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Die Erfindung betrifft eine Kabelverschraubung für ein Abschirm- oder Erdungskabel, umfassend einen mit einem Gehäuse verbindbaren, elektrisch leitfähigen Stutzen und eine mit dem Stutzen verbindbare oder verbundene Klemmeinrichtung, wobei die Klemmeinrichtung einen elektrisch leitfähigen ersten Klemmkörper mit einer Kabeldurchführung und mit einer ersten Klemmfläche aufweist und einen zweiten Klemmkörper mit einer zweiten Klemmfläche, wobei ein elektrisch leitfähiger Kabelschirm zwischen den Klemmflächen aufnehmbar und dort festlegbar ist.
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Eine Kabelverschraubung der vorstehend genannten Art ist aus der
GB 2377829 A bekannt. Diese Kabelverschraubung ermöglicht eine besonders zuverlässige Festlegung des Kabelschirms eines Kabels, so dass sich eine solche Kabelverschraubung insbesondere für armierte Kabelschirme eignet.
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Kabelverschraubungen der vorstehend genannten Art werden verwendet, um ein Kabel durch eine Öffnung einer Gehäusewand hindurchführen zu können, um eine Kabelverbindung zwischen einem Gehäuseinnenraum und einem Gehäuseaußenraum zu schaffen. Durch eine metallische Ausbildung eines Gehäuses wird eine Abschirmwirkung erzielt. Diese Abschirmwirkung schützt im Gehäuseinnenraum angeordnete elektrische Bauteile gegen außerhalb des Gehäuses vorhandene elektromagnetische Störungen. Gleichzeitig wird der Gehäuseaußenraum vor elektromagnetischen Störungen geschützt, die durch die im Gehäuseinnenraum angeordneten elektrischen Bauteile bedingt sind. Eine zusätzliche Abschirmwirkung wird dadurch erzielt, dass auch das Kabel, welches durch die Kabelverschraubung hindurchgeführt ist, einen Kabelschirm aufweist. Für eine Optimierung der Abschirmwirkung des Gesamtsystems ist es nun erforderlich, eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kabelschirm einerseits und dem Gehäuse andererseits herzustellen. Dies wird bei der aus der
GB 2377829 A bekannten Kabelverschraubung dadurch erreicht, dass ein mit dem Kabelschirm in Kontakt stehender Klemmring, eine mit dem Klemmring in Kontakt stehende Schraubmutter und der mit der Schraubmutter verschraubbare Stutzen aus einem metallischen Material hergestellt sind.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kabelverschraubung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein möglichst gutes Abschirmverhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Anschlussklemme der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement mit einer ersten Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des ersten Klemmkörpers und mit einer zweiten Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des Stutzens.
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Bei der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung ist ein Kontaktelement vorgesehen, welches eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen dem ersten Klemmkörper und dem Stutzen des Gehäuses herstellt. Auf diese Weise kann eine elektrische Ladung auf direktem Weg von einem Kabelschirm über den ersten Klemmkörper, das Kontaktelement und den Stutzen in ein elektrisch leitfähiges Gehäuse abgeleitet werden. Hierbei ist eine optimale Kontaktierung sowohl des ersten Klemmkörpers als auch des Stutzens dadurch gewährleistet, dass das Kontaktelement voneinander separate Kontaktflächen aufweist, die jeweils zur Anlage an den Klemmkörper einerseits und an den Stutzen andererseits optimiert sind.
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Die erfindungsgemäße Kabelverschraubung ermöglicht es, auf einen elektrischen Leitpfad verzichten zu können, der bei der aus der
GB 2377829 A bekannten Kabelverschraubung vorhanden ist. Bei diesem bekannten Leitpfad ist eine Kontaktstelle durch eine Gewindepaarung gebildet. Eine solche Gewindepaarung ist jedoch schmutzanfällig und unterliegt daher hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit Schwankungen. Die erfindungsgemäße Kabelverschraubung ermöglicht demgegenüber eine dauerhafte Verbesserung des Abschirmverhaltens.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Kabelschirm ein Teil eines Kabels verstanden, welches eine Abschirmfunktion hat. In vorteilhafter Weise ist ein solcher Kabelschirm durch eine Armierung, ein Band, durch Drähte und/oder ein Geflecht aus Metall gebildet.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem elektrisch leitfähigen Material vorzugsweise ein metallisches Material, insbesondere Messing oder Edelstahl, verstanden. Es ist aber auch möglich, dass ein elektrisch leitfähiges Material durch ein Kunststoffmaterial gebildet ist, welches mit elektrisch leitfähigen Zusätzen versetzt ist, beispielsweise mit Teilchen, Fasern oder Partikeln. Solche Materialien sind aus der
DE 10 2008 019 165 A1 bekannt und werden hiermit in Bezug genommen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Klemmkörper eine Klemmkörper-Kontaktfläche aufweist, mittels welcher die erste Kontaktfläche bei Festlegung der Abschirmeinrichtung zwischen den Klemmflächen mit einer Kontaktkraft beaufschlagbar ist. Hierdurch wird ein besonders niederohmiger Kontakt zwischen dem ersten Klemmkörper und dem Kontaktelement geschaffen. Die Kontaktkraft hat den weiteren Vorteil, dass auch bei beispielsweise durch Vibrationen verursachten Erschütterungen die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Klemmkörper und dem Kontaktelement erhalten bleibt.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn in dem Stutzen ein erstes Dichtungselement angeordnet ist, welches das Kontaktelement gegen die Kontaktkraft abstützt. Dies hat den Vorteil, dass ein zur Abdichtung meist ohnehin vorhandenes Bauteil als elastischer Gegenhalter für das Kontaktelement verwendet werden kann. Hierdurch wird die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Klemmkörper und dem Kontaktelement weiter verbessert.
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Das erste Dichtungselement ist beispielsweise zur dichtenden Anlage gegen einen Kabelinnenmantel ausgebildet. Der Kabelinnenmantel trägt auf seiner Außenseite den Kabelschirm. Es ist aber auch möglich, dass das erste Dichtungselement zur dichtenden Anlage gegen einen Kabelaußenmantel ausgebildet ist. Der Kabelaußenmantel umhüllt den Kabelschirm, so dass der Kabelschirm zwischen dem Kabelaußenmantel und dem Kabelinnenmantel angeordnet ist.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn sich die erste Kontaktfläche des Kontaktelements und die Klemmkörper-Kontaktfläche quer, insbesondere senkrecht, zu einer Kabelführungsrichtung erstrecken. Hierdurch kann ein Kontakt zwischen der ersten Kontaktfläche des Kontaktelements und der Klemmkörper-Kontaktfläche in einfacher Weise durch Fügen des Klemmkörpers und des Kontaktelements in einer zu der Kabelführungsrichtung parallelen Richtung erfolgen.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn das Kontaktelement derart elastisch verformbar ist, dass es in einem mit dem Stutzen gefügten Zustand mit seiner zweiten Kontaktfläche unter Eigenspannung an einer Stutzen-Kontaktfläche anliegt. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Stutzen gewährleistet. Diese Kontaktierung ist insbesondere unempfindlich gegenüber Vibrationen.
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Eine besonders gute elektrische Kontaktierung zwischen der zweiten Kontaktfläche und der Stutzen-Kontaktfläche wird darüber hinaus erreicht, wenn diese Flächen zueinander konzentrisch sind.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontaktelement ringförmig ist, insbesondere ringscheibenförmig. Hierdurch ist es möglich, entlang des Umfangs des Kontaktelements einen Kontakt mit dem Stutzen herzustellen. Eine ringscheibenförmige Ausgestaltung des Kontaktelements beansprucht besonders wenig Bauraum.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn das Kontaktelement voneinander beabstandete, einander berührende oder einander überlappende Ringenden aufweist. Auf diese Weise kann eine Art ”Sicherungsring” gebildet werden, welcher zumindest innerhalb einer geringen Toleranz federelastisch ist, so dass das Kontaktelement besonders gut an eine Stutzen-Kontaktfläche anpassbar ist und insbesondere an dieser Stutzen-Kontaktfläche unter Eigenspannung anliegt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Festlegung des Kabelschirms zwischen den Klemmflächen mittels eines mit dem Stutzen verschraubbaren oder verschraubten Druckelements erfolgt. Das Druckelement dient in an sich bekannter Weise zur Verbindung der Klemmeinrichtung mit dem Stutzen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Druckelement jedoch auch, eine vorstehend bereits beschriebene Kontaktkraft zu erzeugen, welche den ersten Klemmkörper gegen das Kontaktelement drückt. Wenn sich das Kontaktelement darüber hinaus, wie vorstehend bereits beschrieben, an einem in dem Stutzen angeordneten Dichtungselement abstützt, bewirkt das Druckelement außerdem eine elastische Verformung des ersten Dichtungselements, welches von dem Kontaktelement mit Druck beaufschlagt wird und auf diese Weise verformt und dichtend gegen einen Teil des Kabels, insbesondere gegen einen Kabelinnenmantel, anlegt.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn das Druckelement aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt ist. Dies ermöglicht die Verwendung von preisgünstigen Kunststoffmaterialien, beispielsweise von Polyamid (PA) oder Polyphenylensulfid (PPS), welche besonders temperaturfest und darüber hinaus mediendicht und -beständig sind.
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Insbesondere ist es möglich, als elektrisch nicht leitfähiges Material ein partikel- und/oder faserverstärktes Verbundmaterial aus Kunststoff- und/oder Keramikmaterialien zu verwenden. Hierdurch ist es möglich, eine hochstabile und besonders preiswert herstellbare Kabelverschraubung zu schaffen.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn ein mit dem Druckelement verschraubbarer oder verschraubter Dichtungsträger zur Aufnahme eines zweiten Dichtungselements vorgesehen ist. Ein solcher Dichtungsträger ermöglicht eine von der Festlegung des Kabelschirms unabhängige Abdichtung gegen einen Teil des Kabels, insbesondere gegen einen Kabelaußenmantel.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn auch der Dichtungsträger aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt ist, insbesondere aus einem der vorstehend unter Bezugnahme auf das Druckelement beschriebenen bevorzugten Materialien. Dies ermöglicht die preiswerte Herstellung einer Kabelverschraubung, mit welcher ein Kabelschirm zuverlässig auflegbar ist und welche ein besonders gutes Abschirmverhalten aufweist.
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Bevorzugt ist es insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Kabelverschraubung zur Verwendung in einer explosionsgefährdeten Umgebung ausgebildet ist.
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Insbesondere ist die erfindungsgemäße Kabelverschraubung Teil einer druckfesten Kapselung des Gehäuses, mit welchem der Stutzen verbindbar oder verbunden ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Kabelverschraubung;
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2 eine Seitenansicht der Kabelverschraubung gemäß 1 längs einer in 1 mit II-II bezeichneten Schnittebene; und
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3 eine Draufsicht eines Kontaktelements der Kabelverschraubung.
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Eine Ausführungsform einer Kabelverschraubung ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Kabelverschraubung 10 dient zur Führung eines an sich bekannten und daher nicht dargestellten Kabels entlang einer Kabelführungsrichtung 12 zur Verbindung eines Gehäuseaußenraums 14 mit einem Gehäuseinnenraum 16 eines Gehäuses 18.
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Das Gehäuse 18 weist eine in 2 abschnittsweise dargestellte Gehäusewand 20 auf, welche eine Gehäuseöffnung 22 umfasst, in welche ein Abschnitt eines Stutzens 24 der Kabelverschraubung 10 einführbar ist. Der Stutzen 24 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Schraubmutter, welche im Gehäuseinnenraum 16 angeordnet ist, an der Gehäusewand 20 gesichert. Alternativ hierzu kann der Stutzen 24 auch in die Gehäuseöffnung 22 eingeschraubt werden, wenn diese mit einem Innengewinde versehen ist. Zur Abdichtung der Gehäuseöffnung 22 trägt der Stutzen 24 eine Gehäusedichtung 26.
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Die Kabelverschraubung 10 erstreckt sich zwischen einem Einführende 28, welches in den Gehäuseinnenraum 16 einführbar ist, und einem rückwärtigen Ende 30 zur Anordnung in dem Gehäuseaußenraum 14.
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Die Kabelverschraubung 10 weist ferner ein mit dem Stutzen 24 verschraubbares Druckelement 32 auf sowie einen Dichtungsträger 34, welcher mit dem Druckelement 32 verschraubbar ist. Ferner umfasst die Kabelverschraubung 10 eine Klemmeinrichtung 36 mit einem ersten Klemmkörper 38 und mit einem zweiten Klemmkörper 40.
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Die Kabelverschraubung 10 umfasst ferner ein erstes Dichtungselement 42, welches innerhalb des Stutzens 24 angeordnet ist. Ferner ist ein zweites Dichtungselement 44 vorgesehen, welches innerhalb des Dichtungsträgers 34 angeordnet ist. Das zweite Dichtungselement 44 wirkt mit einer ebenfalls innerhalb des Dichtungsträgers 34 angeordneten Dichtungsscheibe 46 zusammen.
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Schließlich umfasst die Kabelverschraubung 10 ein metallisches, ringscheibenförmiges Kontaktelement 48, welches in Kabelführungsrichtung 12 gesehen zwischen dem ersten Dichtungselement 42 und dem ersten Klemmkörper 38 angeordnet ist. Beispielsweise ist das Kontaktelement aus Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt.
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Der Stutzen 24 weist einen ersten, in den Gehäuseinnenraum 16 einführbaren Stutzenabschnitt 50 auf, sowie einen zweiten Stutzenabschnitt 52 zur Anordnung im Gehäuseaußenraum 14. Der zweite Stutzenabschnitt 52 weist eine nach außen weisende Schlüsselfläche 54 zur Verschraubung des Stutzens 24 an der Gehäusewand 20 auf. Der zweite Stutzenabschnitt 52 umfasst ferner ein Außengewinde 56 zur Verschraubung mit einem Innengewinde 58 des Druckelements 32.
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Ferner umfasst der Stutzen 24 einen Stutzeninnenraum 60, welcher im Wesentlichen zylindrisch ist und zur Anordnung des ersten Dichtungselements 42, des Kontaktelements 48 und eines ersten Klemmkörperendes 62 des ersten Klemmkörpers 38 dient. Das erste Klemmkörperende 62 und der Stutzeninnenraum 60 sind mittels einer ersten Dichtung 64 gegeneinander abgedichtet. Die erste Dichtung 64 bewirkt außerdem eine Fixierung des ersten Klemmkörpers 38 an dem Stutzen 24.
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Der erste Klemmkörper 38 weist eine zweite Dichtung 66 auf, welche den ersten Klemmkörper 38 und das Druckelement 32 gegeneinander abdichtet. Die zweite Dichtung 66 bewirkt außerdem eine Fixierung des ersten Klemmkörpers 38 an dem Druckelement 32.
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Der erste Klemmkörper 38 erstreckt sich zwischen dem ersten Klemmkörperende 62 und einem zweiten Klemmkörperende 68 und weist eine sich zwischen den Enden 62 und 68 erstreckende Kabeldurchführung 70 auf.
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An dem zweiten Klemmkörperende 68 weist der erste Klemmkörper 38 eine erste Klemmfläche 72 auf. Diese Klemmfläche ist konisch und weist nach außen.
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Der zweite Klemmkörper 40 ist ringförmig und weist eine mit der ersten Klemmfläche 72 korrespondierende zweite Klemmfläche 74 auf, welche nach innen weist. Die Klemmflächen 72 und 74 bilden gemeinsam einen konischen Klemmspalt 76, in welchem ein (nicht dargestellter) Kabelschirm anordenbar und festlegbar ist.
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Der zweite Klemmkörper 40 wirkt über einen nach radial außen weisenden Vorsprung 78 mit einer Ringschulter (ohne Bezugszeichen) des Druckelements 32 zusammen. Dabei sind der zweite Klemmkörper 40 und das Druckelement 32 mittels einer Dichtung 80 gegeneinander abgedichtet. Die Dichtung 80 bewirkt außerdem eine Fixierung des zweiten Klemmkörpers 40 an dem Druckelement 32.
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Das Druckelement 32 trägt auf seiner Außenseite eine Schlüsselfläche 82 zur Verschraubung des Druckelements 32 mit dem Stutzen 24.
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Ferner weist das Druckelement 32 an seinem dem Stutzen 24 abgewandten Ende ein Außengewinde 84 auf, welches mit einem Innengewinde 86 des Dichtungsträgers 34 verschraubbar ist.
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Der Dichtungsträger weist einen Dichtungsträgerinnenraum 88 zur Anordnung des zweiten Dichtungselementes 44 und der Dichtungsscheibe 46 auf.
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Der Dichtungsträger 34 weist ferner eine Schlüsselfläche 90 auf, welche zur Verschraubung des Dichtungsträgers 34 mit dem Druckelement 32 dient.
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Das Kontaktelement 48 weist eine sich quer zu der Kabelführungsrichtung 12 erstreckende erste Kontaktfläche 92 auf, welche an einer sich ebenfalls quer zu der Kabelführungsrichtung 12 erstreckenden Klemmkörper-Kontaktfläche 94 anliegt. Die Klemmkörper-Kontaktfläche 94 ist an dem ersten Klemmkörperende 62 ausgebildet. Ferner umfasst das Kontaktelement 48 eine nach radial außen weisende zweite Kontaktfläche 96, welche mit einer nach radial innen weisenden Stutzen-Kontaktfläche 98 des Stutzeninnenraums 60 zusammenwirkt.
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Das Kontaktelement 48 ist im Wesentlichen ringscheibenförmig und weist zwei Ringenden 100, 102 auf, welche durch die Federelastizität des Kontaktelements 48 bedingt relativ zueinander bewegbar sind. In einem entspannten Zustand des Kontaktelements 48 weist dieses einen Außendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Stutzen-Kontaktfläche 98. Durch Verformung des Kontaktelements derart, dass die Ringenden 100, 102 aufeinander zu bewegt werden, wird der äußere Durchmesser des Kontaktelements 48 und somit der Umfang der zweiten Kontaktfläche 96 verkleinert, so dass das Kontaktelement 48 in den Stutzeninnenraum 60 einführbar ist und dort unter Eigenspannung an der Stutzen-Kontaktfläche 98 gehalten ist.
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Bei Verwendung der Kabelverschraubung 10 wird ein (nicht dargestelltes) Kabel entlang der Kabelführungsrichtung 12 von dem rückwärtigen Ende 30 in Richtung auf das Einführende 28 eingeführt. Hierbei kommt ein Kabelaußenmantel in Anlagekontakt mit dem zweiten Dichtungselement 44. Ein Kabelschirm des Kabels wird in den Klemmraum 76 eingeführt.
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Ein Kabelinnenmantel wird durch die Kabeldurchführung 70 des ersten Klemmkörpers 38 hindurch, durch das Kontaktelement 48 hindurch und durch das erste Dichtungselement 42 und durch den Innenraum des ersten Stutzenabschnitts 50 hindurch in den Gehäuseinnenraum 16 eingeführt. Hierbei gelangt das erste Dichtungselement 42 in Anlage mit dem Kabelinnenmantel.
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Durch Verschraubung des Druckelements 32 ausgehend aus der in 2 dargestellten Stellung in Richtung auf den Stutzen 24 hin wird der zweite Klemmkörper 40 in Richtung auf den Stutzen 24 bewegt, so dass sich der Klemmraum 76, der zwischen der ersten Klemmfläche 72 und der zweiten Klemmfläche 74 gebildet ist, verkleinert und ein dort aufgenommener Kabelschirm festgelegt wird. Gleichzeitig wird der erste Klemmkörper 38 in Richtung auf den Stutzen 24 bewegt, so dass die Klemmkörper-Kontaktfläche 94 gegen die erste Kontaktfläche 92 des Kontaktelements 48 drückt. Dies ist in der Zeichnung mittels einer mit dem Bezugszeichen 104 bezeichneten Kontaktkraft dargestellt.
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Das Kontaktelement 48 ist auf seiner dem ersten Klemmkörper 38 abgewandten Seite mittels des ersten Dichtungselements 42 abgestützt. Die Kontaktkraft 104 bewirkt, dass das Kontaktelement 48 eine Druckkraft auf das erste Dichtungselement 42 ausübt, so dass sich dieses verformt und sich dichtend gegen einen Kabelinnenmantel anlegt.
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Schließlich bewirkt eine Verschraubung des Dichtungsträgers 34 mit dem Druckelement 32 in Richtung auf den Stutzen 24, dass eine dem rückwärtigen Ende 30 zugewandte Stirnfläche 106 des Druckelements 32 auf die Dichtungsscheibe 46 drückt, so dass das zweite Dichtungselement 44 in axialer Richtung gestaucht wird und sich hierbei nach radial innen verformt, so dass es in dichtende Anlage mit einem Kabelaußenmantel gelangt.
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Die Kabelverschraubung 10 ermöglicht eine zuverlässige Festlegung eines Kabelschirms in dem Klemmraum 76, so dass eine Zugentlastung eines Kabels ermöglicht wird. Gleichzeitig wird ein niederohmiger elektrischer Kontakt zwischen dem Kabelschirm, der ersten Klemmfläche 72, dem ersten Klemmkörper 38, der Klemmkörper-Kontaktfläche 94, der ersten Kontaktfläche 92, dem Kontaktelement 48, der zweiten Kontaktfläche 96, der Stutzen-Kontaktfläche 98 und dem Stutzen 24 geschaffen. Die elektrische Kontaktierung der Gehäusewand 20 erfolgt in an sich bekannter Weise über eine der Gehäusewand 20 zugewandte Stutzenanschlagfläche 108 und mittels einer mit dem ersten Stutzenabschnitt 50 verschraubten (nicht dargestellten) Schraubmutter, die an einer Innenfläche der Gehäusewand 20 anliegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 2377829 A [0002, 0003, 0007]
- DE 102008019165 A1 [0009]
