Elektrische Steckeinrichtung und Anordnung mit einer elektri schen Steckeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckeinrich tung, die zum Einstecken in eine elektrische Aufnahmeeinrich tung geeignet ist sowie einen Innenleiter und einen Isolier körper, der den Innenleiter umschließt, aufweist. Bei der elektrischen Steckeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine steckbare Hochspannungsdurchführung und bei der elektri sche Aufnahmeeinrichtung um ein Geräteanschlussteil eines elektrischen Gerätes handeln.

Im Allgemeinen hat eine Hochspannungsdurchführung die Aufga be, eine sich auf Hochspannungspotential befindende Hochspan nungsleitung mit einem stromführenden Stromleiter von einer sich im Wesentlichen auf Erdpotential befindenden Umgebung, beispielsweise einer Gerätewand der Hochspannungsanlage, zu isolieren. Eine solche Hochspannungsdurchführung ist bei spielsweise aus der DE 10 2007 022 641 Al bekannt. Dort ist ein Transformator offenbart, dessen Gehäuse ein Gerätean schlussteil aufweist, in das eine Hochspannungsdurchführung zum Anschluss des Transformators an ein Hochspannungsnetz einsteckbar ist. Durch die Verwendung einer derartigen steck baren Hochspannungsdurchführung ist es möglich, den Transfor mator mit der Hochspannungsdurchführung mit möglichst gerin gem Montageaufwand aufzubauen und in Betrieb zu nehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckeinrich tung anzugeben, bei der die Gefahr eines elektrischen Durch schlags im Kontaktbereich zwischen der elektrischen Steckein richtung und der elektrischen Aufnahmeeinrichtung besonders gering ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Steckeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 ge- löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ste ckeinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steckeinrich tung aufweist: ein mittelbar, insbesondere unter Mitwirkung einer Gehäusewand, oder unmittelbar fest mit der Aufnahmeein richtung verbindbares Halteelement, ein axial entlang einer Längsachse des Innenleiters relativ zu dem Halteelement ver schiebliches Schiebeelement, das den Innenleiter und den Iso lierkörper umfasst, wobei bei in die Aufnahmeeinrichtung ein gesteckter Steckeinrichtung das Schiebeelement in einen Auf nahmeabschnitt der Aufnahmeeinrichtung hineinragt, und eine Federeinrichtung, die bei in die Aufnahmeeinrichtung einge steckter Steckeinrichtung eine axial wirkende Federkraft auf das Schiebeelement in Richtung auf die Aufnahmeeinrichtung ausübt .

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Steckeinrich tung ist darin zu sehen, dass durch die erfindungsgemäß vor gesehene Federeinrichtung, die das Schiebeelement in Richtung auf die Aufnahmeeinrichtung drückt, ein zwischen dem Isolier körper des Schiebeelements und der Aufnahmeeinrichtung be findliches Isolationsmaterial in innigen Kontakt sowohl mit dem Isolierkörper der Steckeinrichtung als auch mit der Auf nahmeeinrichtung gebracht werden kann, so dass ein Luftspalt zwischen dem Isolierkörper und der Aufnahmeeinrichtung ver meidbar ist und die Gefahr eines elektrischen Überschlags aufgrund eines Luftspalts in diesem Bereich minimiert wird.

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 beispiels weise das Isolationsmaterial aus, so kann die Federeinrich tung nachgeben und die nötige Volumenvergrößerung erlauben; im Falle einer Temperaturreduktion bzw. eines Schrumpfens des Isolationsmaterials kann die Federeinrichtung das Schiebeele- ment weiter in die Aufnahmeeinrichtung hineindrücken, das Vo lumen für das Isolationsmaterial reduzieren und eine Spalt bildung vermeiden.

Das Isolationsmaterial kann auf der Innenwand der Aufnahme einrichtung angebracht sein; als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn das Isolationsmaterial an dem Iso lierkörper angebracht ist. Bei der letztgenannten Variante bildet das Isolationsmaterial somit eine auf dem Isolierkör per befindliche Außenschicht des Schiebeelements.

Das Isolationsmaterial kann in vorteilhafter Weise auf dem Isolierkörper des Schiebeelements fest aufgebracht, insbeson dere aufgespritzt, sein; alternativ kann es auf den Isolier körper des Schiebeelements lösbar aufgeschoben sein. Bei der letztgenannten Variante kann das Isolationsmaterial im Ver schleißfalle besonders einfach ausgetauscht werden.

Das Isolationsmaterial ist vorzugsweise ein plastisch und/oder elastisch deformierbares Material. Besonders vor teilhaft ist es, wenn das Isolationsmaterial Silikonmaterial ist oder zumindest auch enthält.

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

Der Drückerabschnitt wird vorzugsweise durch einen Ring ge bildet, der auf den Isolierkörper aufgesetzt ist und dessen dem Halteelement abgewandte bzw. der Aufnahmeeinrichtung zu gewandte Ringfläche die Druckfläche bildet.

Der Drückerabschnitt bzw. dessen Druckfläche liegt vorzugs weise flächig an dem Isolationsmaterial an. Der Drückerabschnitt befindet sich bevorzugt zwischen dem Isolationsmaterial und dem Halteelement und trennt diese von einander .

Die Flächennormale der Druckfläche liegt vorzugsweise paral lel zur Längsachse des Innenleiters.

Der Drückerabschnitt bildet bevorzugt einen Flanschabschnitt des Schiebeelements, der rotationssymmetrisch um die Längs achse des Innenleiters umläuft.

Der Drückerabschnitt steht vorzugsweise mit einem Lagerteil in Verbindung, das innerhalb eines mit dem Halteelement ver bundenen oder an dieses einteilig angeformten Hülsenab schnitts angeordnet und innerhalb des Hülsenabschnitts axial entlang der Längsachse der Steckeinrichtung bzw. des Innen leiters verschieblich ist.

Das Lagerteil ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse des Innenleiters.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hülsenabschnitt entlang der Längsachse gesehen zu mindest einen ersten Teilabschnitt mit einem ersten Durchmes ser und einen zweiten Teilabschnitt mit einem zweiten Durch messer, der größer als der erste Durchmesser ist, aufweist, das bewegliche Lagerteil innerhalb des zweiten Teilabschnitts verschieblich ist und die Federeinrichtung oder zumindest ei ne 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 An schlagsfläche abstützt.

Die Steckeinrichtung ist vorzugsweise eine steckbare Hoch spannungsdurchführung. Das Schiebeelement ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es in ein Geräteanschlussteil eines elektrischen Gerätes einschiebbar ist.

Der Isolierkörper ist vorzugsweise ein Gießharzkörper.

Der Gießharzkörper umfasst bevorzugt eingegossene feldsteu ernde Steuereinlagen, die voneinander durch ebenfalls einge gossene Isolierlagen (z. B. aus PET-Vliesstoff) getrennt sind. Die Steuereinlagen sind vorzugsweise konzentrisch um den Innenleiter angeordnet.

Der Isolierkörper verjüngt sich vorzugsweise in Richtung Auf nahmeeinrichtung konisch.

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 Aufnahmeeinrich tung an der Innenwand der Aufnahmeeinrichtung anliegt.

Das Isolationsmaterial ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse des Innenleiters.

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.

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 einge steckt und mit ihrem Innenleiter mit einer Kontakteinrichtung des Geräteanschlussteils verbunden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Steckeinrichtung, bei der ein Isolationsmaterial fest auf einem Iso lierkörper aufgespritzt ist,

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Steckeinrichtung, bei der ein separates Isolierele ment aus Isolationsmaterial auf einen Isolierkörper der Steckeinrichtung aufgeschoben ist und

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Steckeinrichtung, bei der eine Druckfläche in einem nicht senkrechten Winkel zur Rotationsachse des In nenleiters angeordnet ist.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische o- der vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .

Die Figur 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 Ge häusewand 11 auf, die einen Innenraum 12 des Geräts 10 be grenzt. Im Innenraum 12 befinden sich nicht näher dargestell te elektrische Komponenten des Geräts 10 sowie ein Isolieröl.

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

Die Aufnahmeeinrichtung 20 umfasst einen elektrisch isolie renden Isolierabschnitt 21 (bevorzugt aus Gießharz) und ein Kontaktsystem 22. Das Kontaktsystem 22 steht über im Einzel nen nicht weiter dargestellte Leitungen mit zumindest einer elektrischen Komponente des elektrischen Geräts 10 in Verbin dung .

Bei der Darstellung gemäß Figur 1 ist in die Aufnahmeeinrich tung 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 Hal teelement 31, ein Schiebeelement 32 und eine Federeinrichtung 33.

Das Halteelement 31 dient zur Befestigung der Steckeinrich tung 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 Ge häusewand 11 angebracht, insbesondere angeschraubt, werden.

Das Schiebeelement 32 umfasst einen Innenleiter 321, der bei eingesteckter Steckeinrichtung 30 elektrisch mit dem Kontakt system 22 der Aufnahmeeinrichtung 20 kontaktiert bzw. verbun den wird. Der Innenleiter 321 wird von einem Isolierkörper 322 umschlossen, der sich in Richtung des Kontaktsystems 22 der Aufnahmeeinrichtung 20 konisch verjüngt bzw. konisch zu sammenläuft .

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 ver bunden sein können. Die Steuereinlagen sind vorzugsweise kon zentrisch um den Innenleiter 321 angeordnet und voneinander durch nicht weiter dargestellte Isolierlagen (z. B. aus PET- Vliesstoff) getrennt.

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

Zwischen dem Isolierkörper 322 des Schiebeelements 32 und ei ner Innenwand 210 des Isolierabschnitts 21 der Aufnahmeein richtung 20 befindet sich bei eingestecktem Schiebeelement 32 ein spaltförmiger Zwischenraum, der mit einem plastisch und/oder elastisch deformierbaren Isolationsmaterial 40 ge füllt ist. Das Isolationsmaterial 40 ist bei dem Ausführungs beispiel gemäß Figur 1 auf dem Isolierkörper 322 fest aufge bracht, insbesondere aufgespritzt, und bildet somit einen Be standteil des Schiebeelements 32. Bei dem Isolationsmaterial 40 handelt es sich vorzugsweise um ein Silikonmaterial.

Das Schiebeelement 32 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 darüber hinaus einen Drückerabschnitt 323 auf, der einen Flanschabschnitt des Schiebeelements 32 bildet und ro tationssymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321 umläuft .

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Drü ckerabschnitt 323 eine Druckfläche 323a aufweist, die sich von dem Innenleiter 321 ausgesehen radial nach außen er streckt und an das Isolationsmaterial 40 angrenzt. Die Aus richtung der Druckfläche 323a ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 derart gewählt, dass die Flächennormale der Druckfläche 323a parallel zur Längsachse L des Innenleiters 321 liegt.

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 Ringflä che die Druckfläche 323a bildet. Die Figur 1 lässt im Übrigen erkennen, dass das plastisch und/oder elastisch deformierbare Isolationsmaterial 40 vor zugsweise ein konusförmiges, topfartiges Element bildet, das eine innere Fläche, die auf dem Isolierkörper 322 aufliegt, eine äußere Fläche, die an der Innenwand 210 der Aufnahmeein richtung 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 Flä che liegt der Drückerabschnitt 323 an, der das Isolationsma terial 40 nach vorn in Richtung der vorderen Fläche drückt.

Fest an dem Isolierkörper 322 angebracht ist bei dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß Figur 1 außerdem ein Lagerteil 324 des Schiebeelements 32.

Das Lagerteil 324 und der Drückerabschnitt 323 des Schiebe elements 32 können, wie beispielhaft in der Figur 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 Drü ckerabschnitt 323 durch einen Ring gebildet sein, der auf dem Isolierkörper 322 auf- und an dem Lagerteil 324 anliegt.

Das Lagerteil 324 ist vorzugsweise innerhalb eines Hülsenab schnitts 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 rotations symmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321.

Das Lagerteil 324 und der Hülsenabschnitt 310 des Halteele ments 31 bilden ein Gleitlager, bei dem das Lagerteil 324 be weglich ist.

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 Teilab schnitt 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 Pfeil richtung P in die Aufnahmeeinrichtung 20 hineindrückt.

Die Druckkraft der Federeinrichtung 33 führt dazu, dass der Drückerabschnitt 323 und der an das Isolationsmaterial 40 an grenzende konische Abschnitt des Isolierkörpers 322 das Iso lationsmaterial 40 fest auf die Innenwand 210 der Aufnahme einrichtung 20 pressen und der Zwischenraum ZR zwischen dem Isolierkörper 322 und dem Isolierabschnitt 21 der Aufnahme einrichtung 20 mit dem Isolationsmaterial 40 ohne einen ver bleibenden Luftspalt gefüllt wird. Die Gefahr eines elektri schen Überschlags im Bereich des Zwischenraums ZR wird dadurch erheblich reduziert.

Die Federeinrichtung 33 umfasst vorzugsweise zumindest drei drehsymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321 an geordnete Druckfedern.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Steckein richtung 30, die von ihrem Aufbau her im Wesentlichen der Steckeinrichtung 30 gemäß Figur 1 entspricht. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist bei der Steck einrichtung 30 gemäß Figur 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 ko nisch verjüngt und auf den Isolierkörper 322 aufgeschoben ist. Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 2 ist es somit mög lich, das Isolationsmaterial 40 nach einem etwaigem Ver schleiß zu ersetzen, indem das Isolierelement 40a von dem Isolierkörper 322 abgenommen und durch ein neues Isolierele ment 40a ersetzt wird.

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

Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Figur 1 entsprechend.

Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfin dungsgemäße 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 Druck fläche 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 .

Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Figur 1 und der Figur 2 entsprechend.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs beispiele 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