DE2317700A1

DE2317700A1 - Druckwasserdichte steckverbindung fuer elektrische kabel

Info

Publication number: DE2317700A1
Application number: DE2317700A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr Ing Boeke; Lothar Roland Hennemann; Wolfgang Dipl Ing Hohorst; Horst Urban
Original assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Current assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1973-04-09
Publication date: 1974-10-24
Also published as: FR2224893B1; BE810715A; US3945701A; NL155683B; NL7403483A; SE390238B; JPS5027092A; GB1434665A; IT1008642B; FR2224893A1

Description

Anmelder: Norddeutsche Seekabelwerke Aktiengesellschaft 289 Fordennam

Pl 4103

Ko/Wz 5 Köln-Mülheim, den 5· April 1973

Druckwasserdichte Steckverbindung für elektrische Kabel

Die Erfindung betrifft eine druckwasserdichte Steckverbindung für elektrische Kabel zum wiederholten Stecken vorzugsweise unter Wasser geeignet, bestehend aus elektrischen Kontaktteilen, die in mit Kabel einstückig verbundenen Trägerteilen angeordnet und bis zu größten Wassertiefen einsetzbar sind.

Es sind verschiedene druckwasserdichte Steckverbindungen bekannt, darunter auch einige, bei denen der Steckvorgang unter Wasser ausgeführt werden kann. Bei den druckwasserdichten Steckverbindungen, die nur über Wasser gesteckt werden dürfen, wird die Druckwasser—

409843/0515

Fl 4103 5. April 1973

dichtigkeit üblicherweise -dadurch erreicht, daß die beiden'Steckverbindungshälften mit Hilfe von elastischen Dichtungen gegen das Eindringen von Wasser in den Kontaktrauni abgedichtet werden und damit die Herstellung eines Kurzschlusses zwischen den elektrischen Kontaktteilen und dem die Steckverbindung umgebenden Wasser oder zwischen den elektrischen Kontaktteilen der Steckverbindung durch eindringendes Wasser verhindert wird. Diese elastischen Dichtungen bieten zwangsläufig nur bis zu einem bestimmten, äußeren Wasserdruck eine Dichtigkeit. Solche Dichtungen versagen, wenn der äußere Wasserdruck in der Lage ist, den mechanischen Druck, mit dem die elastische Dichtung zusammengepreßt ist, zu überwinden. Druckwasserdichte Steckverbindungen mit derartigen elastischen Dichtungen sind also nur bis zu begrenzten Wassertiefen einsetzbar.

Die bekannten Steckverbindungen, bei denen der Steckvorgang auch unter Wasser durchgeführt werden kann, sind überlicherweise so konstruiert, daß beim Steckvorgang unter Wasser der Wasserfilm, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem umgebenden Wasser und den elektrischen Kontaktteilen der Steckverbindung herstellt, durch bestimmte Formgebung und Materialwahl der isolierenden Teile der Steckverbindung getrennt wird. Damit wird in gestecktem Zustand zwischen dem Umgebungswasser und dem Wasser, das sich innerhalb des Kontaktraumes der Steckverbindung befindet und somit in Kontakt mit den elektrischen Kontakt teilen der Steckverbindung steht, ein ausreichender Isolationswiderstand hergestellt. Als Material wird bei diesen Steckverbindungen bei mindestens einem isolierenden Teil ein Elastomer verwendet. Die Form dieser Teile ist so gestaltet, daß die Elastizität des verwendeten Elastomers zur Trenming des Wasserfilms herangezogen wird. ·

4098Λ3/0515

Fl 4103 - 5. April 1973

Die nach, diesem Prinzip aufgebauten Unterwassersteckverbindungen haben aber den Machteil, daß die Ermüdung der Elastizität des
Elastomers na,ch längerem Gebrauch und vor allem bei wiederholtem Öffnen und Schließen der Steckverbindung zu einem Versagen dieser Vorrichtung führt. Die nachlassende elastische Spannung des
Elastomers ist dann nicht mehr in der Lage, den Wasserfilm beim
Steckvorgang zu durchtrennen. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Steckverbindungen besteht darin, daß durch die Verwendung von Elastomeren für die Steckerteile diese Steckverbindungen nur mit Kabeln verbunden werden können, die mit Elastomeren isoliert sind und damit elektrisch nicht sehr hochwertig sind.

Ferner ist eine elektrische Steckverbindung (DOS 1 465 517) bekannt, deren Verwendungszweck darin besteht, elektrische Leitungen unter Wasser miteinander zu verbinden. Hierbei ist es erforderlich, daß das Wasser beim Stecken aus dem Kontaktraum dieser
Steckverbindung verdrängt wird. Dies verlangt eine aufwendige
Konstruktion der Kontaktbuchse mit einer besonderen Öffnung für
den Austritt des verdrängten Wassers und einer bestimmten Länge, die ein Vordringen des Wassers zu den Kontakten verhindert. Ferner ist der Kontaktdruck der Kontaktteile nicht sonderlich gut.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine druckwasserdichte Steckverbindung zu schaffen, die wiederholt vorzugsweise unter Wasser gesteckt werden kann, die bis zu größten Wassertiefen einsatzfähig bleibt, die auch nach längerer Einsatzzeit und häufigem Stecken
funktionsfähig bleibt und die auch mit Kabeln verbunden werden ■ kann, die mit einem elektrisch hochwertigen und für Seewassereinsatz besonders geeignetem Polyolefin isoliert sind, wobei die
Nachteile der Steckverbindungen der eingangs geschilderten Art
vermieden werden.

409843/0515

Fl 4103 - . . 5. April 1973

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trägerteile an den Kontaktseiten so ausgebildet sind, daß sie im gesteckten Zustand für jedes Kontaktteil eine unter Druck stehende zylindrische oder konische Dichtungsflache bilden, v/obei die die Dichtungsfläche bildenden Träger'teile aus Werkstoffen unterschiedlicher Elastizität bestehen und ein den Dichtungsdruck verstärkender Druckring dem Teil der beiden die Dichtungsfläche bildenden Trägerteile zugeordnet ist, das aus dem elastischeren Werkstoff besteht.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Trägerteile an den Kontaktseiten so ausgebildet, daß sie im gesteckten Zustand für mehrere Kontaktteile eine gemeinsame unter Druck stehende zylindrische oder konische Dichtiihgsfläche bilden, wobei die die Dichtungsfläche bildenden Trägerteile aus Werkstoffen unterschiedlicher Elastizität bestehen und ein den Dichtungsdruck verstärkender Druckring dem Teil der beiden die Dichtuiigsflache bildenden Trägerteile zugeordnet ist, das aus dem elastischeren Werkstoff besteht.

Auch wird es als erfinderisch angesehen, daß das eine Trägerteil an der Kontaktseite abgesetzt ist und in einen Ansatz mit zylindrischer oder konischer Außenfläche übergeht und das andere Trägerteil an der Kontaktseite mit einem der Außenfläche des Ansatzes entsprechenden Ansatz mit zylindrischer oder konischer Innenfläche versehen ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Trägerteil mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei der Ansatz dieses Teils aus einem Elastomer besteht und mit einem mit dem Kabel verbundenen Übergangsteil in geeigneter Form verbunden ist.

AQ9843/0515

Fl 4103 5. April 1973

Es liegt weiter im Rahmen der Erfindung, insbesondere für mit Polyolefin isolierte Kabel, daß der Ansatz eines Trägerteils auo einem Elastomer und das mit dem Kabel verbundene Übergangsteil aus einem Polyolefin bestellt und beide Teile über ein als Bindeglied zwischen dem Elastomer und dem Polyolefin geeigneten Zwischenträger, ζ B. einer Metallhülse, verbunden sind und daß der Ansatz des anderen Trägerteils aus einem Polyolefin besteht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile "bestehen in der sicheren Verschlußart für eine druckwasserdichte Steckverbindung, die nicht nur in großen Wassertiefen einsetzbar ist, sondern ein wiederholtes Stecken vorzugsweise unter V/asser erlaubt. Dabei ist die Herstellung der erfindungsgemäßen druckwasserdichten Steckverbindimg unkompliziert und kostensparend.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen Querschnitte durch Steckverbindungen als Beispiele gemäß der Erfindung: Es bedeuten:

10 und 11 Kabelenden

20 Trägerteil (für Kontaktstift)

21 Innenkonus

2 2 Auß eng ewind e

30 Kontaktstift

40 Trägerteil (für Kontaktbuchse)

41 Außenkonus -

42 Übergangsteil

43 Zwischenträger
50 Kontaktbuchse

60 Überwurfmutter

61 Innengewinde
70 Druckring

409843/051i>

Pl 4103 . 5. April 1973 ■ --JT-

Bei der in Piß. 1 gezeigten Ausführungsform besteht die Steckverbindung aus einem Trägerteil 20 für einen Kontaktstift 30 mit einem eingeführten Kabelende 10, das mit dem Trägerteil 20 druckwasserdicht verbunden ist und einem Trägerteil 40 für eine Kontaktbuchse 50, in das ebenfalls ein Kabelende 11 eingeführt und druckwasserdicht verbunden ist. Die elektrischen Leiter der Kabelenden 10 und 11 sind in geeigneter Form mit dem Kontaktstift 30 bzw. mit der Kontaktbuchse 50 verbunden. Der Kontaktstift 30 ist im Trägerteil 20 und die Kontaktbuchse 50 im Trägerteil 40 wasserdicht eingebettet. Das Trägerteil 20 trägt am äußeren Umfang ein Außengewinde 22.

Das Trägerteil 20 endet in einem Innenkomis 21, der um den Kontaktstift 30 einen Kontaktraum bildet. Das Trägerteil 40 bildet um den Kontakt raum der Kontaktbuchse 50 einen zum Innenkonus 21 passenden Außenkonus 41.

über das Trägerteil 40 ist eine Überwurfmutter 60 geschoben, in der ein konischer Druckring 70 locker gelagert ist. Die Überwurfmutter 60 trägt ein Innengewinde 61.

Das Trägerteil 40 besteht aus einem Material, das gegenüber dem Material des Trägerteils 20 vor allem aber gegenüber dem Material des konischen Druckrings 70 elastischer ist. Der konische Druckring 70 ist der konischen Außenfläche des Außenkonus 41 angepaßt.

Beim Steckvorgang der Steckverbindung unter Wasser wird die elektrische Verbindung der Kabelenden 10 und 11 durch den Kontaktstift 30 und die Kontaktbuchse 50 hergestellt. Der Innenkonus 21 und der Außenkonus 41 schieben sich ineinander. Beim Verschrauben der Überwurfmutter 60 des Trägerteils 40 mit dem Trägerteil 20 preßt der konische Druckring 70 den aus elastischem Material bestehenden Außenkonus 41 auf den Innenkonus 21. Die Fläche zwischen dem Außenkonus 41 und dem Innenkonus 21 bildet die druckwasserdichte

4Q9843/G515

Fl 4103 5. April 1973 - J

Dichtungsfläche, die das die Kontakte 30 und 50 umgebende Wasser von dem die Steckverbindung umgebenden Wasser elektrisch isoliert.

Die Abmessungen des Außenkonus 41 können gegenüber den Abmessungen des Innenkonus 21 so gehalten sein, daß beim Zusammenfügen der beiden Konen 21 und 41 beim Steckvorgang der Steckverbindung der gegenüber dem Innenkonus 21 aus elastischerem Material bestehende Außenkonus 41 sich gleitend auf den Innenkonus 21 schiebt, ohne daß das elastische Material des AuPenkonus 41 eine elastische Dehnung erfährt. Der Dichtungsdruck des Außenkonus 41 auf den Innenkonus 21 wird in diesem Fall durch den mit der Überwurfmutter 60 auf den Außenkonus 41 aufgepreßten konischen Druckring 70 aufgebracht.

In einer anderen Ausführung können die Abmessungen des Außenkonus 4-1 gegenüber dem Innenkonus 21 auch so gehalten sein, daß der Außenkonus 41 beim Steckvorgang auf den Innenkonus 21 so aufgeschoben wird, daß der Außenkonus 41 eine elastische Verformung erfährt und die dadurch entstehende Spannung des Materials einen Dichtungsdruck des Außenkonus 41 auf den Innenkonus 21 erzeugt, wobei der konische Druckring 70 beim Festsetzen der Überwurfmutter 60 diesen Dichtungsdruck verstärkt.

In Fig. 2 ist der Querschnitt durch eine druckwasserdichte Steckverbindung dargestellt, die insbesondere für mit Polyolefin isolierte Kabel geeignet ist.

Von der in Fig. 1 dargestellten druckwasserdichten Steckverbindung unterscheidet sich diese Steckverbindung dadurch, daß das Trägerteil 40 aus zwei verschiedenen Materialien besteht. Der Außenkonus 41 kann z.B. aus einem Elastomer bestehen, während ein Übergangsteil 42 aus einem Material besteht, das sich mit dem Isolier-· material des Kabels auf sichere Weise druckwasserdicht verbinden läßt. Besteht die Isolierung des Kabels aus einem Polyolefin, so

409843/0515

Fl 4103 5. April 1973

kann das Material des "übergänge te ils 42 wie auch das Material des Trägerteils dO aus ein era Material, z.B. einem Polyolefin oder einem Copolymer des Polyolefine bestehen, das sich mit dem Isoliermaterial dos Kabels druckwasserdicht verbinden läßt. Diese Ausführungsform setzt voraus, daß sich die verwendeten Materialien für' den Außenkonus 41 und das Übergangsteil 42 auch sicher druckwasserdicht verbinden lassen.

In Fig. 3 ist der Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer druckwasserdichten Steckverbindung dargestellt, die ebenfalls insbesondere für mit Polyolefin isolierte Kabel geeignet ist. Hier besteht der Außenkonus 41 des Trägerteils 40 aus einem elastischen Material,.wie z.B. einem Elastomer, und das Übergangsteil 42 wie auch das Trägerteil 20 aus einem Material wie z. B. einem Polyolefin oder einem Copolymer des Polyolefins, das sich druckwasserdicht mit dem Isoliermaterial des Kabels verbinden läßt. Zur druckwasserdichten Verbindung des Materials des Außenkonus 41 und des Übergangsteils 42 ist hier ein Zwischenträger 43 in Form einer Hülse vorgesehen. So läßt sich z.B. unter Verwendung einer Metallhülse als Zwischenträger 43 ein aus einem Elastomer bestehender Außenkonus 41 mit einem aus einem Polyolefin bestehenden Übergangsteil 42 mit bekannten Techniken druckwasserdicht verbinden. Wenn auch das Trägerteil 20 aus einem Polyolefin besteht, so lassen sich polyolefinisolierte Kabel mit einer solchen Steckverbindungsausführung dadurch sicher verbinden, daß die zum Kabel hin auslaufenden Teile des Trägerteils 20 und des Übergangsteils 42 durch einen Spritzvorgang mit der Isolierung des Kabels verschweißt werden.

In Fig. 4 ist der Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer druckwasserdichten mehrpoligen Steckverbindung dargestellt. Von der in Fig. 1 dargestellten druckwasserdichten Steckverbindung unterscheidet sich diese Steckverbindung dadurch, daß die Träger-

409843/0515

Fl 4103 . 5. April 1973

teile 20 und 40 jeweils mehrere Kont aktstifte 30 bzw. Kontaktbüchsen 50 enthalten und daß jeden Kontaktstift 30 bzw, jeder Kontaktbuchse 50 ein Innenkonus 21 bzw. ein Außenko^us 41 zug 2-ordnet ist, die zusammen mit ein am auf alle Konen gemeinsam wirkenden Druckring 70 die druckfeste Wasserdichtigkeit in der beschriebenen Weise herstellen.

In Fig. 5 ist der Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer druckwasserdichten mehrpoligen Steckverbindung dargestellt, Von der in Pig. 1 dargestellten druckwasserdichten Stoekverbin-- . dung unterscheidet sich diese Steckverbindung dadurch, daß in den Trägerteilsn 20 und 40 jeweils mehrere Kontaktstifte 30 bzw. Kontaktbuchsen 50 angeordnet sind, die jeweils gemeinsam von einem Innenkonuo 21 bzw. Außenkonus 41 umgeben sind, die gemeinsam mit einem Druckring 70 den Kontaktraum in der beschriebenen Weise druckwasserdicht abdichten.

4098437051t

Claims

Fl 4103 5. April 1973 -Jr-

Ansprüche:

I^ Druckwasserdichte Steckverbindung für elektrische Kabel zum wiederholten Stecken vorzugsweise unter Wasser geeignet, bestehend aus elektrischen Kontaktteilen, die in mit Kabel einstückig verbundenen Trägerteilen angeordnet und bis zu größten V/assertiefen einsetzbar sind, dadurch gekenn-.zeichnet, daß die Trägerteile an den Kontaktseiten so ausgebildet sind, daß sie im gesteckten Zustand für jedes Kontaktteil eine unter Druck stehende zylindrische oder konische Dichtungsfläche bilden, wobei, die die Dichtungsfläche bildenden Trägerteile aus Werkstoffen unterschiedlicher Elastizität bestehen und ein den Dichtungsdruck verstärkender Druckring dem Teil der beiden die Dichtungsfläche bildenden Trägerteile zugeordnet ist, das aus dem elastischeren Werkstoff besteht.
2. Druckwasserdichte Steckverbindung nach Anspruch 1, d a ■-durch gekennzeichnet, daß die beiden Trägerteile an den Kontaktseiten so ausgebildet sind, daß sie im gesteckten Zustand für mehrere Kontaktteile eine gemeinsame unter Druck stehende zylindrische oder konische Dichtungsfläche bilden, wobei die die Dichtungsfläche bildenden Trägerteile aus Werkstoffen unterschiedlicher Elastizität bestehen und ein den Dichtungsdruck verstärkender Druckring dem Teil der beiden die Dichtungsfläche bildenden Trägerteile zugeordnet ist, das aus dem elastischeren Werkstoff besteht.

409843/0516

Fl 4105 5· April 1975 - Sr-
3. Druckwasserdichte Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Trägerteil an der Kontaktseite abgesetzt ist und in einen Ansatz mit zylindrischer oder konischer Außenfläche übergeht und das andere Trägerteil an der Kontaktseite mit einem der Außenfläche des Ansatzes entsprechenden Ansatz mit zylindrischer oder konischer Innenfläche versehen ist«
4. Druckwasserdichte Steckverbindung nach Anspruch j5* dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerteil mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Ansatz dieses Teils aus einem Elastomer besteht und mit einem mit dem Kabel verbundenen Übergangsteil in geeigneter Form verbunden ist.
5. Druckwasserdichte Steckverbindung nach Anspruch 4, insbesondere für mit Polyolefin isolierte Kabel, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ansatz eines Trägerteils aus einem Elastomer und das mit dem Kabel verbundene Übergangsteil aus einem Polyolefin besteht und beide Teile über ein als Bindeglied zwischen dem Elastomer und dem Polyolefin geeignetem Zwischenträger, z.B. einer MetallhüTse, Verbunden sind und daß der Ansatz des anderen Trägerteils aus einem Polyolefin besteht.

409843/0515

Leerseite