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1. DE102018218879 - Elektrische Steckeinrichtung und Anordnung mit einer elektrischen Steckeinrichtung

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[ DE ]
Beschreibung  

[0001]  Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckeinrichtung, die zum Einstecken in eine elektrische Aufnahmeeinrichtung geeignet ist sowie einen Innenleiter und einen Isolierkörper, der den Innenleiter umschließt, aufweist. Bei der elektrischen Steckeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine steckbare Hochspannungsdurchführung und bei der elektrische Aufnahmeeinrichtung um ein Geräteanschlussteil eines elektrischen Gerätes handeln.

[0002]  Im Allgemeinen hat eine Hochspannungsdurchführung die Aufgabe, eine sich auf Hochspannungspotential befindende Hochspannungsleitung mit einem stromführenden Stromleiter von einer sich im Wesentlichen auf Erdpotential befindenden Umgebung, beispielsweise einer Gerätewand der Hochspannungsanlage, zu isolieren. Eine solche Hochspannungsdurchführung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 022 641 A1 bekannt. Dort ist ein Transformator offenbart, dessen Gehäuse ein Geräteanschlussteil aufweist, in das eine Hochspannungsdurchführung zum Anschluss des Transformators an ein Hochspannungsnetz einsteckbar ist. Durch die Verwendung einer derartigen steckbaren Hochspannungsdurchführung ist es möglich, den Transformator mit der Hochspannungsdurchführung mit möglichst geringem Montageaufwand aufzubauen und in Betrieb zu nehmen.

[0003]  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckeinrichtung anzugeben, bei der die Gefahr eines elektrischen Durchschlags im Kontaktbereich zwischen der elektrischen Steckeinrichtung und der elektrischen Aufnahmeeinrichtung besonders gering ist.

[0004]  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Steckeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steckeinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.

[0005]  Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steckeinrichtung aufweist: ein mittelbar, insbesondere unter Mitwirkung einer Gehäusewand, oder unmittelbar fest mit der Aufnahmeeinrichtung verbindbares Halteelement, ein axial entlang einer Längsachse des Innenleiters relativ zu dem Halteelement verschiebliches Schiebeelement, das den Innenleiter und den Isolierkörper umfasst, wobei bei in die Aufnahmeeinrichtung eingesteckter Steckeinrichtung das Schiebeelement in einen Aufnahmeabschnitt der Aufnahmeeinrichtung hineinragt, und eine Federeinrichtung, die bei in die Aufnahmeeinrichtung eingesteckter Steckeinrichtung eine axial wirkende Federkraft auf das Schiebeelement in Richtung auf die Aufnahmeeinrichtung ausübt.

[0006]  Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Steckeinrichtung ist darin zu sehen, dass durch die erfindungsgemäß vorgesehene Federeinrichtung, die das Schiebeelement in Richtung auf die Aufnahmeeinrichtung drückt, ein zwischen dem Isolierkörper des Schiebeelements und der Aufnahmeeinrichtung befindliches Isolationsmaterial in innigen Kontakt sowohl mit dem Isolierkörper der Steckeinrichtung als auch mit der Aufnahmeeinrichtung gebracht werden kann, so dass ein Luftspalt zwischen dem Isolierkörper und der Aufnahmeeinrichtung vermeidbar ist und die Gefahr eines elektrischen Überschlags aufgrund eines Luftspalts in diesem Bereich minimiert wird.

[0007]  Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steckeinrichtung besteht darin, dass die Federeinrichtung ein Ausdehnen oder Schrumpfen des erwähnten Isolationsmaterials im Falle von Temperaturschwankungen aufnehmen kann: Dehnt sich beispielsweise das Isolationsmaterial aus, so kann die Federeinrichtung nachgeben und die nötige Volumenvergrößerung erlauben; im Falle einer Temperaturreduktion bzw. eines Schrumpfens des Isolationsmaterials kann die Federeinrichtung das Schiebeelement weiter in die Aufnahmeeinrichtung hineindrücken, das Volumen für das Isolationsmaterial reduzieren und eine Spaltbildung vermeiden.

[0008]  Das Isolationsmaterial kann auf der Innenwand der Aufnahmeeinrichtung angebracht sein; als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn das Isolationsmaterial an dem Isolierkörper angebracht ist. Bei der letztgenannten Variante bildet das Isolationsmaterial somit eine auf dem Isolierkörper befindliche Außenschicht des Schiebeelements.

[0009]  Das Isolationsmaterial kann in vorteilhafter Weise auf dem Isolierkörper des Schiebeelements fest aufgebracht, insbesondere aufgespritzt, sein; alternativ kann es auf den Isolierkörper des Schiebeelements lösbar aufgeschoben sein. Bei der letztgenannten Variante kann das Isolationsmaterial im Verschleißfalle besonders einfach ausgetauscht werden.

[0010]  Das Isolationsmaterial ist vorzugsweise ein plastisch und/oder elastisch deformierbares Material. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Isolationsmaterial Silikonmaterial ist oder zumindest auch enthält.

[0011]  Das Schiebeelement weist vorzugsweise einen Drückerabschnitt mit einer Druckfläche auf, die sich von dem Innenleiter aus gesehen radial (vorzugsweise winklig bzw. geneigt zur Längsrichtung des Innenleiters, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung des Innenleiters) nach außen erstreckt und seitlich an dem Isolationsmaterial anliegt.

[0012]  Der Drückerabschnitt wird vorzugsweise durch einen Ring gebildet, der auf den Isolierkörper aufgesetzt ist und dessen dem Halteelement abgewandte bzw. der Aufnahmeeinrichtung zugewandte Ringfläche die Druckfläche bildet.

[0013]  Der Drückerabschnitt bzw. dessen Druckfläche liegt vorzugsweise flächig an dem Isolationsmaterial an.

[0014]  Der Drückerabschnitt befindet sich bevorzugt zwischen dem Isolationsmaterial und dem Halteelement und trennt diese voneinander.

[0015]  Die Flächennormale der Druckfläche liegt vorzugsweise parallel zur Längsachse des Innenleiters.

[0016]  Der Drückerabschnitt bildet bevorzugt einen Flanschabschnitt des Schiebeelements, der rotationssymmetrisch um die Längsachse des Innenleiters umläuft.

[0017]  Der Drückerabschnitt steht vorzugsweise mit einem Lagerteil in Verbindung, das innerhalb eines mit dem Halteelement verbundenen oder an dieses einteilig angeformten Hülsenabschnitts angeordnet und innerhalb des Hülsenabschnitts axial entlang der Längsachse der Steckeinrichtung bzw. des Innenleiters verschieblich ist.

[0018]  Das Lagerteil ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse des Innenleiters.

[0019]  Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hülsenabschnitt entlang der Längsachse gesehen zumindest einen ersten Teilabschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Teilabschnitt mit einem zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, aufweist, das bewegliche Lagerteil innerhalb des zweiten Teilabschnitts verschieblich ist und die Federeinrichtung oder zumindest eine Druckfeder der Federeinrichtung zumindest abschnittweise zwischen einer radialen Anschlagsfläche des Hülsenabschnitts, die zwischen dem ersten und zweiten Teilabschnitt liegt, und dem beweglichen Lagerteil angeordnet ist und sich auf der Anschlagsfläche abstützt.

[0020]  Die Steckeinrichtung ist vorzugsweise eine steckbare Hochspannungsdurchführung. Das Schiebeelement ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es in ein Geräteanschlussteil eines elektrischen Gerätes einschiebbar ist.

[0021]  Der Isolierkörper ist vorzugsweise ein Gießharzkörper.

[0022]  Der Gießharzkörper umfasst bevorzugt eingegossene feldsteuernde Steuereinlagen, die voneinander durch ebenfalls eingegossene Isolierlagen (z. B. aus PET-Vliesstoff) getrennt sind. Die Steuereinlagen sind vorzugsweise konzentrisch um den Innenleiter angeordnet.

[0023]  Der Isolierkörper verjüngt sich vorzugsweise in Richtung Aufnahmeeinrichtung konisch.

[0024]  Vorteilhaft ist es, wenn das Isolationsmaterial durch einen Silikonkonus gebildet ist, dessen innere Grenzschicht auf dem Isolierkörper aufliegt und dessen äußere Grenzschicht nach dem Einstecken der Steckeinrichtung in die Aufnahmeeinrichtung an der Innenwand der Aufnahmeeinrichtung anliegt.

[0025]  Das Isolationsmaterial ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse des Innenleiters.

[0026]  Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Anordnung mit einer Steckeinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, und einer Aufnahmeeinrichtung, in die die Steckeinrichtung eingeschoben ist.

[0027]  Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung mit einem elektrischen Gerät mit einem fluiddichten Gehäuse. Das Gerät weist ein in eine Öffnung im Gehäuse eingesetztes Geräteanschlussteil auf. Eine Steckeinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, ist in das Geräteanschlussteil eingesteckt und mit ihrem Innenleiter mit einer Kontakteinrichtung des Geräteanschlussteils verbunden.

[0028]  Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Steckeinrichtung, bei der ein Isolationsmaterial fest auf einem Isolierkörper aufgespritzt ist,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Steckeinrichtung, bei der ein separates Isolierelement aus Isolationsmaterial auf einen Isolierkörper der Steckeinrichtung aufgeschoben ist und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Steckeinrichtung, bei der eine Druckfläche in einem nicht senkrechten Winkel zur Rotationsachse des Innenleiters angeordnet ist.

[0029]  In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.

[0030]  Die Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels für ein elektrisches Gerät 10, bei dem es sich vorzugsweise um einen Transformator handelt. Das Gerät 10 weist eine Gehäusewand 11 auf, die einen Innenraum 12 des Geräts 10 begrenzt. Im Innenraum 12 befinden sich nicht näher dargestellte elektrische Komponenten des Geräts 10 sowie ein Isolieröl.

[0031]  Die Gehäusewand 11 ist mit einer Öffnung 13 versehen, die von einer elektrischen Aufnahmeeinrichtung 20, die ein elektrisches Geräteanschlussteil des Geräts 10 bildet, fluiddicht verschlossen wird.

[0032]  Die Aufnahmeeinrichtung 20 umfasst einen elektrisch isolierenden Isolierabschnitt 21 (bevorzugt aus Gießharz) und ein Kontaktsystem 22. Das Kontaktsystem 22 steht über im Einzelnen nicht weiter dargestellte Leitungen mit zumindest einer elektrischen Komponente des elektrischen Geräts 10 in Verbindung.

[0033]  Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 ist in die Aufnahmeeinrichtung 20 eine Steckeinrichtung 30 in Form einer steckbaren Hochspannungsdurchführung eingeschoben, die zur Kontaktierung der zumindest einen elektrischen Komponente des elektrischen Geräts 10 dient. Die Steckeinrichtung 30 umfasst ein Halteelement 31, ein Schiebeelement 32 und eine Federeinrichtung 33.

[0034]  Das Halteelement 31 dient zur Befestigung der Steckeinrichtung 30 an Befestigungsmitteln 23 der Aufnahmeeinrichtung 20, nachdem das Schiebeelement 32 der Steckeinrichtung 30 in die Aufnahmeeinrichtung 20 eingeschoben worden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steckeinrichtung 30 auch an der Gehäusewand 11 angebracht, insbesondere angeschraubt, werden.

[0035]  Das Schiebeelement 32 umfasst einen Innenleiter 321, der bei eingesteckter Steckeinrichtung 30 elektrisch mit dem Kontaktsystem 22 der Aufnahmeeinrichtung 20 kontaktiert bzw. verbunden wird. Der Innenleiter 321 wird von einem Isolierkörper 322 umschlossen, der sich in Richtung des Kontaktsystems 22 der Aufnahmeeinrichtung 20 konisch verjüngt bzw. konisch zusammenläuft.

[0036]  Der Isolierkörper 322 ist vorzugsweise ein Gießharzkörper. Der Gießharzkörper umfasst Steuereinlagen, die aus Gründen der Übersicht nicht weiter dargestellt sind und von denen beispielsweise eine oder mehrere mit Messanschlüssen 50 verbunden sein können. Die Steuereinlagen sind vorzugsweise konzentrisch um den Innenleiter 321 angeordnet und voneinander durch nicht weiter dargestellte Isolierlagen (z. B. aus PET-Vliesstoff) getrennt.

[0037]  Der Isolierkörper 322 ist besonders bevorzugt ein Körper aus harzimprägniertem Papier. Die eingelegten Steuereinlagen reichen lediglich nicht bis an die Oberfläche des Isolierköpers, was durch eine Trennlinie 322a im Isolierkörper 322 bildlich dargestellt ist.

[0038]  Zwischen dem Isolierkörper 322 des Schiebeelements 32 und einer Innenwand 210 des Isolierabschnitts 21 der Aufnahmeeinrichtung 20 befindet sich bei eingestecktem Schiebeelement 32 ein spaltförmiger Zwischenraum, der mit einem plastisch und/oder elastisch deformierbaren Isolationsmaterial 40 gefüllt ist. Das Isolationsmaterial 40 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 auf dem Isolierkörper 322 fest aufgebracht, insbesondere aufgespritzt, und bildet somit einen Bestandteil des Schiebeelements 32. Bei dem Isolationsmaterial 40 handelt es sich vorzugsweise um ein Silikonmaterial.

[0039]  Das Schiebeelement 32 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 darüber hinaus einen Drückerabschnitt 323 auf, der einen Flanschabschnitt des Schiebeelements 32 bildet und rotationssymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321 umläuft.

[0040]  Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Drückerabschnitt 323 eine Druckfläche 323a aufweist, die sich von dem Innenleiter 321 ausgesehen radial nach außen erstreckt und an das Isolationsmaterial 40 angrenzt. Die Ausrichtung der Druckfläche 323a ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 derart gewählt, dass die Flächennormale der Druckfläche 323a parallel zur Längsachse L des Innenleiters 321 liegt.

[0041]  Der Drücker- bzw. Flanschabschnitt 323 kann durch einen Ring gebildet sein, der auf den Isolierkörper 322 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden ist und dessen dem Halteelement 31 abgewandte bzw. der Aufnahmeinrichtung 20 zugewandte Ringfläche die Druckfläche 323a bildet.

[0042]  Die Fig. 1 lässt im Übrigen erkennen, dass das plastisch und/oder elastisch deformierbare Isolationsmaterial 40 vorzugsweise ein konusförmiges, topfartiges Element bildet, das eine innere Fläche, die auf dem Isolierkörper 322 aufliegt, eine äußere Fläche, die an der Innenwand 210 der Aufnahmeeinrichtung 20 anliegt, eine vordere Fläche, die sich an dem vorderen Ende des Isolierkörpers 322 befindet, und eine von der vorderen Fläche entfernte hintere Fläche, die sich radial nach außen erstreckt, aufweist. An der hinteren radialen Fläche liegt der Drückerabschnitt 323 an, der das Isolationsmaterial 40 nach vorn in Richtung der vorderen Fläche drückt.

[0043]  Fest an dem Isolierkörper 322 angebracht ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 außerdem ein Lagerteil 324 des Schiebeelements 32.

[0044]  Das Lagerteil 324 und der Drückerabschnitt 323 des Schiebeelements 32 können, wie beispielhaft in der Fig. 1 gezeigt, durch ein einziges Bauteil gebildet sein. Alternativ können sie durch zwei separate Teile gebildet werden, die aneinander anliegen; bei dieser letztgenannten Variante kann der Drückerabschnitt 323 durch einen Ring gebildet sein, der auf dem Isolierkörper 322 auf- und an dem Lagerteil 324 anliegt.

[0045]  Das Lagerteil 324 ist vorzugsweise innerhalb eines Hülsenabschnitts 310 des Halteelements 31 angeordnet und innerhalb des Hülsenabschnitts 310 axial - entlang der Längsachse L des Innenleiters 321 bzw. der Längsachse des Schiebeelements 32 - verschieblich. Das Lagerteil 324 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321.

[0046]  Das Lagerteil 324 und der Hülsenabschnitt 310 des Halteelements 31 bilden ein Gleitlager, bei dem das Lagerteil 324 beweglich ist.

[0047]  Vorteilhaft ist es, wenn der Hülsenabschnitt 310 entlang der Längsachse L gesehen einen ersten Teilabschnitt 311 und einen zweiten Teilabschnitt 312 aufweist. Der zweite Teilabschnitt 312 ist vom Durchmesser her größer als der erste Teilabschnitt 311 und dient zur Aufnahme des Lagerteils 324 des Schiebeelements 32. Eine radiale Anschlagsfläche 313, die die beiden Teilabschnitte 311 und 312 voneinander trennt, dient zur Abstützung der Federeinrichtung 33, die das Lagerteil 324 und damit das Schiebeelement 32 insgesamt entlang der Pfeilrichtung P in die Aufnahmeeinrichtung 20 hineindrückt.

[0048]  Die Druckkraft der Federeinrichtung 33 führt dazu, dass der Drückerabschnitt 323 und der an das Isolationsmaterial 40 angrenzende konische Abschnitt des Isolierkörpers 322 das Isolationsmaterial 40 fest auf die Innenwand 210 der Aufnahmeeinrichtung 20 pressen und der Zwischenraum ZR zwischen dem Isolierkörper 322 und dem Isolierabschnitt 21 der Aufnahmeeinrichtung 20 mit dem Isolationsmaterial 40 ohne einen verbleibenden Luftspalt gefüllt wird. Die Gefahr eines elektrischen Überschlags im Bereich des Zwischenraums ZR wird dadurch erheblich reduziert.

[0049]  Die Federeinrichtung 33 umfasst vorzugsweise zumindest drei drehsymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321 angeordnete Druckfedern.

[0050]  Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Steckeinrichtung 30, die von ihrem Aufbau her im Wesentlichen der Steckeinrichtung 30 gemäß Fig. 1 entspricht. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist bei der Steckeinrichtung 30 gemäß Fig. 2 jedoch kein Isolationsmaterial auf den Isolierkörper 322 aufgespritzt; stattdessen ist ein separates schlauch- oder hülsenförmiges Isolierelement 40a vorgesehen, das aus Isolationsmaterial 40 besteht, sich konisch verjüngt und auf den Isolierkörper 322 aufgeschoben ist. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist es somit möglich, das Isolationsmaterial 40 nach einem etwaigem Verschleiß zu ersetzen, indem das Isolierelement 40a von dem Isolierkörper 322 abgenommen und durch ein neues Isolierelement 40a ersetzt wird.

[0051]  Das Isolierelement 40a ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321.

[0052]  Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Fig. 1 entsprechend.

[0053]  Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Steckeinrichtung 30, bei der die Druckfläche 323a des Drückerabschnitts 323 in einem Winkel zwischen 45° und 90°, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 60° und 80° zur Längsachse L des Innenleiters 321 angeordnet ist. Die Druckfläche 323a ist vorzugsweise nach hinten weggekippt, also von dem Kontaktsystem 22 und der vorderen Spitze des Innenleiters 321 weg. Ein solcher Winkel bzw. eine solche Ausrichtung der Druckfläche 323a ist aus feldelektrischen Gründen besonders vorteilhaft.

[0054]  Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Fig. 1 und der Fig. 2 entsprechend.

[0055]  Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste 

10
Gerät
11
Gehäusewand
12
Innenraum
13
Öffnung
20
Aufnahmeeinrichtung
21
Isolierabschnitt
22
Kontaktsystem
23
Befestigungsmittel
30
Steckeinrichtung
31
Halteelement
32
Schiebeelement
33
Federeinrichtung
40
Isolationsmaterial
40a
Isolierelement
50
Messanschluss
210
Innenwand
310
Hülsenabschnitt
311
Teilabschnitt
312
Teilabschnitt
313
Anschlagsfläche
321
Innenleiter
322
Isolierkörper
322a
Trennlinie
323
Drückerabschnitt
323a
Druckfläche
324
Lagerteil
L
Längsachse
P
Pfeilrichtung
ZR
Zwischenraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG 

[0000]  Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur 

[0000] 

DE 102007022641 A1 [0002]