DE19604181C2

DE19604181C2 - Pressure-tight and temperature-resistant interchangeable cable housing bushing for mass flow meters

Info

Publication number: DE19604181C2
Application number: DE1996104181
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Elsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Elsen Ulrich Dipl-Ing 46049 Oberhausen De
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: DE19604181A1

Description

Die Erfindung betrifft eine austauschbare Kabelgehäusedurch führung in druckdichter und temperaturresistenter Ausführung die Masse-Durchflußmesser mit mindestens 8 elektrischen Aderleitungen für die Durchführung der elektrischen Meß- und Antriebssignale von den Meßaufnehmern im Masse-Durchfluß messer zu der vom Masse-Durchflußmesser baulich getrennten Auswerteelektronik.The invention relates to an interchangeable cable housing leadership in pressure-tight and temperature-resistant design the mass flow meter with at least 8 electrical Core lines for the implementation of the electrical measuring and drive signals from the sensors in mass flow meter to that structurally separate from the mass flow meter Evaluation electronics.

Nach dem Stand der Technik sind Kabeleinführungen und Kabel durchführungen bekannt, die unter Verwendung verschiedenster klassischer Dichtelemente Dichtigkeit und Temperaturresistenz erreichen.State of the art are cable entries and cables known implementations using a variety of classic sealing elements tightness and temperature resistance to reach.

Gemäß dem US-Patent 4,773,275 ist nach dem Stand der Technik eine Kabelgehäuseeinführung mit Elektrodenabdichtung für einen magnetisch-induktiven Durchflußmesser bekannt, wobei die Elektrode in einer keramischen Röhre eingeführt und auf der produktbenetzten Seite durch einen Elektrodenkopf abgeschlossen wird. Der einseitig gezahnte Elektrodenkopf wirkt mechanisch auf die Dichtung die ebenfalls einseitig gezahnt ist und mit ihren Zahnrillen in die Zahnrillen des Elektrodenkopfes eingreift. Die Dichtung aus polymerem Werkstoff wird durch die Anpressung des Elek trodenkopfes gegen den thinner-layer gedrückt und weitet sich im Bereich der Anpreßzone aus, sodaß über die Anpreßkrafteinwirkung verschiedener Dichtungs komponenten auf die Verzahnung die Abdichtung erfolgt und eine Signal/Spannungseinleitung einseitig von der produkt abgewandten Seite erfolgen kann. According to US Patent 4,773,275 is prior art a cable housing entry with electrode seal for one known magnetic-inductive flow meter, the Electrode inserted in a ceramic tube and on the product-wetted side through an electrode head is completed. The one-sided toothed electrode head acts mechanically on the seal which is also one-sided is toothed and with their tooth grooves in the tooth grooves of the Engages electrode head. The seal made of polymeric material by pressing the elec pressed against the thinner layer and expands in the area of the pressure zone, so that about the contact pressure of various seals components on the toothing the sealing is done and a signal / voltage introduction unilaterally from the product opposite side can be done.

Eine druckresistente und hochtemperaturbeständige Kabelge häusedurchführung für Druckbehälter ist nach dem Stand der Technik in dem Patent DE 41 27 968 C2 beschrieben. Die technische Ausführung dieser Kabelgehäusedurchführung besteht im Wesentlichen aus elektrischen Leitern, die mittels der zu gehörigen Isoliermäntel in keramische Stützkörper eingesetzt und durch Lötmittelausgießung unter Verwendung von konischen Innen-und Außendichtflächen sowie O-Ringen zur Druckseite abgedichtet sind. Aufgrund der Lötmittelausgießung ist ein zerstörungsfreier Austausch der Kabelgehäusedurchführung nicht möglich.A pressure resistant and high temperature resistant cable housing feed-through for pressure vessels is according to the state of the Technology described in the patent DE 41 27 968 C2. The technical implementation of this cable housing bushing exists essentially made up of electrical conductors, which by means of proper insulating jackets used in ceramic support bodies and by solder pouring using conical ones Inner and outer sealing surfaces and O-rings on the pressure side are sealed. Due to the solder pouring out is a non-destructive replacement of the cable housing bushing possible.

Eine weitere Kabelgehäusedurchführung ist aus dem US-Patent 4,876,898 für einen Masse-Durchflußmesser nach dem Stand der Technik wiedergegeben. Die bis 2,4 bar druckdichte und bis zu 427°C temperaturresistente Kabelgehäusedurchführung gemäß Fig. 4 dieses Patentes besteht im Wesentlichen aus einem hülsen förmigen an das Masse-Durchflußmessergehäuse angeschweißten Kabelgehäusedurchführungskörper mit Schraubgewindeansatz an der druckabgewandten Seite zur Fixierung des herausgeführten Kabel baumes, durch dessen Durchführungsbohrung die einzelnen Kabel stränge auf der druckbeaufschlagten Seite durch ein Durch führungsteil geführt werden, welches im Kabelgehäusedurch führungskörper eingesetzt und mit diesem verschweißt ist. Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Kabelstränge an dem Durchführungsteil ist durch Hartlötung bewirkt. Ein zerstörungfreier Austausch der Kabelgehäusedurchführung ist nicht gegeben. A further cable housing bushing is given from US Pat. No. 4,876,898 for a mass flow meter according to the prior art. The up to 2.4 bar pressure-tight and up to 427 ° C temperature-resistant cable housing bushing according to Fig. 4 of this patent essentially consists of a sleeve-shaped cable housing bushing body welded to the mass flowmeter housing with a screw thread attachment on the side facing away from the pressure for fixing the lead-out cable harness, through the latter Through hole, the individual cable strands on the pressurized side are guided through a guide part, which is used in the cable housing through guide body and welded to it. The electrical contacting of the individual cable strands on the lead-through part is effected by brazing. There is no non-destructive replacement of the cable housing bushing.

Desweiteren ist nach dem Stand der Technik aus der DE 44 08 168 ein Masse-Durchflußmesser bekannt, dessen Kabelgehäusedurchführung druckfest und abgedichtet ist. Hierbei wird die Dichtigkeit durch eine eingeschraubte Kabelgehäusedurchführung bewirkt, in der die elektrischen Kabelstränge durch Vergußmasse fixiert und abgedichtet sind. Die kabelgehäusedurchführung ist nicht temperatur resisent. Ein zerstörungsfreier Austausch der Kabelgehäuse durchführung ist nicht gegeben.Furthermore, according to the prior art DE 44 08 168 a mass flow meter known, the Cable housing bushing is pressure-proof and sealed. Here, the tightness is screwed in Cable housing bushing causes in the electrical Cable strands fixed and sealed by potting compound are. The cable housing grommet is not temperature resisent. A non-destructive exchange of the cable housing implementation is not given.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kabelgehäuse durchführung der eingangs bezeichnten Art zu schaffen, die die Nachteile der nach dem Stand der Technik beschrie benen Kabelgehäusedurchführungen wie Nichtaustauschbarkeit, Einsatz von schwingungsempfindlichen keramischen Stütz-und Isolationskörpern, Einsatz temperaturempfindlichen Vergußmassen und alterungsempfindlicher O-Ringe, fertigungsaufwendiger Pass- und Dichtungsflächen und geringe Druckdichtigkeit und Tempera turresistenz ausschließt, und zudem auf jegliche Schweißstellen, Hartlötungen und Dichtungsmittelausgießungen verzichtet.The invention has for its object a cable housing to carry out the type described at the outset, which described the disadvantages of the prior art cable bushings such as non-interchangeability, Use of vibration-sensitive ceramic support and Insulation bodies, use of temperature-sensitive casting compounds and aging-sensitive O-rings, manufacturing-complex fitting and sealing surfaces and low pressure tightness and tempera turret resistance, and also on any welds, Brazing and sealant pouring are dispensed with.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das in einen rondenförmigen Dichtungseinsatz aus elektrisch nicht leitfähigem Material symetrisch und kreisförmig angeordnete Gewindedurchgangsbohrungen vorzugsweise mit metrischem Gewinde in Symetrieachsenebene des Dichtungseinsatzes sich befinden. Die Gewindedurchgangsbohrungen im Dichtungseinsatz sind gewindeschneidtechnisch so vorbereitet, das die zu bestücken den Gewindebolzen eine mechanisch innige Verbindung mit dem Werkstoff des Dichtungseinsatzes eingehen und die auf beiden Seiten des Dichtungseinsatzes herausragenden Gewindebolzenenden zur Aufnahme der Montagemuttern für die mechanische Verdrehfestigkeit der Gewindebolzen und zur Anpressung der Gewindedichtflächen, die die Druck dichtigkeit des halbelastischen Dichtungseinsatzwerk stoffes im Bereich der eingeschraubten Gewindebolzen bewirkt und zur Aufnahme der weiteren Montagemuttern für die mechanisch/elektrische Fixierung der Kabelschuhe, beispielsweise nach Form A gemäß DIN 46237 ausgeführt sind.This object is achieved in that in a circular gasket insert made of electrical not conductive material arranged symmetrically and in a circle Threaded through holes preferably with metric thread are in the plane of symmetry of the sealing insert. The threaded through holes in the sealing insert are technically prepared so that it can be equipped the threaded bolt with a mechanically intimate connection the material of the seal insert and the protruding on both sides of the seal insert Threaded bolt ends for receiving the mounting nuts for the mechanical torsional strength of the threaded bolts and for pressing the thread sealing surfaces, which the pressure tightness of the semi-elastic sealing insert fabric in the area of the threaded bolts causes and to accommodate the additional mounting nuts for the mechanical / electrical fixation of the cable lugs, for example, according to form A according to DIN 46237 are.

In der weiteren materialspezifischen Auslegung der Er findung ist vorgemerkt, das die im Dichtungseinsatz befindlichen Gewindebolzen und Montagemuttern aus legiertem Stahl (Sonderstahl) mit rostfreien Eigenschaften ausgeführt werden und damit gegenüber gängigen Maschinen bolzen und Maschinenmuttern erhöhte Kraft-und Anzugs momente besitzen und außerdem korrosionsbeständig sind. In einer dem Anforderungsprofil gemäßen Materalauswahl kommt für den Dichtungseinsatz Polytetrafluoräthylen und Polyamid zur Anwendung. Beide Werkstoffe erfüllen die an den Dichtungseinsatz gestellten Anforderungen nach elek trischer Isolationsfähigkeit, Druckfestigkeit, Druck dichtigkeit und Temperaturbeständigkeit und sind außer dem schwingungs- und stoßunempfindlich und resistent gegen aggressive Flüssigkeiten und Gase.In the further material-specific interpretation of the Er is noted that the seal insert threaded bolts and mounting nuts alloy steel (special steel) with rustproof properties be carried out and thus compared to common machines bolts and machine nuts increased force and tightening possess moments and are also corrosion-resistant. In a material selection that meets the requirements profile comes for the sealing insert polytetrafluoroethylene and Polyamide for use. Both materials meet that the requirements for the sealing insert according to elec insulation, pressure resistance, pressure tightness and temperature resistance and are exceptional the vibration and shock insensitive and resistant to aggressive liquids and gases.

Außerdem lassen sich die genanten Werkstoffe leicht mechanisch bearbeiten.In addition, the materials mentioned are easy to use edit mechanically.

Aus DE-Z Domininghaus, H.: Thermoplastische Hochleistungs werkstoffe, Messebericht K'86, in: Kunststoffe 77 (1987) 2, S. 209-213 ist bekannt, Fluorpolymere in der Elektro technik; hier insbesondere in der Isoliertechnik zu ver wenden, weil die Miniaturisierung der Bauteile in der Elektrotechnik und Elektronik sowie die damit verbundene Erhöhung der Leistung je Flächeneinheit ohne hochwärme beständige elektrische Isolierstoffe nicht beherrschbar sind.From DE-Z Domininghaus, H .: Thermoplastic high performance materials, exhibition report K'86, in: plastics 77 (1987) 2, pp. 209-213 is known, fluoropolymers in electro technology; here in particular in insulation technology turn because the miniaturization of components in the Electrical engineering and electronics and the associated Increasing the output per unit area without high heat durable electrical insulating materials not controllable are.

Erfindungsgemäß wird der Dichtungseinsatz von einem Verschlußring auf die plane Gehäusefläche des Masse- Durchflußmessers mittels im Verschlußring vorgesehener und kreisförmig in ihm angeordneter Bohrungen, durch die Montageschrauben in die Sackgewindebohrungen der planen Gehäusefläche des Masse-Durchflußmessers greifen, geführt und angepreßt.According to the invention, the sealing insert is made by one Locking ring on the flat housing surface of the earth Flow meter by means provided in the locking ring and circular holes in it through which Mounting screws in the blind tapped holes of the Grab the surface of the mass flow meter, guided and pressed.

Der Verschlußring ist vorzugsweise aus legiertem Stahl (Sonderstahl) mit rostfreien Eigenschaften ausgeführt. Eine Verschlußkappe mit PG-Verschraubung, die auf der Verschlußringaußenseite aufgesetzt werden kann, ermöglicht die Sicherheitsabdeckung der äußeren elektrischen Kontakte und sorgt für die kabelherausführung zur Auswerteeinheit. Die plane Gehäusefläche des Masse-Durchflußmessers ist massiv ausgeführt und mit einer Bohrung zur Aufnahme der in den Gehäuseraum des Masse-Durchflußmessers hinein ragenden Kabelschuhe und zur Weiterführung der Meß- und Signalkabel zu den Meßaufnehmern im Masse-Durchflußmesser versehen.The locking ring is preferably made of alloy steel (Special steel) with rustproof properties. A cap with PG screw connection, which on the Lock ring outside can be placed, allows the safety cover of the external electrical contacts and takes care of the cable leading to the evaluation unit. The plane housing surface of the mass flow meter is solid and with a hole to accommodate the into the housing area of the mass flow meter protruding cable lugs and to continue the measurement and Signal cable to the sensors in the mass flow meter Mistake.

Kabelgehäusedurchführungen der erfindungsgemäßen Art werden vorteilhaft bei Masse-Durchflußmessern eingesetzt, deren Gehäuse dickwandig, mit mindestens einer planen Gehäusefläche versehen sind und druckfest bis beispiels weise 40 bar ausgebildet sind.Cable housing bushings of the type according to the invention are used advantageously for mass flowmeters, whose housing is thick-walled, with at least one tarpaulin Housing surface are provided and flameproof until example are trained as 40 bar.

In der DE 44 08 168 wird beispielsweise ein Masse-Durch flußmesser mit diesen Auslegungen beschrieben.In DE 44 08 168, for example, a mass through flow meter described with these designs.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Kabelgehäusedurch führung ist die jederzeitige zerstörungsfreie Austausch barkeit der Kabelgehäusedurchführung bzw. des Dichtungs einsatzes ohne Öffnung des Masse-Durchflußmessergehäuses. Der erfindungsgemäße Dichtungseinsatz kann mit seiner Aderleitungsbestückung vor Einbau an einen Masse- Durchflußmesser auf Druckdichtigkeit und Temperaturresis tenz geprüft werden.Advantageous in the cable housing according to the invention leadership is the non-destructive exchange at all times Availability of the cable housing bushing or the seal insert without opening the mass flow meter housing. The seal insert according to the invention can with of its core cable assembly before installation on a ground Flow meter for pressure tightness and temperature resist be checked.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind alle den Dichtungseinsatz berührenden Metallflächen, sowohl die plane Gehäusefläche des Masse-Durchflußmessers wie die des Verschlußringes mit eingedrehten kreisförmigen Dichtungsspitzen zur Erzielung und Erhöhung der Druck dichtigkeit ausgeführt. In a further advantageous embodiment of the invention are all metal surfaces touching the sealing insert, both the flat housing surface of the mass flow meter like that of the locking ring with twisted circular Sealing tips to achieve and increase the pressure tightness executed.

Erfindungsgemäß sind die auf den Gewindebolzen montierten Montagemuttern, Unterlegscheiben und metallisch freien Teile der Kabelschuhe in einem berührungsfreien Mindest abstand von vorzugsweise 6 mm zueinander angebracht, sodaß weder untereinander noch in Verbindung zu dem Verschlußring oder der Bohrung in der planen Gehäuse fläche des Masse-Durchfußmessers die elektrischen Mindestabstände gemäß der EN 50014 errreicht oder unterschritten werden.According to the invention are mounted on the threaded bolts Mounting nuts, washers and metallic free Parts of the cable lugs in a non-contact minimum distance of preferably 6 mm to each other, so that neither among themselves nor in connection with the Locking ring or the hole in the flat housing area of the mass flow meter the electrical Minimum distances according to EN 50014 reached or be undercut.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung grenzt der Dichtungseinsatz mechanisch mit seiner kreis förmigen äußeren Ringfläche unmittelbar an die an ihm vorbeigeführten Montageschrauben heran, sodaß eine zwangsweise zentrische Position des Dichtungs einsatzes bei Montage eingenommen wird, und somit eine ungewollte elektrische Kontaktierung zum Ver schlußring und zur Gehäusebohrung vermieden wird. Die erfindungsgemäße Kabelgehäusedurchführung hat als zentralen Funktionsträger den Dichtungseinsatz, der elektrische Isolier-und Haltefunktion, Druckdichte- und Temperaturresistenzfunktion sowie Vibrationsstabilität ohne Hinzuziehung von zusätzlichen Dichtungswerkstoffen/ Dichtungskomponenten wahrnimmt. Limits in a further embodiment according to the invention the seal insert mechanically with its circle shaped outer ring surface directly to the mounting screws passed him so that a forced central position of the seal use during assembly, and thus an unwanted electrical contact for ver lock ring and to the housing bore is avoided. The cable housing bushing according to the invention has the central insert is the sealing insert, the electrical insulation and holding function, pressure density and temperature resistance function as well as vibration stability without using additional sealing materials / Perceives sealing components.

Reference list

11

Dichtungseinsatz
Sealing insert

22nd

Verschlußring
Lock ring

33rd

Gewindebohrung
Tapped hole

44th

Gewindebolzen
Threaded bolt

55

Montagemutter
Assembly nut

66

Kabelschuh
Cable lug

77

Gewindedichtfläche
Thread sealing surface

88th

Gewindebolzenende
Threaded bolt end

99

Plane Gehäusefläche des Masse-Durchflußmessers
Plane housing area of the mass flow meter

1010th

Bohrung im Verschlußring
Hole in the lock ring

1111

Montageschraube
Mounting screw

1212th

Sackgewindebohrung
Blind threaded hole

1313

Bohrung in der planen Gehäusefläche des Masse-Durchflußmessers
Hole in the plane housing surface of the mass flow meter

1414

Gehäuseraum des Masse-Durchflußmessers
Mass flow meter housing space

1515

Meß-und Signalkabel
Measuring and signal cables

1616

Dichtspitze
Sealing tip

1717th

Elektrische Verschlußkappe der Kabelgehäusedurchführung
Electrical sealing cap of the cable housing grommet

1818th

Unterlegscheibe
Washer

1919th

Verschlußkappenschraube
Cap screw

Characters:

Fig.Fig.

1 Seitenansicht der Kabelgehäusedurchführung
1 Side view of the cable housing grommet

Fig.Fig.

2 Draufsicht der Kabelgehäusedurchführung
2 Top view of the cable entry grommet

Fig.Fig.

3 Vorderansicht des Dichtungseinsatzes
3 Front view of the gasket insert

Fig.Fig.

4 Detailansicht des Dichtungseinsatzes mit Dichtspitzen4 Detailed view of the sealing insert with sealing tips

Claims

1.Cable housing bushing for mass flow meters with wire lines for the transmission of the electrical measuring and drive signals of the measuring sensor and the drive unit through the housing wall of the mass flow meter, the introduction and transmission of electrical signals and electrical magnetic fields in measuring apparatuses of other physical measuring methods and in the container / Pressure vessel construction using metallic, ceramic and polymeric sealing elements, which are pressure-tight and temperature-resistant, characterized in that the cable housing bushing for mass flow meters is formed by a central sealing insert ( 1 ), the functions of the electrical passage, the tightness speed and takes over the temperature stability in which all electrical feed-through contacts are screwed into prepared threaded bores ( 3 ) by means of electrically conductive threaded bolts ( 4 ) and this by means of the respective Ge threaded bolts to fasten nuts (5) located (8), the thread sealing surfaces (7) located in sealing insert (1) are pressed against the threads of the threaded bolt, which contacts a gas pressure-tight and temperature resistant interconnection between the line in the sealing insert (1) is initiated, the locking ring so that ( 2 ) through its locking ring bores ( 10 ) with mounting screws ( 11 ) and these are screwed into the blind threaded bores ( 12 ) of the mass flow meter and thus the pressure of the sealing insert ( 1 ) via the prepared sealing tips ( 16 ) on the plane Housing surface of the mass flow meter ( 9 ), which ensures that the sealing insert can be replaced at any time and the electrical contacts can be detached by lifting the cable shoes ( 6 ) from the threaded bolts ( 4 ) without destroying the cable.

2. Cable housing bushing according to claim 1, characterized in that in the sealing insert ( 1 ) threaded holes ( 3 ) are arranged symmetrically and in a circle and the at least 8 threaded bolts ( 4 ) cause the electrical transmission of the measurement and drive signals of the mass flow meter.

3. Cable housing bushing according to claim 1, characterized in that the sealing insert ( 1 ) is made of vibration-insensitive materials such as polytetrafluoroethylene or polyamide and thus malfunctions of the cable housing bushing can be prevented with vibration-intensive operation of the mass flow meter.

4. Cable housing bushing according to claim 1, characterized in that the dimensioning of the electrically by conductive threaded bolts ( 4 ) is designed such that currents up to 160 mA and powers up to 960 W can be passed through, the threaded bolts ( 4 ) in thread size M8 or M10 are executed.

5. Cable housing bushing according to claim 1 characterized thereby records that this is pressure-tight up to 40 bar and Withstands temperatures up to 210 ° C permanently.

6. Cable housing bushing according to claim 1, characterized in that the locking ring ( 2 ), threaded bolt ( 4 ), mounting nut ( 5 ) and mounting screw ( 11 ) made of alloy steel (special steel) with stainless properties, so that they have increased force and tightening torques and are corrosion resistant.

7. Cable housing bushing according to claim 1 characterized thereby records that this with the mass flow sensor from the DE 44 08 168, which contains a flat housing surface has the cable housing bushing according to the invention, can be put together functionally.