Elektrische Steckerverbindung, insbesondere für Messwertwandler, Verfahren zur Herstellung der Steckerverbindung und Verwendung derselben zusammen mit einem Kabel in Form eines zur Aufnahme eines zentralen Leiterseiles dienenden Metallrohres Weitaus der grösste Teil von Messwertwandlern wer den heute mit Steckerverbindungen ausgerüstet, in wel chen die Leiter in Teflonisolierteilen gelagert sind. Die ser sehr bekannte Kunststoff weist hohe Isolierwerte auf, hat Temperaturbeständigkeit bis etwa über 200 C und kann leicht bearbeitet werden.
Dank dieser Eigenschaf ten genügen Stecker-Isolatoren - mit Teflon bestückt für allgemeine Anwendungsfälle, obschon auch bei ihnen die Sauberhaltung der Isolierteile wegen schlechter Zu gänglichkeit schwierig ist. Diese Schwierigkeit zeigt sich besonders ausgeprägt, wenn die Innenteile von Mess- wandlern hermetisch gegen aussen abgedichtet sein müssen, oder wo Messwandler für strahlungsgefährdete Räume bestimmt sind, oder aber in Temperaturbe reichen oberhalb 200 C arbeiten müssen; hier sind Isolatorteile aus Teflon oder ähnlichen Kunststoffen nicht mehr anwendbar.
Für solche Fälle eignen sich nur keramische Isolierteile auf Basis von AL20g oder ähnlichen Leichtmetalloxyden. Solche Isolierteile wei sen bekanntlich sehr hohe elektrische Isolierwerte auf, sind bis zu sehr hohen Temperaturen verwendbar, sind strahlungssicher und können nach verschiedenen be kannten Verfahren direkt mit Metallen mittels Hart lötung verbunden werden, wodurch völlig hermetische Abdichtungen möglich werden.
Nachteilig erweist sich aber auch hier der Unterhalt solcher Steckerteile. Die keramische Isolation stellt noch höhere Anforderungen, da sich auf ihrer Oberfläche leicht Schmutz und Öl und Feuchtigkeit festsetzen können, welche die Isolations fähigkeit bedeutend herabsetzen. Infolge der leicht porö sen Oberflächen handelsüblicher keramischer Materia lien lassen sich solche Verunreinigungen oft nicht ein fach entfernen.
Die Erfindung ermöglicht nun, diese Schwierigkeiten weitgehend zu verhindern. Sie ermöglicht, insbesondere Messwandler mit elektrischen Steckerverbindungen zu bauen, die gestatten, die Messwandler entweder dauernd unter Vakuum zu lassen oder mit Schutzgas zu füllen, welches über jahrelangen Betrieb nicht entweicht. Dann ermöglicht sie auch, Steckerverbindungen zu schaffen, die in Temperaturbereichen bis zu 500 C arbeiten können, wo sie immer noch über genügende Isoliereigen- schaften verfügen und zudem hohen Strahlungskonzen- trationen widerstehen.
Die Erfindung betrifft deshalb elektrische Stecker verbindungen., insbesondere für Messwertwandler, mit in Metallfassungen eingelöteten Isolatoren. Die Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren, stirnseitigen Isolierflächen der Isolatoren derart über die Metallfassungen vorstehend angeordnet sind, dass sie zugänglich sind, um gereinigt und nachbearbeitet werden zu können, und :dass die äusseren Isolierflächen gleichzeitig als Dichtflächen ausgebildet sind, die nach betriebsmässiger Herstellung der Steckerverbindung fest aufeinander gepresst sind.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Steckerteils einer erfindungsgemässen Steckerverbindung. Das Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass ein mit einem Schweissflansch versehener und als Einschweissstück zu einer Steckerbuchse ausge bildeter Isolator mit Hilfe einer Hohlelektrode, die eine die Buchse dichtend umschliessende Verlängerung auf weist,
verschweisst wird und dass vorgängig dieser Schweissung über eine Öffnung in der Wand der Ver längerung der Hohlelektrode der Raum zwischen Buchse und Isolator evakuiert und/oder mit Schutzgas gefüllt wird.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer erfindungsgemässen Steokerverbindungzusammen mit einem Kabel in Form einer zur Aufnahme eines zen tralen Leiterseiles dienenden Metallrohres, das mit der Metallfassung des Isolators der Steckerverbindung ver- schweisst ist.
Bisher übliche Steckerverbindungen sowie Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1-l1 dargestellt; davon zeigen: Fig. 1 und 2 je .einen Schnitt durch die beiden Teile einer Steckerteilverbindung üblicher Konstruktion mit Teflon als Isolator, Fig. 3 und 4 je einen Schnitt durch die beiden Teile einer handelsüblichen Steckerverbindung mit kerami schem Material oder Glas als Isoliermaterial,
Fig.5 einen Schnitt durch Elemente einer erfin- dungsgemässen Steckerverbindung aus keramischem Iso- liermaterial, Fig. 6 einen Schnitt durch einen Steckerverbin- dungsteil mit dem Element nach Fig. 5 kurz vor dem Verschweissen mit einem Wandlergehäuse,
Fig.7 und 8 je .einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der beiden Teile einer erfindungsge- mässen Steckerverbindung, Fig.9 einen Schnitt durch eine zusammengebaute Steckerverbindung entsprechend der Erfindung, Fig. 10 einen Schnitt durch einen negativen Stecker teil einer erfindungsgemässen Steckerverbindung mit an geschlossenem temperaturfestem Ko-axial-Kabelstück,
und Fig. 11 einen Schnitt durch eine Steckerverbindung mit luftgekühltem Zwischenstück.
Entsprechend Fig. 1 besteht eine bekannte Stecker verbindung aus dem Gehäuseteil 1, in welchem der Isolator 3 und der Leiterstift 2 eingepresst ist. Der Leiterstift 2 passt in die Buchse 9 des Stiftes 7 des in Fig. 2 veranschaulichten Gegenstückes. Das Ende 4 des Leiters 2 ist mit der Kabelverbindung fest verlötet. Das Gegenstück zum Verbindungsteil nach Fig. 1 besteht aus dem Gehäuseteil 5, der mit dem angedeuteten Mess- wandler 6 fest verbunden ist, ferner aus dem Leiter 7, der mit dem Messelement im Innern des Messwandlers verbunden ist.
Dieser Liter ist im Isolator 8 gelagert, der seinerseits durch Umbördeln der Partie 10 des Ge häuses 5 gesichert ist. In beiden Fällen ist ein Isolator aus Kunststoff, z. B. Teflon, eingebaut.
Die Fig. 3 zeigt die handelsübliche Ausführung eines hermetisch :dichtenden Steckurteils mit Glas- oder Keramik-Isolation. Die Ausführung umfasst den Ge häuseteil 17, den Isolator 11 und den Leiter 12. Dieser ist auf seiner Umfangsfläche 16 mit dem keramischen Isolator 11 hermetisch verlötet. Ebenso ist der Isolator 11 auf seiner Aussenfläche 15 mit dem Gehäuse 17 verlötet. Das Verlöten von keramischen Körpern mit Metall geschieht nach bekannten Verfahren.
Von Be deutung ist dabei, dass Metalle verwendet werden, die ähnliche Ausdehnungskoeffizienten besitzen wie das keramische Material. Für Anwendungsfälle, wo Tem peraturen oberhalb 200 C nicht erwartet werden, kann der Isolator auch aus Glas oder Pressglas bestehen. Beste Isolationswerte erreicht man jedoch nur mit mög lichst reinen Leichtmetalloxyden wie z. B. AL203.
Fig.4 zeigt das zum Verbindungsteil nach Fig. 3 passende Gegenstück, das durch Schweissen oder Ein pressen mit dem Wandlergehäuse verbunden werden kann. Der mit Aussengewinde versehene Gehäuseteil 20 umfasst den eingelöteten Isolator 23. In demselben ist seinerseits der Leiter 21 eingelötet. Dieser ist am Ende 22 als geschlitztes Rohr ausgebildet, in welches der Zapfen 13 (Fig. 3) passt. Am anderen Ende 24 wird die Verbindung zum Wandlermesselement eingelötet.
Die gezeigte Konstruktion ist wohl hermetisch dicht, sie hat aber den grossen Nachteil, dass die Oberflächen 18 und 25 sehr unpraktisch zu reinigen sind, da sie sehr schlecht zugänglich sind. Ferner ist die Schraubverbin dung der beiden Gehäuseteile nicht dicht, so dass Schmutz eindringen und auf die Isolierflächen gelangen kann, insbesondere wenn unreine Flüssigkeiten in die Gewindepartie und zwischen .die Dichtflächen eindrin gen.
In Fig. 5 und Fig. 6 ist eine Ausführungsform ge- mäss der Erfindung dargestellt. Fig. 5 zeigt das Iso- latorelement mit .der als Schweissflansch ausgebildeten Metallfassung 30 und dem Isolatorrohr 31, das mit dem Schweissflansch verlötet ist. Der Leiterstift 32 ist mit der Kragenbuchse 34 verlötet, die ihrerseits wieder mit dem Isolator 31 verlötet ist. Der Leiter 32 ist in seiner Endpartie 33 als geschlitztes Rohr ausgebildet.
In Fig. 6 ist gezeigt, wie das Isolatorelement nach Fig. 5 in den zugeordneten Gehäuseteil eingeschweisst wird. Der Gehäuseteil 40 ist wiederum im angedeuteten Messwandlergehäuse 41 @eingebaut. Das Isolatorelement gemäss Fig. 5 ist in .die Bohrung 46 eingeschoben. Die strichpunktiert angedeutete, rohrförmig ausgebildete Schweisselektrode 42 ist auf den Schweissflansch 43 auf gesetzt und dichtet mit O-Ring 45 auf der Buchse 40 ab.
Mittels Leitung 44 kann nun vor dem Einschweissen des Flansches 43 die Luft aus dem Messwandler via Bohrung 46 entfernt werden. Wenn erwünscht, kann anschliessend ein Schutzgas, z. B. Helium, eingeleitet werden. Hierauf wird die Schweissung vollzogen und die Elektrode 42 wieder entfernt. Das Innere des Mess- wandlers ist nun hermetisch abgeschlossen.
In Fig. 7 ist ein negatives Gegenstück einer erfin- dungsgemässen Verbindung gezeigt. Die mit Innenge winde versehene überwurfmutter 50 umgreift die Me tallfassung 51. In dieser ist der Isolator 52 eingelötet. Der Leiter 53 ist ebenfalls in den Isolator 52 eingelötet.
Die Fläche 54 des Isolators 52 ist als Dichtfläche auf Hochglanz geläppt. Durch Rückschieben der überwurf- mutter 50 kann die Fläche 54 jederzeit zwecks Reini gung nachgeläppt werden, wie in Fig. 10 gezeigt.
Fig. 8 zeigt die im Messwandler 60 fertig montierte Buchse 61 mit eingeschweisstem Isolatorelement. Die Fläche 65 des Isolators 62 steht mit dem Mass h über dem Schweissflansch 63 und die rohrförmig ausgebildete Leiterpartie 64 hinaus. Auf diese Weise kann die Fläche ebenfalls jederzeit leicht gereinigt und nachgeläppt wer den.
Fig. 9 zeigt eine fertig zusammengeschraubte Stek- kerverbindung, wobei mittels der überwurfmutter 70 die beiden Dichtflächen 71 und 72 fest gegeneinander gepresst werden. Dadurch wird verhindert, dass sich auf deren Oberflächen allfällig eindringende Verunreinigun gen .ansetzen können, was den Isolationswert der Ver bindung sofort stark reduzieren würde. Die Verbindung ist somit auch bei hohen Temperaturen völlig dicht und hochisolierend.
In Fig. 10 ist die ebenfalls zur Steckerverbindung gehörende Kabelverbindung gezeigt. Diese besteht aus dem dünnwandigen Stahlrohr 90, in welches in: bestimm ten Abständen keramische Scheiben 91 angeordnet sind, durch welche die Stahlseele 92 gezogen ist. Damit das Rohr 90 besser biegsam ist und die Keramikscheiben 91 an Ort und Stelle bleiben., wird das Rohr 90 zwischen den Abnützungen bei 93 durch bekannte Mittel einge zogen. Auf der Steckerseite ist das Rohr an der Stelle 94 mit der Metallfassung 95 verschweisst.
Mit der über wurfmutter 96 wird die Steckerpartie mit dem Mess- wandler verbunden. Kabel und Steckerverbindung sind damit völlig dicht.
In Fig. 11 ist eine Steckerverbindung, ebenfalls für hohe Temperaturen, gezeigt, die ein luftgekühltes Zwi- chenstück 100 zwischen der keramisch isolierten Buchse 101 und dem Standardkabelstecker 103 verwen det. Dieses Zwischenstück 100 ist mit Sechskantflächen 10 sowie Kühlrippen 105 versehen. Das Zwischenstück 100 ist in der Lage, ein Temperaturdifferential von der Messwandlerseite bis zur Steckerseite von etwa 200 C bis 300 C zu erzeugen.
Dadurch ist es möglich, auf der kühlen Seite normale kunststoffisolierte Steckerteile zu verwenden.
Die Erfindung ermöglicht somit hochtemperatur- feste Steckerverbindungen für Messwandler, die in strah lungsgefährdeten Räumen untergebracht werden kön nen, wo auch Flüssigkeiten vorhanden sein können, ohne dass dadurch die Isolationsfähigkeiten beeinträch tigt werden. Durch die Ausbildung der Isolatorteile mit leicht zugänglichen Isolierflächen, die gleichzeitig auch Dichtflächen sind, ergeben sich flüssigkeitsdichte Stek- kerverbindun@gen, -die jederzeit leicht gereinigt werden können.
Die Erfindung ermöglicht auch einen hermetisch einwandfreien Abschluss für Messwandler, die entweder evakuiert oder mit Schutzgas gefüllt sind.