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 Grundelement, das den Innenleiter und den Isolierkörper umfasst, ein relativ zum Grundelement ver schiebbares Drückerelement und eine Federeinrichtung, die - nach einem Einstecken der Steckeinrichtung in die Aufnahme einrichtung - eine axial wirkende Federkraft auf das Drü ckerelement 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 Drückerelement in Richtung auf die Aufnahmeeinrichtung drückt, ein zwischen dem Isolier körper der Steckeinrichtung 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 Drückerele 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 Grundelements.

Das Isolationsmaterial kann in vorteilhafter Weise auf dem Isolierkörper des Grundelements fest aufgebracht, insbesonde re aufgespritzt, sein; alternativ kann es auf den Isolierkör per des Grundelements 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 Drückerelement weist vorzugsweise eine Druckfläche auf, die sich von dem Innenleiter aus gesehen radial nach außen erstreckt und an dem Isolationsmaterial anliegt.

Die Flächennormale der Druckfläche liegt bevorzugt parallel zur Längsachse des Innenleiters oder winklig zu dieser. Be sonders bevorzugt ist die Druckfläche nach hinten weggekippt und steht in einem Winkel zwischen 60° und 80° zur Längsachse des Innenleiters.

Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Drückerelement durch einen Ring gebildet ist, in dessen Ringinneren der Iso lierkörper und der Innenleiter angeordnet sind. Der Ring bzw. das Drückerelement sind bevorzugt rotationssymmetrisch um die Längsachse des Innenleiters.

Die Steckeinrichtung bildet vorzugsweise eine steckbare Hoch spannungsdurchführung, die in ein Geräteanschlussteil eines elektrischen Gerätes einschiebbar ist. Der Isolierkörper umfasst vorzugsweise feldsteuernde Steuer einlagen, die voneinander durch Isolierlagen getrennt sind. Die Steuereinlagen sind bevorzugt konzentrisch um den Innen leiter angeordnet.

Auch ist es von Vorteil, wenn sich der Isolierkörper in Rich tung Aufnahmeeinrichtung konisch verjüngt und das Isolations material durch einen Silikonkonus gebildet ist, dessen innere Grenzschicht auf dem Isolierkörper aufliegt und dessen äußere Grenzschicht nach dem Einschieben der Steckeinrichtung in die Aufnahmeeinrichtung an der Innenwand der Aufnahmeeinrichtung anliegt .

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. Die Anordnung umfasst erfindungsgemäß eine Steckeinrichtung, sie wie oben beschrieben worden ist. Das Gerät weist ein in eine Öffnung im Gehäuse eingesetztes Geräteanschlussteil auf; die Steckeinrichtung 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,

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

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

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Steckeinrichtung mit einer - verglichen mit den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 3 - anders gestalteten Federeinrichtung.

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 entlang einer Pfeilrichtung P eine Steckeinrichtung 30 in Form einer steckbaren Hochspannungsdurchführung einge schoben, die zur Kontaktierung der zumindest einen elektri schen Komponente des elektrischen Geräts 10 dient. Die Steck einrichtung 30 umfasst ein Drückerelement 31, ein Grundele ment 32 und eine Federeinrichtung 33.

Ein Halteabschnitt 300 des Grundelements 32 dient zur Befes tigung der Steckeinrichtung 30 an Befestigungsmitteln 23 der Aufnahmeeinrichtung 20, nachdem die Steckeinrichtung 30 in die Aufnahmeeinrichtung 20 eingeschoben worden ist. Alterna tiv oder zusätzlich kann die Steckeinrichtung 30 auch an der Gehäusewand 11 angebracht, insbesondere angeschraubt, werden.

Das Grundelement 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 Grundelements 32 und einer Innenwand 210 des Isolierabschnitts 21 der Aufnahmeeinrich- tung 20 befindet sich bei eingestecktem Grundelement 32 ein spaltförmiger Zwischenraum, der mit einem plastisch und/oder elastisch deformierbaren Isolationsmaterial 40 gefüllt ist. Das Isolationsmaterial 40 ist bei dem Ausführungsbeispiel ge mäß Figur 1 auf dem Isolierkörper 322 fest aufgebracht, ins besondere aufgespritzt, und bildet somit einen Bestandteil des Grundelements 32. Bei dem Isolationsmaterial 40 handelt es sich vorzugsweise um ein Silikonmaterial.

Das Drückerelement 31 wird vorzugsweise durch einen Ring ge bildet, der auf den Isolierkörper 322 aufgesetzt und auf die sem entlang der Pfeilrichtung X verschieblich ist. Der Ring ist vorzugsweise rotationssymmetrisch.

Das Drückerelement 31 kann - wie in Figur 1 gezeigt - bei spielsweise einen gegenüber dem Grundelement 32 verschiebli chen Flanschabschnitt bilden, der rotationssymmetrisch um die Längsachse L des Innenleiters 321 umläuft.

Die dem Grundelement 32 abgewandte bzw. der Aufnahmeeinrich tung 20 zugewandte Ringfläche des Rings bzw. des Drückerele ments 31 bildet eine Druckfläche 31a, die an dem Isolations material 40 anliegt.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn sich die Druckfläche 31a von dem Innenleiter 321 ausgesehen radial nach außen erstreckt und an dem Isolationsmaterial 40 an grenzt. Die Ausrichtung der Druckfläche 31a ist bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 1 derart gewählt, dass die Flä chennormale der Druckfläche 31a parallel zur Längsachse L des Innenleiters 321 liegt.

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 das Drückerelement 31 an, das das Isolationsmateri al 40 nach vorn in Richtung der vorderen Fläche drückt.

Das Drückerelement 31 ist vorzugsweise innerhalb eines Hülse nabschnitts 310 des Grundelements 32 angeordnet und innerhalb des Hülsenabschnitts 310 axial - entlang der Längsachse L des Innenleiters 321 - verschieblich. Der Hülsenabschnitt 310 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse L des In nenleiters 321.

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 Drückerelements 31. Eine radiale Anschlagsfläche 313, die die beiden Teilab schnitte 311 und 312 voneinander trennt, dient zur Abstützung der Federeinrichtung 33, die das Drückerelement 31 damit die Druckfläche 31a entlang der Pfeilrichtung X auf das Isolati onsmaterial 40 drückt.

Die Druckkraft von Druckfedern 33a der Federeinrichtung 33 führt dazu, dass das Drückerelement 31 in Richtung auf das vordere Endes des Grundelements 32 bzw. in Richtung auf das Kontaktsystem 22 gedrückt wird, wodurch wiederum das Isolati onsmaterial 40 auf den angrenzenden konischen Abschnitt des Isolierkörpers 322 und auf die Innenwand 210 der Aufnahmeein richtung 20 gepresst 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. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die Druckfe dern 33a jeweils auf einen Führungsbolzen 350 aufgesteckt und werden von diesem geführt.

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

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 31a des Drückerelements 31 nach hinten (also in Richtung Messan schlüsse 50 und weg von dem Kontaktsystem 22) weggekippt ist und in einem Winkel zwischen 45° und 90°, vorzugsweise in ei nem Winkel zwischen 60° und 80° zur Längsachse L des Innen leiters 321 angeordnet ist. Ein solcher Winkel bzw. eine sol che Ausrichtung der Druckfläche 31a ist aus feldelektrischen Gründen besonders vorteilhaft. Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Figur 1 und der Figur 2 entsprechend.

Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfin dungsgemäße Steckeinrichtung 30, bei der die Federn 33a der Federeinrichtung 33 in das Drückerelement 31 und das Grunde lement 32 hineinragen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Federn 33a nicht auf einen Führungsbolzen 350 aufgesteckt und von diesem geführt, wie dies bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 3 der Fall ist, sondern werden allein in Ausnehmungen 400, die in dem Drückerelement 31 und dem Grundelement 32 ausgebildet sind, gehalten. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise Sacklöcher.

Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 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.

Bezugs zeichenliste

10 Gerät

11 Gehäusewand

12 Innenraum

13 Öffnung

20 Aufnahmeeinrichtung

21 Isolierabschnitt

22 Kontaktsystem

23 Befestigungsmittel

30 Steckeinrichtung

31 Drückerelement

31a Druckfläche

32 Grundelement

33 Federeinrichtung

33a Druckfeder

40 Isolationsmaterial

40a Isolierelement / Silikonkonus

50 Messanschluss

210 Innenwand

300 Halteabschnitt

310 Hülsenabschnitt

311 Teilabschnitt

312 Teilabschnitt

313 Anschlagsfläche

321 Innenleiter

322 Isolierkörper

322a Trennlinie

350 Führungsbolzen

400 Ausnehmungen

L Längsachse

P Pfeilrichtung

X Pfeilrichtung

ZR Zwischenraum