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Flüssigkeitsdichte Durchführung für elektrische Leiter Die Erfindung
betrifft flüssigkeitsdichte Durchführungen für elektrische Leiter, und zwar insbesondere
eine Verbindung zwischen einem biegsamen, isolierten Kabel von einer Seite einer
Wandung, die unter einem vergleichsweise hohen Druck steht, mit einem Leiter an
der anderen Seite der Wandung, auf der ein verhältnismäßig niedriger Druck lastet.
Man hat bereits bei Kabeleinführungen das Kabelende mit einer Isolierstoffverstärkung
versehen, die durch Druck abdichtend an die Durchführungswand gepreßt wird. Bei
Durchführungen mit Durchführungsbolzen hat man auch schon diesen Bolzen mit einem
Ansatz versehen, der sich abdichtend gegen einen Schulterabsatz in der Wand legt.
Diesen bekannten flüssigkeitsdichten Durchführungen gegenüber ist die erfindungsgemäße
Durchführung dadurch gekennzeichnet, daß sich eine am isolierten Kabelende vorgesehene,
zusätzliche Isolierstoffverstärkung aus nachgiebigem Material durch den Flüssigkeitsdruck
gegen das gleichzeitig als Verbindungsglied zwischen den von der Niederdruckseite
durch das Wandungsloch führenden Leiter und dem Kabel dienende Druckglied und gegen
die Lochwand preßt und das Kaltverfließen dieses nachgiebigen, unter dem Flüssigkeitsdruck
stehenden Materials durch einen zwischen dem
Druckglied und dem
Schulteransatz vorgesehenen. der Dauerverformung widerstehenden Isolierstoff verhindert
ist.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige Ausführungsbeispiele
der flüssigkeitsdichten Durchführung an Hand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt
in Fig. i einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Durchführung, in Fig.2
einen entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform und in Fig. 3 einen
entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform.
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jede der dargestellten Vorrichtungen stellt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Anwendung auf einen elektrischen Tauchmotor dar, bei welchem der
Motor in ein Gehäuse eingeschlossen ist, welches mit Flüssigkeit, die ständig unter
Druck stehen kann, angefüllt ist. Die Wicklung des Motors besteht in der üblichen
Weise aus einem Leiter mit einer biegsamen, wasserdichten Isolierung, wie beispielsweise
Preßstoffen oder natürlichem oder synthetischem Kautschuk. Hierbei müssen die Zu-und
Ableitungen von dem isolierten Leiter im Innern des Motorgehäuses nach einem Speisekabel
außerhalb desselben, isoliert durch Löcher in der Wandung des Motorgehäuses, hindurchgeführt
werden. Durch die Erfindung wird eine Abdichtung geschaffen, welche die Möglichkeit
eines Leckens von Flüssigkeit durch diese Löcher trotz des Druckes in dem Gehäuse
verhindert. In allen drei Figuren ist die Wandung mit i bezeichnet, das äußere Speisekabel
mit 2 und der innere Leiter des Motors, welcher an das äußere Speisekabel anzuschließen
ist, mit 3.
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Gemäß Fig. i weist die Wandung i des Gehäuses ein durch dieselbe gebohrtes
Loch mit geraden Seiten auf, welches durch einen mittels einer Schweißung 5 befestigten
Stopfen oder eine Hülse 4 aus Stahl ausgefüllt ist. Dieser Stopfen q. bildet daher
einen Teil der Wandung des Gehäuses. Das Loch durch die Wandung des Gehäuses für
die Durchführung des Leiters, welcher das Kabel 2 mit dem Kabel 3 verbindet, wird
durch eine Bohrung dieses Stopfens oder Hülseneinsatzes ¢ gebildet.
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Dieses Loch ist abgestuft, so daß es einen Teil von größerem Durchmesser
5a und einen Teil von kleinerem Durchmesser 5b aufweist, wobei der Teil von größerem
Durchmesser sich nach der Innenseite des Gehäuses und der von kleinerem Durchmesser
nach außen öffnet. Auf diese Weise wird in dem Loch ein Schultervorsprung 5c gebildet,
welcher mit seiner Stirnfläche nach der Innenseite des Gehäuses gerichtet ist.
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Innerhalb des Lochteiles von größerem Durchmesser 5a liegt ein zylindrisches
Axialdruckglied 6 aus leitendem Werkstoff, beispielsweise Elektrobronze: Dieses
Druckglied 6 liegt gegen die Schulter 5c an, und zwar unter Zwischenschaltung eines
isolierenden Druckdichtungsringes 7, beispielsweise aus Glimmer, und sein Umfang
wird gegen den inneren Umfang des Loches durch eine geeignete isolierende Buchse
8, beispielsweise aus synthetischem Harz, isoliert. Ein Stab g, welcher beispielsweise
durch Eisenschrauben und Befestigung durch Löten leitend mit dem Druckglied 6 verbunden
ist, erstreckt sich durch den Teil 511 von kleinerem Durchmesser nach der
Außenatmosphäre; er ist gegen das Loch durch eine geeignete Büchse io, beispielsweise
aus synthetischem Harz, isoliert und ist an seinem äußeren Ende so ausgebildet,
daß er an das Außenkabel angeschlossen werden kann.
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Das Innenkabel 3 ist zentral durch den Teil von größerem Durchmesser
5a des Loches hindurchgeführt und ist leitend, beispielsweise durch Löten, mit der
Mitte des Druckgliedes 6 verbunden, so daß derart die elektrische Verbindung hergestellt
ist. Dieses Innenkabel 3 ist, wie oben erwähnt, mit biegsamem, isolierendem, wasserdichtem
Material i i, wie Preßstoff, überzogen. Das Kabelende ist von seinem isolierenden
Überzug befreit, um es an das Druckglied 6 anschließen zu können, und der Teil desselben,
von dem der Überzug abgestreift worden ist, wird später mit dem gleichen Material
isoliert, das an ihn angeformt, mit der vorhandenen Isolation zusammengeschmolzen
und so geformt wird, daß ein verstärkter Kragen ija gebildet wird, der dicht in
den Teil 5a des Loches von größerem Durchmesser hineinpaßt und der Stirnfläche des
Druckgliedes anliegt. Eine Ringmutter 12, deren Außenumfang mit Gewinde versehen
ist und die eine mittlere Bohrung aufweist, durch welche das isolierende Kabel 3
hindurchgeführt ist, wird in den Lochteil 5a von größerem Durchmesser eingeschraubt
und preßt sich gegen dasverdickte Kragenstück i ja. Die Mutter wird hinreichend
stark angezogen, um das verdickte Kragenstück so weit zusammenzupressen, daß das
Material desselben einen dichten Abschluß gegen das Druckglied 6 und auch den umgebenden
Umfang des Loches bildet. Der Druck ist aber nicht so stark, daß irgendein merkliches
Kaltfließen des Materials durch die Bohrung der Mutter 12 zustande kommt. An das
verdickte Kragenstück iia schließt ein Halsteil iib an, der sich auf eine gewisse
Entfernung in die Bohrung der Mutter erstreckt. Dieser Halsteil i 1b geht in die
normale Isolierung des Kabels von kleinerem Durchmesser über, so daß ein kleiner
Zwischenraum zwischen der normalen Isolierung und der Bohrung der Mutter verbleibt,
zu welchem die Flüssigkeit in dem Gehäuse Zutritt hat. Vorzugsweise wird ein Dichtungsring
13, beispielsweise aus Stahl, zwischen der Ringmutter 12 und dem verstärkten Kragenstück
iia vorgesehen. Der Halsteil des Kragenstückes paßt dicht in die Bohrung des Dichtungsringes
hinein.
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Es ist hieraus ersichtlich, daß bei kleinen Flüssigkeitsdrücken der
Druck der Ringmutter 12 ausreicht, um eine Abdichtung herzustellen, indem das Material
des verbreiterten Kragenstückes i i a gegen das Druckglied 6 und gegen den Umfang
des Lochteiles 5a gedrückt `wird. Bei höheren Drücken drückt die Flüssigkeit einfach
das Material des Kragenstückes um so dichter gegen das Druckglied und gegen den
Umfang des Lochteiles.
Auf diese Weise wird ein eichelartiger Körper
gebildet, welcher unter Druck selbstdichtend wirkt. Da auf alle dem Flüssigkeitsdruck
ausgesetzten Flächen des geformten Isolierkörpers gleicher Flüssigkeitsdruck wirkt,
kann dieser Körper nicht innerhalb der Abdichtungstasche durch die Bohrung der Ringmutter
12 zurückgepreßt werden.
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Erwünschtenfalls kann ein federnder Dichtungsring 1q., beispielsweise
ein gewellter Dichtungsring oder ein federnder Ring anderer geeigneter Ausbildung,
zwischen die Ringmutter 12 und den Dichtungsring 13 eingeschaltet werden. Der Zweck
dieses federnden Dichtungsringes 14 besteht darin, einen leichten Anfangsdruck auf
die nachgiebige Isolierung auszuüben. Bei Fehlen eines solchen federnden Dichtungsringes
könnte ein Kaltfluß der Isolierung durch die Öffnung in der Ringmutter 12 oder irgendwelche
Aushöhlungen oder Ungleichmäßigkeiten der Oberfläche des Loches zu einer gewissen
Undichtigkeit der Abdichtung führen.
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Zum Anschluß des Kabels 3 an das Druckglied 6 ist an dieses ein damit
koaxialer Schaft 6,1 von verringertem Durchmesser angeformt, der eine Bohrung aufweist,
welche das Kabel 3 aufnimmt. Der Stopfen q. besitzt an seinem inneren Ende einen
etwas verdickten Kopf q.a, welcher gegen die innere Fläche der Wandung i des Gehäuses
anliegt, wenn der Stopfen völlig eingesetzt ist. Das äußere Ende des Stopfens springt
etwas über die äußere Fläche der Gehäusewandung vor, und die Schweißung 5 zwischen
seinem vorspringenden Ende und der Gehäusewandung ist ringförmig. Es ist - ersichtlich,
daß diese Ausführung den Vorteil besitzt, daß das ganze Loch für den Stopfen bzw.
die Hülse leicht von außen maschinell in die Gehäusewandung gebohrt werden kann.
Ferner kann durch Abschneiden des vorspringenden Endes des Stopfens od. dgl. dieser
leicht entfernt und durch einen anderen ersetzt werden. Ferner kann auch auf den
Stopfen q. verzichtet und das abgestufte Loch unmittelbar in der Wandung des Gehäuses
hergestellt werden.
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Fig. 2 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig.
i dargestellten Konstruktion, deren Merkmal darin besteht, daß die Sicherheit der
Abdichtung gesteigert wird, indem der elektrische Ixckweg im Falle eines etwaigen
Leckens von Wasser oder einer anderen leitenden Flüssigkeit verlängert wird. Entsprechend
dieser Ausführungsform besitzt das Druckglied 6 einen verhältnismäßig langen Schaft
oder Ansatz 6b, der in axialer Richtung nach der Innenseite des Motorgehäuses vorspringt,
und die innere Kabelseele 3 ist an das Ende dieses Ansatzes angeschlossen. Die gesamte
Einheit, die aus diesem Druckglied 6 mit seinem Ansatz 6b und dem Schaft 9, der
von ihm aus nach außen vorspringt, besteht, ist in hartem Isolierstoff 15 eingeschlossen,
der ohne nennenswerten Kaltfluß erheblichen mechanischen Beanspruchungen widerstehen
kann. Die biegsame Isolierung i i a, die den verdickten Kragen bildet, kann entweder
dicht auf die isolierende Abdeckung 15 des Schaftes oder Ansatzes aufgepaßt oder
an diesen angeformt sein. Die erstere Möglichkeit gestattet die Herstellung der
beschriebenen Einheit als Ganzes aus einem Stück, jedoch kann dabei im Falle des
Leckens ein Flüssigkeitsfilm gebildet werden. Die zweite Alternative ist hinsichtlich
ihrer Ausführung schwieriger, jedoch ist hierbei völlige Sicherheit gegen die Bildung
eines leitenden Flüssigkeitsfilms im Innern des Abdichtungskörpers vorhanden. Es
werden durch Flüssigkeitslecken keine elektrischen Verluste veranlaßt, solange nicht
die Flüssigkeit das äußere Klemmenende erreicht.
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In Fig. 2 ist der Stopfen q. weggelassen, und das abgestufte Loch
5a, 5b ist unmittelbar in der Wandung i des Gehäuses hergestellt, jedoch kann selbstverständlich
auch der Stopfen gemäß Fig. i bei der Anordnung nach Fig. 2 verwendet werden.
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In Fig. 2 sind ferner die isolierenden Teile 7, 8 und io gemäß Fig.
i nicht notwendig, da ihre isolierende Wirkung hier dem Körper 15 zufällt. In den
anderen Beziehungen entspricht Fig. 2 der Fig. i, und dieselben Bezugszeichen sind
für die gleichen Teile der beiden Figuren verwendet.
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Die Anordnung nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der nach Fig.
i. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die isolierenden Teile 7, 8 und io in
Fortfall kommen und eine aus einem Stück bestehende Abdeckung aus formbarem Stoff
i ic das ganze Druckglied 6 zusammen mit seinem Schaft 6a und dem Schaft 9 überdeckt
und die Verbindung zu dem Überzug i i des Leiters 3 herstellt. Dieses Material iic
ist das gleiche, beispielsweise Polyvinylchlorid, wie das Material i i und wird
mit diesem zusammengeschmolzen, so daß ein einziger homogener Überzug von dem Isolierstoff
sich von dem Kabel 3 nach dem äußeren Ende des Schaftes 9 erstreckt. Damit der Teil
dieses Überzuges, welcher zwischen dem Druckkörper 6 und der Schulter 5c des Bohrungsloches
liegt, ohne allmähliche Deformierung den starken Drücken widerstehen kann, die als
Folge des Flüssigkeitsdruckes innerhalb der Gehäusewandung i auftreten, wird ein
verstärkender Dichtungsring 16 aus Glasfasergewebe oder ähnlichem starkem Isolierstoff
mit hohem Schmelzpunkt in diesen Teil des Überzugsmaterials während des Formgebungsvorganges
eingeschlossen, der ständig eingebettet und durch dieses Überzugsmaterial isoliert
bleibt. Auf diese Weise wird ein mechanisch starkes Druckelement geschaffen, welches
den erwähnten starken Axialdrücken Widerstand leisten kann.
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Die ungeteilte isolierende Abdeckung gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung verringert die Gefahr des Auftretens von elektrischen Leckströmen.
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Andere Unterschiede von geringerer Bedeutung zwischen der Ausführungsform
nach Fig. 3 und der nach Fig. i sind: a) daß das Loch durch die Wandung i des Gehäuses,
welches den Stopfen q. aufnimmt, versenkt ist, so daß der erweiterte Teil q.a des
Stopfens in dem versenkten Ende untergebracht ist, b) daß das Druckglied 6 etwas
eingewölbt ist und der Stab 9 aus einem Stück mit dem Druckglied besteht. Der federnde
Dichtungsring 14 kann
in Fortfall kommen, obwohl dieser selbstverständlich,
wenn erwünscht, ebenfalls verwendet werden könnte.