DE10054419A1

DE10054419A1 - Leitungsdurchführung

Info

Publication number: DE10054419A1
Application number: DE2000154419
Authority: DE
Inventors: Berthold Laurinat
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2002-05-08

Abstract

Die Leitungsdurchführung dient dem galvanischen Verbinden einer Schaltungsanordnung (10) mit einer von dieser durch eine Trennwand (30) räumlich getrennten Schaltungsanordnung (20). Dazu umfaßt die Leitungsdurchführung ein die Trennwand (30) durchstoßendes Stopfenelement (3) sowie wenigstens eine abschnittsweise in das Stopfenelement (3) eingebettete Einzelleitung (1) zum Verbinden der Schaltungsanordnungen (10, 20). Zur Erhöhung der Auszugskraft der Einzelleitung (1) weist diese innerhalb des Stopfenelements (3) eine gekrümmte Raumform auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitungsdurchführung zum galvanischen Verbinden einer ersten Schaltungsanordnung mit einer von dieser durch eine Trennwand räumlich getrennten zweiten elektrischen Schaltungsanordnung.

Zur Realisierung galvanischer Verbindungen von zwei mittels einer Trennwand, z. B. einer Gehäusewand eines elektrischen Betriebsmittels, räumlich voneinander getrennte elektrische Schaltungsanordnungen können, wie z. B. in der EP-A 945 714 oder der älteren EP-Anmeldung 00 104 223.3 vom 01.03.2000 gezeigt ist, die Trennwand durchstoßende Leitungsdurchführungen verwendet werden. Die Leitungsdurchführungen dienen zum einen dazu, insb. bei klimatisch voneinander getrennt zu haltenden Schaltungsanordnungen, die Durchtrittsstellen von galvanisch verbindenden Leitungen, insb. gas-, oder staubdicht, zu verschließen.

Als Leitungsdurchführung, insb. bei solchen, die in druckfest gekapselten elektrischen Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche, dienen oftmals in entsprechende Öffnungen der Trennwand eingesteckte und ggf. mit letzterer verschraubte Hülsen, die zum Fixieren einzelner oder im Bündel hindurchgeführter Leitungen mit erstarren gelassener Einbettmasse ausgefüllt sind. Die Bemessungs- und Prüfvorschriften für derartige Betriebsmittel, insb. auch für darin verwendeten Leitungsdurchführungen, können u. a. den Europäischen Normen EN 500 18 oder EN 500 19 oder ähnlichen Standards, wie z. B. der Kanadischen Norm CSA-XP oder der Amerikanischen Norm FM-XP, entnommen werden.

Ein Vorteil derartiger Leitungsdurchführungen besteht neben der hohen Abdichtwirkung vorallem auch darin, daß sie einfach und kostengünstig herstellbar sind.

Neben dem Abdichten von Durchtrittsstellen sollen mittels Leitungsdurchführungen oftmals auch Einspannungen von zugentlastender Wirkung für die durch die Trennwand hindurchgeführten Leitungen realisiert werden. Des weiteren können solche Leitungsdurchführungen insb, während oder nach ihrer Montage in oftmals erheblich schwere Baugruppen oder Geräte erhöhten Zugkräften an den Leitungen ausgesetzt sein.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß in der oben beschriebenen Weise realisierte Leitungsdurchführungen nur geringe Zugkräfte an den Leitungen zulassen, so daß eine derartige erhöhte Zugbelastung oftmals mit einer Lockerung der eingebetten Leitungen und somit auch mit einer Verminderung der Abdichtwirkung der Leitungsdurchführung einhergehen kann.

Zur Erhöhung der an den Leitungen zulässigen Zugkräfte werden üblicherweise Leitungen mit einer oberflächenbehandelten, insb. gereinigten, angeätzen oder plasmabestrahlten, Ummantelung, und/oder eine hochverdichtete Einbettmasse verwendet. Ferner ist auch die Verwendung einer grobkörnigen Einbettmasse üblich. Des weiteren können die zulässigen Zugkräfte auch durch die wirksame Länge der Einbettmasse eingestellt werden. Derartige Maßnahmen bedeuten jedoch stets einen erheblichen erhöhten Mehraufwand bei der Herstellung der Leitungsdurchführung oder einen erhöhten Materialaufwand und Platzbedarf der Leitungsdurchführung.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Leitungsdurchführung anzugeben die einfach und kostengünstig herstellbar und die gegenüber herkömmlichen Leitungsdurchführungen erhöhte Zugkräfte an den hindurchgeführten Leitungen aufnehmen kann.

Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einer Leitungsdurchführung zum galvanischen Verbinden einer ersten Schaltungsanordnung mit einer von dieser durch eine Trennwand räumlich getrennten zweiten Schaltungsanordnung, welche Leitungsdurchführung umfaßt:

- ein die Trennwand durchstoßendes Stopfenelement sowie
- wenigstens eine abschnittsweise in das Stopfenelement eingebettete erste Einzelleitung
- mit einem ersten Ende für die erste Schaltungsanordnung und
- mit einem zweiten Ende für die zweite Schaltungsanordnung,
- wobei die wenigstens erste Einzelleitung innerhalb des Stopfenelements eine gekrümmte Raumform aufweist.

Nach einer bevorzugten ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Einzelleitung innerhalb des Stopfenelements mäanderförmig gewunden.

Nach einer bevorzugten zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Einzelleitung innerhalb des Stopfenelements spiralförmig gewunden.

Nach einer bevorzugten dritten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Leitungsdurchführung wenigstens eine abschnittsweise in das Stopfenelement eingebettete und von der ersten Einzelleitung abschnittsweise umschlungene zweite Einzelleitung.

Nach einer bevorzugten vierten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Stopfenelement eine mit Einbettmasse befüllte Hülse.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, neben einem Reibschluß zwischen Einzelleitung und Stopfenelement, insb. der Einbettmasse, in einfacher Weise zusätzlich einen mechanisch höher belastbaren Formschluß zu bewirken.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in einer einzigen Figur der Zeichnung dargestellt ist.

In der Figur ist in einer Querschnittsansicht eine Leitungsdurchführung schematisch dargestellt, die dazu dient, eine erste Schaltungsanordnung 10 mit einer von dieser durch eine Trennwand 30 räumlich getrennten zweiten elektrischen Schaltungsanordnung 20 galvanisch zu Verbinden. Die Schaltungsanordnungen 10 und/oder 20 können z. B. elektronische Schaltungen, insb. Meß- und/oder Betriebsschaltungen, eines Meßgeräts, insb. für Druck, Temperatur, Füllstand, pH-Wert, Leitfähigkeit oder Massedurchfluß etc., sein.

Die Leitungsdurchführung umfaßt ein durch eine Öffnung der Trennwand 30 hindurchsteckbares Stopfenelement 3 in das wenigstens eine erste Einzelleitung 1 abschnittsweise eingebettet ist. Das Stopfenelement 3 kann z. B. wie in der Figur gezeigt, mittels einer Mutter mit der Trennwand 30 verschraubt oder auch in ein nichtgezeigtes Innengewinde vorgenannter Öffnung eingeschraubt sein; es kann aber auch in die Öffnung paßförmig eingesteckt sein.

Das Stopfenelement 3 besteht dazu bevorzugt aus einer, insb. metallischen, Hülse 3a mit einem Lumen, das von einer erstarren gelassenen Einbettmasse 3b, insb. vollständig, ausgefüllt ist. Die Hülse kann z. B. die einer herkömmlichen Aderleitungsdurchführung für, elektrische Betriebsmittel von erhöhter Sicherheit oder für druckfest gekapselte elektrische Betriebsmittel sein. Insbesondere für letzteren Fall, kann die Hülse 3a eine der Erhöhung der Druckbelastbarkeit des Stopfenelements 3 dienende Verzahnung von Hülse 3a und Einbettmasse 3b aufweisen. Diese Verzahnung kann z. B., wie in der Figur schematisch dargestellt, mittels einer oder mehrerer, von der Einbettmasse 3b ausgefüllte Ausnehmungen in der Innenwand der Hülse 3a realisiert werden. Des weiteren kann auch ein an der Innenwand angeformete Schulter oder ein in die Hülse 3a eingeschnittenes Innengewinde zur Realisierung der Verzahnung mit der Einbettmasse 3b dienen.

Als Einbettmasse 3b können alle für Leitungsdurchführungen der beschriebenen Art verwendeten Füllmaterialien, wie z. B. Thermoplaste, insb. Polyolefine, Duroplaste, insb. Epoxidharze, oder Polyurethane verwendet werden. Falls erforderlich, kann das Stopfenelement 3 auch ein mittels vorgenannter Materialien einstückig gefertigtes Formteil sein.

Die Einzelleitung 1 ist wie in der Figur schematisch dargestellt mit einem ersten Ende an die Schaltungsanordnung 10 und mit einem zweiten Ende an die Schaltungsanordnung 20 angeschlossen. Als Einzelleitung 1 können z. B. dem Fachmann bekannte Massiv- oder aber auch Litzedrähte, insb. mit einem Durchmesser in einem Bereich von 0,1 mm bis 4 mm, verwendet werden. Falls erforderlich kann die Einzelleitung 1 innerhalb des Stopfenelements 3 zumindest teilweise abisoliert sein.

Zur Realisierung einer erhöhten zugentlastenden Wirkung für die Einzelleitung 1 ist diese gemäß der Figur innerhalb des Stopfenelements 3 zumindest abschnittsweise so verlegt, daß sie daselbst eine gekrümmte Raumform einnimmt. Dies wird im Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Einzelleitung 1 mit einer zweiten Einzelleitung 2, insb. locker, also unter Bildung von durch die Einbettmasse 3b ausgefüllten Zwischenräumen, verdrillt und somit innerhalb des Stopfenelements 3 spiralförmig gewunden ist. Die die Einzelleitung 1 kann neben der Spiralform praktisch jede andere gekrümmte Raumform innerhalb des Stopfenelements 3 annehmen, wie z. B. eine Mäanderform oder eine einfache Schlaufe. Bei einer hinreichend hohen Flexibilität der Einzelleitung 1 kann diese zur Bildung der gekrümmten Raumform innerhalb des Stopfenelements 3 z. B. auch zu einem Knoten verschlungen sein.

Aufgrund der durch die Einzelleitung 1 beschriebenen gekrümmten Raumform wird zuzüglich zu einem einfachen Reibschluß ein mechanisch weitaus höher belastbarer Formschluß zwischen Einzelleitung 1 und Stopfenelement 3 realisiert. Untersuchungen haben z. B. ergeben, daß bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitungsdurchführung an der Einzelleitung 1 ein Zugkraft angewendet werden kann, die bis zu 20-mal höher als die für herkömmliche Leitungsdurchführungen mit in gestreckter Form verlegten Einzelleitungen ist. Aufgrund dieser erhöhten Zugkraft kann eine Lockerung der Einzelleitung 1 von der Einbettmasse 3b praktisch ausgeschlossen werden, da die so erzielte Auszugsfestigkeit die Reißfestigkeit der verwendeten Einzelleitung 1, insb. im oben genannten Durchmesser- Bereich, ohne weiteres übersteigt.

Claims

1. Leitungsdurchführung zum galvanischen Verbinden einer ersten Schaltungsanordnung (10) mit einer von dieser durch eine Trennwand (30) räumlich getrennten zweiten Schaltungsanordnung (20), welche Leitungsdurchführung umfaßt:
ein die Trennwand (30) durchstoßendes Stopfenelement (3) sowie
wenigstens eine abschnittsweise in das Stopfenelement (3) eingebettete erste Einzelleitung (1)
mit einem ersten Ende für die erste Schaltungsanordnung (10) und
mit einem zweiten Ende für die zweite Schaltungsanordnung (20),
wobei die wenigstens erste Einzelleitung (1) innerhalb des Stopfenelements (3) eine gekrümmte Raumform aufweist.

2. Leitungsdurchführung nach Anspruch 1, bei der die erste Einzelleitung (1) innerhalb des Stopfenelements (3) mäanderförmig gewunden ist.

3. Leitungsdurchführung nach Anspruch 1, bei der die erste Einzelleitung (1) innerhalb des Stopfenelements (3) spiralförmig gewunden ist.

4. Leitungsdurchführung nach Anspruch 3, die wenigstens eine abschnittsweise in das Stopfenelement (3) eingebettete und von der ersten Einzelleitung (1) abschnittsweise umschlungene zweite Einzelleitung (2) umfaßt.

5. Leitungsdurchführung nach Anspruch 1, bei der das Stopfenelement (3) eine mit Einbettmasse (3b) befüllte Hülse (3a) umfaßt.