DE2651703C2 - Kabeldurchführung mit Manschette, dielektrischem Körper und Leiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabeldurchführung mit einet* leitenden Manschette und einem innerhalb der Manschette angeordneten dielektrischen röhrenförmigen Körper, der einen sich längs der Manschette erstreckenden Leiter trägt wobei der Leiter sich im

Abstand zur Manschette befindet und durch den

dielektrischen Körper von der Manschette elektrisch isoliert ist

Solche Kabeldurchführungen sind allgemein bekannt

Eine besondere Form dieser Kabeldurchführungen, die häufig verwendet wird, ist koaxial aufgebaut und kann in ein koaxiales Verbindungsteil eingebaut werden. Sie weist eine kreisförmige zylindrische Manschette und einen sich axial innerhalb der Manschette erstreckenden Leiter nuf, der mittels eines zwischen Manschette und Leiter angeordneten dielektrischen Körpers von ringförmigem Querschnitt fixiert wird. Der Leiter kann sich dabei über die beiden Enden des dielektrischen Körpers hinaus erstrecken, um eine Verbindung mit entsprechen den komplementären Verbindungselementen zu ermög lichen und zum Beispiel ein koaxiales Verbindungsteil zu bilden.

Dies ist jedoch nur die Grundform der koaxialen Kabeldurchführung, und es sind viele Anpassungen und Veränderungen bekannt je nach dem besonderen Zweck, für den die Kabeldurchführung benötigt wird. Zum Beispiel kann für die Kabeldurchführung als ein Trennwandverbindungsteil verwendet werden, um deich-, Wechsel- oder andersperiodische Spannungen

und Ströme zwischen zwei Übertragungs- oder anderen elektrischen Vorrichtungen zu übertragen, die entweder durch eine Trennwand getrennt sind oder nicht. Alternativ dazu kann die Kabeldurchführung als ein auf einem Kabel montiertes Verbindungsteil zur Verbin-

dung eines Übertragungskabels mit einem anderen oder mit einem elektrischen Gerät verwendet werden.

Häufig soll der dielektrische Körper gegenüber der Manschette und dem Leiter hermetisch abgeschlossen sein. Die bekannten Techniken zur Herstellung solcher hermetisch abgeschlossenen Verbindungsteile weisen den Nachteil auf, daß die für eine hermetische Abdichtung verwendeten Mittel die wirksame Übertragung von Wechsel-Strom und -Spannung beeinträchtigen. Diese Beeinträchtigung entsteht aufgrund der physikalischen Eigenschaften der üblicherweise als Dielektrikum verwendeten Gläser. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß hermetisch abgeschlossene Kabeldurchführungen innerhalb der geometrischen Formen von Verbindungsvorrichtungen eingepaßt wer den sollen, die durch nationale und internationale Vorschriften oder Spezifikationen gut eingeführt sind. Um eine hermetisch abgedichtete Zone innerhalb der vorhandenen geometrischen Grenzen einzuführen, die

fast ausschließlich auf der Verwendung von dielektrischen Materialien, wie etwa PTFE (Polytetrafluoräthy- !en), mit einer Dielektrizitätskonstanten von ungefähr 2,02 beruhen, wurden Gläser verwendet, die eine Dielektrizitätskonstante zwischen 5 und IC aufweisen. Unter solchen Bedingungen ist es praktisch unmöglich, die Impedanz dieser Zone an die der übrigen Kabeldurchführungen anzupassen.

Beim heutigen Stand der Technik muß der Mittelleiter (der hermetisch abgedichteten Zone) im Durchmesser sehr klei/> gemacht werden und aus Materialien bestehen, die für eine Umwandlung in Stecker und Steckbuchse nicht geeignet sind. Es müssen deshalb üblicherweise geeignete Materialien an den Mittelleiter auf beiden Seiten der hermetisch abgedichteten Zone angesetzt werden, wobei sich daraus im Hinblick auf die Kosten und eine Qualitätskontrolle Probleme ergeben. Auch das Glasmaterial muß in seinen thermischen Expansionskenndaten an die Materialien der Außenrnanschette angepaßt werden. Dies begrenzt die Auswahl des Materials für die Außenmanschette in einem Maße, wie es normalerweise nicht akzeptiert werden kann im Hinblick auf die physikalischen Kenndaten, wie etwa die Bearbeitbarkeit, die Inkompatibilität mit Grenzschichtmaterialien, Leitfähigkeit, Oxydationsbeständigkeit

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kabeldurchführung, die gut abdichtet und dabei die Verwendung von Materialien gestattet, die günstige thermische Expansionskenndaten und eine bessere Dielektrizitätskonstante als Glas aufweisen, wodurch eine technisch optimale Gestaltung ermöglicht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der röhrenförmige Körper einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch aufweist, von dem ein radial außen liegender Kantenbereich teilweise gegen eine Oberfläche der Manschette zum Bewirken einer hermetischen Dichtung zwischen dem röhrenförmigen Körper und der Manschette scherbar ist.

Wesentlich ist also, daß der dielektrische Körper einen Flansch aufweist, der physikalisch deformierbar ist und so eine hermetische Abdichtung mit der Manschette und/oder dem Leiter darstellt. Dabei bedeutet der Ausdruck »hermetische Dichtung« eine Differenzdruckdichtung und ist an sich nicht auf ein bestimmtes Verfahren zur Herstellung begrenzt

Vorzugsweise ist die Manschette zylindrisch, wobei sich der Leiter axial innerhalb der Manschette erstreckt, und der koaxial innerhalb der Manschette und um den Leiter herum angeordnete dielektrische Körper ist in Querrichtung ringförmig und am einen Ende mit einem radial sich erstreckenden Flansch versehen.

An der Stelle, an der das Dielektrikum hermetisch mit der Manschette abgedichtet ist, kann die Deformation durch eine Teilscherung an einem Randbereich des sich nach außen erstreckenden Teils des Flansches gegen eine Kante eines abgestuften Abschnitts auf der Innenfläche eines äußeren Teiles der Manschette bewirkt werden. Diese Scherung kann dadurch bewirkt werden, daß der Randbereich beim Zusammenbau des Verbindungsteiles zwischen dem abgestuften Abschnitt des äußeren Teiles der Manschette und einem dazu komplementär abgestuften Abschnitt auf dem inneren Teil der innerhalb des äußeren Teiles verschiebbar angeordneten Manschette eingeschlossen wird und die beiden abgestuften Abschnitte gegeneinander gedrückt werden. Dadurch wird eine Scherabdichtung erzeugt und es ergibt sich die oben erwähnte hermetische Abdichtung.

Andererseits kann an der Stelle, an der das Dielektrikum mit dem Leiter hermetisch abgedichtet ist, ein nach innen vorspringender Teil des Flansches deformiert werden, wenn beim Zusammenbau der Leiter durch eine Mittelöffnung im Flansch eingeführt wird. Dabei weist die Öffnung im undeformierten Zustand eine kleinere Abmessung auf als die des Leiterquerschnittes.

Vorzugsweise ist das Dielektrikum sowohl mit der Manschette als auch mit dem Leiter hermetisch abgedichtet

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben Es zeigen

Fig. la und Ib jeweils im Querschnitt in Quer- und Längsrichtung, die bekannten Grundmerkmale einer koaxialen Kabeldurchführung,

Fig.2 im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Kabeldurchführung, bei der die Deformation des Teiles des dielektrischen Körpers der Klarheit wegen nicht dargestellt ist,

Fig.3 eine detaillierte Ansicht eines Teils der Kabeldurchführung nach F i g. 2, an dem eine hermetische Abdichtung durch Deformation erzeugt wird,

Fig. 4a und 4b eine andere Ausführungsform für den Mittelleiter der Kabeldurchführung nach F i g. 2 und die Art, in der eine hermetische Abdichtung erzielt wird, und

Fig.5 eine detaillierte Ansicht einer möglichen Alternative der Deformation gegenüber der in F i g. 2 dargestellten.

Die bekannte Grundform einer koaxialen Kabeldurchführung ist in F i g. 1 dargestellt und weist eine Manschette 1, einen dielektrischen Körper 2 und einen Leiter 3 auf. In den übrigen Zeichnungen sind dazu gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Nach Fig.2 weist die Manschette 1 einen äußeren zylindrischen Teil 4 und einen inneren zylindrischen Teil 5 auf, der koaxial innerhalb des äußeren Teiles, im Bereich von dessen einen Ende, eingepaßt ist. Der äußere Teil 4 weist eine ringförmige Stufe 6 an seiner Innenfläche auf, die eine Umfangskante 7 darstellt, und wirkt mit einer ringförmigen Stufe 8 zusammen, die am Außenumfang des inneren Endes des inneren Teiles 5 ausgebildet ist. Der dielektrische Körper 2 weist innerhalb der Manschette 1 einen röhrenförmigen Körper 9 mit einem an seinem inneren Ende einstückig ausgebildeten Qucrflansch 10 auf. Dieser Flansch 10 weist einen äußeren Kantenbereich 11 und einen inneren Kantenbereich 12 auf, die jeweils gegenüber dem röhrenförmigen Körper 9 nach außen oder innen vorspringen. Der innere Kantenbereich 12 bildet eine mittlere Kreisöffnung 13, durch die der Leiter 3 vorspringt. Der Leiter 3 weist in dieser Ausführungsform eine Umfangsnut 14 auf, die zwischen zwei Ringschultern 16 und 17 ausgebildet ist und deren innere zylindrische Fläche einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Anfangsdurchmesser der Öffnung 13 vor dem Zusammenbau der Vorrichtung.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig.4 näher dargestellt ist, weist der Leiter 3 keine Nut auf, sondern es ist eine ringförmige Schulter 17 zwischen einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Teil 19 und einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Teil 20 ausgebildet, wobei der Durchmesser a des Teiles 20 größer ist als der Durchmesser b der Öffnung 13. Fig. 4b zeigt den inneren Kantenbereich 12 des

II)

Flansches 10 in seinem ursprünglichen, undeformierten Zustand vorder Einführung des Leiters3.

Bei der vollständig zusammengebauten Kabeldurchführung ist innerhalb der Manschette 1 ein weiterer rohrförmiger Körper 15 aus dielektrischem Material angeordnet und stößt gegen den Flansch 10 des Körpers 9, um den dielektrischen Körper 2 abzuschließen. Dieser weitere Körper 15 kann aus demselben Material wie der zuerst erwähnte Körper 9 sein und dient dem Zweck, die Deformation des inneren Kantenbereichs 12 des Flansches beim Zusammenbau zu unterstützen, wie es im nachfolgenden beschrieben wird.

Die radiale Trennung zwischen den Manschettenteilen, den dielektrischen Körpern und dem Leiter ist natürlich bei den dargestellten Ausführungsformen in den verschiedenen Querschnittsansichten, wie z. B. in F i g. 2, übertrieben dargestellt, um mit Leichtigkeit die verschiedenen Teile der Kabeldurchführung identifizieren zu können. Selbstverständlich liegen diese Teile tatsächlich eng aneinander an und bilden eine kompakte ²ⁿ Einheit

Beim Zusammenbau der Kabeldurchführung werden der äußere und innere Kantenbereich des Flansches 10 gegen die Manschette und den Leiter hin verformt und bilden hermetische Abdichtungen, wie es im nachfolgenden beschrieben wird.

Der innere Teil 5 der Manschette 1 wird in Richtung des Pfeiles B in F i g. 2 nach innen gedrückt und der äußere Kantenbereich 11 wird zwischen der ringförmigen Stufe 8 und der inneren ringförmigen Stufe 6 eingeschlossen, gegen die Umfangskante 7 gedrückt und durch teilweises Scheren um die Linie A-A hemm, wie es in der vergrößerten Ansicht nach F i g. 5 dargestellt ist, deformiert So wird zwischen dem Flansch 10 und den Manschettenteilen 4 und 5 eine ringförmige Scherdichtung gebildet Fig.2 zeigt den äußeren Kantenbereich 11 des Flansches 10 im undeformierten Zustand.

Wenn der Leiter 3 in den röhrenförmigen Körper 9 in Richtung des Pfeiles B in F i g. 2 eingeführt wird, wird der innere Kantenbereich 12 des Flansches 10 so deformiert wie es am besten in Fig.4 dargestellt ist Dies geschieht aufgrund der verschiedenen Durchmesser des Leiters 3 und der Öffnung 13.

Wenn der dielektrische Körper 15 dann auf den Leiter in Richtung des Pfeiles Cin F i g. 2 und gegen den Flansch 10 aufgedrückt wird, wird der deformierte Bereich des inneren Kantenbereichs 12 in der unmittelbaren Nachbarschaft des Leiters 3 zurückgebogen. Bei der Darstellung nach Fig.2 springt dieser deformierte Bereich in die Umfangsnut 14 zurück, wo er zwischen den beiden, die Einkerbung bildenden Ringschaltern 16 und 17 beschränkt wird und eine bogenförmige Gestalt annimmt, wie es in Fig.2

30

35

40

50 dargestellt ist. Fig.5 zeigt eine dazu verschiedene Endform für den zurückgesprungenen deformierten Bereich, bei dem die Innenfläche 18, die ursprünglicherweise die Öffnung 13 bildet, gegen den Leiter angepreßt ist. In beiden Fällen verursacht die Deformation des inneren Kantenbereichs 12 eine Druckbeanspruchung des Materials und übt einen radialen Druck auf die innere zylindrische Umfangsfläche der Umfangsnut 14 aus, um die gewünschte hermetische Abdichtung zu liefern. Der Klarheit wegen ist in der Ansicht nach F i g. 5 nur der Flanschteil 10 des röhrenförmigen dielektrischen Körpers 9 dargestellt An den Stellen, an denen wie in den F i g. 2 und 5 der innere deformierte Bereich in eine Umfangsnut im Leiter eingreift, dient die so erzeugte Dichtung dazu, den Leiter genau innerhalb des dielektrischen Körpers festzulegen und eine relative axiale Verschiebung zu verhindern.

Wenn der Leiter keine Umfangsnut aufweist, wie es in F i g. 4 dargestellt ist, kann eine ausreichende hermetische Abdichtung noch dadurch hergestellt werden, daß der deformierte Bereich des inneren Kantenbereichs 12 in ähnlicher Weise zurückgebogen wird, wie es oben beschrieben wurde, um eine Konfiguration zu erhalten, bei der der innere Kantenbereich 12 gegen die äußere Zylinderfläche des den kleineren Durchmesser aufweisenden Teils des Leiters gepreßt wird. Dabei wird jedoch nicht im selben Maße wie bei der in F i g. 2 und 5 dargestellten Ausführungsform die relative axiale Verschiebung verhindert

Bei allen Ausführungsformen dient die Schulter 17 dazu, das Zurückschnellen oder Zurückbiegen des inneren deformierten Bereichs des inneren Kantenbereichs 12 zu begrenzen. In den Fällen, in denen, wie in F i g. 2 dargestellt ist, dieser Bereich eine bogenförmige Gestalt annimmt, kann diese Schulter als Schrägfläche der Umfangsnut 14 ausgebildet sein. Darüber hinaus kann, wie es in Fig.2 durch gestrichelte Linien dargestellt ist die Breite der Umfangsnut 14 in axialer Richtung vergrößert werden, um eine Ausdehnung des Flanschmaterials zu ermöglichen.

Der dielektrische Körper besteht aus deformierbarem Material, wie es üblicherweise bei der Herstellung von koaxialen Kabeldurchführungen verwendet wird, wie etwa PTFE (Polytetrafluorethylen), und die geometrischen Abmessungen der Kabeldurchführung können so beschaffen sein, daß sie wirksam Gleich-, Wechsel- oder anders periodische Spannungen oder Ströme übertragen können.

Die oben beschriebenen Kabeldurchführungen können in jeder einer großen Anzahl von elektrischen Verbindungsanordnungen eingebaut werden, wie etwa in ein Koaxialverbindungsteil oder eine Koaxialkupplung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   {. Kabeldurchführung mit einer leitenden Manschette und einem innerhalb der Manschette angeordneten dielektrischen röhrenförmigen Körper, der einen sich Sags der KSanschette erstreckenden Leiter trägt, wobei der Leiter sich im Abstand zur Manschette befindet und durch den dielektrischen Körper von der Manschette elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Körper (9) einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch (10) aufweist, von dem ein radial außen liegender Kantenbereich (11) teilweise gegen eine Oberfläche der Manschette zum Bewirken einer hermetischen Dichtung zwischen dem röhrenförmigen Körper (9) und der Manschette (1) scherbar ist

   Z Kabeldurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kantenbereich (11) teilweise gegen eine Kante (7) scherbar ist, die an einer inneren ringförmigen Stufe (6) der Manschette vorgesehen ist.

   3. Kabeldurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Stufe (6) auf der inneren Oberfläche eines äußeren Teiles (4) der Manschette ausgebildet ist, und daß der teilweise gescherte äußere Kantenbereich (11) zwischen der inneren ringförmigen Stufe (6) und einer weiteren ringförmigen Stufe (8) angeordnet ist, deren Form komplementär zu der inneren ringförmigen Stufe (6) ist und die auf dem inneren Teil (S) der Manschette innerhalb des äußeren Teiles (4) gleitend angeordnet ist

   4. Kabeldurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (10) sich auch radial nach innen in den röhrenförmigen Körper erstreckt und eine öffnung (13) begrenzt, durch die der Leiter (3) herausragt, und daß ein innerer Kantenbereich (12) des die öffnung (13) umgebenden Flansches zur Erzeugung einer hermetischen Dichtung mit dem Leiter (3) deformierbar ist

   5. Kabeldurchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Deformation des inneren Kantenbereiches (12) ein Zusammendrükken des Materials bewirkbar ist, das den inneren Kantenbereich bildet, wobei Radialdruck auf die Oberfläche des Leiters (3) ausgeübt wird.

   6. Kabeldurchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kantenbereich (12) in einer Umfangsnut (14) angeordnet ist, die auf der Oberfläche des Leiters (3) zur Verhinderung relativer Längsverschiebung des dielektrischen Körpers (9) und des Leiters (3) angeordnet ist.

   7. Kabeldurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (1) kreisförmige Zylinderform hat, daß sich der Leiter (3) axial innerhalb der Manschette erstreckt, und daß der dielektrische Körper (9) im Querschnitt ringförmig ist und koaxial innerhalb der Manschette um den Leiter herum vorgesehen ist.

   8. Kabeldurchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der radial herausragende Flansch (10) an einem Ende des röhrenförmigen dielektrischen Körpers vorgesehen ist.

   9. Verfahren zum Herstellen einer Kabeldurchführung, bei dem innerhalb einer leitenden Manschette ein röhrenförmiger Körper aus dielektrischem

   Material angeordnet wird, der einen Leiter trägt, der sich längs der Manschette erstreckt und einen Abstand vom röhrenförmigen Körper der Manschette aufweist und von demselben elektrisch isoliert ist dadurch gekennzeichnet, daß ein radial außen liegender Kantenbereich (11) eines Flansches (10), der vom röhrenförmigen Körper (9) sich radial nach außen erstreckt teilweise gegen eine Oberfläche der Manschette (1) zur Bewirkung einer hermetischen Dichtung zwischen dem röhrenförmigen Körper und der Manschette geschert wird.