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Elektrische Mehrfach-Durchführungen unter Drücken bis 4000 bar
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Durchführung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Durchführungen werden z. B. in der Hochdrucktechnik
der chemischen und pulververarbeitenden Industrie dann eingesetzt, wenn die zulässigen
mechanischen Spannungen an-der Innenseite der Hochdruckaggregate unter Betriebsdruck
an einzelnen, insbesondere an mehreren Stellen durch Dehnungsmeßstreifen geprüft
werden sollen und die z. Z. bekannten Durchführungen dem Druck nicht standhalten,
zuviel Platz in Anspruch nehmen aufgrund der Baugröße bzw. aufgrund der geringen
Zahl der Meßleitungen.
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Solche elektrischen Durchführungen werden z. B. an Hochdruck- und
Reaktionsbehältern unterschiedlicher Bauart sowie an Hochdruckarmaturen angebracht,
um die mechanischen Spannungen an der Innenwand der Aggregate Uberprüfen zu können.
Dabei werden die mit den Dehnungsmeßstreifen verbundenen Meßleitungen an die elektrische
Durchführung so angeschlossen, daß eine durch die Druckbeaufschlagung sich einstellende
elektrische Spannung, von dem Innenraum des Behälters nach außen zum Meßgerät übertragen
und umgeformt werden kann.
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Angestrebt wird eine selbstdichtende, platzsparende elektrische Mehrfach-Durchführung,
die elektrische Meßwerte von einem unter bis zu 4000 bar stehenden Innenraum nach
außen leitet und dabei diesem Druck standhält.
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Bei einer Durchführung nach dem Deutschen Gebrauchsmuster Nr. 6931813
ist nachteilig, daß diese nur in einem Raum mit Unterdruck, aber nicht in einem
Raum mit Oberdruck einzusetzen ist.
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Der nach dem Deutschen Gebrauchsmuster Nr. 1820412 beschriebene2Formkörper
zum Befestigen elektrischer Rohrheizkörper in Uffnungen von Behälterwandungen ist
für Normaldruck bzw. geringem Oberdruck geeignet. Mit steigenden Drücken würde zunächst
die Hülse verformt und dann die Dichtung herausgepreßt werden. Durch eine Verstärkung
der Hülse und Veränderung der Dichtungsart würde die in den Ansprüchen beschriebene
leichte Montage nicht mehr moglich sein.
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Be-i einer Durchführung nach der Französischen Patentschrift Nr. 1.524.100
sowie der Belgischen Patentschrift Nr. 652395 besteht der Nachteil, daß die Dichtung
aus konstruktiven Gründen nicht gekapselt werden kann und diese bei verhältnismäßig
geringem Druck herausgequetscht und die Halterung deformiert wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Durchführung, die Drücken
bis zu 4000 bar standhält, so zu verbessern, daß für eine große Anzahl von Durchführungsleitungen,
z. B. 12 und mehr, nur eine einzige Dichtstelle benötigt wird, deren Aufnahmebohrung
in den Abmessungen gering und fertigungstechnisch leicht herzustellen ist.
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Die Erfindung wird nun mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung erläutert; dabei zeigt: Abb. 1 einen Längsschnitt eines dickwandigen Hochdruckbehälters
mit stirnseitigem Verschlußstopfen; Abb. 2 eine Schnittdarstellung der elektrischen
Durchführung; Abb. 3 desgleichen jedoch mit einer anderen Möglichkeit der Abdichtung
sowie der Durchführung der elektrischen Leiter; Abb. 4 eine ein- und ausschraubbare
elektrische Durchführung mit den Dichtungs- und Durchführungsmerkmalen wie Abb.
2; Abb. 5 eine lösbare sich nicht mitdrehende elektrische Durchführung mit den Dichtungs-
und Durchführungsmerkmalen wie Abb. 2.
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Gemäß Abb. 1 wird der Außenzylinder (1) eines; di ckwandi gen Hochdruckbehälters
von dem oberen und unteren Verschlußstopfen (2 u. 3) verschlossen, wobei der obere
Verschlußstopfen meist als Gewinde-Steck- oder Bajonett-Verschluß ausgeführt ist.
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Der Druckaufbau kann z. B. über die Druckleitung (4) erfolgen. Die
beim Druckaufbau auftretenden mechanischen Spannungen werden mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen
(5) gemessen. Die zunächst vom Dehnungsmeßstreifen ausgehenden elektrischen Spannungen
werden über die elektrischen Leiter (6), durch die elektrische Durchführung (7)
nach außen zur Meßwerterfassungsanlage geleitet.
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Gemäß Abb. 2 ist die elektrische Durchführung so aufgebaut, daß die
lackierten bzw. dünn ummantelten Meßleitungen (6) durch eine Bohrung (8) vpn z.
B. 1,5 mm Durchmesser in den abgesetzten und konischen Teil der Bohrung (9) eingeführt,
verteilt und einzeln weitergeleitet werden.
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Der abgesetzte und konische Teil der Bohrung, in dem sich die eingezogenen
Drähte befinden, wird mit einem thermoplastischen Kunststoff (10) vergossen, so
daß dieser jeden Leiter einzeln umschließt. Die mit Kunststoff umgebenen Drähte
werden gegenüber dem Hochdruck so abgedichtet, daß zunächst durch z. B. mechanisches
Vorspannen der Schrauben (12) des Verteilerdeckels (11), durch den die Meßdrähte
einzeln geführt werden, ein Anliegen des Kunststoffes und damit eine Anfangsdichtheit
erreicht wird. Mit steigendem Betriebsdruck steigt die Anpreßkraft des Verteilerdeckels,
dadurch wird die Dichtwirkung des Gummis in den zylindrischen und konischen Bohrungen
und an den elektrischen Leitern immer gewährleistet. Das Fließen des Kunststoffes
wird durch Abstützungseffekte im Konus und in den kleinsten Spalten verhindert,
also ähnlich wie beim Abdichten von Ringspalten an zwei ineinandergefügten zylindrischen
Teilen durch Nut- oder O-Ringe.
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Durch die Möglichkeit alle isolierten elektrischen Leiter durch eine
kleine Bohrung zu führen und die vorhandenen Spalten und Hohlräume zwischen den
Leitern untereinander sowie zwischen Leitern und Bohrung durch einen Kunststoff
abdichten zu können, hat diese Art der elektrischen Durchführung gegenüber dem Stand
der Technik den Vorteil, zahlreiche z. B. 12 elektrische Leiter mit nur einer Dichtstelle,
bei steigendem Druck selbstdichtend, auf geringstem Raum auch nachträglich noch
unterbringen zu können.
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Gemäß Abb. 3 wird die elektrische Durchführung alternativ so aufgebaut,
daß an die Stelle des Kunststoffes ein kalt- oder heißhärtender, meist Zweikomponentenkleber
tritt.
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Die elektrischen Leiter (6) werden durch eine bzw. mehrere kleine
Bohrungen (8) geführt und im Dichtkonus (9) so verteilt, daß der auch im
druckosen
Zustand dichtende Zweikomponentenkleber jeden Leiter einzeln umschließt.
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Aufgrund der großen Adhäsionskräfte zwischen Kleber, der Metalloberfläche
und der Oberfläche der elektrischen Leiter sowie der damit verbundenen großen Dichtwirkung,
kann der Verteilerdeckel entfallen.
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Diese Ausführung braucht nicht vorgespannt zu werden, behält mit steigendem
Betriebsdruck die Selbstdichtung und kann je nach Art des Klebers, bei Raumtemperatur
für Drücke bis 4000 bar und bei Temperaturen über 2000 C für Drücke über 1000 bar
eingesetzt werden.
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Gemäß Abb. 4 ist die elektrische Durchführung mit den Dichtungs- und
Durchführungsmerkmalen -wie Abb. 2 - so aufgebaut, daß der Gewindezapfen (14) so
tief eingeschraubt werden muß, daß der zylindrische Zapfen (15) mit dem Dichtring
(16) die Abdichtung von der Betriebsdruckseite (17) nach außen übernimmt.
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Gemäß Abb. 5 ist die elektrische Durchführung mit den Dichtungs- und
Durchführungsmerkmalen -wie Abb. 2 - so aufgebaut, daß durch den Einsatz einer konventionellen
Hochdruckverschraubung (18), ein Drehen der Durchführung und damit ein Verdrehen
der elektrischen Leiter beim Ein- und Ausbau vermieden wird.