Die Erfindung betrifft einen Anschlussstecker zur Verbindung eines elektrischen Anschlusskabels mit einem Motor einer Tauchpumpe.
Tauchpumpen zählen zum Stand der Technik und werden zahlreich eingesetzt. Sie weisen üblicherweise ein gegenüber der Umgebung abgedichtetes Motorgehäuse auf, das in ein zum Saugmund der Pumpe offenes Pumpengehäuse übergeht oder mit einem solchen verbunden ist und einen Druckanschluss aufweist, über den typischerweise ein Schlauch anschließbar ist. Zum Zwecke der elektrischen Versorgung ist ein elektrisches Anschlusskabel in das Motorgehäuse eingeführt und gegenüber der Umgebung abgedichtet. Dabei ist das elektrische Anschlusskabel entweder fabrikmäßig fest und zum ständigen Verbleib angeschlossen oder aber mit einem Anschlussstecker versehen, über den das Anschlusskabel elektrisch und mechanisch mit der Tauchpumpe verbunden wird und das bei Bedarf auch vom Anwender gewechselt werden kann, wenn beispielsweise ein längeres Anschlusskabel erforderlich ist oder das Kabel Beschädigungen aufweist. Wenn eine Kabelverlängerung tauchtiefenbedingt erforderlich ist, kann dies in der Regel nur durch Austausch des Anschlusskabels erfolgen, da der Einsatz eines elektrischen Verlängerungskabels unter Wasser nicht praktikabel ist.
Da derartige Tauchpumpen in rauen Umgebungsbedingungen wie beispielsweise auf Baustellen eingesetzt werden, ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Anschlussstecker zu schaffen, der auch durch weitgehend ungeschultes Personal austauschbar ist und dabei einerseits die erforderliche elektrische sowie auch mechanische Verbindung herzustellen und andererseits für die erforderliche Dichtheit Sorge zu tragen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Anschlussstecker mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
Der erfindungsgemäße Anschlussstecker zur Verbindung eines elektrischen Anschlusskabels mit dem Motor einer Tauchpumpe weist eine Halterung zur mechanischen Verbindung des Steckers mit dem Motor der Tauchpumpe auf, durch die das elektrische Anschlusskabel hindurchgeführt ist sowie ein sich daran anschließendes hülsenförmiges Bauteil mit einer inneren Ringdichtung zur Abdichtung des hülsenförmigen Bauteils gegenüber dem Anschlusskabel und mit einer äußeren Dichtung zur Abdichtung des hülsenförmigen Bauteils gegenüber der tauchpumpenseitigen Steckeraufnahme.
Grundgedanke des erfindungsgemäßen Anschlusssteckers ist es, die Dicht- und Haltefunktionen so auszulegen, dass diese möglichst unabhängig voneinander sind und damit besonders zuverlässig gewährleistet sind. So ist gemäß der Erfindung eine Halterung vorgesehen, mit der die mechanische Verbindung zwischen Stecker und Anschlusskabel hergestellt wird, typischerweise in Form eines Flansches, der am Gehäuse des Motors der Tauchpumpe mittels Gewindebolzen schraubbefestigt wird. Die Dichtfunktion wird über Dichtungen am hülsenförmigen Bauteil gewährleistet, wobei die innere Ringdichtung zur Abdichtung gegenüber dem Anschlusskabel vorgesehen ist und die äußere Dichtung zur Abdichtung des hülsenförmigen Bauteils gegenüber der tauchpumpenseitigen Steckeraufnahme. Dabei kann die äußere Dichtung als Ringdichtung, beispielsweise in Form eines O-Rings, am Umfang des hülsenförmigen-Bauteils angeordnet sein oder aber ggf. auch zusätzlich durch einen elastischen Körper gebildet sein, der am Ende des hülsenförmigen Bauteils angeordnet ist und dessen Dichtwirkung nach Eingliederung in die motorseitige Steckeraufnahme durch Befestigung der Halterung des Anschlusssteckers am Motor erzeugt wird. Dies sind die Grundfunktionen des Steckers, die im Wesentlichen unabhängig voneinander durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung gewährleistet werden. Vorteilhaft werden insbesondere weitere Dichtfunktionen vorgesehen, um gegebenenfalls auch bei Versagen einer dieser Grundfunktionen nach wie vor die Funktionssicherheit der Verbindung nicht zu gefährden.
Besonders kritisch bei solchen verbindungen ist häufig die Abdichtung zwischen Kabel und Stecker, da das Kabel Zugbelastungen ausgesetzt sein kann, welche die Abdichtung negativ beeinflussen und darüber hinaus die Dichtfläche vergleichsweise klein ist und somit ein hoher Anpressdruck erforderlich ist, um die gewünschte Dichtwirkung zu erreichen. Um dies zu erzielen ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die innere Ringdichtung in Achsrichtung des Kabels vorgespannt ausgebildet, so dass auch im Belastungsfall ein gewisser Mindestanpressdruck zum Kabel und damit die Dichtheit des Steckers gewährleistet werden kann. Die Vorspannung ist gemäß der Erfindung vor dem Anbringen des Steckers am Tauchmotor, also schon beim Anbringen des Steckers am Kabel aufgebracht, so dass diese Dichtfunktion in jedem Fall unabhängig von der Anbringung des Steckers in der Steckeraufnahme des zugehörigen Motors ist. Die Vorspannung der inneren Ringdichtung in Achsrichtung des Kabels erfolgt gemäß der Erfindung gegenüber entsprechenden, quasi starren Auflagerflächen, so dass hieraus eine Umlenkung der Dichtkräfte in Richtung zum Kabel erfolgt. Alternativ kann die Vorspannung ggf. auch in radialer Richtung zum Kabel vorgesehen sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich zu der inneren Ringdichtung, weiche zwischen dem hülsenförmigen Bauteil und dem Anschlusskabel abdichtet, ein Kunststoffverguss zwischen dem hülsenförmigen Bauteil und dem Anschlusskabel vorgesehen, also eine zweite Dichtbarriere, die unabhängig von der ersten (inneren Ringdichtung) wirkt. Dieser Kunststoffverguss stellt darüber hinaus auch eine mechanische Verbindung zwischen Kabel und hülsenförmigem Bauteil her, was die Gesamtstabilität des Anschlusssteckers erhöht, insbesondere den Verbund der einzelnen Bauteile.
Vorteilhaft weist der erfindungsgemäße Anschlussstecker eine Halterung mit einem Befestigungsflansch auf, über den die Halterung fest mit dem Tauchmotorgehäuse mechanisch verbunden werden kann sowie einen sich daran anschließenden hohlzylindrischen Abschnitt mit einer umlaufenden Nut, wobei die Anordnung so ausgebildet ist, dass das hülsenförmige Bauteil den hohlzylindrischen Abschnitt umfasst und form- und/oder kraftschlüssig dort festgelegt ist. Dabei sind vorzugsweise Halterung mit Befestigungsflansch und hohlzylindrischem Abschnitt einstückig aus Metall sowie das hülsenförmige Bauteil ebenfalls aus Metall gefertigt. Der Formschluss kann dadurch erzielt werden, dass das hülsenförmige Bauteil an seinem den hohlzylindrischen Abschnitt übergreifenden Ende endseitig umgebördelt ist und somit formschlüssig in die zwischen Flansch und dem freien Ende des hohlzylindrischen Abschnitts gebildete umlaufende Nut eingreift. Zweckmäßigerweise erfolgt die Umbördelung derart, dass neben dem Formschluss auch ein Kraftschluss entsteht, welcher das hülsenförmige Bauteil nicht nur formschlüssig, sondern kraftschlüssig an der Halterung festlegt. Fertigungstechnisch noch günstiger ist es in der Regel, zunächst einmal durch eine äußere Kraft die Vorspannung auf die innere Dichtung in Achsrichtung des Kabels aufzubringen und dann durch entsprechende Umformung für den gewünschten Formschluss zu sorgen. Der Kraftschluss stellt sich dann aufgrund der Rückfederung des inneren Dichtrings von selbst ein, doch kann die Vorspannkraft bei diesem Verfahren wesentlich genauer eingestellt werden. Wenn, was gemäß der Erfindung vorgesehen ist, die vorgenannten Bauteile aus Metall oder zumindest aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gefertigt sind, dann bildet diese zusätzliche kraftschlüssige Festlegung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem hülsenförmigen Bauteil und der Halterung, so dass hierüber eine Erdung erfolgen kann, wenn, was gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, der mit Erdpotential verbundene Leiter des Anschlusskabels leitend mit dem hülsenförmigen Bauteil verbunden ist.
Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Erdpotential führenden Leitung des Anschlusskabels und dem hülsenförmigen Bauteil erfolgt vorteilhaft durch eine Schweiß ode Lötverbindung an der Innenseite des hülsenförmigen Bauteils. Um bei der bevorzugten Schweißverbindung, welche beispielsweise durch Widerstandsschweißen erfolgt, zu verhindern, dass Oberflächenbeeinflussungen durch die Schweißkontakte der Schweißzange die Passung zwischen der Außenseite des hülsenförmigen Bauteils und der Innenseite der Steckeraufnahme beeinflussen können, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in dem Bereich, in welchem die Erdpotential führende Leitung des Kabels angeschweißt ist, der Außenumfang des hülsenförmigen Bauteils nutartig ausgenommen, das heißt, dass bei dem hülsenförmigen Bauteil ein gegenüber der Innenkontur der Aufnahme zurückspringender Abschnitt gebildet ist, der einen gewissen Freiraum für vorgenannte fertigungsbedingte Formänderungen bildet.
Zur elektrischen Verbindung des Anschlusskabels mit dem Motor der Tauchpumpe sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die stromführenden Leitungen des Kabels an ihren Enden mit Steckkontakten versehen, die in einem elektrisch isolierenden und elastischen Körper am pumpenseitigen Ende des hülsenförmigen Bauteils eingegliedert sind und die mit entsprechenden Gegenkontakten in der tauchmotorseitigen Steckeraufnahme fluchten, über die die elektrische Verbindung hergestellt wird. Dieser isolierende und elastische körper ist vorteilhaft so ausgebildet, dass er zusätzlich eine Dichtwirkung erzeugt, und zwar sowohl im Bereich der einzelnen elektrischen Kontakte als auch in Umfangsrichtung. Darüber hinaus ist er längenmäßig so dimensioniert, dass nach Festlegen der Halterung an dem Tauchmotor dieser Körper zwischen dem hülsenförmigen Bauteil und dem Boden der Steckeraufnahme eingespannt ist, einerseits, um eine Spielfreiheit der Bauteile zu gewährleisten, andererseits, um die radiale Dichtwirkung zu verbessern, eben durch diese axial aufgebrachten Spannkräfte.
Vorteilhaft ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der elastische Körp nicht nur so ausgebildet, dass er in das hülsenförmige Bauteil eingreift, sondern dort auch mit einer umlaufenden Dichtung versehen, welche zwischen dem Körper und dem Bauteil abdichtet. Hierdurch ist eine zusätzliche Dichtbarriere zum Anschlusskabel hin, aber auch gegen von der Steckeraufnahme eindringende Flüssigkeit in die Steckverbindung gegeben. Darüber hinaus dichtet der elastische Körper nach außen hin ab, d. h. zur Steckeraufnahme hin. Dabei ist die Länge des elastischen Körpers so dimensioniert, dass der elastische Körper beim Befestigen der Halterung axial eingespannt wird, wodurch dieser radial aufweitet und eine Dichtung gegenüber der Steckeraufnahme, in der er eingegliedert ist, bildet.
Weiterhin sind in dem elastischen Körper stirnseitige, zu den Kontakten führende Ausnehmungen vorgesehen, die zum Kabel hin verjüngend ausgebildet sind, so dass bei entsprechender Ausbildung der Kontakte bzw. der Kontaktführungen im Boden der Steckeraufnahme eine zusätzliche Abdichtung in diesen Bereich erzielt wird.
Um eine Vorspannung auf die innere Ringdichtung aufzubringen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, diese zwischen zwei Axialauflagern einzuspannen, von denen eines in dem hülsenförmigen Bauteil abgestützt und das andere durch die Halterung gebildet oder zumindest von diesem abgestützt wird. Die Abstützung innerhalb des hülsenförmigen Bauteils kann durch eine Abstufung in der Innenwandung gebildet werden, auf welcher beispielsweise eine ringförmige Scheibe als Axialauflager aufliegt. Es wird dann zweckmäßigerweise bei der Montage des Steckers zunächst einmal die Vorspannung auf die innere Ringdichtung aufgebracht und danach das hülsenförmige Bauteil an der Halterung befestigt, vorzugsweise durch plastische Verformung des hülsenförmigen Bauteils in eine Nut der Halterung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Die anhand der Figuren dargestellten Stecker sind zur Aufnahme in einer entsprechend ausgebildeten Steckeraufnahme 12 eines Tauchmotors 11 (
Jeder Anschlussstecker weist eine Halterung 6 auf, die einen äußeren Flansch 7 mit zwei Ausnehmungen 8 und einer zentralen Ausnehmung zur Kabeldurchführung aufweist. An den Flansch 7 schließt ein hohlzylindrischer Abschnitt 9 an der vom Kabel 1 abweisenden Seite an, der eine umlaufende Nut 10 aufweist, deren Nutgrund gegenüber dem übrigen Umfang des Abschnitts 9 zurückspringt. Die Halterung 6 besteht aus Metall und dient zur mechanischen Befestigung des Steckers am Tauchmotor 11. Bei eingebautem Stecker übergreift der Flansch 7 die Steckeraufnahme 12, schließt an einer Seite bündig mit der Gehäusekontur ab und ist mit zwei Gewindeschrauben, die durch die Ausnehmungen 8 geführt sind, fest mit dem Gehäuse des Tauchmotors 11 verbunden, stellt somit einen festen mechanischen Verbund mit dem Motor her.
Ebenfalls aus Metall gefertigt ist ein hülsenförmiges Bauteil 13, das im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und mit seiner Außenkontur dem Innendurchmesser des oberen Teils der Steckeraufnahme 12 entspricht. Das hülsenförmige Bauteil 13 weist an seiner Außenseite eine Nut 14 auf, in welcher ein O-ring 15 geführt ist, welcher in Einbaulage einen äußeren Dichtring bildet, der das hülsenförmige Bauteil 13 gegenüber der Innenwand der Steckeraufnahme 12 abdichtet. Weiterhin weist das hülsenförmige Bauteil 13 zum kabelfernen Ende hin einen nutförmig zurückspringenden Abschnitt 16 auf, in dem in Einbaulage ein Freiraum zur Innenseite der Steckeraufnahme 12 gebildet ist.
Das hülsenförmige Bauteil 13 ist zum halterungsseitigen Ende hin innenseitig ausgedünnt, so dass innen ein stufenförmiger Absatz 17 gebildet ist, der zur Aufnahme einer ringförmigen Scheibe 18 dient, die ein Axialauflager für eine innere Ringdichtung 19 bildet, deren anderes Axialauflager durch den vom Flansch 7 zum hülsenförmigen Bauteil 13 hin vorspringenden hohlzylindrischen Abschnitt 9 bildet. Der hohlzylindrische Abschnitt 9 weist die nach innen zurückspringende umlaufende Nut 10 auf und ist vom Abschnitt 16 des hülsenförmigen Bauteils 13 umgeben. Im Bereich der Nut 10 ist das Ende des hülsenförmigen Bauteils 13 nach innen verformt, so dass dieses formschlüssig, aber auch kraftschlüssig in die Nut 10 eingreift. Vor diesem Verformungsvorgang, bei dem das zum Flansch 7 weisende Ende des hülsenförmigen Bauteils 13 in die Nut 10 eingebördelt wird, wird die innere Ringdichtung 19 zwischen der Scheibe 18 und dem hohlzylindrischen Abschnitt 9 in Achsrichtung des Steckers kraftbeaufschlagt und somit in Achsrichtung des Kabels vorgespannt. Da die Dichtung 19 aus Gummi oder einem gummiartigen Werkstoff besteht und ein Ausweichen des Werkstoffs weder in axialer noch in radialer Richtung nach außen möglich ist, wird durch diese Vorspannung eine radial nach innen wirkende Kraft erzeugt, welche die Anpresskraft der Dichtung 19 zum Kabel 1 hin erhöht und damit eine hohe Dichtwirkung erzeugt. Im Flansch 7 und im hohlzylindrischen Abschnitt 9 sind Ausnehmungen vorgesehen, die so dimensioniert und angeordnet sind, dass das Kabel 1, das gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den
In dem Bereich 16, in dem die Außenwand des hülsenförmigen Bauteils 13 zurückspringend ausgebildet ist, ist auf der Innenseite der zum Erdpotential fünrende Leiter 5 festgeschweißt, wie dies in
Im Übrigen ist in diesem Bereich ein Vergusskörper 22 vorgesehen, welcher eine weitere Dichtbarriere zwischen der Innenseite des hülsenförmigen Bauteils 13 und dem Kabel 1, 4 bzw. den Leitungen 2, 5 bildet. Dieser Vergusskörper 22 ist aus Kunststoff gebildet.
An das vom Flansch 7 abgewandte Ende des hülsenförmigen Bauteils 13 ist ein elastischer und isolierender zylindrischer Körper 23 eingegliedert, der an der Stirnseite des hülsenförmigen Bauteils 13 in axialer Richtung abgestützt ist und über einen kurzen Abschnitt 24 in diesen eingreift und dort mit einer umlaufenden Dichtung 25 gegenüber dem hülsenförmigen Bauteil 13 abgedichtet ist. Dieser Körper 23 weist einen abgestuften Außenumfang auf entsprechend der Abstufung in der Steckeraufnahme 12. Seine Länge ist so dimensioniert, dass er beim Einstecken des Steckers in die Steckeraufnahme 12 und Anschrauben des Flansches 7 axial gepresst wird und dadurch radial gegen die Innenseite der Steckeraufnahme 12 gepresst wird. Somit bildet der elastische Körper 23 eine weitere Dichtung zwischen dem hülsenförmigen Bauteil 13 und der Steckeraufnahme 12. Dieser Körper 23 trägt hülsenförmige Kontakte 26, die, wie
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