DE3622124C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckdichte elektrische Leitungsverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Mit dem zunehmenden Einsatz elektro-hydraulischer Geräte in der Hydraulik wächst auch die Zahl der Anwendungsfälle für druckdichte elektrische Leitungsverbindungen. Überall dort, wo in hoch­ druckbeaufschlagten Innenräumen irgendwelche physikalischen Größen elektrisch gemessen werden, müssen die aufgenommenen Signale zur Weiterver­ arbeitung weitergeleitet werden. Die Weiterver­ arbeitung geschieht gemeinhin in einem Außenraum mit niedrigerem Druck, insbesondere unter atmosphärischem Druck. In einem solchen Fall - wenn man von der teuren Möglichkeit einer draht­ losen Übermittlung absieht - stellt sich die Frage nach einer druckdichten Leitungsverbindung. Als Beispiel für eine derartige Anwendung möge der in der DE-PS 33 25 400 beschriebene Hydraulik- Zylinder mit innenliegender Wegmessung dienen. Es dürfte klar sein, daß sich für niedrigere Drücke irgendwelche isolierenden Kunststoffteile anbieten, welche die Leitung dicht umhüllen. Der Nachteil einer solchen Lösung liegt ein­ deutig in der mangelnden Festigkeit. Der Versuch, Kunststoffteile in festere Metallteile einzu­ betten, war auch nicht erfolgreich, da Kunststoffe unter ständiger Druckbelastung zum Fließen neigen, d. h. langfristig ihre Form und ggf. ihre Funktion ändern. Das Einbetten von Keramik­ teilen ist zwar auch schon versucht worden. Es ist jedoch schwierig, solche Keramikteile abzudichten, wenn z. B. eine Verbindung in Form eines mehrpoligen Steckers verwirklicht werden soll. Außerdem kann an manchen Keramikteilen unter Hochdruc k ein "Schwitzen" beobachtet werden. Insgesamt gilt es, die Probleme der elektrischen Isolierung und der Abdichtung zu lösen. Gute Abdichtungen, wie O-Ring-Dichtungen sind zumindeste dann nicht anwendbar, wenn auf engem Raum eine Vielzahl von Leitungen eng benachbart durchgeführt werden soll, da O-Ringe einen größeren Durchmesser als die Leitungen selbst benötigen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Leitungsverbindung der in Rede stehenden Art so auszugestalten und herzustellen, daß sich mit billigen, einfachen Mitteln Hochdruckdichtheit auch noch nach langzeitiger Hochdruckeinwirkung ergibt, selbst sehr geringe Leitungsabstände bei guter Isolation und guter Dichtheit möglich sind, beliebiger handels­ übliche Kontaktanordnungen hergestellt werden können, die Festigkeit jener von Hydraulikguß oder Bau­ stahl gleichkommt, eine einfache mechanische Bearbeitung möglich ist und darüber hinaus diese Vorteile unabhängig von der Form eines Stopfens, Deckels oder dergleichen erzielbar sind. Insbesondere soll es zusätzlich möglich sein, die Leitungsver­ bindung als Massenartikel herzustellen und mit handels­ üblichen Kupplungsdosen zu paaren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Verfahren zur Herstellung hartanodisch oxidierter Aluminiumoberflächen sowie die dabei entstehenden physikalischen Eigenschaften sind an sich bekannt. Das Hauptaugenmerk der Anwender richtet sich dabei auf die hohe Verschleißfestigkeit, den guten Korrosionsschutz, die geringe Wärmeleitfähigkeit und die guten Gleiteigenschaften.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, daß man, von der Oberflächen­ behandlung abgesehen, ein metallisches Bauteil ver­ arbeitet und dies später mit einem im allgemeinen ebenfalls metallischen Bauteil paart.

Da die Leitungen selbst auch aus Metall sind, lassen sich nahezu spaltfreie Konstruktionen verwirklichen, die einfach abzudichten sind und selbst hohen Drücken und auch hohen Druckschwankungen standhalten.

Anspruch 2 bezieht sich auf einen Anschlag an der Leitung.

Anspruch 4 bezieht sich auf eine Abdichtmöglichkeit mittels Dichtungsmasse.

Anspruch 5 bezieht sich auf das gemeinsame Vergießen mehrerer Leitungen mit einer Vergußmasse.

Anspruch 6 richtet sich auf eine Ausbildung der Leitungsverbindung als Steckerstift.

Anspruch 7 richtet sich auf eine den Steckerstift außenraumseitig umgebende Ansenkung.

Anspruch 8 bezieht sich auf eine innerhalb eines schraubbaren Steckverbinders angeordnete Leitungsverbindung.

Anspruch 9 bezieht sich auf eine Ausführung als Normstecker.

Anspruch 10 richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen druckdichten elektrischen Leitungsverbindung.

Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Plungerzylinder mit einem eingeschraubten Steckverbinder mit Kupplungsdose.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch den Steckverbinder.

Fig. 3 zeigt den Steckverbinder von Fig. 2 im Maßstab 1 : 1.

An einem Zylinderboden 1 ist mittels Gewinde 2 und einer Kontermutter 3 ein Zylinder 4 befestigt, in welchem gleitbar ein Plungerkolben 5 in nicht näher dargestellter Weise dicht geführt ist. Im Zylinderboden 1 befindet sich eine zentrische Ansenkung 6, in welcher ein gestuftes Führungsteil 7 radial im wesentlichen spielfrei geführt ist. Eine sich gegen einen Sprengring 8 abstützende Vorspannfeder 9 drückt den Führungsteil permanent gegen den Boden 10 der Ansenkung 6. Am Führungsteil 7 ist ein Träger 11 befestigt, der in eine zentrische Sackbohrung 12 des Plungerkolbens 5 eintaucht und an seinem freien Ende in nicht näher dargestellter Weise in der Sack­ bohrung 12 geführt ist. Auf dem Träger 11 ist ein Linearpotentiometer angeordnet, welches parallel verlaufend eine Leiterbahn, eine Kontaktbahn und einen Widerstand besitzt. Ein isoliert an einer im Plunger­ kolben 5 drehbar angeordneten Büchse 13 angeordneter doppelter Schleifer 14 tastet den Widerstand ab und hat gleichzeitig Kontakt mit der Kontaktbahn. Die Büchse 13 kann sich nicht relativ zum Träger 11 verdrehen.

Im Bereich des Führungsteils 7 werden Leiterbahn, Kontaktbahn und Widerstand jeweils durch Lötung oder dergleichen mit einer elektrischen Leitung ver­ bunden. Die drei Leitungen werden als 3adriges Kabel 15 zu einem einschraubbaren Steckverbinder 16 geführt, der einen Kabelkanal 17 verschließt. Auf den Steckverbinder 16 wird eine Kupplungsdose 16′ geschraubt, von der ein weiterführendes Kabel 16′′ abzweigt. Der Steckverbinder 16 besitzt ein als Kontaktträger 18 dienendes Gehäuse mit einem mit Schlüsselflächen 19 versehenen Bund 20 sowie einer innenraumseitig in den Bund 20 eingelegten Dichtung 21. Beidseitig von Bund 20 sind Außengewinde 22 und 23 angeordnet. Von den Stirnflächen 24 und 25 gehen zentrische Ansenkungen 26 und 27 aus, von denen die Ansenkung 26 mindestens an einer Stelle einen Hinterschnitt 28 aufweist.

Die Ansenkungen 26 und 27 sind durch Stufenbohrungen verbunden, deren Teil größeren Durchmessers mit 29 und deren Teil kleineren Durchmessers mit 29′ be­ zeichnet ist. In jede Stufenbohrung 29, 29′ wird ein Steckerstift 30 gesteckt. Der Steckerstift 30 ragt in die Ansenkung 27 hinein, ist im Teil 29′ der Stufen­ bohrung eng geführt und besitzt zwei Bunde 31 größeren Durchmessers, die im Teil 29 eng geführt sind und von denen einer als Anschlag dient und am Absatz 32 der Stufenbohrung 29, 29′ anliegt. Der Steckerstift 30 ragt weiterhin in die Ansenkung 26 hinein und ist dort durch Lötung mit einer Ader 33 des 3adrigen Kabels 15 verbunden. Die Ansenkung 26 ist mit einer Vergußmasse 34 ausgegossen, so daß neben dem Schutz der Lötstellen auch eine Knick- und Zugentlastung erreicht wird.

Die Herstellung erfolgt derart, daß zunächst aus einer geeigneten Aluminiumlegierung, wie z. B. AlZnMgCu 0,5 der Kontaktträger 18 hergestellt wird. Anschließend wird durch anodische Oxidation in einem Säureelektrolyten an der Oberfläche eine Aluminiumoxidschicht erzeugt, die als Isolator dient. Bei einem so vorbehandelten Kontaktträger 18 wird dann in den Teil 29 eine geringe Menge Dichtungsmasse, z. B. die unter dem Handelsnamen LOCTITE bekannte, eingefüllt. Weiterhin wird der Steckerstift 30 speziell im Bereich der Bunde 31 damit benetzt und dann soweit in die Stufenbohrung 29, 29′ eingeschoben oder eingedrückt, bis ein Bund 31 am Absatz 32 anliegt.

Nach einer gewissen Zeit wird das äußere, in die Ansenkung 27 hineinragende Ende des Steckerstiftes 30 von anhaftenden Resten der Dichtungsmasse gesäubert. Bei Verwendung der dargestellten Lötverbindung kann es zweckmäßig sein, die Lötung vorab auszuführen, um die Dichtungsmasse nicht zu erwärmen.

In jedem Fall ist es zweckmäßig, die Lötstellen im Endeffekt mit der Vergußmasse, z. B. einem Epoxydharz, zu vergießen. Nach dem Aushärten ist der Steckver­ binder 16 mit einem fest verbundenen Kabel 15 gebrauchsfertig. Zumindest bei kurzen Kabeln 15 sollte zuerst der Steckverbinder eingeschraubt werden, bevor die freien Enden des Kabels bestimmungs­ gemäß befestigt werden, da sonst Schäden durch Ver­ drillung auftreten können.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel ist es natürlich auch möglich, die Steckerstifte 30 über die Stirn­ fläche 24 hinauszuführen und außerhalb der Verguß­ masse z. B. eine Schraub- oder Klemmverbindung vorzusehen. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, anstelle eines Steckverbinders eine Kupplungs­ dose oder einen Buchsenkörper einzuschrauben, worauf dann ein Steckverbinder aufzustecken wäre. Dabei lassen sich speziell alle üblichen Kontakt­ bilder verwirklichen. Neben dem Einschrauben sind auch Anflanschen und Mutternbefestigung eines durch­ gesteckten Teils möglich.

Claims (10)

1. Druckdichte elektrische Leitungsverbindung von einem druckbeaufschlagten Innenraum zu einem Außenraum niedrigeren Drucks, insbesondere die äußere Atmosphäre, durch mindestens eine Durchführung in der Wand zwischen den Räumen oder in einem eine Öffnung in der Wand verschließbaren Bauteil in Form eines Deckels, Stopfens oder dergleichen, wobei elektrisch isolierende Mittel zwischen der elektrischen Leitung und der Wand bzw. dem Bauteil sowie weitere die Durchführung abdichtende Mittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Wand bzw. das Bauteil (Steckverbinder 16), in der bzw. in dem die Durchführung (Stufenbohrung (29, 29′) angebracht ist, aus einer Aluminiumlegierung besteht,
• b) die Aluminiumlegierung der Wand bzw. Bauteils (Steckverbinder 16) eine durch Oxidation erzeugte keramikähnliche isolierende Schicht aufweist,
• c) die blanke Leitung (Steckerstift 30) im wesentlichen spaltfrei in der Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) sitzt und
• d) eine Abdichtung entweder durch mindestens einen die Leitung umgebenden Radialdichtring oder eine zwischen der Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) und der Leitung (Steckerstift 30) angebrachte Dichtmasse bewirkt wird.

2. Leitungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (Steckerstift 30) innenraumseitig einen Anschlag in Form einer Stufe, eines Bundes (31) oder dergleichen besitzt, bis zu welchem Anschlag die Leitung (Steckerstift 30) in die Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) einsteckbar ist.

3. Leitungsverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung eine Stufenbohrung (29, 29′) ist, deren Teil (29) größeren Durchmessers zur Führung des Anschlages (Bund 31) dient.

4. Leitungsverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (29) größeren Durchmessers zur Aufnahme der Dichtungsmasse dient.

5. Leitungsverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Stufenbohrungen (29, 29′) von einer gemeinsamen größeren Ansenkung (26) ausgehen, die nach erfolgter Abdichtung mit einer isolierenden Vergußmasse (34) aufgefüllt wird.

6. Leitungsverbindung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung im Bereich der Durchführung die Form eines Steckerstiftes (30) hat, der innenraumseitig einen Schraub-, Klemm- oder Lötkontakt besitzt und außenraumseitig zum Aufstecken einer Kupplungsdose (16′) ausgebildet ist.

7. Leitungsverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerstift (30) außenraumseitig von einer Ansenkung (27) umgeben ist.

8. Leitungsverbindung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) in einem dicht in eine Gewindebohrung (Kabelkanal 17) einschraubbaren Rundsteckverbinder (16) angeordnet ist.

9. Leitungsverbindung nach einem der vorigen Ansprüche mit mehreren als Steckerstifte (30) ausgebildeten Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerstifte (30) in ihrer gegenseitigen Lage und Abmessung handelsüblichen bzw. genormten Kontaktanordnungen entsprechen.

10. Verfahren zur Herstellung einer druckdichten elektrischen Leitungsverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die aus einer Aluminiumlegierung bestehende Wand bzw. das aus einer Aluminiumlegierung bestehende Bauteil nach dem Anbringen der Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) einer Oberflächenbehandlung in Form einer Oxidation zum Erzeugen einer keramikähnlichen isolierenden Schicht unterzogen wird,
• b) anschließend die blanke Leitung (Steckerstift 30) im wesentlichen spaltfrei durch die Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) geführt wird,
• c) wobei zum Zwecke der Abdichtung entweder mindestens ein die Leitung umgebender Radialdichtring angeordnet wird oder zwischen der Durchführung (Stufenbohrung 29, 29′) und der Leitung (Steckerstift 30) Dichtmasse angebracht wird.