DE1013483B

DE1013483B - Dichtes Durchfuehrungselement zur UEbertragung von Drehbewegungen, insbesondere fuer Bauteile der Fernmeldetechnik

Info

Publication number: DE1013483B
Application number: DES44886A
Authority: DE
Inventors: Dr Carl Zapf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-07-25
Filing date: 1955-07-25
Publication date: 1957-08-08

Description

DEUTSCHES

Bei Gefäßen, die gegenüber ihrer äußeren Umgebung in irgendeiner Weise dicht abgeschlossen sein sollen (gas-, flüssigkeits- und/oder elektromagnetisch strahlungsdicht), ist es unter Umständen erforderlich, Bewegungen von. der Umgebung aus in das Innere des Gefäßes unter gleichzeitiger Wahrung der Dichtigkeit zu übertragen.

Die Arten der außen stattfindenden Bewegungen sowie der Mechanismus zu der Übertragung dieser Bewegungen in das Gehäuseinnere können verschieden sein. Es sind Anordnungen bekannt, bei denen außen stattfindende Bewegungen im Gehäuseinneren in eine kreisbogenförmige Bewegung umgesetzt werden. Ferner gibt es Vorrichtungen, bei denen ein mit dem Gehäuse dicht verbundenes, elastisch verdrehbares hohles Rohr an seinem freien Ende auf Verdrehung beansprucht wird und diese Verdrehung nach innen auf einen Stab übertragen wird, der sich in dem verdrehbaren Rohr befindet.

Bei der zuletzt genannten Anordnung ist der Verdrehungswinkel offenbar nicht sehr groß. Es kann aber notwendig sein, eine Drehbewegung über 360° auszuführen. Beispielsweise wird man fordern, daß bei einem Potentiometer möglichst eine Drehung über den ganzen Kreisumfang erfolgen soll. Die bisher bekannten Anordnungen gestatten es nicht, derartig große Drehungen zu vollziehen.

Um diese Aufgabe lösen zu können, ist ein Durchführungselement erforderlich, welches aus einem verwindbaren Hohlkörper besteht, der an seinem offenen Ende dicht und fest mit dem Rand einer öffnung in dem abgeschlossenen Gehäuse verbunden und am anderen Ende dicht abgeschlossen ist. In diesem Hohlkörper befindet sich ein Teil, das an dem abgeschlossenen Ende des Hohlkörpers fest mit diesem verbunden ist und an dem offenen Ende des Hohlkörpers in das abgeschlossene Gehäuse hineinragt. Zur Erzielung eines großen Drehwinkels wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Hohlkörper aus einem oder mehreren flachen Streifen besteht, deren Längsseiten, dicht miteinander verbunden, vorzugsweise verlötet sind, und daß sich in der neutralen Achse des verwindbaren Hohlkörpers ein Stab befindet, der die Drehbewegung des abgeschlossenen Endes des Hohlkörpers in das Innere des Gehäuses überträgt.

Wird der tordierbare Hohlkörper an dem der Gehäusewand gegenüberliegenden Ende bzw. die dort dicht durchtretende Achse gedreht, so wird durch die starre Achse diese Drehung in das Innere des abgeschlossenen Raumes übertragen. Dort kann jedei beliebige Vorrichtung angeschlossen sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung, die eine dichte Verbindung des verwindbaren Hohlkörpers mit dem Rand der öffnung in dem abgeschlossenen Gehäuse und

Dichtes Durchführungselement

zur übertragung von Drehbewegungen,

insbesondere für Bauteile

der Fernmeldetechnik

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Carl Zapf, Heidenheim/Brenz,
ist als Erfinder genannt worden

einen dichten Verschluß des Hohlkörpers am anderen Ende mit dem Stab vorsieht, wird eine absolut dichte Durchführung, d. h. Übertragung von Drehbewegungen, ermöglicht. Diese Drehung ist in ihrem Winkel begrenzt durch die endliche Tordierbarkeit des Hohlkörpers. Bei günstiger Wahl des Stoffes und dem erfindungsgemäßen Aufbau des Durchführungselementes wird man eine Drehung bis zu 360° nach beiden Seiten erreichen können. Dieses Durchführungselement ist besonders geeignet für Bauteile der Fernmeldetechnik, insbesondere Potentiometer, Drehkondensatoren, die unter extremen Bedingungen arbeiten sollen, wie z. B. in den. Tropen.

Man wird den verwindbaren Hohlkörper zweckmäßig so ausbilden, daß er je nach den Erfordernissen über seine Länge eine konstante Verwendung· aufweist oder eine Verwindung, die über die Länge nach einer bestimmten Charakteristik verläuft. Je nach den Anforderungen bezüglich der elektromagnetischen Abschirmung wird man den- Hohlkörper, soweit er nicht selbst leitend ist, mit einer leitenden: Schicht versehen und dann je nach den Gegebenheiten mit der Gehäusewandung gut leitend verbinden oder elektrisch isoliert aufsetzen. Für besondere Zwecke kann es geboten sein, das Durchführungselement so auszubilden, daß auch der Durchtritt von radioaktiven Strahlen verhindert werden soll. Dementsprechend ist dann der Hohlkörper in seiner Stärke bzw. Materialbeschaffenheit auszubilden.

Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der Verwendung· eines Hohlkörpers, der aus einem oder mehreren flachen

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Streifen besteht. Um zu einer erhöhten Torsionswirkung zu kommen, kann man diesen flachen Hohlkörper durch einei Druckbehandlung zu einem bandförmigen Gebilde verformen, d. h. zueammenquetschea. Der flache Hohlkörper kann jedoch auch aus einem Kunststoffschlauch bestehen:, wofür besonders Silikonkautschuk oder Polyäthylen geeignet ist. Dabei kann der Kunststoffschlauch, wie bereits oben ausgeführt ist, metallisiert sein, vorzugsweise mittels Niederschlag aus einer Karbonylverbindung. Dieser Überzug erlaubt es zugleich, an den beiden Enden einerseits mit dem Gehäuse und andererseits mit der Drehachse eine Verlötung vorzunehmen.

An Hand der Fig. 1 bis 12 soll die Erfindung an einzelnen Beispielen erläutert werden, wobei weitere Einzelheiten der Erfindung angeführt sind.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht in der Verwendung von zwei bandförmigen Streifen, die an den beiden Längsseiten und an einem Ende dicht miteinander verbunden sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Streifen 31 und 32 sind aufeinandergelegt und an den beiden Längsseiten und am einen Ende miteinander fest verbunden, z. B. durch Verlöten (37). In das Innere dieser beiden Streifen wird der Stab 33 eingeführt und an seinem oberen Ende 34 mit dem freien Ende der beiden bandförmigen Streifen fest verbunden. Das offene Ende des Durchführungselementes wird nun dicht und feist, z. B. durch eine Lötnaht 35, mit der Gehäusewand 36 verbunden. Die bandförmigen Streifen können aus Folie, vorzugsweise aus Metallfolie, oder auch aus genügend verformbarem Glas, Keramik oder Kunststoff bestehen. Die Verbindung der bandförmigen Streifen mit der Gehäusewand kann durch Lotung, Verschweißung, Sinterung, Verklebung oder Klemmverbindung erfolgen, wobei ein Dichtungsmittel zusätzlich Anwendung finden kann. Um diese Verbindung mit der Gehäusewand ohne Schwierigkeiten vornehmen zu können, kann man die Bänder am Anschlußteil zum Behälter mechanisch verstärken. Die Verbindung der Bänder miteinander erfolgt ebenfalls durch Verschweißung, Verlötung, Verklebung, Umbördelung oder durch zusätzliche Elemente. Für besondere Fälle wird es zweckmäßig sein, die Streifen zusätzlich durch besondere Oberflächenbehandlung vakuumdicht zu machen, z. B. durch Tempern, Imprägnieren oder Lackieren. Jeder angeführte bandförmige Streifen kann selbstverständlich aus mehreren dünnen Folien bestehen, die durch Kleben oder Löten fest zusammenhaften. In der Mitte können die bandförmigen Streifen eine· Ausprägung erhalten, in der der Stab' geführt ist. Es kann auch vorteilhaft sein, die Streifen vorzuverwinden, und zwar vorzugsweise entgegengesetzt der gewünschten Drehbewegung. Bei einem Beispiel wurden Kupferfolienstreifen von einer Stärke von 0,005 bis 0,1 mm und einer Breite von 2 bis 3 mm verwendet. Der Durchmesser der Stahlnadel betrug etwa 0,5 mm.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Hohlkörper aus einem bandförmigen Streifen: besteht, dessen Längsseiten aneinandergefügt sind. Dieser Hohlkörper ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt, worin der bandförmige Streifen 21 so' gefaltet ist, daß seine Längsseiten in der neutralen Achse zusammengefügt werden. Der Streifen umschließt wiederum den starren Stab 22.

Um eine möglichst weitgehende Verwindung des Hohlkörpers zu ermöglichen, wird man danach trachten, seine Mantelfläche möglichst nachgiebig, z. B. durch große Flächen, zu. gestalten. Eine mögliche Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, wo der verwindbare Hohlkörper im Querschnitt zu sehen ist. Der aus mehreren Streifen 11 zusammengesetzte, vorzugsweise zusammengelötete Hohlkörper hat einen sternförmigen Querschnitt. In der neutralen Achse befindet sich wiederum der starre Stab' 12. Selbstverständlich ist es auch möglich, diesen. Hohlkörper mit seiner sternförmigen Querschnittsform aus einem Stück herzustellen.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht eine ίο Vergrößerung der Längsseiten des streifenförmigen Hohlkörpers vor, wofür in Fig. 4, 5 und 6 einige Beispiele angegeben sind. In Fig. 4 ist eine wellenförmige, in Fig. 5 eine fächerartige, in Fig. 6 eine zackenförmige Vergrößerung der Längsseiten der bandförmigen Streifen vorgesehen. Diese Verlängerung der Außenkanten der bandförmigen Streifen ist auch durch nachträgliche Verformung oder Temperung möglich.

Wenn es sich bei der vorliegenden Drehbewegung nur um eine kurzzeitige handeln soll, so schlägt die Erfindung weiter vor, den Hohlkörper torsionsfedernd auszubilden, so daß die Drehbewegung nach der Betätigung von selbst wieder rückgängig gemacht wird. Für besondere Zwecke ist es vorteilhaft, über die Länge der Streifen eine veränderliche Federcharakteristik vorzusehen.

Sollen mehrere Durchführungselemente' miteinander verbunden werden, vorzugsweise unter Einschluß eines bestimmten Winkels, wird man zwischen den einzelnen Durchführungselementen Zwischenbehälter vorsehen. In diesen Zwischenbehältern sind Gelenke, Kupplungen oder andere Verbindungen vorgesehen¹. In Fig. 7 sind zwei Durchführungselemente 41 und 42 unter Zwischenschaltung eines Zwischenbehälters 43 miteinander verbunden. Im Innern des Zwischenbehälters 43 ist ein Verbindungsstück 44 vorgesehen. In Fig. 8 stehen die beiden Durchführungselemente 51 und 52 unter einem vorgegebenen Winkel zueinander. In dem Zwischenbehälter 53 ist eine elastische Stabkupplung 54 angeordnet. Für die Winkelübertragung sind auch Kardangelenke geeignet. Der Zwischenbehälter kann feststehend angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, den Zwischenbehälter beweglich anzuordnen und ein oder beide Durchführungselemente festzusetzen.

Zum besonderen Schutz des Durchführungsele!- mentes wird weiter vorgeschlagen, das Durchführungselement mit einer elastischen Masse, z. B. Gummi, zu umhüllen. Hierdurch kann die mechanische Festigkeit der Anordnung bedeutend erhöht werden. Eine andere Möglichkeit, das Durchführungselement zu verstärken, ist in Fig. 9 angegeben. Über das (flache) Durchführungselement 61 mit seinem Stab 62 ist eine starre Hohlachse 63 geschoben. Das eine Ende der Hohlachse ist fest mit dem abgeschlossenen Ende des Durchführungselementes verbunden. Dabei kann das Durchführungselement auch noch über die starre Hohlachse überstehen. Das andere Ende der Hohlachse ist auf der Gehäusewandung 64 drehbar angeordnet, z.B. dadurch, daß die Hohlachse mit Flanschen 65 versehen ist und diese in Gleitflanschen 66 drehbar gelagert sind.

Um ein Überdrehen des Durchführungselementes zu vermeiden, wird man das Durchführungselement oder bei der Verwendung der zusätzlichen Hohlachse diese Hohlachse selbst mit einem Drehanschlag versehen, der den Drehwinkel begrenzt.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Verwindung des Durchführungselementes konstant ist, d. h. pro Längeneinheit der gleiche Winkel zurückgelegt

wird. Ist durch die Materialeigenschaft des Durchführungseleme<n.tes dieses nicht von vornherein gegeben (z. B. durch Vergrößerung der Außenkanten nach Fig. 5), so> wird man die Hohlachse aus mehreren Teilen herstellen, die gegeneinander verdrehbar sind, jedoch' infolge von Drehanschlägen nur um einen bestimmten Winkel. Jeder Teil der starren Hohlachse wird einzeln mit dem Durchführungselement fest verbunden. In Fig. 10 ist eine starre Hohlachse im Schnitt dargestellt, die aus mehreren Teilen 71, 72 und 73 besteht, die durch entsprechende Nuten ineinander drehbar angeordnet sind. In Fig. 11 ist eine ähnliche Anordnung angegeben, bei der die einzelnen Teile 81 und 82 übereinander angeordnet sind, wobei zur Begrenzung des Drehwinkels Zapfen 83 und 84 vorgesehen sind, die in entsprechenden Ausnehmungen 85 und 86 des darunterliegenden Teiles ein bestimmtes Spiel haben. In den Fig. 10 und 11 ist der Deutlichkeit halber das Durchführungselement nicht dargestellt.

Bei der erfindungsgemäß en. Anordnung, die zur Übertragung von Drehbewegungen dient, ist infolge der Verwindung des Hohlkörpers eine gewisse Längenänderung des Hohlkörpers nicht zu vermeiden. Soll jedoch der Stab im Innern des Gehäuses fest und unverschieblich mit einer Anordnung verbunden sein, so müssen Mittel vorgesehen sein, um eine axiale Verschiebung des Hohlkörpers gegenüber dem Stab zu ermöglichen. Läßt das Material des Hohlkörpers selbst eine Dehnung nicht zu, so müssen z. B. balgförmige Erweiterungen vorgesehen werden, wie sie in Fig. 12 dargestellt sind. Das Durchführungselement 101 hat mehrere balgförmige Erweiterungen 102, die ein« axiale Verschiebung ermöglichen. Die letzte balgförmige Erweiterung ist auf der Gehäusewand 103 befestigt. Auch die z. B. nach Fig. 9 übergeschobene Hohlachse muß eine axiale Verschiebung ermöglichen, sei es durch entsprechende Werkstoffwahl oder durch genügendes Spiel innerhalb der Gleitflansche.

Um eine leichte Verdrehung des Stabes in dem Hohlkörper zu ermöglichen, wird man den Stab¹ unter Einfügung elastischer bzw. nachgiebiger bzw. schmierender Stoffe in dem Hohlkörper lagern. Hierzu eignen sich besonders Vakuumfett, Silikonöl, Gummi, Kunststoff, Imprägnier- oder Schmieröl. Sollte eine nicht zu schnelle Verdrehung vorgesehen sein, so kann das zusätzliche Schmiermittel auch bremsende Wirkung haben. Soll das vorgesehene Schmiermittel nicht in das Innere des. abgeschlossenen Gehäuses dringen, so' ist zusätzlich an der öffnung des Gehäuses eine Dichtung vorzusehen, die ein Eindringen des Schmiermittels in das Gehäuse verbindert.

Steht das Gehäuse z. B. unter dem Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit, so ist es zweckmäßig, das Durchführungselement von außen druckzuentlasten, z. B. durch Einfügung einer Flüssigkeit oder einer Paste in die starre Hohlachse nach Fig. 9.

Der bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete starre Stab kann aus Metall, vorzugsweise Stahl, Keramik, Glas oder Kunststoff bestehen. Er kann auch unrunden Querschnitt besitzen, als Hohloder Vollstab ausgebildet sein oder durch eine Spiralfeder ersetzt werden.

Das Durchführungselement kann man an seinem äußeren Ende mit einer entsprechenden Anzeigevorrichtung versehen, die den Grad der Verdrehung anzeigt. Zusätzlich kann eine Rasteranordnung vorgesehen sein, um das Durchführungselement in einer gewünschten Stellung verhalten zu lassen. Sieht man entsprechende Gegenfedern vor, so wird das Durchführungselement nach dem Betätigen in seine ursprüngliche Lage zurückkehren. Der Drehstab kann im Innern des Gehäuses und/oder das Durchführungselement nach außen hin mit Getriebe und Hebelanordnungen verbunden sein, die z. B. auch in dem Gehäuse eine Drehbewegung in eine Scbubbewegung umwandeln. Bei der Verwendung eines bekannten Potentiometers für die Anordnung nach der Erfindung wird man die Achse des Potentiometers möglichst lang wählen und diese zugleich als Stab für das erfindungsgemäße Durchführungselement verwenden. Über die Potentiometerachse wird dann ein Hohlkörper nach der Erfindung angebracht.

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtes, insbesondere gas-, flüssigkeits- und/oder elektromagnetisch strahlungsdichtes Durchführungselement zur Übertragung von Drehbewegungen von außen in ein abgeschlossenes Gehäuse, insbesondere für Bauteile der Fernmeldetechnik, z. B. Potentiometer und Drehkondensatoren, bei dem ein verwindbarer Hohlkörper an seinem offenen Ende dicht und fest mit dem Rand einer Öffnung in dem abgeschlossenen Gehäuse verbunden und an dem anderen Ende dicht abgeschlossen ist und in dem sich ein Teil befindet, das an dem abgeschlossenen Ende des Hohlkörpers fest mit diesem, verbunden ist und an dem offenen Ende des Hohlkörpers in das abgeschlossene Gehäuse hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem oder mehreren flachen Streifen besteht, deren Längsseiten dicht miteinander verbunden, vorzugsweise verlötet sind, und daß sich in der neutralen Achse des verwindbaren Hohlkörpers ein Stab befindet (Fig. 1, 2), der die Drehbewegung des abgeschlossenen Endes des Hohlkörpers in das Innere des Gehäuses überträgt.

2. Durchführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Streifen sternförmig angeordnet sind (Fig. 3).

3. Durchführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten der bandförmigen Streifen durch wellenförmige oder zackenförmdge Ausbildung vergrößert sind (Fig. 4, 5, 6).

4. Durchführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen torsionsfedernd sind mit über ihre Länge veränderlicher Federcharakteristik.

5. Durchführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Durchführungselemente unter Zwischenschaltung dichter Zwischenbehälter hintereinandergeschaltet sind, wobei in den Zwischenbehältern Gelenke so angeordnet sind, daß die Stäbe der einzelnen Durchführungselemente in bebiebigem Winkel zueinander stehen (Fig. 7, 8).

6. Durchführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchführungselement mit einer elastischen Masse, z. B. Gummi, umhüllt, insbesondere umpreßt ist.

7. Durchführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über das Durchführungselement eine starre Hohlachse geschoben ist und daß ein Ende der Hohlachse fest mit dem geschlossenen Ende des Durchführungselementes verbunden' ist und das andere

Ende der Hohlachse auf dem abgeschlossenen Gehäuse, z. B. in Gleitflanschen, drehbar angeordnet ist (Fig. 9).

8. Durchführungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die übergeschobene starre Hohlachse aus mehreren Teilen besteht, die gegeneinander infolge von Drehanschlagen um einen bestimmten Winkel gedreht werden können und einzeln mit dem Durchführungselement fest verbunden sind (Fig. 10, 11).

9. Durchführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewisse axiale Längenänderung des Durch-

führungselementes möglich ist, vorzugsweise unter Verwendung balgförmiger Erweiterungen (Fig. 12).

10. Durchführungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab unter Einfügung elastischer bzw. nachgiebiger bzw. schmierender Stoffe in dem Hohlkörper gelagert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 574 640;
USA.-Patentschriften Nr. 2 539 386, 2 617 306;
Richter, v. Voß : »Bauelemente der Feinmechanik«, Berlin 1952, S. 29/30, Bild93/94.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen