DE102017220665B4

DE102017220665B4 - Vorrichtung zum Einführen eines Kabels in einen Raum

Info

Publication number: DE102017220665B4
Application number: DE102017220665.9A
Authority: DE
Inventors: Bruno Ehmann; Valentin Ehmann
Original assignee: Icotek Projekt GmbH and Co KG
Current assignee: Icotek Projekt GmbH and Co KG
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: US10680423B2; DE102017220665A1; US20180145493A1

Abstract

Kabeldurchführung zum Tragen eines Kabels (1)1.1 das Kabel (1) umfasst einen Leiter (1.1), ein diesen umgebendes Schirmgeflecht (1.3), einen Schutzmantel (1.4);1.2 der Schutzmantel (1.4) ist auf einem Teil seiner Länge entfernt, sodass das Schirmgeflecht (1.3) freiliegt;1.3 ein Gehäuse (2), das das Kabel (1) aufnimmt;1.4 einen elektrischen Anschluss zum Herstellen einer leitenden Verbindung zwischen dem Schirmgeflecht (1.3) und dem Gehäuse (2), mit1.5 einer aufklappbare Tülle (7), die das Kabel (1) im Längenabschnitt des freiliegenden Schirmgeflechts (1.3) umschließt, wobei1.6 die aufklappbare Tülle (7) aus wenigstens teilweise elektrisch leitendem Material besteht, das mit dem Gehäuse (2) in leitender Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabeldurchführung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Solche Vorrichtungen werden auch als „Kabeldurchführung“ bezeichnet, beispielsweise in der DE 103 56 386 B3 .
Neben Kabeldurchführungen durch welche, die Kabel durchgeführt sind, also im Bereich der Kabeldurchführung nicht getrennt sind, gibt es Stecker, die auf das Ende eines Kabel montiert werden können. Dazu kann auf die US 4,963,104 A die US 2008/0032556 A1 bzw. das darauf erteilte Patent US 7,651,376 B2 sowie die US 2016/0285212 A1 verwiesen werden.
Bei Kabeldurchführungen werden die genannten Kabel zum Beispiel in einen Schaltschrank eingeführt. Das Kabel umfasst wenigstens einen Leiter, im Allgemeinen in Gestalt eines Kupferdrahtes beziehungsweise einer Vielzahl von feinen Kupferdrähten, ferner ein Schirmgeflecht, das den Leiter umgibt, und schließlich einen das Schirmgeflecht umgebenden, elektrisch nicht leitenden Schutzmantel. Beim Stande der Technik ist das Kabel meist umschlossen von einem Gehäuse, in Gestalt einer Kabelverschraubung. Das Gehäuse besteht aus einem elektrisch leitfähigen Metall, zum Beispiel aus vernickeltem Messing. Die Verschraubung ist in eine Bohrung einer Wand, zum Beispiel der Wand eines Schaltschrankes, eingesetzt oder auf diese aufgesetzt. An jenem Ende des Kabels, das sich im montierten Zustand innerhalb des Schaltschrankes befindet, ist ein Schalter oder ein Stecker oder ein sonstiges elektrisches Gerät mit dem Leiter des Kabels elektrisch leitend verbunden.
Die gesamte Kabeldurchführung erfüllt verschiedene Funktionen: Sie umfasst einen Dichtring, mit dem sie das Eindringen von Feuchtigkeit oder Staub in den Schaltschrank, verhindert. Das Schirmgeflecht dient einer elektromagnetischen Abschirmung. Es ist über Federblätter mit der Kabelverschraubung leitend verbunden, und die leitende Kabelverschraubung ist wiederum mit der elektrisch leitenden Wand verbunden, über die eine Erdung erfolgt.
Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht unter anderem darin, dass die Hohlräume zwischen den Federblättern nicht abgedeckt sind. An diesen Stellen ist der leitfähige Schutzschild somit unterbrochen. Elektromagnetische Wellen können an diesen Stellen eindringen, was nachteilig ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Durchmesser der Kabelverschraubung groß ist, und dass die Öffnung der Schaltschrankwand entsprechend groß bemessen sein muss. Das Einfahren eines konfektionierten, das heißt zusammen gebauten Teiles mit Gehäuse und Stecker ist somit nicht möglich.
Weiterhin ist eine Zugentlastung in der Kabelverschraubung enthalten.
Aus der AT 339 404 B ist eine Kabeldurchführung bekannt, bei welcher das Kabel in einem elastischen nicht leitenden Material aufgenommen wird. Durch dieses Material wird ein metallischer Stift hindurchgedrückt, welcher den äußeren Kabelmantel durchdringt und eine Kontaktierung zu einem Schirmgeflecht herstellt. Der Stift wird dann in einer konischen Aufnahme so verpresst, dass er auch mit dem Gehäuse in elektrischer Verbindung steht. Der Aufbau ist außerordentlich komplex und aufwändig in der Montage. Er erlaubt eine Demontage nur bedingt. Darüber hinaus ist durch den eingedrückten Stift die Gefahr groß, dass bei dem Schirmgeflecht ein Bereich durchdrungen wird, welcher keine Adern aufweist beziehungsweise in welchem keine übermäßig gute Anlage zwischen den einzelnen Adern und dem Stift gewährleistet ist, sodass die Gefahr besteht, dass die Abschirmung qualitativ schlecht ist.
Zum weiteren Stand der Technik wird außerdem auf die DE 77 21 692 U hingewiesen.
Bei der industriellen Vernetzung von Komponenten sind die Anforderungen zunehmend hoch. Diese betreffen die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von Kabeleinführungseinrichtungen bzw. Kabeldurchführungen, ferner die zuverlässige Abdichtung gegen Feuchtigkeit und Staub, weiterhin die Zugentlastung, und schließlich die Fertigung und die Montage.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die genannten Anforderungen besser zu erfüllen, als die Kabeldurchführungen gemäß dem Stande der Technik. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht in folgendem:

- Die Tülle besteht aus wenigstens teilweise elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus einem Elastomer.
- Das Gehäuse besteht wenigstens teilweise aus elektrisch leitfähigem Material.
- Die Tülle steht mit dem Gehäuse in leitender Verbindung.
- Die aufklappbare Tülle umschließt das Schirmgeflecht auf einem Längenabschnitt, auf dem der Schutzmantel entfernt wurde.

Die Ableitung von elektromagnetischen störenden Strömen verläuft somit vom Schirmgeflecht über die elektrisch leitende Tülle, das elektrisch leitende Gehäuse, die Wand des Schaltschrankes, und bildet somit eine Erdung.
Die Vorteile, die sich daraus ergeben, lassen sich wie folgt zusammenfassen:

- Durch Verwendung einer elektrisch leitenden Tülle entfällt jegliches Verbindungsglied, das eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schirmgeflecht und dem Gehäuse herstellt.
- Die elektrisch leitende Tülle liegt unmittelbar am Gehäuse an. Hierdurch wird jeglicher Hohlraum innerhalb des Gehäuses vermieden. Daher wird auch der leitende Schutzschild nicht unterbrochen, sodass elektromagnetische Wellen an diesen Stellen nicht eindringen können.

- Die radiale Abmessung der Kabeldurchführung ist durch die elektrisch leitende Tülle minimiert. Die Kabeldurchführung lässt sich somit auch durch relativ enge Öffnungen in einer Schaltschrankwand hindurchführen.
- Durch das Verwenden einer elektrisch leitenden Tülle und durch deren unmittelbares, berührendes Anliegen am Gehäuse werden leitende Elemente zwischen diesen beiden, nämlich Metallfedern oder dergleichen, eingespart, was die Kosten für das Bereitstellen solcher Elemente sowie für deren Montage erspart.
- Die gesamte Kabeldurchführung samt Kabel, Tüllen, Gehäuse und gegebenenfalls einem Stecker lassen sich in konfektioniertem Zustand in eine Öffnung einer Wand, beispielsweise eines Schaltschrankes einführen.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann eine zweite, weitere Tülle als Dichtung gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Staub sowie mit der zusätzlichen Funktion einer Zugentlastung vorgesehen sein.
Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes gezeigt:

1 stellt in schematischer Darstellung eine herkömmliche EMV-Kabelverschraubung, gemäß dem Stand der Technik, dar. Dabei wird das elektrisch leitende Kable durch die Verschraubung geschoben.
2 zeigt das Grundprinzip der Erfindung mit einem Kabel, einer elektrisch leitenden, aufklappbaren Tülle, einer Anti-Staub- und Wasser-Tülle, einem Gehäuse und einem an einem Ende des Kabels angeordneten Stecker.
3 zeigt den Gegenstand von 2 in einer Draufsicht und im Längsschnitt.
4 zeigt eine Ansicht des Aufbaus in 3 von rechts ohne das Kabel.
5 zeigt einen Aufbau der Ansicht in 3 von oben ohne das Kabel.
6 zeigt einen Aufbau der Figur in der Ansicht von links ohne das Kabel.
7 zeigt einen Ausschnitt analog zur Darstellung in 3 in einer alternativen Ausführungsform.
8 zeigt einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsvariante zur Aufnahme von mehr als einem Kabel.
9 zeigt den Aufbau aus 8 in einer seitlichen Ansicht.
10 zeigt den Aufbau aus 8 in einem Teilschnitt.
11 zeigt den Aufbau aus 8 in einer dreidimensionalen Ansicht.
12 zeigt den Aufbau aus 8 in einer alternativen Ausführungsform.
13 zeigt den Aufbau aus 8 in einem Teilschnitt in der alternativen Ausführungsform.
14 zeigt den Aufbau aus 8 in einer dreidimensionalen Ansicht in der alternativen Ausführungsform.
15 zeigt einen Aufbau mit nur einer Tülle, welche mehrere Funktionen hat.

In der in 1 gezeigten vorbekannten Ausführungsform erkennt man ein Kabel 1. Dieses umfasst einen mehradrigen Leiter 1.1. Der Leiter 1.1 ist umhüllt von einem inneren Schutzmantel 1.2. Dieser ist umhüllt von einem Schirmgeflecht 1.3. Das Schirmgeflecht 1.3 ist wiederum umhüllt von einem äußeren Schutzmantel 1.4.
Das Kabel 1 ist umgeben von einem Gehäuse 2. Dieses umfasst eine Gewindehülse 2.1 mit einem Außengewinde und eine Schraubkappe 2.2 mit einem Innengewinde. Das Gehäuse enthält außerdem eine Dichtung 3 sowie eine Zugentlastung 4.
Der äußere Schutzmantel 1.4 ist auf einem axialen Teilstück des Kabels 1 entfernt, sodass das Schirmgeflecht 1.3 freiliegt. Eine Anzahl von Metallfedern 5 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schirmgeflecht 1.3 und dem Gehäuse 2 her. Das Gehäuse 2 ist mit einer hier nicht gezeigten Wand eines Schaltschrankes leitend verbunden. Es findet eine Ableitung elektromagnetischer Störströme vom Schirmgeflecht 1.3 über die Federn 5 zur elektrisch leitenden Wand des Schaltschrankes statt.
In den 2 und 3 ist eine Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt. Auch hier gibt es wiederum ein Kabel 1, das von gleichem Aufbau wie das Kabel 1 gemäß 1 ist. Es weist somit wiederum einen mehradrigen Leiter 1.1 auf, umhüllt von einem inneren Schutzmantel 1.2, dieser umhüllt von einem Schirmgeflecht 1.3, und dieser wiederum umhüllt von einem äußeren Schutzmantel 1.4 sowie mit einem Stecker 11.
Kabel 1 ist in zwei Klapptüllen eingelegt, nämlich eine Dichtungstülle 6 zum Abschirmen gegen Staub und Wasser, und eine elektrisch leitende Tülle 7. Beide können aus einem Elastomer ausgebildet sein. Das Elastomer der Tülle 7 ist elektrisch leitfähig. Es kann dafür geeignete Füllstoffe und/oder eine Beschichtung aufweisen.
In zusammengeklapptem Zustand umschließen die Tülle 7 und die Dichtungstülle 6 das Kabel 1. Im Bereich der Tülle 7 ist der äußere Schutzmantel 1.4 des Kabels 1 entfernt. Die Tülle 7 umschließt das Schirmgeflecht 1.3 und liegt dabei an diesem berührend an. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der Tülle 7 kommt es zu einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Schirmgeflecht 1.3 und der Tülle 7. Die Dichtungstülle 6 umschließt das Kabel im Bereich des äußeren Kabelmantels 1.4 und sorgt so für eine sehr gute Abdichtung.
Man erkennt weiterhin ein zweiteiliges Gehäuse 2. Dieses besteht aus zwei Teilen 2.1 und 2.2. Nach Schließen der Tülle 7 und der Dichtungstülle 6 werden die beiden Gehäuseteile 2.1 und 2.2 über die die Tülle 7 und die Dichtungstülle 6 gestülpt und zusammengeführt. Durch einen Verschluss werden sie aneinander fixiert. Nach dem Zusammenfügen der Gehäuseteile 2.1 und 2.2 bilden diese ein Gewinde 2.3 miteinander aus. Zur Montage an einer Wand 9 eines Schaltschrankes wird der mit dem Gewinde 2.3 versehene Teil des Gehäuses 2 durch eine Öffnung in der Wand 9 hindurchgeführt und mit einem Gewindering 8 verschraubt. Der Gewindering 8 ist aus zwei Ringhälften 8.1 und 8.2 zusammengefügt.
Die Mantelfläche zumindest der elektrisch leitenden Tülle 7 liegt rundum berührend an der Laibung der Bohrung des Gehäuses 2 an. Dies gilt jedenfalls für die elektrisch leitende Tülle 7. Es besteht somit kein Spalt und damit auch kein Hohlraum zwischen der elektrisch leitenden Tülle 7 und dem Gehäuse 2. Dies kann auch für die Dichtungstülle 6 gelten.
Durch das elektrisch leitende Gehäuse 2 kommt es so auch zu einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Schirmgeflecht 1.3, der Tülle 7, dem Gehäuse 2 und der ebenfalls elektrisch leitenden Wand 9. Damit ist eine zuverlässige Abschirmung bewirkt.
Die in den 4, 5 und 6 gezeigten Ansichten des Aufbaus gemäß 3 ohne das eingelegte Kabel 1 zeigen nochmal das Gehäuse 2 mit seinen beiden Gehäuseteilen 2.1 und 2.2 sowie in der Darstellung der 4 die elektrisch leitende Tülle 7 und in der Darstellung der 6 die Dichtungstülle 6. Es ist erkennbar, dass die beiden Teile des Gehäuses miteinander verclipt sind, was sich insbesondere in den Darstellungen der 3 und 5 gut erkennen lässt. In den 4 und 6 ist dabei auch sehr gut der Schlitz 10 in der jeweils aufklappbaren Dichtungstülle 6 und Tülle 7 zu erkennen.
In der Darstellung der 7 ist ein Ausschnitt aus dem Aufbau analog zur Darstellung in 3 zu erkennen. Der einzige Unterschied besteht hier darin, dass die elektrisch leitende Tülle 7 und die Dichtungstülle 6 nicht mehr beabstandet voneinander angeordnet sind, wie in der Darstellung der 3, sondern in diesem Fall berührend aneinander liegen, sodass sich hier ein entsprechend kompakter Aufbau bei guter Dichtheit ergibt.
In der Darstellung der 8 ist in einem Querschnitt ein Aufbau zu erkennen, welcher zwei elektrisch leitende Tüllen 7 und zwei Dichtungstüllen 6 zeigt. Dieser Aufbau ist also zur Aufnahme von mehr als einem Kabel 1 ausgebildet. Die Darstellung der 8 lässt dabei die Möglichkeit zur Aufnahme von zwei Kabeln 1 erkennen. Wie es aus den nachfolgenden 9, 10 und der dreidimensionalen Ansicht in 11 zu erkennen ist, sollen hier tatsächlich vier Kabel 1 in vier Dichtungstüllen 6 und vier elektrisch leitenden Tüllen 7 aufgenommen sein. Alternativ dazu wäre bei diesem Aufbau auch das Einbringen jeweils einer einzigen sehr großen elektrisch leitenden Tülle 7 und Dichtungstülle 6 wiederum zur Aufnahme eines einzigen Kabels mit sehr großem Durchmesser prinzipiell denkbar. Der Aufbau gemäß 8 ist, wie bereits erwähnt, in den 9, 10 und 11 in einer ersten Variante dargestellt. In dieser Variante sind die beiden Hälften 2.1 und 2.2 des Gehäuses 2 miteinander verschraubt. Eine analoge Darstellung findet sich in den 12, 13 und 14, welche den in 8 im Schnitt gezeigten Aufbau nochmals zeigen, wobei im Gegensatz zu der verschraubten Ausführung der Gehäusehälften 2.1 und 2.2 hier die Gehäusehälften 2.1 und 2.2 wiederum miteinander verclipt sind, analog zu den Darstellungen in 2 und 3.
Es ist dabei zweckmäßig, die elektrisch leitende Tülle 7 mit der Dichtungstülle 6 zum Schutze gegen Staub und Feuchtigkeit hintereinander zu schalten, sodass das betreffende Kabel 1 oder die Kabel 1 die Dichtungstülle 6 und die Tülle 7 axial versetzt tragen.
Es können aber auch Ausführungsformen mit nur einer einzigen Tülle 7 je Kabel 1, nämlich einer elektrisch leitenden Tülle 7, vorgesehen sein. Ein solche ist analog zu den vorhergehenden Figuren in 15 dargestellt. Die Tülle 7 übernimmt dabei die Funktion der elektrischen Kontaktierung des Schirmgefechts 1.3 und bis zu einem gewissen Grad auch die der Abdichtung und Zugentlastung. Da das Schirmgeflecht 1.3 selbst jedoch in sich nicht dicht und ggf. mechanisch auch nicht so stabil ist, müssen hier leichte Einschränkungen in Kauf genommen werden. Je nach Anwendungszweck kann dies jedoch problemlos möglich sein.

Claims

Kabeldurchführung zum Tragen eines Kabels (1) 1.1 das Kabel (1) umfasst einen Leiter (1.1), ein diesen umgebendes Schirmgeflecht (1.3), einen Schutzmantel (1.4); 1.2 der Schutzmantel (1.4) ist auf einem Teil seiner Länge entfernt, sodass das Schirmgeflecht (1.3) freiliegt; 1.3 ein Gehäuse (2), das das Kabel (1) aufnimmt; 1.4 einen elektrischen Anschluss zum Herstellen einer leitenden Verbindung zwischen dem Schirmgeflecht (1.3) und dem Gehäuse (2), mit 1.5 einer aufklappbare Tülle (7), die das Kabel (1) im Längenabschnitt des freiliegenden Schirmgeflechts (1.3) umschließt, wobei 1.6 die aufklappbare Tülle (7) aus wenigstens teilweise elektrisch leitendem Material besteht, das mit dem Gehäuse (2) in leitender Verbindung steht.
Kabeldurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmgeflecht (1.3) an der aufklappbaren elektrisch leitenden Tülle (7), und die elektrisch leitende Tülle (7) an der Laibung der Bohrung des Gehäuses (2) berührend anliegen.
Kabeldurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus zwei Gehäuseteilen (2.1, 2.2) besteht, die zusammenfügbar sind.
Kabeldurchführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (2) ein Gewinde (2.3) zum Einschrauben in eine Öffnung einer Wand (9) angeformt ist.
Kabeldurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine aufklappbare Dichtungstülle (6) vorgesehen ist, die das Kabel (1) umschließt.
Kabeldurchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungstülle (6) und die Tülle (7) ohne axialen Abstand aneinander anliegen.
Kabeldurchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungstülle (6) und die Tülle (7) um einem axialen Abstand voneinander entfernt sind.
Kabeldurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Tülle (7) aus einem elektrisch leitendenden Elastomer ausgebildet ist.