen einen radial ebenfalls starren, komplementären Gehäusebereich (Kragenab­ schnitt 23) eine Kabelzugentlastung erfolgt.

2. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungshülse (14) aus Metall be­ steht und in direkter elektrisch leitender Verbindung mit der Überwurfmuffe (19) ist.

3. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungshülse (14) aus elektrisch isolierendem Kunststoff besteht und einen aufgebogenen Wulst (30) des Schirmgeflechts (5) elektrisch leitend gegen die Überwurfmuffe (19) drückt.

4. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwurfmuffe (119) auf dem Gehäuse (112) axial verschieblich und über eine Feder (120) mit der Verbindungshülse (14) elektrisch leitend ver­ bunden ist, wobei die Feder (40) die Überwurfmuffe (119) zum freien Ende (Kontaktstift 8) des Innenlei­ terkontaktstücks (7) vorspannt.

5. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwurfmuffe (19, 119) von einem elektrisch isolierenden Steckerhut (22, 122) überfan­ gen ist.

6. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einer Stirnfläche des Gehäuses (12, 112) ein Axialdichtring (31) angeordnet ist, der an eine Gegenfläche der Gegensteckbuchse (140) anlegbar ist.

7. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Gegensteckbuchse (140) ein Ra­ dialdichtring (32) zur Anlage am Gehäuse (12, 112) an­ geordnet ist.

8. Koaxialsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Gegensteckbuchse (140) ein Axial­ dichtring (33) vorgesehen ist, der mit dem freien Ende des Gehäuses (12, 112) zusammenwirkt.