DE102006024967B4

DE102006024967B4 - Wasserdichter Sensor

Info

Publication number: DE102006024967B4
Application number: DE102006024967A
Authority: DE
Inventors: Klaus Manfred Steinich
Original assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Current assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: DE102006024967A1; US20080196919A1; US7863519B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines längswasserdichten elektrischen Sensors mit
– einem dicht verschlossenen Sensorgehäuse (1),
– einem Sensorelement (6) im Inneren des Sensorgehäuses (1),
– Primärleitungen (9), die von dem Sensorelement (6) wegführen,
– einem Kabel (4), das aus dem Gehäuse (1) herausführt,
– Abstandhülsen (7) aus elektrisch nicht leitfähigem Material, in Form von Netzgeweben oder Gittergeweben, welche von Vergussmasse durchdringbar sind,
– mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Gegeneinandergerichtete Enden der Primärleitungen (9) sowie der Adern des Kabels als Sekundärleitungen (10) abisolieren, verzinnen über ihren gesamten Querschnitt und miteinander verlöten,
b) Verschieben der vorher auf jeweils die Primärleitungen (9) oder die Sekundärleitung (10) aufgeschobenen Abstandshülse (7) über die Lötstelle,
c) Vergießen des Freiraumes zwischen Innenquerschnitt des Sensorgehäuses (1) und wenigstens den Abstandshülsen (7) im Bereich der massiven, hohlraumfreien Querschnitte der Leiter (9, 10) vollständig mit Vergussmasse wenigstens über den Längenbereich, in dem sich...

Description

I. Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines längswasserdichten elektrischen Sensors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen längswasserdichten Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
II. Technischer Hintergrund
Alle elektrisch funktionierenden Sensoren, unabhängig davon, was mit ihnen gemessen wird, reagieren auf die vorliegende Feuchtigkeit im Sensorelement und/oder der Auswerteelektronik, also allgemein im Sensorgehäuse, wegen der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers und dessen Korrosionswirkung mit Fehlmessungen oder mit Totalausfall, weshalb wie bei jedem elektrischen Gerät die Abdichtung gegen Feuchtigkeit eine der wichtigsten Voraussetzungen für ein langfristiges Funktionieren des elektrischen Sensors ist.
Dies gilt umso mehr, je empfindlicher oder niederohmiger der elektrische Teil des Sensors ist, unter Umständen jedoch auch für den empfindlichen nicht elektrischen Teil des Sensorelements.
Da aus dem Sensor Messsignale nach außen übermittelt werden müssen, führt aus fast jedem Sensorgehäuse mindestens ein elektrisches Kabel zur Datenübertragung heraus, da die drahtlose Datenübertragung aus einem hermetisch abgeschlossenem Gehäuse heraus eine demgegenüber teure und aufwändige Lösung darstellt.
In der Regel stellt es kein größeres Problem dar, das Gehäuse an sich abzudichten, und auch eine ausreichende Abdichtung, auch mit Langzeitwirkung, zwischen dem Außenumfang des Kabelmantels und dem Innenumfang des Kabeleingangs am Gehäuse zu erstellen, beispielsweise mittels üblicher Dichtbuchsen und übergeschraubter Anpressmuffe.
Sofern der Sensor in einer feuchten Umgebung eingesetzt wird, besteht eine große Langzeitgefahr für den Sensor darin, dass durch das Kabel selbst so genanntes Längswasser in das Sensorgehäuse eintritt, sei es durch Zwischenräume zwischen den einzelnen Aderisolierungen und dem Kabelmantel oder auch durch Zwischenräume innerhalb der Aderisolierung, nämlich zwischen den einzelnen Litzen des aus einer Vielzahl vom Litzen hergestellten elektrischen Leiters in Form einer Ader des Kabels.
Selbst dann, wenn das äußere Ende des Kabels sich nicht in einer Flüssigkeit befindet, sondern lediglich in feuchter Luft, kann durch Temperaturschwankungen (Tag-Nachtwechsel) und dadurch einhergehende Druckschwankungen innerhalb des Kabels ein Pumpeffekt bewirkt werden, der mittel- bis langfristig schädigende Mengen an Feuchtigkeit, auch in Gasform, aus der Umgebungsluft in das Gehäuse des Sensors hineintransportiert.
Die DE 34 12 786 A1 offenbart als nächstreichender Stand der Technik bereits ein Verfahren zur Herstellung einer längswasserdichten Kabeldurchführung, bei dem zunächst ein in einem Gehäuse befindlicher Längsabschnitt der Adern eines Kabels abisoliert wird, so dass deren Kabellitzen freiliegen. Anschließend wird durch Verlöten in jedem abisolierten Längsabschnitt ein massiver Querschnitt gebildet. Schließlich wird jeweils zwischen einem massiven Querschnitt und der Aderisolierung ein Schrumpfschlauch 11 zur Abdichtung angeordnet und das Gehäuseinnere mit Vergussmasse ausgefüllt. Dabei dienen die Schrumpfschläuche jeweils zur Abdichtung zwischen der Aderisolation 8 und dem massiven Querschnitt.
Die DE 195 30 422 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer längswasserdichten Kabeldurchführung, bei dem zunächst ein Längsbereich der Adern eines Kabels von der Isolierung befreit wird und anschließend die freiliegenden Kabellitzen zur Bildung eines massiven Querschnitts in Kunststoff oder Klebstoff getränkt werden. Danach wird ein Schrumpfschlauch als Dichtung gegenüber dem Durchführungsgehäuse um die freigelegten massiven Aderquerschnitte gelegt. Der vorher mit einem Klebstoff versehene Schrumpfschlauch wird dann einem Schrumpfungsvorgang unterzogen. Abschließend wird die gesamte Anordnung mit einem Kunstharz umspritzt.
Die DE 14 90 393 C beschreibt ein Verfahren zur Isolierung von elektrischen Maschinen, insbesondere auch von Wicklungsleitern, bei dem zunächst eine Isolierung trocken aufgebracht wird, dann eine für das Imprägnierharz durchlässige Hülse um die Wicklungsleiter gelegt wird, und schließlich die gesamte Anordnung mit den Wicklungsleitern in ein Tränkbad aus Gießharz getaucht wird. Die Wicklungsanordnung verbleibt nur solange in dem Tränkbad, bis das in die Isolierung eingedrungene Tränkharz angeliert ist. Danach wird die Wicklungsanordnung wieder aus dem Tränkbad entfernt. Die Hülse dient insbesondere zum Zwecke der Konturgebung der Wicklungsanordnung. Die Hülse kann zusätzlich auch ein Mittel zur Beschleunigung des Härtungsvorgangs enthalten.
Des weiteren zeigt die DE 19859417 eine Abstandshülse um den elektrischen Leiter herum mit zwei Kammern, die durch die stirnseitigen Öffnungen hindurch von der Vergussmasse gefüllt werden kann und die gleichzeitig Kurzschlüsse zwischen den Adern und Steckerteilen verhindert.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Ausgehend vom Stand der Technik gemäß DE 34 12 786 A1 ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Sensors sowie einen dazugehörigen längswasserdichten Sensor zu schaffen, bei dem eine kurzschlusssichere Anordnung der Leiter in dem Gehäuse bei effizienter Längswasserabdichtung und im Rahmen einer vereinfachten Herstellung möglich ist.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Kombination verschiedener Abdichtungsmaßnahmen wird verhindert, dass auf jedwedem Weg aus dem Kabel Wasser zum Sensorelement, also in den Innenraum des Gehäuses, eindringen kann:
Durch Umgestaltung der elektrischen Leiter des Kabels wenigstens in einem bestimmten Längsabschnitt zu einem massiven, hohlraumfreien Querschnitt, beispielsweise durch Verlöten der vorher einzeln vorliegenden Litzen des Leiters zu einem massiven Querschnitt, wird verhindert, dass zwischen den einzelnen Litzen Wasser in Längsrichtung des Kabels vordringen kann. Falls der elektrische Leiter bereits aus einem massiven Material besteht, ist eine diesbezügliche Umgestaltung nicht mehr notwendig. Durch die Abdichtung dieses massiven Querschnitts des Leiters radial gegen die umgebende Aderisolierung kann zwischen Leiter und Aderisolierung kein Wasser vorwärts dringen.
Durch die Abdichtung der Aderisolierung gegenüber dem Mantel des Kabels und gegenüber den anderen Adern bzw. einem Seelenmaterial zwischen den Adern wird das Vordringen von Wasser im Bereich zwischen den einzelnen Adern und innerhalb des Kabelmantels verhindert.
Durch die Abdichtung zwischen Kabelmantel und dem Innenumfang des Gehäuses wird das Eindringen von Wasser zwischen Kabelumfang und Gehäuse vermieden.
Eine besonders einfache Lösung, diese Abdichtungen konstruktiv zu lösen besteht darin, in einem Längsabschnitt, der all die hohlraumfreien Querschnitte mit beinhaltet, mit einer Vergussmasse zu vergießen, die als Dichtung wirkt und vorzugsweise ein aushärtende Vergussmasse ist.
Anstelle nur den entsprechenden Längenabschnitt, in dem sich die freigelegten, massiven Leiterquerschnitte befinden, zu vergießen, kann auch der gesamte Innenraum des Gehäuses vergossen werden, also einschließlich des Sensorelements, sofern dies aus anderen Gründen für das Sensorelement nicht schädlich ist, beispielsweise aufgrund der beim Aushärten der Vergussmasse entstehenden Reaktionswärme.
Sofern die elektrischen Leiter des Kabels bis an das Sensorelement herangeführt werden, kann der Längsbereich, in dem die Leiter zu einem massiven hohlraumfreien Querschnitt umgestaltet werden, an jeder beliebigen Stelle innerhalb des Sensorgehäuses liegen, unter Umständen auch erst die Verbindungsstelle zum Sensorelement hin sein, wobei dann das Sensorelement fast unumgänglich mit eingegossen werden muss.
Falls dies nicht gewünscht ist, müssten in diesem Fall an einer vom Sensorelement ausreichend weit zurückversetzten Stelle innerhalb des Sensorgehäuses die Adern des Kabels über einen bestimmten Längenbereich sowohl von dem Mantel als auch den Aderisolierungen befreit werden, damit die Vergussmasse bis zu den elektrischen Leitern vordringen kann.
Da dies bei einem durchgehenden Kabel handwerklich schwer zu bewerkstelligen ist, und darüber hinaus an den verwendeten Sensorelementen oder elektronischen Bauelementen der Auswerteschaltung im Sensorgehäuse lieber sehr dünne elektrische Leiter als Primärleitungen verwendet werden als die mittels eines Kabels hereingeführten dickeren Adern als Sekundärleitungen, wird die Stelle der Verlötung zwischen Primär- und Sekundärleitungen als der Bereich benutzt, in dem wegen der Verlötung der Litzen zueinander in aller Regel auch die Litzen selbst durch das Lötzinn bereits zu einem massiven Querschnitt verfestigt sind.
Für die elektrische Funktion des Sensors ist es von Bedeutung, dass die Bereiche mit massivem Querschnitt, die aber für den Verfestigungsvorgang abisoliert wurden, zwischen den einzelnen Leitern keine Querberührungen und Kurzschlüsse aufweisen.
Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden:
Eine sehr einfache Lösung ist das Umhüllen jeder dieser elektrischen Leiter mit einer Abstandshülse, welche aus einerseits elektrisch nicht leitfähigem Material besteht und andererseits das Eindringen der Vergussmasse durch die Hülse zu dem elektrischen Leiter und dessen vollständige Einhüllung zulässt. Zu diesem Zweck ist die Abstandshülse aus einem Netzgewebe oder Gittergewebe z. B. aus Kunststoff.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die einzelnen Leiter ausreichend nebeneinander zu positionieren, z. B. durch Anordnung in den Ausnehmungen einer quer verlaufenden Platte als Abstandshalter, und dies nahe genug an den abisolierten Längsbereichen, die vergossen werden sollen, so dass dort keine Querberührung mehr stattfinden kann.
Der Abstandshalter muss so beschaffen und angeordnet, dass er das vollständige Umschließen der abisolierten elektrischen Leiter in dem Bereich mit massivem Querschnitt mittels Vergussmasse nicht behindert.
Das Vergießen selbst muss so durchgeführt werden, dass keine Lufteinschlüsse innerhalb des Sensorgehäuses entstehen, in denen unter Umständen elektrischen Leiter und damit auch Längswasser münden oder elektrische Komponenten, die damit wiederum der Beschädigung unterliegen können.
Sofern das Sensorgehäuse ohnehin eine großflächige Öffnung besitzt, die zum Schluss mittels eines Deckels dicht verschlossen wird, kann das Einfüllen der Vergussmasse natürlich über diese Deckelöffnung erfolgen, zumindest dann, wenn sich die Deckelöffnung in der dafür geeigneten Position, also etwa dem Vergussbereich gegenüberliegend, befindet.
Falls das Gehäuse keinen lösbaren Deckel aufweist, sondern nur aus beispielsweise zwei Halbschalen besteht, die einmalig gegeneinander verrastet und mittels der Vergussmasse auch verklebt werden, ist dies nicht mehr möglich, da die beiden Schalen vor dem Vergießen gegeneinander fixiert werden müssen.
Der blasenfreie Verguss wird dann z. B. dadurch erreicht, dass das zum Verguss fertige und mit den entsprechenden Komponenten gefüllte Sensorgehäuse über nicht nur eine Vergussöffnung zum Einfüllen der Vergussmasse verfügt, sondern auch eine zweite Entlüftungsöffnung, aus welcher die zu verdrängende Luft aus dem Inneren des Sensorgehäuses ausgepresst werden kann durch die vordringende Vergussmasse.
Die Entlüftungsöffnung sollte deshalb während des Vergusses und Aushärtens höher liegen als die Einfüllöffnung oder zumindest so hoch, dass im Bereich darüber keine elektrischen Komponenten mehr vorhanden sind.
Die Abdichtung zwischen Außenumfang des Kabels, also Außenumfang des Mantels, und dem Innenumfang des Kabeleingangs im Gehäuse wird vorzugsweise mittels eines konventionellen Kabelendverschlusses durchgeführt, bei dem eine ringförmige Dichtbuchse mit einem vorzugsweise konischen Querschnitt in den Abstand zwischen Außenumfang des Kabels und Innenumfang des Kabeleinganges eingesetzt und in Längsrichtung vorwärts gepresst wird mittels einer kappenförmigen, aufgesetzten und verschraubten Schraubmuffe. Der Kabelendverschluss dient gleichzeitig zum Verhindern des Auslaufens der Vergussmasse beim Vergießen.
Das Vergießen kann auch stufenweise erfolgen nach dem Aushärten der jeweils vorangehenden Stufe, insbesondere wenn die Wärmeentwicklung im Sensor bei den einzelnen Stufen begrenzt werden soll.
Da die Vergussmasse in der Regel beim Aushärten schwindet, kann das Volumen in der Entlüftungsöffnung als Puffervolumen für den Schwund der Vergussmasse benutzt werden, so dass bei einem zunächst Auffüllen bis zur Außenkante der Entlüftungsöffnung sichergestellt ist, dass auch nach dem Aushärten die Vergussmasse nicht weiter zurückweicht als bis zum Unterkante der Entlüftungsöffnung.
c) Ausführungsbeispiele
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1: einen Längsschnitt durch einen für den Verguss fertig gestellten längswasserdichten Sensor.
1 zeigt das z. B. rotationssymmetrische, hülsenförmige Sensorgehäuse 1 sowie die ebenfalls meist rotationssymmetrisch ausgebildete Dichtbuchse 3.2 mit ihrem konisch zulaufenden vorderen Ende, welches durch axiales Einpressen den Außenumfang des Kabels 4 gegenüber dem Innenumfang des Kabeleingangs 1a des Gehäuses 1 abdichtet, wobei das axiale Einpressen mittels der handelsüblichen, topfförmigen Schraubmuffe 3.1 erfolgt.
Wie ersichtlich, besteht das Kabel 4 selbst aus mehreren Adern, die die Sekundärleitungen 10 darstellen und jeweils mit einer eigenen Aderisolierung 10a versehen sind, welche wiederum im Abstand zueinander innerhalb eines Kabelmantels 4a, beabstandet durch die Kabelseele 4b, aufgenommen sind.
Im vorderen, in 1 linken, Ende des Sensorgehäuse 1 ist das Sensorelement 6 angeordnet, beispielsweise ein elektronischer Chip oder eine elektrische Schaltung, auf der sich das Sensorelement befindet und von dem Primärleitungen 9 wegführen, von denen jeweils eine mit einer der Adern des Kabels 4 als Sekundärleitung 10 verbunden ist.
Um ein Eindringen von Längswasser durch das Kabel hindurch in das Innere, also den Innenraum 15 im Sensorgehäuse 1, zuverlässig zu vermeiden, muss bei jeder einzelnen Ader eine Abdichtung sowohl der einzelnen Litzen des elektrischen Leiters untereinander als auch der Litzen gegenüber der Aderisolierung 10a, 9a durchgeführt werden und darüber hinaus eine Abdichtung jeder einzelnen Ader gegenüber dem Mantel 4a des Kabels 4 und allen anderen Adern des Kabels 4, beispielsweise durch einen Verguss mit einem Dichtmittel, insbesondere einem aushärtenden Dichtmittel.
Diese Abdichtung ist beispielsweise dann gegeben, wenn auf diese Art und Weise der gesamte Querschnitt zwischen dem Innenumfang des Gehäuses 1 und dem Außenumfang sämtlicher elektrischen Leiter 9, 10 sowie die Zwischenräume zwischen den Litzen der Leiter 9, 10 abgedichtet ist.
Das Abdichten der Zwischenräume zwischen den Litzen der Leiter, falls diese Leiter der Sekundärleitungen, also der einzelnen Adern, nicht ohnehin einen massiven Querschnitt besitzen, erfolgt durch Eindringen von flüssigem Lötzinn, während alle anderen Abdichtungen durch Vergussmasse gebildet werden.
Zu diesem Zweck kann das Sensorgehäuse 1 einen Kabeleingang 1a aufweisen, dessen Innenquerschnitt nur geringfügig größer ist als der Außenumfang des Kabels und der in axialer Richtung lang genug ist, um alle Längsabschnitte der elektrischen Leiter, bei denen deren Querschnitt zu einem massiven Querschnitt umgestaltet wurde, aufzunehmen.
Die Herstellung des Sensors erfolgt dann in folgenden Schritten:

– Abisolieren der vom Sensorelement 6 wegweisenden freien Enden der Primärleitungen 9 in einem definierten Abstand vom Sensorelement 6 und auf eine definierte Läge,
– Entfernen des Kabelmantels 4a vom Kabel 4 über eine bestimmte Länge,
– Freilegen der einzelnen Adern als Sekundärleitungen 10 von der Seele,
– Kürzen der Adern auf bestimmte Längen abhängig vom Ende der Kabelisolierung 4a oder vom Ende der anderen Adern,
– Entfernen der Aderisolierung 9a, 10a über eine bestimmte Länge von den einzelnen Adern,
– Aufschieben einer Abstandshülse 7 auf das Ende jeder Primärleitung 9 oder dazugehörigen Sekundärleitung 10,
– Verzinnen der Enden von Sekundär- und Primärleitung 10, 9, unter Umständen unter Verwendung von Löthülsen,
– Verlöten jeweils einer Primärleitung 9 mit einer Sekundärleitung 10 und
– anschließendes Überschieben der Abstandshülse 7 über den verlöteten Bereich mit massivem Querschnitt,
– Einlegen des Sensorelementes 6 in den Innenraum 15 des Sensorgehäuses 1 so, dass der Kabelmantel 4a noch in den Kabeleingang 1a hineinreicht,
– Heranschieben der Dichtbuchse 3.2 in den Zwischenraum zwischen Kabelmantel 4a und Beginn des Kabeleinganges 1a, axiales Aufschieben und Verschrauben der Schraubmuffe 3.1 auf den Außenumfang des Kabeleingangs 1a.

Nachdem auf diese Art und Weise die Positionierung der Abschnitte mit massivem Leiterquerschnitt im Inneren des Sensorgehäuses durchgeführt wurde und der Zwischenzustand gemäß 1 erreicht ist, wird nun der Innenraum 15 wenigstens im Bereich der massiven Querschnitte mit Vergussmasse angefüllt.
Dies erfolgt vorzugsweise bei noch nicht aufgesetztem Deckel 11 von der Deckelöffnung her, indem die Vergussmasse durch die Deckelöffnung, vorzugsweise am Sensorelement 6 vorbei, eingefüllt wird bei etwa senkrecht stehendem Sensorgehäuse 1, bis zur gewünschten Vergusshöhe, also zumindest über die Verbindungsstellen zwischen Primärleitungen und Sekundärleitungen hinweg, eventuell auch bis auch der Sensor 6 mit umschlossen ist.
In diesem Fall sind die eingezeichnete Vergussöffnung 16 und Entlüftungsöffnung 17 nicht notwendig und diese werden nur benutzt, falls aus irgendeinem Grund das Gehäuse beim Vergießen bereits im Wesentlichen geschlossen ist, also beispielsweise kein abnehmbarer Deckel 11 vorhanden ist, sondern dies eine geschlossene Gehäuseseite ist.
Vorzugsweise wird dann das Sensorgehäuse so positioniert, dass die ebenfalls im Gehäuse vorhandene Entlüftungsöffnung 17 höher liegt als die Vergussöffnung 16 und darüber hinaus ist der zu vergießende Innenraum 15 so gestaltet, dass beim Vergießen und Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels der Vergussmasse dabei keine nicht von der Vergussmasse ausgefüllte und nicht entlüftete Hohlräume verbleiben, in denen insbesondere elektrische Komponenten untergebracht sind.
Auf diese Art und Weise kann entweder nur der Bereich des Kabeleinganges 1a oder der gesamte Innenraum 15 einschließlich des Sensorelementes 6 vergossen werden, sofern der Verguss für das Sensorelement 6 nicht mechanisch nachteilig oder aufgrund der Hitzeentwicklung beim Aushärten der Vergussmasse schädlich Ist.
Gemäß 1 besteht der Kabeleingang 1a aus einem hohlzylindrischen Innenraum, in dessen Längserstreckung sämtliche zu einem massiven Querschnitt umgestalteten Schnitte der Leiter positioniert werden und in dessen Innenumfang mehrere ringförmig umlaufende oder punktuell radial nach außen führende Ankerkammern 12 ausgebildet sind, in die die Vergussmasse ebenfalls eindringt und sich in Längsrichtung 8, der Kabel-Verlaufsrichtung, nach dem Aushärten verankert, wodurch gleichzeitig eine Zugentlastung für das Kabel geboten wird.
Sofern nur der Kabeleingang 1a ergossen werden soll, erfolgt dies durch schräge oder gar vertikale Ausrichtung der Kabellängsachse 10 mit dem Sensorgehäuse 1 mit dem Kabelendverschluss 3 nach unten, während bei Komplettverguss auch die Horizontallage beim Vergießen und Aushärten beibehalten werden kann.
Die Abstandshülsen 7 bestehen dabei aus elektrisch nicht leitendem Material und reichen von dem abisolierten, mittels Lötzinn zum massiven Querschnitt umgestalteten Bereich bis auf die beiden angrenzenden Aderisolierungen 9a, 10a der Primärleitung 9 und Sekundärleitung 10.
Vorzugsweise besteht jede Abstandshülse 7 dabei aus einem Netzgewebe, welches problemlos von der Vergussmasse durchdrungen werden kann, so dass diese voll umfänglich bis zum Querschnitt des Leiters vordringen kann.
Falls die Abstandshülse 7 diese Eigenschaft der Durchdringbarkeit für die Vergussmasse nicht aufweist, so wird durch die Vergussmasse zumindest das jeweilige freie Ende der Abstandshülse 7 gegenüber der jeweiligen Aderisolierung 9a, 10a abgedichtet und auch dadurch das Vordringen von Längswasser zum Sensorelement 6 verhindert.

1: Sensorgehäuse, Gehäuse
1a: Kabeleingang
2: Vergusskompartment (primär)
3: Kabelendverschluss
3.1: Schraubmuffe
3.2: Dichtbuchse
4: Kabel
4a: Kabelmantel
4b: Seele
5: Dichtmittel (O-Ring)
6: Sensorelement
7: Abstandshülse
8: Längsrichtung
9: Primärleitung
9a: Aderisolierung
10: Sekundärleitung
10a: Aderisolierung
11: Deckel
12: Ankerkammer
13
14: Schraubverbindung
15: Innenraum
16: Vergussöffnung
17: Entlüftungsöffnung

Claims

Verfahren zum Herstellen eines längswasserdichten elektrischen Sensors mit – einem dicht verschlossenen Sensorgehäuse (1), – einem Sensorelement (6) im Inneren des Sensorgehäuses (1), – Primärleitungen (9), die von dem Sensorelement (6) wegführen, – einem Kabel (4), das aus dem Gehäuse (1) herausführt, – Abstandhülsen (7) aus elektrisch nicht leitfähigem Material, in Form von Netzgeweben oder Gittergeweben, welche von Vergussmasse durchdringbar sind, – mit folgenden Verfahrensschritten: a) Gegeneinandergerichtete Enden der Primärleitungen (9) sowie der Adern des Kabels als Sekundärleitungen (10) abisolieren, verzinnen über ihren gesamten Querschnitt und miteinander verlöten, b) Verschieben der vorher auf jeweils die Primärleitungen (9) oder die Sekundärleitung (10) aufgeschobenen Abstandshülse (7) über die Lötstelle, c) Vergießen des Freiraumes zwischen Innenquerschnitt des Sensorgehäuses (1) und wenigstens den Abstandshülsen (7) im Bereich der massiven, hohlraumfreien Querschnitte der Leiter (9, 10) vollständig mit Vergussmasse wenigstens über den Längenbereich, in dem sich alle Abstandshülsen (7) befinden, wobei die Vergussmasse durch die Abstandshülsen (7) zu den Leitern (9, 10) durchdringt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern des Kabels (4) in Form von Litzen vorliegen und die massiven Querschnitte durch Verlöten hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshülsen (7) aus Kunststoff bestehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtbuchse (3.2) am Kabelauslass (1a) den Kabelmantel (4a) umschließend in den Kabelauslass eingesetzt und von einer Schraubmuffe (3.1) gegen das Gehäuse (1) gepresst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Adern außerhalb des Längsbereichs des Kabelmantels (4a) in die Ausnehmungen einer Querplatte als Abstandshalter eingelegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, während des Vergießens und Aushärtens das Gehäuse (1) so positioniert ist, dass die Entlüftungsöffnung (17) höher liegt als die Vergussöffnung (16) und vergossen wird, bis in der Entlüftungsöffnung Vergussmasse zu sehen ist oder aus der Entlüftungsöffnung (17) austritt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Entlüftungsöffnung (17) groß genug dimensioniert ist, um als Puffervolumen für den Schwund der Vergussmasse beim Aushärten zu dienen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (15) des Sensorgehäuses (1) komplett vergossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (15) des Sensorgehäuses (1) stufenweise nach Aushärten der jeweils vorangehenden Stufe komplett vergossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindringen des Lötzinns zwischen die Litzen der Adern erreicht wird durch Aufsteigen des flüssigen Lötzinns entgegen der Schwerkraft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verlöten zumindest die Sekundärleitungen (10) jeweils in Löthülsen gesteckt und in diesen verlötetet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verlöten die Sekundärleitungen (10) und die Primärleitungen (9) an den Enden verzinnt werden.
Längswasserdichter elektrischer Sensor mit – einem dicht verschlossenen Sensorgehäuse (1), – einem Sensorelement (6), im inneren des Sensorgehäuses (1) – wenigstens einem aus dem Gehäuse (1) herausführenden Kabel (4), – Primärleitungen (9), die von dem Sensorelement (6) wegführen und mit den Adern des Kabels (4) als Sekundärleitungen (10) verlötet sind, wobei im Inneren des Sensorgehäuses (1) – die elektrischen Leiter des Kabels (4) wenigstens in einem Längsabschnitt abisoliert sind und einen massiven, hohlraumfreien Querschnitt aufweisen, – in einem Längsbereich, in dem alle massiven Querschnitte aller Leiter (9, 10) enthalten sind, der gesamte Innenraum (15) zwischen Gehäuse (1) und den massiven Leitern (9, 10) hohlraumfrei mit Vergussmasse ausgefüllt ist, und – eine Beabstandungsvorrichtung vorgesehen ist, welche die von der Aderisolierung freigelegten, massiven Leiterquerschnitte auf Abstand zueinander hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsvorrichtung eine von der Vergussmasse durchsetzbare Abstandshülse (7) aus elektrisch nicht leitfähigem Material in Form eines Gittergewebes oder eines Netzgewebes umfasst.
Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Leiterdichtung den massiven Querschnitt des Leieters (9, 10) gegen die Aderisolierung (9a) abdichtet, – eine Aderdichtung die Aderisolierung (9a) gegen den Mantel (4a) des Kabels (4) und gegenüber allen anderen Adern abdichtet, und – eine Manteldichtung den Kabelmantel (4a) gegen das Gehäuse (1) abdichtet.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–14, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Innenraum (15) des Gehäuses (1) mit ausgehärteter Vergussmasse vergossen ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des massiven, hohlraumfreien Querschnittes der elektrischen Leiter (9, 10) gebildet wird aus einer Lötstelle zwischen der innerhalb des Sensors verwendeten dünnen Primärleitung (9) und einer Ader des ins Gehäuse (1) führenden Kabels (4) als Sekundärleitung (10).
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–16, dadurch gekennzeichnet, dass als Beabstandungsvorrichtung das Einlegen der mit Aderisolierungen versehenen Adern in Längsrichtung zum massiven Querschnitt versetzt in einen mechanischen Abstandshalter, insbesondere eine Querplatte mit Ausnehmungen für die einzelnen Adern, erfolgt.
Sensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querplatte als Begrenzung für den Vergussbereich dient.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandsvorrichtung aus einem Längsversatz der Abschnitte mit massivem, hohlraumfreien Querschnitt einerseits und einer Parallelführung der einzelnen Adern andererseits erfolgt.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelführung durch Querplatten mit Ausnehmungen für die einzelnen Adern, gebildet wird und die Querplatten als Begrenzung für den Vergussbereich in Längsrichtung ausbildet sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–20, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteldichtung eine Dichtbuchse mit konischem Querschnitt ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Vergussöffnung (16) und eine Entlüftungsöffnung (17) aufweisen und die Entlüftungsöffnung (17) an einem höher liegenden Punkt als die Vergussöffnung (16) – während der Verguss- und Aushärtephase – angeordnet ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–22, dadurch gekennzeichnet, dass durch Hinterschneidungen im Innenumfang des Gehäuses als Ankerkammern (12) in Längsrichtung die Vergussmasse gleichzeitig als Zugentlastung für das Kabel dient.