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öldichte elektrische Durchführung
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Die Erfindung betrifft eine öldichte elektrische Durchführung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1 Unter einer Litze ist ein elektrischer Leiter verstanden,
der aus einer Mehrzahl oder Vielzahl von dünnen elektrischen Leitungsdrähten besteht,
die miteinander verflochten oder verdreht sind. Solche Litzen sind biegsamer als
ein aus einem einzigen Massivdraht bestehender elektrischer Leiter.
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Eine ummantelte Litze ist eine Litze, die in einem dünnen Isolierschlauch
aus Kunststoff oder dergl.
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angeordnet ist.
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Bei einem hydraulischen Stellmotor zum Betätigen von Ventilen in Heizungs-,
Klima- und Lüftungsanlagen oder dergl.' der von der Anmelderin vertrieben wird,
ist dessen Zylinder mit der axial beweglichen Stellstange des zu betätigenden Ventiles
gekuppelt. Im Inneren des Zylinders befindet sich ein von außen her unbeweglich
gehaltener Kolben, der das Innere des Zylinders in einen ersten und einen zweiten
Arbeitsraum unterteilt, die beide mit dl gefüllt sind. Der Kolben trägt eine ölpumpe,
die durch einen im ersten A*iitsraumdes Zylinders angeordneten Elektromotor antreibbar
ist und durch eine durch ein Magnetventil absperrbare über strömöffnung Ol aus dem
ersten in den zweiten Arbeitstau"m pumpen kann, wodurch der Zylinder abwärts bewegt
wird. Mittels eines am Kolben angeordneten weiteren Magnetventiles läßt sich eine
zweite überströmöffnung öffnen, die, wenn geöffnet, unter der Wirkung einer den
Zylinder belastenden Feder dl aus dem zweiten in den ersten Arbeitsraum unter entsprechender
Aufwärtsbewegung des Zylinders strömen läßt. Die im ersten Arbeitsraum des Zylinders
befindlichen elektrischen Anschlußleitungen des Elektromotors und der Magnetventile
sind durch ummantelte Litzen gebildet, da diese biegsam sind und nicht zu Ermüdungsbrüchen
neigen, was wichtig ist, weil sie durch den Pumpenmotor aus-
gelösten
Erschütterungen ausgesetzt sind. Jedoch ist es ein bisher nicht befriedigend gelöstes
Problem, diese Anschlußleitungen unter betriebssicherer öldichter Abdichtung aus
dem ersten Arbeitsraum nach außen herauszuführen. Und zwar bilden die vielen Einzeldrähte
jeder Litze zwischen sich und mit der Ummantelung Kapillaren, entlang denen das
Hydrauliköl durch Kapillarwirkung nach außen sickern kann, wenn man diese ummantelten
Litzen durch einen Durchlaß hindurch nach außen führt. Auch die Abdichtung zwischen
den Kunststoffummantelungen der Litzen und dem Durchlaß ist bei den starken Kriecheigenschaften
des Hydrauliköles bisher problematisch.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine vollständig öldichte,
elektrisch isolierte Durchführung von ummantelte Litzen aufweisenden elektrischen
Leitern durch einen Durchlaß gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine öldichte, elektrische
gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
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Diese erfindungsgemäße elektrische Durchführung ist völlig öldicht
und sehr betriebssicher. Auch -1 ist sie baulich einfach und kostengünstig.
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Vorzugsweise kann sich der Einzeldraht in dem ihn aufnehmenden Durchgangsloch,
das vorzugsweise gerade sein kann, des betreffenden elastomeren Formteiles unter
Aufweitung dieses Durchgangsloches befinden, so daß das elastomere Formteil unter
Vorspannung dicht an den glatten Umfang des-Einzeldrahtes angepreßt ist ,und kein
öl zwischen dem Einzeldraht und der ihn umfassenden Wandung des Durchgangsloches
des elastomeren Formteiles hindurchsickern kann. Oder es kann auch durch andere
Maßnahmen, bspw. Verkleben des Einzeldrahtes, öldichter Verschluß des Durchgangsloches
des Formteiles durch den Einzeldraht erreicht werden. Es ist also lediglich noch
erforderlich, dafür zu sorgen,-daß zwischen diesem elastomeren Formteil und der
Wandung des Durchlasses ebenfalls kein öl durchsickern kann. Dies bereitet kein
Problem, da das elastomere Formteil infolge seiner elastomeren Eigenschaft selbst
wie eine Dichtung wirkt und es deshalb ausreichend ist, es unter elastischem Zusammendrücken
an dem Durchlaß oder in dem Durchlaß anzuordnen. Bspw.
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kann es einen wie eine Ringdichtung wirkenden Ringbund
aufweisen,
der an eine Stirnwandung des Durchlasses bspw. mittels einem durch Schrauben befestigten
Druckring angepreßt wird. Oder es kann auch genügen, dieses elastomere Formteil
nur unter axialem Zusammendrücken in eine Bohrung des Durchlasses formschlüssig
und radial zusammengepreßt einzusetzen, Die Erfindung läßt auch sicher die Gefahr
elektrischer Kurzschlüsse im Bereich des Durchlasses vermeiden.
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Das elastomere Formteil kann aus ölbeständigem, elektrisch gut isolierendem
Kautschuk oder Gummi, bspw. Fluor-Silicon-Kautschuk bestehen und vorzugsweise relativ
geringe Shorehärten aufweisen, also recht weich sein. Vorzugsweise kommen Shorehärten
von 50 - 75 Shore infrage.
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Die Erfindung schafft selbst dann sichere öl abdichtung der Leiterdurchführung,
wenn das öl starke Kriecheigenschaften hat.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß der Einzeldraht eine elektrische
Verbindung zwischen zwei an ihn angeschlossenen, zu ihrer umfangsseitigen elektrischen
Isolation mit Isolierschläuchen
oder dergl.ummantelten Litzen bildet,
also an seine beidenLängsenden die betreffenden Litzen elektrisch angeschlossen
sind, bspw. angeklemmt oder angelötet sind. Es kann in manchen-Fällen jedoch auch
vorgesehen sein, daß an den oder mindestens einen der Einzeldrähte nur an seinem
dem das Ol enthaltenden Raum benachbarten Endbereich eine Litze angeschlossen ist
und daß am anderen Längsendbereich des betreffenden Einzeldrahtes, der sich außerhalb
des dl enthaltenden Raumes befindet; ein anderer elektrischer Leiter, bspw. ein
Massivdraht, angeschlossen ist oder hier nur die Möglichkeit für den Anschluß eines
elektrischen Leiters bspw. durch Anordnung einer Anschlußbuchse oder eines Steckerstiftes
oder einer Klemme vorgesehen ist.
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Bevorzugt kann der Anschluß einer Litze am betreffenden Ende des Einzeldrahtes
auf die Weise vorgesehen sein, daß der Einzeldraht ein Massivdraht ist, der am betreffenden
Ende mit einer zu ihm koaxialen Sackbohrung versehen ist, in die die Litze eingesteckt
und dann durch radiales Zusanunenpressen des Einzeldrahtes in diese Sackbohrung
eingeklemmt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Stellmotor
eines ausschnittweise dargestellten Ventiles, Fig. 2 die öldichte Durchführung zum
Durchführen der in dem einen ölgefüllten Arbeitsraum des Stellmotors nach Fig.1
enthaltenen elektrischen Leiter nach außen in vergrößerter, teilweise längsgeschnittener
Darstellung, Fig. 3 ein anfaglich hergestelltes elastomeres Teil mit in es eingesetzten
Einzeldrähten und an sie angeschlossenen ummantelten Litzen in teilweise geschnittener
Darstellung, Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3, gesehen entlang der Schnittlinie
4-4, Fig. 5 die durch Anforen weiteren elastomeren Materiales an das Teil nach Fig.3
und 4 fertiggestellte elektriche Durchführung in geschnittener Seitenansicht vor
ihrem Einsetzen in die in Fig.2 dargestellte Hülse.
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Der in Fig. 1 schematisch dargestellte hydraulische.Stellmotor 10
weist ein- einem durch ihn zu betätigenden Ventil 11 einer Anlage - bei der es sich
vorzugsweise um eine Heizungs-,Lüftungs oder Klimaanlage handeln kann - befestigtes,
stationäres Gestell 12 auf, innerhalb welchem ein zwischen Anschlägen axial auf-
und abbewegbarer Hubzylinder 13 angeordnet ist. Der Hubzylinder 13 weist einen Boden
14, eine Umfangswandung 15 und eine Decke 16 auf. Durch eine mittlere Öffnung der
Decke 16 ist eine am Gestell 12 befestigte ortsfeste Tragstange 17 umfangsseitig
durch eine Ringdichtung abgedichtet hindurchgeführt. Diese Tragstange 17 ragt in
einen ersten, mit als Hydrauliköl dienendem Isolieröl, d.h. mit öl, das elektrischen
Strom nicht leitet, gefüllten Arbeitsraum 19 des Zylinders 13 hinein und trägt an
ihrem freien Ende einen Elektromotor 20.
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Unterhalb des Elektromotors 20 ist im Hubzylinder 13 ein ortsfester
Kolben 21 angeordnet, der mit der Tragstange 17 unbeweglich verbunden ist und den
Innenraum des Zylinders 13 in den ersten Arbeitsraum 19 und einen zweiten Arbeitsraum
22 unterteilt, die beide öl enthalten. Im ersten Arbeitsraum 19 ist eine sich am
Kolben 21 abstützende, den Zylinder 13 in aufwärtiger Richtung belastende Druckfeder
23 angeordnet.
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Der Kolben 21 ist mit dem Elektromotor 20 fest verbunden. An dem Kolben
21 sind eine Ölpumpe 24 und zwei Magnetventile 25, 26 fest angeordnet.
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Die ölpumpe 24, bei der es sich um eine Membranpumpe handeln kann,
wird durch den Elektromotor 20 angetrieben und kann Öl aus dem ersten Arbeitsraum
19'in den zweiten Arbeitsraum 22 durch eine durch das Magnetventil 25 absperrbare
Durchflußöffnung des Kolbens 21 hindurch fördern. Das zweite Magnetventil 26 kann
eine zweite Durchflußöffnung des Kolbens 21 öffnen und absperren.
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An den Zylinder 13 ist die Stellstange 27 des durch diesen Stellmotor
10 zu verstellenden Ventiles 11 axial bewegungsschlüssig angekuppelt.
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Um den Zylinder 13 abwärts zu bewegen, wird der Elektromotor 20 eingeschaltet
und treibt dann die ölpumpe 24 an und es wird gleichzeitig das Magnetventil 25 geöffnet,
wodurch aus dem ersten Arbeitsraum 19 Öl in den zweiten Arbeitsraum 22 gepumpt wird,
wodurch der Zylinder 13 abwärts bewegt wird. Diese Abwärtsbewegung kann durch Schließen
des Magnetventils 25 jederzeit abgestoppt werden. Der Elektromotor 20 wird dann
ebenfalls abgeschaltet. Um den Zylinder 13 und damit die Stellstange 27 des Ventiles
11 aufwärts zu bewegen, wird das andere Magnetventil 26 geöffnet,
sodaß
die Druckfeder 23 den Zylinder 13 nach oben gewegt, wobei Ol aus dem zweiten Arbeitsraum
22 in den ersten Arbeitsraum 19 überströmt.
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Bei dem nur schematisch dargestellten Stellmotor 10 nach Fig. 1 kann
es sich mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen neuartigen öldichten Durchführung
30 um einen Stellmotor handeln, wie er von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung
HVA 1 vertrieben wird.
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Diese ortsfeste öldichte Durchführung 30 ist hier in einer als Durchlaß
für sie dienenden rotationssymmetrischen, ortsfesten Metallhülse 31 umfangsseitig
abgedichtet fest angeordnet. Das eine Ende der Hülse 31 ist am oberen Lagerschild
des Elektromotors 20 dieses durchdringend befestigt. Sie durchdringt ferner eine
Bohrung der Decke 16 und ist in ihr umfangsseitig durch eine Ringdichtung abgedichtet,
damit die Decke 16 auf ihr axial auf-und abgleiten kann, wie es die Hubbewegungen
des Zylinders 13 bedingen.
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Die Durchführung 30 führt also vom Inneren des Elektromotors 20 nach
außen über die Zylinderdecke 16 hinaus und dient dem Führen von fünf gegeneinander
elektrisch isolierten Leitern 32
aus dem Innenraum des Elektromotors
20 nach außen aus dem Zylinder 13 heraus. Bei diesen fünf Leitern 32 handelt es
sich um die Speiseleitungen für den Elektromotor 20 und die Magnetventile 25, 26.
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Jeder der im ersten Arbeitsraum 19 von dem Elektromotor 20 und den
Magnetventilen 25, 26 zu der Durchführung 30 führenden elektrischen-Leiter 32 ist
innerhalb des Arbeitsraumes 19 durch eine Litze 33 gebildet. Jede Litze 33 ist zu
ihrer umfangsseitigen elektrischen Isoiation mit einem Isolierschlauch 34 ummantelt.
Jede Litze 33 besteht aus einer Vielzahl von dünnen Einzeldrähten, bspw.
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aus je 15-25 Einzeldrähten.
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Die Durchführung 30 muß völlig öldicht sein, was hier besonders schwierig
ist, weil das bei einem solchen Stellmotor 10 verwendete Öl sehr starke Kriecheigenschaften
hat und die Einzeldrähte jeder Litze 33 zusammen Kapillaren schaffen, die Durchsickern
des Öles nach außen erleichtern. Um hier eine vollkommen öldichte Durchführung 30
zu schaffen, ist die Durchführung 30 in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 215
ausgebildet. Ihre Herstellung wird nachfolgend mit anhand der Fig.3 und 4 erläutert.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen ein-in einer ersten Fertigungsstufe hergestelltes
elastomeres Teil 35' mit in es nach seiner Herstellung dicht eingesetzten fünf geraden
Einzeldrähten 37 und an diese angeschlossene Litzenleiter -32,32', die aus Zhnnantelungen
34 aufweisenden Litzen 33,'33' bestehen.eum Einstecken der Einzeldrähte 37 weist
dieses Teil 35' fünf gerade, zu seiner Längsachse achsparallele, kreiszylindrische
Durchgangslöcher 41 auf, die in gleich großen radialen Abständen-von seiner Längsachse
um.diese herum in gleich großen Zentriwinkelabständen voneinander angeordnet sind.
Die Einzeldrähte 37 weisen kreisrunden Umfang auf und die Durchgangslöcher 41 sind
durch die Einzeldrähte 37 elastisch aufgeweitet, so daß die Wandungen der Durchgangslöcher
41 dicht an die Einzeldrähte 37 angedrückt sind. Damit bilden die metallischen Einzeldrähte
37 öldichte Verschlüsse der Durchgangslöcher 41 des Teiles 35'.
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Nachdem die ummantelten Litzen 33, 33' an die im Teil 35' gehaltenen
Einzeldrähte 37 angeschlossen sind, wird dieses Teil mit den ihm benachbarten Es
eichen der elektrischen Leitern in eine Preßform einaelegt, in die elastomere Masse
zum Anformen von axialen Verlängerungsteilen 36, 36' an das Teil 35'eingepreßt wird.
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Diese elastomere Masse hat dieselbe Zusammensetzung wie die elastomere
Masse des Teiles 35'. Diese die
elastomeren Verlängerungsteile
36, 36' bildende elastomere Masse bettet die über das Teil 35' beidseits überstehenden
Enden der Einzeldrähte 37 und Endbereiche der ummantelten, gemäß Fig. 5 miteinanderbereidwneise
verdrillten Litzenleiter 32j 32' in sich ein. Diese wie das Teil 35' aus elektrisch
gut isolierendem elastomerem Material bestehenden Verlängerungsteile 36, 36' betten
also die über das Teil 35' überstehenden Längsendbereiche der Einzeldrähte 37 in
sich ein und isolieren diese hierdurch gegeneinander elektrisch, so daß auch hohe
Durchschlagsfestigkeit erreicht wird.
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Noch in der Preßform wird das aus den Teilen 35', 36, 36' bestehende,
wie beschrieben hergestellte elastomere Formteil 35 einer seiner Vulkanisation dienenden
Wärmebehandlung unterzogen. Durch diese Wärmebehandlung vulkanisieren die Teile
36, 36' an das Teil 35' nicht lösbar mit an, so daß diese Teile 36, 36' und 35'
zusammen ein einziges Formteil 35 bilden, das die Eigenschaft wie ein einstückiges
Formteil hat, wenn es, wie bevorzugt vorgesehen, aus elastomerem Material derselben
Zusammensetzung durchgehend besteht.
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Das elastomere Formteil 35 kann vorzugsweise aus Kautschuk, bspw.
aus Fluor-Silicon-Kautschuk einer
Shore-Härte yon vorzugsweise
50-75 Shore bestehen.
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Es ist rotationssymmetrisch.
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In beide. Längsenden jedes Einzeldrahtes 37 ist je eine Sackbohrung
42 eingelassen. In diese Såckbohrungen 42 sind die Litzen 33 bzw. 33' eingesteckt
und bspw. festgeklemmt oder eingelötet. Die Leiter 32' sind ab. dem Ende des Formteiles
35 durch eine Kabelumhüllung zu einem einzigen ummantelten Kabel 38 zusammengefaßt,
welches zu einem elektrischen Anschlußkasten 40 des Stellmotores 10 geführt ist.
Das Kabel 38 befindet sich also außerhalb des ölgefüllten ersten Arbeitsraumes 19.
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Das Formteil 35 weist umfangsseitig Dichtlippen 43 auf, die dreieckförmige
Profile haben und die umfangsseitige Abdichtung der Durchführung 30 noch zusätzlich
verbessern. Das Formteil 35 liegt ferner auch mit einem mittigen Ringbund 43' an
der.Innenumfangswandung der Metallhülse 31 an. Die abgestufte Durchgangsbohrung
der Metallhülse 31 ist in ihren Durchmessern so getroffen, daß das elastomere Formteile
35 im eingesetzten Zustand zur völlig sicheren öldichten Abdichtung etwas komprimiert
ist , wie aus einem Vergleich der Fig. 2 und 5 deutlich ersichtlich ist.
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Die Durchführung 30 wird erst nach ihrer Herstellung
in
die Metallhülse 31 eingesetzt und hierbei radial etwas zusammengedrückt.
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Die Durchführung 30 benötigt nur wenig Platz, da ihr Durchmesser relativ
klein sein kann. Bspw. kann der größte Innendurchmesser der Metallhülse 31 ca. 11
mm betragen. Der Außendurchmesser der massiven Einzeldrähte 37 kann bspw. 2 mm betragen.
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Die Durchführung 30 bildet auch einen druckdichten Verschluß der Metallhülse
31. Und zwar können im ersten Arbeitsraum 19, von dem aus die Metallhülse 31 nach
außen führt, Überdrücke von bspw. 5 bar auf treten, die die Durchführung 30, ohne
undicht zu werden, problemlos aushält. Sie bildet dabei einen gegen diese Überdrücke
druckdichten Verschluß der-Metallhülse 31, indem sich das Formteil 35 mit seiner
Ringschulter 44 an dem kegelstumpfförmigen Absatz 45 der Bohrung der Metallhülse
31 abstützt, so daß diese Durchführung 30 durch den Überdruck im ersten Arbeitsraum
19 nicht in der Metallhülse 31 verschoben werden kann. Anstelle des Absatzes 45
oder zusätzlich zu ihm können auch andere Maßnahmen zum Halten der Durchführung
30 gegegen Überdruck vorgesehen sein. Bspw.
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könnte das Formteil 35 in die Metallhülse 31 eingeklebt werden.
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