CN101523518B - 用于压力应用场合的电气套管或导通件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于压力应用场合的电气套管，其具有壳体，该壳体具有至少一个壳体通道，以及具有至少一个电导体，所述电导体穿过壳体通道，在两端在两个相互隔开的壳体侧分别从壳体通道的一个通出口从壳体中突出，所述导体通过至少填充壳体通道的大部分并密封地封闭壳体通道的材料固定在壳体内。

Description

用于压力应用场合的电气套管或导通件
技术领域
本发明涉及一种电气套管/导通件(Durchführung)。 
背景技术
电气套管尤其也以其玻璃-金属套管的构型是已知的，并且例如用于在两个分离空间之间建立电连接，在这两个分离空间中例如在压力、温度、气氛或在其它填充该空间的介质等上不同的条件。 
尤其是在套管的电导体从其中引出的壳体侧之间存在高压力差的压力应用场合中，特别是用于将导体固定在壳体中并且密封壳体通口的材料(玻璃体)以及所述材料与相应壳体的过渡部都承受高的机械载荷。在具有交变的压力的应用场合中这种情况会以更大的程度出现。 
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于压力应用场合的电气套管或导通件，具有一带有一个至少在两个相互隔开的壳体侧之间延伸的壳体通道的壳体，具有至少一个穿过壳体通道分布的电导体，所述电导体嵌入和固定在一种至少填充壳体通道的大部分并密封地封闭壳体通道的材料中，其中，该壳体通道在至少一个第一壳体侧上具有至少一个第一通出口，该壳体通道在至少一个第二壳体侧上具有至少一个第二通出口，其特征在于，所述至少一个第一通出口设置在壳体外表面的一个包围壳体轴线的区段上，并且所述至少一个第一通出口在第一壳体侧附近以其轴线相对于壳体轴线沿径向或大致沿径向地定向。 
本发明的一个特殊的特征是，至少在第一壳体端部附近的壳体通口在壳体的一个区段上形成至少两个通出口，所述区段以外壳面的方式包围壳体轴线，该第一壳体端部在使用的情况下中为承受压力的壳体侧(下文还被称为压力负载的壳体侧或压力侧)。这里所述至少两个通出口优选地设计成具有相等或基本上相等的面积。此外，所述至少两个通出口绕壳体轴线以均匀的角间距地错开设置，并优选这样设置，即，使得通出口的轴线以及由于压力侧的压力导致的力的力(作用)线在一共同的点处优选与壳体轴线一起相交。 
在压力应用场合中，通过这种设计实现了对作用在第一或压力侧壳体端部的附近的通出口上的压力的补偿，尤其还以这样的方式实现所述补偿，即，使得至少基本上避免出现这样的力，该力是由压力应用场合的压力导致的，并且在第一和第二壳体端部之间的方向上、即例如在壳体轴线的方向上作用在封闭壳体通口的材料上，这里尤其是在封闭壳体通口的材料与壳体之间的过渡区域中的力或载荷。 
在本发明的范围内，壳体外表面的以外壳面式地包围壳体轴线的区段是每个例如旋转对称地绕壳体轴线形成的外周区段，例如圆柱形、截锥形的区段，但是也可以理解为这样的外周区段，即在其上壳体外表面或外周表面设计成多边形的、例如具有三角形、矩形、正方形或多边形的横截面。这里重要的只是，由压力应用场合的压力得到的以及作用在通口通出口上的力的力线在一共同的点处相交，从而实现对力的补偿。 
附图说明
下文将参照附图基于示例性实施例更详细地描述本发明，在附图中： 
图1是表现为金属/玻璃套管的根据本发明的套管的简化纵向剖视图； 
图2和3在正视图(图2)和后视图(图3)中示出图1的金属/玻璃套管； 
图4是类似于图1的视图，其示出在制造金属/玻璃套管之前的形成该套管的构件； 
图5是在本发明的另一个实施例中的壳体通道的通出口的放大局部视图。 
具体实施方式
在附图中总体上用标号1表示的并且设计成金属/玻璃套管的套管尤其适合于高压应用场合，例如适合于位于设置在压力空间内的电气构件例如执行器、传感器等与位于压力空间以外的电气构件或组件的电连接，其中压力空间中的压力例如是至少一种液态、气态和/或蒸汽形式的介质的压力，并且例如为几千bar，而在压力空间以外的压力例如为环境压力，即，是约1bar的压力。套管1可例如用作用于例如燃料喷射系统或液压系统中的高压传感器的组成部分的套管或基座或者用作高压传感器的组成部分。 
具体地，该套管包含一壳体2，该壳体由金属例如钢制成，该壳体2在所示的实施形式中设计成一体地具有多个壳体区段2.1-2.4，这些壳体区段从套管1的后侧3出发沿沿壳体纵向L朝壳体1的前侧4相互邻接。在所示实施例中，壳体2在与后侧3直接相邻的壳体区段2.1以及与其相邻接的壳体区段2.2上分别具有圆柱形的外周面，其中壳体区段2.2可例如设有外螺纹。与壳体区段2.2相邻接地，在壳体区段2.3上的壳体外表面截锥形地渐缩形成，并然后过渡到壳体区段2.4，在所示实施例中，壳体2在壳体区段2.4上具有带有倒圆的角部区域的方形横截面(图2)，并且壳体区段2.4形成壳体的前侧4。套管1可以利用壳体区段2.2通过旋拧固定在一形成压力空间并使所述压力空间例如与周围环境分隔开的构件5中。也可以设想其它形式的固定，例如熔焊、硬钎焊等。在所示实施例中，壳体区段2.4形成一平的或基本平的端面6，该端面位于一垂直于壳体纵轴线L的平面内，并且适合于固定电的或机电的构件或结构元件。 
壳体2设有一设计成与壳体纵轴线L同轴的孔7，该孔7在后侧3开放，而在前侧4封闭，即其延伸通过壳体区段2.1-2.3，但是没有通过壳体区段2.4。在壳体区段2.3中加工出一横向孔8，该横向孔的横截面小于纵向孔7的横截面，并且该横向孔的轴线与壳体纵轴线L垂直相交。因此，横向孔8形成两个孔段8.1，这两个孔段分别在壳体区段2.3的外表面上通出口并通入纵向孔7中，并且以其轴线彼此同轴地以及相对于壳体纵轴线L沿径向定向。 
两个分别由导电材料制成的导体或导线形成的导体9穿过纵向孔7和孔段8.1，并且特别是这样穿过，即，使每个导体9都以一个导体段9.1的端部超过后侧3突出，并以一个导体段9.2的端部沿径向并在与相应孔段8.1的轴线同轴地超出壳体区段2.3的外周突出。为此，两个导体9分别在壳体2内部成直角地弯曲，以及在所示实施例中通常设置成使得导体段9.1的轴线位于一也包含壳体纵轴线L的共同的平面内，而导体段9.2的轴线位于一垂直于壳体纵轴线L定向的共同的平面内。 
为了将导体9机械地固定在壳体2中，为了使导体9相互之间以及导体9与壳体2电绝缘，以及为了在孔7和8处密封壳体，在壳体中设有一玻璃体10，导体9嵌入该玻璃体中，并且除了后侧3处的较短区段7.1之外，该玻璃体完全填充孔段8.1和孔7。 
玻璃体10的形成根据图4采用三个玻璃珠11和12来实现。将外周面设计成大致为圆柱形的并与纵向孔7的直径相匹配的玻璃珠11装入纵向孔7，并在这里利用两个贯穿的孔套到导体段9.1上。将在外周面分别设计成大致为圆柱形的并与横向孔8的直径相匹配的玻璃珠12分别装入一孔段8.1，并在这里利用一贯穿的孔套到导体段9.2上。然后通过加热，使玻璃珠11和12熔化成密封地包围导体9并且还密封地与纵向孔7和孔段8.1的壁连接的玻璃体10。 
这样来选择玻璃珠11和12的体积，即，使得它们形成除区段7.1之外完全填充壳体2或壳体通道的内部空间的玻璃体10。为了改善玻璃体10在壳体2上的附着以及为了在玻璃体10和壳体2之间实现力的均匀传递和分布，使纵向孔7和孔段8.1的面形成型廓或粗糙化，具体地例如通过机械的表面处理来进行，例如通过利用合适的工具进行材料去除或切削式的表面处理、通过喷砂、激光处理等，或者还例如通过化学的表面处理来进行。 
套管1的一个重要的特征在于，各导体段9.2彼此相对地并沿壳体纵轴线L的径向从壳体2导出，并且为此，各孔段8.1也相对于壳体纵轴线L彼此相对地设置，从而实现对在使用情况下由压力空间中 的压力得到的并在孔段8.1或者由孔7和8形成的壳体通道的通出口附近作用在玻璃体10上的力的补偿，并且由此玻璃体10也不会由在壳体纵向L上作用的力加载。 
通过上述构型还在前侧4形成未被导体或导体段穿透的面6，此时将可设置在压力空间内的构件例如执行器、传感器等固定在该面上。由于壳体2的外部横截面在壳体区段2.3和2.4上减小，并且尤其还由于导体段9.2大致在壳体区段2.4的两个相对的横截面侧的中心附近导出，为了连接一设置在面6上的构件或一设置在这里的组件，导体段9.2可以这样弯曲，即，所述导体没有超出套管1的最大外周突出。 
如图1中的虚线6.1所示，由壳体区段2.4形成的端侧可以设计得不同，例如设计成锥体或球面等，以便与压力相匹配、用于导出压力和/或压力分布，和/或用于与其他要求相匹配。 
图5用放大的局部视图在通出口附近的或在孔段8.1附近示出根据本发明的套管1a的另一个实施例。图5的套管1a与图1的套管1的不同之处主要在于，导体段9.2的端部与由套管的绝缘材料或玻璃体形成的外表面平齐。 
上述描述涉及孔7和8以及孔段8.1。可以理解，这不仅是指本来意义上的孔或孔段，而且可以非常一般性地指在壳体2中形成的通道或通路。 
附图标记列表 
1，1a套管 
2壳体 
2.1-2.4壳体区段 
3套管的后侧 
4套管的前侧 
5形成压力空间的构件 
6，6.1壳体2的封闭的端面 
7纵向孔 
7.1纵向孔7的段 
8横向孔 
8.1孔段 
9连接件或导体 
9.1，9.2导体段 
10玻璃体 
11，12用于制造玻璃体10的玻璃珠 
L壳体纵轴线 

Claims (26)

1.一种用于压力应用场合的电气套管或导通件，具有一带有一个至少在两个相互隔开的壳体侧(3，4)之间延伸的壳体通道(7，8)的壳体(2)，具有至少一个穿过壳体通道(7，8)分布的电导体(9)，所述电导体嵌入和固定在一种至少填充壳体通道(7，8)的大部分并密封地封闭壳体通道(7，8)的材料(10)中，其中，该壳体通道在至少一个第一壳体侧(4)上具有至少一个第一通出口(8.1)，该壳体通道(7，8)在至少一个第二壳体侧(3)上具有至少一个第二通出口(7.1)，其特征在于，所述至少一个第一通出口(8.1)设置在壳体外表面的一个包围壳体轴线(L)的区段上，并且所述至少一个第一通出口(8.1)在第一壳体侧(4)附近以其轴线相对于壳体轴线(L)沿径向或大致沿径向地定向。
2.根据权利要求1所述的套管，其特征在于，壳体通道(7，8)在第一壳体侧(4)具有至少两个第一通出口(8.1)。
3.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，壳体通道(7，8)在第一壳体侧(4)具有多于两个第一通出口(8.1)。
4.根据权利要求3所述的套管，其特征在于，各第一通出口(8.1)绕壳体轴线(L)以360°/n的角间距相互错开设置，其中n为在第一壳体侧(4)附近的第一通出口(8.1)的数量。
5.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，在第一壳体侧(4)附近的各第一通出口是面积相等的。
6.根据权利要求2所述的套管，其特征在于，至少是壳体通道(7，8)的具有所述至少两个第一通出口(8.1)的部分由密封地封闭所述壳体通道的材料(10)完全填充。
7.根据权利要求6所述的套管，其特征在于，除第二壳体侧(3)上的一小体积的区域之外，壳体通道(7，8)由密封地封闭壳体通道(7，8)的材料(10)完全填充。
8.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，各第一通出口(8.1)的轴线在一个在壳体轴线(L)上的共同的点处相交。
9.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，电导体(9)的数量等于在第一壳体侧(4)附近的第一通出口(8.1)的数量。
10.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，在第一壳体侧(4)附近的各第一通出口(8.1)分别由一孔(8)或由一孔段形成。
11.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，所述至少一个电导体(9)在其在壳体(2)内部延伸的长度上成直角或基本上成直角地弯折。
12.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，所述至少一个电导体(9)在壳体通道(7，8)的至少一个第一通出口(8.1)处从壳体(2)中突出。
13.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，所述至少一个电导体(9)在第一壳体侧(4)相对于壳体轴线(L)沿径向或基本上沿径向从壳体(2)中突出。
14.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，所述至少一个电导体(9)在第一壳体侧(4)与壳体(2)平齐或基本平齐地终止。
15.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，壳体通道由一与壳体轴线(L)同轴地形成的纵向孔口或纵向孔(7)以及至少一个另外的通入所述纵向孔口或纵向孔(7)中的孔(8，8.1)形成。
16.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，将所述至少一个电导体(9)固定在壳体通道(7，8)中并且密封地封闭壳体通道的材料为玻璃体(10)。
17.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，壳体(2)由金属组成。
18.根据权利要求1或2的套管，其特征在于，壳体通道(7，8)在其内表面的至少一部分上设计成光滑的。
19.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，为了改进封闭壳体通道的材料(10)的附着，壳体通道(7，8)在其内表面的至少一部分上形成型廓。
20.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，壳体通道(7，8)在一第二壳体侧(3)上具有唯一一个通出口。
21.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，壳体(2)在第一壳体侧(4)上形成一封闭的端侧面(6，6.1)，用于容纳电气和/或机械构件。
22.根据权利要求21所述的套管，其特征在于，所述端侧面设计成平的并且位于一垂直于壳体轴线的平面内。
23.根据权利要求21所述的套管，其特征在于，所述端侧面三维地成形为包围壳体轴线(L)的旋转面。
24.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，第一壳体侧(4)在使用情况下是在其上加载压力的壳体侧。
25.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，壳体(2)至少在其一部分长度上设计成套筒形的或者在其外周面上设计成相对于壳体轴线(L)是旋转对称的。
26.根据权利要求1或2所述的套管，其特征在于，所述套管是一电或机电的结构元件的组成部分。
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