DE2615857C2

DE2615857C2 - Explosion-proof electrical cable bushing

Info

Publication number: DE2615857C2
Application number: DE19762615857
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Ing.(FH) 6990 Bad Mergentheim Barlian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-10
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1986-03-20
Also published as: DE2615857A1

Description

a) Eine Teillänge der Ader(n) der Leitung im Bereich eines Durchführungskanals ist abisoliert;a) Part of the length of the core (s) of the line in the area one duct is stripped;

b) die Fasern der Ader(n) sind an der isolationsfreien Teillänge zur Verhütung von Funkendurchschlägen miteinander, insbesondere durch Verlöten oder Einbringen eines Gießharzes, fest verbunden;b) the fibers of the core (s) are on the insulation-free Partial length to prevent spark breakdowns with each other, in particular by soldering or adding a casting resin, firmly connected;

c) jede Ader ist im Durchführungskanal mit Hilfe eines Gießharzes so festgelegt, daß ihre isolationsfreie Teillänge und eine sich nach außen anschürende kunststoffisolierte Teillänge in das Gießharz eingebettet sind,c) each wire is fixed in the duct with the help of a cast resin so that its insulation-free Part length and a plastic-insulated part length that tapers outwards in the casting resin is embedded,

dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial der Isolation (tO) der Ader(n) durch eine Behandlung mit einem Lösungsmittel oder Haftvermittler an der sich nach außen anschließenden isolierten Teillänge (16) eine erhöhte Affinität für das Gießharz (18) hatcharacterized in that the plastic material of the insulation (tO) of the wire (s) through a treatment with a solvent or adhesion promoter on the subsequent to the outside insulated part length (16) has an increased affinity for the casting resin (18)

2. Leitungsdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz ein Epoxidharz ist und daß das Kunststoffmaterial an seiner Oberfläche über Hydroxylgruppen chemisch an das Epoxidharz gebunden \s*. 2. Cable bushing according to claim 1, characterized in that the casting resin is an epoxy resin and that the plastic material is chemically bonded to the epoxy resin on its surface via hydroxyl groups .

3. Leitungsdurchführung na-}i Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial der Isolation aus Polyvinylchlorid, einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat oder einem Vinylchlorid-Mischpolymerisat besteht3. Line bushing na-} i claim 1, characterized characterized in that the plastic material of the insulation is made of polyvinyl chloride, an ethylene-vinyl acetate copolymer or a vinyl chloride copolymer

4. Leitungsdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel dient, insbesondere Methylenchlorid, Tetrahydrofuran oder Toluol.4. Line bushing according to claim 1, characterized in that an organic solvent Solvent is used, especially methylene chloride, tetrahydrofuran or toluene.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine explosionsgeschützte elektrische Leitungsdurchführung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art. Eine derartige Leitungsdurchführung ist aus dem DE-GM so 20 402 bekannt. Eine ähnliche Leitungsdurchführung zeigt die AT-PS 2 00 636.The invention relates to an explosion-proof electrical leadthrough of the im The preamble of claim 1 mentioned type. Such a line bushing is from the DE-GM so 20 402 known. AT-PS 2 00 636 shows a similar cable entry.

Bei Durchführungen zu explosionsgeschützten Geräteeinbauräumen ist es erforderlich, die Fasern der einzelnen Adern der Leitung miteinander fest zu verbinden, was nach dem Stand der Technik durch Verlöten oder Einbringen eines Gießharzes geschehen kann. Nur durch diese Maßnahme kann verhindert werden, daß aus dem Innenraum Funken zwischen den einzelnen Fasern nach außen durchschlagen.For bushings to explosion-proof device installation spaces it is necessary to firmly connect the fibers of the individual wires of the cable with each other, what can be done according to the state of the art by soldering or introducing a casting resin. Just This measure can prevent sparks from the interior space between the individual fibers to penetrate to the outside.

Infolge der Abisolierung reichen nun metallisch blanke Teile bis ein kurzes Stück vor das äußere Ende des Durchführungskanals (Hülse 1 beim Gebrauchsmuster). Ohne besondere Vorkehrungen reicht vom äußeren metallisch blanken Ende ein Spalt bis zur Außenseite der Vergußmasse. Infolgedessen müssen ohne besondere Vorkehrungen nach den gesetzlichen Vorschriften Kriechstrecken eingehalten werden, und zwar sowohl zwischen den äußeren blanken Enden der abisolierten Stellen beider Adern als auch von diesen bis zum äußeren Ende des Durchführungskanals. Die für Kriechstrekken einzuhaltenden Vorschriften finden sich in der VDE-Vorschrift 0171,29, Tafel VII. Diese schreibt sehr große Kriechstrecken vor, die z. B. int Falle eines Schalters mit einer Nenn-Wechselspannung von 380 V, je nach Isolierstoffmaterial, 6 bis 14 mm betrögen. Diese großen Kriechstrecken haben die nachteilige FcCge, daß in einer einzigen Durchführungshülse nur eine geringe Anzahl von Adern untergebracht werden kann. Die relativ große Anzahl von Adern nach Fig.2 der Gebrauchsmusterschrift ist bei herkömmlichen Eingießverfahren nur für sehr geringe Spannungen zugelassen.As a result of the stripping, bare metal parts now reach a short distance from the outer end of the Feed-through channel (sleeve 1 in the utility model). Without special precautions, the exterior can be metallic bare end a gap to the outside of the potting compound. As a result, need no special Precautions according to the legal regulations creepage distances are observed, both between the outer bare ends of the stripped points of both cores as well as from these to the outer one End of the duct. The regulations to be observed for creeping distances can be found in the VDE regulation 0171,29, panel VII. This writes a lot large creepage distances that z. B. int the case of a switch with a nominal AC voltage of 380 V, each according to the insulating material, be 6 to 14 mm. These large creepage distances have the disadvantageous FcCge that only a small number of wires can be accommodated in a single bushing. The relative large number of cores according to Figure 2 of the utility model is only permitted for very low stresses in conventional casting processes.

Durch die vorliegende Erfindung soll erreicht werden, daß die erwähnten Kriechstrecken der Explosionsschutzvorschriften überhaupt nicht mehr eingehalten zu werden brauchen, so daß Leitungsdurchführungen, auch für eine größere Anzahl von Adern, von sehr geringen Abmessungen hergestellt werden können.The present invention is intended to ensure that the mentioned creepage distances of the explosion protection regulations No longer need to be adhered to at all, so that line bushings, too for a larger number of cores, very small dimensions can be produced.

Diese Aufgabe wird bei einer explosionsgeschützten Leitungsdurchführung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöstIn the case of an explosion-proof cable bushing, this task becomes the one in the preamble of claim 1 mentioned type by the features of the characterizing part of claim 1 solved

Zwar sind Haftvermittler zur Verbesserung der Haftfähigkeit von Kunststoffen wie PVC mit Epoxidharzen seit langem bekann*, z.B. aus dem »Kunststoff-Lexikon« von Dr. K. Stoeckhert, Carl Hanser Verlag München 1975, Seite 194 und aus der Firmendruckschrift »Bayer-Kunststoffe«, 3. Ausgabe, Seiten 393 bis 395 und 421 ff., jedoch ist niemand auf den Gedanken gekommen, sie gezielt dazu einzusetzen, die Adern von Leitungen mit dem Gießharz einer Leitungsdurchführung derart fest zu verbinden, daß Kriechstromstrecken entfallen und damit die erwähnten Vorschriften nicht mehr einzuhalten sind. Daß ein dringendes Bedürfnis nach sehr kleinen und viele Adern aufnehmenden Leitungsdurchführungen seit langer Zeit vor dem Anmeldetage bestand, ergibt sich aus der DE-PS 11 10 726 und der AT-PS 2 00 636. Die zugehörigen Anmeldungen wurden 18 bzw. 19 Jahre vor der vorliegenden Anmeldung eingereicht und schildern deutlich das damals schon bestehende Bedürfnis.Adhesion promoters are used to improve adhesion of plastics such as PVC with epoxy resins known for a long time *, e.g. from the »Plastic Lexicon« by Dr. K. Stoeckhert, Carl Hanser Verlag Munich 1975, page 194 and from the company publication "Bayer-Kunststoffe", 3rd edition, pages 393 to 395 and 421 ff., But it never occurred to anyone they are used specifically to use the cores of cables with the cast resin of a cable bushing in this way to be firmly connected so that there are no leakage current paths and thus the regulations mentioned can no longer be complied with are. That there is an urgent need for very small cable bushings that accept many wires existed for a long time before the filing dates, results from DE-PS 11 10 726 and the AT-PS 2 00 636. The associated applications were filed 18 and 19 years before the present application and clearly describe the need that already existed at the time.

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 funktioneilen 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, the The formation of a gap between the insulation and the casting resin is prevented. This is due to the fact that the casting resin has a very strong tendency to interact with free functional groups, especially hydroxyl groups, to connect by treatment with the solvent or adhesion promoter on the surface the plastic insulation are formed or activated. This not only results in a purely mechanical network, but also a chemical bond is achieved. Such a firm bond is created between the insulation and the casting resin that a subsequent separation is no longer possible. Similar to a At most, the two materials lying next to the interface, i.e. the insulation, can weld seams or the casting resin is torn out or damaged.

Aufgrund dieser besonders festen Verbindung zwischen dem Epoxidharz und der Aderisolation wird eine wesentlich größere elektrische Sicherheit erzielt und werden Kriechströme verhindert, so daß es zur Erfüllung der für explosionsgeschützte elektrische Bauteile notwendigen Vorschriften lediglich erforderlich ist, einen direkten Abstand von zwei eingebetteten blankenDue to this particularly strong connection between the epoxy resin and the core insulation, a Much greater electrical safety is achieved and leakage currents are prevented, so that it can be fulfilled the regulations necessary for explosion-proof electrical components are only required, one direct distance from two embedded bare

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. Comply with ladders of at least 2 mm. With the help of the line bushing according to the invention, it is therefore possible to manufacture extremely small components for explosion-proof electrical devices. this is of particular importance for pushbuttons (switches) that use cable bushings according to the invention in the dimensions of the snap-action switch (microswitch) can be produced according to DIN 41 635.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche zu entnehmen. Further refinements of the invention can be found in the characterizing parts of the subclaims.

Nach Anspruch 2 kann als besonders geeignetes Gießharz ein Epoxidharz verwendet werden, 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 Es können übliche Epoxidgießharze eingesetzt werden, zum Beispiel die Kondensationsprodukte aus Epoxiden, Epichiorhydrin oder Dichlorpropano! und Polyolen, zum Beispiel 22-Bis(4-hydroxypheiiyl)-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 claim 2, an epoxy resin can be used as a particularly suitable casting resin, wherein by treating the plastic material of the insulation with the solvent or adhesion promoter it is achieved that the surface of the insulation has hydroxyl groups is chemically bound to the epoxy resin Usual epoxy casting resins can be used, for example the condensation products from epoxides, epichlorohydrin or dichloropropano! and polyols, for example 22-bis (4-hydroxypheyl) propane (Bisphenol A) or from glycidyl esters and cyanuric acid. The hardeners used for such epoxy resins are usually polyamines, anhydrides, polybasic acids and the like used The casting resins can also contain customary additional components, such as fillers and the same.

Einige besonders geeignete Kunststoffir.aterialien der Isolation ergeben sich aus Anspruch 3 und besonders geeignete Lösungsmittel oder Haftvermittler hierfür aus Anspruch 4.Some particularly suitable plastic materials the insulation result from claim 3 and particularly suitable solvents or adhesion promoters for this from claim 4.

Ein Ausrührungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An Ausrührungsbeispiel the invention is in Drawing shown and is described in more detail below.

Die Zeichnung zeigt im Schnitt eine explosionsgeschützte elektrische Leitungsdurchführung mit einer Gehäusewand 1 und 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 19 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.The drawing shows in section an explosion-proof electrical cable bushing with a Housing wall 1 and a through opening 2, which is from an explosion-proof interior 4 of the Device leads to the outside Through the opening, two wires 6 of a line lead to the outside, one each Have copper braid 8 and plastic insulation 19. 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, thereby avoiding sparks from the interior 4 can knock out through the strands. An epoxy resin of the type specified here can be used as the casting resin for this purpose Use kind.

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 nachher praktisch nicht mehr trennbare Verbindung zwischen der Gehäusewand 1 und den Adern 6.The sections 16 of the insulation 10, that is to say the sections located close to the outer space, are treated by treating with a solvent or adhesion promoter on their surface in a state that is a ensures a particularly firm connection with the casting resin 18 to be added subsequently. This creates a tight and afterwards practically no longer separable connection between the housing wall 1 and the Cores 6.

Es kann der Haftvermittler VH 4 nach der techni- eo sehen Liste »Kabel und Leitungen« der Siemens AG verwendet werden.The bonding agent VH 4 can be used according to the techni- eo see list »cables and lines« from Siemens AG are used.

Im Vergleich mit herkömmlichen Leitungsdurchführungen ergibt sich eine wesentliche Verstärkung der mechanischen Verkopplung und eine wesentliche Verminderung der Möglichkeit des Auftretens von Kriechströmen. Bekanntlich kknn man eine Kupferlitze statisch mit ca. 150 bar und dynamisch mit ca. 250 bar belasten. Es ist ferner bekannt, daß bei einer statischen Belastung der Kupferlitze von 400 bis 500 bar bereits eine plastische Verformung der Kupferlitze auftritt Rechnerisch ergibt sich für eine erfindungsgemäße Leitungsdurchführung des Typs NYMHY-O 3 χ 0,75 mm² eine statische zulässige Last von 32£ N und eine dynamische zulässige List von 55,4 N, wobei mit einer plastischen Verformung bereits bei 88 bis 110 N zu rechnen ist Bei der Prüfung der erfindungsgemäßen Leitungsdurchführung wurde bis zu einer statischen Belastung von 490 N 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.Compared to conventional cable bushings, the mechanical coupling is significantly strengthened and the possibility of leakage currents is significantly reduced. It is well known that a copper strand can be loaded statically with approx. 150 bar and dynamically with approx. 250 bar. It is also known that with a static load of 400 to 500 bar on the copper braid, plastic deformation of the copper braid occurs. Mathematically, a static permissible load of 32 pounds ^{results for a cable bushing according to the invention of the type NYMHY-O 3 0.75 mm 2} N and a dynamic permissible list of 55.4 N, with plastic deformation already to be expected at 88 to 110 N. When testing the cable bushing according to the invention, a static load of 490 N was reached without any separation between the embedded ones Hose line and the cast resin block could be determined. This clearly shows the considerable mechanical strength of the line bushing according to the invention.

Zur Verdeutlichung der elektrischen Eigenschaften dieser Leitungsdurchführung wurdea die erfindungsgemäß in einen Gießharzblock eingebetteten Adern über einem Wasserbad etwa 40 mm über dem Wasserspiegel aufgehängt Die Adern führten in ds^-; Schaltergehäuseinnere und wurden mit einer Prüfspsnnung von 800 V beaufschlagt 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, d. h. 2 Stunden Sieden und 1 Stunde Abkühlen. Dieser Aufheiz-Abkühl-Zyklus wurde während insgesamt 1 Woche durchgeführt, wobei jeweils geprüft wurden der Durchschlag- bzw. Übergangswiderstand von Phase zu Phase und von Phase zu Masse, ohne daß sich hätten Kriechströme feststellen lassen. Dies weist darauf hin, daß durch die chemische Reaktion der Werkstoffpaarung die sonst übliche Spaltbildung verhindert worden istTo illustrate the electrical properties of this line bushing, the wires embedded in a cast resin block according to the invention were suspended over a water bath about 40 mm above the water level. The wires led into ds ^- ; The interior of the switch housing was subjected to a test voltage of 800 V. The water bath was then heated to boiling for two hours and then cooled for one hour in order to bring the water back to room temperature. The same cycle was then repeated, ie boiling for 2 hours and cooling for 1 hour. This heating-cooling cycle was carried out for a total of 1 week, the breakdown resistance or contact resistance from phase to phase and from phase to ground being checked in each case, without leakage currents being ascertained. This indicates that the chemical reaction of the material pairing has prevented the otherwise common gap formation

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Explosion-proof electrical cable bushing for connection of an explosion-proof Device installation space housed electrical devices and components, with the following Features: