DE2003833A1 - Elektrischer Verbinder - Google Patents

Description

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Di.-lng. VV. Si.ckmaii η „ - ,,-,-,

München 22, Maximilianstr 4·· *■ ■ i,;

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Tl).e Bunker-Eamo Corporation Oiiicbrook Uortb, CqJs: Brook, Illinois USA

Elektrischer Verbinaer

Die Erfindung "betrifft allgemein einen elektrischen Verbinder, insbesondere mit Drahtdichtungen, die leicht eingebaut warden können, atich bei extremen Umgebungsbödingungen eine sehr wirksame und zuverlässige Abdichtung "bevdrkeu, z>vm Warten von einaelnen Drähten und Kont&ktc-Xvmenten led cat herausnehmbar sind und zu einer kompakt an Konstruktion iaiiren«,

Ein ellgemeir.es Problem tm£ dem technischen Gebiet der Erfir.cTiuig ix.-steht :la der Su'haffiing von iilektr-ischen YerbiL'dori?, die für die Yaiwsn&ung in Flugzeugen, insbesonder«? übars-:ib.ßlli.'lugaeusen, geeignet siad. Kir diese Zwecke- gee-igneti) Verbinden? müssen unbedingt zxi'rsrlässig sein und sind starkt-n Umgsbusgsbeanspruchungen ausgesetzt, inbseo:.id«re liinsichtlich extremer l^mperaturbe-

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dingungen, ferner von Stößen und Schwingungen, sowie der Einwirkung von Kraftstoff, öl, festen Stoffen und anderen in Flugzeugen verwendeten Substanzen. Es ist anzumerken, daß die Dichtungen für Drähte zwar für die genannten Verwendungszwecke entwickelt worden sind, der Erfindung3gedanke und die Merkmale der Erfindung aber darauf nicht eingeschränkt sind, sondern auch auf andere Verwendungszwecke Anwendung finden können.

Die erfindungagemäßen Dichtungen für Drähte sind allgemein für die Verwendung in Verbindern bestimmt, in denen paarweise angeordnete und flächig aneinanderliegen.de Kontaktelemente in miteinander fluchtenden Kanälen von dielektrischen Gliedern sitzen, die ihrerseits in hohlen Hülsen angeordnet sind, die derart aneinander befestigt werden können, daß die flächig aneinander anlegbaren Enden der Kontakte lesaenre zusammengebracht werden, während die entgegengesetaten Enden der Kontakte elektrisch mit den Enden der von Icoliermänteln umgebenen, leitenden Adern von Drähten verbunden sind. Eine in den bekannten Verbindern auftretende Schwierigkeit betrifft die Anordnung von Dichtungen, welche den. Eintritt von Strömungsmitteln in den die elektrischen Kontaktelemente umgebenden Raum sowie einen Ausfall der Verbinder und andere nachteilige Wirkungen verhindert.

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- 3 -Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von für Drähte in elektrischen Verbindern bestimmten Dichtungen, welche die Nachteile der bekannten Anordnungen ▼ermeiden und im Gebrauch auch bei extremen Betriebsbedingungen sehr zuverlässig und wirksam sind, insbesondere eine Wartung von einzelnen Drähten und Kontaktelementen gestatten, indem sie herausgenommen und ersetzt werden können, ohne daß benachbarte Drähte und Kontaktelemente beeinträchtigt werden. Dia Dichtungen sollen eingebaut werden können, nachdem die Drähte mit den Kontaktelementen in einem elektrischen Verbinder derart verbunden sind, daß öie ein Herausnehmen von Kontaktelementen nach vorn und ein Einsetzen von Kontaktelementen von hinten gestatten„ wofcoi eine für einen Draht bestimmte Dichtung jeweils gleichzeitig mit dem Herausnehmen einet. Kontaktes herausnehmbar ii?t· Solche in Verbinder - anordnungen vorgesehenen Dichtungen sollen au ihrer Kombination bis in die Fähe der hinteren Bereiche vor Verbin er«hülsen gebracht werden können.

Zur Lösung diecsr Aufgabe ist erfindungsgemäß ein elektrischer Verbinder vorgesehen, der ein Tragglied mit einem Kanal besitzt, in dem sich ein elektrisches Kontaktelement mit einem Draht befindet, der einen an das Kontaxteleiaent angeschloe anen elektrischen

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Leiter und einen ihn umgebenden Isoliermantel aufweist, wobei in dem Kanal eine den Draht umgebende, hohle Dichtung angeordnet ist, die einen Außenwandungsteil besitzt, der an einem Innenwandungeteil des Kanäle im Preßsitz dicht anliegt und deren Innenwandungeteil an einem Außenwandungsteil des Draht-Ieoliermantel« im Preßsitz dicht anliegt.

Die Erfindung schafft mithin eine hohle Dichtung, die einen Außen- und einen Innenwandungeteil hat, die in dichter Druckberührung mit einem Innenwandungsteil eines Kanals in einem Tragglied bzw. einem Außenwandungsteil eines Isoliermantele stehen, der einen Leiter umgibt, der mit einem elektrischen Kontaktelement verbunden ist, das sich in dem Kanal befindet. Das Kontaktelement kann zur flächigen Anlage an einem Kontaktelernent geeignet sein, das sich in einem mit dem erstgenannten Kanal fluchtenden Kanal eines zweiten Traggliedes befindet, in dem eine ähnliche hohle Dichtung angeordnet ist, so daß bei ainer dichten Berührung zwischen Stirnflächen der Tragglieder der Baum, in dem die flächig aneinanderliegenden Kontakte angeordnet sind, vollständig dicht abgeschloßsen ist.

Vorzugsweise sind mehrere zusätzliche Dichtungen für Kontaktelemente in zusätzlichen Kanälen vorgesehen.

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Ein wichtiges Merkmal besteht darin, daß zur Wartung der Drähte und Kontaktelement· 3ede hohle Dichtung unabhängig von anderen hohlen Dichtungen herauenehmbar ist.

Nach einem speziellen Merkmal der Erfindung hat jeder Kanal eine verjüngte, allgemein kegelstumpfförmige Strecke, so daß bei einer axialen Bewegung der hohlen Dichtung in diesen !Teil die dichten Druckberührungen in dem Bereich des durchmesserkleineren Endes dieses verjüngten Teils hergestellt werden.

Weitere Merkmale betreffen die Wahl der relativen Abmessungen der Dichtung, des Isoliermantels des Drahtes und des verjüngten Ceils des Kanals derart, daß die Dichtung aiif dem Draht relativ frei beweglich ist und durch die Axialbewegung der Dichtung in den verjüngten Teil hinein eine einwandfreie Anlage ohne weiteres erzielbar ist·

Erfindungsgeaiäß ist ferner die Verwendung von bestimmten Materialien vorgesehen, mit denen auch unter extremen Umgebungsbedingungen eine wirksame und sehr »uverlässige Dichtung ersielbar ist.ELn weiteres Merkmal betrifft

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das Vorhandensein von formochlüssigen bzw. ineinander*· greifenden Hßlterungen, die es einerseits gestatten, jedes Dichtungselement einerseits in seinem Kanal festzuhalten, aber andererseits zur Wartung von Drähten und Zontakten die Herausnahme ermöglichen.

Weitere Aufgaben, Herkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeiüpiels anhand der Zeichnung hervor. Darin zeigt:

Fig. 1 in einer Seitenansicht einen elektrischen

Verbinder mit für Drähte bestimmten Di chtungen gemäß der Erfindung,

2 in größerem Maßstab einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie II-II in Fig. 1,

3 in noch größerem Maßstab einen Schnitt i« uesantlichsn nach der Linie ΙΙΙ-ΪΙΙ in Pig. und

Fig, tv in siner der Fig.- 5 ähnlichen Darstellung eine Dichtung vor ihrer Bewegung in ihre Wi rks t e1lung _β

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Mt 10 ist allgemein ein elektrischer Verbinder bezeichnet, in dem erfindungsgemaße Dichtungen für Drähte angeordnet sind. Der dargestellte Verbinder 10 besitzt eine Steckerhülse 11 und eine Buchsenhülse 12. In den Hülsen 11 und 12 ist je ein dielektriBcb.ee Tragglied 13 bnf. 14 angeordnet. Hit der Steckerhülse 11 ist ein Kupplungsring 15 verbunden, der sun Verbinden der Hülsen niteinander auf die Buchsenhülse 12 aufgeschraubt wird.

Der dargestellte Verbinder besitzt -vier Paare von ineinandersteckbaren elektrischen Kontaktelementen. Tig. 2 «βigt zwei dieser Kontakteleaente 17 und 18, die in miteinander fluchtenden Kanäle» 19 und 20 der dielektrischen Tragorgane 13 und 14 angeordnet sind. Ein nicht unmittelbar zur Erfindung gehörendes Merkmal des dargestellten Verbinders besteht darin, daß bei aneinander befestigten Hülsen 11 und 12 eine Abdichtung zwischen Stirnflächen 21 und 22 der dielektrischen Tragglieder und 14 vorhanden ist und daß das Ende des Kanals 20 von einem mit dem Tragglied 14 einstückigen, ringförmigen Ansatz 23 umgeben ist, der teleskopartig und unter Herstellung einer Druckberührung in einen Endteil des Kanals 19 eintreten kann, so daß eine sehr gute Abdichtung erzielt wird. Vorzugsweise ist für 3 θ dos Paar von mit-

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einander fluchtenden Kanälen der dielektrischen Träger 13 und 14 eine ähnliche Anordnung mit einem ringförmigen Ansatz vorgesehen.

Die Kontakt*)lemente sind mit je einem Draht verbunden. Pig. 3 und 4 zeigen die Verbindung des Kontakteleaents 17 mit einem Draht 24. Der Draht 24 besitzt einen elektrischen Leiter 25* der entweder wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Litze bestehen oder massiv sein kann, und der in einem Isoliermantel 26 aus einem geeigneten dielektrischen Material sitzt. Der Isoliermantel 26 wird von dem Endteil dee Leiters 25 entfernt. Der abisolierte Teil des Leiters 25 wird in einer Öffnung 27 in einem Endteil 28 des Kontakts 17 angeordnet. Danach wird der Teil 28 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugen iormochlüssig auf den Leiter 25 eingedrückt b3\f. aufgepreßt, wie dies in Fig. 3 und 4 ersichtlich ist.

In dem Kanal 19 ißt ein Halteglied 30 angeordnet, das formschlüssig an einem einwärtsgerichteten Ringteil 3I des Traggliedes Λ3 angreift. Danach wird das Kontakt» element 17 von links durch das Halteglied 30 eingeführt. Wenn das Kontaktelement 17 die richtige Stellung erreicht hat, greifen zwei Pinger 53 und 34 des Haltegliedes 30 an Teilen des Kontaktelements 17 an, um dieses in seiner

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Stellung festzuhalten·

Das dargestellte Zontaktelement 17 h&t einen durchmesßerkleineren Teil 35» der einen Stift bildet, der in einem Buchsenteil 36 des Kontaktelements 18 angeordnet let, das mit einem Draht 37 verbunden ist und in ähnlicher Weise von einem Halteglied 38 festgehalten wird«

Vor dem Verbinden des Leiters 25 mit dem Kontaktglied 17 wird gemäß Fig. 4 eine hohle Dichtung 40 auf den Draht 24 aufgeschoben« Nach dem Verbinden des Leiters 25 mit dem Kontaktelement 17 und dem Einsetzen des Kontakt elements 17 ia den Kanal 19 wird die Dichtung 40 in der durch dan Pfeil 41 angedeuteten Sichtung nach rechts und in den Eanal 19 bewegt, bis sie schließlich die in Pig· 3 gezeigte Stellung erzeicht. Danach greift ein erweiterter Kopfteil 42 der hohlen Dichtung 40 an einer das Ende des Kanäle 19 umgebenden Stirnfläche 4? des Sraggliedes an und greift eine auswärtsgekehrte Eingschulter 44 der Dichtung 40 an einer in dem Kanal 19 angeordneten einwärtsgekehrten Bingschulter 45 des Traggliedes 13 an. Gleichzeitig ist ferner ein innerer Endteil 46 der Dichtung 40 innerhalb einer

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kegelstumpfförmigen, verjüngten Strecke 47 des Kanals 19 angeordnet.

Sie Abmessungen sind derart, daß eine dichte Druckberührung zwischen einem Außenwandungsteil des Endteils 46 und einem Innenwandungsteil der Strecke 47 und zwischen einem Innenwandungeteil 48 des Endteils und einem Außenwandungsteil 49 des Isollermantele des Drahtes vorhanden ist.

Vor dem Einführen in die verjüngte Strecke 47 ist der Innendurchmesser wenigstens annähernd gleich dem Außendurchmesser des Isoliermantels 26 des Drahtes, so daß die Dichtung 40 auf dem Draht 24 relativ frei bewegbar ist. Bei Messung vor dem Zusammensetzen ist der Durchmesser der verlangten Strecke 47 an deren kleinerem Ende beträchtlich kleiner als der Außendurchmesser des Isoliermantels 26 des Drahtes zuzüglich dem Doppelten der Wandstärke des Endteils 46 der Dichtung 40. Der Außendurchmesser der Schulter 46 ist größer als der Innendurchmesser der Schulter 45, damit ein formschlüseiger Eingriff gewährleistet ist. Eine zwischen der Schulter 45 und der Stirnfläche 43 angeordnete Strecke 50 des Kanals 19 ist vorzugsweise verjüngt,

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wie es in der Zeichnung dargestellt ist, um den Zusammenbau zu erleichtern. Die in Fig. 4 mit 52 bezeichnete Konizität der verjüngten Strecke 4? hat vorzugsweise eine Größenordnung von 4 bis 5°· Die axiale Länge der verjüngten Strecke 47 ist mindestens gleich dem Durchmesser an dem durchmesserkleineren Ende dieser Strecke und beträgt vorzugsweise das Doppelte bis Dreifache der dargestellten Länge.

Die dargesigLlten und beschriebenen relativen Abmessungen werden gewöhnlich bevorzugt.'Es versteht sich jedoch, daß sie ie nach den verwendeten Materialien etwas abgeändert werden können. Jedes ά<*τ beiden dielektrischen ißragglieder besteht vorzugsweise au~ einem im wesentlichen homogenen, halbharten Material, d.h. einem Material mit einer Elastizität, die kleiner ist als die von elastomeren Materialien und größer als die von Keramik oder dergleichen. Beispielsweise hat das Material einen Elasti-

zitätsmodul in der Größenordnung von 210 kp/mm , z.B.

von 21 bis 2100 kp/mm . Ein besonders geeignetes Material ist ein von der 3M Company erzeugtes Polymerisat mit der Bezeichnung "Polymer 360" oder ^i!P-360^H. Dieses Material und seine mechanischen, elektrischen, thermischen und anderen Eigenschaften wurden in einem Beitrag von Morneau und Bringer von der 3M Company bei einer

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Konferenz vorgestellt, die von der Society of Plastics Engineers am 7. und 8. September 1967 in Washington, D.O., USA, unter dem Thema "Stability of Polymers" (Stabilität von Polymerisaten) abgehalten wurde· Das genannte Material ist im allgemeinen in einem Temperatur bareich von - 245° bis + 260° verwendbar, hat eine gute Dauerbeständigkeit gegen oxidative Schädigung sowie eine gute Gestaltfestigkeit bei Temperaturen bis + 260° C und besitzt sehr ßute dielektrische und andere elektrische Eigenschaften. Die Struktur des Polymerisats besteht aus Phenyl- und Diphenyleinheiten, die durch Sauerstoff und Sulfongruppen miteinander verbunden sind. Der nichtaliphaticchc Charakter dioses Ausbaues ist für seine Beständigkeit gsgen oxidativen Angriff bei hohen Temperaturen und sein aromatischer Charakter für seine Warmfestigkeit maßgebend. Der Biegeelastizitäüsmodul des Materials geht

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von etwa 230 kp/mm*¹" bei etwa 21 C auf etwa 176 kp/mm' bei 260° C. Zug- und Druckelastizitätsmodul haben vergleichbare Werte.

Das "Polymer J60^1; eignet sich besonders zur Verwendung; bei stark schwankenden Umgebungebedingungen und in Fällen, in denen der Verbinder kontinuierlich bei relativ hohen Temperaturen arbeiten muß. Bei weniger hohen An forderungen karm man auch andere Materialien verwenden. Beipielsweise kann man ein halbhartes Qummimaterial

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-13-mit einem Elastizitätsmodul in der Größenordnung von 210 kp/mm verwenden, wenn eine Verwendung bei hohen {Temperaturen nicht erforderlich ist·

Die hohle Dichtung 40 kann aus demselben Material bestehen wie die !Pragglieder 15 und 14 oder aus einem lEeflonmaterial, das ähnliche mechanische, elektrische, thermische und sonstige Eigenschaften hat wie das vorstehend beschriebene polymere Material. Der Isoliernantel 26 kann vorzugsweise auch aU3 einem Teflonmaterial bestehen und infolge einer Verstärkung etwas härter sein. Da die Tragglieder 13 und 14, die Dichtung und der Isoliennantel 26 ähnliche mechanische Eigenschaften haben, ist leicht einzusehen, daß jeder dieser Teile beim Zusammensetzen in gewissem Ausmaß verformbar ist.

Man erkennt, daß die Außenfläche des Isoliermantels 26 vorzugsweise glatt ist, so daß die Dichtung 40 darauf verschiebbar ist und eine sehr wirksame Abdichtung gewährleistet ist. Vorzugsweise kann der Isoliermantel 26 im wesentlichen aus einem vollen Teflonstrang oder einem anderen Material bestehen.

Es versteht sich, daß bei der Verwendung von mehreren Paaren von flächig aneinanderliegenden

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Kontakte lementen, die mit mehreren Paaren von Drahten verbunden sind, '.'ie dies in dem dargestellten Verbinder 10 der Fall ist, dieselben Anordnungen benutzbar sind, wie in Fig. 2, wobei für jeden Draht eine Dichtung vorgesehen ist, die mit der Dichtung 40 im wesentlichen gleichartig ist. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtungen für Drähte ist eine Wartung der einzelnen Drähte und Eontaktelemente möglich. Jede Dichtung kann herausgenommen und wiedereingesetzt werden, ohne daß benachbarte Drähte und Zontaktstellen beintr&chtigt werden. Ferner lassen sich die Dichtungen einsetzen, nachdem die Drähte an die Kontaktelemente angeschlossen sind. Die Anordnung ist derart getroffei, daß die Kontaktelemente von vorn herausgemommen und von hinten eingesetzt werden können. Man kann die Kontaktelemente und die Dichtungen für die Drähte auch gleichzeitig herausnehmen. Ferner sei darauf hingewiesen, daß der Kopfteil 42 von der hinteren Fläche 43 nur ein kurzes Stück vorsteht und man eine Abschirmung zum Anschluß bis nahe an die hinteren Bereiche der Varbindungshülsen heranbringen kann.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. !Elektrischer Verbinder, gekennzeichnet

   u r c h ein Tragglied (13) «it eine* Kanal (19), in de« eich ein elektrisches Kontaktelenent (1?) «it eine« Draht (24) befindet, der einen an da· Kontakt« element (1?) angeschlossenen elektrischen Leiter (25) und einen inn ingebenden Iaoliermantel (26) aufweist, wobei eine den Draht (24·) in de« Kanal (19) umgebende, hohle Sichtung (40) angeordnet ist, die einen Aufienvandungsteil besitst, der an einen Innenwandungsteil des Kanals (19) i» Ereßaitz dicht anliegt, und deren Innenwandungsteil en eine« JaißenwandmngsteiI des Draht! solienoart eis (26) im Preßsitz dicht anliegt.

   2. Elektrischer Verbinder naoh Ax .pruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Tragglied mehrere susätsliche Kanäle besitzt, in denen je ein elektrisches Kontaktelement und je ein Draht angeordnet sind, der einen elektrischen Leiter besitet, der mit de« in demselben Kanal befindlichen Ken taktelement verbunden ist, und einen den Leiter umgebenden Iaoliermantel, In den sus&tsliehen Kanälen je eine hohle Dichtung angeordnet ist, die einen AuBenwandungsteil besitst, der alt einem Innemrandungsteil des zusätzlichen

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   Kanals in dichter Druckberührung steht, sowie einen Innenwandungsteil der mit einem Außenwandungsteil dee Isoliermantels des in dem Kanal befindlichen Drahtes in dichter Druckberührung steht, und jede hohle Dichtung zur Wartung der Drähte und Kontaktelemente unabhängig von den anderen Dichtungen herausnehmbar ist (Pig. 1).

   3. Elektrischer Verbinder nach Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (19) eine verjüngte, allgemein kagelatumpfförmige Strecke (47) besitzt und daß bei einer Axialbewegung der hohlen Dichtung (40) in die verjüngte Strecke (47) im Bereich ihres durchmesserkleineren Endes die dichte Preßsitz-Anlage zustandekommt.

   4. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 3» dadurch geken nzeichnet, daß der Innendurchmesser der hohlen Dichtung (40) vor deren Axialbewegung in die verjüngte Strecke (47) wenigstens annähernd ebener groß ist wie der Außendurchmesser des Isolierazantels (26), so daß die rohrformige

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   Dichtung (40) auf dem Draht relativ frei bewegbar ist.

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   5. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chnet, daß der Durchmesser der verjüngten Strecke (4-7) an deren kleinerem Ende wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesa$r des Isoliermantels (26) zuzüglich der doppelten der vor der Bewegung der hohlen Dichtung (40) in die verjüngte Strecke (47) gemesenen Wandstärke des an dem durchmesserkleineren Sode der verjüngten Strecke angreifenden Vandteil (46) der hohlen Dichtung (40) _y und mindestens einer der Werkstoffe des Traggliedes (13) der Dichtung (40) und des Isoliermantels (26) ein elastisches Material ist·

   6» Elektrischer Verbinder wenigstens nach Anspruch 3« dadurch gekennzeic hnet, daß die verjüngte Strecke (47) eine Konizität in der Größenordnung von 4 bis 5° hat.

   .7· Elektrischer Verbinder wenigstens nach Anspruch 3» dadurch' gekennzeichnet, daß die axiale Länge der verjüngten Strecke (47) mindestens ebenso groß ist wie der Durchmesser dieser Strecke an ihrem kleineren Ende.

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   8. Elektrischer Verbinder wenigstens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (26) eine glatte Außenwandung hat, so daß die Dichtung (40) auf dem Isoliermantel (26) leicht verschiebbar ist und eine gute Abdichtung erzielt v/rd.

   9. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzei c h η e t, daß der Isoliermantel (26) aus einem im wesentlichen vollen, stranggepreßtea dielektrischen Material besteht»

   10* Elektrischer Verbinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 biß 9» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Materialien des Tragglieds, der Dichtung und des Isoliermantels aus einem halbharten Material bssteht und die anderen Materialien mindestens ebenso hart sind.

   Ή. Elektrischer Verbinder wenigstens nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragglied (η 3) aus einem Polymerisal besteht, dessen polymere Grundst rukvur aus Phenyl- und Diphenyleinheiten besteht, die durch Sauerstoff und SuIfongruppen miteinander verbunden sind, und daß die hohle

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   Dichtung (40) und der Isoliermantel (26) aus Teflon besteht.

   12«Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, d a -durch gekennzeichnet, daß das Tragglied (13) mit einer in dem Kanal (19) angeordneten, einwärtsgekehrten Ringschulter (45) auegebildet ist und die bohle Dichtung (40) eine auewa-rtsgekehrte Ringschulter (44) besitzt, die an der einwartsgekehrten Ringschulter (45) des Kanals (19) angreift.

   13·Elektrischer Verbinder wenigstens nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Dichtung (40) einen verdickten Kopf (42) hat, der an einer das eine Ende des Kanals(19) umgebendem Stirnfläche (43) des Traggliedes (13) anliegt.

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   i ί. c .

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