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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung, wie sie zum formschlüssigen Verbinden zweier Bauteile mittels einer Verschraubung häufig verwendet wird.
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II. Technischer Hintergrund
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Dabei ist die Verschraubung in der Regel von der Stirnseite her zugänglich, also das stirnseitige Ende der zwischen den kämmenden Gewinden vorhandenen Kontaktfläche von der Stirnseite her erreichbar.
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Gerade bei aggressiven Umgebungen wie etwa Seewasser oder Brackwasserbesteht jedoch das Problem, dass Korrosion an aneinander liegenden Kontaktflächen zweier Metallteile besonders schnell einsetzt und besonders schnell fortschreitet, sehr viel schneller als an Außenflächen. Dieses Phänomen ist als sog. Spaltkorrosion bekannt, und setzt gerade bei stirnseitig zugänglichen Schraubverbindungen in einer solchen Umgebung als erstes an.
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Sofern man dies vermeiden kann, wird die Lebensdauer dieser Schraubverbindung und damit meist des gesamten Bauteiles, an dem diese Schraubverbindung angeordnet ist, drastisch erhöht, da im Fall einer stirnseitig zugänglichen Schraubverbindung dies in der Regel diejenige Stelle ist, die die geringste Lebensdauer des gesamten Bauteiles in einer solchen Umgebung aufweist.
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Solche Verschraubungen werden häufig für Schraubkappen und insbesondere für Schraubhülsen benötigt, die eine stirnseitige Durchlassöffnung als Kabelausgang benötigen, um beispielsweise aus einem Gehäuse ein Kabel herauszuführen, wenn das Gehäuse beispielsweise einen Sensor oder eine andere elektrische oder elektronische Baugruppe enthält.
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Dann kommt das Problem hinzu, dass das durch die Durchtrittsöffnung der in der Regel metallischen Schraubkappe hindurchgeführte Kabel meist weniger starr ist als die über die Schraubverbindung miteinander zu verbindenden metallischen Bauteile, und die Abdichtung des Kabels im Kabeldurchgang gegenüber den metallischen Bauteilen eine zusätzliche Schwierigkeit darstellt.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 1114878 A eine Schraubverbindung bekannt, die in der dortigen einzigen Figur sich links oben, nahe des rechten Endes der Bezugslinie von Ziffer 15 kommend, befindet.
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Mit dieser Verschraubung werden die Bauteile 14 und 15 gegeneinander verschraubt.
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Der Ringraum, in dem sich die Verschraubung befindet, wird oberhalb der Verschraubung durch die Ringdichtung mit rechteckigem Querschnitt abgedichtet.
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Unterhalb der Verschraubung wird der Raum mittels der Dichtungselemente 24/104/22/1 zwischen dem Bauteil 15 und dem Bauteil 1 abgedichtet, jedoch wird der die Verschraubung enthaltende Ringraum durch weitere, mit dem Bauteil 1 verbundene, jedoch nicht zu diesem oder den Bauteilen 14 oder 15 abgedichtetem, Bauteilen begrenzt.
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Aus der
DE 10353002 A1 ist ferner eine Verschraubung zwischen den Bauteilen 27 und 34 bekannt, die sich in einem Ringraum befindet, der zwar nach unten durch eine Ring-Dichtung 41 verschlossen ist, nach oben jedoch offen ist und somit keine allseits geschlossene Kammer bildet.
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Ferner zeigt die
DE 20 2007 003 513 U1 , die den nächstreichenden Stand der Technik bildet, die Verschraubung einer Abdeckkappe 10 gegenüber einem Außen-Sechskant 9 mittels der Gewinde 13/14.
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Der Ringraum, indem sich die Verschraubung 13/14 befindet, ist zwar sowohl nach unten als auch nach oben mittels Dichtungen 12, 15 abgedichtet, jedoch dichtet jede dieser Dichtungen das Bauteil 10 nicht gegenüber dem damit verschraubten Bauteil 9 sondern gegenüber einem jeweils anderen Bauteil ab, welches Bestandteil der Wandung der Kammer ist, die die Verschraubung 13/14 dicht umgeben soll.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine gekapselte Schraubverbindung zu schaffen, die - auch wenn die Schraubverbindung Bestandteil eines Kabeldurchlasses ist - Spaltkorrosion vor allem am Gewine über einen langen Zeitraum vermeidet und dadurch die Lebensdauer der Schraubverbindung stark erhöht wird.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Spaltkorrosion zwischen den zwei miteinander kämmenden Gewinden der Schraubverbindung wird dadurch vermieden, dass die Gewinde in einer nach außen, zur meist aggressiven Umgebung hin, dichten, ringförmigen Kammer aufgenommen sind, damit die chemischen und physikalischen Parameter der Umgebung nicht an der Schraubverbindung angreifen können.
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Dies wird erreicht, indem die Wände der ringförmigen Kammer wenigstens teilweise durch die beiden gegeneinander mittels der Schraubverbindung zu fixierenden, ebenfalls ringförmigen, metallenen Bauteile gebildet werden, jedoch teilweise auch durch andere, in der Regel dann ebenfalls ringförmige, weitere Bauteile, wobei es darauf ankommt, die aneinander angrenzenden Wände der Kammer über jeweils mindestens eine ebenfalls ringförmige, primäre Dichtung gegeneinander abzudichten, vorzugsweise zusätzlich eine sekundäre Dichtung.
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Für die primäre Dichtung kommen dabei mehrere Möglichkeiten in Betracht, die eine Langzeit-Dichtigkeit bewirken können:
- Die erste Möglichkeit besteht darin, im ringförmigen Dichtungsspalt zwischen den gegeneinander gerichteten Kontaktflächen der aneinander grenzenden Wände der Kammer eine ringförmige elastische Dichtung
- - entweder aus einem elastischen, vorzugsweise teilweise aushärtbaren, zunächst formlosen Dichtungsmasse,
- - oder einem formhaltigen elastischen Dichtungskörper anzuordnen.
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Bei einem formhaltigen Dichtungskörper beträgt der durch die Vorspannung aufgebrachte Druck auf den Dichtungskörper mindestens 1 bar Überdruck, besser mindestens 2 bar Überdruck, bei einem erhöhten Umgebungsdruck mindestens 1 bar, besser mindestens 2 bar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck.
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Wenn eine solche elastische Dichtung in axialer Richtung zwischen den Kontaktflächen angeordnet ist, wird sie mit zunehmendem Zuschrauben der Schraubverbindung immer weiter zusammen gepresst und ihre Dichtwirkung erhöht, sodass auf Grund der Elastizität auch bei z. B. temperatur-bedingter Änderung der Breite des Dichtungsspaltes die Dichtigkeit erhalten bleibt.
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Eine zweite Möglichkeit besteht darin, in axialer Richtung die beiden aneinander angrenzenden Wände direkt gegeneinander zu pressen, vorzugsweise mit Hilfe der zu schützenden Schraubverbindung, jedoch den Dichtungsspalt, also den Kontaktbereich, auf der Außenseite mit einer den Dichtungsspalt überdeckenden, ebenfalls elastischen Dichtungsmasse abzudecken.
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Auch hier bewirkt eine ausreichende dauerhafte Elastizität der Dichtungsmasse, dass bei z. B. temperatur-bedingten Dehnungen der aneinander grenzenden Wände, und selbst bei einem temperatur-bedingten leichten Öffnen des Dichtungsspaltes zwischen den gegeneinander gepressten Bauteilen die außen aufgebrachte elastische Dichtung dennoch nicht von den Außenflächen der beiden aneinander grenzenden Wände abreißt und den Zugang zum Dichtungsspalt freigibt.
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Bei einer den Dichtungsspalt außen überdeckenden primären Dichtung beträgt die Dichtungslänge in absoluten Werten mindestens 6 mm, besser mindestens 8 mm, besser mindestens 10 mm und/oder in relativen Werten mindestens 2 %, besser mindestens 4 %, besser mindestens 5 % des äußeren Durchmessers des Dichtungsspaltes.
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Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die aneinander grenzenden Wände, also deren Kontaktflächen, gegeneinander zu verschweißen oder zu verkleben.
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Vor allem eine solche Klebenaht muss ebenfalls ausreichend elastisch sein, um eine Veränderung der Breite des Dichtungsspaltes in gewissen Grenzen dauerhaft ausgleichen zu können. Bei einer Schweißnaht gilt dies ebenfalls, ist jedoch in der Regel der Fall.
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Die Dichtungslänge der primären Dichtung einer in axialer Richtung zwischen den Kontaktflächen der gegeneinander abzudichtenden Bauteile angebrachten primären Dichtung in radialer Richtung beträgt in absoluten Werten mindestens 2 mm, besser mindestens 4 mm, besser mindestens 8 mm und in relativen Werten mindestens 2 %, besser mindestens 4 %, besser mindestens 5 % des Außendurchmessers der primären, im axialen Dichtungsspalt angeordneten Dichtung.
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Eine so ausgebildete primäre Dichtung widersteht auch hohen UmgebungsDrücken, beispielsweise bei einer in großer Tiefe im Meer angeordneten Schraubverbindung.
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Durch eine solcherart ausgebildete primäre Dichtung ist eine hohe Langzeit-Dichtigkeit der ringförmigen Kammer gegeben, und damit wird dort eine Spaltkorrosion vermieden.
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Eine zusätzliche Sicherheit der Abdichtung kann eine sekundäre, bezüglich der primären Dichtung weiter nach innen zur Kammer hin angeordnete Dichtung, bieten, die weniger aufwändig gestaltet ist und in aller Regel auch weniger druckdicht ist. Dennoch kann sie das weitere Vordringen von geringen Feuchtigkeitsmengen, die die primäre Dichtung überwunden haben - beispielsweise in der Anfangsphase der Zerstörung der primären Dichtung - noch geraume Zeit am Vordingen in die Kammer und damit zu der Schraubverbindung hin verhindern.
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Die sekundäre Dichtung kann deshalb beispielsweise eine elastische Dichtungsmasse oder ein formhaltiger Dichtungskörper, insbesondere ein O-Ring, sein, der nicht durch die Schraubverbindung in axialer Richtung zunehmend beim Verschrauben zusammen gepresst wird, sondern lediglich unter einer begrenzten, meist radialen, Vorspannung steht. Ein typischer Fall ist die Anordnung eines O-Rings zwischen zwei konzentrisch umeinander herum angeordneten, in axialer Richtung gegeneinander bewegbaren Bauteilen, beispielsweise den gegeneinander zu verschraubenden Bauteilen.
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Eine besonders hohe Langzeitfestigkeit der Schraubverbindung wird dadurch erreicht, dass die miteinander zu verschraubenden Bauteile über mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Schraubverbindungen, also Paare von miteinander kämmenden Gewinden, miteinander verbunden sind.
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Sofern diese mehreren Schraubverbindungen jeweils in einer eigenen, abgedichteten, ringförmigen Kammer angeordnet sind, kann selbst bei Beschädigung oder Zerstörung einer der Schraubverbindungen die noch nicht angegriffene oder zerstörte weitere Schraubverbindung noch insgesamt die Verschraubung aufrecht erhalten.
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Wenn die Schraubverbindung beispielsweise dazu dient, ein Gehäuse dicht zu verschließen, ist dieses Gehäuse erst dann nicht mehr dicht, wenn alle der axial hintereinander angeordneten Schraubverbindungen zerstört sind.
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Von den gegeneinander zu verschraubenden Bauteilen ist häufig eines davon eine Schraubhülse oder eine Schraubkappe.
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Ein besonders häufiger Fall ist die Schaffung eines Kabeldurchlasses, wobei die Schraubhülse eine stirnseitige Durchgangsöffnung für das Kabel aufweist und gegen ein anderes Bauteil des Kabelauslasses verschraubt wird, um eine ausreichende axiale Anpresskraft auf eine ringförmig zwischen dem Außenumfang des Kabels und dem Innenumfang eines der Bauteile vorgesehenen Dichtungs-Hülse aufzubringen.
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Die Dichtungs-Hülse ist in einem Ringraum zwischen zwei gegeneinander verschraubbaren Teilen, meist den miteinander zu verschraubenden Bauteilen, aufgenommen und wird mit zunehmender Verschraubung zunehmend axial verpresst, sodass wegen eines auch in radialer Richtung begrenzten Volumens des Ringraumes für die Dichtungs-Hülse mit zunehmender axialer Verpressung diese mit zunehmendem Druck auch radial gegen den Außenumfang des Kabelabschnittes auf seiner Innenseite und auf seiner Außenseite gegen den Innenumfang des von dem Kabel durchdrungenen Bauteiles gepresst wird.
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Zu diesem Zweck muss die Dichtungs-Hülse eine ausreichende Dichtungslänge in axialer Richtung besitzen, über die sie mit radialer Vorspannung auf den Außenumfang des Kabelabschnittes gepresst wird.
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Vorzugsweise besitzt die Dichtungshülse daher einen Querschnitt, der vom radial äußersten Punkt schräg nach axial vorne und axial hinten abfallende, gerade oder gekrümmte, Flanken aufweist und dadurch die elastische Verformung der Dichtungshülse in Richtung Innenumfang begünstigt.
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Figurenliste
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
- 1a, b: eine erfindungsgemäße Schraubverbindung im Axialschnitt und im Querschnitt,
- 2a, b: ein Elektronik-Gehäuse, insbesondere ein Sensorgehäuse, mit einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung in Explosionsdarstellung,
- 2b: das Gehäuse der 2a im fertig montierten Zustand in der Aufsicht,
- 3a, b: den Kabeleingang in das Gehäuse der 2a, b mit der erfindungsgemäßen Schraubverbindung geschnitten in axialer Richtung des Kabeleinlasses in unterschiedlichen Vergrößerungen,
- 3c: einen anderen konstruktiven Einsatz einer O-Ring-Dichtung,
- 4: eine erfindungsgemäße Schraubverbindung mit zwei axial hintereinander angeordneten Gewinden im Axialschnitt.
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1a zeigt den typischen Fall zweier dicht mittels einer Schraubverbindung 1 zu verschraubender Bauteile A, B, in diesem Fall eines Gehäuses 22 mit einem inneren Hohlraum als Bauteil A, welches einen nach außen abragenden, vorzugsweise rotationssymmetrischen, Gehäusestutzen 22' aufweist. Dieser Gehäusestutzen 22' weist eine innere, in seiner Axialrichtung verlaufende, Durchgangsöffnung auf, welche eine Verbindung vom Innenraum des Gehäuses zur äußeren Umgebung 100 darstellt, die mit Hilfe einer auf den Außenumfang des Gehäusestutzens 22' aufgeschraubten Schraubkappe 21 als Bauteil B dicht verschließbar sein soll.
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Wenn die äußere Umgebung 100 um das Gehäuse 22 herum aus einem aggressiven Medium wie Seewasser besteht, ist es für eine lange Lebensdauer der Schraubverbindung und damit der im Innenraum des Gehäuses 22 untergebrachten Bauteile - meist einer Elektronik - wichtig, dass auch über lange Zeiträume das Medium der Umgebung 100 nicht zu der Schraubverbindung 1 gelangen kann und dort keine Spaltkorrosion bewirken kann, welche eine solche Schraubverbindung 1 in sehr kurzer Zeit stark schädigen und auch völlig zerstören kann.
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Zu diesem Zweck ist die - immer ringförmige - Schraubverbindung 1 in einer ebenfalls ringförmigen, im gegeneinander verschraubten Zustand der beiden Bauteile A, B nach außen, und insbesondere zur Umgebung 100 hin, dichten Kammer 3, aufgenommen.
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Der ringförmige, insbesondere rotationssymmetrische, Aufbau der Schraubverbindung 1 sowie auch - wenigstens im Bereich der Schraubverbindung 1 - der gegeneinander verschraubten Bauteile A, B, hier des Gehäusestutzens 22' und der Schraubkappe 21, ist der Querschnittsdarstellung der 1b zu entnehmen, insbesondere die ineinander greifenden Gewinde 2a, b der Schraubverbindung 1.
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Die Wände der ringförmigen Kammer 3 werden teilweise durch die Bauteile A, B selbst gebildet, teilweise durch andere Bauteile:
- Die radial innere Umfangsfläche der Kammer 3 wird in diesem Fall durch die Außenumfangsfläche des Gehäusestutzens 22' gebildet, die radial äußere Umfangsfläche der Kammer 3 von der Innenumfangsfläche der Schraubkappe 21.
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Die in 1a rechte ringförmige Stirnfläche wird durch eine der beiden primären Dichtungen 6 der Schraubverbindung 1 gebildet, die in diesem Fall aus einem formhaltigen Dichtungskörper 7 aus elastischen Material, hier in Form eines Dichtungsstopfens 7''' besteht. Der Dichtungsstopfen 7''' besitzt einen etwa konischen oder konvex gekrümmten Querschnitt seines Außenumfanges, und ragt mit dem Bereich seines größten Durchmessers radial nach außen in den Axialspalt zwischen die freie Stirnfläche des Gehäusestutzens 22' und den Boden der Schraubkappe 21 hinein.
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Durch das Festziehen der Schraubverbindung 1 wird dieser Dichtungsstopfen 7''' dazwischen in axialer Richtung verpresst. Wegen des konischen Querschnittes des Außenumfanges und/oder eines entsprechenden konischen Innenumfangs des Gehäusestutzens 22' an dessen freien vorderen Ende, in welches der Dichtungsstopfen 7''' hineinragt, wird der Dichtungsstopfen 7''' durch axiale Kraftbeaufschlagung nicht nur in axialer Richtung zusammengepresst, sondern durch die konische Form des Innenumfanges des Gehäusestutzens 22' als auch des Außenumfanges des Dichtungsstopfens 7''' auch radial zusammengepresst.
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Da vorzugsweise auch der Übergang vom Boden zu den Innenumfangswänden der Schraubkappe 21 zur axialen Richtung abgeschrägt oder abgerundet ist, drückt auch diese Abschrägung oder Abrundung bei axialem Vorwärtsschrauben der Schraubkappe 21 mittels deren Gewinde den Dichtungsstopfen 7''' radial zunehmend zusammen.
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Auf diese Art und Weise steht der aus elastischem Material bestehende Dichtungsstopfen 7''' sowohl in radialer als auch in axialer Richtung unter Vorspannung, und wird auch bei z.B. temperatur-bedingten Größenveränderungen sowohl der Schraubkappe 21 als auch des Gehäusestutzens 22' seine Dichtwirkung beibehalten und damit die eine stirnseitige Ringwand 4c der Kammer 3 zuverlässig bereitstellen.
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Die andere stirnseitige Ringfläche 4d der Kammer 3 wird dadurch gebildet, dass mit zunehmendem Verschrauben der Schraubverbindung 1, also der Schraubkappe 21 gegen das Gehäuse 22, die freie Stirnfläche der Schraubkappe 21 - nachdem die primäre Dichtung 6 in Form des Dichtungsstopfens 7''' bereits unter einer ausreichenden Vorspannung steht und hierfür entsprechend dimensioniert ist -direkt oder indirekt gegen eine radial verlaufende Außenfläche des Gehäuses 22 anliegt, und diese Stelle muss über eine zweite primäre Dichtung 6 dauerhaft abgedichtet werden. Dabei erstreckt sich die radial verlaufende Außenfläche des Gehäuses 22 hier vom Übergang des Fußes des Gehäusestutzens 22' bezüglich der axialen Richtung der Schraubverbindung 1 radial weiter nach außen.
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Hierfür stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung:
- Wie in 1a in der unteren Hälfte dargestellt, kann es sich bei der primären Dichtung 6 um einen Dichtungskörper 7 in Form eines Dichtungsringes 7'' handeln, der zwischen diesen beiden Flächen vor dem Aufschrauben der Schraubkappe 21 eingelegt und beim weiteren Zuschrauben der Schraubverbindung 1 axial zusammengepresst wird.
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Anstelle eines solchen formhaltigen Dichtungskörpers 7 kann dies auch eine aushärtbare oder teilweise aushärtbare Dichtungsmasse 8 sein, die im Dichtspalt 9 vor dem Festschrauben der Schraubkappe 21 eingebracht wird.
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Unter einer solchen Dichtungsmasse 8 kann insbesondere auch ein Kleber verstanden werden.
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Wie besser in der oberen Bildhälfte zu erkennen, könnte die Schraubkappe 21 als Bauteil B auch mit ihrer Stirnfläche bis zum direkten Kontakt an die Außenfläche des Gehäuses 22 - Bauteil A - heran bewegt werden, entweder kontaktierend oder mit einem geringen Abstand, und dann die beiden Bauteile A, B, also die freie Stirnfläche der Schraubkappe 21 gegenüber der Außenfläche des Gehäuses 22, verschweißt werden. Dies führt natürlich zu einem festen Verschluss des Gehäuses 22, der ohne Zerstörung nicht mehr geöffnet werden kann.
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Sofern die Möglichkeit der Öffnung weiterhin bestehen soll - was bei einer Schraubverbindung der bevorzugte Fall ist, denn sonst wäre die Schraubverbindung selbst nahezu überflüssig - kann der Dichtungsspalt 9 auch - egal ob im geschlossenen Zustand der Schraubverbindung 1 die Stirnfläche der Schraubkappe 21 noch einen Abstand zum Gehäuse 22 einnimmt oder dieses kontaktiert - radial außen von einer Dichtungsmasse 8 ringförmig umlaufend dicht abgedeckt werden.
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Es versteht sich von selbst, dass zum einen die Dichtungsmasse 8 dem Medium der Umgebung 100, z.B. Salzwasser, gegenüber resistent sein muss.
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Ebenso muss betont werden, dass die Dichtigkeit einer solchen außen aufgebrachten Dichtungsmasse 8 sehr stark von der Dichtigkeit der Anhaftung der Dichtungsmasse 8 an den Bauteilen A, B abhängt, die dementsprechend vor dem Aufbringen der Dichtungsmasse in einen optimal haftfähigen Zustand ihrer Oberflächen in diesem Bereich gebracht werden müssen, insbesondere durch Entfettung, Anschleifen, ggfs. behandeln mittels eines Plasmastrahles o.ä.
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Zwischen der einen, hier linken, primären Dichtung 6 und der Schraubverbindung 1 kann zusätzlich ergänzend eine sekundäre Dichtung 16, z.B. die hier dargestellte O-Ring-Dichtung 13 angeordnet sein, bei der der O-Ring 13 in einer in der Umfangsfläche eingearbeiteten Dichtungsnut liegt, und eine Notfall-Abdichtung bietet, falls die benachbarte primäre Dichtung 6 undicht zu werden beginnt.,
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Die 2a, b, 3a, b zeigen die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips an einem Gehäuse 22 eines Sensors, wie es in 2a in Explosionsdarstellung dargestellt ist, indem sich eine nur angedeutete elektronische Schaltung 19 - die gemäß 2a über diverse Stützelemente im Innenraum des Gehäuses 22 angeordnet ist - mit einem Sensor befindet, und welches trotz eines aus dem Gehäuse 22 herausgeführten Kabels 5 gegenüber der Umgebung vollständig abgedichtet sein soll und die zum Abdichten des Kabelausganges verwendete Schraubverbindung 1 wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein soll.
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In diesem Zusammenhang zeigt die Explosionsdarstellung der 2a und die Schnittdarstellung der 3a, die axial durch den Kabeldurchlass hindurch verläuft, dass das Gehäuse 22 aus einem topfförmigen Gehäuseteil 22a und einem auf dessen offener Seite dicht aufgeschraubten Deckel 22b besteht - wie insbesondere in der Aufsicht der 2 im fertig montierten Zustand ersichtlich - wobei der aufgeschraubte Deckel 22b über zwei konzentrisch zueinander angeordnete O-Ring-Dichtungen 13 gegenüber dem topfförmigen Gehäuseteil 22a abgedichtet ist.
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In 3a, linke Hälfte, ist angedeutet, dass das Gehäuse 22 auch aus zwei mit ihren offenen Seiten gegeneinander gelegten Halbschalen bestehen kann, die durch eine Schweißnaht 18 miteinander verschweißt sind, was natürlich erst nach Unterbringen der gewünschten Bauteile, insbesondere der elektronischen Schaltung 19, geschehen kann.
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Da das Gehäuse 22 jedoch nachträglich wieder zu öffnen sein soll, und zwar nicht nur am Kabeldurchlass 15, sondern auch für einen solchen Zugang in den Innenraum des Gehäuses 22, dass die dortige elektronische Schaltung 19 ausgewechselt werden kann oder zumindest zu Analysezwecken entnommen werden kann, wird primär die in 3a rechts dargestellte Variante, also gemäß 2a, zusammen mit einem durch eine erfindungsgemäße Schraubverbindung 1 abgedichteten Kabeldurchlass 15 verwendet.
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Wie 2a zeigt, besitzt das topfförmige Gehäuseteil 22a von der offenen Seite her betrachtet einen kreisförmigen Außenumfang, der an einer Stelle des Umfanges abgeflacht ist und im Bereich dieser Abflachung eine Durchgangsöffnung 24 durch die Wandung des topfförmigen Gehäuseteiles 22a in den Innenraum, durch welches das Kabel 5 herausgeführt werden soll mit Hilfe einer Schraubverbindung 1, wie in der axial entlang dieser Durchgangsöffnung 24 verlaufenden Schnittdarstellung der 3a, b ersichtlich:
- Zum einen ist zu erkennen, dass der in 1a nach außen ragende Gehäusestutzen 22`, der dort einstückig zusammen mit dem Gehäuse 22 ausgebildet ist, in der Lösung der 2a, b, 3a, b eine separate Gewindehülse 22'' ist, die in die Durchgangsöffnung 24 des Gehäuses 22 eingeschraubt wird, was natürlich eine zusätzliche Abdichtung zwischen dem Gehäuse 22 und der Gewindehülse 22'' erfordert.
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Diese Schraubverbindung 1' muss ebenfalls nach außen abgedichtet werden, was in diesem Fall mit in axialer Richtung 10 der Durchgangsöffnung 24 und damit der Schraubhülse 20 hintereinander im Außenumfang der Gewindehülse 22'' angeordneten O-Ring-Dichtungen 13 geschieht, die beim Einschieben und Einschrauben der Gewindehülse 22'' in die Durchgangsöffnung 24 des Gehäuses 22 radial zusammengepresst werden.
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Die erfindungsgemäße Schraubverbindung 1 besteht also analog der Lösung der 1a nun zwischen dem Außenumfang der Gewindehülse 22'' als Bauteil A und dem auf deren Außenumfang aufgeschraubte Bauteil B, letzteres nunmehr jedoch in Form einer Schraubhülse 20 mit einer axialen Durchlassöffnung 15a für das einzuführende Kabel 5 statt einer stirnseitig geschlossenen Schraubkappe 21 wie in 1a, und einem Schlüsselansatz 25 zum Ansetzen eines Gabelschlüssels an der Schraubhülse 20, wie auch in 2a zu erkennen.
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Die Abdichtung des Kabeldurchlasses gegenüber der Umgebung 100 erfolgt dadurch, dass die als Dichtungskörper 7 ausgebildete primäre Dichtung 6 nunmehr als Dichtungshülse 7' ausgebildet ist, durch deren axiale Durchgangsöffnung gerade das Kabel 5 hindurchgeführt werden kann bei unbelasteter Dichtungshülse 7'.
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Sobald jedoch die Dichtungshülse 7' zwischen der freien Stirnseite des Bauteils A, also der Schraubhülse 20 mit Gewinde, und dem Bauteil B, der Schraubhülse 20, axial verpresst wird, drückt die Dichtungshülse 7' mit ihrem Innenumfang aufgrund der anhand 1a beschriebenen Gestaltungen des Dichtungskörpers 7 einerseits und der Bauteile A, B andererseits über den gesamten Umfang radial nach innen gegen den Außenumfang des Kabels 5 und dichtet demgegenüber ab.
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Für die primäre Dichtung 6 am anderen Ende, also in 3a, b linken Ende, der ringförmigen Kammer 3 bestehen die gleichen Möglichkeiten wie anhand von 1a beschrieben, sind jedoch in 3a, b nicht in all diesen Varianten eingezeichnet.
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3b in der oberen Hälfte zeigt, dass - analog zur Abdichtung der rechten Stirnringfläche der Kammer 3 - die O-Ring-Dichtung 13 auch in axialer Richtung zwischen einer Schulter des Bauteiles B und einer Gegenschulter des Bauteiles A beim Festziehen der Gewinde 2a, b gegeneinander verpresst wird.
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Dies erfordert jedoch eine gute Abstimmung der Dimensionierung einer solchen weiteren primären Dichtung 6 vor allem gegenüber der in der gleichen axialen Richtung aufgrund der gleichen Verschraubung axial zusammengepressten ersten primären Dichtung 6 am rechten Ende der Kammer 3. Bei der Bauform in 3b oben werden also auf einer der beiden Seiten des zu schützenden Gewindes 22a, b der Schraubverbindung 1 zwei axial beabstandete primäre Dichtungen 6 eingesetzt, und dies kann auch auf beiden Seiten - in axialer Richtung - der ineinander greifenden Gewinde 22a, b der Schraubverbindung 1 erfolgen.
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Eine Alternative besteht gemäß 3c darin, die O-Ring-Dichtung 13 unterzubringen zwischen einer ringförmig umlaufenden Schulter, die im Längsschnitt betrachtet eine Innen-Ecke bildet, des einen Bauteiles und einer ringförmig umlaufenden Kante eines anderen Bauteiles, die im Längsschnitt eine Außenkante bildet, jedoch abgeschrägt ist, also in dem ringförmigen Freiraum mit dreieckigen Querschnitt zwischen diesen beiden Bauteilen..
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Dies minimiert die Querschnittsveränderung der O-Ring-Dichtung 13 beim Verpressen und erhöht dessen Lebensdauer.
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4 zeigt eine weitere Lösung, wie die Gefahr der Undichtigkeit der Schraubverbindung und damit Zerstörung der Schraubverbindung 1 minimiert werden kann:
- Diese Lösung ist anhand des Aufschraubens einer Schraubkappe 21, also einer Schraubhülse 20 mit einer geschlossenen Stirnseite, analog zur 1a dargestellt, kann jedoch in gleicher Weise auch bei einer Schraubkappe 21 und damit auch bei einem Kabeldurchgang angewandt werden oder bei jeder anderen Verschraubung.
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Wie in 4 zu erkennen, sind dabei in axialer Richtung 10 zwei kämmende Gewinde-Paare 2a, b, 2'a, b axial hintereinander angeordnet, die jeweils die gleichen Bauteile A, B miteinander verbinden, indem je zwei Gewinde (2a, 2'a, 2b, 2'b) hintereinander an jedem dieser Bauteile A, B angeordnet sind.
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Jedes Gewinde-Paar 2a, b, 2'a, b befindet sich in einer separaten, im montierten Zustand dichten Kammer 3, 3', die auch gegenüber der anderen Kammer abgedichtet ist, sodass bei Undichtigkeit einer der Kammern 3, 3' und damit Gefährdung der darin untergebrachten Gewinde 2a, b oder 2'a, b die andere Kammer 3', 3 nach wie vor dicht ist und das dortige Gewinde 2'a, b, oder 2a, b nicht mit der Umgebung in Kontakt steht und seine Funktion weiterhin erfüllen kann.
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Wie zu erkennen, sind die Kammern 3, 3' ebenfalls axial beabstandet zueinander angeordnet und zwischen ihnen befindet sich
- - zumindest eine sekundäre Dichtung 16 in Form z.B. einer nur radial verpressten O-Ring-Dichtung wie in der oberen Hälfte der 4 dargestellt,
- - vorzugsweise jedoch ebenfalls eine primäre Dichtung 6 in Form z.B. einer axial verpressten O-Ring-Dichtung wie in der unteren Hälfte der 4 dargestellt.
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Dabei kann jede der Kammern 3, 3' beidseits der jeweiligen Schraubverbindung 1 axial zwischen der primären Dichtung 6 und der Schraubverbindung 1 zusätzlich eine sekundäre Dichtung 16 oder eine weitere primäre Dichtung 6 aufweisen.
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Die optimale Sicherheit wird somit darin bestehen, dass die beiden Kammern 3, 3' sowohl zwischen sich mindestens zwei primäre Dichtungen 6 aufweisen als auch auf ihrer jeweils von der anderen Kammer 3', 3 axial abgewandten Seite stirnseitig durch jeweils nicht nur eine, sondern zwei primäre Dichtungen 6 abgedichtet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubverbindung
- 2a, b
- Gewinde
- 3, 3'
- Kammer
- 4a, b, c
- Wand
- 5
- Kabel
- 5'
- Kabel-Abschnitt
- 6
- primäre Dichtung
- 7
- Dichtungskörper
- 7'
- Dichtungshülse
- 7''
- Dichtungsring
- 7'''
- Dichtungsstopfen
- 8
- Dichtungsmasse
- 9
- Dichtungsspalt
- 10
- axiale Richtung
- 11
- erste Querrichtung
- 12
- zweite Querrichtung
- 13
- O-Ring-Dichtung
- 14
- Stützelement
- 15
- Kabel-Durchlass
- 15 a, b
- Durchlass-Öffnung
- 16
- sekundäre Dichtung
- 17
- Gabelschlüssel-Ansatz
- 18
- Schweißnaht
- 19
- elektronische Schaltung
- 20
- Schraubhülse
- 21
- Schraubkappe
- 22
- Gehäuse
- 22a
- topfförmiges Gehäuseteil
- 22b
- Deckel
- 22'
- Gehäuse-Stutzen
- 22''
- Gewindehülse
- 23
- Abflachung
- 24
- Durchgangsöffnung
- 25
- Schlüsselansatz
- 100
- Umgebung, Seewasser
- A, B
- Bauteil
