CN102870286B

CN102870286B - 密封元件

Info

Publication number: CN102870286B
Application number: CN201180022408.3A
Authority: CN
Inventors: S.海因; M.茨拉格; A.赫尔曼
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: EP2567428A1; US9265165B2; DE102010019600B4; US20130099452A1; JP5709979B2; JP2013531332A; DE102010019600A1; CN102870286A; WO2011138182A1

Abstract

本发明涉及用于在电线（2）与壳体（100）之间密封的密封元件（1）。为了提供用于多种不同线直径的密封元件（1），根据本发明对所述密封元件（1）进行了设置以使之具有：弹性可扩张的内套筒（5），具有沿所述密封元件（1）的轴向方向（X）的用于所述线（2）的通道开口（4），所述通道开口（4）具有沿它的内周边（6）延伸的至少一个内密封表面（6a，6b）；包围所述内套筒（5）的外套筒（10），所述外套筒具有沿它的外周边（11）延伸的至少一个外密封表面（1la，11b），并且包括至少一个补偿部（7a-d），所述至少一个补偿部（7a-d）设计成沿所述密封元件（1）的径向方向（Y，Z）可压缩且具有比所述外套筒（10）的屈曲性更大的屈曲性。

Description

密封元件

技术领域

本发明涉及用于在电线与壳体之间密封的密封元件。

背景技术

这类密封元件用于例如壳体壁的线通道中，以在线缆压盖（gland）处将所述壳体的内部密封隔离于所述壳体的周围环境。该密封元件的轮廓设计成互补于所述壳体的壁中的穿行口（leadthrough）的轮廓。内部轮廓或内径适应于所述电线的外部轮廓。因此，这些密封元件通常仅对于给定直径的线是适合的。

为了能够密封隔离线缆压盖之间不同直径的线和所述壳体，根据现有技术，所述密封元件个体地适应于线截面且因此仅适合用于给定的线类型，或者所述密封元件的内部轮廓设置有沿径向方向延伸的不同长度的薄层（lamellae），所述薄层预先确定不同直径的通道开口。

根据现有技术的两种解决方案不能使人完全满意，因为：首先，对于不同的线型需要提供多种不同的密封元件，这会复杂且因此昂贵。另一方面，可以以更加多样化的方式使用内周边具有多个薄层从而确定不同直径的穿行口的密封元件。然而，后一种解决方案仅表示一种折衷，因为所述密封元件不能对不同直径的线均等良好地密封。

发明内容

鉴于上述的现有技术中的缺点，本发明的目的是提供一种用于不同截面的线的密封元件，其确保对于多种不同线直径尽可能恒定的高度密封。

此目的根据本发明得以实现，其中所述密封元件具有：弹性可扩张的内套筒，所述内套筒具有沿所述密封元件的轴向方向的用于所述线的通道开口，所述通道开口具有沿它的内周边延伸的至少一个内密封表面；包围所述内套筒的外套筒，所述外套筒具有沿所述密封元件的外周边延伸的至少一个外密封表面，并且包括至少一个补偿部，所述至少一个补偿部设计成沿所述密封元件的径向方向可压缩且具有比所述外套筒的屈曲性（yieldingness）更大的屈曲性。

此解决方案具有的优点是：在所述内套筒上所述密封元件的内周边的增大至少成比例地得到补偿，这在于其导致产生沿径向方向所述外套筒的外周边的增大，其相比于内周边的增大较小。因此，所述内套筒可在所述密封元件的公差范围内扩张而无过量压力作用在所述外套筒上，而所述外套筒可以是自身非弹性的或至少配置在防止其扩张的非弹性通道中。所述密封元件的一定的内扩张对所述密封元件的外径没有影响或在根本上仅有稍微的影响。

因此，本发明容许线穿过所述密封，所述密封的外周边具有对于可接收在所述密封中的线直径的公差范围的上限，而所述线不会过度严重地压缩在所述通道开口中，这有助于牵拉所述线经过所述密封。这是尤其有重要意义的，因为所述密封元件大部分由具有高摩擦系数的弹性材料制成，所述高摩擦系数趋于使所述线沿轴线方向经过所述密封元件的运动更加困难。本发明可使推放到所述线上的密封元件对于不同线直径在所述壳体的密封插座中在大致等同情况下位移，以便例如将它定位。

根据本发明的解决方案可根据需要通过以下另外的实施例进一步得以补充和改进，所述另外的实施例各自本身是有利的：

这样，根据第一个另外的实施例，所述内套筒可至少部分地相对于所述外套筒沿径向方向以可动方式被保持。因此，所述内套筒可不仅适应于所述线的外部轮廓同时布置成同心于所述外套筒，而且还可将它的位置定向到所述线的位置。

为了沿轴向方向将所述线尽可能固定地保持在所述密封元件中，根据另一有利的实施例，可进行设置，使所述补偿部沿径向方向的屈曲性超过所述补偿部沿轴向方向的屈曲性。这样，例如所述线可被推动经过所述穿行口，而所述内套筒相对于所述外套筒沿轴向方向无位移。

根据另一实施例，所述补偿部可简单地设置，其中所述补偿部包括至少部分地沿所述内周边和/或所述外周边延伸的凹部和/或薄弱区域。在所述薄弱区域中，所述补偿部的弹性、压缩性和/或屈曲性可相对于所述内套筒和/或外套筒增大。为此，所述薄弱区域可例如由比所述内套筒和/或所述外套筒更软的材料形成。例如，在所述线插入所述密封元件时进行位移的所述密封元件的材料可运动让位到周边凹部中。

所述补偿部的弱化可简单地得以实现，其中至少一个切口形成在所述内套筒与所述外套筒之间的补偿部中，所述补偿部的屈曲性通过切口而增大。

根据另一有利的实施例，可进行设置，以使所述补偿部包括以辐条状方式配置的肋，所述肋至少部分地将所述内套筒保持和/或围绕在所述外套筒上。因此，所述内套筒可连接到所述外套筒，使得可防止所述内套筒相对于所述外套筒的轴向位移。因此也可防止所述内套筒或形成它的套圈（collar）、密封环和/或弹簧腿在牵拉所述线经过所述穿行口时被弯折和/或弯曲。

所述肋沿径向方向的高度的屈曲性可得以实现，其中所述肋可至少部分地斜向于始于所述密封元件的轴向中心线的半径线而延伸。

根据另外可能的实施例，所述补偿部的屈曲性可进一步增大，其中所述通道开口中的所述补偿部具有设置成至少部分地相对于所述密封表面退后的内凹部。因此，所述通道开口至少部分地沿径向方向被加宽。

沿所述外周边的凹部可例如构造为至少一个环形槽。密封唇可沿所述至少一个环形槽的周边方向在所述环形槽中延伸。所述密封唇可以环形方式包围所述密封元件的外周边，并且确保在所述密封元件的外周边与所述壳体之间的特别良好的密封。

所述密封元件的密闭性以及期望的尺度稳定性可根据另一可能的实施例得以实现，其中所述内套筒经由周边连接腹板（web）而连接到所述外套筒。为了确保在尽管有所述连接腹板的情况下所述密封元件的高程度的屈曲性和/或弹性，可进行设置，以使所述连接腹板沿轴向方向大致配置在所述至少一个环形槽的和/或所述内凹部的水平（level）处。

所述内套筒的高程度的挠性和可偏转性可根据另一实施例得以实现，其中在所述密封元件的轴向截面中至少部分地斜向于所述密封元件的中心轴线延伸的弹簧腿以径向可回弹方式保持所述至少一个内套筒

在所述线与所述穿行口之间的接触区域中所述密封元件的密闭性可得以改善，其中所述内套筒包括沿平行于轴向方向延伸的所述密封元件的引入方向彼此隔开的至少一个前内密封环和至少一个后内密封环。如果根据另一可能的实施例进行设置以使所述至少一个后内密封环的径向可偏转性大于所述至少一个前内密封环的径向可偏转，则可实现所述内套筒对所述线的位置的良好适应性。

附图说明

下面参考附图通过利用多个实施例进行示例的方式更详细地描述本发明。所述实施例仅表示可能的构造，其中，个体特征如上述可彼此独立地实现和省略。在所述实施例的描述中，为简化起见，相同的特征和元件提供有相同的附图标记。

在附图中：

图1描绘电线和根据本发明的密封元件的示意透视图；

图2描绘电线和图1所示密封元件的另一示意透视图；

图3描绘根据本发明的密封元件、电线和壳体在预组装位置的示意透视图；

图4描绘图3所示的密封元件、电线和壳体在组装位置的示意透视图；

图5描绘图3和图4所示的密封元件、电线和壳体在最终组装位置的示意透视图；

图6描绘设置有根据本发明的密封元件的壳体在另一组装位置M′的示意透视图；

图7描绘图6所示的壳体的示意透视图，而壳体盖被打开；

图8描绘沿图6中的截面线A-A取得的图6所示壳体的一部分的示意截面图，而密封元件插入在其中；

图9描绘沿图6中的截面线B-B取得的图6所示壳体的一部分的示意截面图，而密封元件插入在其中。

具体实施方式

首先，参考图1描述根据本发明的密封元件1，图1示出密封元件1和电线2例如线缆。线2配置成它的轴向中心线M_L在密封元件1的轴向中心线M_D上。该电线的自由端3沿密封元件1的通道开口4的引入方向E配置。电线2的外径d_L大于通道开口4的内径d_I且小于密封元件1的外径d_A。

通道开口4平行于该密封元件的轴向方向X延伸，并且至少部分地由密封元件1的内套筒5的两个弹性的内密封环5a，5b形成。内密封环5a，5b具有形成密封元件1的内周边的密封元件1的内密封表面6a，6b。

补偿部7a沿密封元件1的径向方向Y，Z包围内密封环5a。补偿部7a包括一系列的切口8a，所述切口8a在密封元件1的内套筒5、辐条状的肋9与外套筒10之间沿轴向方向X延伸。外套筒10在实施例的此示例中包括两个外密封环10a，10b。

密封元件1的外密封表面11a形成在外套筒10a的外周边11上。此外，密封元件1的外周边11设置有周边凹部，即呈环形槽12的形式沿外周边11延伸的一个周边凹部，在所述周边凹部中配置彼此平行延伸的两个周边密封唇13。环形槽12和密封唇13形成密封元件1的另一补偿部7d。沿引入方向E在该另一补偿部7d之后，密封元件1具有另一外密封表面11b。

此外，密封元件1设置有朝向反向于引入方向E的套圈14，该套圈14的周边边缘15形成密封元件1的最大外周边。套圈16的轴向边缘的朝向反向于引入方向E。漏斗状入口轮廓17锥形地向轴向边缘16与内密封表面6a之间的通道开口4延伸，并且用作沿引入方向E用于线2的入口轮廓17。

图2以具有反向于引入方向E穿过穿行口4的视角的另一示意透视图示出密封元件1。在此视图中，变得清楚的是，内周边6在另一内密封环5b上形成内密封表面6b。沿径向方向围绕另一内密封环5b配置了另一补偿部7b，所述另一补偿部7b类似于补偿部7a具有多个切口8b，所述切口8b沿轴向方向X在内密封环5b的与另一外密封环10b的辐条状肋9之间形成。肋9沿径向方向Y，Z、斜向于始于所述密封元件的中心线M_D的半径而延伸。换句话说，肋9的各纵轴线相切于围绕中心线M_D的圆形线而延伸。

图3示出密封元件1、线2和壳体100以及用于该壳体的帽101在预组装位置P的示意透视图。在该预组装位置P，帽101沿反向于引入方向E推到电线2上。密封元件1被推到电线2上，沿引入方向E位于帽101之前。电线2的自由端3沿引入方向E配置在壳体100的端口状的线引导件102之前。闩锁元件103从外部附接到所述线引导件102，所述闩锁元件设计成与帽102的相配闩锁元件104协作。闩锁元件103设计为闩锁突起，并且所述相配闩锁元件104为闩锁搭襻。壳体100是插头插座连接器的外围壳体，所述壳体侧向具有被盖105关闭的接取口（此处未示出）。

图4示出密封元件1、线2、壳体100和帽101在组装位置M的另一示意透视图。在组装位置M，所述密封1插入（此处未示出）壳体100中由线引导件102所形成的进口中。线2因此延伸经过所述线引导件102进入壳体100。帽101准备好沿引入方向E被推到线引导件102上方并且被闩锁在该处。

图5示出密封元件1、线2、壳体100和帽101在最终组装位置F的另一示意透视图。在最终组装位置F中，线2经过密封元件1被引导到壳体100中。帽101被闩锁到壳体100、遮盖密封元件1并且将密封元件1保持在它的套圈14上的位置中。

图6示出密封元件1、壳体100和帽101在另一组装位置M′。在该组装位置M′中，密封元件1被插入壳体100中，并且帽101以相似于图5的方式被闩锁到壳体100。用于线2的圆形通道106形成在帽101中。圆形通道106同心于密封元件1的通道开口4配置。

图7示出壳体100在组装位置M′的另一示意透视图，其中所述帽101置于其上并且密封元件1插入其中。在盖105之后，有通往壳体100的内腔室108的组装开口107。设计为应力释放机构的线保持器109配置在内腔室108中。线保持器109包括：线缆夹具110，其可借助于呈螺钉形式的紧固机构111而固定在所述壳体中；和压力施加区域112，其设置有呈横向肋形式的保持突起119。线缆夹具110具有用于将线2机械固定到其绝缘体的线固定部110a和用于电接触线2的屏蔽体（screen）的屏蔽体接触部110b。线进口113设计成在引入壳体100中时将线2引导于线保持器109中。此外，壳体100具有插接部114，所述插接部114设计成接收可附接到所述线的插入式（plug-in）触头元件（未示出）。

图8示出图6所示的已插入有密封元件1的壳体100在组装位置M′沿图6中的截面线A-A取得的视图。密封元件1置于线引导件102中并且布置成在周边抵靠由壳体100的壁115所形成的筒形的密封插座116。通道开口4同心于密封插座116和线进口113而配置。外密封环10a，10b布置成它们各自的外密封面向11a，11b抵靠密封插座116的壁115。

内密封环5a，5b以沿径向方向Y，Z可动的方式被保持于在密封元件1的截面中所形成的相应的弹簧腿18a，18b上。弹簧腿18a，18b在环形连接腹板19的区域中彼此结合。支承前内密封环5a的弹簧腿18a在引入方向E上短于支承沿引入方向离前内密封环5a一段距离配置的后内密封环5b的弹簧腿18b。因此，后内密封环5b沿径向方向Y，Z的可动性大于前内密封环5a的可动性。在内密封环5a，5b之间，所述弹簧腿18a，18b以弓形方式沿轴向方向Y，Z向外弯曲地延伸，使得环形内凹部20形成在内密封环5a，5b或其内密封表面6a，6b之间。由于所述内凹部20，使密封环5a，5b都可向外运动或沿径向方向Y，Z例如以旋转的方式扩宽和/或径向地扩宽，而所述弹簧腿18a，18b不会靠于线2上。因此，内凹部20形成另一补偿部7c。

连接腹板19可用作一种旋转支承点或杠杆铰接部（lever articulation），弹簧腿18a，18b围绕所述连接腹板19以达到一定程度的可旋转的或可倾斜的方式而安装。换句话说，弹簧腿18a，18b形成安装在连接腹板19中的摇杆（rocker），这允许弹簧腿18a，18b的径向位移和/或倾斜运动。补偿部7a，7b沿径向方向配置成围绕弹簧腿18a，18b和内密封环5a，5b布置。因此，如果线2使通道开口4扩张，则弹簧腿18a，18b和内密封环5a，5b可分别运动让位到配置在内密封环5a和5b与外密封环10a和10b之间的相应的补偿部7a，7b中。

连接腹板19沿轴向方向X或沿引入方向E配置在环形槽112的水平处，所述环形槽形成为密封元件1的外凹部。此凹部表示另一补偿部7d，其可比外密封环10a，10b至少沿径向方向Y，Z更有弹性。因此，将要沿径向方向Y，Z向外经由连接腹板19散除的力可使所述密封的壁21沿径向方向Y，Z向外变形。在此情况下，有利的是，两个径向的密封唇13压靠于密封插座110的壁115并且确保双重密封：一是隔离于外部周围环境；二是隔离于壳体18的内部，而不会在这样做时使得因壁115上的相当大的额外摩擦而造成难以组装壳体100、密封元件1和线2。

此外，套圈14的轴向边缘16b位于密封元件1上，沿引入方向E处在密封插座116的边缘117上。形成帽102中的通道106的帽102的饰面（乜cing）118，沿引入方向E位于套圈14的轴向边缘16a的前方，使得密封元件1沿轴向方向X在套圈14处保持大致非可位移地处于边缘117与饰面118之间。

此外，图8中可见，壳体100的压力施加区域112包括多个大致横向于引入方向E延伸的横向肋119。壳体100上用于紧固机构111的对立紧固机构120设计为螺钉插座。

图9示出密封元件1、线2、壳体100和帽101处于最终组装位置E。线2经过通道106延伸到壳体100中，并且如图8所示受引导经过插入密封插座116中的所述密封元件的通道开口4。在线2的自由端3的区域中，线2被紧固在线保持器109中，在所述线保持器109中它受线缆夹具110反向于径向方向Z的压力而抵靠于压力施加区域112的横向肋119。线2沿轴向方向X延伸在通道106的水平处，且大致同心于通道106和内密封环5a。

所述线在它沿引入方向E进入壳体100的途中，因为它借助于线缆夹具109紧固，而所述线缆夹具109将它向下推，所以所述线发生反向于径向方向Z的偏转。因此，线2的轴向中心线M_L相对于密封元件1的轴向中心线M_D以角度α倾斜和/或平行于径向方向Z位移。由于内密封环5b可动悬置在弹簧腿18b上，所以此倾斜或位移可得以补偿，这是因为弹簧腿18b可运动让位到补偿部7b中而不会靠于外密封环10b上。因为在密封元件1的非扩张状态中密封插座116的直径d_E可大致大于或等于在外密封环10a，10b上密封元件1的直径，所以所述外密封环10a，10b可能不扩张或不具有或几乎不具有用以运动让位的任何空间。

在本发明的思想中，可以与上述实施例有偏差。

因此，密封元件1和电线2不必分别设计成旋转式对称于它们的中心线M_D或M_L,而是可具有对应于相应要求的不同截面。因此，密封元件1的通道开口4可适应于所述线的对应的外部轮廓2。

任何数量的内密封环5a，5b无论如何可设置和结合在内套筒5上，并且每一个可形成内密封表面6a，6b。补偿部7a至7d可以无论任何方式配置在内密封环5a，5b与外密封环lOa，10b之间，以确保内套筒5的径向可动性，并且联合形成补偿区7，所述补偿区7还可包括弹簧腿18a，18b和连接腹板19。此外，补偿部7a至7d可以以内周边或外周边上的凹部的形式配置在多个外密封环10a，10b或内密封环5a，5b之间，以确保内套筒5的更高程度的屈曲性。

有利而非绝对必要的是，如在本实例中，密封元件1设计成一件式并且整体由弹性材料形成。因此，例如，可设想外套筒10由比内密封环5a，5b弹性小的材料形成。内套筒5和它的弹簧腿18a，18b可在各种情况下形成弹性可偏转的套圈，所述弹性可偏转的套圈在各种情况下分别以它的内密封表面6a或6b包围线2。

有利而非绝对必要的是，借助于补偿部7a，7b的肋9将内套筒5连接到外套筒10，以避免在线2沿引入方向E和反向于引入方向E运动、同时内密封表面6a，6b包围线2时，翻转由弹簧腿18a和18b连同分别被保持于其上的内密封环5a或5b一起所形成的密封套圈。

有利而非绝对必要的是，环形槽12在密封元件1的外周边上延伸，以接收被线2扩宽的连接腹板19的材料。在此情况下，径向密封唇13可有利地配置在环形槽12中，使得在连接腹板19被扩宽时它们更坚实地压靠所述壳体的壁115。

套圈14和入口轮廓17可对应于相应要求而设计，以有助于将密封元件1锁定在壳体100上和将所述线引入所述密封元件的通道开口4中。密封插座116有利地设计成互补于密封元件1的外部轮廓。

壳体100不必是连接器壳体，如在本实例中，而可以是无论任何电子器件壳体。因此，帽102也可以无论任何方式设计以锁定密封元件1，但这不是绝对必要的。线引导件102可例如是螺纹式的线缆压盖。

闩锁机构103和相配的闩锁元件104可对应于相应要求而设计。此外，盖105、通道106和通往壳体100的内腔室108的组装开口107可适应于相应要求。线夹具110、紧固机构111、对立紧固机构120和压力施加区域112可以无论任何方式设计，以形成用于线2的线保持器109。

Claims

1.一种用于在电线(2)与壳体(100)之间密封的密封元件(1)，其特征在于，所述密封元件(1)具有：弹性可扩张的内套筒(5)，所述内套筒(5)具有沿所述密封元件(1)的轴向方向(X)的用于所述线(2)的通道开口(4)，所述通道开口(4)具有沿它的内周边(6)延伸的至少一个内密封表面(6a，6b)；包围所述内套筒(5)的外套筒(10)，所述外套筒具有沿它的外周边(11)延伸的至少一个外密封表面(11a，11b)，并且包括至少一个补偿部(7a-d)，所述至少一个补偿部在径向方向上设置在所述内套筒(5)和所述外套筒(10)之间，其中所述至少一个补偿部(7a-d)设计成沿所述密封元件(1)的径向方向(Y，Z)可压缩且具有比所述外套筒(10)的屈曲性更大的屈曲性。

2.如权利要求1所述的密封元件(1)，其特征在于，所述内套筒(5)至少部分地相对于所述外套筒(10)沿径向方向(Y，Z)以可动方式被保持。

3.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述补偿部(7a-d)沿径向方向(Y，Z)的屈曲性超过所述补偿部(7a-d)沿轴向方向(X)的屈曲性。

4.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述补偿部(7a-d)包括：至少部分地沿所述内周边和/或所述外周边延伸的凹部(12，20)和/或薄弱区域(8a，8b)。

5.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，至少一个切口(8a，8b)形成在所述补偿部(7a-d)中，所述补偿部(7a-d)的屈曲性通过所述切口而增大。

6.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述补偿部(7a-d)包括以辐条状方式配置的肋(9)，所述肋(9)至少部分地将所述内套筒(5)保持在所述外套筒(10)上。

7.如权利要求6所述的密封元件(1)，其特征在于，所述肋(9)至少部分地斜向于始于所述密封元件的轴向中心线(M_D)的半径线而延伸。

8.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述通道开口(4)中的所述补偿部(7a-d)具有内凹部(20)，所述内凹部(20)设置成至少部分地相对于所述密封表面(6a，6b)退后。

9.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述补偿部(7a-d)包括所述密封元件(1)的所述外周边(11)上的至少一个环形槽(12)。

10.如权利要求9所述的密封元件(1)，其特征在于，至少一个向外朝向的密封唇(13)在所述至少一个环形槽(12)中沿所述周边方向延伸。

11.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述内套筒(5)经由沿其外周边(11)延伸的连接腹板(19)连接到所述外套筒(10)。

12.如权利要求11所述的密封元件(1)，其特征在于，所述通道开口(4)中的所述补偿部(7a-d)具有内凹部(20)，所述内凹部(20)设置成至少部分地相对于所述密封表面(6a，6b)退后，并且所述连接腹板(19)沿轴向方向(X)大致配置在所述至少一个环形槽(12)的和/或所述内凹部(20)的水平处。

13.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，在所述密封元件(1)的轴向截面中至少部分地斜向于所述密封元件的中心轴线(M_D)延伸的弹簧腿(18a，18b)以径向可回弹方式保持所述至少一个内套筒(5a，5b)。

14.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述内套筒(5)具有沿平行于轴向方向(X)延伸的所述密封元件(1)的引入方向(E)彼此隔开的至少一个前内密封环(5a)和至少一个后内密封环(5b)。

15.如权利要求1或2所述的密封元件(1)，其特征在于，所述至少一个后内密封环(5b)的径向可偏转性大于所述至少一个前内密封环(5a)的径向可偏转性。