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Dichtende Verbindung mit thermoplastischem Material für einen Ansatzstutzen,
insbesondere bei einem Unterwasserverstärkergehäuse Die Erfindung bezieht sich auf
eine dichtende Verbindung für einen an einem Gehäuse, insbesondere einem Unterwasserverstärkergehäuse
befestigten Ansatzstutzen, bei der die beim Abkühlen eines thermoplastischen Materials
nach dem Erhitzen auf eine über der Erweichungstemperatur liegende Temperatur auftretende
Schrumpfung ausgenutzt wird und bei der der Ansatzstutzen eine Bohrung aufweist,
die einen wasserdichten Kabeleinlaß für ein oder mehrere mit einer thermoplastischen
Umhüllung versehene Kabel bildet.
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Beim Herstellen einer derartigen Verbindung tritt das Problem auf,
eine dichte Anlage des aufgebrachten thermoplastischen Materials an den Ansatzstutzen
zu erreichen, da das Material beim Abkühlen leicht dazu neigt, sich durch die auftretende
Schrumpfung von der Fläche, auf die es aufgebracht wurde, abzuziehen.
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Beim Aufbringen eines thermoplastischen Werkstoffs auf einen metallischen
Ansatz wird üblicherweise der Ansatz mit einer erwärmten Form umgeben, die dann
mit thermoplastischem Werkstoff gefüllt wird. Diese Form wird anschließend über
den Schmelzpunkt des thermoplastischen Werkstoffes hinaus erwärmt, so daß der Werkstoff
erweicht. Daraufhin wird unter Druck zusätzlich thermoplastischer Werkstoff eingespritzt,
um den thermoplastischen Werkstoff die Gestalt der Form annehmen zu lassen. Im Anschluß
daran läßt man abkühlen und den Werkstoff erhärten.
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Beim Herstellen einer solchen Verbindung ist eine gute Schrumpfungsdichtung
des thermoplastischen Werkstoffes gegenüber dem Stutzen notwendig, damit die Ausbildung
eines Leckkanals zwischen dem Stutzen und dem thermoplastischen Werkstoff verhindert
wird. In der Praxis sind jedoch beträchtliche Schwierigkeiten bei Erzielung dieser
Schrumpfungsdichtung infolge der Gestalt des Ansatzstutzens und der ungleichmäßigen
Schrumpfung des thermoplastischen Werkstoffes aufgetreten, der an einigen Stellen
auf die Oberfläche des Ansatzstutzens aufschrumpft, dagegen aber sich an anderen
Stellen von ihm abzieht.
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Zum Verbinden von Metallteilen, die mit einem Bund oder einer Ausnehmung
versehen sind, ist es bereits bekannt, eine schrumpffähige thermoplastische Masse
zu benutzen, die als Bandage um den Bund geformt wird. Beim Schrumpfen wird die
Bandage durch die Kanten des Bundes oder der Ausnehmungen oder - wie es auch vorgeschlagen
wurde - durch Gewindegänge festgehalten, so daß die Gefahr des Reißens und Abhebens
besteht. Dadurch ergeben sich leicht Undichtheiten in der Verbindung.
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Ziel der Erfindung ist eine Verbindung, die mit Sicherheit überall
am Ansatzstutzen anliegt und durch die Schrumpfung nicht eingerissen werden kann.
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Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Ansatzstutzen
eine kugelförmige Verdickung an seinem Ende aufweist, deren Mantelfläche mit kreisförmigen
Rippen und Nuten versehen ist, die in normal zur Achse der Verbindung gelegenen
parallelen Ebenen liegen.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Abkühlen des auf den Ansatzstutzen
aufgebrachten thermoplastischen Materials die Schrumpfung in allen Bereichen des
Materials stets in radialer Richtung der kugelförmigen Verdickung des Stutzens erfolgt.
Dadurch wird mit Sicherheit ein Anliegen an allen Stellen des Stutzens erreicht,
und die Gefahr eines Reißens und eines Abhebens von der Metallfläche wird vermieden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und
wird im folgenden im einzelnen erläutert.
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F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Formkasten und eine Kappe,
die auf einen Ansatzstutzen aufgebracht ist; F i g. 2 ist eine Detailansicht.
In
der Zeichnung ist ein Kabel mit zwei isolierten Adern C, C dargestellt.
Wie bei Unterwasserkabeln allgemein üblich, sind in bestimmten Abständen über die
Kabellänge Verstärkergehäuse vorgesehen. Ein derartiges Gehäuse ist bei A angedeutet.
Der Eingang des Gehäuses ist durch geeignet bemessene öffnungen B, B' geschaffen,
die in einem vorstehenden, rohrförmigen Ansatzstutzen D an einem Ende des Gehäuses
ausgebildet sind.
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Zur Erzeugung einer wasserdichten Verbindung zwischen der Isolierung
des Kabels und dem metallischen Ansatzstutzen D des Gehäuses ist es wünschenswert,
die Isolierlage so zu verlängern, daß sie dicht gegen die äußere Mantelfläche des
Ansatzstutzens D anliegt.
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Es hat sich herausgestellt, daß es zur Gewährleistung eines dichten
Kontaktes zwischen dem thermoplastischen Werkstoff und der metallischen Fläche,
auf die der thermoplastische Werkstoff aufgebracht ist, erforderlich ist, die metallische
Fläche mit einer kugelförmigen Verdickung zu versehen, wie sie bei 1 angedeutet
ist, wobei sich vor der Verdickung ein Halsteil 2 ergibt. Die Verdickung gewährleistet,
daß der thermoplastische Werkstoff sich beim Abkühlen zu einem Punkt hin zusammenzieht,
der zentrisch zur Verdickung liegt. Das führt dazu, daß die Kontraktionslinien,
die sich ausbilden, in bezug auf die Achse des Kabels oder des Ansatzes nach allen
Seiten hin radial verlaufen.
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Eine weitere Bedingung der Erfindung ist, daß die Stärke der thermoplastischen
Umhüllung 3, die die Kappe darstellt, im wesentlichen durchgehend gleichmäßig ist.
Dadurch soll gewährleistet werden, daß die inneren und äußeren Flächen der Kappe
zueinander parallel bleiben, so daß die Kontraktionskräfte, die während der Abkühlung
entstehen, über den ganzen Bereich der Kappe verhältnismäßig gleichmäßig sind.
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Zur Erklärung der Erfindung wird auf F i g. 2 verwiesen, die drei
willkürliche Kreise 5, 6 und 7 zeigt, welche um Zentren gezogen sind, die auf der
Zentralachse des Kabels liegen. Die beiden Kreise 5 und 7 liegen in der Nähe der
Enden der Kappe und der dritte Kreis 6 an einer Stelle in der Mitte dazwischen.
Wenn man einen beliebigen Punkt auf diesen Kreisen betrachtet, so stellt man fest,
daß sich der Werkstoff beim Schrumpfen in Richtung auf das Zentrum der Verdickung
zusammenziehen will. Die betreffende Kontraktionslinie steht rechtwinklig auf einer
Tangentialebene an einer Stelle der Oberfläche des Werkstoffes, in der die Verbindungslinie
zwischen dem betrachteten Punkt und dem Zentrum der Verdickung die Oberfläche schneidet.
Daraus folgt, daß, verglichen mit einer Kappe, die um einen Ansatzstutzen D mit
über die gesamte Länge einheitlichem Querschnitt angebracht ist, durch eine Verdickung
gewährleistet wird, daß die Kontraktionslinien in allen Richtungen über den ganzen
Bereich der Kappe radial verlaufen.
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Zum Formen des thermoplastischen Werkstoffes auf den rohrförmigen
Ansatzstutzen D und um die Kabel C, C herum werden die Kabel und der Ansatzstutzen
montiert und in der richtigen Lage zueinander gehalten. Darauf wird ein Formkasten
M um den Ansatzstutzen D gelegt, dessen Innenfläche die gleiche Kontur hat wie die
Außenfläche, die von dem thermoplastischen Werkstoff 3 gefordert wird, welcher die
Kappe darstellt. Geeignete Heizelemente, wie z B. eine Heizwicklung 11, sind an
der Form angebracht.
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Die Form M wird auf eine so hohe Temperatur erwärmt, daß der thermoplastische
Werkstoff in plastischem Zustand bleibt. Darauf wird der thermoplastische Werkstoff
durch einen Einlaß 12 auf dem linken Ende des Ansatzstutzens D eingespritzt. Bei
13 ist ein Belüftungsauslaß angedeutet. Wenn der erwärmte eingespritzte thermoplastische
Werkstoff mit dem Kabelisolierungswerkstoff in Berührung kommt, erweicht er letzteren
und verschmilzt mit ihm. Der geschmolzene Werkstoff fließt unter Druck in den Ringraum
der Bohrungen B, B' des rohrförmigen Ansatzstutzens D und füllt diesen in
der gleichen Zeit aus, in der der eingespritzte Werkstoff die Form füllt. Wie aus
der Zeichnung hervorgeht, können die beiden Bohrungen B, B' ein Schraubengewinde
zur Erhöhung der Haftung tragen.
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Wenn die Form gefüllt ist, wird die Heizung abgeschaltet oder allmählich
verringert. Gleichzeitig kann ein geeigneter Kühlwassermantel um das mittlere Halsteil
gelegt werden, das den Ansatzstutzen mit dem Gehäuse verbindet, um die fertig gedichtete
Verbindung von der Seite des Ansatzstutzens aus zu kühlen, die der Einspritzstelle
des thermoplastischen Werkstoffes gegenüberliegt. Der thermoplastische Werkstoff
wird darauf ausgehend von diesem Halsteil auf die Einspritzstelle hin abgekühlt,
und gleichzeitig wird weiterer thermoplastischer Werkstoff eingespritzt, um alle
möglicherweise durch die Zusammenziehung des thermoplastischen Werkstoffes während
der Kühlung entstehenden Hohlräume aufzufüllen.
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Die Verdickung 1 kann in ihrer Gestalt so abgewandelt werden, daß
das kugelige oder anderweitig geformte Ansatzende eine Kontur erhält, die eine noch
größere Schrumpfung zuläßt. Die Kugelfläche oder die anderweitige Grundform wird
mit Unebenheiten 15 versehen, die die Form von Rippen und Nuten haben können und
eine stärkere Bindung von thermoplastischem Werkstoff an die Fläche der Ausbauchung
erzeugen; weiterhin wird hierdurch ein längerer Leckweg für eindringendes Wasser
zwischen dem thermoplastischen Werkstoff und dem Ansatzstutzen geschaffen, wenn
damit eine Dichtungskappe hergestellt ist.
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Die radiale Anordnung der Rippen 15 und die Kugelform der Verdickung
1 lassen den sich zusammenziehenden thermoplastischen Werkstoff sehr stark auf den
Ansatzstutzen aufschrumpfen. Auf diese Weise bildet der thermoplastische Werkstoff
mit dem Ansatzstutzen eine sehr gut wasserdichte Verbindung.
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Zufriedenstellende Ergebnisse wurden erhalten bei Ausbildung der Dichtung
um ein Teil, das kugelige, elliptische oder anderweitige Gestalt hatte, die ein
relativ größeres Volumen an Metall oder thermoplastischem Werkstoff mit höherem
Schmelzpunkt in der Mitte des geformten thermoplastischen Werkstoffes erzeugt. Wenn
es auch bevorzugt wird, den thermoplastischen Werkstoff in einer Schicht gleichmäßiger
Stärke auf dem Ansatzstutzen aufzuformen, so ist dies doch nicht wesentlich und
hängt von der Art der verlangten Kappe ab.
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Die Oberfläche des metallenen Ansatzstutzens D und der Verdickung
kann auf geeignete Weise, wie z. B. durch Plattieren, behandelt werden, um sowohl
Bindung als auch Schrumpfung zu erzeugen. Die
Aufbringung eines
überzugs von Polythen in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Xylen (Xylene),
auf die Gußoberfläche des Gegenstandes ist wünschenswert. Durch Erwärmung wird das
Xylen ausgedampft und hinterläßt auf der Oberfläche einen Polythenfilm.