DE2615857A1 - Explosion-proof inlets for electrical leads - treated to improve adhesion to the sealing resin - Google Patents
Explosion-proof inlets for electrical leads - treated to improve adhesion to the sealing resinInfo
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Abstract
Description
Explosionsgeschützte elektrische LeitungsdurchführungExplosion-proof electrical cable bushing
und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschützte elektrische Leitungsdurchführung für elektrische Geräte und Bauteile, mit in ein Gießharz eingebetteten isolierten Leitungen, die ein- oder mehradrig sein können.and process for their production. The invention relates to an explosion-proof electrical cable bushing for electrical devices and components, with in one Cast resin embedded insulated cables, which can be single or multi-core.
Es sind bereits elektrische Leitungsdurchführungen bekannt, bei denen die Adern der Leitung mit Hilfe eines Gießharzes in ein die Durchfüi'rung aufnehmendes Gehäuse eingegossen sind. Hierbei erfolgt zwischen der Aderisolation und dem Gießharz eine Vernetzung und keine Verbindung. Hierdurch besteht die Möglichkeit, daß zwischen den beiden blanken, abisolierten Stellen der einzelnen Adern eine Fuge entsteht, die zur Außenseite der Durchführung verläuft, an der sich gerne Feuchtigkeit oder Schmutz absetzt, wodurch eine Brücke zwischen den beiden Leitungen gebildet werden kann. Daher ist aufgrund von Explosionsschutzvorschriften ein so großer Abstand der Leitungen voneinander einzuhalten, daß an der Oberfläche der Außenseite der Durchführung die normalen Kriech-und Luftstrecken nach den gültigen VDE-Bestimmungen oder anaeren Bestimmungen eingehalten sind. Hierfür gilt die VDE-Vorsehrift 0171, § 29, Tafel VII, die sehr große Kriechstrecken vorsieht, die zum Beispiel im Falle eines Schalters mit einer Nenn-Wechselspannung von 380 V, Je nach Isolierstoffmaterial, eine Kriechstrecke von 6 bis 14 mm vorschreibt.There are already known electrical cable bushings in which the wires of the line with the help of a casting resin into a bushing receiving Housing are cast. This takes place between the core insulation and the cast resin a networking and not a connection. This gives the possibility that between A joint is created between the two bare, stripped areas of the individual wires, which runs to the outside of the implementation, on which moisture or Dirt settles, creating a bridge between the two lines can. This is why there is such a large distance due to explosion protection regulations of the lines from each other that on the surface of the outside of the Implementation of the normal creepage and clearance distances according to the valid VDE regulations or other regulations are complied with. The VDE regulation 0171 applies for this, Section 29, Table VII, which provides for very large creepage distances, for example in the case of a switch with a nominal alternating voltage of 380 V, depending on the insulating material, prescribes a creepage distance of 6 to 14 mm.
Diese großen Kriechstrecken sind jedoch für kleine Bauteile und insbesondere Mikroschalter unangenehm groß und verhindern eine weitere Miniaturisierung solcher Bauteile.However, these large creepage distances are for small components and in particular Microswitches are uncomfortably large and prevent further miniaturization of such Components.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine explosionsgeschützte elektrische Leitungsdurchführung geschaffen werden, an deren Außenseite nicht mehr die Kriechstrecken nach den oben erwähnten Explosionsschutzvorschriften vorhanden zu sein brauchen,so daß man mit Leitungsdurchführungen wesentlich geringerer Abmessungen auskommt. Außerdem soll die Leitungsdurchführung in einfacher Weise herstellbar sein.The present invention aims to provide an explosion-proof electrical Line bushings are created, on the outside of which no longer the creepage distances in accordance with the explosion protection regulations mentioned above, so that you can manage with cable bushings of much smaller dimensions. aside from that it should be possible to manufacture the line bushing in a simple manner.
Dies wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 erreicht.This is achieved by the invention according to claim 1.
Durch die Behandlung des Isolationsmaterials mit einem Lösungsmittel oder einem Haftvermittler wird die Bildung eines Spaltes zwischen der Isolation und dem Gießharz verhindert. Dies beruht darauf, daß das Gießharz eine sehr starke Neigung besitzt, sich mit freien funktionellen Gruppen, insbesondere Hydroxylgruppen, zu verbinden, die durch die Behandlung mit dem Lösungsmittel oder Haftvermittler an der Oberfläche der Kunststoffisolation gebildet oder aktiviert werden. Hierdurch wird nicht nur eine rein mechanische Vernetzung, sondern auch eine chemische Bindung erreicht. Es entsteht eine derart feste Bindung zwischen der Isolation und dem Gießharz, daß eine nachträgliche Trennung nicht mehr möglich ist. Ähnlich wie bei einer Schweißnaht können allenfalls die beiden neben der Grenzfläche liegenden Materialien, also die Isolation oder das Gießharz herausgerissen oder beschädigt werden.By treating the insulation material with a solvent or an adhesion promoter will create a gap between the insulation and the casting resin prevented. This is due to the fact that the casting resin is very strong Has a tendency to interact with free functional groups, especially hydroxyl groups, to connect by treatment with the solvent or adhesion promoter be formed or activated on the surface of the plastic insulation. Through this becomes not only a purely mechanical network, but also a chemical bond achieved. The result is such a strong bond between the insulation and the cast resin, that a subsequent separation is no longer possible. Similar to a weld seam at most the two materials lying next to the interface, i.e. the Isolation or the casting resin are torn out or damaged.
Aufgrund dieser besonders festen Verbindung zwischen dem Epoxidharz und der Aderisolation wird eine wesentlich größere elektrische Sicherheit und eine starke Verminderung der Kriechströme verursacht, so daß es zur Erfüllung der für explosionsgeschützte elektrische Bauteile notwendigen Vorschriften lediglich erforderlich ist, einen direkten Abstand von zwei eingebetteten blanken Leitern von mindestens 2 mm einzuhalten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Leitungsdurchführung wird es daher möglich, auch äußerst kleine Bauteile für explosionsgeschützte elektrische Geräte herzustellen. Dies hat besondere Bedeutung für Taster (Schalter), die unter Verwendung von Leitungsdurchführungen nach der Erfindung in den Abmessungen der Schnappschalter (Mikroschalter) nach DIN 41 635 hergestellt werden können. Because of this particularly strong connection between the epoxy resin and the core insulation becomes a much greater electrical safety and a strong reduction in leakage currents caused, so that it is necessary to meet the for explosion-proof electrical components necessary regulations only required is, a direct distance from two embedded bare conductors of at least 2 mm to be observed. With the help of the line bushing according to the invention, it is therefore possible, even extremely small components for explosion-proof electrical devices to manufacture. This is of particular importance for pushbuttons (switches) that are using of cable bushings according to the invention in the dimensions of the snap switch (Microswitch) according to DIN 41 635 can be produced.
Zur Herstellung der Leitungsdurchführung nach der Erfindung ist eine Reihe verschiedener Gießharze geeignete unter anderm ein Polyurethanharz. In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch2 wird jedoch als besonders geeignetes Gießharz ein Epoxidharz verwendet, wobei durch die Behandlung des Kunststoffmaterials der Isolation mit dem Lösungsmittel oder Haftvermittler erreicht wird, daß die Oberfläche der Isolation über Hydroxylgruppen chemisch an das Epoxidharz gebunden ist. To produce the line bushing according to the invention is a A number of different casting resins are suitable, including a polyurethane resin. In further training However, the invention according to claim 2 is a particularly suitable casting resin Epoxy resin used, whereby by treating the plastic material the insulation with the solvent or adhesion promoter is achieved that the surface of the Isolation is chemically bonded to the epoxy resin via hydroxyl groups.
Einige besonders geeignete Kunststoffmaterialien der Isolation ergeben sich aus Anspruch 3 und besonders geeignete Lösungs--mittel oder Haftvermittler hierfür aus Anspruch 4.Some particularly suitable plastic materials result in the insulation from claim 3 and particularly suitable solvents or adhesion promoters for this from claim 4.
Als Epoxidharz werden erfindungsgemäß übliche Epoxidgießharze eingesetzt, zum Beispiel die Kondensationsprodukte aus Epoxiden, Epichlorhydrin oder Dichlorpropanol und Polyolen, zum Beispiel 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A) oder aus Glycidylestern und Cyanursäure. Als Härter werden für solche Epoxidharze normalerweise Polyamine, Anhydride, mehrbasische Säuren und dergleichen verwendet. Die Gießharze können auch übliche zusätzliche Bestandteile enthalten, wie Füllstoffe und dergleichen.According to the invention, conventional epoxy casting resins are used as the epoxy resin, for example the condensation products from epoxides, epichlorohydrin or dichloropropanol and polyols, for example 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A) or from Glycidyl esters and cyanuric acid. The hardener used for such epoxy resins is normally Polyamines, anhydrides, polybasic acids and the like are used. The casting resins may also contain customary additional ingredients such as fillers and the like.
Es könnte der Fall eintreten, daß Funken aus dem Innenraum des elektrischen Gerätes oder Bauteils zwischen feinen Litzen der Leitungsadern nach außen durchschlagen. Dies wird durch eine Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 zuverlässig verhindert.It could happen that sparks from the interior of the electrical Penetrate the device or component to the outside between fine strands of the cable cores. This is reliably prevented by a further development of the invention according to claim 5.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der explosionsgeschützten elektrischen Leitungsdurchführung gemäß Anspruch 8.The invention also relates to a method for production the explosion-proof electrical cable bushing according to claim 8.
Die nach Anspruch 9 bevorzugten Isolationsmaterialien sind besonders für feindrähtige Kupferleiter geeignet.The insulation materials preferred according to claim 9 are special suitable for fine-stranded copper conductors.
In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 läßt sich die Affinität der aus einem Athylen-Vinylacetat-Copolymerisat bestehendenisolation des Kupferleiters für das Epoxidharz durch Behandeln mit Methylenchlorid und dgl.steigern.In a further development of the invention according to claim 10, the affinity the insulation of the copper conductor consisting of an ethylene-vinyl acetate copolymer increase for the epoxy resin by treating with methylene chloride and the like.
Hierdurch werden die an der Oberfläche des Mischpolymerisats vorliegenden Acetatgruppen aktiviert und in ihrer Polarität verstärkt, so daß sie eine noch intensivere Verbindung mit dem Epoxidgießharz eingehen. Ähnliches gilt für die Polyvinylchloridisolationen, deren Chloratome durch eine entsprechende Behandlung aktiviert werden.As a result, those present on the surface of the copolymer are removed Acetate groups activated and strengthened in their polarity, so that they have an even more intense Enter into connection with the epoxy casting resin. The same applies to the polyvinyl chloride insulation, whose chlorine atoms are activated by appropriate treatment.
Weitere Ausführungsformen, Gegenstände und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Æeschreibung, in der auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. Sie zeigt eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen explosionsgeschützten elektrischen Leitungsdurchführung Die Figur zeigt eine Gehäusewand 1 mit einer durchgehenden Öffnung 2, die von einem explosionsgeschützten Innenraum 4 des Geräts her nach außen führt. Durch die Öffnung führen zwei Adern 6 einer Leitung nach außen, die Je eine Kupferlitze 8 und eine Kunststoffisolation 10 haben. Im Bereich der Öffnung ist die Isolation 10 über einen Abschnitt 12 von z. B. 5 mm Länge entfernt. An diesen abisolierten Stellen werden die Litzen entweder verlötet oder besonders mit einem Gießharz gefüllt, wodurch vermieden wird, daß Funken aus dem Innenraum 4 durch die Litzen nach außen schlagen können. Als Gießharz kann man hierzu ein Epoxidharz der hier angegebenen Art verwenden.Further embodiments, objects and advantages emerge from the following description, in which reference is made to the accompanying drawing. It shows a sectional view through an embodiment of one according to the invention explosion-proof electrical cable bushing The figure shows a housing wall 1 with a through opening 2 leading from an explosion-proof interior 4 of the device leads to the outside. Two wires 6 of a cable lead through the opening to the outside, each a copper wire 8 and a plastic insulation 10 have. In the area of the opening, the insulation 10 is over a section 12 of z. B. 5 mm in length away. At these stripped points, the strands are either soldered or especially filled with a casting resin, which avoids that Sparks from the interior 4 can hit the outside through the strands. As casting resin you can use an epoxy resin of the type specified here.
Die Abschnitte 16 der Isolation 10, also die nahe dem Außenraum gelegenen Abschnitte, werden durch Behandeln mit einem Lösungsmittel oder Haftvermittler an ihrer Oberfläche in einen Zustand überführt, der eine besonders feste Verbindung mit dem nachträglich einzubringenden Gießharz 18 sicherstellt. Hierbei entsteht eine dichte und nacher praktisch nicht mehr trennbare Verbindung zwischen der Gehäusewand 1 und den Adern 6.The sections 16 of the insulation 10, that is to say those located close to the outside space Sections are attached by treating them with a solvent or adhesion promoter their surface is transformed into a state that creates a particularly strong connection with the subsequently introduced casting resin 18 ensures. This creates a tight and subsequently practically no longer separable connection between the housing wall 1 and cores 6.
Es kann der Haftvermittler VH4 nach der technischen Liste Kabel und Leitungen der Siemens AG verwendet werden.It can be the bonding agent VH4 according to the technical list cables and Lines from Siemens AG are used.
Im Vergleich mit herkömmlichen Leitungsdurchführungen ergibt sich eine wesentliche Verstärkung der mechanischen Verkoppelung und eine wesentliche Verminderung der Möglichkeit des Auftretens von Kriechströmen. Bekanntlich kann man eine Kupferlitze statisch mit 1,5 kp/mm2 und dynamisch mit 2,5 kp/mmX belasten. Es ist ferner bekannt, daß bei einer statischen Belastung der Kupferlitze von 4 bis 5 kp/mmZ bereits eine plastische Verformung der Kupferlitze auftritt. Rechnerisch ergibt sich für eine erfindungsgemäße Leitungsdurchführung des Typs NYMHY-O 3 x 0,75 mm2 eine statische zulässige Last von 3,35 kp und eine dynamische zulässige Last von 5,65 kp, wobei mit einer plastischen Verformung bereits bei 9 bis 11,25 kp zu rechnen ist.In comparison with conventional cable bushings an essential reinforcement of the mechanical coupling and an essential one Reduction of the possibility of the occurrence of leakage currents. As is well known, can load a copper strand statically with 1.5 kp / mm2 and dynamically with 2.5 kp / mmX. It is also known that with a static load of 4 Plastic deformation of the copper braid occurs up to 5 kp / mmZ. Arithmetically results for a cable bushing according to the invention of the type NYMHY-O 3 x 0.75 mm2 has a static permissible load of 3.35 kp and a dynamic permissible Load of 5.65 kp, with plastic deformation already at 9 to 11.25 kp is to be expected.
Bei der Prüfung der erfindungsgemäßen Leitungsdurchführung wurde bis zu einer statischen Belastung von 50 kp gegangen, ohne daß eine Trennung zwischen der eingebetteten Schlauchleitung und dem Gießharzblock festgestellt werden konnte. Hieraus ist zweifelsfrei die erhebliche mechanische Festigkeit der erfindungsgemäßen Leitungsdurchführung zu ersehen.When testing the line bushing according to the invention, up to gone to a static load of 50 kp with no separation between the embedded hose line and the cast resin block could be determined. From this there is no doubt the considerable mechanical strength of the invention Cable entry can be seen.
Zur Verdeutlichung der elektrischen Eigenschaften dieser Leitungsdurchführung wurden die erfindungsgemäß in einen Gießharzblock eingebetteten Adern über einem Wasserbad etwa 40 mm über dem Wasserspiegel aufgehängt. Die Adern führten in das Schalterinnere und wurden mit einer Prüfspannung von 800 V beaufschlagt.To clarify the electrical properties of this cable bushing the cores embedded in a cast resin block according to the invention were over a Water bath suspended about 40 mm above the water level. The veins led into that Inside the switch, a test voltage of 800 V was applied.
Das Wasserbad wurde dann zwei Stunden zum Sieden erhitzt und dann während einer Stunde abgekühlt, um das Wasser wieder auf Raumtemperatur zu bringen. Anschließend wurde der gleiche Zyklus wiederholt, das heißt 2 Stunden Sieden und 1 Stunde Abkühlen.The water bath was then heated to boiling for two hours and then cooled for one hour to bring the water back to room temperature. The same cycle was then repeated, that is, boiling for 2 hours and 1 hour cool down.
Dieser Aufheiz-Abkühl-Zyklus wurde während insgesamt 1 Woche durchgeführt, wobei jeweils geprüft wurden der Durchschlag- bzw.This heating-cooling cycle was carried out for a total of 1 week, where the penetration or
Übergangswiderstand von Phase zu Phase und von Phase zu Masse, ohne daß sich hätten Kriechs;tröme feststellen lassen. Dies weist darauf hin, daß durch die chemische Reaktion der Werkstoffpaarung die sonst übliche Spaltbildung verhindert worden ist. LeerseiteContact resistance from phase to phase and from phase to ground, without that creeping currents could have been ascertained. This indicates that by the chemical reaction of the material pairing prevents the otherwise common gap formation has been. Blank page
Claims (14)
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