DE4225267C3 - Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät - Google Patents
Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches SchaltgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltge
rät, insbesondere einen Näherungsschalter, mit einem an einer Stirnseite geschlosse
nen Gehäuse und mit einem das Gehäuse an der offenen Stirnseite verschließenden,
mit einer Kabeldurchführung versehenen Stopfen (vgl. z. B. die DE 30 41 657 C2 und die DE-OS 38 18 499).
Elektrische Schaltgeräte der in Rede stehenden Art weisen eine aus elektrischen und
elektronischen Bauteilen bestehende elektrische Schaltung auf, zu der in der Regel
ein Anwesenheitsindikator gehört, z. B. ein von außen beeinflußbarer Oszillator. Die
elektrische Schaltung ist dabei ganz oder zumindest teilweise auf einem Bauteilträger
verwirklicht, der vorzugsweise aus einem flexiblen Material besteht. Der Anwesen
heitsindikator, beispielsweise also der Oszillator, befindet sich in der Regel an der ge
schlossenen Stirnseite des Gehäuses.
Wenn es einleitend heißt, daß zu dem elektronischen Schaltgerät, mit dem sich die Er
findung befaßt, ein an der Stirnseite geschlossenes Gehäuse gehört, so muß dieses
Gehäuse nicht einstückig ausgeführt sein. Vielmehr sind auch solche Gehäuse ge
meint, die aus einem Hülsenteil und einem separaten Deckelteil bestehen (vgl. dazu
die DE-OS 38 18 499). Auch kann das - einteilig- oder mehrteilig ausgeführte -
Gehäuse von einer vorzugsweise metallischen Außenhülse umgeben sein (vgl. dazu
die DE-OS 38 18 499).
Bei elektronischen Schaltgeräten der Art, von der die Erfindung ausgeht, ist die Re
alisierung des das Gehäuse an der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Ka
beldurchführung versehenen Stopfens und die Verbindung des Stopfens mit dem
Gehäuse nicht unproblematisch. Der Stopfen muß nämlich vor allem eine einwand
freie Gehäuse- und Kabelabdichtung gewährleisten, so daß die VDE-Schutzart IP 67
oder IP 68 ohne weiteres erreicht werden kann.
Bei elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art ist die elektrische Schal
tung häufig von Gießharz umgeben. Auch daraus entstehen besondere Probleme in
bezug auf den Stopfen. In der Regel sind vollständig vergossene Schaltgeräte nur
durch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand möglich, beispielsweise durch einen
sogenannten "Kanülenverguß mit Steiger".
Im übrigen führen - mit vertretbarem Aufwand nicht vermeidbare - Maßschwankun
gen des Gehäuses und des Kabels zu Problemen, und zwar sowohl bei aus elasti
schem Material bestehendem Stopfen als auch bei aus nicht elastischem Material be
stehenden Stopfen. In dem einen wie in dem anderen Fall müssen besondere Abdich
tungen vorgesehen werden, beispielsweise Dichtlippen oder O-Ringe (vgl. dazu die
DE-OS 38 18 499).
Schließlich muß bei den elektronischen Schaltgeräten, mit denen sich die Erfindung
befaßt, eine sogenannte Kabelzugentlastung verwirklicht werden. Das geschieht in
der Regel einerseits durch eine Fixierung der Kabeladern, andererseits durch eine Fi
xierung des Kabelmantels; in beiden Fällen trägt der Stopfen zur Kabelzugentlastung
wenig bei.
Aus der DE-OS 40 17 077 ist als nächstkommender Stand der Technik eine Abdich
tungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät bekannt, bei der ein die Stirnseite
eines Gehäuses verschließender Stopfen aus einem Thermoplast besteht, der um ein
teilweise abisoliertes Kabel gespritzt wird, wobei das Kabel im Bereich des vollstän
dig abisolierten, bereits verzinnten Leiters mit einer Schmelzkleberschicht umgeben
ist. Beim Umspritzen des Kabels mit dem Thermoplasten entsteht eine innige Verbin
dung zwischen der Schmelzkleberschicht und dem Thermoplasten. Problematisch ist
bei dieser bekannten Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät, daß
einerseits die Herstellung relativ aufwendig ist und andererseits lediglich eine gute
Abdichtung für die Kabeldurchführung, nicht jedoch für die Verbindung des Stop
fens mit dem Gehäuse gewährleistet ist.
Die Abdichtung von Kabeldurchführungen ist auch aus der DE-OS 33 41 618 und
der DE-PS 35 01 243 bekannt. Hier ist jeweils die Abdichtung einer Verbindungs
stelle zwischen zwei Kabeln mit Hilfe einer schrumpfbaren Kabelmuffe offenbart, wo
bei der Raum innerhalb der Kabelmuffe zumindest teilweise mit Schmelzkleber ausge
füllt wird, um eine Abdichtung und Zugentlastung für die Kabelverbindung zu ge
währleisten.
Schließlich ist aus der DE-OS 39 36 956 ein Verfahren zum Umschließen einer Ver
bindungsstelle elektrisch leitender Elemente mit einem Schmelzkleber bekannt. Die
hier beschriebene Umhüllung dient jedoch lediglich der elektrischen Isolation der
elektrisch leitenden Elemente.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die zuvor erläuterte, zum Stand der
Technik gehörende Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät in be
zug auf den Stopfen, in bezug auf die "Verbindung" des Stopfens mit dem Gehäuse
und in bezug auf den Anschluß des Kabels, insbesondere in bezug auf die Kabelzug
entlastung, zu verbessern.
Die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung, bei der die zuvor hergeleitete und
dargestellte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stopfen aus einem Metall- oder Kunststoff-Formteil und aus einem
aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil besteht und daß das Metall- oder
Kunststoff-Formteil mindestens eine das Ergänzungsteil zumindest teilweise aufneh
mende Ausnehmung aufweist.
Schmelzkleber sind lösungsmittelfreie, thermoplastische Einkomponenten-Klebstoffe,
die ihren Aggregatzustand durch Erwärmung von fest nach flüssig ändern. Schmelz
kleber gibt es vor allem auf der Basis von EVA = Ethylenvinylacetat-Copolymer, PA
= Polyamid, aPO = Amorphe Poly-Alpha-Olefine, TK = Thermoplastischer Kautschuk
und PU = Prepolymer aus Polyesterurethan. Sie zeichnen sich aus durch eine abso
lute Abdichtung gegen Feuchtigkeit, hohe Wärmestandfestigkeit, exzellentes Tempe
raturverhalten, sehr gute Haftung auf unterschiedlichen Materialien, hohe Alterungs
beständigkeit, hohe Chemikalienbeständigkeit, Spannungsrißbeständigkeit, Pilz- und
Fäulnisbeständigkeit sowie sehr gute Verarbeitungseigenschaften.
Bei der erfindungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung ist erreicht, daß der Stopfen, der
aus einem Metall- oder Kunststoff-Formteil und aus einem aus einem Schmelzkleber
bestehenden Ergänzungsteil besteht, vorgefertigt und dann bei Bedarf in die offene
Stirnseite des Gehäuses des elektronischen Schaltgeräts eingeführt und mit dem Ge
häuse fest verbunden werden kann. Dafür wird der in die offene Stirnseite des Ge
häuses eingesteckte Stopfen erwärmt, wodurch sich der Aggregatzustand des
Schmelzklebers von fest nach flüssig verändert, so daß der Schmelzkleber in die das
Ergänzungsteil zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung hineinfließen kann,
so daß nach dem Abkühlen und dem damit verbundenen Aushärten des Schmelzkle
bers eine feste, dichte und verläßliche Verbindung des Stopfens mit dem Gehäuse des
elektronischen Schaltgeräts gewährleistet ist.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung ergeben sich aus den
dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen. Im übrigen wird die Erfin
dung im folgenden anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeich
nung nochmals - und ergänzend - erläutert; es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines ersten Ausführungs
beispiels eines elektronischen Schaltgeräts,
Fig. 2 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels eines elektronischen Schaltgeräts,
Fig. 3 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines dritten Ausführungs
beispiels eines elektronischen Schaltgeräts und
Fig. 4 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines vierten Ausführungs
beispiels eines elektronischen Schaltgeräts, jedoch ohne das Gehäuse.
Die Figuren zeigen ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Näherungs
schalter, mit einem - nur teilweise dargestellten - hülsenförmigen, an der nicht darge
stellten Stirnseite geschlossenen Gehäuse 1 und mit einem das Gehäuse 1 an der offe
nen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchführung 2 versehenen Stopfen 3.
Nicht dargestellt ist der "wesentliche Inhalt" des Gehäuses 1, nämlich eine aus elektri
schen und elektronischen Bauteilen bestehende elektrische Schaltung, die zumindest
teilweise auf einem Bauteileträger 4 verwirklicht ist. Durch die Kabeldurchführung 2
des Stopfens 3 ist ein Kabel 5 bis an den Bauteileträger 4 herangeführt.
Wie nun die Fig. 4 zeigt, besteht der Stopfen 3 aus einem Metall- oder Kunststoff-
Formteil 8 und aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil 9. Dabei weist
das Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 das Ergänzungsteil 9 aufnehmende Ausneh
mungen 10, 11, 12 auf. Im einzelnen sind die das Ergänzungsteil 9 aufnehmenden
Ausnehmungen 10, 11, 12 als innenliegende Erweiterung der Kabeldurchführung 2
(Ausnehmung 10), als außenliegende, ringförmige Nut (Ausnehmung 11) und als die
Ausnehmung 10 und die Ausnehmung 11 miteinander verbindende, radial verlau
fende Bohrungen (Ausnehmungen 12) in dem Metall- oder Kunststoff-Formteil 8
ausgebildet. Das hat dann die Konsequenz, daß das - aus einem Schmelzkleber beste
hende - Ergänzungsteil 9 zunächst nur in der Ausnehmung 10 vorhanden ist, die als
innenliegende Erweiterung der Kabeldurchführung 2 ausgebildet ist. Erst nach dem
Einführen des Stopfens 3 in das Gehäuse 1 und dem anschließenden Erwärmen des -
aus einem Schmelzkleber bestehenden - Ergänzungsteils 9 erstreckt sich dieses auch
in die - als radiale Bohrungen ausgeführten - Ausnehmungen 12 und über die Aus
nehmungen 12 in die - als ringförmige Nut ausgebildete - Ausnehmung 11.
Im übrigen zeigt die Fig. 4, daß das Ergänzungsteil 9 an seinem dem nicht dargestell
ten Gehäuse 1 zugewandten Ende das Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 übergreift.
Nach dem Einführen des Stopfens 3 in das Gehäuse 1 und dem Erwärmen des - aus
einem Schmelzkleber bestehenden - Ergänzungsteils 9 des Stopfens 3 besteht über
zwei Zylindermantelflächen Haftkontakt zwischen dem Ergänzungsteil 9 des Stop
fens 3 und dem Gehäuse 1 und damit zwischen dem Stopfen 3 und dem Gehäuse 1.
Im übrigen besteht Haftkontakt zwischen dem Ergänzungsteil 9 des Stopfens 3 und
dem Kabel 5 und damit zwischen dem Stopfen 3 und dem Kabel 5.
Schließlich zeigen die Fig. 1 bis 3 noch insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiele
elektronischer Schaltgeräte, als das Gehäuse 1 im Bereich des Stopfens 3 eine innen
liegende, ringförmige Nut 13 aufweist; der Stopfen 3 ist in der Nut 13 des Gehäuses 1
verankert.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten elektronischen Schaltgeräte sind in bezug auf den
Stopfen 3, in bezug auf die "Verbindung" des Stopfens 3 mit dem Gehäuse 1 und in
bezug auf den Anschluß des Kabels 5, insbesondere in bezug auf die Kabelzugentla
stung, wesentlich verbessert gegenüber den elektronischen Schaltgeräten, die zum
Stand der Technik gehören und von denen die Erfindung ausgeht.
Bei dem elektronischen Schaltgerät ist des weiteren die "Verbindung" des Stopfens 3
mit dem Gehäuse 1 ausgesprochen einfach zu realisieren. Weil diese "Verbindung"
dauerhaft ist und eine absolute Abdichtung gegen Feuchtigkeit gewährleistet ist,
liegt eine einwandfreie Gehäuse- und Kabeldichtung vor, so daß die VDE-Schutzart
IP 67 oder IP 68 problemlos erreicht wird.
Auch dann, wenn, wie bei elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art
üblich, die elektrische Schaltung von Gießharz umgeben ist, entstehen keine beson
deren Probleme, weil der erfindungsgemäß zumindest teilweise aus einem Schmelz
kleber bestehende Stopfen 3 dann in das Gehäuse 1 eingebracht bzw. an das Gehäu
se 1 angebracht wird, wenn das elektronische Schaltgerät im übrigen fertig ist, insbe
sondere also bereits - ohne Stopfen 3 - problemlos mit Gießharz gefüllt worden ist.
Soll bei elektronischen Schaltgeräten, bei denen die elektrische Schaltung von Gieß
harz umgeben ist, innerhalb des Schaltgerätes ein durch Luft ausgefüllter Freiraum
nicht bleiben, so ist es ohne weiteres möglich, den Schmelzkleber in das im übrigen
"gefüllte" Gehäuse 1 einzubringen, wobei die dem Stopfen 3 zugewandte endseitige
Ausbildung des Gießharzes 6, d. h. die Trennstelle zwischen dem Gießharz 6 und dem
Stopfen 3, unproblematisch ist, und zwar sowohl in bezug auf deren Lage als auch in
bezug auf deren Ausbildung. Dabei werden also dann ohne weiteres Stopfen reali
siert, deren in das Gehäuse 1 hineinragende Enden sich entsprechend der Konfigura
tion des Gießharzes 6 ausbilden.
Von erheblichem Vorteil ist des weiteren, daß - mit vertretbarem Aufwand nicht ver
meidbare - Maßschwankungen des Gehäuses 1 und des Kabels 5 nicht zu Problemen
führen, weil der einen Schmelzkleber aufweisende Stopfen 3 sich - im flüssigen Zu
stand, also nach dem Erwärmen - den vorgegebenen Maßen "anpaßt".
Schließlich ist von erheblicher Bedeutung, daß bei dem elektronischen Schaltgerät
unmittelbar durch den Stopfen 3 die Kabelzugentlastung realisiert werden kann.
Zwischen dem Kabel 5 und dem Stopfen 3 einerseits, zwischen dem Stopfen 3 und
dem Gehäuse 1 andererseits wird eine dauerhafte Verbindung realisiert, die in der
Lage ist, erhebliche Zugkräfte aufzunehmen.
Claims (6)
1. Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen
Näherungsschalter, mit einem an einer Stirnseite geschlossenen Gehäuse und mit ei
nem das Gehäuse an der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchfüh
rung versehenen Stopfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (3) aus einem
Metall- oder Kunstoff-Formteil (8) und aus einem aus einem Schmelzkleber bestehen
den Ergänzungsteil (9) besteht und daß das Metall- oder Kunststoff-Formteil (8) min
destens eine das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung
(10, 11, 12) aufweist.
2. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das
Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (10) als innenlie
gende Erweiterung der Kabeldurchführung (2) ausgebildet ist.
3. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (11) als
außenliegende, vorzugsweise ringförmige Nut ausgebildet ist.
4. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die das Ergänzungsteil (9) teilweise aufnehmende, als innenliegende Erweiterung der
Kabeldurchführung (2) ausgebildete Ausnehmung (10) und die das Ergänzungsteil
(9) teilweise aufnehmende, als außenliegende Nut ausgebildete Ausnehmung (11)
durch mindestens eine, vorzugsweise radial verlaufende Bohrung als weitere Aus
nehmung (12) für die Aufnahme des Ergänzungsteils (9) miteinander verbunden sind.
5. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ergänzungsteil (9) an seinem dem Gehäuse (1) zugewandten Ende
das Metall- oder Kunststoff-Formteil (8) überragt, vorzugsweise übergreift.
6. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich des Stopfens (3) eine innenliegende, vor
zugsweise ringförmige Nut (13) aufweist und der Stopfen (3) in der Nut (13) des Ge
häuses (1) verankert ist.
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