DE102010043773A1 - Elektrische Durchführung für Hermetikverdichter - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine druckdichte, elektrisch isolierende Gehäusedurchführung für einen elektrischen Anschluss, die insbesondere für Hermetikverdichter in Kältemittelkreisläufen einsetzbar ist.
- In Hermetikverdichtern besteht das Problem des elektrischen Anschlusses und der damit verbundenen elektrischen Durchführung durch das Gehäuse des Hermetikverdichters verbunden mit dem Problem der Druckdichtheit der Durchführung, da eine Druckdifferenz zwischen Gehäuseinnerem und der Umgebung besteht. Daher sind entsprechend druckdichte und zugleich gegen das Verdichtergehäuse elektrisch isolierende Durchführungen erforderlich.
- Isolierende und druckdichte Gehäusedurchführungen, insbesondere zum Anschluss von Klimakompressoren, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
- In der Regel werden diese elektrischen Gehäusedurchführungen durch Isolationskörper aus Glas oder Keramik in Kombination mit Dichtelementen, wie zum Beispiel O-Ringen oder Flachdichtungen, ausgeführt. Die elektrisch leitenden Anschluss- oder Leiterstifte sind durch das Isolationselement aus Glas beziehungsweise Keramik geführt. Dabei ist die Abdichtung zwischen Leiterstift und dem Isolationselement problematisch. Das Isolationselement wird von einer Metallhülse umschlossen. Die Metallhülse ist in einer Öffnung des Gehäuses eingebracht. Mit einer zusätzlichen elastischen Dichtung gegen das Gehäuse wird die Dichtheit der Leitungsdurchführung realisiert.
- Aus der
US 6,362,424 B1 geht eine derartige als hermetische Anschlussbaugruppe bezeichnete Leitungsdurchführung hervor. - Nachteilig sind die Dichtheit der Glas-Metallverbindung, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten, und die Zerbrechlichkeit von Glas oder Keramik bei mechanischen Beanspruchungen.
- In der
DE 33 24 466 C2 wird zur Überwindung dieser Nachteile deshalb vorgeschlagen, die Abdichtung durch ein Isolationselement aus elastischem Material, wie beispielsweise Elastomeren oder Thermoplasten, zu realisieren. - Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass eine dauerhafte Abdichtung zwischen Leitungsstift und dem elastischen Isolationselement nicht gewährleistet ist. Die Montage muss zudem sehr vorsichtig und sorgfältig erfolgen, um eine Beschädigung der Leitungsstifte und der Aufnahmeöffnung für diese zu vermeiden.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leitungsdurchführung durch ein Gehäuse zu realisieren, die elektrisch isoliert und druckdicht mit dem Gehäuse verbunden werden kann und die darüber hinaus auch mechanischen Beanspruchungen sowie Temperaturen von circa 150°C standhält. Zugleich soll die Lösung aus möglichst wenigen Einzelteilen aufgebaut sowie montagefreundlich und kostengünstig herstellbar sein.
- Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass eine elektrische Durchführung für Hermetikverdichter mit einem elektrisch leitenden Anschlussstift und einem elastischen Isolationselement ausgebildet ist, wobei der Anschlussstift und das Isolationselement gemeinsam als Durchführung in einer Gehäuseöffnung mittels eines Befestigungselementes druckdicht verspannbar angeordnet sind. Der Anschlussstift und das Isolationselement sind stofflich, bevorzugt durch Aufvulkanisieren, miteinander verbunden ausgeführt.
- Die chemisch-physikalische beziehungsweise stoffliche Verbindung von Isolationselement und dem auch als Pin oder Leiterstift bezeichneten Anschlussstift ist einfach herstellbar, dauerhaft druckdicht und elektrisch isolierend. Die entsprechende Durchführung ist kostengünstig und widersteht in hohem Maße mechanischen Beanspruchungen. Durch Einsatz geeigneter Materialien kann die Temperaturbeständigkeit und die chemische Beständigkeit gewährleistet werden. Der Leiterstift und das Isolationselement bilden die bauliche Einheit der Durchführung.
- Unter einer stofflichen Verbindung zwischen Elastomer beziehungsweise Kunststoff und Metall soll eine Verbindung über mehrere Schichten verstanden werden, die chemischer Natur ist. Auch eine stofflich vernetzte Verbindung zwischen Kunststoff und Metall ist vom Erfindungsgedanken umfasst.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Hülse zur Einbringung der Spannung in das Isolationselement und zur axialen Abstützung mit diesem verbunden. Weiterhin weist das Isolationselement vorteilhaft eine schlauchförmige Verlängerung auf, die den Gesamtisolationswiderstand erhöht.
- Entsprechend einer Ausgestaltung ist das Isolationselement in die Öffnung des Gehäuses ganz oder teilweise einsteckbar und durch ein Befestigungselement am Gehäuse befestigbar. Durch das Einstecken in eine Gehäuseöffnung kann die Dichtfläche zum Gehäuse vergrößert werden und zugleich eine einfache Befestigung zum Beispiel durch Überwurfmutter, Hohlschraube oder Seegerring erfolgen. Das Isolationselement ist durch das Befestigungselement zusammen verspannt im Gehäuse gehaltert. Damit kann durch den Druck auf das elastische Isolationselement die Dichtheit erhöht werden.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Isolationselement eine Ausformung zur Abdichtung gegen das Gehäuse auf. Die Ausformung kann beispielsweise als eine oder mehrere umlaufende Ausstülpungen realisiert sein, die mit der Form beziehungsweise der Kontur der Gehäuseöffnung korrespondieren, gegen die das Isolationselement abdichten soll. Die Ausstülpungen aus dem elastischen Material des Isolationselementes erfüllen die Funktion der Dichtung und sind beispielsweise in Form einer Flachdichtung oder einer Wulstdichtung ausgeführt. Ebenso vorteilhaft ist das Isolationselement mit einer konusartigen Form ausgebildet. Eine bevorzugte Gestaltung der Form des Isolationselementes besteht in einer umlaufenden Ausstülpung mit der äußeren Kontur eines O-Ringes, der über einen Bereich von 180° ausgebildet ist. Vorzugsweise ist dabei die Gehäuseöffnung mit einer entsprechend korrespondierenden Rille versehen, die die O-Ring-Ausstülpung des Isolationselementes aufnimmt und damit die Dichtfunktion realisiert ist.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Leiterstift innerhalb des Gehäuses vom Isolationselement ummantelt. Damit ist eine gute Isolation des Leiterstiftes auch gegen das im Gehäuse befindliche Medium – bei Klimaanlagenkompressoren ein Kältemittel – gegeben. Zugleich ist der Leiterstift gegen Korrosion geschützt. In einer vorteilhaften Ausbildung umschließt das Isolationselement die Verbindungsstelle von Leiterstift und Anschlusskabel. Diese vorzugsweise als Löt- oder Klemmverbindung ausgestaltete Verbindung ist somit gegen Korrosion geschützt. Das Anschlusskabel mit Isolator und Leiterstift ist als eine Einheit kostengünstig herstellbar und montagefreundlich ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung sind mehrere Anschlussstifte in ein Isolationselement integriert. Damit ist nur eine Durchführung für den elektrischen Anschluss des Verdichters durch das Gehäuse hindurch erforderlich. Die Montage verkürzt sich somit.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Isolationselement aus eEPDM (epoxidierter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), HNBR (Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk) oder Silikonkautschuk. Diese Materialien sind dauerhaft elastisch und elektrisch isolierend sowie temperaturbeständig und kostengünstig. Die Vorteile der Erfindung bestehen in der Kombination einer elastischen Ausgestaltung einer elektrischen Durchführung verbunden mit einer konstruktiv einfachen und stabilen sowie kostengünstigen Ausführung. Durch die elastische Ausgestaltung der Durchführung mittels des elastischen Isolationselementes werden Schwingungen gedämpft und zusätzlich wird es leichter möglich, Toleranzen in der Einbau- oder Anschlussposition einzuhalten beziehungsweise auszugleichen. Es können somit Positionsfehler der zu- und abführenden Kontaktelemente kompensiert werden. Die Integration des Dichtelementes in das Isolationselement führt zu einer Verringerung der Komponenten und damit auch zu einer Kosteneinsparung an Teilekosten ebenso wie Einsparungen durch den verringerten Montageaufwand durch die reduzierte Teileanzahl. Weiterhin lässt sich die erfindungsgemäße Durchführung durch eine vereinfachte Technologie deutlich kostengünstiger produzieren.
- Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Materialkombinationen besteht auch darin, dass besser elektrisch leitende Materialien für die Pins, auch als Anschlussstifte bezeichnet, verwendet werden können, da die Restriktion der gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Pin und Glas- oder Keramikisolationselement nicht mehr besteht. Somit kann als Material für die Pins Aluminium oder Messing eingesetzt werden, wodurch gegebenenfalls auch ökonomische oder ökologische Vorteile entstehen.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 : Schnittansicht der Leitungsdurchführung und -
2 : Anschlussstift. - Nachfolgend wird eine Ausführung der druckdichten, isolierenden Leitungsdurchführung detaillierter beschrieben:
1 zeigt eine Schnittansicht der Leitungsdurchführung für einen Hermetikverdichter durch dessen Gehäuse4 . Im Gehäuse4 befindet sich eine Öffnung3 , durch die der elektrische Anschlussstift1 für den nicht dargestellten elektrisch angetriebenen Klimakompressor mit dem Isolationselement2 geführt ist. Dabei ist der Anschlussstift1 durch eine chemisch-physikalische Verbindung im Verbindungsbereich8 stofflich mit dem Isolationselement2 verbunden. Vorzugsweise wird diese Verbindung durch Aufvulkanisieren des elastischen Materials auf den Anschlussstift1 hergestellt. Damit bilden Anschlussstift1 und Isolationselement2 eine bauliche Einheit. Die Verbindung ist absolut druckdicht. Das Isolationselement2 übernimmt neben der elektrischen Isolierung die Funktion der Abdichtung des Gehäuseinneren9 gegen den Außenbereich10 . Dabei kompensiert das elastische Isolationselement2 mechanische Beanspruchungen und Wärmedehnungen. Als elastisches Gummimaterial für das Isolationselement2 werden vorteilhafterweise eEPDM (epoxidierter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), HNBR (Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk) oder andere vulkanisierbare Stoffsysteme verwendet. Analog ist die stoffliche Verbindung mit Stoffsystemen auf der Basis von Silikon vorteilhaft ausführbar, sofern sich eine dem Vulkanisieren ähnliche stoffliche Verbindung erzielen lässt. Das Isolationselement2 weist eine umlaufende Ausstülpung6 in Gestalt eines O-Ringes auf. Damit ist ein O-Ring in das Isolationselement2 integriert. Die Öffnung3 des Gehäuses4 ist mit einer zur O-Ringform korrespondierenden Rille11 versehen, in die die O-Ring-Ausstülpung6 gedrückt wird und damit zum Gehäuse4 hin abdichtet. - Der Andruck des Isolationselementes
2 erfolgt hier durch einen Seegerring5 . Zwischen Seegerring5 und Isolationselement2 ist hier noch eine Hülse12 angeordnet. Alternativ können als Befestigungselement5 auch Hohlschraube beziehungsweise Überwurfmutter (nicht dargestellt) verwendet werden. Dazu sind am Gehäuse entsprechende Innen- beziehungsweise Außengewinde vorzusehen. - Der Anschlussstift
1 ist zusätzlich im Gehäuseinneren9 mit einer mit dem Isolationselement2 verbundenen Ummantelung7 versehen, die zur verbesserten Isolation gegenüber den Medien im Gehäuseinneren9 und dem Schutz des Anschlussstiftes1 , zum Beispiel vor Korrosion, dient. Die Gehäusedurchführung kann so realisiert sein, dass mehrere Leiterstifte – natürlich gegeneinander isoliert – in einem Isolationselement2 angeordnet und mit diesem verbunden sind. Ebenso können Gehäusedurchführungen für Gas oder Flüssigkeit führende Leitungen auf die beschriebene Weise realisiert werden. Die Bezeichnung Gehäuse soll in diesem Zusammenhang sämtliche Wandungen, wie zum Beispiel von Rohren oder Behältern, einschließen. Die stabile Hülse12 dient der auf eine größere Fläche verteilten Einbringung des Gegendruckes für die Verspannung des Isolationselementes2 und des Anschlussstiftes1 in der Gehäuseöffnung3 des Gehäuses4 und wirkt damit einem Verschleiß des Isolationselementes2 entgegen. Bevorzugt funktionsgemäß ist die Hülse12 aus einem stabilen Material, wie beispielsweise Metall, ausgebildet. Die Hülse12 ist bevorzugt derart geformt, dass sie mit dem Isolationselement formschlüssig verbunden ist. Zur Aufnahme der axialen Verspannkräfte aus dem als Seegerring ausgeführten Befestigungselement5 ist die Metallhülse radial abgewinkelt ausgebildet, sodass der Seegerring5 nicht mit dem elastischen Material des Isolationselementes2 Kontakt hat und die Kräfte zum axialen Verspannen der Durchführung in der Gehäuseöffnung3 somit auf eine größere Fläche verteilt sind. - In
2 ist der Anschlussstift1 mit dem Isolationselement2 in der Seitenansicht dargestellt. Gemeinsam bilden diese beiden Elemente die elektrische Durchführung, welche formgerecht korrespondierend in dem Gehäuse4 eines Hermetikverdichters fixierbar ist. Durch die Kombination von einem elektrisch leitenden Anschlussstift1 und einem elektrisch nicht leitenden Isolationselement2 wird die Funktion der elektrischen Durchführung realisiert. Daneben wird durch die stoffliche Verbindung von Anschlussstift1 und Isolationselement2 durch Aufvulkanisieren des Isolationselementes2 auf den Anschlussstift1 eine stofflich dichte Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten realisiert. Die Abdichtung der Durchführung gegenüber dem Gehäuse4 erfolgt durch die an das Isolationselement2 angeformte Ausstülpung6 , welche die Form eines O-Ringes aufweist. Damit kann vorteilhaft erreicht werden, dass kein zusätzlicher O-Ring als separates Teil der Durchführung vorgesehen werden muss, da die Funktionsintegration von Dichtelement gegenüber dem Gehäuse, dem O-Ring, und elastischem, Toleranzen ausgleichendem, elektrischem Isolationselement2 als eine Komponente ausgebildet ist. Die schlauchförmige, zylindrisch ausgeführte Verlängerung7 verringert den Gesamtisolationswiderstand der Durchführung. Die Ausführung des Isolationselementes2 aus eEPDM oder HNBR gestattet den Einsatz der Durchführung bis zu Temperaturen von 150°C, die als Verdingungsendtemperaturen oder Nachheiztemperaturen partiell auftreten können. Besonders hervorzuheben ist weiterhin, dass die Gummimetallelemente nach der Ausgestaltung der Erfindung preiswerter gegenüber Glas-Keramik-gedichteten Durchführungen sind. Eine vorteilhafte Wirkung der Elastizität des elektrischen Isolationselementes2 ist, dass Schwingungen des Gehäuses4 gegenüber dem Anschlussstift1 gedämpft und somit Kontaktprobleme an den elektrischen Anschlüssen verringert werden. - Weitere Anwendungsbeispiele für erfindungsgemäße Durchführungen sind beispielsweise in der Vakuumtechnik vorzufinden. Allgemein kommen erfindungsgemäße Durchführungen überall dort vorteilhaft zum Einsatz, wo elektrische Durchführungen bei Anwendungen mit unterschiedlichen Druckniveaus oder stofflicher Trennung eingesetzt werden müssen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leiterstift, Anschlussstift, Pin
- 2
- Isolationselement
- 3
- Öffnung, Gehäuseöffnung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Befestigungselement, Seegerring
- 6
- umlaufende Ausstülpung, O-Ring-Ausstülpung
- 7
- Ummantelung, schlauchförmige Verlängerung
- 8
- Verbindungsbereich
- 9
- Gehäuseinneres
- 10
- Außenbereich, Umgebung
- 11
- Rille
- 12
- Hülse
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- US 6362424 B1 [0005]
- DE 3324466 C2 [0007]
Claims (9)
- Elektrische Durchführung für Hermetikverdichter mit einem elektrisch leitenden Anschlussstift (
1 ) und einem elastischen Isolationselement (2 ), welche in einer Gehäuseöffnung (3 ) mittels eines Befestigungselementes (5 ) druckdicht verspannbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstift (1 ) und das Isolationselement (2 ) stofflich durch Aufvulkanisieren miteinander verbunden sind. - Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (
2 ) eine umlaufende, angeformte Ausstülpung (6 ) in Form der Außendichtfläche eines O-Rings aufweist, die mit einer Rille (11 ) in der Gehäuseöffnung (3 ) formschlüssig korrespondiert. - Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (
12 ) vorgesehen ist, die mit dem Isolationselement (2 ) zur Einbringung der axialen Abstützung des Isolationselementes (2 ) verbunden ist. - Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (
2 ) eine schlauchförmige Verlängerung (7 ) aufweist. - Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstift (
1 ) innerhalb des Gehäuses (4 ) von der in das Isolationselement (2 ) integrierten schlauchförmigen Verlängerung (7 ) des Isolationselementes (2 ) zur Verringerung des Gesamtisolationswiderstandes teilweise aufgenommen wird. - Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anschlussstifte (
1 ) in einem Isolationselement (2 ) angeordnet sind. - Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (
2 ) aus epoxidiertem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (eEPDM) ausgebildet ist. - Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (
2 ) aus Hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR) ausgebildet ist. - Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (
2 ) aus Silikonkautschuk ausgebildet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SPERLING, FISCHER & HEYNER PATENTANWAELTE, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION, KR Free format text: FORMER OWNER: VISTEON GLOBAL TECHNOLOGIES INC., VAN BUREN, MICH., US Effective date: 20130923 Owner name: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION, DAE, KR Free format text: FORMER OWNER: VISTEON GLOBAL TECHNOLOGIES INC., VAN BUREN, MICH., US Effective date: 20130923 Owner name: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION 95, KR Free format text: FORMER OWNER: VISTEON GLOBAL TECHNOLOGIES INC., VAN BUREN, US Effective date: 20130923 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SPERLING, FISCHER & HEYNER PATENTANWAELTE, DE Effective date: 20130923 |
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SPERLING, FISCHER & HEYNER PATENTANWAELTE, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION, KR Free format text: FORMER OWNER: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION 95, DAEJEON, DAEDEOK, KR Effective date: 20140818 Owner name: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION, DAE, KR Free format text: FORMER OWNER: HALLA VISTEON CLIMATE CONTROL CORPORATION 95, DAEJEON, DAEDEOK, KR Effective date: 20140818 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SPERLING, FISCHER & HEYNER PATENTANWAELTE, DE Effective date: 20140818 |
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R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20150224 |