CN104813552A - 具有线缆连接装置和线缆的防爆组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线缆连接装置(10)和多芯线缆(11)的组件(14)，该线缆连接装置(10)和多芯线缆(11)彼此形成机械防爆连接。为此目的，线缆连接装置(10)具有可塑性变形的外套筒(18)，外套筒(18)具有压接段(23)。由可弹性变形的材料制成的中空圆筒形内套筒(19)布置在由弹性体制成的线缆护套(13)和压接段(23)之间。通过使压接段(23)径向塑性变形而引起内套筒(19)和线缆护套(13)的弹性变形。由于压接段(23)中的径向力，封闭了存在于线缆护套(13)中的任何间隙(40)，使得确保了在线缆护套(13)和线缆(11)的缆芯(12)之间以及在线缆护套(13)和内套筒(19)之间的无火花间隙接触。

Description

具有线缆连接装置和线缆的防爆组件
本发明涉及一种具有线缆连接装置和机械连接到该装置的线缆的防爆组件。线缆连接装置例如设置成以防爆方式将包括多个缆芯的线缆导引穿过防爆壳体的壁，或者设置成以防爆方式包封电缆连接件。
从公开号为DE 10 2010 006 893的文献中已知一种防爆线缆螺纹连接件。
对于该线缆螺纹连接件，例如使用配件将该连接件紧固到外壳。线缆螺纹连接件总体上具有套筒形式。线缆沿线缆管道延伸。将压力元件螺接到该配件。该配件包含中空圆筒形密封体。当将压力元件螺接到该配件时，沿轴向压缩该密封体，在此情形下，该压力元件沿径向向内的方向在线缆管道中扩展并且压靠线缆。在该轴向移动过程中，也可以在两个互补楔形件表面之间产生轴向移动，在其间形成夹持间隙。线缆屏蔽层可以夹持在该夹持间隙中。
在实际应用中也已知相似的线缆螺纹连接件。实际上，包括多个缆芯的线缆例如可以穿过防爆壳体的壁；然而，已经发现对于此类螺纹连接件，在一个较小位置时，线缆护套的材料会变形。由于沉降效果，间隙可能会形成并扩大，并且危害持续点火传送保护。
因此，为了确保持续点火传送保护，线缆的每个缆芯分别以防爆方式连接，例如通过铸造连接。因此，这样的努力和相关的装备是非常昂贵的。
另外，公开号为DE 102 58 100 B4的文献中描述的压接套筒已知用于线缆连接装置的机械连接。在该情形下，压接套筒设置成用于将线缆夹持在传感器本体上的合适位置。
对于该现有技术，本发明的目的因此被认为是提供一种在线缆连接装置和线缆之间的改进的防爆组件。
可通过专利权利要求1的特征来实现该目的。专利权利要求11公开了一种用于提供线缆连接装置和线缆之间的连接的创造性的方法。
该防爆组件将线缆连接装置和线缆连接，该线缆包括至少一个并且优选地多个缆芯，其中，提供一种由弹性体材料制成的线缆护套，所述护套包绕所述一个缆芯或所述多个缆芯。
由此，制造一种组件，其中——与迄今不同的是——不管缆芯的数量，线缆穿过线缆连接装置的圆筒形线缆管道，并且以防爆方式紧固在该通道中。为完成此，线缆连接装置包括具有压接段的外套筒。在该外套筒的最初状态下，压接段具有优选地中空圆筒形形式。所述段由可塑性变形的材料构成，在示例性实施例中，优选地由金属构成，例如由钢构成。另外，提供有一种内套筒，所述套筒在其未变形最初状态下也具有中空圆筒形式，并且包括圆筒形线缆管道。内套筒由可变形第二材料构成，例如由弹性体或可锻合金构成，特别地由铝可锻合金构成。第一材料和第二材料彼此不同。
内套筒的内径，即线缆管道的直径，基本对应于线缆的线缆护套的外径。压接段和/或外套筒沿同轴方向包绕内套筒。为了建立线缆连接装置和线缆之间的机械连接，外套筒的压接段由压接工具机械变形，使得压接段的径向尺寸减小。由此，实现内套筒以及线缆护套的弹性变形。在此过程中，重要的是内套筒以及线缆护套由可弹性变形的材料构成。内套筒和线缆护套的塑性材料流动被避免了。此是由于这样的事实：因为材料沉降，随时间流逝，点火间隙会形成在该装置中，根据本发明可以避免此现象。
线缆护套的弹性变形具有这样的效果，即，所述护套以使得没有点火间隙的方式一方面与内护套紧密接触，另一方面与所包绕的缆芯紧密接触。由此，在由线缆护套包绕的线缆内侧上不存在点火间隙。该线缆护套在内套筒上沿整个周向区域径向向内被压缩，并且也以没有点火间隙的方式包绕在其中延伸的电缆芯。
没有点火间隙的线缆连接装置的实施例应理解为，事实上，可以实现完全没有点火间隙的线缆的实施方式，但是可以存在具有足够小横截面和/或足够长度的防点火击穿的小间隙。例如，这种防点火击穿的小间隙可以存在于一些相邻的缆芯之间以及/或存在于至少一个缆芯和线缆护套之间以及/或存在于线缆护套和内套筒之间以及/或存在于内套筒和外套筒之间。
通过使用该线缆连接装置，多芯线缆可以藉由壳体壁并且在电连接点的区域中非常容易地以防爆方式被包绕。用于每个电缆芯的独立防爆连接是不必要的。甚至潜存于线缆护套内侧的间隙其尺寸被充分地减小了或者被消除了，使得安全地满足防爆要求。
如果外套筒的压接段在未变形状态中具有基本对应于内套筒外直径的内直径，则是有利的。优选地，在未变形状态中压接段的内直径最多与内套筒的外径一样大。由此，在未变形状态，已经可以避免内套筒和外套筒之间的较大间隙，因此，简化了与线缆的防爆连接的形成过程。
当内套筒和外套筒相对于彼此同轴时，这两个套筒优选地在外套筒的至少与轴向压接段相邻的接触段中邻接，而不论该外套筒的压接段是否已经变形。具体地，在该压接过程中，外套筒的接触段保持不变形。由于在接触段中内套筒和外套筒之间没有点火间隙的该连接，可确保的是，即使由于压接段的变形而使在外套筒和内套筒之间形成点火间隙，在两个套筒之间也具有防点火击穿连接。
至少一个密封件可以设置在内套筒和外套筒之间。该密封件可以构造为例如O形环。具体地，在由压接工具导致的使压接段进行非圆形变形以形成该连接的情形下，可以通过该密封件实现防止灰尘和/或湿气渗入。也可以提供多个此类密封件。为了定位该密封件，内护套可以具有环形槽，该环形槽朝向外部是敞开的。优选地，环形槽的深度小于密封件的横截面的径向尺寸，使得在它们同轴布置之后，所述密封件从环形槽径向突出并且以密封方式抵接在内护套和外护套之间。
在特别优选的实施例中，通过使用压接工具使压接段变形以与线缆建立机械连接，该压接段的长度大于压接段的内径。由于压接段的长度和内径之间的该关系，可以实现的是，在内套筒和该线缆护套上的足够的轴向长度上发生弹性变形，并且减小或避免了沿轴向的材料流动或材料移位。由此，进一步改善了在所建立的连接中防止点火间隙的效果。独立于压接段的内径，压接段的长度优选地为至少六毫米。
有利地，从各从属专利权利要求和说明书可推断出本发明的实施例。说明书限于本发明的主要特征。附图用于补充参考。下文中将参照附图详细解释本发明的各示例性实施例。它们示出了
图1是处在未变形状态的具有多芯线缆的线缆连接装置的创造性组件的示例性实施例的示意性剖视图；
图2是如图1所示的示例性实施例的示意性剖视图，其中建立有防爆连接；
图3示出了沿图1的相贯线III-III穿过如图1的组件的横截面，其中未建立连接；
图4示出了沿图2的相贯线IV-IV穿过如图2的组件的横截面，其中建立有防爆连接；
图5是处在未变形最初状态的线缆连接装置的变更的示例性实施例的示意性剖视图；
图6是用于连接到壳体壁的防爆组件的实施例的原理示意图；
图7是用于防爆包封位于两个线缆之间的电连接点的线缆连接装置的示例性实施例的原理示意图；以及
图8是用于防爆包封位于三个线缆之间的电连接点的线缆连接装置的示例性实施例的原理示意图。
本发明涉及一种线缆连接装置10，该线缆连接装置10设置成建立与线缆11的防爆机械连接。例如，通过使用线缆连接装置10，可以提供符合防爆规定的一个穿过壳体壁的防爆线缆通道或者位于某些线缆之间的电连接点。
线缆11包括至少一个缆芯12，并且根据该实例包括多个缆芯12，这些缆芯12由线缆护套13包绕。线缆护套13由弹性体构成并且因此能够相对于线缆的延伸方向沿径向进行弹性地变形。当在线缆连接装置10与线缆11之间完全建立连接时，形成防爆组件14(图1、4和6至8)。
线缆连接装置10包括外套筒18和内套筒19。为了能够使线缆11穿过，内套筒19包括圆筒形线缆管道20，该圆筒形线缆管道20具有内径，该内径在示例性实施例中对应于线缆11的线缆护套13的外径。圆筒形线缆管道20的内径也可以稍小于线缆护套的外径，使得内套筒19在线缆护套13上滑动同时进行弹性变形。内套筒19具有中空圆筒形式。
参照图1和图2所示的示例性实施例，处于未变形最初状态的外套筒18具有中空圆筒形压接段23，该压接段23设置成便于用压接工具变形。根据该实施例，压接段23的内径对应于内套筒19的外径，同时该压接段23未变形，如图1所示。在未变形的原始状态(图1)中，沿线缆的延伸方向测得，该压接段23具有轴向长度L，该长度大于压接段23的内径D。该轴向长度L对于通过压接工具使压接段23变形是有效的。
在已经如图1、图3或图5的外套筒18的该未变形最初状态中，外套筒18和内套筒19之间建立有连接，该连接没有点火间隙。如果内套筒19和外套筒18相对彼此同轴布置，那么根据该实例，它们在外套筒18的与压接段23相邻的接触段22中彼此邻抵并且没有点火间隙。在该压接过程中，外套筒18的接触段22保持不变形。
压接段23形成外套筒18的自由端24。内套筒19和外套筒18优选地在自由端24上彼此对齐布置。压接段23从外套筒18的自由端24开始延伸到外套筒18的紧固段25。在图1和图2所示的示例性实施例，紧固段25包括外部螺纹26和凸缘27。根据该实例，凸缘27表示外套筒的与自由端24相对的紧固端28。参照图1和图2所示的线缆连接装置10的示例性实施例，内套筒19还在接合平面处与外套筒24的紧固端28或凸缘27一起终止。由此，内套筒全部在外套筒18内轴向延伸。
内套筒19至少沿着外套筒18的压接段23布置在线缆11和外套筒18之间。由此，内套筒19也可以从外套筒18的自由端24沿压接段23以及在紧固段25的自由端28前面的区域中延伸，例如参照图5的修改的示例性实施例所示。也可以将内套筒19的轴向长度选定为大于外套筒18。
紧固段25的构造可以变化。代替外部螺纹26和/或凸缘27，可以提供其它紧固或安装装置，例如卡合型连接装置。参照图5所示的示例性实施例，具有帽段30而不是紧固段25，所述帽段邻接外套筒18的压接段23。该帽段30具有帽部31，该帽部沿轴向在轴向开口32上是敞开的，所述帽部在外套筒18上具有例如中空圆筒形轮廓。为了实现此，轴向开口32形成外套筒18的与自由端24相对的端部。在外套筒18的帽段30中的帽部31可以用作壳体或盖子的部分。基本上，帽段30可以按要求进行构造。
外套筒18由第一材料构成，该第一材料可以在当压接工具施加力时塑性变形。在该示例性实施例中，外套筒18由金属或金属合金构成，优选地由钢构成。所述套筒由相同第一材料的连续件制成，而没有焊缝和接口。
内套筒19也可以由均匀的第二材料制成一体件，而没有焊缝和接口，该第二材料不同于第一材料并且具有弹性变形能力。第二材料可以是例如可锻合金，特别地是铝可锻合金。用于内套筒19的第二材料也可以是弹性体。重要的是，在使用压接工具时与用于外套筒18的第一材料不同，用于内套筒19的第二材料将不会塑性变形，而是会弹性变形。
线缆护套13由例如橡胶等的电绝缘弹性体构成，每个缆芯12的塑料护套可以由与线缆护套13相同的材料构成。
参照在此所述的实施例，密封件36设置在内套筒19和外套筒18之间，所述密封件构造为例如O形环。根据该实例，密封件36布置在位于外套筒18上的接触段22。为了轴向定位，密封件36容纳在环形槽37中，该环形槽37设置在面向外套筒18的内套筒19的外表面上。如此，相对于中空圆筒形内套筒19的纵向轴线径向测得的环形槽37的深度小于沿相同方向测得的密封件36的横截面的尺寸，使得所述密封在设于该环形槽37之后从所述环形槽37沿径向突出。当外套筒18相对于内套筒19同轴布置时，密封件36变形并且由此以密封形式邻接在外套筒18和内套筒19之间。图1、图2和图5示出了在工作位置处的密封件36的已变形状态。应理解的是，密封件36的未变形横截面形式可以偏离该示例性实施例，不需要是圆形的，而是可以基本上具有任何所需的轮廓。
如下建立在线缆连接装置10和线缆11之间的机械连接以用于制造防爆组件14：
线缆11、内套筒19和外套筒18在所需的连接点处相对于彼此同轴布置。在该布置时，顺序不是重要的。例如，内套筒19可以首先滑到线缆护套13上，随后外套筒18可以相对于内套筒19同轴布置。密封件36布置在环形槽37中，然后外套筒18相对于内套筒19同轴布置。密封件36以密封方式紧靠内套筒19，并且紧靠外套筒18。
随后，通过使用压接工具，压接段23朝向线缆11径向向内压缩并且塑性变形。在该过程中，内护套19以及线缆护套13沿着压接段23变形，如图2示意性示出的。由此，线缆护套13在压接段23内没有点火间隙地紧靠内护套19并且紧靠线缆11的缆芯12，潜在存在的间隙其横截面减小了，或者间隙被完全封闭，其结果是消除了点火间隙，使得在线缆11和线缆连接装置10之间建立防爆连接。
参照图3和图4，可以解释本发明的作用。图3示出了处于最初状态的具有未变形外套筒18的贯穿组件14的横截面。在该图中，可以看出间隙40存在于线缆护套13内部在各缆芯12之间和/或在线缆护套13与各缆芯12之间。这些间隙40可以形成点火间隙并且必须因此被消除以实现防爆。由于线缆护套13以及内套筒19的弹性体材料，线缆护套13压靠各缆芯12并使所述各缆芯12彼此压靠。在实现此的过程中，位于线缆护套13和各缆芯12之间以及可选地位于各缆芯12之间的间隙被消除了。如果多个缆芯12一起布置在一个线缆护套13中，如该实例所示，则各个缆芯12的绝缘层也是能够弹性变形的，使得在直接相邻的各缆芯12之间的间隙也由弹性变形而消除。
由于内套筒19也是能够弹性变形的，内套筒19紧密地邻靠外套筒18的压接段23和线缆护套13。内套筒19的弹性体属性是重要的，因为如图4示意性示出的，压接段23的塑料变形可以在沿周向间隔开的各压接位置41处发生，并且因此沿周向看，可以是不规律的。然而，由于内套筒19的弹性，仍然可以实现在压接段23中外套筒18和内套筒19之间的沿周向的完全无火花间隙地邻接。为了在压接段23变形后尽可能好地避免仍然存在任何间隙，密封件36以密封方式布置在内套筒19和外套筒18之间。
压接段23的长度L选定成使得在由压接工具产生的压接段23塑性变形期间，内套筒19以及线缆护套13的弹性变形沿足够的长度发生，而不会只导致材料沿轴向移位。为此目的，长度L至少与处于未变形的最初状态的压接段23的内径D一样大。独立于于压接段23的内径D，长度L优选地大于六毫米，并且进一步优选地，大于十毫米或二十毫米。
图6至图8示出了线缆连接装置10或组件14的示意性应用实例。参照图6的示例性实施例，线缆连接装置10的外套筒18的紧固段25紧固到壳体壁45，借此以防爆的方式使线缆穿过壳体壁45。
参照如图7和图8中的示例性实施例，两个或多个线缆藉由电连接装置47在连接点46处彼此电连接。具有电连接装置47的连接点46由线缆连接装置10包封。根据待连接的线缆11的数量，在根据图7和图8的实施例中，线缆连接装置10包括若干压接段23。外套筒19的与压接段23相邻的段形成封闭的内空间，在该内空间中，电连接装置47以防爆方式布置。
参照图7和图8所示的线缆连接装置10的实施例，也可以将若干外套筒19可拆卸地或永久地分别连接到一个压接段23，以用于使所包封的内空间成形。
本发明涉及线缆连接装置10和多芯线缆11的组件14，该线缆连接装置10和多芯线缆11彼此形成机械防爆连接。为此目的，线缆连接装置10具有可塑性变形的外套筒18，外套筒18具有压接段23。由可弹性变形的材料制成的中空圆筒形内套筒19布置在由弹性体制成的线缆护套13和压接段23之间。通过使压接段23径向塑性变形而引起内套筒19和线缆护套13的弹性变形。由于压接段23中的径向力，封闭了潜存于线缆护套13中的任何间隙40，使得确保了在线缆护套13和线缆11的缆芯12之间以及在线缆护套13和内套筒19之间无火花间隙接触。
附图标记列表
10 线缆连接装置
11 线缆
12 缆芯
13 线缆护套
14 组件
18 外套筒
19 内套筒
20 线缆管道
22 接触段
23 压接段
24 自由端
25 紧固段
26 外部螺纹
27 凸缘
28 紧固端
29
30 帽段
31 帽部
32 轴向开口
36 密封件
37 环形槽
40 间隙
41 压接位置
45 壳体壁
46 连接点
47 电连接装置

Claims (11)

1.一种防爆组件(14)，具有线缆连接装置(10)和连接到所述线缆连接装置(10)的线缆(11)，所述线缆包括至少一个缆芯(12)，其中，所述至少一个缆芯(12)被由弹性体制成的线缆护套(13)包绕，
具有外套筒(18)，所述外套筒(18)包括由能够塑性变形的第一材料构成的压接段(23)，
具有内套筒(19)，所述内套筒(19)全部同轴地由所述外套筒(18)包绕，并且包括圆筒形线缆管道(20)，所述圆筒形线缆管道(20)的内径基本对应于所述线缆的线缆护套(13)的外径，在此情形下，所述内套筒(19)由能够弹性变形的第二材料构成，
其中，通过线缆连接装置(10)和所述线缆(11)之间建立的机械连接，所述内套筒(19)和所述线缆护套(13)弹性地变形，并且所述线缆护套(13)以无火花间隙的方式紧靠所述至少一个缆芯(12)和所述内套筒(19)。
2.如权利要求1所述的防爆组件，
其特征在于，处于未变形状态的所述外套筒(18)的压接段(23)的内径(D)基本对应于所述内套筒(19)的外径。
3.如权利要求1或2所述的防爆组件，
其特征在于，在所述内套筒(19)和所述外套筒(18)之间布置有至少一个密封件(36)。
4.如权利要求3所述的防爆组件，
其特征在于，所述密封件(36)布置在位于所述内套筒(19)或所述外套筒(18)内的环形槽(37)中。
5.如权利要求4所述的防爆组件，
其特征在于，所述环形槽(37)的深度小于未变形的密封件(36)的横截面轮廓的径向尺寸。
6.如前述权利要求中任一项所述的防爆组件，
其特征在于，所述压接段(23)的长度(L)大于所述压接段(23)的内径(D).
7.如前述权利要求中任一项所述的防爆组件，
其特征在于，所述压接段(23)的长度(L)是至少6毫米。
8.如前述权利要求中任一项所述的防爆组件，
其特征在于，所述第一材料是钢。
9.如前述权利要求中任一项所述的防爆组件，
其特征在于，所述第二材料是可锻合金，特别是铝可锻合金。
10.如权利要求1至8中任一项所述的防爆组件，
其特征在于，所述第二材料是弹性体。
11.一种用于产生在线缆(11)和线缆连接装置(10)之间的防爆机械连接的方法，所述线缆连接装置(10)包括具有压接段(23)的外套筒(18)和具有圆筒形线缆管道(20)的内套筒(19)，所述圆筒形线缆管道(20)的内径大致对应于所述线缆(11)的线缆护套(13)的外径，其中所述外套筒(18)由能够塑性变形的第一材料构成，并且其中，所述内套筒(19)由能够弹性变形的第二材料构成，并且其中，所述线缆(11)包括被由弹性体材料制成的线缆护套(13)包绕在一起的若干缆芯(12)，所述方法包括以下步骤：
-将所述线缆(11)穿过所述内套筒(19)的所述圆筒形线缆管道(20)并且将所述外套筒(18)相对于所述内套筒(19)进行同轴布置，
-使用压接工具使所述外套筒(18)的压接段(23)变形，使得所述内套筒(19)和所述线缆护套(13)以弹性方式变形，并且所述线缆护套(13)会以无火花间隙的方式紧靠所述内套筒(19)和各所述缆芯(12)。
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