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Die Erfindung betrifft eine Kabelverschraubung, mit einem Kabelstutzen zur Durchführung eines Kabels und Montage an einer Gehäuseöffnung, mit einem Dichtring zur Abdichtung des Kabels gegen den Kabelstutzen, mit einem Klemmkörper zur Beaufschlagung des Dichtrings mit auf den Dichtring wirkenden Klemmkräften, mit einer auf den Kabelstutzen aufschraubbaren Schraubmutter, welche im Zuge einer Verschraubung mit dem Kabelstutzen Verformungskräfte auf Klemmabschnitte des Klemmkörpers ausübt, und mit einem innerhalb des Kabelstutzens angeordneten, wasserundurchlässigen aber gas- und dampfdiffusionsdurchlässigen Filterelement.
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Aus der
DE 10 2009 023 646 A1 ist eine Kabelverschraubung mit einem wasserundurchlässigen aber gas- und dampfdiffusionsdurchlässigen Filterelement bekannt. Das Filterelement ermöglicht es, eine Druckausgleichs- und Gehäuseentlüftungsfunktion zu realisieren, indem Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf aus einem Gehäuseinnenraum austreten kann, gleichzeitig aber ein Eintritt von Flüssigkeiten oder Partikeln von außen in den Gehäuseinnenraum vermieden wird.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kabelverschraubung zu schaffen, welche sowohl eine besonders hohe Dichtwirkung als auch eine besonders hohe Entlüftungs- und Druckausgleichswirkung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zusätzliches ringförmiges Dichtelement vorgesehen ist, dass das Filterelement entlang einer Kabeldurchführungsachse gesehen zwischen dem Dichtring und dem Dichtelement angeordnet ist und dass in einem Endmontagezustand der Kabelverschraubung, in welchem die Schraubmutter und der Kabelstutzen miteinander verschraubt sind, das Filterelement mit voneinander abgewandten Enden des Filterelements dichtend an dem Dichtring und an dem Dichtelement anliegt.
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Die erfindungsgemäße Kabelverschraubung ermöglicht es, das Filterelement zwischen einem Dichtring und einem Dichtelement einzubetten, sodass das Filterelement selbst keine Dichtungsfunktion übernehmen muss. Dies ermöglicht es, das Filterelement im Hinblick auf seine Druckausgleichs- und Entlüftungsfunktion optimieren zu können.
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Das zusätzliche Dichtelement ermöglicht es, einen Kontakt zwischen dem Filterelement und dem Kabelstutzen vermeiden zu können und eine Dichtwirkung ausschließlich mit Hilfe des Dichtrings und des Dichtelements zu erzielen. Hierdurch kann eine Kabelverschraubung erzeugt werden, welche für besonders hohe Schutzarten (IP 64, IP 67) geeignet ist und eine hohe Druckausgleichs- und Entlüftungswirkung hat.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klemmkörper mindestens ein Formschlusselement aufweist, welches in einer ersten Verschraubungsphase der Schraubmutter mit dem Kabelstutzen den Dichtring gegen das Filterelement und das Filterelement gegen das Dichtelement drückt. Hierbei beaufschlagt die Schraubmutter den Klemmkörper mit einer parallel zu der Kabeldurchführungsachse wirkenden Druckkraft, welche der Klemmkörper mittels seines Formschlusselements auf den Dichtring überträgt, der seinerseits die Druckkraft auf das Filterelement überträgt, welches dann seinerseits die Druckkraft auf das Dichtelement überträgt. Auf diese Weise kann das Filterelement dichtend zwischen dem Dichtring und dem Dichtelement eingespannt werden.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn erst zum Abschluss der ersten Verschraubungsphase eine dem Kabelstutzen zugewandte Klemmkörperringfläche und eine dem Klemmkörper zugewandte Kabelstutzenringfläche miteinander in Anlage stehen und dass erst in einer auf die erste Verschraubungsphase folgenden zweiten Verschraubungsphase die Schraubmutter nach radial innen gerichtete Verformungskräfte auf die Klemmabschnitte des Klemmkörpers ausübt. Während der ersten Verschraubungsphase sind die Klemmkörperringfläche und die Kabelstutzenringfläche voneinander beabstandet. Im Zuge der Verspannung des Filterelements zwischen dem Dichtring und dem Dichtelement und im Zuge einer zunehmenden Verschraubung der Schraubmutter mit dem Kabelstutzen verkleinert sich der Abstand zwischen der Klemmkörperringfläche und der Kabelstutzenringfläche, bis zum Abschluss der ersten Verschraubungsphase diese Flächen miteinander in Anlage geraten. Diese Anlage bewirkt, dass bei einer weiteren Verschraubung der Schraubmutter mit dem Kabelstutzen der Klemmkörper in einer zu der Kabeldurchführungsachse parallelen Richtung fixiert ist und nicht weiter in Richtung Kabelstutzen bewegt werden kann. Da im Zuge der zweiten Verschraubungsphase die Schraubmutter aber weiter in Richtung auf den Kabelstutzen bewegt wird, weichen die Klemmabschnitte des Klemmkörpers nach radial innen aus und bewirken eine Verklemmung und somit eine Zugentlastung eines durch die Kabelverschraubung hindurch verlaufenden Kabels.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn in dem Endmontagezustand das Dichtelement mit einer dem Filterelement abgewandten Seite dichtend an einem in dem Kabelstutzen ausgebildeten Anschlag anliegt. Dies ermöglicht eine zuverlässige Abdichtung des Kabelstutzens gegen das Filterelement und eine zuverlässige Positionierung des Dichtelements in dem Kabelstutzen
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine dem Filterelement und/oder dem Dichtelement zugewandte Innenseite des Kabelstutzens zu einer nach radial außen weisenden Außenseite des Filterelements beabstandet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine für die Entlüftung wirksame Fläche des Filterelements, insbesondere eine zylindrische Außenfläche des Filterelements, idealerweise vollständig für die Entlüftungsfunktion genutzt werden kann. Es ist dann nicht erforderlich, eine Verbindung zwischen einer Umgebung des Kabelstutzens und dem Kabelstutzeninnenraum, in welchem das Filterelement angeordnet ist, der Größe der Außenfläche des Filterelements entsprechend dimensionieren zu müssen. Vielmehr genügt es, eine kleine fluidwirksame Verbindung zwischen der Umgebung des Kabelstutzens und dem Kabelstutzeninnenraum bereitzustellen. Eine solche Verbindung kann beispielsweise durch eine lokal begrenzte Durchbrechung einer Wand des Kabelstutzens realisiert werden. Diese Durchbrechung ermöglicht dann eine Abführung von Wasserdampf und insbesondere auch einen Druckausgleich zwischen der Umgebung der Kabelverschraubung und einem Innenraum eines Gehäuses, an welchem die Kabelverschraubung montiert ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klemmkörper eine dem Kabelstutzen zugewandte Klemmkörperringfläche und der Kabelstutzen eine dem Klemmkörper zugewandte Kabelstutzenringfläche aufweist und dass die Klemmkörperringfläche und die Kabelstutzenringfläche jeweils unebene, zueinander komplementäre Profile aufweisen. Solche Profile können beispielsweise in Form eines Wellen- oder Sägezahnprofils ausgebildet sein. Die unebenen, zueinander komplementären Profile ermöglichen es, in einem Zustand, in welchem die Klemmkörperringfläche und die Kabelstutzenringfläche aneinander anliegen, eine in Drehrichtung formschlüssige Verbindung zwischen dem Klemmkörper und dem Kabelstutzen herzustellen. Dies hat den Vorteil, dass während einer vorstehend beschriebenen zweiten Verschraubungsphase eine Verdrehung des Klemmkörpers relativ zu einem innerhalb des Klemmkörpers geführten Kabel vermieden wird und eine Verschraubung der Schraubmutter mit dem Kabelstutzen während der zweiten Verschraubungsphase nicht mit einer Verdrehung des Klemmkörpers und somit mit einer relativen Drehung zu dem eingeführten Kabel einhergeht. Hierdurch wird zum Einen eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Dichtring und dem Kabel erreicht. Zum Anderen wird eine unerwünschte Verdrehung des Kabels um dessen Kabelachse vermieden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement und der Kabelstutzen in einem Zweikomponentenspritzgießverfahren miteinander einstückig hergestellt sind. Das Dichtelement ist beispielsweise aus einem Elastomer gefertigt. Der Kabelstutzen ist beispielsweise aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffmaterial hergestellt.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Dichtring und der Klemmkörper in einem Zweikomponentenspritzgießverfahren miteinander einstückig hergestellt sind. Der Dichtring ist beispielsweise aus einem Elastomer hergestellt. Der Klemmkörper ist beispielsweise aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffmaterial hergestellt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klemmkörper aus einem ersten Kunststoffmaterial hergestellt ist, dass der Kabelstutzen und/oder die Schraubmutter aus einem zweiten Kunststoffmaterial hergestellt ist oder sind und dass die Kunststoffmaterialien voneinander verschieden sind.
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Die Wahl unterschiedlicher Kunststoffmaterialien hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Bauteile der Kabelverschraubung jeweils im Hinblick auf unterschiedliche Anforderungen optimiert werden können.
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Beispielweise ist vorgesehen, dass das erste Kunststoffmaterial einen niedrigen Verformungswiderstand aufweist als das zweite Kunststoffmaterial. Insbesondere weist das erste Kunststoffmaterial ein kleineres E-Modul auf als das zweite Kunststoffmaterial. Dies hat den Vorteil, dass der Klemmkörper im Vergleich zu den übrigen Bauteilen der Kabelverschraubung leichter verformbar ist, was insbesondere bei Montage der Kabelverschraubung bei sehr niedrigen Außentemperaturen vorteilhaft ist. Die aus dem zweiten Kunststoffmaterial hergestellten Bauteile weisen eine höhere Stabilität auf als der Klemmkörper.
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Ferner ist es möglich, dass das zweite Kunststoffmaterial eine höhere Witterungsbeständigkeit und/oder eine höhere UV-Beständigkeit aufweist als das erste Kunststoffmaterial. Dies ermöglicht es, die unmittelbar einer Witterung ausgesetzten Bauteile der Kabelverschraubung im Hinblick auf ihre Witterungsbeständigkeit und/oder UV-Strahlungsbeständigkeit optimieren zu können. Der Klemmkörper ist nach außen hin von der Schraubmutter und/oder dem Kabelstutzen abgeschirmt, sodass der Klemmkörper eine niedrigere Witterungsbeständigkeit und/oder UV-Beständigkeit aufweisen kann.
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Beispielsweise ist vorgesehen, dass das erste Kunststoffmaterial Polyamid ist. Dieser Kunststoff ist preisgünstig, leicht verformbar und wenig spröde und eignet sich daher besonders gut zur Herstellung des Klemmkörpers.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das zweite Kunststoffmaterial Polycarbonat ist. Dieses Material ist preisgünstig und formstabil und weist eine hohe UV-Beständigkeit auf.
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Es ist auch möglich, dass der Kabelstutzen und/oder die Schraubmutter aus einem metallischen Material hergestellt sind, wodurch eine besonders robuste Kabelverschraubung bereitgestellt werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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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 Draufsicht der Kabelverschraubung gemäß 1;
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3 eine perspektivische Ansicht der Kabelverschraubung gemäß 1 in einem Vormontagezustand;
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4 eine der 3 entsprechende Ansicht in einem Endmontagezustand der Kabelverschraubung.
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Eine Ausführungsform einer Kabelverschraubung ist in der Zeichnung insgesamt mit 10 bezeichnet.
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Die Kabelverschraubung 10 umfasst einen Kabelstutzen 12, welcher einen zylindrischen Innenraum 14 zur Durchführung eines (nicht dargestellten) Kabels entlang einer Kabeldurchführungsachse 15 begrenzt.
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Der Kabelstutzen 12 weist ein erstes Ende 16 auf, welches in eine (nicht dargestellte) Gehäuseöffnung einführbar und dort beispielsweise mittels einer Gegenmutter an einer Gehäusewand befestigbar ist.
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Der Kabelstutzen 12 weist dem ersten Ende 16 abgewandt ein zweites Ende 18 auf. Zwischen dem ersten Ende 16 und dem zweiten Ende 18 weist der Kabelstutzen 12 eine Werkzeugangriffsfläche 20 auf.
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Das zweite Ende des Kabelstutzens 12 ist mit einer Schraubmutter 22 verschraubbar. Diese weist eine nach außen weisende Werkzeugzeugangriffsfläche 24 und eine zentrale Durchbrechung 26 zur Durchführung eines Kabels auf.
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Die Schraubmutter 22 überfängt zwei ringförmige Bauteile, nämlich einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Dichtring 28 sowie einen radial außerhalb des Dichtrings 28 angeordneten Klemmkörper 30.
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Der Klemmkörper 30 weist eine Mehrzahl von entlang eines Umfangs verteilt angeordneten Klemmabschnitten 32 auf, welche sich im Wesentlichen parallel zu einer Mantelfläche des Dichtrings 28 erstrecken.
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Die Klemmabschnitte 32 weisen Formschlusselemente 34 auf, welche die Wandung des Dichtrings 28 nach radial innen übergreifen. An dem rückwärtigen Ende der Formschlusselemente 34 weist der Klemmkörper 30 Anlageflächen 36 auf, welche mit einer ringförmigen Andrückfläche 38 der Schraubmutter 22 zusammenwirken.
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Die Flächen 36 und 38 sind relativ zu der Kabeldurchführungsachse 15 und einer hierzu konzentrischen Aufschraubrichtung 40 der Schraubmutter 22 auf den Kabelstutzen 12 geneigt.
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Der Kabelstutzen 12, die Schraubmutter 22 und der Klemmkörper 30 sind aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
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Der Klemmkörper 30 ist vorzugsweise aus einem leicht verformbaren ersten Kunststoffmaterial, insbesondere aus Polyamid, hergestellt.
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Der Kabelstutzen 12 und die Schraubmutter 22 sind vorzugsweise aus einem zweiten Kunststoffmaterial mit einer hohen UV-Beständigkeit hergestellt, insbesondere aus Polycarbonat.
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Entlang der Kabeldurchführungsachse 15 gesehen benachbart zu dem Dichtring 28 ist ein ebenfalls ringförmiges, insbesondere zylindrisches Filterelement 42 vorgesehen, welches in dem Innenraum 14 des Kabelstutzens 12 angeordnet ist. Das Filterelement 42 ist beispielsweise aus einem porösen PTFE-Material hergestellt, welches wasser- und partikelundurchlässig ist, jedoch gas- und dampfdiffusionsdurchlässig ist, sodass in dem Innenraum 14 vorliegender Wasserdampf durch das Filterelement 42 hindurch nach radial außen abführbar ist und ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 14 und einer Umgebung 60 der Kabelverschraubung ermöglicht wird.
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Das Filterelement 42 weist entlang der Kabeldurchführungsachse 15 gesehen ein erstes Ende 44 auf, welches dem Dichtring 28 zugewandt ist. Dem ersten Ende 44 abgewandt weist das Filterelement 42 ein zweites Ende 46 auf. Die Enden 44, 46 sind insbesondere in Form kreisringförmiger Stirnflächen ausgebildet.
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Entlang der Kabeldurchführungsachse 15 gesehen benachbart zu dem zweiten Ende 46 des Filterelements 42 ist ein zusätzliches ringförmiges Dichtelement 48 vorgesehen. Das Dichtelement 48 weist eine dem Filterelement 42 abgewandte Seite 50 auf, welche an einem Anschlag 52 des Kabelstutzens 12 anliegt.
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Der Kabelstutzen 12 weist im Bereich des zweiten Endes 18 eine dem Filterelement 42 und dem Dichtelement 48 zugewandte, zylindrische Innenseite 54 auf. Diese Innenseite 54 ist zu einer nach radial außen weisenden Außenseite 56 des Filterelements 42 beabstandet, sodass ein Ringspaltraum 58 entsteht. Der Ringspaltraum 58 ist über eine die Wandung des Kabelstutzens 12 durchsetzende Öffnung oder Bohrung 58 (vergleiche 3 und 4) fluidwirksam mit der Umgebung 60 der Kabelverschraubung 10 verbunden.
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Der Klemmkörper 30 weist eine dem Kabelstutzen 12 zugewandte Klemmkörperringfläche 62 auf. Der Kabelstutzen 12 weist eine dem Klemmkörper 30 zugewandte Kabelstutzenringfläche 64 auf. Die Klemmkörperringfläche 62 und die Kabelstutzenringfläche 64 sind im Profil unebenen und insbesondere jeweils mit einem wellen- und/oder zahnförmigen Profil versehen. Die Profile der Klemmkörperringfläche und der Kabelstutzenringfläche 64 sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei Anlage der Klemmkörperringfläche 62 auf der Kabelstutzenringfläche 64 die Profile in Drehrichtung um die Kabeldurchführungsachse 15 gesehen miteinander einen Formschluss bilden.
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Der Dichtring 28 und das Dichtelement 48 sind aus einem elastisch nachgiebigen Material, insbesondere aus einem Elastomer, hergestellt. In einem entspannten, nicht kraftbeaufschlagten Zustand haben der Dichtring 28, das Filterelement 42 und das Dichtelement 48 eine parallel zu der Kabeldurchführungsachse 15 gemessene Länge 66 (vergleiche 1).
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Die Kabelstutzenringfläche 64 ist mit einem parallel zu der Kabeldurchführungsachse 15 gemessenen Abstand 68 zu dem Anschlag 52 des Kabelstutzens 12 beabstandet.
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Eine mit dem Dichtring 28 zusammenwirkende Wirkfläche 67 des Formschlusselements 34 weist einen parallel zu der Kabeldurchführungsachse 15 gemessenen Abstand 70 zu der Klemmkörperringfläche 62 auf. Im vorstehend genannten entspannten Zustand des Dichtrings 28 und des Dichtelements 48 ist die Länge 66 größer als die Summe der Abstände 68 und 70. Hierdurch entsteht ein Abstand 72 zwischen der Klemmkörperringfläche 62 und der Kabelstutzenringfläche 64. Der Abstand 72 beträgt beispielsweise zwischen ungefähr 0,5 mm und ungefähr 3,0 mm.
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In einer ersten Verschraubungsphase der Schraubmutter 22 auf das zweite Ende 18 des Kabelstutzens 12 drückt die Andrückfläche 38 auf die jeweiligen Anlageflächen 36 der Klemmabschnitte 32, wodurch der Klemmkörper 30 entlang der Kabeldurchführungsachse 15 gesehen in Richtung auf den Kabelstutzen 12 verschoben wird. Hierbei drückt die Wirkfläche 67 der Formschlusselemente 34 auf den Dichtring 28, welcher wiederum gegen das Filterelement 42 drückt, das seinerseits gegen das Dichtelement 48 drückt, welches sich wiederum auf dem Anschlag 52 des Kabelstutzens 12 abstützt. Während diese ersten Verschraubungsphase wird der Abstand 72 zwischen der Klemmkörperringfläche 62 und der Kabelstutzenringfläche 64 sukzessive verkleinert, und zwar unter Verformung des Dichtrings 28 und des Dichtelements 48, wodurch die Enden 44 und 46 des Filterelements 42 sich jeweils dichtend an den Dichtring 28 beziehungsweise an das Dichtelement 48 anlegen.
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Zum Abschluss der ersten Verschraubungsphase der Schraubmutter 22 mit dem Kabelstutzen 12 gelangen die Klemmkörperringfläche 62 und die Kabelstutzenringfläche 64 miteinander in Anlage (vergleiche 4). Durch die unebenen Profile der Flächen 62 und 64 bedingt ist der Klemmkörper 30 dann in Drehrichtung formschlüssig an dem Kabelstutzen 12 gesichert.
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In einer auf die erste Verschraubungsphase folgenden zweiten Verschraubungsphase wird die Schraubmutter 22 weiter in Aufschraubrichtung 40 gesehen mit dem Kabelstutzen 12 verschraubt. Da die Klemmkörperringfläche 62 auf der Kabelstutzenringfläche 64 aufliegt, ist eine weitere Verschiebung des Klemmkörpers 30 entlang der Kabeldurchführungsachse 15 blockiert. Hierdurch bewirkt der Druck der Andruckfläche 38 der Schraubmutter 22 auf die Anlageflächen 36 der Klemmabschnitte 32 eine nach radial innen gerichteten Verformung der Klemmabschnitte 32, sodass eine zylindrische Innenfläche 74 des Dichtrings 28 dichtend gegen ein (nicht dargestelltes) Kabel angedrückt wird, wodurch zusätzlich noch eine Zugentlastung des Kabels bereitgestellt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009023646 A1 [0002]
