DE2337080A1 - Kabeleinfuehrungsanordnung - Google Patents

Description

Kabeleinfturnings anordnung

Aa elektrische Geräte, welche in einer besonderen Art geschützt sind, werden mit zunehmender Integration der elektronischen Bauteile erhöhte Anforderungen gestellt. Diese erhöhten Anforderungen richten sich nicht nur auf das Gehäuse, sondern auch auf Kabeleinführungsanordnungen. Für die Dichtheit von Kabeleinführungsanordnungen ist neben- den Umgebungsbedingungen auch der konstruktive Aufbau der Anordnungen von entscheidender Bedeutung. Insbesondere bei elektronischen und elektromechanischen Prazisionsgeraten, welche in der Raumfahrttechnik verwendet werden, ist es erforderlich, daß die Gehäuse absolut staub- und feuchtigkeitsfrei sind.

Derartige Geräte werden in einem Gehäuse montiert, welches dann abgedichtet, evakuiert und mit einem feuchtigkeits- und staubfreien Gas gefüllt wird. Für eine zufriedenstellende Arbeitsweise derartiger Geräte ist es erforderlich, daß die Dichtung eine Sickergeschwindigkeit von 1/25,4- ecm pro mm und pro Jahr nicht überschreitet. Diese Sickergeschwindigkeit soll auch bei sehr großen Druckschwankungen an der Dichtung gleichbleiben.

Es ist bekannt, "O-Ring"-Dichtungen derart zu verwenden, daß eine ringförmige Kautschukdichtung zwischen zwei

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Gehäuseflächen eingelegt und durch das Zusammenschrauben der beiden !lachen zusammengepreßt wird, wodurch sich die -notwendige Dichtung ergibt. Die elektrischen Verbindungen zu den elektronischen und elektromechanischen Geräten innerhalb des Gehäuses wurden derart erreicht, daß in das Gehäuse eingelassene und befestigte Glasbauteile verwendet wurden, wobei das Glas als Isolator für die in das Glas eingelassenen Anschlußstifte diente· Die elektrischen Verbindungen wurden dann sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite des Gehäuses an den in das Gehäuse eingelassenen Anschlußstiften vorgenommen· Durch die Verwendung derartiger Glasbausteine ergab sich notwendigerweise ein relativ großer Umfang für die einzelnen Anschlüsse, wodurch auch die Gehäuseflächen, welche der Aufnahme der Glasbausteine dienten, relativ groß gewählt werden mußten. Derartige Kabeleinführungsanordnungen hatten daher den Nachteil, daß ihre Größe auf ein bestimmtes Minimum beschränkt war und dadurch auch die Sickergeschwindigkeit nicht verbessert werden konnte.

Mit der zunehmenden Miniaturisierung der elektronischen und elektromechanischen Bauteile bei gleicher oder besserer Betriebsgüte ergab sich, daß auch die Gehäuse entsprechend verkleinert werden konnten. Eine Beschränkung für die Miniaturisierung der Gehäuse stellte für diese jedoch die Verwendung der bekannten Kabeleinführungsanordnungen dar, da die bekannten Anschlußstifte eine gewisse Größe nicht unterschreiten konnten. Dieses Hindernis setzte auch der Anwendung von miniaturisierten Bauteilen bisher erhebliche Grenzen, da die dafür erforderlichen Kabel und Kabelbäume an den Anschlußstiften eine gewisse Mindestgröße erforderlich machten.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß, eine Kabeleinführungsanordnung insbesondere für die Miniaturtechnik derart

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zu schaffen, daß keine Anschlußstifte erforderlich sind und daß dabei mindestens die gleiche Dichtheit bzw. Sickergeschwindigkeit wie bei den bekannten Dichtungen für Eabeleinführungsanordnungen erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angeführten Merkmale erreicht.

Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Gehäuseanordnung mit einer Dichtungsanordnung für eine Leitungsdurchführung$

Fig· 2 eine Draufsicht auf die Dichtungsanordnung nach Fig. 1$

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III von Fig. 2$

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Dichtungsring j und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform.

Gemäß Fig. 1 ist eine Gehäuseanordnung 10 mit einem Deckel 12 in einem Gehäuse 14 dargestellt, in welchem elektromechanische Präzisionsbauteile und die dazugehörigen Irägeranordnungen befestigt sind. Der Deckel 12 und das Gehäuse 14 weisen Anschlußflächen 16 und 18 auf, welche auf eine Rauhigkeit von weniger als 0,4/umm geschliffen sind. Dieser Genauigkeitsgrad hängt funktionell von der Sickergeschwindigkeit der Dichtung ab. Zwischen den Anschlußflächen 16 und 18 ist eine mehrschichtige Dichtungsanordnung 20 vorgesehen,

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welche die elektrische Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Gehäuseanordnung 10 aufnimmt.

In Fig. 2 ist ein Teil der Dichtungsanordnung 20 mit Kabeln 22 und 24 dargestellt. Jedes Kabel 22 und 24 weist einen ersten äußeren Abschnitt 26 bzw. 28 auf, der außerhalb der Gehäuseanordnung 10 verläuft. Jeder dieser Abschnitte bzw. 28 ist mit Spannungsquellen und elektrischen Signalen durch die Anschlüsse 30 und 32 verbunden.

Jedes Kabel 22 und 24 hat einen zweiten inneren Abschnitt 34-j 36, 38 und 40, welcher innerhalb der Gehäuseanordnung 10 verläuft. Diese Abschnitte liefern die verschiedenen Spannungspegel und elektrischen Signale von den Anschlüssen 30 und 32 an die verschiedenen elektronischen und elektromechanischen Bauteile innerhalb der Gehäuseanordnung 10. Eine Möglichkeit der Spannungs- und Signal verteilung ist durch die Abschnitte 34-, 36* 38 und 40 dargestellt, welche an einem gemeinsamen Anschlußblock 42 angeschlossen sind. Von dem Anschlußblock 42 werden die Spannungen und Signale an die entsprechenden Bauteile innerhalb der Gehäuseanordnung 10 verteilt.

Jedes der Kabel 22 und 24 hat einen dritten mittleren Abschnitt 46 bzw. 48, wobei die äußere Form der dritten Abschnitte der Form der Anschlußflächen 16 und 18 angepaßt ist. Die Kabel 22 und 24 sind mit ihren dritten Abschnitten 46 und 48 derart verbunden, daß die dritten Abschnitte 46 und 48 in einem Bereich 44 genau übereinander liegen.

In Fig. 3 sind die übereinander liegenden Abschnitte 46 und 48 der Kabel 22 und 24 dargestellt. Die Kabelabschnitte 46 und 48 sind über eine Schicht 50 aus Polytetrafluoräthylen, das unter dem Namen Teflon bekannt ist, miteinander verbunden.

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Die durch Ungenauigkeiten in den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Abschnitte 46 und 48 entstandenen Poren werden durch das Teflon gefüllt und dadurch werden Kriechpfade vermieden, welche die Wirksamkeit der Dichtung herabsetzen könnten. Die äußeren Oberflächen der Kabelabschnitte 46 und 48 sind jeweils mit einer Schicht 53 und 54-aus Polyimid versehen, das unter dem ETamen Kapton oder Mylar bekannt ist. Das Bindemittel zwischen den Abschnitten,46 und 48 und den Polyimide chi cht en 52 und 54 besteht wiederum aus Teflon, um auch hier mögliche Kriechpfade zu vermeiden. Gemäß Fig. 2 erstrecken sich die Kabelabschnitte 46 und 48 mit den Kapton- und Teflonschichten im Bereich 44 bis zu einer äußeren Peripherie 58 und einer inneren Peripherie 59· Dies dient der Flexibilität der ersten und zweiten Abschnitte 26 und 28 bzw. 34-, 36, 38 und 40 der Kabel 22 und 24.

Gemäß Fig. 1 besteht die Dichtungsanordnung 20 zusätzlich aus zwei Dichtungsringen 60 und 62 aus elastomerem Material, welche zwischen den beschichteten Kabeln und den Anschlußflächen 16 und 18 angeordnet sind. Diese Dichtungsringe 60 und 62, welche vorzugsweise aus Butyl-Kautschuk hergestellt sind, weisen eine bevorzugte Härte von 20 und 75 auf, wobei diese Härte auf der Shore-A-Skala gemessen ist. Die typische Dicke dieser Dichtungsringe 60 und 62 liegt in der Größenordnung von 0,508 bis 0,762 mm. Die Wahl des erforderlichen Materials, wie z. B. von Butyl-Kautschuk, hängt von der Sickergeschwindigkeit der Dichtung ab, die durch die Umgebungsbedingungen beeinflußt ist, welche auf die Dichtung einwirken. Butyl-Kautschuk hat z. B. eine Sickergeschwindigkeit von 1 ecm pro 25₅4 mm und pro Jahr. Es könnten auch andere Materialien wie z. B. Nitril- oder Viton-Kautschuk ge- · wählt werden.

Um den Herstellungsprozeß zu erleichtern, können die Dichtungsringe 60 und 62 mit dem beschichteten Kabel durch

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Verwendung eines entsprechenden Klebers verbunden werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, um eine typische Sickergeschwindigkeit zu erreichen.

In Fig. 4 ist eine typische Ausgestaltung der Dichtungsringe 60 und 62 dargestellt. Die Form eines jeden Dichtungsringes folgt im allgemeinen der Form der dritten Abschnitte 46 und 48 des beschichteten Kabels, das der Form der Anschlußflächen 16 und 18 angepaßt ist. Jeder Dichtungsring 60 und 62 weist die erforderliche Anzahl von Löchern 64 auf, welche mit den entsprechenden Löchern in dem beschichteten Kabel und in den Anschlußflächen 16 und 18 fluchten.

Schrauben 66 verbinden den Deckel 12 mit dem Gehäuse 14, wobei die Dichtungsanordnung 20 dazwischen angeordnet ist, Die .Schrauben 66 werden auf einen bestimmten Drehmomentwert angezogen, wobei die Dichtungsanordnung 20 zusammengepreßt wird. Der Drehmomentwert wird derart gewählt, daß eine Kompression erreicht wird, die zu einer vorbestimmten Sickergeschwindigkeit führt.

Um einen "Kalt-Fluß", d. h. ein Herauspressen des Dichtungsring-Materials zu verhindern, wenn der Deckel 20 auf das Gehäuse 14 gepreßt wird, sind Vor Sprünge 67 bzw. an dem Deckel 12 bzw. an dem Gehäuse 14 vorgesehen. Diese Vorsprünge 67 und 69 erstrecken sich im allgemeinen um eine Länge des 1/2- bis 3/¹I-fachen der Dicke des Dichtungsring-Materials aufeinander zu. Ohne diese Vorsprünge könnten sich im Einzelfall in den Hohlräumen der Löcher 64 Kriechpfade ergeben. Wenn eine noch größere Dichtungsqualität erwünscht ist, können auch am Innenrand des Deckels und des Gehäuses derartige Vorsprünge vorgesehen werden, um auch an der inneren Peripherie einen "Kalt-Fluß" zu vermeiden. Dies ist jedoch im allgemeinen nicht erforderlich. Eine weitere Möglich-

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keit zur Verringerung des "Kalt-llusses" besteht darin, daß faseriges Material, wie z. B. Asbest, in das Dichtungsring-Material eingelagert wird. Diese Technik ist jedoch nicht anwendbar, wenn ein Gas, wie z. B. Helium, in die Gehäuseanordnung 10 gefüllt wird, da die Molekülgröße des Gases kleiner ist, als die des verwendeten faserigen Materials. Andernfalls wurden sich durch das faserige Material Kriechpfade mit einer vergrößerten Sickergeschwindigkeit ergeben.

Anstelle der beiden oben beschriebenen Kabel können auch mehrere oder nur ein Kabel verwendet werden.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, welche jeweils dann verwendet werden kann, wenn jener Teil des Kabels der sich innerhalb der Gehäuse anordnung befindet in seiner Länge größer ist, als der innere Durchmesser des dritten Abschnittes beträgt (dies gilt, wenn der dritte Abschnitt kreisförmig ist). Ein Kabelabschnitt 68 mit einem . Anschluß 70 hat die gleiche Funktion wie das Kabel 26 oder 28 mit den Verbindungen 30 oder 32. Der innere Kabelabschnitt 72 ist mit einer Länge 7^ größer als der innere Durchmesser 76 des dritten Abschnittes 78. Entsprechend der besonderen Länge muß ein Teil 80 von dem dritten Abschnitt 78 bei der Herstellung des Kabels entfernt werden. Dementsprechend muß bei einem Zusammenbau der Gehäuse anordnung der Teil 80 wieder hinzugefügt werden. Dieser Teil 80 ist im wesentlichen ein Teil des Kabels, welcher mit dem übrigen Teil 78 ebenso wie oben beschrieben verbunden wird. Die Dichtungsringe aus elastomerem Material werden dann auf beiden Seiten der Dichtungsanordnung 20 hinzugefügt, wie ebenfalls oben beschrieben.

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Claims (7)

1. -s- 7337080

   Ansprüche

   abeleinfüJirungsanordnung bei strömungsmitteldichten Gehäusen, insbesondere Miniaturgehäusen, wobei zwischen dem Kabel bzw. den Kabeln und der zugehörigen Gehäuseöffnung eine elastische Dichtung eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes Kabel (22} 24) aus einem mittleren Abschnitt (46$ 48; 78} 80), einem äußeren Abschnitt (26; 28} 68) und einem inneren Abschnitt (36} 40} 34} 38} 72) besteht, wobei der mittlere Abschnitt des bzw. der Kabel (22} 24) zwischen zwei elastischen Dichtungen (60 und 62) angeordnet ist, welche zwischen zwei glatten Gehäusebzw. Gehäusedeckelflächen (18 bzw. 16) eingespannt sind.
2. 2. Kabeleinführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (16 und 18) vertieft angeordnet sind.
3. 3. Kabeleinführungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dichtungen (60 und 62) jeweils eine Härte von etwa 20 bis 75 Shore (A-Skala) aufweisen.
4. 4. Kabelen η führungsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dichtungen (60 und 62) jeweils aus Butyl-Kautschuk bestehen.
5. 5. Kabeleinführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (46} 48} 78} 80) des bzw. jeden Kabels (22} 24) beidseitig mit Polytetrafluoräthylen beschichtet ist.

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   -9- 7 337080
6. 6. Kab el e inf uhrungs anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem bzw. den mittleren Abschnitten (46j 48j 78$ 80) zugewandten Seite jeder elastischen Dichtung (60 bzw. 62) eine Schicht (52, 54) aus Polyimid vorgesehen ist.
7. 7. Kabelei η führungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dichtungen (60 und 62) auf die beiden Seiten des mittleren Abschnittes (46; 48j 78j 80) bzw. des Stapels mittlerer Abschnitte aufgeklebt sind.

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