EP2481128B1 - Steckkupplung - Google Patents

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EP2481128B1
EP2481128B1 EP10763587.2A EP10763587A EP2481128B1 EP 2481128 B1 EP2481128 B1 EP 2481128B1 EP 10763587 A EP10763587 A EP 10763587A EP 2481128 B1 EP2481128 B1 EP 2481128B1
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EP
European Patent Office
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coupling
plug
inner conductor
socket
coupling socket
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP10763587.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2481128A1 (de
Inventor
Gerhard SCHLÖGL
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Schloegl Stefan
Original Assignee
Schlogl Stefan
Schloegl Stefan
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Filing date
Publication date
Application filed by Schlogl Stefan, Schloegl Stefan filed Critical Schlogl Stefan
Publication of EP2481128A1 publication Critical patent/EP2481128A1/de
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Publication of EP2481128B1 publication Critical patent/EP2481128B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/005—Electrical coupling combined with fluidic coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a plug-in coupling according to the preamble of claim 1.
  • the US5,810,048 discloses a coupling for underwater applications in which an inner conductor is surrounded by an electrically conductive fluid. Proceeding from this, the present invention seeks to provide a plug-in coupling, which allows easy to handle, many feasible loosening and connecting the plug-in coupling elements, taking into account the transmitted high electrical power.
  • high electrical powers are understood to mean performances in the range of 50 kW to 300 kW with an electrical current of 50A to 400A.
  • the coupling socket and the coupling plug have at least a sectionally electrically conductive inner conductor, which is at least partially surrounded by a fluid channel and that in the coupling socket and in the coupling connector each means are provided, the liquid-tight Closing the fluid channel in the decoupled state and for producing a continuous fluid channel are formed in the coupled state.
  • the means are formed by spring-loaded and displaceable valve body, which are displaced in the coupled state such that the plug-in coupling forms a continuous fluid channel.
  • at least one of the valve body is formed to form an electrically conductive connection between the inner conductors of the coupling socket and the coupling plug.
  • the plug-in coupling described is particularly easy to plug in and release and also provides an extremely reliable production of the electrical connection with approximately simultaneous production of a continuous fluid channel.
  • the valve body of the coupling plug is advantageously formed at least partially by the inner conductor.
  • the coupling socket has a coupling socket housing and between the inner conductor and the coupling socket housing, the valve body is slidably disposed, which is preferably formed sleeve-like. Further, valve body is particularly advantageous electrically connected via an electrically conductive contact sleeve connected to the coupling socket.
  • the contact sleeve surrounds the inner conductor of the coupling socket on a partial length and is provided relative to this displaceable.
  • the inner conductor of the coupling socket is designed in several parts, and that has at least two inner conductor elements, which are electrically insulated connected to each other.
  • the at least two inner conductor elements are connected to each other by a pin of electrically insulating material, in particular a ceramic pin.
  • the two inner conductor elements are electrically conductively connected via the contact sleeve, wherein the two inner conductor elements in the coupled state electrically conductively connecting contact sleeve which is connected to the valve body of the coupling socket contact sleeve.
  • the coupling plug and the coupling socket are designed such that the transition from the decoupled state in the coupled state, first the fluid connection and then the electrical connection between the coupling plug (2) and the coupling socket are produced.
  • FIG. 1 are a plug-in coupling 1 according to the invention in a decoupled state and in FIG. 2 each shown in a coupled state in lateral sectional views.
  • the plug-in coupling 1 which is designed for transmitting high-power electrical energy and the simultaneous transmission of a pressurized fluid, consists of at least one coupling plug 2 and at least one coupling socket 3, wherein the coupling plug 2 at least partially into the coupling socket 3 for producing a coupled state is insertable and in turn can be removed from the coupling socket 3 to produce a decoupled state.
  • the coupling socket 3 and the coupling plug 2 at least one at least partially electrically conductive inner conductor 4, 5, which is surrounded by a fluid channel 6, preferably annular. Furthermore, in each case a valve body 7, 8 are arranged both in the coupling plug 2 and in the coupling socket 3, which are designed to close the fluid channel 6 in the decoupled state of the plug-in coupling 1.
  • valve body 7, 8 are in this case slidably disposed within the coupling socket 3 and the coupling plug 2 and are in the decoupled state by means of springs 14, 15, which may be in particular coil springs, positioned such that the coupling plug 2 through the valve body 7 and the coupling socket. 3 be sealed liquid-tight by the valve body 8 at the coupling plug end 2.1 and 3.1 at the coupling socket end.
  • valve body 7 When inserting the coupling plug 2 into the coupling socket 3, the valve body 7 is displaced within the coupling plug 2 and the valve body 8 within the coupling socket 3 such that the plug-in coupling 1 forms a continuous fluid channel in the coupled state.
  • the valve body 7, 8 in addition to the production of a continuous fluid channel 6 through the plug-in coupling 1, an electrical connection between the inner conductors 4, 5 of the coupling plug 2 and the coupling socket 3 is produced.
  • the coupling socket 3 consists of a substantially tubular coupling socket housing 3.2, which at the first coupling socket end 3.1 has a circular opening with a diameter d, which by the annular cross-section in the front cross-section, a circular opening of the diameter b having valve body 8 and the recorded in this opening, first inner conductor element 5.1 with its thickened end 5.1.1 is sealed liquid-tight.
  • Both the first inner conductor element 5.1 and the adjoining second and third inner conductor elements 5.2, 5.3 and the valve body 8 are in this case arranged concentrically to the longitudinal axis LA1 of the coupling socket 3.
  • the guided on the inner conductor 5, this circumferentially enclosing valve body 8 is guided displaceably between the inner conductor 5 and the coupling socket housing 3.2.
  • the coupling socket housing 3.2 has a groove 3.2.2 on its inner side 3.2.1 in the region of the first coupling socket end 3.1 for receiving a seal 16, wherein both the groove 3.2.2 and the seal 16 are preferably formed annularly around the valve body 8 circumferentially.
  • the valve body 8 has, for example, a first and second graduation 8.1, 8.2 at its inner peripheral side facing the inside 3.2.1 of the coupling box housing 3.2, so that three partial areas arise on the outer peripheral side of the valve body 8, which are preferably concentric with the longitudinal axis LA1 of the coupling socket 3 and with different radial distance to this longitudinal axis LA1.
  • the first grading 8.1 is in this case the grading 3.2.3 of the inside 3.2.1 of the coupling socket housing 3.2 adapted.
  • the outer diameter d of the valve body 8 in the section 8.3 of the valve body 8 is adapted to the diameter d of the opening of the coupling socket housing 3.2 at the first coupling socket end 3.1.
  • the seal 16 seals circumferentially with respect to the portion 8.3 of the valve body 8 and closes the coupling socket 3 at this interface liquid-tight in the region of the first coupling socket end 3.1.
  • the inner circumferential side of the valve body 8 facing the inner conductor 5 is likewise stepped, with a first inner side area 8.5 near the first coupling socket end 3.1 and a second inner side area 8.6 separated by a step 8.7.
  • the first inner side region 8.5 and the second inner side region 8.6 extend concentrically with respect to the longitudinal axis LA1, wherein the first inner side region 8.5 has a smaller distance from the longitudinal axis LA1 than the second inner side region 8.6.
  • the first inner side region 8.5 in this case has a distance of b / 2 to the longitudinal axis LA1, so that the head region 5.1.1 of the first inner conductor element 5.1, which has a diameter b, is snugly received in the interior of the valve body 8 in the decoupled state.
  • the first inner conductor element 5.1 has a circumferential groove 5.1.1.1 for receiving a circumferential seal 16 in the head area 5.1.1.
  • a circumferential seal 16 is the Interface between the valve body 8 and the head portion 5.1.1 5.1 of the first inner conductor element 5.1 sealed liquid-tight.
  • the first inner conductor element 5.1 tapers and merges into an inner conductor region 5.1.2 of a cylindrical shape with an outer diameter c.
  • the inner conductor region 5.1.2 is in this case surrounded over a partial length of an electrically conductive, round tubular shaped contact sleeve 11 which is firmly connected via an electrically non-conductive insulating body 17, for example made of plastic, with the valve body 8 in the second inner side region 8.6.
  • the insulating body 17 in this case preferably has a plurality of parallel to the longitudinal axis LA1 extending flow channels through which in the coupled state of the plug-in coupling 1, a fluid flow is made possible.
  • the inner conductor 5 of the coupling socket 3 is formed from several, preferably three, inner conductor elements 5.1, 5.2, 5.3.
  • At least one, preferably a plurality of spring contacts 13 are arranged at the two end faces of the insulating body 18, in grooves, so that the spring contacts 13 surrounding the first and second inner conductor elements 5.1, 5.2 extend partly into the first and second inner conductor elements 5.1, 5.2 are embedded.
  • an insulating disk 21 is provided within the coupling socket housing 3.2, which is preferably made of electrically insulating, glass fiber reinforced plastic.
  • the insulating disk 21 preferably has a plurality of flow channels pointing along the longitudinal axis LA1 for producing a fluid channel 6 that runs through the coupling socket 3 in the coupled state of the plug-in coupling 1.
  • the insulating washer 21 in this case ensures both a concentric alignment of the inner conductor elements 5.1, 5.2 within the coupling socket housing 3.2 as well as a displacement protection of the same.
  • the inner conductor 5, in particular the second inner conductor element 5.2 is provided galvanically separated from the electrically conductive, preferably steel, coupling socket housing 3.2.
  • valve body 8 When inserting the coupling plug 2 into the coupling socket 3, the valve body 8 is displaced against the spring force of the spring 15 along the longitudinal axis LA1 of the coupling socket 3 into its interior, wherein the valve body 8 due to the contact sleeve 11 on the inner conductor portion 5.1.2 of the first inner conductor element 5.1 out becomes.
  • an insulating body 19 is arranged in a central region, which is bounded laterally by the insulating disks 21, 22, approximately centrally between these insulating disks 21, 22 and concentric to the longitudinal axis LA1, the second and third inner conductor element 5.2, 5.3 spaced apart and electrically isolated from each other.
  • the second and third inner conductor element 5.2, 5.3 holes are preferably at right angles to the longitudinal axis LA1 introduced, in which bolts 23 engage with their free ends.
  • These bolts 23 are preferably designed as relay bridges and approximately at right angles out of the coupling socket housing 3.2, wherein the fürdringungsstellen the bolt 23 by the coupling socket housing 3.2 electrically isolated from the coupling socket housing 3.2 and liquid-tight.
  • the inner conductor 5 is guided out of the coupling socket housing 3.2, so that a current flow through the coupling socket is only guaranteed if the example serving as a relay bridges pin 23 are bridged via an outside of the coupling box housing arranged electrical connection means, preferably a relay.
  • electrical connection means preferably a relay.
  • the coupling socket housing 3.2 at its second coupling socket end 3.3 an internal thread 24, in which a Reduzierhülse 25 is screwed with its arranged at the free end 25.1 male thread.
  • a seal 16 is provided between these elements, which is preferably held in the correct position in a groove or notch on the reducing sleeve 25.
  • the free end 25.2 of the Reduzierhülse 25 has a reduced diameter relative to the free end 25.1 and serves to connect a hose fitting, which is part of a liquid-cooled electrical cable, in which an electrical conductor is circumferentially surrounded by a liquid channel in which a pressurized standing fluid can be performed.
  • the free end 25.2 has in this case on its outer peripheral side on an external thread, so that a hose fitting on the reducer 25 can preferably be screwed liquid-tight.
  • the inner conductor element 5.3 which is held concentrically within the region of the reducing sleeve 25, is held by the insulating disk 22 within the coupling socket housing 3.2 and the reducing sleeve 25 and has flow passages for the passage of the fluid, has at its in the region of the free end 25.2 5.3.1 at least one, preferably a pair of juxtaposed spring contacts 13. These spring contacts 13 are at least partially received in grooves or notches of the third inner conductor element 5.3 and are thereby fixed in the correct position. These spring contacts 13 serve to produce an electrical contact to an inner conductor, which is arranged within a hose fitting applied to the reducing sleeve. The inner conductor of the hose fitting in this case, for example, a blind hole-like end of the inner conductor can be pushed onto the free end 5.3.1 of the third inner conductor element The spring contacts 13 make a very good conductive electrical connection between these elements.
  • FIG. 4 an inventive coupling plug 2 of the plug-in coupling 1 is shown in a lateral sectional view along the longitudinal axis LA2.
  • the coupling plug 2 has a coupling plug housing 2.2, which is formed as a hollow body with its inner and outer peripheral sides substantially rotationally symmetrical to the longitudinal axis LA2.
  • the first coupling plug end 2.1 of the coupling plug housing 2.2 is designed for insertion into the coupling socket 3 to form the coupled state of the plug-in coupling 1.
  • the first coupling plug end 2.1 of the coupling plug housing 2.2 on the front side an annularly shaped face 2.4 with a ring thickness a.
  • the circular geometry of the end face 2.4 is approximately equal in dimension to the end face 8.8 of the valve body 8, wherein when inserting the coupling plug 2 in the coupling socket 3, the end faces 2.4, 8.8 of the coupling connector housing 2.2 and the valve body 8 abut against each other.
  • the first coupling plug end 2.1 has a cylindrical outer shape with a diameter d which is approximately equal in dimension with the opening of the coupling socket housing 3.2 at the first coupling socket end 3.1.
  • the coupling plug housing 2.2 has a graduation 2.5 which forms a stop for the first coupling socket end 3.1 and serves as an insertion limit of the coupling plug 2 into the coupling socket 3, i. in the coupled state of the plug-in coupling 1, the grading is 2.5 on the front side of the first coupling plug end 3.1.
  • the inner conductor 4 In the interior of the coupling plug 2, the inner conductor 4 is slidably received, wherein the displacement of the inner conductor 4 concentric with the longitudinal axis LA2 takes place along the longitudinal axis LA2.
  • the inner conductor 4 has a located in the region of the first coupling plug end 2.1 valve body 7 in the form of a truncated cone-like, cylindrical, free end, which (valve body) is provided for closing the annular-shaped end face 2.4 of the coupling plug 2.
  • the valve body 7 is in this case dimensioned such that the opening of the annular-shaped end face 2.4 of the coupling plug 2 with the diameter b is accurately closed by the valve body 7.
  • the valve body 7 also has circumferentially preferably two circumferential grooves 7.1, which are designed to receive a seal 16 and a spring contact 13. By means of the seal 16, the frontal opening of the coupling plug housing 2.2 is liquid-tight by means of the valve body 7 is closed.
  • the guide along the longitudinal axis LA2 displaceable inner conductor 4 and thus also the valve body 7 within the coupling plug housing 2.2 is inter alia by means of an insulating 26 preferably made of glass fiber reinforced plastic, preferably of several parallel to the longitudinal axis LA2 extending flow channels is permeated.
  • the insulating washer 26 in this case has an inner bore with at least one step and is pushed onto an approximately centrally arranged on the inner conductor stepped portion thereof, the gradations of the insulating 26 and the inner conductor 4 and the inner bore of the insulating and the outer diameter of the inner conductor 4 geometrically matched are.
  • the insulating disc 26 is spring-loaded in the decoupled state of the plug-in coupling 1 by the spring 14, which is designed in particular as a spiral spring, against a gradation 2.6 in the interior of the coupling plug housing 2.2.
  • the spring force of the spring 14 is transmitted to the inner conductor 4 and thereby formed as a valve body 7 free end of the inner conductor 4 with its end 4.1 is held flush with the end face 2.4 of the coupling plug housing 2.2, so that in the decoupled state, which is arranged at this end face 2.4 opening is closed by the valve body 7 liquid-tight.
  • the inner conductor 4 and thus also the valve body 7 along the longitudinal axis LA2 of the coupling plug 2 is moved inside the coupling plug housing 2.2, wherein the valve body 7 is pushed back into the contact sleeve 12.
  • This contact sleeve 12 is electrically isolated via an insulating body 27 connected to the coupling connector housing 2.2. It also has at least one, preferably a plurality of flow channels, which allow a flow of a fluid along the longitudinal axis LA2.
  • the contact sleeve 12 serves in this case the electrically conductive connection of the head portion 5.1.1 and the valve body 7, namely the inner conductor 4, 5 via the spring contacts 13, in the coupled state of the plug-in coupling. 1
  • a Reduzierhülse 25 is screwed with its free end 25.1, said screw is sealed by a seal 16 liquid-tight.
  • These Reduzierhülse 25 in turn serves the connection with a hose fitting of a liquid-cooled electrical conductor, said hose fitting is screwed onto the free end 25.2 of the Reduzierhülse 25.
  • the electrical connection between the free end 4.2 of the inner conductor 4 with the electrical conductor screwed onto the free end 25.2 of the reduction sleeve 25 hose fitting is again via spring contacts 13 which are arranged on the free end 4.2 of the inner conductor 4 in grooves against displacement.
  • the free end is inserted 4.2 with their spring contacts 13, for example in a blind hole trained inner conductor end of the hose fitting and thus the inner conductor 4 of the coupling plug 2 connected to the electrical conductor of the hose fitting ,
  • the decoupled state of the plug-in coupling 1 is characterized in particular by the fact that the openings arranged at the first coupling plug end 2.1 and at the first coupling socket end 3.1 are closed in a liquid-tight manner by the spring-loaded displaced valve bodies 7, 8.
  • the free end 4.2 of the inner conductor 4 of the coupling plug 2 is pulled out by the displacement of the valve body 7 and therefore also the displacement of the inner conductor 4 from the inner conductor of a screwed onto the Reduzierhülse 25 hose fitting and thus electrically separated.
  • the first and second inner conductor elements 5.1, 5.2 are electrically isolated from each other in the decoupled state, since the contact sleeve 11 is displaced by the spring load of the valve body 8 towards the first coupling socket end 3.1 and thus no electrical bridging of the insulating body 18 and the ceramic pin 10 by this contact sleeve 11 takes place.
  • the coupling plug 2 By acting in the direction of the longitudinal axes LA1, LA2 pressure on the coupling plug 2, the forces exerted by the springs 14, 15 spring forces are overcome, so that the valve body 8 and the inner conductor 4, the UFdillon the valve body 7 is formed, are moved.
  • the coupling plug 2 penetrates with its first coupling plug end 2.1 with the insertion depth t in the coupling socket 3 until the graduation 2.5 of the coupling plug 2 rests on the front side of the coupling socket housing 3.2, namely at the first coupling socket end 3.1.
  • the spring contacts 13 which are preferably annular and preferably consist of a Kupferzirkonium chromium alloy, is provided by the first inner conductor element 5.1 via the spring contacts 13 and the contact sleeve 11 an electrically highly conductive connection, the electrical load capacity up to 300 KW at an electric current of up to 400A.
  • the same requirements apply preferably also for all other contact points of the plug-in coupling.
  • the valve body 7 of the coupling plug 2 and the head area 5.1.1 of the first inner conductor element 5.1 of the coupling socket 12 come to lie in the region of the contact sleeve 12 and are enclosed by this in a form-fitting manner.
  • the inner conductor 4 is electrically connected to the first inner conductor element 5.1 of the inner conductor 5 via the contact sleeve 12.
  • the openings closed by the valve body 7, 8 openings at least partially released, so that a fluid flow over the defined by the face 2.4 interface is made possible.
  • the fluid is preferably an insulating oil which, in particular, also suppresses arcs which may arise during the insertion process due to its insulating properties, it is advantageous for the fluid flow during the insertion process to take place before the electrical connection of the inner conductors 4, 5.
  • Fig. 6 is exemplified by arrows the way the fluid flow through the plug-in coupling 1 shown. Due to the substantially predominant rotational symmetry of the plug-in coupling 1 about the longitudinal axis LA, a fluid channel 6 is created, which completely surrounds the inner conductors 4, 5 on the circumferential side. At locations where a support of the inner conductors 4, 5 relative to the coupling plug housing 2.2 or the coupling socket housing 3.2, the supporting elements, ie the insulating discs 21, 22, 26 and the insulating body 17, 27 traversed by flow channels, which are dimensioned in this way in that a loss-free flow of the fluid through the plug-in coupling 1 is made possible. It is understood that the direction of flow can also be in the opposite direction.
  • the valve body 7 and the head area 5.1.1 of the first inner conductor element 5.1 are here in two respects importance. On the one hand serve these elements with their extending along its circumference seals 16 of Volatile sealing of the coupling plug 2 and the coupling socket 3 in the decoupled state. In addition, the electrical connection between the inner conductor 4 and the inner conductor 5 takes place in the coupled state via the respectively on Ventilgroper 7 and the head area 5.1.1 of the first inner conductor element 5.1 spring contacts 13, which are adjacent to the respective elements 16 in addition to the seals described above come.
  • both the spring contacts 13 and the seal 16 have approximately the same geometric shapes and external dimensions. Therefore, the spring contacts 13 are formed as annular coil springs. In addition, the spring contact 13 should be elastically deformable such that it is on the one hand without tilting in the contact sleeve 12 can be inserted and on the other hand only by the spring forces of the springs 14, 15 causes a displacement of the valve body 7, 8 without tilting.
  • Fig. 7 is exemplified the contact between the valve body 7 and the contact sleeve 12 in a sectional view perpendicular to the longitudinal axis LA2.
  • the spring contact 13 Due to the peripheral spiral-shaped design of the spring contact 13 to the valve body 7, this can be introduced, for example, when inserted into the contact sleeve 12 and in the opening located at the first coupling plug 2.1 opening of the coupling connector housing 2.2, wherein the diameter b can be dimensioned slightly smaller.
  • the spring contact 13 is for this purpose deformed such that the individual coils of the spring contacts 13 occupy a smaller angle to the tangent T to the valve body 7 as in the case before the deformation.
  • the plug-in coupling 1 for example, has an electrical load capacity of up to 300 KW with an electrical current of up to 400 A and is preferably designed for the transmission of DC or DC voltage, is preferably, as in the FIGS. 8 and 9 shown, arranged in pairs, with two coupling plugs 2, 2 'by means of a coupling plug plate 28 adjacent to each other are arranged spaced apart, so that the centers of the circular end faces of the coupling plugs 2, 2 'in the perpendicular to the longitudinal axes LA2, LA2' extending transverse axis QA are added.
  • an associated arrangement of two coupling sockets 3, 3 ' is provided on a coupling socket plate 29, wherein the individual coupling sockets 3, 3' by means of the flanges 3.2.4 are arranged on the coupling socket plate 29.
  • the coupling sockets 3, 3 'with their first coupling socket end 3.1, 3.1' penetrate the coupling plate 29 preferably accurately to circular openings
  • the coupling socket plate 29 at the first coupling socket end 3.1, 3.1 'facing end face of the flange 3.2.4 comes into contact and preferably flush with the first coupling socket end 3.1, 3.1 'completes, ie with this essentially forms a plane.
  • a centering pin 30 and a lozenge 31 are provided on the coupling plug plate 28, which protrude perpendicularly from the coupling plug plate 28 parallel to the longitudinal axes LA2, LA2 '.
  • the centering bolt 30 and the pastille 31 are here centrally between the two coupling plugs 2, 2 'and arranged offset to the transverse axis QA.
  • the centering pin 30 is used in the introduction of the coupling plug 2, 2 'in the coupling sockets 3, 3' of centering these elements to each other, ie the centering pin 30 limits the movement of the coupling plug 2, 2 'in the horizontal and vertical direction of movement.
  • the pastille 31 is provided, which is designed to compensate for manufacturing tolerances, for example, prism-shaped.
  • the centering pin 30 and the lozenge 31 cooperate with the coupling socket plate 29 with flanged bushes 32, and dive into the collar bushes 32 during the coupling process.
  • a sickle lever 33 is provided on the coupling plug plate 28, which cooperates with bolts 34 which are connected to the coupling box plate 29.
  • the sickle lever 33 is formed like a bow, with a handle 33.1 two laterally arranged on the coupling plug plate 28 sickle lever halves 33.2, 33.2 ', with each other.
  • the sickle lever halves 33.2, 33.2 ' are rotatably mounted about a perpendicular to the longitudinal axis LA2, LA2' of the coupling plug 2, 2 'and parallel to the transverse axis QA extending axis of rotation DA and each have a sickle-like recess 33.3, 33.3' on.
  • These recesses 33.3, 33.3 ' are designed to receive the bolts 34 fastened to the coupling socket plate 29.
  • the centering pin 30 and the pastille 31 are first brought to the flanged bushes 32 and inserted into this and then the bolts 34 into engagement with the recesses 33.3, 33.3' of the sickle lever 33.
  • the sickle lever 33 By pivoting the sickle lever 33 such that the handle 33.1 is pivoted in the direction of the second coupling plug ends 2.3, 2.3 ', the bolts 34 slide in the recesses 33.3, 33.3'.
  • the coupled state of the plug-in couplings 1, 1 ' is achieved when the bolts 34 at the ends of the recesses 33.3, 33.3' and the coupling plug plate 28 and the coupling socket plate 29 against each other come to rest.
  • the release of the plug-in couplings 1, 1 ' takes place by actuation of the sickle lever 33 in the reverse direction.
  • the plug-in coupling 1 according to the invention is preferably traversed by an insulating oil which has very good electrical insulation properties and thus ensures electrical insulation of the inner conductors 4, 5 of the coupling plug housing 2.2 and the coupling socket housing 3.2 in the areas of the fluid channels 6.
  • the coupling plug housing 2.2 and the coupling socket housing 3.2 are each connected to the ground potential, i. For example, the potential of the vehicle or the attachment connected so that are electrically connected in the coupled state by these ground potentials and thus have a common, same potential.
  • the insulating oil also serves the thermal cooling of the inner conductor 4, 5 of the plug-in coupling 1, wherein the insulating oil is pressed with pressures of up to 20 MPa, preferably pressures less than 6 MPa through the plug-in coupling 1 in the coupled state.
  • the plug-in coupling 1 is designed for a flow rate of the insulating oil of a maximum of 3 m per second at a flow rate of 120 cubic decimeters per minute.
  • the insulating oil also has the task of suppressing arcing, which can occur during the coupling process.
  • the plug-in coupling 1 in particular their coupling plug and coupling socket housing 2.2, 3.2, the valve body 7, 8 and the inner conductor 4, 5 is preferably steel used, in particular a corrosion-free steel, such as stainless steel.

Landscapes

  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steckkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Im Bereich der Kraftfahrzeuge, Nutzfahrzeuge, Bau- und Landmaschinen erfolgt bislang die Energieübertragung höherer Leistungen über hydraulische und/oder mechanische Konzepte. Zunehmend gibt es Bestrebungen, beim Fahrantrieb sowie beim Antrieb von Nebenaggregaten Elektromotore einzusetzen, deren elektrische Energie von einem Generator bereitgestellt wird, der durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Hierzu ist es notwendig am Fahrzeug ein elektrisches Netz vorzusehen, an das beliebige elektrische Erzeuger und Verbraucher wie beispielsweise Generator, Fahrantrieb, Nebenabtriebe oder elektrisch angetriebene Arbeitsgeräte angekoppelt werden können.
  • Um hohe elektrische Leistungen in einem derartigen elektrischen Netz übertragen zu können, ist es vorteilhaft die elektrischen Leiter mittels einer Kühlflüssigkeit zu kühlen, um damit den notwendigen Leiterquerschnitt bei einer vorgegebenen, zu übertragenden Leistung minimieren zu können.
  • Als Schnittstelle zwischen den einzelnen elektrischen Erzeugern und Verbrauchern sind Kupplungen erforderlich, die neben einer elektrischen Verbindung auch eine Verbindung der jeweiligen Kühlkanäle der elektrischen Kabel herstellen.
    Die US5,810,048 offenbart eine Kupplung für Unterwasser-Anwendungen, bei der ein Innenleiter von einem elektrisch leitfähigem Fluid umgeben ist.
    Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steckkupplung anzugeben, die ein einfach handhabbares, vielfach durchführbares Lösen und Verbinden der Steckkupplungselemente unter Berücksichtigung der übertragenen hohen elektrischen Leistungen ermöglicht. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Unter hohen elektrischen Leistungen werden im Rahmen dieser Erfindung Leistungen im Bereich von 50KW bis 300KW bei einer elektrischen Stromstärke von 50A bis 400A verstanden.
  • Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Steckkupplung ist darin zu sehen, dass die Kupplungsdose und der Kupplungsstecker wenigstens einen zumindest abschnittweise elektrisch leitfähigen Innenleiter aufweisen, der zumindest abschnittsweise von einem Fluidkanal umgeben ist und dass in der Kupplungsdose und im Kupplungsstecker jeweils Mittel vorgesehen sind, die zum flüssigkeitsdichten Verschließen des Fluidkanals im entkoppelten Zustand und zum Herstellung eines durchgehenden Fluidkanals im gekoppelten Zustand ausgebildet sind. Bevorzugt sind die Mittel durch federbelastete und verschiebbare Ventilkörper gebildet, die im gekoppelten Zustand derart verschoben sind, dass die Steckkupplung einen durchgehenden Fluidkanal bildet. Hierbei ist zumindest einer der Ventilkörper zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Innenleitern der Kupplungsdose und des Kupplungssteckers ausgebildet. Die beschriebene Steckkupplung ist besonders einfach zu stecken und lösen und bietet darüber hinaus eine äußert zuverlässige Herstellung der elektrischen Verbindung bei näherungsweise gleichzeitiger Herstellung eines durchgehenden Fluidkanals. Hierbei ist der Ventilkörper des Kupplungssteckers vorteilhaft zumindest teilweise durch den Innenleiter gebildet.
  • Die Kupplungsdose weist ein Kupplungsdosengehäuse auf und zwischen dem Innenleiter und dem Kupplungsdosengehäuse ist der Ventilkörper verschiebbar angeordnet, der bevorzugt hülsenartig ausgebildet ist. Ferner ist Ventilkörper besonders vorteilhaft über eine elektrisch leitende Kontakthülse elektrisch isoliert mit der Kupplungsdose verbunden. Die Kontakthülse umgibt den Innenleiters der Kupplungsdose auf einer Teillänge und ist gegenüber diesem verschiebbar vorgesehen.
  • Weiterhin vorteilhaft ist der Innenleiter der Kupplungsdose mehrteilig ausgebildet, und zwar weist dieser zumindest zwei Innenleiterelemente auf, die elektrisch isoliert miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Innenleiterelemente durch einen Stift aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere einem Keramikstift miteinander verbunden. Im gekoppelten Zustand sind die zwei Innenleiterelemente elektrisch leitend über die Kontakthülse verbunden sind, wobei die die beiden Innenleiterelemente im gekoppelten Zustand elektrisch leitend verbindende Kontakthülse die mit dem Ventilkörper der Kupplungsdose verbundene Kontakthülse ist.
  • Besonders vorteilhaft sind der Kupplungsstecker und die Kupplungsdose derart ausgebildet, dass beim Übergang vom entkoppelten Zustand in den gekoppelten Zustand zunächst die Fluidverbindung und anschließend die elektrische Verbindung zwischen dem Kupplungsstecker (2) und der Kupplungsdose hergestellt werden.
  • Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Es zeigen:
    • Fig. 1
    beispielhaft eine erfindungsgemäße Steckkupplung im entkoppelten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung;
    Fig. 2
    beispielhaft eine erfindungsgemäße Steckkupplung im gekoppelten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung;
    Fig. 3
    beispielhaft eine erfindungsgemäße Kupplungsdose im entkoppelten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung;
    Fig. 4
    beispielhaft ein erfindungsgemäßer Kupplungsstecker im entkoppelten Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung;
    Fig. 5
    beispielhaft und schematisch der elektrische Stromfluss durch eine erfindungsgemäße Steckkupplung;
    Fig. 6
    beispielhaft und schematisch der Fluidfluss durch eine erfindungsgemäße Steckkupplung;
    Fig. 7
    beispielhaft die elektrische Kontaktierung der Innenleiter über die Kontakthülse mittels der Federkontakte;
    Fig. 8
    beispielhaft die Anordnung zweier Kupplungsstecker an einer Kupplungssteckerplatte in einer perspektivischen Ansicht;
    Fig. 9
    beispielhaft die Anordnung zweier Kupplungsdosen an einer Kupplungsdosenplatte in einer perspektivischen Ansicht.
  • In Figur 1 sind eine erfindungsgemäße Steckkupplung 1 in entkoppeltem Zustand und in Figur 2 in gekoppeltem Zustand jeweils in seitlichen Schnittdarstellungen gezeigt. Die Steckkupplung 1, die zur Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung sowie der gleichzeitigen Übertragung eines unter Druck stehenden Fluids ausgebildet ist, besteht aus zumindest einem Kupplungsstecker 2 und zumindest einer Kupplungsdose 3, wobei der Kupplungsstecker 2 zumindest teilweise in die Kupplungsdose 3 zur Herstellung eines gekoppelten Zustands einführbar ist und aus der Kupplungsdose 3 zu Herstellung eines entkoppelten Zustands wiederum entnehmbar ist.
  • Erfindungsgemäß weist die Kupplungsdose 3 und der Kupplungsstecker 2 wenigstens einen zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähigen Innenleiter 4, 5 auf, der von einem Fluidkanal 6, vorzugsweise ringförmig umgeben ist. Des Weiteren sind sowohl im Kupplungsstecker 2 als auch in der Kupplungsdose 3 jeweils ein Ventilkörper 7, 8 angeordnet, die zum Verschließen des Fluidkanals 6 im entkoppelten Zustand der Steckkupplung 1 ausgebildet sind.
  • Die Ventilkörper 7, 8 sind hierbei verschiebbar innerhalb der Kupplungsdose 3 bzw. des Kupplungssteckers 2 angeordnet und werden im entkoppelten Zustand mittels Federn 14, 15, die insbesondere Spiralfedern sein können, derart positioniert, dass der Kupplungsstecker 2 durch den Ventilkörper 7 und die Kupplungsdose 3 durch den Ventilkörper 8 am Kupplungssteckerende 2.1 bzw. am Kupplungsdosenende 3.1 flüssigkeitsdicht verschlossen werden.
  • Beim Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 wird der Ventilkörper 7 innerhalb des Kupplungssteckers 2 und der Ventilkörper 8 innerhalb der Kupplungsdose 3 derart verschoben, dass die Steckkupplung 1 im gekoppelten Zustand einen durchgehenden Fluidkanal bildet. Durch die Verschiebung der Ventilkörper 7, 8 wird neben der Herstellung eines durchgängigen Fluidkanals 6 durch die Steckkupplung 1 auch eine elektrische Verbindung zwischen den Innenleitern 4, 5 des Kupplungssteckers 2 und der Kupplungsdose 3 hergestellt.
  • Im Folgenden wird detailliert der Aufbau der Kupplungsdose 3 und des Kupplungssteckers 2 anhand der Figuren 3 und 4 beispielhaft beschrieben.
  • Die Kupplungsdose 3 besteht aus einem im wesentlichen rohrförmigen Kupplungsdosengehäuse 3.2, das am ersten Kupplungsdosenende 3.1 eine kreisrunde Öffnung mit einem Durchmesser d aufweist, welche durch den im Frontquerschnitt kreisringförmig ausgebildeten, eine kreisrunde Öffnung des Durchmessers b aufweisenden Ventilkörper 8 und das in dieser Öffnung aufgenommene, erste Innenleiterelement 5.1 mit dessen verdicktem Ende 5.1.1 flüssigkeitsdicht verschlossen wird. Sowohl das erste Innenleiterelement 5.1 als auch die daran anschließenden zweiten und dritten Innenleiterelemente 5.2, 5.3 als auch der Ventilkörper 8 sind hierbei konzentrisch zur Längsachse LA1 der Kupplungsdose 3 angeordnet. Der auf dem Innenleiter 5 geführte, diesen umfangsseitig umschließende Ventilkörper 8 ist zwischen dem Innenleiter 5 und dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 verschiebbar geführt. Zum flüssigkeitsdichten Verschließen weist das Kupplungsdosengehäuse 3.2 an seiner Innenseite 3.2.1 im Bereich des ersten Kupplungsdosenendes 3.1 eine Nut 3.2.2 zur Aufnahme einer Dichtung 16 auf, wobei sowohl die Nut 3.2.2 als auch die Dichtung 16 vorzugsweise ringförmig um den Ventilkörper 8 umlaufend ausgebildet sind.
  • Der Ventilkörper 8 weist an seiner der Innenseite 3.2.1 des Kupplungsdosengehäuses 3.2 zugewandten äußeren Umfangsseite beispielsweise eine erste und zweite Stufung 8.1, 8.2 auf, so dass drei Teilbereiche an der äußeren Umfangsseite des Ventilkörpers 8 entstehen, die vorzugsweise konzentrisch zur Längsachse LA1 der Kupplungsdose 3 und mit unterschiedlichem radialem Abstand zu dieser Längsachse LA1 verlaufen.
  • Die erste Stufung 8.1 ist hierbei der Stufung 3.2.3 der Innenseite 3.2.1 des Kupplungsdosengehäuses 3.2 angepasst. Der Außendurchmesser d des Ventilkörpers 8 im Teilbereich 8.3 des Ventilkörpers 8 ist an den Durchmesser d der Öffnung des Kupplungsdosengehäuses 3.2 am ersten Kupplungsdosenende 3.1 angepasst. Dadurch dichtet die Dichtung 16 gegenüber dem Teilbereich 8.3 des Ventilkörpers 8 umfangseitig ab und verschließt an dieser Grenzfläche die Kupplungsdose 3 im Bereich des ersten Kupplungsdosenendes 3.1 flüssigkeitsdicht.
  • Die dem Innenleiter 5 zugewandte Innenumfangsseite des Ventilkörpers 8 ist ebenfalls gestuft ausgebildet, und zwar mit einem dem ersten Kupplungsdosenende 3.1 naheliegenden ersten Innenseitenbereich 8.5 und einen durch eine Stufung 8.7 getrennten zweiten Innenseitenbereich 8.6. Der erste Innenseitenbereich 8.5 und der zweite Innenseitenbereich 8.6 verlaufen hierbei konzentrisch zur Längsachse LA1, wobei der erste Innenseitenbereich 8.5 einen geringeren Abstand zur Längsachse LA1 als der zweite Innenseitenbereich 8.6 aufweist. Der erste Innenseitenbereich 8.5 hat hierbei einen Abstand von b/2 zur Längsachse LA1, so dass der Kopfbereich 5.1.1 des ersten Innenleiterelements 5.1, der einen Durchmesser b hat, passgenau im Inneren des Ventilkörpers 8 im entkoppelten Zustand aufgenommen ist. Das erste Innenleiterelement 5.1 weist zur Aufnahme einer umlaufenden Dichtung 16 im Kopfbereich 5.1.1 eine umlaufende Nut 5.1.1.1 auf. Mittels dieser Dichtung 16 wird die Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper 8 und dem Kopfbereich 5.1.1 des ersten Innenleiterelements 5.1 flüssigkeitsdicht verschlossen.
  • Im dem vom ersten Kupplungsdosenende 3.1 abgewandten Ende des Kopfbereichs 5.1.1 verjüngt sich das erste Innenleiterelement 5.1 und geht in einen Innenleiterbereich 5.1.2 zylindrischer Form mit einem Außendurchmesser c über. Der Innenleiterbereich 5.1.2 ist hierbei über eine Teillänge von einer elektrisch leitenden, rundrohrförmig ausgebildeten Kontakthülse 11 umgeben, die über einen elektrisch nicht leitenden Isolierkörper 17, beispielsweise aus Kunststoff, mit dem Ventilkörper 8 im zweiten Innenseitenbereich 8.6 fest verbunden ist. Der Isolierkörper 17 weist hierbei vorzugsweise mehrere parallel zur Längsachse LA1 verlaufende Strömungskanäle auf, durch die im gekoppelten Zustand der Steckkupplung 1 ein Fluidfluss ermöglicht wird.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Innenleiter 5 der Kupplungsdose 3 aus mehreren, vorzugsweise aus drei Innenleiterelementen 5.1, 5.2, 5.3 gebildet. Um eine Spannungsfreiheit der berührbaren Flächen der Steckkupplung 1 im entkoppelten Zustand zu erreichen, sind die ersten bis dritten Innenleiterelemente 5.1, 5.2, 5.3 durch Isolierkörper 18, 19 sowie das erste Innenleiterelement 5.1 vom zweiten Innenleiterelement 5.2 durch einen Stift aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere einen Keramikstift 10 aus Zirkonoxid, voneinander galvanisch getrennt. An den beiden Stirnseiten des Isolierkörpers 18 sind jeweils zumindest eine, vorzugsweise mehrere Federkontakte 13 angeordnet, und zwar in Nuten, so dass die um die ersten bzw. zweiten Innenleiterelemente 5.1, 5.2 umfangseitig umlaufenden Federkontakte 13 teilweise in die ersten bzw. zweiten Innenleiterelemente 5.1, 5.2 eingelassen sind. Mittels dieser Konstruktion ist im entkoppelten Zustand der Steckkupplung 1 eine galvanische Trennung des ersten und zweiten Innenleiterelementes auch bei Übertragung von elektrischer Energie hoher Leistung gewährleistet und im gekoppelten Zustand durch Verschiebung der Kontakthülse 11 über den Isolierkörper 18 und die daran angrenzenden Federkontakte 13 ein elektrischer Kurzschluss des Isolierkörpers 18 bzw. des Keramikstifts 10 erreicht, so dass die ersten und zweiten Innenleiterelemente 5.1, 5.2 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
  • Zur lagerichtigen Fixierung des zweiten Innenleiterelements 5.2 und des damit verbundenen ersten Innenleiterelements 5.1 ist innerhalb des Kupplungsdosengehäuses 3.2 ist eine Isolierscheibe 21 vorgesehen, die vorzugsweise aus elektrisch isolierendem, glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. Die Isolierscheibe 21 weist hierbei vorzugsweise mehrere entlang der Längsachse LA1 weisende Strömungskanäle zur Herstellung eines durch die Kupplungsdose 3 durchgängigen Fluidkanals 6 im gekoppelten Zustand der Steckkupplung 1 auf. Die Isolierscheibe 21 sorgt hierbei sowohl für eine konzentrische Ausrichtung der Innenleiterelemente 5.1, 5.2 innerhalb des Kupplungsdosengehäuses 3.2 als auch für eine Verschiebesicherung derselben.
  • Aufgrund der hohen elektrischen Isolationsfähigkeit der Isolierscheibe 21 ist der Innenleiter 5, insbesondere das zweite Innenleiterelement 5.2 galvanisch gegenüber dem elektrisch leitfähigen, vorzugsweise aus Stahl gebildeten Kupplungsdosengehäuse 3.2 getrennt vorgesehen. Zwischen der Isolierscheibe 21 und dem Ventilkörper 8 ist eine vorgespannte, vorzugsweise konzentrisch um die und beabstandet zur Längsachse LA1 gewendelte Feder 15, insbesondere eine Druckfeder, angeordnet. Diese stützt sich in ihrem Fußbereich an der Seitenfläche der Isolierscheibe 21 und im Kopfbereich an der zweiten Stufung 8.2 des Ventilkörpers 8 ab, so dass dieser Ventilkörper 8 im entkoppelten Zustand, d.h. bei aus der Kupplungsdose 3 herausgezogenen Kupplungsstecker 2 in Richtung dem ersten Kupplungsdosenende 3.1 gedrückt wird, und dabei bedingt durch die erste Stufung 8.1 des Ventilkörpers 8, die mit der Stufung 3.2.3 der Innenseite 3.2.1 des Kupplungsdosengehäuses 3.2 zusammenwirkt, am ersten Kupplungsdosenende 3.1 bündig abschließt. Beim Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 wird der Ventilkörper 8 entgegen der Federkraft der Feder 15 entlang der Längsachse LA1 der Kupplungsdose 3 in deren Inneres verschoben, wobei der Ventilkörper 8 aufgrund der Kontakthülse 11 auf dem Innenleiterbereich 5.1.2 des ersten Innenleiterelements 5.1 geführt wird.
  • Bei der im Ausführungsbeispiel gezeigten Kupplungsdose 3 ist in einem Mittelbereich, der von den Isolierscheiben 21, 22 seitlich begrenzt wird, in etwa mittig zwischen diesen Isolierscheiben 21, 22 und konzentrisch zur Längsachse LA1 ein Isolierkörper 19 angeordnet, der das zweite und dritte Innenleiterelement 5.2, 5.3 zueinander beabstandet und elektrisch voneinander isoliert. In das zweite und dritte Innenleiterelement 5.2, 5.3 sind vorzugsweise im rechten Winkel zur Längsachse LA1 Bohrungen eingebracht, in welche Bolzen 23 mit ihren freien Enden eingreifen. Diese Bolzen 23 sind vorzugsweise als Relaisbrücken ausgebildet und näherungsweise rechtwinklig aus dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 geführt, wobei die Durchdringungsstellen der Bolzen 23 durch das Kupplungsdosengehäuse 3.2 elektrisch isoliert gegenüber dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 und flüssigkeitsdicht ausgeführt sind. Mittels dieser Bolzen 23 wird dabei der Innenleiter 5 aus dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 geführt, so dass ein Stromfluss durch die Kupplungsdose nur dann gewährleistet ist, wenn die beispielsweise als Relaisbrücken dienenden Bolzen 23 über ein außerhalb des Kupplungsdosengehäuses angeordnetes elektrisches Verbindungsmittel, vorzugsweise ein Relais überbrückt werden. Damit kann eine elektrisch ansteuerbare Sicherheitseinrichtung geschaffen werden, die neben vorhandenen mechanischen Schutzreinrichtungen eine elektrische Strom- und Spannungslosschaltung des Innenleiters 5 der Kupplungsdose 3 ermöglicht.
  • An die Isolierscheibe 22 anschließend weist das Kupplungsdosengehäuse 3.2 an seinem zweiten Kupplungsdosenende 3.3 ein Innengewinde 24 auf, in welches eine Reduzierhülse 25 mit ihrem am freien Ende 25.1 angeordneten Außengewinde einschraubbar ist. Um die Verbindung des zweiten Kupplungsdosenendes 3.3 mit dem freien Ende 25.1 der Reduzierhülse 25 flüssigkeitsdicht auszubilden, ist eine Dichtung 16 zwischen diesen Elementen vorgesehen, welche vorzugsweise in einer Nut oder Einkerbung lagerichtig auf der Reduzierhülse 25 gehalten ist. Das freie Ende 25.2 der Reduzierhülse 25 weist einen verringerten Durchmesser gegenüber dem freien Ende 25.1 auf und dient dem Anschluss einer Schlaucharmatur, die Teil eines flüssigkeitsgekühlten elektrischen Kabels ist, bei dem ein elektrischer Leiter umfangseitig von einem Flüssigkeitskanal umgeben ist, in dem ein unter Druck stehendes Fluid geführt werden kann. Das freie Ende 25.2 weist hierbei an seiner äußeren Umfangsseite ein Außengewinde auf, so dass eine Schlaucharmatur auf die Reduzierhülse 25 vorzugsweise flüssigkeitsdicht aufgeschraubt werden kann.
  • Das zum größeren Teil im Bereich der Reduzierhülse 25 konzentrisch innerhalb dieser aufgenommene Innenleiterelement 5.3, das von der Isolierscheibe 22 lagerichtig innerhalb des Kupplungsdosengehäuses 3.2 sowie der Reduzierhülse 25 gehalten wird und Strömungskanäle zum Durchfluss des Fluids aufweist, besitzt an seinem im Bereich des freien Endes 25.2 der Reduzierhülse 25 gelegenen freien Ende 5.3.1 zumindest eine, vorzugsweise ein Paar von nebeneinanderliegenden Federkontakten 13. Diese Federkontakte 13 sind in Nuten bzw. Einkerbungen des dritten Innenleiterelements 5.3 zumindest teilweise aufgenommen und werden dadurch lagerichtig fixiert. Diese Federkontakte 13 dienen zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zu einem Innenleiter, der innerhalb einer auf die Reduzierhülse aufgebrachten Schlaucharmatur angeordnet ist. Der Innenleiter der Schlaucharmatur kann hierbei beispielsweise ein sacklochartiges Ende des Innenleiters auf das freie Ende 5.3.1 des dritten Innenleiterelements aufgeschoben werden Die Federkontakte 13 stellen eine sehr gut leitende elektrische Verbindung zwischen diesen Elementen her.
  • In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer Kupplungsstecker 2 der Steckkupplung 1 in einer seitlichen Schnittdarstellung entlang der Längsachse LA2 gezeigt. Der Kupplungsstecker 2 weist ein Kupplungssteckergehäuse 2.2 auf, das als Hohlkörper mit seinen inneren und äußeren Umfangsseiten im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Längsachse LA2 ausgebildet ist. Das erste Kupplungssteckerende 2.1 des Kupplungssteckergehäuses 2.2 ist zum Einführen in die Kupplungsdose 3 zur Bildung des gekoppelten Zustands der Steckkupplung 1 ausgebildet. Hierzu weist das erste Kupplungssteckerende 2.1 des Kupplungssteckergehäuses 2.2 stirnseitig eine ringförmig ausgebildete Stirnfläche 2.4 mit einer Ringstärke a auf. Die Kreisringgeometrie der Stirnfläche 2.4 ist hierbei näherungsweise dimensionsgleich mit der Stirnfläche 8.8 des Ventilkörpers 8, wobei beim Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 die Stirnflächen 2.4, 8.8 des Kupplungssteckergehäuses 2.2 bzw. des Ventilkörpers 8 gegeneinander anliegen.
  • Das erste Kupplungssteckerende 2.1 weist abgesehen von einer Phase eine zylindrische Außenform mit einem Durchmesser d auf, der näherungsweise dimensionsgleich mit der Öffnung des Kupplungsdosengehäuses 3.2 am ersten Kupplungsdosenende 3.1 ist. Das Kupplungssteckergehäuse 2.2 weist nach einer Einstecktiefe t (vom ersten Kupplungssteckerende 2.1 gemessen) eine Stufung 2.5 auf, die einen Anschlag für das erste Kupplungsdosenende 3.1 ausbildet und als Einführbegrenzung des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 dient, d.h. im gekoppelten Zustand der Steckkupplung 1 liegt die Stufung 2.5 an der Stirnseite des ersten Kupplungssteckerendes 3.1 an.
  • Im Inneren des Kupplungssteckers 2 ist verschiebbar der Innenleiter 4 aufgenommen, wobei die Verschiebung des konzentrisch zur Längsachse LA2 liegenden Innenleiters 4 entlang der Längsachse LA2 erfolgt. Der Innenleiter 4 weist einen im Bereich des ersten Kupplungssteckerende 2.1 gelegenen Ventilkörper 7 in Form eines kegelstumpfartig aufgeweiteten, zylindrischen, freien Endes auf, der (Ventilkörper) zum Verschluss der kreisringförmig ausgebildeten Stirnfläche 2.4 des Kupplungssteckers 2 vorgesehen ist. Der Ventilkörper 7 ist hierbei derart dimensioniert, dass die Öffnung der kreisringförmig ausgebildeten Stirnfläche 2.4 des Kupplungssteckers 2 mit dem Durchmesser b passgenau vom Ventilkörper 7 verschlossen wird. Der Ventilkörper 7 weist zudem umfangsseitig vorzugsweise zwei umlaufende Nuten 7.1 auf, die zur Aufnahme einer Dichtung 16 und eines Federkontakts 13 ausgebildet sind. Mittels der Dichtung 16 wird die stirnseitige Öffnung des Kupplungssteckergehäuses 2.2 flüssigkeitsdicht mittels des Ventilkörpers 7 verschlossen.
  • Die Führung des entlang der Längsachse LA2 verschiebbaren Innenleiters 4 und damit auch des Ventilkörpers 7 innerhalb des Kupplungssteckergehäuses 2.2 erfolgt u.a. mittels einer Isolierscheibe 26 vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die bevorzugt von mehreren parallel zur Längsachse LA2 verlaufenden Strömungskanälen durchdrungen ist. Die Isolierscheibe 26 weist hierbei eine Innenbohrung mit zumindest einer Stufung auf und ist auf einen näherungsweise mittig am Innenleiter angeordneten gestuften Bereich desselben aufgeschoben, wobei die Stufungen der Isolierscheibe 26 und des Innenleiters 4 sowie die Innenbohrung der Isolierscheibe und der Außendurchmesser des Innenleiters 4 geometrisch aufeinander abgestimmt sind.
  • Die Isolierscheibe 26 wird im entkoppelten Zustand der Steckkupplung 1 federbelastet durch die Feder 14, die insbesondere als Spiralfeder ausgebildet ist, gegen eine Stufung 2.6 im Inneren des Kupplungssteckergehäuses 2.2 gedrückt. Mittels der Stufung der Innenbohrung der Isolierscheibe 26 sowie der gestuften Ausbildung des Innenleiters 4 im Bereich, auf dem die Isolierscheibe 26 aufgeschoben ist, wird die Federkraft der Feder 14 auf den Innenleiter 4 übertragen und dadurch das als Ventilkörper 7 ausgebildete freie Ende des Innenleiters 4 mit seiner Stirnseite 4.1 bündig mit der Stirnfläche 2.4 des Kupplungssteckergehäuses 2.2 gehalten, so dass im entkoppelten Zustand die an dieser Stirnseite 2.4 angeordnete Öffnung durch den Ventilkörper 7 flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
  • Beim Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 wird der Innenleiter 4 und damit auch der Ventilkörper 7 entlang der Längsachse LA2 des Kupplungssteckers 2 ins Innere des Kupplungssteckergehäuses 2.2 verschoben, wobei der Ventilkörper 7 in die Kontakthülse 12 zurückgeschoben wird. Diese Kontakthülse 12 ist über einen Isolierkörper 27 elektrisch isoliert mit dem Kupplungssteckergehäuse 2.2 verbunden. Sie weist ferner zumindest einen, vorzugsweise mehrere Strömungskanäle auf, die einen Durchfluss eines Fluids entlang der Längsachse LA2 ermöglichen. Die Kontakthülse 12 dient hierbei der elektrisch leitenden Verbindung des Kopfbereichs 5.1.1 und des Ventilkörpers 7, und zwar der Innenleiter 4, 5 über die Federkontakte 13, im gekoppelten Zustand der Steckkupplung 1.
  • Am zweiten Kupplungssteckerende 2.3 des Kupplungssteckergehäuses 2.2 ist eine Reduzierhülse 25 mit ihrem freien Ende 25.1 eingeschraubt, wobei diese Schraubverbindung über eine Dichtung 16 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Diese Reduzierhülse 25 dient wiederum der Verbindung mit einer Schlaucharmatur eines flüssigkeitsgekühlten elektrischen Leiters, wobei diese Schlaucharmatur auf das freie Ende 25.2 der Reduzierhülse 25 aufschraubbar ist. Die elektrische Verbindung zwischen dem freien Ende 4.2 des Innenleiters 4 mit dem elektrischen Leiter einer am freien Ende 25.2 der Reduzierhülse 25 aufgeschraubten Schlaucharmatur erfolgt wiederum über Federkontakte 13, die am freien Ende 4.2 des Innenleiters 4 in Nuten verschiebungssicher angeordnet sind. Bei Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 und dem damit verbundenen Verschieben des Innenleiters 4 wird das freie Ende 4.2 mit ihren Federkontakten 13 beispielsweise in ein sacklochartig ausgebildetes Innenleiterende der Schlaucharmatur eingeschoben und damit der Innenleiter 4 des Kupplungssteckers 2 mit dem elektrischen Leiter der Schlaucharmatur verbunden.
  • Im Folgenden wird insbesondere anhand einer Zusammenschau der Steckkupplung 1, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird, die Funktionsweise der Steckkupplung 1 erläutert. Ausgangspunkt ist hierbei zunächst der entkoppelte Zustand, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der entkoppelte Zustand der Steckkupplung 1 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die am ersten Kupplungssteckerende 2.1 und am ersten Kupplungsdosenende 3.1 angeordneten Öffnungen durch die federbelastet verschobenen Ventilkörper 7, 8 flüssigkeitsdicht verschlossen sind. Hierbei ist das freie Ende 4.2 des Innenleiters 4 des Kupplungssteckers 2 durch die Verschiebung des Ventilkörpers 7 und demnach auch der Verschiebung des Innenleiters 4 aus dem Innenleiter einer auf die Reduzierhülse 25 aufgeschraubten Schlaucharmatur herausgezogen und damit elektrisch getrennt. In der Kupplungsdose 3 sind im entkoppelten Zustand die ersten und zweiten Innenleiterelemente 5.1, 5.2 elektrisch voneinander isoliert, da die Kontakthülse 11 durch die Federbelastung des Ventilkörpers 8 in Richtung erstes Kupplungsdosenende 3.1 verschoben ist und damit keine elektrische Überbrückung des Isolierkörpers 18 und des Keramikstifts 10 mittels dieser Kontakthülse 11 erfolgt.
  • Zum Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 wird selbiger mit seinem ersten Kupplungssteckerende 2.1 derart an die Kupplungsdose 3 herangeführt, dass die Stirnfläche 2.4 des Kupplungssteckergehäuses 2.2 zur Anlage gegen die Stirnfläche 8.8 des Ventilkörpers 8 und die Stirnseite 4.1 des Innenleiters 4 gegenüber der Stirnseite des Kopfbereichs 5.1.1 des ersten Innenleiterelements 5.1 zur Anlage gelangt. Die Längsachsen LA1, LA2 des Kupplungssteckers 2 bzw. der Kupplungsdose 3 kommen hierbei deckungsgleich in einer Achse zu liegen.
  • Durch einen in Richtung der Längsachsen LA1, LA2 wirkenden Druck auf den Kupplungsstecker 2 werden die durch die Federn 14, 15 ausgeübten Federkräfte überwunden, so dass der Ventilkörper 8 und der Innenleiter 4, der freiendseitig den Ventilkörper 7 ausbildet, verschoben werden. Hierbei dringt der Kupplungsstecker 2 mit seinem ersten Kupplungssteckerende 2.1 mit der Einstecktiefe t in die Kupplungsdose 3 ein, bis die Stufung 2.5 des Kupplungssteckers 2 an der Stirnseite des Kupplungsdosengehäuses 3.2, und zwar am ersten Kupplungsdosenende 3.1 anliegt.
  • Durch die Verschiebung der Ventilkörper 7, 8 wird während dem Einsteckvorgang zunächst ein durchgehender Fluidkanal 6 und damit eine Fluidverbindung in der Steckkupplung 1 hergestellt. Gegen Ende des Einsteckvorgangs erfolgt die elektrische Verbindung. Aufgrund der Verschiebung des Ventilkörpers 8 innerhalb der Kupplungsdose 3 wird die Kontakthülse 11 über den das erste und zweite Innenleiterelement 5.1, 5.2 elektrisch isolierenden Isolierkörper 18 geschoben. Mittels der Federkontakte 13, die vorzugsweise ringförmig ausgebildet sind und vorzugsweise aus einer Kupferzirkonium-Chromlegierung bestehen, wird vom ersten Innenleiterelement 5.1 über die Federkontakte 13 und die Kontakthülse 11 eine elektrisch hochleitende Verbindung geschaffen, die eine elektrische Belastbarkeit bis zu 300 KW bei einer elektrischen Stromstärke von bis zu 400 A aufweist. Selbige Anforderungen gelten vorzugsweise ebenfalls für alle übrigen Kontaktstellen der Steckkupplung 1.
  • Beim Einsteckvorgang wird durch das Zurückschieben des Ventilkörpers 8 innerhalb der Kupplungsdose 3 das erste Innenleiterelement 5.1 zumindest teilweise, insbesondere im Kopfbereich 5.1.1 freigelegt. Durch das Einschieben des ersten Kupplungssteckerendes 2.1 dringt dieser freigelegte Kopfbereich 5.1.1 und zumindest teilweise der daran anschließende Innenleiterbereich 5.1.2 in den vom Ventilkörper 7 bzw. dem Innenleiter 4 freigegebenen Innenraum des Kupplungssteckergehäuses 2.2 ein. Hierbei liegen die Stirnseite des Kopfbereichs 5.1.1 und die Stirnseite 4.1 des Innenleiters 4 gegeneinander an.
  • Im gekoppelten Zustand der Steckkupplung 1 kommen der Ventilkörper 7 des Kupplungssteckers 2 und der Kopfbereich 5.1.1 des ersten Innenleiterelements 5.1 der Kupplungsdose im Bereich der Kontakthülse 12 zu liegen und werden von dieser formschlüssig umschlossen. Durch die an dem Ventilkörper 7 und dem Kopfbereich 5.1.1 angeordneten Federkontakte 13 wird über die Kontakthülse 12 der Innenleiter 4 elektrisch mit dem ersten Innenleiterelement 5.1 des Innenleiters 5 verbunden. Somit wird über die Kontakthülsen 11, 12 im gekoppelten Zustand eine elektrische Leitfähigkeit des Innenleiters 4 des Kupplungssteckers über das erste Innenleiterelement 5.1 zum zweiten Innenleiterelement 5.2 der Kupplungsdose hergestellt.
  • Für den Fall, dass die aus dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 herausgeführten Bolzen 23 außerhalb der Steckkupplung 1, beispielsweise über ein Relais, kurzgeschlossen werden, ist eine durchgängige elektrische Leitfähigkeit der Steckkupplung 1, wie in Fig. 5 mittels Pfeilen bildlich dargestellt realisiert.
  • Neben der Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Innenleitern 4, 5 des Kupplungssteckers 2 bzw. der Kupplungsdose 3 muss beim Einsteckvorgang des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 auch der flüssigkeitsdichte Verschluss derselben aufgehoben werden und ein möglichst verlustarmer durchgängiger Fluidkanal 6 durch die Steckkupplung 1 geschaffen werden. Wie bereits erläutert, verschließen die Ventilkörper 7, 8 im entkoppelten Zustand den Kupplungsstecker 2 bzw. die Kupplungsdose 3 flüssigkeitsdicht, wobei der Ventilkörper 7 entlang seiner Außenumfangsfläche mit der Dichtung 16 den Kupplungsstecker 2 verschließt, der Ventilkörper 8 an seiner Außenumfangsseite gegenüber dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 im Bereich des ersten Kupplungssteckerendes 3.1 und entlang seiner Innenumfangsseite gegenüber dem Kopfbereich 5.1.1 des ersten Innenleiterelements 5.1 mittels Dichtungen 16 abdichtet.
  • Beim Einführen des Kupplungssteckers 2 in die Kupplungsdose 3 und dem bereits zuvor beschriebenen Verschieben des Innenleiters 4 bzw. des Ventilkörpers 7 und des Ventilkörpers 8 gegen die auf die wirkende Federkraft der Federn 14, 15 werden die durch die Ventilkörper 7, 8 verschlossenen Öffnungen zumindest teilweise freigegeben, so dass ein Fluidfluss über die durch die Stirnseite 2.4 definierte Grenzfläche ermöglicht wird. Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei dem Fluid vorzugsweise um ein Isolieröl handelt, das durch seine Isolationseigenschaften insbesondere auch eventuell beim Einsteckvorgang entstehende Lichtbögen unterdrückt, ist es vorteilhaft, dass der Fluidfluss beim Einsteckvorgang zeitlich vor der elektrischen Verbindung der Innenleiter 4, 5 erfolgt.
  • In Fig. 6 ist beispielhaft mit Pfeilen der Weg des Fluids beim Durchfluss durch die Steckkupplung 1 gezeigt. Aufgrund der im Wesentlichen vorherrschenden Rotationssymmetrie der Steckkupplung 1 um die Längsachse LA wird ein Fluidkanal 6 geschaffen, der die Innenleiter 4, 5 umfangsseitig vollständig umgibt. An Stellen, an denen eine Abstützung der Innenleiter 4, 5 gegenüber dem Kupplungssteckergehäuse 2.2 bzw. dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 erfolgt, werden die abstützenden Elemente, d.h. die Isolierscheiben 21, 22, 26 sowie die Isolierkörper 17, 27 von Strömungskanälen durchzogen, die derart dimensioniert sind, dass ein möglichst verlustfreier Fluss des Fluids durch die Steckkupplung 1 ermöglicht wird. Es versteht sich, dass die Flussrichtung auch in der umgekehrten Richtung erfolgen kann.
  • Dem Ventilkörper 7 bzw. dem Kopfbereich 5.1.1 des ersten Innenleiterelements 5.1 kommen hierbei in zweifacher Hinsicht Bedeutung zu. Zum einen dienen diese Elemente mit ihren sich entlang ihres Umfangs erstreckenden Dichtungen 16 der flüchtigkeitsdichten Abdichtung des Kupplungssteckers 2 bzw. der Kupplungsdose 3 im entkoppelten Zustand. Zudem erfolgt die elektrische Verbindung zwischen dem Innenleiter 4 und dem Innenleiter 5 im gekoppelten Zustand über die jeweils am Ventilköper 7 bzw. am Kopfbereich 5.1.1 des ersten Innenleiterelementes 5.1 angeordneten Federkontakte 13, die an den jeweiligen Elementen neben den zuvor beschriebenen Dichtungen 16 zu liegen kommen. Um sowohl eine optimale Flüssigkeitsabdichtung im entkoppelten Zustand als auch eine elektrisch hoch leitende Verbindung über die Kontakthülse 12 im gekoppelten Zustand zu erreichen, ist es notwendig, dass sowohl die Federkontakte 13 als auch die Dichtung 16 näherungsweise gleiche geometrische Formen und Außenmaße aufweisen. Daher sind die Federkontakte 13 als ringförmige Schraubenfedern ausgebildet. Zudem sollte der Federkontakt 13 derart elastisch verformbar sein, dass er zum einen ohne Verkanten in die Kontakthülse 12 einschiebbar ist und zum anderen alleine durch die Federkräfte der Federn 14, 15 bedingt eine Verschiebung der Ventilkörper 7, 8 ohne Verkanten zulässt.
  • In Fig. 7 ist exemplarisch die Kontaktierung zwischen dem Ventilkörper 7 und der Kontakthülse 12 in einer Schnittdarstellung senkrecht zur Längsachse LA2 gezeigt.
  • Durch die umlaufende spiralförmige Ausbildung des Federkontakts 13 um den Ventilkörper 7 lässt sich dieser beispielsweise beim Einführen in die Kontakthülse 12 bzw. in die am ersten Kupplungssteckerende 2.1 befindliche Öffnung des Kupplungssteckergehäuses 2.2 einbringen, wobei deren Durchmesser b geringfügig kleiner dimensioniert sein kann. Der Federkontakt 13 wird hierzu derart verformt, dass die einzelnen Wendeln der Federkontakte 13 einen kleineren Winkel zur Tangente T an den Ventilkörper 7 einnehmen als im Falle vor der Verformung.
  • Die Steckkupplung 1, die beispielsweise eine elektrische Belastbarkeit mit bis zu 300 KW bei einer elektrischen Stromstärke von bis zu 400 A aufweist und vorzugsweise zur Übertragung von Gleichstrom bzw. Gleichspannung ausgebildet ist, wird vorzugweise, wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, paarweise angeordnet, wobei zwei Kupplungsstecker 2, 2' mittels einer Kupplungssteckerplatte 28 nebeneinander liegend zueinander beabstandet angeordnet sind, so dass die Mittelpunkte der kreisförmigen Stirnseiten der Kupplungsstecker 2, 2' in der senkrecht zu den Längsachsen LA2, LA2' verlaufenden Querachse QA aufgenommen sind.
  • Die Kupplungsstecker 2, 2' durchdringen hierbei mit ihren ersten Kupplungssteckerenden 2.1, 2.1' die Kupplungssteckerplatte 28 in kreisrunden Öffnungen, wobei die Kupplungstecker 2, 2' mit ihren den ersten Kupplungssteckerenden 2.1, 2.1' zugewandten Stirnflächen der Flansche 2.7 rückseitig zur Anlage gegenüber der Kupplungssteckerplatte 28 gebracht und mit dieser vorzugsweise verschraubt sind. Durch die paarweise Anordnung zweier Kupplungsstecker 2, 2' an der Kupplungssteckerplatte 28 ist gleichzeitig eine Verbindung zweier Kupplungsstecker 2, 2' mit zwei Kupplungsdosen 3, 3' möglich, sodass in einem einzigen Kupplungsvorgang ein geschlossener Stromkreis bzw. Fluidkreislauf bestehend aus Hin- und Rückleiter realisiert werden kann.
  • Ebenso ist eine zugehörige Anordnung zweier Kupplungsdosen 3, 3' an einer Kupplungsdosenplatte 29 vorgesehen, wobei die einzelnen Kupplungsdosen 3, 3' mittels der Flansche 3.2.4 an der Kupplungsdosenplatte 29 angeordnet werden. Hierbei durchdringen die Kupplungsdosen 3, 3' mit ihrem ersten Kupplungsdosenende 3.1, 3.1' die Kupplungsdosenplatte 29 vorzugsweise passgenau an kreisrunden Öffnungen, wobei die Kupplungsdosenplatte 29 an der dem ersten Kupplungsdosenende 3.1, 3.1' zugewandten Stirnseite des Flansches 3.2.4 zur Anlage gelangt und vorzugsweise bündig mit dem ersten Kupplungsdosenende 3.1, 3.1' abschließt, d.h. mit diesem im Wesentlichen eine Ebene bildet.
  • Um einen Kupplungsvorgang ohne Verkanten zu ermöglichen, ist es notwendig, die Kupplungsstecker 2, 2' auf die Kupplungsdosen 3, 3' auszurichten, sodass die Kupplungsstecker 2, 2' leicht in die Kupplungsdosen 3, 3' eintauchen können. Hierzu sind an der Kupplungssteckerplatte 28 ein Zentrierbolzen 30 und eine Pastille 31 vorgesehen, die senkrecht von der Kupplungssteckerplatte 28 parallel zu den Längsachsen LA2, LA2' abstehen. Der Zentrierbolzen 30 und die Pastille 31 sind hierbei mittig zwischen den beiden Kupplungssteckern 2, 2' und versetzt zur Querachse QA angeordnet. Der Zentrierbolzen 30 dient bei der Einführung der Kupplungsstecker 2, 2' in die Kupplungsdosen 3, 3' der Zentrierung dieser Elemente aufeinander, d.h. der Zentrierbolzen 30 schränkt die Bewegung der Kupplungsstecker 2, 2' in horizontaler und vertikaler Bewegungsrichtung ein. Um eine Rotation um den Zentrierbolzen 30 zu vermeiden, ist die Pastille 31 vorgesehen, die zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen beispielsweise prismenförmig ausgebildet ist. Der Zentrierbolzen 30 und die Pastille 31 wirken an der Kupplungsdosenplatte 29 mit Bundbuchsen 32 zusammen, und tauchen beim Kupplungsvorgang in diese Bundbuchsen 32 ein.
  • Um eine lösbare, sichere, mechanische Verriegelung der Kupplungsstecker 2, 2' und der Kupplungsdosen 3, 3' zu erreichen, ist ein Sichelhebel 33 an der Kupplungssteckerplatte 28 vorgesehen, der mit Bolzen 34, die mit der Kupplungsdosenplatte 29 verbunden sind, zusammenwirkt.
  • Der Sichelhebel 33 ist bügelartig ausgebildet, wobei ein Griff 33.1 zwei seitlich an der Kupplungssteckerplatte 28 angeordnete Sichelhebelhälften 33.2, 33.2', miteinander verbindet. Die Sichelhebelhälften 33.2, 33.2', sind drehbar um eine senkrecht zur Längsachse LA2, LA2' der Kupplungsstecker 2, 2' und parallel zur Querachse QA verlaufende Drehachse DA gelagert und weisen je eine sichelartige Ausnehmung 33.3, 33.3' auf. Diese Ausnehmungen 33.3, 33.3' sind zur Aufnahme der an der Kupplungdosenplatte 29 befestigten Bolzen 34 ausgebildet.
  • Zur Verriegelung der Steckkupplungen 1, 1' werden zunächst der Zentrierbolzen 30 und die Pastille 31 an die Bundbuchsen 32 herangeführt und in diese eingesteckt und anschließend die Bolzen 34 in Eingriff mit den Ausnehmungen 33.3, 33.3' des Sichelhebels 33 gebracht. Durch ein Verschwenken des Sichelhebels 33 derart, dass der Griff 33.1 in Richtung der zweiten Kupplungssteckerenden 2.3, 2.3' geschwenkt wird, gleiten die Bolzen 34 in den Ausnehmungen 33.3, 33.3'. Aufgrund der Ausbildung der sichelartigen Ausnehmungen 33.3, 33.3' derart, dass deren Radius bezogen auf die Drehachse DA zum geschlossenen Ausnehmungsende hin kleiner wird, werden die Kupplungsstecker 2, 2' durch das Verschwenken des Sichelhebels 33 zunehmend an die Kupplungsdosen 3, 3' herangeführt. Der gekoppelte Zustand der Steckkupplungen 1, 1' ist erreicht, wenn die Bolzen 34 an den Enden der Ausnehmungen 33.3, 33.3' und die Kupplungssteckerplatte 28 und die Kupplungsdosenplatte 29 gegeneinander zur Anlage gelangen. Das Lösen der Steckkupplungen 1, 1' erfolgt durch Betätigung des Sichelhebels 33 in umgekehrter Richtung.
  • Die erfindungsgemäße Steckkupplung 1 wird vorzugsweise von einem Isolieröl durchflossen, das sehr gute elektrische Isolationseigenschaften aufweist und damit eine elektrische Isolation der Innenleiter 4, 5 von dem Kupplungssteckergehäuse 2.2 und dem Kupplungsdosengehäuse 3.2 in den Bereichen der Fluidkanäle 6 gewährleistet. Das Kupplungssteckergehäuse 2.2 und das Kupplungsdosengehäuse 3.2 sind hierbei jeweils mit dem Massepotential, d.h. beispielsweise dem Potential des Fahrzeugs oder des Anbaugerätes verbunden, so dass im gekoppelten Zustand durch diese Massepotentiale elektrisch verbunden sind und damit ein gemeinsames, gleiches Potential aufweisen.
  • Neben der elektrischen Isolation dient das Isolieröl zudem der thermischen Kühlung der Innenleiter 4, 5 der Steckkupplung 1, wobei das Isolieröl hierbei mit Drücken von bis zu 20 MPa, vorzugsweise Drücken kleiner als 6 MPa durch die Steckkupplung 1 im gekoppelten Zustand gedrückt wird. Hierbei ist die Steckkupplung 1 für eine Strömungsgeschwindigkeit des Isolieröls von maximal 3 m pro Sekunde bei einem Volumenstrom von 120 Kubikdezimeter pro Minute ausgelegt.
  • Neben der Isolierung und der Kühlwirkung kommt dem Isolieröl zusätzlich die Aufgabe der Unterdrückung von Lichtbögen, die bei dem Kopplungsvorgang entstehen können, zu.
  • Als Material für die Steckkupplung 1, insbesondere deren Kupplungsstecker- und Kupplungsdosengehäuse 2.2, 3.2, die Ventilkörper 7, 8 und die Innenleiter 4, 5 wird vorzugsweise Stahl verwendet, insbesondere ein korrosionsfreier Stahl, beispielsweise VA-Stahl.
  • Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen der Erfindung möglich sind, ohne dass hierdurch der Gegenstand der Erfindung, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist, verlassen wird. Ansprüche definiert ist, verlassen wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Steckkupplung
    2,2'
    Kupplungsstecker
    2.1, 2.1'
    erstes Kupplungssteckerende
    2.2
    Kupplungssteckergehäuse
    2.3
    zweites Kupplungssteckerende
    2.4
    Stirnfläche
    2.5
    Stufung
    2.6
    Stufung
    2.7
    Flansch
    3,3'
    Kupplungsdose
    3.1, 3.1'
    erstes Kupplungsdosenende
    3.2
    Kupplungsdosengehäuse
    3.2.1
    Innenseite
    3.2.2
    Nut
    3.2.3
    Stufung
    3.2.4
    Flansch
    3.3
    zweites Kupplungsdosenende
    4
    Innenleiter
    4.1
    Stirnseite
    4.2
    freies Ende
    5
    Innenleiter
    5.1
    erstes Innenleiterelement
    5.1.1
    Kopfbereich
    5.1.1.1
    Nut
    5.1.2
    Innenleiterbereich
    5.2
    zweites Innenleiterelement
    5.3
    drittes Innenleiterelement
    5.3.1
    freies Ende
    6
    Fluidkanal
    7
    Ventilkörper
    7.1
    Nut
    8
    Ventilkörper
    8.1
    erste Stufung
    8.2
    zweite Stufung
    8.3
    Teilbereich
    8.4
    Teilbereich
    8.5
    erster Innenseitenbereich
    8.6
    zweiter Innenseitenbereich
    8.7
    Stufung
    8.8
    Stirnfläche
    10
    Keramikstift
    11
    Kontakthülse
    12
    Kontakthülse
    12.1
    Kontakthülseninnenseite
    13
    Federkontakt
    14
    Feder
    15
    Feder
    16
    Dichtung
    17
    Isolierkörper
    18
    Isolierkörper
    19
    Isolierkörper
    21
    Isolierscheibe
    22
    Isolierscheibe
    23
    Bolzen
    24
    Innengewinde
    25
    Reduzierhülse
    25.1
    freies Ende
    25.2
    freies Ende
    26
    Isolierscheibe
    27
    Isolierkörper
    28
    Kupplungssteckerplatte
    29
    Kupplungsdosenplatte
    30
    Zentrierbolzen
    31
    Pastille
    32
    Bundbuchse
    33
    Sichelhebel
    33.1
    Griff
    33.2, 33.2'
    Sichelhebelhälfte
    33.3, 33.3'
    Ausnehmungen
    34
    Bolzen
    a
    Ringstärke
    b
    Durchmesser
    c
    Außendurchmesser
    d
    Durchmesser
    t
    Einstecktiefe
    DA
    Drehachse
    LA1, LA1'
    Längsachse
    LA2, LA2'
    Längsachse
    QA
    Querachse
    T
    Tangente

Claims (14)

  1. Steckkupplung zur Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung sowie zur Übertragung eines unter Druck stehenden Fluids bestehend aus zumindest einem Kupplungsstecker (2) und zumindest einer Kupplungsdose (3), wobei der Kupplungsstecker (2) zumindest teilweise in die Kupplungsdose (3) zur Bildung eines gekoppelten Zustands einführbar ist und aus der Kupplungsdose (3) zur Bildung eines entkoppelten Zustands entnehmbar ist, wobei die Kupplungsdose (3) und der Kupplungsstecker (2) jeweils wenigstens einen zumindest abschnittweise elektrisch leitfähigen Innenleiter (4, 5) aufweisen, der zumindest abschnittsweise von einem Fluidkanal (6) umgeben ist und wobei in der Kupplungsdose (3) und im Kupplungsstecker (2) jeweils Mittel (7, 8) vorgesehen sind, die zum flüssigkeitsdichten Verschließen des Fluidkanals (6) im entkoppelten Zustand und zum Herstellung eines durchgehenden Fluidkanals (6) im gekoppelten Zustand ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung der Innenleiter (4, 5) das Fluid ein elektrisch isolierendes Kühlmittel, insbesondere ein Isolieröl ist.
  2. Steckkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel federbelastete, verschiebbare Ventilkörper (7, 8) sind.
  3. Steckkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper (7, 8) im gekoppelten Zustand derart verschoben sind, dass die Steckkupplung (1) einen durchgehenden Fluidkanal (6) bildet und/oder dass zumindest einer der Ventilkörper (7, 8) zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Innenleitern (4, 5) der Kupplungsdose (3) und des Kupplungssteckers (2) ausgebildet ist und/oder dass der Ventilkörper (7) des Kupplungssteckers (2) zumindest teilweise durch den Innenleiter (4) gebildet ist.
  4. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsdose (3) ein Kupplungsdosengehäuse (3.2) aufweist, wobei zwischen dem Innenleiter (5) und dem Kupplungsdosengehäuse (3.2) der Ventilkörper (8) verschiebbar angeordnet ist.
  5. Steckkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (8) der Kupplungsdose (3) hülsenartig ausgebildet ist und/oder dass eine elektrisch leitende Kontakthülse (11) elektrisch isoliert mit dem Ventilkörper (8) der Kupplungsdose (2) verbunden ist.
  6. Steckkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthülse (11) den Innenleiter (5) der Kupplungsdose (3) auf einer Teillänge umgibt und gegenüber diesem verschiebbar ist.
  7. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (5) der Kupplungsdose (3) mehrteilig ausgebildet ist und/oder dass der Innenleiter (5) zumindest zwei Innenleiterelemente (5.1, 5.2) aufweist, die elektrisch isoliert miteinander verbunden sind.
  8. Steckkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Innenleiterelemente (5.1, 5.2) durch einen elektrisch isolierenden Stift, insbesondere einen Keramikstift (10) miteinander verbunden sind, wobei die zwei Innenleiterelemente (5.1, 5.2) im gekoppelten Zustand elektrisch leitend über die Kontakthülse (11) verbunden sind.
  9. Steckkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Innenleiterelemente (5.1, 5.2) im gekoppelten Zustand elektrisch leitend verbindende Kontakthülse (11) die mit dem Ventilkörper (8) der Kupplungsdose (3) verbundene Kontakthülse (11) ist.
  10. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrisch leitfähige Kontakthülse (12) zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Innenleiter (4) des Kupplungssteckers (2) und dem Innenleiter (5) der Kupplungsdose (3) im gekoppelten Zustand vorgesehen ist.
  11. Steckkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthülseninnenseite (12.1) gleichzeitig eine Kontakt- und eine Dichtfläche bildet und/oder dass jeweils der Kontakt zwischen den Kontakthülsen (11, 12) und den Innenleitern (4, 5) des Kupplungssteckers (2) und der Kupplungsdose (3) durch ringförmige Federkontakte (13) gebildet ist.
  12. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im gekoppelten Zustand das Kupplungssteckergehäuse (2.2) und das Kupplungsdosengehäuse (3.2) elektrisch leitend verbunden sind und das Massepotential bilden und/oder dass der Kupplungsstecker (2) und die Kupplungsdose (3) derart ausgebildet ist, dass beim Übergang vom entkoppelten Zustand in den gekoppelten Zustand zunächst die Fluidverbindung und anschließend die elektrische Verbindung zwischen dem Kupplungsstecker (2) und der Kupplungsdose (3) hergestellt wird.
  13. Anordnung bestehend aus zumindest zwei Steckkupplungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsstecker (2, 2') und die Kupplungsdosen (3, 3') der Steckkupplungen jeweils derart miteinander verbunden sind, dass ihre ersten Kupplungssteckerenden (2.1, 2.1') und ihre ersten Kupplungsdosenenden (3.1, 3.1') eine Ebene bilden.
  14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (33) zum erleichterten Verbinden der Kupplungsstecker (2, 2') und der Kupplungsdosen (3, 3') sowie zur Sicherung des gekoppelten Zustands vorgesehen sind und/oder dass die Mittel durch eine Hebeleinrichtung (33) oder durch ein Getriebe gebildet sind und/oder dass eine Zentriervorrichtung (30, 31, 32) vorgesehen ist, die dem Verkanten der Steckkupplungselemente (2, 2', 3, 3') gegeneinander entgegenwirkt.
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