DE3841964A1 - Anordnung mit einem dichtmittelkissen zur schaffung eines gegen die umwelt dichten abschlusses um eine elektrische verbindung, sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Anordnung mit einem dichtmittelkissen zur schaffung eines gegen die umwelt dichten abschlusses um eine elektrische verbindung, sowie verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem
Dichtmittelkissen zur Schaffung eines gegen die Umwelt dichten
Abschlusses um eine elektrische Verbindung, sowie Verfahren zu
ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft sie die Schaffung
feuchtigkeitssicherer Abdichtungen für elektrische Verbindungen
allgemeiner sowie der in Kraft- und ähnlichen Fahrzeugen zu
findenden Art. Die Anordnung und die Verfahren sind besonders
vorteilhaft in der Anwendung auf Verbindungen von mindestens
zwei nebeneinanderliegenden Drähten.
Verbindungsstellen in elektrischen Verdrahtungen sollten gegen
die Umwelt und insbesondere gegen Feuchtigkeit, Korrosion, die
Gefahr elektrischer Kurzschlüsse und dergl. geschützt und ab
gedichtet werden, um die Leistungsfähigkeit des elektrischen
Systems zu verbessern. Derartige Verbindungen weisen im allge
meinen mindestens zwei und oft mehr isolierte Drähte auf, die
an einer bestimmten Verbindungsstelle zusammengeführt und dort
offengelegt, d.h. abisoliert werden. Derartige Verbindungen
können unterschiedlich gestaltet sein. Bspw. können die Drähte
von entgegengesetzten Seiten oder aus mehreren Richtungen, in
sogenannte "pigtail"-Verbindungen jedoch nur von einer Seite
her zur Verbindungsstelle verlaufen. Die Drähte können auch an
Abschlußelement wie Kabelschuhe geführt sein. Im allgemeinen
wird das Aufrechterhalten einer sicheren leitfähigen Verbindung
durch mechanische Mittel wie Klemm- bzw. Quetschelemente und/
oder Schweiß- oder Lötpunkte erleichtert.
Generell werden an der Verbindungsstelle Abschnitte der iso
lierten Adern offengelegt. Diese abisolierten Drahtenden müssen
gegen die Umwelt und insbesondere gegen Feuchtigkeit geschützt
werden. Zahlreiche Dichtungsmittel und -verfahren sind entwic
kelt worden, wie unten beschrieben; aus den zu erörternden
Gründen sind sie alle jedoch weniger als zufriedenstellend.
Ein frühes, zweckmäßiges und bis heute angewandtes Verfahren
zur Schaffung einer schützenden Abdichtung um eine Drahtver
bindung ist, die Verbindung in ein Gewebe (typischerweise aus
behandelterm Baumwolle) mit einem Klebstoffauftrag einzuwic
keln. Diese Verfahren ist kostengünstig und leicht anzuwenden.
Die entstehende Dichtung ist jedoch gegen Feuchtigkeit nicht
besonders effektiv. Dieser Punkt ist besonders problematisch,
wenn mindestens zwei Drähte nicht koaxial, sondern allgemein
parallel bzw. nebeneinanderliegend zusammengeführt werden.
Führt man bspw. der Verbindungsstelle zwei Drähte aus einer und
drei weitere aus der entgegengesetzten Richtung zu, läßt sich
durch einfachen Umwickeln mit Isolierband keine sinnvolle Ab
dichtung der Bereiche zwischen den Drähten gegen Feuchtigkeit
erreichen. Aus diesem Grund gilt Isolierband generell als für
die Herstellung eines feuchtigkeitsdichten Abschlusses von
elektrischen Verbindungen und dergl. ungeeignet.
Eine verhältnismäßig junge Alternative zur Verwendung von Iso
lierband ist ein um die Verbindungsstelle herum geformter
Körper aus Vinyl oder dergl. Hierzu wird die Verbindung - oft
mit mehreren Adersträngen - in eine Form eingebracht, in die
man Vinylkunststoff oder dergl. einspritzt und dann aushärtet,
um die Verbindung schützend einzuhüllen. Auch diese Anordnung
ist aus mehreren Gründen nicht vollständig zufriedenstellend.
Zunächst hat sich die Spritzgußtechnik bei Verbindungen an meh
reren Drähten als für die Schaffung dichter Abschlüsse nicht
geeignet erwiesen. Feuchtigkeit kann immer noch in die Bereiche
zwischen den Drähten eindringen und Probleme schaffen. Werden
weiterhin derartige Vinylanordnungen unter verhältnismäßig
hohen Temperaturen eingesetzt, wie sie oft im Motorraum von
Kraftfahrzeugen herrschen, bauen zahlreiche herkömmliche
Vinylpolymerisate ab und führen zum Versagen und Verlust der
Abdichtung - bspw. beim Auswandern der Weichmacher aus der
Dichtung.
Vinyl-Formanordnungen haben sich als besonders problematisch
herausgestellt, wenn ein oder mehrere Drähte mit einem größe
ren Metallelement wie einem Adapter, Kabelschuh oder dergl.
verbunden wurden. Im Einsatz expandieren und kontrahieren
derartige Verbinder unter erheblichen Temperaturschwankungen.
Um derartige Verbindungen herumgeformte Vinylabschlüsse bre
chen als Folge des Auswanderns der Weichmacher und der Ex
pansions- und Kontraktionsbewegung des Metalls mit der Zeit
auf. Weiterhin ist es bei derartigen Verfahren oft schwierig,
Drähte an der Anschlußstelle zu einem Verbinder oder dergl.
einwandfrei abzudecken. Abgesehen davon ist die Haftung von
Vinylformlingen an typischen Drahtisolationen im allgemeinen
unzureichend.
Nach einem weiteren Vorschlag zur Isolierung einer elektrischen
Verbindung verwendet man Hülsen- bzw. Schlauchelemente, die
unter Wärmeeinwirkung schrumpfen. Zu diesem Zweck wird eine
Verlängerung aus Schrumpfschlauch über die offenliegende Ver
bindung gezogen und dann wärmebehandelt, um um die Verbindung
herumzuschrumpfen und sie dicht abzuschließen. In einigen Fäl
len wird zusammen mit dem Schrumpfschlauch ein Heißschmelz
kleber verwendet, der, zwischen dem Schlauch und den Drähten
angeordnet, den Schrumpfschlauch beim Schrumpfen mit den
Drähten verklebt.
Schrumpfschlauch ist zur Feuchtigkeitsabdichtung von kleinen
und einfachen Verbindungen (d.h. mit nur wenigen und vorzugs
weise zwei koaxialen Drähten) ziemlich gut geeignet. Verlaufen
jedoch drei oder mehr Drähte im wesentlichen parallel zur
Verbindungsstelle, treten nach wie vor wesentliche Schwierig
keiten hinsichtlich des Eindringens von Feuchtigkeit zwischen
die Drähte auf. Selbst wenn man also Schrumpfschlauch zusammen
mit einem Heißschmelzkleber einsetzt, erhält man keinen dichten
Abschluß zwischen nebeneinanderliegenden Drähten, insbesondere
wo mehrere Drähte im wesentlichen nebeneinander der Verbin
dungsstelle zugeführt werden.
Ein weiteres Problem mit Schrumpfschlauch ist, daß dieser bis
her nicht über einen ausreichend breiten Temperaturbereich
wirksam ist. Für Verwendungen wie in der Kfz-Industrie sollen
die Abdichtungen zwischen -40°C und +130°C wirksam sein. Bei
einem derart breiten Temperaturbereich wird Schrumpfschlauch in
vielen Fällen - insbesondere bei tiefen Temperaturen - versa
gen, d.h. brüchig werden, so daß die Dichtung aufbricht.
Ein weiteres Problem bei Schrumpfschlauch-Anordnungen ist, daß
es beim Vorliegen eines verhältnismäßig dicken Drahtbündels auf
der einen und eines verhälnismäßig dünnen Drahtbündels auf der
anderen Seite der Verbindung schwierig ist, den Schrumpf
schlauch so anzuordnen, daß er einwandfrei abdichtet. Wenn also
der Schrumpfschlauchabschnitt nicht über seine gesamte Länge im
wesentlichen konstant schrumpfen kann (was oft der Fall ist,
wenn sich auf einer Seite der Verbindung ein dickes und auf der
anderen ein dünnes Drahtbündel befinden), läßt sich eine wir
kungsvolle Abdichtung nur mit Schwierigkeiten erreichen und
aufrechterhalten. Typisches Schrumpfschlauchmaterial neigt
dazu, beim Schrumpfen zum dünneren Drahtbündel hin zu verrut
schen. Schrumpfschlauchdichtungen funktionieren also nur un
zureichend, wenn bspw. ein oder zwei Drähte von einer, von der
anderen Seite her aber mehr, d.h. bspw. drei bis fünf Drähte
der Verbindungsstelle zugeführt werden. Außerdem sind
Schrumpfschlauchanordnungen für "pigtail"-Verbindungen oder
elektrische Verbindungen mit Anschlußelementen ungeeignet.
Weiterhin kann es schwierig sein, Schrumpfschlauch auf eine
Verbindung aufzubringen, da er im allgemeinen keine Naht ent
hält und daher auf die Drähte auf- und auf ihnen entlang ver
schoben werden muß, um die Verbindungsstelle abzudecken.
Schließlich ist das Aufbringen der erforderlichen Wärme, die
die Schrumpfung des Schlauchs bewirken soll, energieaufwendig,
ineffizient und unpraktisch.
Nach einem vor kurzem entwickelten Verfahren zum Schaffen von
Dichtungen um elektrische Verbindungen werden Vinylstreifen mit
Ultraschall verschweißt bzw. miteinander verformt. Bei der her
kömmlichen Anwendung dieses Verfahrens legt man Vinylstreifen
beiderseits auf die elektrische Verbindung und verformt sie
dann durch Ultraschallschweißung oder dergl. zu einer Einheit,
die die Verbindung sandwichartig einschließt.
Insbesondere beim Vorliegen von zahlreichen Drähten sind derar
tige Verfahren aus mehreren Gründen nicht voll zufriedenstel
lend. Wie bei allen bereits beschriebenen bekannten Verfahren
erreicht man mit ihnen keinen sicheren Schutz gegen das Ein
dringen von Feuchtigkeit in den Raum zwischen im wesentlichen
parallel nebeneinander gebündelt geführten Drähten. Weiterhin
weisen derartige Dichtanordnungen auf gegenüberliegenden Seiten
Nähte auf, entlang denen die Vinylstreifen miteinander verei
nigt sind. Insbesondere unter starker Belastung können diese
Nähte mit der Zeit versagen. Derartige Anordnungen haben sich
auch als temperaturempfindlcih erwiesen; sie neigen bei hohen
Temperaturen oder bei niedrigen Temperaturen unter Belastung
zum Versagen. Schließlich zeigen diese Vinylstreifen keine
wesentliche Wechselwirkung mit dem Isoliermaterial der meisten
Drähte im Sinne eines dichten Abschlusses. D.h., daß Vinyl
streifen, die sich mit Ultraschall verschweißen lassen, im all
gemeinen keine guten Abschlüsse mit den Isoliermaterialien bil
den, wie sie herkömmlicherweise auf Drähten Verwendung finden -
bspw. Vinylkunststoffe wie Polyvinylchlorid, vernetztes Poly
ethylen und dergl.
Es besteht daher Bedarf an einer Anordnung und einem Verfahren
zur Schaffung eines wirkungsvollen feuchtigkeitsdichten Ab
schlusses um eine elektrische Verbindung oder dergl. Insbeson
dere besteht Bedarf an einer Anordnung und einem Verfahren, die
besonders geeignet sind zur Schaffung eines wirkungsvollen
dichten Abschlusses in Fällen, wo mehrere Drähte allgemein par
allel oder nebeneinander der Verbindungsstelle zugeführt sind.
Speziell besteht Bedarf an einem Verfahren, das wirkungsvoll
das Eindringen von Feuchtigkeit in den Raum zwischen den Dräh
ten im Verbindungsbereich unterbindet.
Die Erfindung schafft eine Dichtmittelkissen-Anordnung zum Iso
lieren und Abdichten sowohl einfacher als auch verhältnismäßig
komplizierter Verbindungen in Kabelbäumen gegen Feuchtigkeit.
Die Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren, mit dem sich
unter Verwendung der genannten Dichtmittelkissen-Anordnung eine
einwandfreie Feuchtigkeitsabdichtung erreichen läßt.
Obgleich die erfindungsgemäßen Dichtmittelkissen-Anordnungen
sich an einer Vielzahl unterschiedlich gearteter elektrischer
Verbindungen einsetzen lassen, ist das erfindungsgemäße Verfah
ren besonders geeignet für die Herstellung einer dichten Umhül
lung an Verbindungsstellen, denen mindestens zwei Drähte allge
mein nebeneinanderliegend zugeführt werden. Der hier verwendete
Ausdruck "nebeneinander(liegend)" soll nicht auf einander be
rührende Drähte beschränkt sein, sondern auch Drähte einschlie
ßen, die beabstandet nebeneinander verlaufen. Zu den erfin
dungsgemäß abzudichtenden Verbindungen gehören auch solche,
denen ein oder mehrere Drähte aus einer der den erwähnten "ne
beneinanderliegenden" Drähte entgegengesetzten Richtung zuge
führt sind.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine elektrische Ver
bindung in eine sandwichartige Anordnung eines verhältnismäßig
viscosen Dichtmittels eingeschlossen. Die sandwichartige Anord
nung weist allgemein ein Kissen aus einem viscosen Dichtmittel
auf, das auf ein flexibles Substrat auflaminiert oder aufge
klebt ist, das seinerseits um die Verbindungsstelle herumge
wickelt wird. Die umwickelte Verbindungsstelle, aus der heraus
die Drähte vorstehen, wird dann einer Druckbehandlung unterzo
gen. Unter ausreichend hohen Druck entstehende hydraulische
Kräfte bewirken, daß das viscose Dichtmittel zwischen die
Drähte der Verbindung fließt und sie auseinanderspreizt. Das
Dichtmittel wird also in den Raum zwischen nebeneinanderlie
genden Drähten hineingedrückt und bildet dort eine wirksamen
Schutz gegen Feuchtigkeit.
In bevorzugten Anwendungen dieses Verfahrens werden eine geeig
nete Kissenanordnung aus viscosem Dichtmittel und flexiblem
Substrat und eine geeignete Mechanik zur Druckbeaufschlagung
und Ausbildung der Dichtung verwendet.
Im allgemeinen weist die Kissenanordnung ein Substrat auf, auf
dem ein viscoses Dichtmittel angeordnet ist. Dieses Substrat
erleichtert die Handhabung des viscosen Dichtmittels und ver
hindert die Bildung einer klebrigen Außenfläche der Dichtung
insgesamt. Ein bevorzugtes Substrat ist ein flexibles nicht
klebriges Allwetter-Vinylfolienmaterial, wie es bekannt und in
zahlreichen Dicken handelsüblich ist. Typischerweise lassen
sich flexible Allwetter-Vinyl- oder Polyvinylchlorid-Folien in
Dicken von etwa 0,1 bis 0,2 mm (0.004 bis 0.008 in.) für die
erfindungsgemäßen Anordnungen einsetzen, obgleich auch andere
Materialien und Dickenwerte geeignet sind.
Eine große Vielfalt von Dichtmitteln läßt sich zum Umschliepen
der elektrischen Verbindung in den erfindungsgemäßen Verfahren
und Anordnungen einsetzen. Generell wird von diesen Dichtmit
teln gefordert, daß sie viscos genug sind, um eine ihnen er
teilte Gestalt beizubehalten, aber weiter formbar sind, wobei
eine Viscosität von etwa 2000 Poise bei einer Scherrate von
1/600 s und 75°C für die meisten Anwendungen mehr als aus
reicht. Sie sollen auch eine ausreichende Haftung am Substrat
und an den Isolierungen der Drähte zeigen, um eine gute Dich
tung zu bewirken (typischerweise 2,23 kg bzw. 22 N pro cm
Breite (12,5 lbs/in.)), einen ausreichend hohen Isolationswi
derstand haben (106 MΩ sind erreichbar und mehr als genug), und
eine ausreichend geringe Wasseraufnahme zeigen (0,75% sind er
reichbar und wirkungsvoll). Schließlich sollen sie eine gute
Haftung (in der gleichen Größenordnung wie oben für das Sub
strat und das Isoliermaterial angegeben) auf dem Metall zeigen,
um das es bei der Drahtverbindung geht. Geeignete Klebstoffe
oder Dichtmittel sind u.a. weiche, klebrig gemachte elastomere
und mit Ölen und Füllstoffen gestreckte Zusammensetzungen.
Typische geeignete Elastomer-Basen für derartige Zusammenset
zungen sind u.a. Polyisobutylen/EPDM-Gummi/Butylgummi-Gemische.
Derartige Dichtmittel sind in einer für Kraft- oder Wasserfahr
zeuge typischen Umgebung sehr beständig und werden auch von
starken Schwingungen oder extremen Temperaturänderungen wenig
beeinträchtigt.
Die elektrische Verbindung kann in das Dichtmittel auf unter
schiedliche Weise eingeschlossen werden. Bspw. kann man zwei
separate Substratstücken jeweils mit einem Dichtmittelauftrag
bei sandwichartig zwischen ihnen eingefügter elektrischer Ver
bindung aufeinanderlegen. In bevorzugten Anwendungen sieht man
jedoch einen einzigen Auftrag des Dichtmittels auf einem einzi
gen Stück Substratmaterial vor, legt die elektrische Verbindung
auf diesen Auftrag (Kissen) auf und faltet dann das Substrat
mit dem Dichtmittel um die elektrische Verbindung herum, um
letztere vollständig zu umschließen und eine Anordnung aus
Dichtmittel und elektrischer Verbindung herzustellen.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die relativen Größen des
Dichtmittelauftrags bzw. -kissens und des Substrats sowie die
Überlappung zwischen ihnen wesentlich, und bevorzugte Ausfüh
rungen bieten Vorteile. Bevorzugte Kissen sollten groß und tief
genug sein, um die abzudichtende elektrische Verbindung voll
ständig einzuschließen. Vorzugsweise hat das Substrat minde
stens zwei gegenüberliegende Laschenbereiche, die das Dicht
mittelkissen so überlappen, daß sich ohne Schwierigkeiten die
beim Verfahren entstehende langgestreckte Naht abdecken läßt.
Das Substrat ist also vorzugsweise etwas größer als der Dicht
mittelauftrag (Kissen) auf ihm. Wenn weiterhin das Substrat mit
dem Dichtmittelauftrag um die elektrische Verbindung gefaltet
werden, legen die Laschen am Substrat sich entlang des sonst
offenliegenden Nahtbereichs des Dichtmittelauftrags aufeinan
der. In diesem Bereich wirken die Laschen am Substrat als Ab
deckung für den Dichtmittelauftrag und verhindern, daß Kleb
riges Dichtmittel offenliegt.
Nach dem oben beschriebenen Einschließen in das Dichtmittel
wird die Anordnung einer Druckbehandlung unterworfen, um die
bevorzugte Abdichtung auszubilden. Bei der Druckbehandlung ent
stehen im viscosen Dichtmittel hydraulische Kräfte, die die
nebeneinanderliegenden Drähte auseinanderspreizen und in deren
Zwischenräume eindringen. Man erhält auf diese Weise einen sehr
wirkungsvollen Abschluß gegen die Umwelt.
Zum Zweck dieser Druckbehandlung wird im allgemeinen die Anord
nung aus Dichtmittelkissen und elektrischer Verbindung zwischen
zwei Form- bzw. Gesenkplatten eingebracht, die man dann unter
erheblichem Druck aufeinander schließt. Die bevorzugte Abdich
tung erfolgt unter Verwendung von Gesenkplatten mit bevorzugter
Profilierung. Diese Profile der Gesenkplatten wirken als Mit
tel, um das komprimierte Dichtmittel in eine bevorzugte Rich
tung zu lenken. Insbesondere enthält jede Gesenkplatte vorzugs
weise eine konkave Vertiefung mit zwei gegenüberliegenden Sei
tenwänden und gegenüberliegenden Abschlußflächen. Die Anordnung
aus Dichtmittelkissen und elektrischer Verbindung wird vorzugs
weise so orientiert, daß sie in Längsrichtung zwischen und par
allel zu den gegenüberliegenden Seitenwänden verläuft; ihre
Drähte stehen also allgemein parallel zu den Seitenwänden der
Vertiefung vor und verlaufen über die Abschlußflächen. Werden
die Gesenkplatten unter Druck aufeinander geschloseen, bewirkt
die gekrümmte Innenfläche der Vertiefung in der Gesenkplatte,
daß das Dichtmittel allgemein rechtwinklig zu den Längsachsen
der zu der Verbindungsstelle verlaufenden Drähte auseinander
fließt, d.h. zu den Seiten der Dichtmittel/Verbindung-Anordnung
eher als zu deren Enden. Die flachen Abschlußflächen auf den
Gesenkplatten beiderseits der Vertiefung erleichtern das Zu
sammenpressen der Anordnung und so das Aufspreizen der Drähte.
Das besonders bevorzugte Gesenkprofil erleichert also das Auf
spreizen der Drähte und das Eindringen des Dichtmittels zwi
schen sie, während nur geringe Mengen Dichtmittel an den Enden
der Anordnung austreten.
In einer besonders bevorzugten Anordnung sowie dem zugehörigen
Verfahren wird ein allgemein rechteckiges Dichtmittel-Kissen
auf ein allgemein rechteckiges Stück Substratmaterial aufge
bracht. Vorzugsweise ist das Kissen bzw. der Auftrag auf dem
Substrat so angeordnet, daß ein schmaler Rand des Substratma
terials auf drei der Seiten des Kissens über dieses hinaus
vorsteht und um es herumverläuft. Bei Verwendung dieser An
ordnung wird die elektrische Verbindung vorzugsweise in das
Dichtmittelkissen eingerollt, während die Laschen am Substrat
(Vinylfolie) an den gegenüberliegenden Enden und auch an einer
Außenkante oder Naht der aufgerollten Dichtanordnung überste
hen. Wird eine solche Anordnung zwischen Gesenkplatten unter
Druck gesetzt, entsteht eine bevorzugte Abdichtung auf eine
Weise, die das Dichtmittel wirkungsvoll ausnutzt und verhin
dert, daß Dichtmittel unter dem schützenden Substrat hervor
nach außen dringt.
Die Zeichnungen stellen einen Teil dieser Beschreibung dar und
zeigen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie ver
schiedene Ziele und Besonderheiten derselben. Es ist einzuse
hen, daß in einigen Fällen die Materialstärken und relativen
Abmessungen nicht maßstabgerecht dargestellt worden sind, um
ein Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
Fig. 1 zeigt in einer Teilperspektive eine elektrische Ver
bindung auf einem Dichtmittelauftrag nach einem
Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 zeigt mit einer schematisierten Teilperspektive ein
Dichtmittelauftrag und eine elektrische Verbindung
nach dem Umfalten des Dichtmittelauftrags um die
elektrische Verbindung sowie eine bevorzugte Orien
tierung der resultierenden Anordnung relativ zu zwei
Gesenkplatten für die Druckbeaufschlagung;
Fig. 3 in einer Teilperspektive eine erfindungsgemäßen
Druckbeaufschlagung der Anordnung aus Dichtmittel
auftrag und elektrischer Verbindung;
Fig. 4 zeigt in einer Teilperspektive die Anordnung aus
Dichtmittelauftrag und elektrischer Verbindung nach
dem Schritt der Fig. 3;
Fig. 5 zeigt in einer Teilschnittdarstellung von oben eine
nach der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Verfahren her
gestellte Anordnung aus dem Dichtmittel und der elek
trischen Verbindung, wobei die Schnittebene 5-5 in
Fig. 4 so gewählt ist, daß die elektrische Verbindung
vom Dichtmittel umschlossen gezeigt wird;
Fig. 6 ist eine Teilperspektive einer elektrischen Verbin
dung auf einem Dichtmittelauftrag nach einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine Teilperspektive eines Schritts in einem Ver
fahren der Anwendung der in Fig. 6 gezeigten alter
nativen Ausführungsform;
Fig. 8 ist eine Teilperspektive eines Schritts in einem Ver
fahren zur Anwendung der Ausführungsform der Fig. 6
nach dem Schritt der Fig. 7;
Fig. 9 zeigt in einer Teilperspektive eine Anordnung aus
Dichtmittelauftrag und elektrischer Verbindung in der
Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 nach der Druckbe
aufschlagung;
Fig. 10 ist eine von oben gesehene Teilschnittdarstellung der
in Fig. 9 gezeigten Anordnung etwa aus der Ebene 10-
10 und stellt die elektrische Verbindung in das
Dichtmittel eingebettet dar;
Fig. 11 zeigt in einer Draufsicht einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit einem Kabelschuh, wobei
verdeckte Teile gestrichelt angedeutet sind; und
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
an einer Verbindung aus verdrillten Drähten, wobei
verdeckte Teile gestrichelt andgedeutet sind.
In der nachfolgenden Beschreibung sind entsprechend den Bestim
mungen Ausführungsformen der Erfindung ausführlich erläutert.
Es ist jedoch einzusehen, daß diese Ausführungsformen nur Bei
spiele für die Erfindung sind, die sich in unterschiedlichen
Formen ausführen läßt. Die hier offenbarten Einzelheiten sollen
daher nicht als die Erfindung einschränkend, sondern nur als
Basis für die Ansprüche und als repräsentative Basis für eine
an den Fachmann gerichtete Darlegung der verschiedenen Anwen
dungsarten der vorliegenden Erfindung auf beliebige Weise oder
in praktisch beliebig gearteten Systemen aufgefaßt werden.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen die aufeinanderfolgenden Schritte bei
der Herstellung einer gegen die Umwelt abgedichteten elektri
schen Verbindung nach der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigen
die Fig. 1 bis 3 die Herstellung, die Fig. 4 eine vollständig
gegen die Umwelt abgedichtete Verbindung und die Fig. 5 die
Verbindung der Fig. 4 im Schnitt zwecks Darstellung interner
Einzelheiten.
In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine elektrische
Verbindung, die erfindungsgemäß gegen die Umwelt abgedichtet
werden soll. Bei der elektrischen Verbindung 1 kann es sich um
eine übliche elektrische Verbindungsstelle 2 handeln, wie sie
in Kraftfahrzeuge, Lkw′s, Wasserfahrzeugen, Traktoren usw.
vorhanden sind. Es ist einzusehen, daß die elektrische Verbin
dung 1 nur stellvertretend ist für eine Vielzahl von elektri
schen Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
und unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kissenanordnungen
dicht abschließbar sind. Die fünf Drähte 5, 6, 7, 8, 9 der hier
dargestellten Verbindung 1 sind an der Verbindungsstelle 2 zu
sammengeführt. Bei den Drähten 5, 6, 7, 8, 9 handelt es sich im
allgemeinen um mit einer wasserdichten Umhüllung bspw. aus
Polyvinylchlorid (PVC) oder vernetztem Polyäthylen isolierte
Drähte. Weiterhin lassen sich erfindungsgeäß zahlreiche Draht
stärken (einschließlich des Durchmesserbereichs von 0,5 bis 3,3
mm) behandeln. Im Bereich der Verbindungsstelle 2 sind die
Drähte zwecks Herstellung einer leitfähigen Verbindung aniso
liert. Typischerweise sind sie miteinander bzw. mit der Ver
bindungsstelle mechanisch verbunden - bspw. mit Quetschhülsen,
durch Schweißen, Löten oder derartige Mittel und Verfahren in
Kombination.
Es ist einzusehen, daß an bspw. der Verbindungsstelle 2 eine
unterschiedliche Anzahl von Drähten zusammengeführt werden
kann; die Fig. 1 zeigt nur ein Beispiel. Ein Problem, auf das
die vorliegende Erfindung sich richtet, ist die Verkapselung
einer solchen Verbindungsstelle in einer gegen die Umwelt abge
schlossenen und insbesondere im wesentlichen feuchtigkeitssi
cheren Abdichtung, um die Verbindungsstelle 2 vor Korrosion,
eindringender Feuchtigkeit usw. zu schützen. In der in Fig. 1
gezeigten Anordnung handelt es sich um eine Vielzahl von
Drähten (insgesamt fünf); es stellt einen besonderen Vorteil
der vorliegenden Erfindung dar, daß sie für derartige Anord
nungen aus mehreren Drähten ohne weiteres geeignet ist. Zwei
aus entgegengesetzten Richtungen zueinander geführte Drähte
sind zwar im allgemeinen leichter mit herkömmlichen Mitteln
abzudichten als Anordnungen aus mehreren und insbesondere sol
che aus zwei nebeneinanderliegenden Drähten. Wendet man zum
Schutz von Verbindungsstellen 2 herkömmliche Verfahren an, wie
sie oben erläutert sind, wird der Bereich 11 zwischen den
Drähten im allgemeinen nicht einwandfrei abgeschlossen. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich jedoch auch in diesem
Fällen eine Dichtung ausbilden derart, daß der Bereich auf ein
fache Weise und wirkungsvoll abgedichtet wird.
Das Bezugszeichen 20 in Fig. 1 bezeichnet allgemeine eine neu
artige Anordnung, mit der erfindungsgemäß eine bevorzugte, wir
kungsvolle Abdichtung gegen Feuchtigkeit bzw. Umwelteinflüsse
um eine Verbindungsstelle 2 herum gelegt werden kann. Die An
ordnung 20 weist allgemein ein Substrat 21 auf, auf dem sich
ein Auftrag 22 aus einem Dichtmittel 23 befindet. Im allgemei
nen handelt es sich bei dem Substrat 21 um ein flächiges Stück
24 aus einem relativ festen biegsamen Material, das sich dazu
eignet, die fertige Dichtung insgesamt mit einer Umhüllung zu
versehen. Bevorzugt sind u.a. Folien aus flexiblem nichtkleb
rigem Allwetter-Vinylmaterial. Diese Folien lassen sich in
verschiedenen Dicken einsetzen; im allgemeinen sind jedoch
Vinylfolien mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 mm (4 bis 8
mils) bevorzugt.
Die Größe des Folienstücks 24 hängt natürlich von der der zu
umhüllenden und zu schützenden Verbindungsstelle 2 ab. Für die
meisten Dichtungen sind Stücke von etwa (40 bis 50 mm)×(30
bis 40 mm) groß genug, da viele elektrische Verbindungen in
Kraftfahrzeugen und auf Booten etwa 10 bis 20 mm lang und etwa
2,5 bis 7,5 mm breit sind.
Für die Ausführungsform der Fig. 1 handelt es sich bei dem Sub
strat 21 um ein einzelnes Stück 24 aus dem Substratmaterial; in
dieser Form ist es für eine leichte Handhabung und Verwendung
bevorzugt. Es sind jedoch in einigen Anwendungen der vorliegen
den Erfindung auch Substratanordnungen aus mehreren Folienstüc
ken möglich, die einzeln mit Dichtmittel versehen und bspw. in
Sandwichform zusammengefügt sind.
Wie die Fig. 1 weiter zeigt, handelt es sich in der bevorzugten
Ausführungsform des Substrats 21 bei dem Folienstück 24 um ein
Rechteck vorzugsweise mit gegenüberliegenden längeren Seiten
26, 27 und gegenüberliegenden kürzeren Seiten 28, 29.
Das Dichtmittelauftrag 22 ist ein offenliegendes Bett bzw. Auf
trag aus einem dickem viscosem, gegen Feuchtigkeit resistentem
Dichtmittel, der ohne weiteres so um die Verbindung 2 herumge
formt werden kann, daß er an ihr haftet, und unter Druck ver
schiedene Fließeigenschaften zeigt. Es ist einzusehen, daß eine
Vielzahl derartiger Stoffe in den erfindungsgemäßen Anordnungen
Einsatz finden kann. Generall gefordert ist ein Dichtmittel
ausreichend hoher Viscosität, das sich ohne Schwierigkeiten
handhaben läßt und unter normalem Umwelt- und Einsatzbedingun
gen eine Gestalt, zu der es geformt worden ist (vergl. bspw.
die in Fig. 1 gezeigte Rechteckgestalt), beibehält. Unter grö
ßerem Druck sollte das Dichtmittel jedoch, wie unten be
schrieben, fließfähig genug sein, um in die Bereiche 11 zwi
schen nebeneinanderliegenden Drähten eindringen zu können. Wei
terhin sollte das Material des Dichtmittelauftrags 22 unter
Umweltbedingungen formbar genug sein, um die erfindungsgemäßen
Verfahrensweisen zu ermöglichen.
Für die erfindungsgemäße Verwendung als Dichtmittel 23 für ein
Bett, Kissen bzw. einen Auftrag 22 ist eine Vielzahl geeigneter
Stoffe bereits bekannt. Es soll jedoch im Rahmen der Erfindung
liegen, auch noch zu entwickelnde Dichtmittel zu diesem Zweck
einzusetzen.
Bevorzugte Dichtmittel sind im allgemeinen weiche, klebrig ge
machte elastomere Massen, die mit Ölen und Füllstoffen ge
streckt sind. Typische, für derartige Massen brauchbare Stoffe
sind u.a. Polyisobutylen/EPDM-Gummi/Butylgummi-Gemische. Bevor
zugte Mischungen haben eine Viscosität von mindestens etwa
2000 Poise bei einer Scherrate von 1/600 s und einer Temperatur
von 75°C.
Eines der brauchbaren Dichtmittel besteht aus den folgenden
Bestandteilen, die bei einer Scherrate von 1/600 s und einer
Temperatur von 75°C zu einer Viscosität von 2650 bis 3350
poise vermischt wurden:
Die bevorzugten Dicken des Auftrags 22 hängen von den Abmessun
gen der abzudichten Verbindungsstelle und der Anzahl sowie von
der Größe der zu dieser verlaufenden Drähte ab. Generell genü
gen für die meisten Verbindungen Dicken von 0,125 bis 0,36 mm
(0,05-0,14 in.). Zwecks leichter Herstellung und Handhabung
haben bevorzugte Dichtmittelaufträge 22 eine im wesentlichen
konstante Querschnittsform und -fläche.
Für die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Ausführungsform ist der
Dichtmittelauftrag 22 auf dem Substrat 21 so orientiert, daß
die gegenüberliegenden Umfaltlaschen 31, 32 des Substrats 21 im
Bereich der Kanten 28, 29 über den Dichtmittelauftrag 22 hinaus
vorstehen. Für die meisten Ausführungsformen sollte jede Lasche
31, 32 etwa 3 mm bis 10 mm (etwa 1/8-3/8 in.) und vorzugs
weise etwa 6 mm (1/4 in.) lang sein. Vorzugsweise sind sie je
weils breiter als der Dichtmittelauftrag 22 dick. Die Vorteile
der Verlängerungen 31, 32 ergeben sich aus der weiteren Erläu
terung hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Fig. 1 wird weiterhin auffallen, daß für die dargestell
te bevorzugte Ausführungsform der Auftraganordnung 20 die
gegenüberliegenden Kanten 36, 37 im wesentlichen bündig mit
bzw. nahe den gegenüberliegenden Kanten 26, 27 des Substrats 21
verlaufen.
Wie weiter in Fig. 1 ersichtlich, bildet die Auftraganordnung
20 einen erste Hälfte oder Seite 40 und eine zweite Hälfte oder
Seite 41 des Dichtmittelauftrags, die beim Einsatz so zusammen
geführt werden (vergl. Fig. 2), daß sie die Verbindungsstelle 2
vollständig zwischen sich einschließen. Hierzu wird auf die
Fig. 2 verwiesen, die zeigt, daß in einem Schritt eines erfin
dungsgemäßen Verfahrens der Auftrag 22 um den Verbinder 1 her
umgefaltet wird, um die (nun verdeckt dargestellte) Verbindung
2 zu umschließen. Die Fig. 2 zeigt den Vorteil, der sich er
gibt, wenn das Substrat 21 einteilig, nicht zweiteilig ausge
führt ist. Insbesondere wirkt der Teil 45 des Substrats 21 als
Scharnier- oder Faltbereich, der eine Seite der eingeschlosse
nen Verbindung umschließt. Bei einer zweiteiligen Anordnung,
bei der jeder Teil einen Dichtmittelauftrag aufweist, könnte
man die Teile sandwichartig aufeinanderlegen, müßte dann aber
ohne die zweckmäßige Umschließung der Verbindung entlang des
Faltbereichs 45 auskommen.
Wie die Fig. 2 weiter zeigt, erfolgt das Umfalten der Auftrag
anordnung 20 vorzugsweise so, daß die Laschen 31, 32 so zusam
mengeführt werden, daß die Kanten 49, 49 a des Dichtmittelauf
trags 22 entlang einer Nahtlinie 48 aneinanderliegen. Die La
schen 31, 32 werden sich während des Abdichtens der Verbindung
2 mittels der Auftraganordnung 20 im allgemeinen über die
Nahtlinie 48 und die Kanten 49, 49 a legen, sie schützen und die
Ausbildung eines langgestreckten, entlang der Nahtlinie 48 of
fenliegenden Dichtmittelbereichs verhindern.
Die Anordnung, die sich durch das Umschließen der Verbindung 2
mit der Anordnung 20 und das Einwickeln in das Substrat 21 er
gibt, ist in Fig. 2 mit 50 bezeichnet und im folgenden als
"Sandwich", "in das Substrat eingewickelte Anordnung aus Dicht
mittel und elektrischer Verbindung" oder dergl. bezeichnet.
Insbesondere bei Anordnungen aus mehreren Drähten sind nach dem
Einschließen der Verbindung 2 in der Anordnung 50 durch Umfal
ten der Auftraganordnung 20 auf die Verbindung 2 die Bereiche
zwischen bspw. den Drähten 5, 6 oder 6, 7 oder 8, 9 nicht so
wirksam mit dem Dichtmittel 22 gefüllt, daß ein feuchtigkeits
dichter Abschluß entsteht.
Erfindungsgemäß wird nun, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt,
Druck auf die Anordnung 50 in einer Weise aufgebracht, daß sich
die in Fig. 4 dargestellte endgültige Anordnung 55 aus Dicht
mittel und elektrischer Verbindung ergibt. Die Fig. 2 zeigt die
Anordnung 50 zwischen gegenüberliegenden Gesenkplatten 58, 59,
die, wenn unter ausreichend hoher Kraft aufeinandergeführt, auf
die Anordnung 50 in einer bevorzugten Richtung wirkende Druck
kräfte aufbringen. Vorzugsweise ist die Anordnung 50 bezüglich
der Gesenkplatten 58, 59 auf die dargestellte Weise ausgerich
tet, wobei die Scharnierlinie 45 auf eine (58) und der offene
Nahtbereich 48 auf die gegenüberliegende Gesenkplatte (59) ge
richtet sind. Als Ergebnis der Kompression zwischen den Gesenk
platten 58, 59 wird Dichtmittel 22 in die Bereiche zwischen den
Drähten 5, 6, 7, 8, 9 gedrückt; die dabei auftretenden hydrau
lischen Kräften bewirken eine Trennung der Drähte voneinander,
so daß das Dichtmittel zwischen sie einfließen kann. Bevorzugte
Gesenkplattenkonstruktionen, wie sie unten beschrieben sind,
erleichtern diesen Vorgang.
Wie die Fig. 2 zeigt, sind die Gesenkplatten 58, 59 für bevor
zugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung generell
identisch ausgebildet und spiegelbildlich zueinander gelagert.
Das Prinzip der bevorzugt ausgestalteten Gesenkplatten ist aus
der Darstellung der Gesenkplatte 58 verständlich. Die Platte 58
enthält eine Vertiefung 62 mit gegenüberliegenden Seitenwänden
63, 64. Der Vertiefungsbereich 62 stellt in der bevorzugten
Ausführungsform eine allgemein konkave Ausnehmung mit im we
sentlichen kreissegmentförmigem Querschnitt dar. In anderen
erfindungsgemäßen Anordnungen lassen sich auch nach Tiefe und
Krümmung anders gestaltete und bemessene Vertiefungen 62 ver
wenden. In typischen Anwendungen mit offenliegender Verbindung
einer Gesamtlänge von etwa 10 mm bis 20 mm lassen sich die
Vertiefungen in den Gesenkplatten vorzugsweise mit einer Länge
von etwa 20 mm bis 35 mm zwischen den Seitenwänden 63, 64 und
einer Breite (zwischen den Flächen 66, 67; Fig. 2) von etwa
17,5 mm bis 27,5 mm ausbilden. Die Gesamttiefe einer solchen
Vertiefung liegt im Maximum bei etwa 2,0 bis 4,0 mm. Aus der
weiteren Beschreibung ist die Wichtigkeit der Flächen 66, 67
für den Abdichtvorgang zu erkennen. Generell haben sie jeweils
eine Gesamtbreite von 5 bis 10 mm. Die Vertiefung 62 und die
Flächen 66, 67 bilden eine Einrichtung, die den Fluß des Dicht
mittels auf die bevorzugte Weise lenkt.
Auch hier können im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Größe
und die Gestalt der Vertiefung in weiten Grenzen gewählt wer
den. Generell muß jedoch die Vertiefung 62 so groß und so ge
staltet sein, daß in der in Fig. 2 gezeigten Orientierung und
mit allgemein zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 63,
64 hindurch über die Flächen 66, 67 verlaufenden Drähten 5, 6,
7, 8, 9 die Anordnung 50 geringfügig länger ist als der Abstand
zwischen den Abschlußflächen 66, 67 und vorzugsweise um etwa 3
bis 10 mm (1/8-3/8 in.) über sie hinaussteht.
Erfindungsgemäß werden die Gesenkplatten 58, 59 bei miteinander
ausgerichteten Vertiefungen 62 in eine Presse oder dergl. ein
gesetzt, um aufeinander geschlossen zu werden. Werden bei zwi
schen die Gesenkplatten 58, 59 eingesetzter Anordnung 50
(vergl. Fig. 2) erstere zusammengeführt, verdrängen sie einen
Teil des verhältnismäßig weichen und hochviscosen Dichtmittels
23 auswärts gegen das Substrat 21, so daß die Vertiefungen 62
sich mit dem im Substrat 21 eingeschlossenen fließfähigen kom
primierbaren Material teilweise füllen. Bei weiterer Druckbe
aufschlagung schließen die Krümmung der Vertiefungen 62 und die
gegenüberliegenden Abschlußflächen 66, 67 der Anordnung 50 den
Fluß des Dichtmittels 23 auf bevorzugte Weise ein. Das Gesamt
ergebnis ist, daß das Dichtmittel 23 auswärts gegen das Sub
strat fließt, wie es in der Fig. 2 mit der Linie 73 angedeutet
ist. Die im Substrat unter der Druckbeaufschlagung entstehenden
erheblichen hydraulischen Kräfte führen zum einem Auseinander
spreizen der Drähte 5, 6, 7, 8, 9, während Dichtmittel 23 in
die Bereiche 11 gedrückt wird. Weiterhin werden während der
Druckbeaufschlagung die Laschen 31, 32 einzeln oder gemeinsam
auf die offene Kante 48 gefaltet und decken sie ab. Auch die
Teile 49, 49 a werden miteinander vereint; die zunächst erkenn
bare Naht 48 verschwindet. Nach geeigneter Druckbehandlung ist
die Verbindung 1 an der Verbindungsstelle 2 im Dichtmittel 23
so eingeschlossen, das es um jeden einzelnen Draht - bspw. 5,
6, 7, 8, 9 - dicht herumliegt und ihn gegen Feuchtigkeit ab
schließt. Auch hier erleichtern die Gestalt und Orientierung
der Gesenkplatten das Erreichen eines dichten Abschlusses.
Die Fig. 3 zeigen die Gesenkplatten 58, 59 unter dem in Rich
tung des Pfeils 75 aufgebrachtem Druck geschlossen, um die
zwischen ihnen befindliche Anordnung 50 zusammenzuquetschen und
die endgültige Anordnung 55 aus Dichtmittel und elektrischer
Verbindung herzustellen. Wie dargestellt, ist ein Teil des
Dichtmittels in den Bereich 80 zwischen den Drähten - bspw. 8,
9 - hinein- und aus ihm herausgeflossen und dichtet sie einzeln
ab.
Typischerweise reicht ein Druck von 1,38 MPa bis 6,2 MPa (200
bis 900 lbs./sq.in.) aus, um für die oben beschriebenen Dicht
mittel und Substrate geeignete hydraulische Kräfte im Dicht
mittel 23 zu erzeugen. Mit erheblich weniger als etwa 1,3 MPa
(200 lbs./sq.in.) wird in vielen Anwendungen der Druck kaum
ausreichen, um das Substrat 21 und das Dichtmittel 22 stark
genug zu verformen bzw. so in Fluß zu bringen, daß es die
auseinanderdrücken kann. Bei erheblich mehr als etwa 6,2 MPa
(900 lbs./sq.in.) können viele herkömmliche Drähte und Isola
tionen bereits Schaden nehmen.
Das Entfernen der Anordnung 55 aus den Gesenkplatten 58, 59
läßt sich erleichtern durch einen Auftrag eines Ablösemittels
auf die Gesenkinnenflächen. Eine Anzahl derartiger Mittel ist
bekannt und handelsüblich, einschließlich des Produkts Plasma
934 (ein Nickel-Chrom-Wolframcarbid-Präparat der Fa. On-Site
Coating, Inc., Memphis, Tennessee, V. St. A.).
Die Fig. 4 zeigt die endgültige Anordnung 55 aus Dichtmittel und
elektrischer Verbindung auf einer der Gesenkplatten 58. Wie er
sichtlich, steht die Anordnung mit den Teilen 84, 85 an den ge
genüberliegenden Enden der Vertiefung 62 auf die Endflächen 66,
67 über.
Die Fig. 5 zeigt die Anordnung 55 so, daß ersichtlich wird, wie
ein Teil des Dichtmittels 23 in die Bereiche zwischen nebenein
anderliegenden Drähten 5, 6, 7, 8, 9 eingedrückt worden ist, um
einen wirkungsvollen Abschluß gegen die Umwelt zu erreichen.
Die Umhüllung bzw. das Substrat 21 schließt das Dichtmittel 23
ein, schützt es und verhindert, daß größere Bereich der klebri
gen Dichtmasse zur Umgebung hin offenliegen, da sonst Schwie
rigkeiten mit der Handhabung auftreten würden.
Die Anordnungen aus Dichtmittel und elektrischer Verbindung,
die nach dem oben beschriebenen Verfahren und unter Verwendung
der oben angegebenen Verfahrensweisen und/oder Anordnungen her
gestellt werden, bieten erhebliche Vorteile. Zunächst sind die
Dichtung und das Verfahren für sowohl einfache als auch kompli
zierte Verbindungen in Kabelbäumen geeignet. Bei einfachen
Verbindungen ist das Problem des Einbringens des Dichtmittels
in den Raum zwischen den Drähten weniger ausgeprägt; es kann
aber sinnvoll sein, das oben angegebene Verfahren auch dort an
zuwenden, um vorteilhafterweise die Verbindungsstelle in Dicht
mittel 22 einzuhüllen. Auch nach der Anbringung um die Verbin
dungsstelle 2 herum, wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Anordnung
20 noch biegsam genug, um ohne wesentliche Schäden an der
Dichtung oder an den Drähten zur Anpassung an besondere Forde
rungen oder Umweltbedingungen noch weiter umgeformt werden zu
können. Die Dichtanordnung 20 läßt sich auch ohne Schwierigkei
ten entfernen, wenn Zugang zur Verbindungsstelle 2 geschaffen
werden muß - bspw. durch Aufschneiden der Umhüllung mit einem
Messer oder dergl.
Als Ergebnis des beschriebenen Verfahrens zur Herstellung der
Anordnung aus Dichtmittel und elektrischer Verbindung lassen
sich gute Abdichtungen mit hoher Reproduzierbarkeit und gleich
mäßigen Eigenschaften erreichen, denn die vorliegenden hohen
Drücke gewährleisten einen guten Fluß des Dichtmittels, ein re
produzierbares Aufspreizen der Drähte und eine gute Abdichtung.
Die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften läßt sich durch geeignete
Wahl der Größe und Gestalt der Gesenke noch verbessern. Die
Verwendung eines flexiblen Vinylmantels als Substrat erleich
tert die Herstellung, da er sich leicht formen läßt. Außerdem
sind Vinylummantelungen fest genug, um unter dem Druck des
fließenden Dichtmittels bei der Druckbeaufschlagung nicht zu
zerreißen.
Im allgemeinen ist wichtig (vergl. Fig. 2), daß die Anordnung
50 so eingelegt wird, daß der längliche Kantenteil 48 zwischen
den Dichtmittelteilen 40, 41 auf mindestens eines der Gesenke
58, 59 gerichtet ist. Bei anderen Ausrichtungen wird das Dicht
mittel 23 beim Zusammenführen der Gesenkplatten 58, 59 eher aus
der Anordnung 20 herausgequetscht. Bei der in Fig. 2 gezeigten
Ausrichtung kann das Substrat 21 das fließfähige Dichtmittel 23
leichter in der Anordnung 20 zurückhalten; es wird dabei von
den Seitenwänden 63, 64 unterstützt.
Bei Verwendung der oben beschriebenen Dichtmittel und Drücke
läßt das Verfahren sich ohne Schwierigkeiten bei Umwelttempe
raturen durchführen. Probleme mit der Temperaturführung und in
effiziente Wärmebehandlungsprozesse lassen sich daher vermei
den. Das Verfahren ist daher gut geeignet für die Aufnahme in
Massenfertigungssysteme. Die Behandlung des Dichtmittelauftrags
22 vor dem Aufbringen auf eine Verbindungsstelle 2 (Fig. 1)
läßt sich erleichtern durch die Verwendung einer Schutzfolie
auf einer offenzulegenden Oberfläche des Dichtmittelauftrags,
die man unmittelbar vor dem Einsatz abzieht.
Die oben anhand der Fig. 2 erläuterte Ausführungsform ist zwar
einfach zu erstellen, beinhaltet aber die verhältnismäßig in
effiziente Nutzung eines kleinen Teils des Dichtmittels 23.
Insbesondere wird mehr Dichtmittel 23 in den Bereich 90 gerich
tet, als für eine gute Abdichtung erforderlich ist. Während
dieser Dichtmittelüberschuß sich mit einem schmaleren Dichtmit
telauftrag 22 verringern ließe, nimmt man ihn in Kauf, um mit
dem angegeben Verfahren ein gutes Umfalten und Abdichten zu er
reichen. Wie weiterhin in den Fig. 3 und 4 gezeigt, wird bei
der Druckbeaufschlagung der Anordnung 50 zur Ausbildung der An
ordnung 55 ein Teil des Dichtmittels 23 entlang der gegenüber
liegenden Kanten 71, 72 ausgequetscht und bildet klebrige
Stellen auf der Anordnung 55, die deren Handhabung er
schweren. Das Verfahren der Fig. 1 bis 5 wird dennoch oft den
Vorzug erhalten, da der Umfalt- und Formschritt verhältnismäßig
einfach und leicht durchzuführen ist.
Demgegenüber zeigen die Fig. 6 bis 10 eine besonders vorteil
hafte Ausführungsform, die die oben angesprochenen Schwierig
keiten vermeidet. Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung 100 mit einer
auf sie aufgelegten elektrischen Verbindung 101, bei der es
sich um eine der zahlreichen Arten handeln kann, die oben be
reits beschrieben sind. Die dargestellte Verbindung 101 ist an
einer Stelle ausgebildet, an der fünf Drähte 105, 106, 107, 108
und 109 zusammengeführt sind.
Die Anordnung 100 weist ein Substrat 115 auf, das einen Auftrag
116 eines Dichtmittels 120 trägt.
Für die Ausführungsform der Fig. 6 ist das Substrat 115 relativ
zum Auftrag 116 so bemessen, daß eine Lasche 121 des Substrats
115 entsteht, die den Auftrag 116 auf drei von vier Seiten um
gibt. Insbesondere ist der Auftrag 116 rechteckig mit den Kan
ten 124, 125, 126, 127, von denen die Kanten 125, 127 einer
seits, zwischen denen die Drähte 105, 106, 107, 108, 109 ver
laufen, und die Kanten 124, 126 andererseits sich jeweils ge
genüberliegen.
Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung 100 ist so getroffen, daß das
Substrat 115 Kanten- bzw. Überlappungsbereiche 130, 131, 132
aufweist, die entlang den Kanten 125, 126 bzw. 127 verlaufen.
Jeder der Bereiche 130, 132, 132 ragt mindestens 3 mm bis 10 mm
(1/8 bis 3/8 in.) und vorzugsweise etwa 6 mm (1/4 in.) über den
Auftrag 116 hinaus.
Bei der Herstellung einer Abdichtung um die Verbindung 101 her
um unter Verwendung der Anordnung 100 wird nach einer bevorzug
ten Ausführungsform (vergl. Fig. 6 und 7) im Gegensatz zu der
oben erläuterten Ausführungsform die elektrische Verbindung 101
nicht in die Mitte des Auftrags 116 gelegt. Wie die Fig. 6
zeigt, ist der Auftrag 116 auf dem Substrat asymmetrisch ange
ordnet, so daß seine Kante 124 im wesentlichen bündig mit der
Kante 135 des Substrats abschließt. Insbesondere läßt das Sub
strat sich als eine erste und eine zweite Hälfte 136, 137 auf
weisend betrachten. Bei dem Verfahren in der hier beschriebenen
Ausführungsform wird vorzugsweise die Verbindung 102 auf die
Hälfte 136 zu derjenigen Kante 124 des Auftrags 116 hin aufge
legt, an der sich keiner der Überlappungsbereiche befindet. In
einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines gegen die Um
welt abgeschlossenen Umhüllung um eine Verbindung 101 wird die
Anordnung 100 um die elektrische Verbindung 101 herumgerollt,
wie es die Fig. 7 zeigt. Insbesondere wird die Anordnung von der
Kante 135 zur Kante 131 hin umgerollt, so daß die Lasche 131
sich um die Anordnung 100 in ihrer Gesamtheit legt, wie es die
Fig. 8 zeigt.
Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung 140 entspricht allgemein
der Anordnung 50 der Fig. 2; sie ist noch nicht druckbehandelt
worden.
Erfindungsgemäß wird die Anordnung 140 entsprechend der Anord
nung 50 der Fig. 2 behandelt, indem sie zwischen aufeinanderzu
gerichteten Gesenkplatten druckbeaufschlagt wird, so daß sich
eine Anordnung 150 aus Dichtmittel und elektrischer Verbindung
ergibt (vergl. Fig. 9), bei der das Dichtmittel 120 die Drähte
105, 106, 107, 108, 109 auseinandergedrückt hat und in die Be
reiche 151 zwischen den Drähten eingedrungen ist. Die zusätz
lichen Laschen 130, 132 des Substrats 115 bieten eine gute Ab
deckung des Dichtmittels 120 auch dann, wenn ein Teil desselben
während der Druckbehandlung zu den Enden 152, 153 vordringt.
Das in Fig. 7 gezeigte Einrollen eines versetzt angeordneten
Auftrags 116 aus Dichtmittel 120 hält das Austreten von über
schüssigem Dichtmittel entlang den Seiten der elektrischen Ver
bindung 102 gering. Die Lasche 131 deckt das Dichtmittel 120 ab
und schließt es ein, so daß, wenn überhaupt, nur wenig davon
offenliegt. Wie die Fig. 10 zeigt, sichern die bei der Druck
behandlung im Dichtmittel auftretenden Kräfte einen guten Fluß
desselben in die Räume 151 zwischen den Drähten 105, 106, 107,
108, 109 und somit einen dichten Abschluß. Dieser Effekt wird
natürlich betont durch die oben beschriebene Verwendung von
Formplatten mit Gesenken bzw. Vertiefungen mit gegenüberliegen
den Seiten- und Abschlußflächen. Es ist einzusehen, daß der be
vorzugte Schritt einer Druckbehandlung für diese Ausführungs
form die Verwendung analog gestalteter Gesenkplatten sowie eine
Ausrichtung der Anordnung 140 relativ zu diesen entsprechend
der Ausführungsform gem. Fig. 1 bis 5 beinhaltet. Um die brei
ten Laschenbereiche der Anordnung 140 nahe den Enden 152, 153
zu ermöglich, kann es sinnvoll sein, die Gesenkplatten mit ver
hältnismäßig breiten End- bzw. Abschlußflächen analog den Flä
chen 66, 67 auszuführen.
In den Fig. 11 und 12 sind alternative Anwendungen der vorlie
genden Erfindung dargestellt. Insbesondere zeigt die Fig. 12
eine sogenannte "pigtail"-Verbindung 185, bei der ein von nur
einer Seite her der Verbindungsstelle zugeführtes Adernpaar
verbunden und mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 186 abge
dichtet ist. Die Fig. 12 soll zeigen, daß die Drähte nicht un
bedingt auf entgegengesetzten Seiten aus der Dichtanordnung 186
heraus verlaufen müssen; vielmehr können alle Drähte auf nur
einer Seite der Anordnung liegen. Auch in diesem Fall lassen
sich die Vorteile des erfindungsgemäßes Einsatzes von Druck und
hydraulischen Kräften zum Aufspreizen der Drähte und zum Ab
dichten der Räume zwischen ihnen erreichen. Es ist einzusehen,
daß die Dichtanordnung 186 der Fig. 11 ein Substrat 187 mit
einem Auftrag des Dichtmittels 188 aufweist.
Aus der Beschreibung zur Fig. 11 ist einzusehen, daß bei eini
gen Ausführungsformen der Erfindung unter Benutzung der erfin
dungsgemäßen Dichtanordnungen auch Verbindungen zwischen Dräh
ten und andersartigen Elementen - bspw. ringförmigen Anschluß
elementen - abdicht- und schützbar sind. Insbesondere zeigt die
Fig. 12 einen Kabelschuh 195, an den zwei parallele Drähte 196,
197 angeschlossen sind. Die Dichtanordnung 200 umschließt die
Verbindungsstelle zwischen den Drähten 196, 197 und dem Kabel
schuh 195. Der Bereich 201 zwischen den Drähten 196, 197 wird
von der Dichtanordnung 200 effektiv geschützt, da um diese er
findungsgemäß ein Substrat 202 mit einem Dichtmittelauftrag 203
herumgelegt worden ist.
Claims (10)
1. Anordnung mit einem Dichtmittelkissen zur Schaffung eines
gegen die Umwelt dichten Abschlusses um eine elektrische Ver
bindung, gekennzeichnet durch
- (a) ein flexibles Substrat mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden End- sowie einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Seitenkante und
- (b) ein Bett aus einem viscosen Dichtmittel, das am flexiblen Substrat haftet und eine solche Größe aufweist, daß es um eine abzudichtende Verbindung herumgeformt werden und sie umschließen kann, wobei das Dichtmittelbett ein im wesentlichen kontinuierliches Kissen bildet, das auf dem Substrat im wesent lichen an dessen erster Endkante angeordnet ist, und wobei die Seitenkanten und die zweite Endkante des Substrats das Dicht mittelkissen in einer Breite etwa gleich dessen maximaler Dicke überlappen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Substrat ein flächiges Element aus
klebrigem Allwetter-Vinylkunststoffmaterial aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Substrat eine Dicke von 0,1 mm bis
0,2 mm hat.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Dichtmittel eine weiche, klebrig ge
machte Elastomer-Zusammensetzung mit einer Viscosität von min
destens 2000 Poise bei einer Scherrate von 1/600 s und 75°C
aufweist.
5. Verfahren zum Herstellen eines gegen die Umwelt dichten
Abschlusses um eine elektrische Verbindung von mindestens zwei
Drähten, die nebeneinander auf die Verbindungsstelle hinzuver
laufen, dadurch gekennzeichnet, daß man
- (a) eine Dichtmittelkissen-Anordnung vorsieht, die ein
flexibles Substrat mit einem Bett aus einem viscosen Dichtmit
tel auf diesem aufweist, wobei
- (i) das flexible Substrat eine erste und eine zweite gegenüberliegende Seiten- sowie erste und zweite gegenüberliegende Endkanten hat,
- (ii) das Dichtmittelbett ein am Substrat haftendes, kontinuierliches Kissen aus Dichtmittel aufweist, das so groß und so orientiert ist, daß es im wesentlichen entlang der ersten Seitenkante des Substrats verläuft, wobei das Substrat Kantenlaschen aufweist, die an dessen zweiter Seitenkante und erster und zweiter Endkante über das Dichtmittelkissen hinaus vorstehen, und wobei
- (iii) das Dichtmittelbett eine erste und eine zweite Hälfte aufweist, von denen die erste Hälfte im wesentlichen an der ersten Seitenkante des Substrats angeordnet ist;
- (b) eine abzudichtende Verbindung so auf die erste Hälfte des Dichtmittelbetts legt, daß die beieinanderliegenden Drähte allgemein parallel zu den Seitenkanten des Substrats verlaufen;
- (c) die Dichtkissenanordnung um die Verbindung derart herumrollt, daß die Verbindung vom Dichtmittel einge- und um umschlossen wird, indem man die erste Seitenkante des Substrats zu dessen zweiter Seitenkante überrollt, wobei das Rollen zur Bildung einer in das Substrat eingewickelten, das Dichtmittel mit der elektrischen Verbindung zusammenfassenden Anordnung führt; und
- (d) von außen genügend Druck auf die in das Substrat eingewickelte Anordnung aus dem Dichtmittel und der elektri schen Verbindung aufbringt, daß die dabei entstehenden hydrau lischen Kräfte die beieinanderliegenden Drähte voneinander trennen und Dichtmittel zwischen sie drücken.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß man auf die in das Substrat eingewickel
te Anordnung aus dem Dichtmittel und der elektrischen Verbin
dung Druck aufbringt, indem man sie zwischen zwei Formplatten
zusammenpreßt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, die beiden Platten jeweils mit einer Ver
tiefung ausgebildet sind und die Vertiefungen mit Mitteln zum
Leiten der Dichtmittelströmung versehen sind derart, daß letz
tere allgemein rechtwinklig auf die beiden beieinanderliegenden
Drähte gerichtet wird, um diese zu trennen.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- (a) die Formplatten jeweils eine konkave Vertiefung ent halten und die Formplatten so angeordnet sind, daß sie während der Druckausübung spiegelbildlich zueinander liegen; und daß man
- (b) die in das Substrat eingewickelte Anordnung aus dem Dichtmittel und der Verbindung so ausrichtet, daß das Dicht mittelkissen mindestens teilweise zwischen den beiden konkaven Vertiefungen liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- (a) das Dichtmittel feuchtigkeitsfest ist und eine Viscosität von mindestens 2000 Poise bei einer Scherrate von 1/600 s und 75°C hat, und daß
- (b) beim Zusammenpressen auf die Anordnung aus dem Dichtmittel und der Verbindung einen Druck von mindestens etwa 1,38 MPa (200 lbs./sq.in.) aufbringt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Druck niedriger als etwa 6,2 MPa
(900 lbs./sq.in.) ist.
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