Verwendung von Edelstahlgehäusen zum Schutz von Steckverbindern in rauen Umgebungen

Industrielle und maritime Umgebungen sind zwei der herausforderndsten Felder für die Entwicklung elektronischer Systeme. Industrie- und Fabrikautomatisierung bringen Hitze, Feuchtigkeit, Staub, Stöße und Vibrationen, Wasserstrahlen und Desinfektionschemikalien mit sich. In maritimen Umgebungen gibt es viele der gleichen Probleme, mit der zusätzlichen Schwierigkeit von Salznebel und hellem Sonnenlicht. Unabhängig von der Umgebung müssen elektronische Steckverbinder gut geschützt sein, um zuverlässig und sicher zu funktionieren.

Das Gehäuse eines Steckverbinders ist der Schlüssel und die erste Verteidigungslinie, die eine Abdichtung und Verriegelung ermöglicht. Gehäuse schützen die Verbindung vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Wasser, Staub, mechanischen Stößen, Fremdkörpern, Kühlmitteln, Desinfektionschemikalien und Öl. Außerdem schirmen sie gegen elektromagnetische Störungen (electromagnetic interference, EMI) ab.

Sehen wir uns die Struktur von Steckergehäusen an und wie sie das empfindliche Innere eines Steckers schützen. Anschließend schauen wir uns Beispiele der Edelstahlgehäuse aus der Familie Han-INOX von Harting an.

Die Anatomie eines Steckverbinders

Ein robuster Steckverbinder erlaubt die Übertragung von Signalen, Leistung oder beidem (Abbildung 1). In seinem Inneren enthalten Stecker- und Buchseneinsätze Kontakte, die mit den entsprechenden Schaltkreisen verbunden sind. Wasser und andere leitende Flüssigkeiten, aber auch hohe Luftfeuchtigkeit mit Schwebpartikeln können die Isolationsschicht überbrücken und Schäden verursachen. Hier kommt das Steckergehäuse ins Spiel.

Abbildung 1 : Dargestellt sind die Elemente eines typischen mehrpoligen Steckverbinders. (Bildquelle: Harting)

Ein Steckergehäuse verfügt in der Regel über eine Haube für den beweglichen Teil der Drahtverbindung und eine Kabelklemme, um den Draht zu halten und für eine Zugentlastung zu sorgen. Die Kabelklemme verfügt über eine Verschraubung mit einer oder mehreren Dichtungen, um die Kabeleinführung vor Staub und Flüssigkeiten zu schützen. Das Gehäuse ist der feste Teil, der in der Regel an einer Wand oder einem Panel montiert wird. Bei Kabelverbindungen kann das Gehäuse aus einer oberen und unteren Haube bestehen. Steckverbinderhauben und -gehäuse, die für raue Umwelteinflüsse ausgelegt sind, bestehen aus Edelstahl, da es sich um ein mechanisch robustes Material handelt, das gegen Chemikalien, Salzwasser und Korrosion beständig ist und eine lange Lebensdauer in rauen Umgebungen bietet.

Die Stecker- und Buchseneinsätze mit den zugehörigen Kontakten passen in die Haube und das Gehäuse. Das Gehäuse verfügt über einen Verriegelungsmechanismus, der die beiden Teile auch bei Stößen und Vibrationen miteinander verbindet. Fluorkautschuk-Dichtungen verbinden die Haube mit dem Gehäuse und das Gehäuse mit der Montagefläche. Diese Allwetterdichtungen verfügen über hervorragende Eigenschaften, darunter eine hohe Beständigkeit gegen Hitze, Ozon und viele Chemikalien.

Bewertung der Qualität einer Dichtung

Aufschluss über die Qualität der Dichtung in einem Steckverbinder gibt dessen Schutzart (ingress protection rating, IP). Die IP-Schutzart ist eine zweistellige Zahl. Die erste Zahl steht für den Schutz gegen feste Partikel wie Staub und Sand und kann zwischen 0 und 6 liegen, wobei 0 keinen Schutz und 6 vollständigen Schutz bedeutet. Die zweite Zahl ist der Grad des Schutzes vor Wasser. Diese Skala reicht von 0 bis 9, wobei 0 keinem Schutz und 9 dem Schutz vor Wasser aus einem Hochdruckdampfstrahlreiniger entspricht. Die Schutzart IP65 steht für einen wasserfesten Steckverbinder, der Wasserstrahlen aus einem Schlauch aus einer beliebigen Richtung standhält. Die Schutzart IP67 steht für einen wasserdichten Steckverbinder, der vorübergehend getaucht werden kann.

Beispiele für Steckergehäuse aus Edelstahl

Die Steckverbindergehäuse werden auf die Kontakteinsätze angepasst. Bei dem 19440031750 von Harting (Bild 2) handelt es sich beispielsweise um eine Kabelkupplungsgehäuse aus Edelstahl.

Abbildung 2: Das Edelstahl-Kupplungsgehäuse 19440031750 ist für Kabelverbindungen vorgesehen. (Bildquelle: Harting)

Die Größe dieses Gehäuses passt zu den 3A-Kontakteinsätzen von Harting, ist mit einer matten Oberfläche versehen und verfügt über einen Einhebel-Verriegelungsclip in der Mitte. Bei Ausstattung mit Einsätzen und Dichtungen bietet es im gesteckten Zustand Schutzart IP67.

Das Gegengehäuse 19440031440 (Abbildung 3) verfügt über Verriegelungsschrauben, die in den Verriegelungsclip an der Kupplung eingreifen.

Abbildung 3: Das Gehäuse 19440031440 wird in einem kompatiblen Einhebel-Kupplungsgehäuse verriegelt. (Bildquelle: Harting)

Beide Gehäuse besitzen Gewindeöffnungen, in diesem Fall auf der Oberseite, für eine Kabelklemme und eine Kabelverschraubung. Das Gehäuse mit den Verriegelungsschrauben ist ebenfalls mit einer alternativen seitlichen Kabeleinführung verfügbar.

Für die Aufnahme größerer Kontakteinsätze der Serie B24 steht das 19440240427 (Abbildung 4) zur Auswahl. Dieses Gehäuse verfügt auch über eine oberseitige Kabeleinführung und zwei Verriegelungsschrauben.

Abbildung 4: Das Gehäuse 19440240427 eignet sich für Kontakteinsätze des Typs B24 und ist staubdicht und wasserfest. (Bildquelle: Harting)

Das Steckverbindergehäuse 19440240427 ist in einer Version mit seitlicher Kabeleinführung erhältlich und entspricht Schutzart IP65.

Die kompatible B24-Dose bzw. der kompatible Wandmontagesockel für das 19440240427 ist der 19440240301 (Abbildung 5).

Abbildung 5: Der B24-kompatible Sockel 19440240301 verfügt über eine Konfiguration mit Doppelverriegelung und Schutzart IP65. (Bildquelle: Harting)

Er besitzt ebenfalls Schutzart IP65 und verfügt über eine Konfiguration mit zwei Verriegelungshebeln passend zum zugehörigen Gegengehäuse. Wie der Korpus des Sockels bestehen auch die Verriegelungshebel aus Edelstahl.

Das 19440160527 (Abbildung 6) ist ein Beispiel für ein Gehäuse mit seitlicher Kabeleinführung für einen B16-Kontakteinsatz. Es verfügt über IP-Schutzart IP65 sowie eine Konfiguration mit Doppelverriegelung.

Abbildung 6: Das B16-kompatible Gehäuse 19440160527 verfügt über eine seitlichen Kabeleinführung und eine Konfiguration mit Doppelverriegelung. (Bildquelle: Harting)

Der kompatible B16-Sockel für das 19440160527 ist der Panel- oder Wandsockel 19440160301 (Abbildung 7). Dieser Sockel verfügt über eine Kabeleinführung unten und ist IP65-geschützt.

Abbildung 7: Der B16-Sockel 19440160301 verfügt auch über zwei Verriegelungshebel. (Bildquelle: Harting)

Fazit

Von industriellen bis hin zu maritimen Anwendungen muss bei der Entwicklung die Sicherheit bestehen, dass ihre elektrischen Verbindungen sicher und zuverlässig sind. Die Steckverbindergehäuse der Familie Han-INOX von Harting aus Edelstahl schützen Steckverbinder vor mechanischen Stößen, Staub, Wasser oder korrosiven Chemikalien in den rauesten Betriebsumgebungen.