WO2022063364A1 - Vorrichtung zum druckdichten durchführen einer leitung durch eine wand und verfahren zur herstellung der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum druckdichten durchführen einer leitung durch eine wand und verfahren zur herstellung der vorrichtung Download PDF

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WO2022063364A1
WO2022063364A1 PCT/DE2021/200096 DE2021200096W WO2022063364A1 WO 2022063364 A1 WO2022063364 A1 WO 2022063364A1 DE 2021200096 W DE2021200096 W DE 2021200096W WO 2022063364 A1 WO2022063364 A1 WO 2022063364A1
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WO
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sleeve
line
wall
pressure
jacket
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PCT/DE2021/200096
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French (fr)
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Stefan Stelzl
Axel Seikowsky
Christian Ecke
Thomas Wisspeintner
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MICRO-EPSILON-MESSTECHNIK GmbH & Co. K.G.
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Priority to EP21777630.1A priority patent/EP4122302A1/de
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L5/00—Devices for use where pipes, cables or protective tubing pass through walls or partitions
    • F16L5/02—Sealing
    • F16L5/10—Sealing by using sealing rings or sleeves only
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings
    • H05K5/069—Other details of the casing, e.g. wall structure, passage for a connector, a cable, a shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/013—Sealing means for cable inlets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G3/00—Installations of electric cables or lines or protective tubing therefor in or on buildings, equivalent structures or vehicles
    • H02G3/02—Details
    • H02G3/06—Joints for connecting lengths of protective tubing or channels, to each other or to casings, e.g. to distribution boxes; Ensuring electrical continuity in the joint
    • H02G3/0616—Joints for connecting tubing to casing
    • H02G3/0625—Joints for connecting tubing to casing with means for preventing disengagement of conductors
    • H02G3/065—Joints for connecting tubing to casing with means for preventing disengagement of conductors with means biting into the conductor-insulation, e.g. teeth-like elements or gripping fingers

Definitions

  • the invention relates to a device for passing a line comprising a deformable casing through a passage in a wall in a pressure-tight manner, the wall separating a first pressure area from a second pressure area.
  • the pressure areas can have different pressures, for example atmospheric pressure on one side and negative or positive pressure on the other side.
  • high temperatures or very different temperatures can prevail on both sides.
  • wall is to be understood in the broadest sense. This can be a wall between two rooms or a wall as part of a housing. It is essential that this is a passage through a wall that separates different pressure areas from one another, with the passage of the line being understood as a weak point for isolating the two areas.
  • a sensor In industrial applications in measurement technology, there is often a requirement to operate different components of a measurement chain in different pressure ranges. For example, a sensor is often operated in a different ambient pressure range than the associated evaluation electronics. To do this, the control and signal lines between the sensor and the evaluation electronics must be routed via a bushing from one pressure area to the other pressure area.
  • pressure or vacuum bushings are common or known from practice.
  • the line In the case of feedthroughs for vacuum, the line is usually separated and then routed to the opposite side via glued, encapsulated or glass-enclosed pins.
  • the disadvantage of this type of implementation is the complex manufacturing and assembly process. At the point of separation, the ambient medium could also be pressed into the cable, eg between the inner conductor and the shield, or between the strands. If the pressure drops quickly, the pipe jacket could burst.
  • Pressure bushings are usually constructed in such a way that the entire line is routed through the opening with a cable gland with a steel conduit thread (PG screw connection) or similar, and then with an O-ring or similar on the jacket of the line and the opening sealed by screwing.
  • the disadvantage is their complex and large-volume construction. PG glands require a lot of space, are heavy and consist of several parts.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing a device of the generic type in such a way that the aforementioned disadvantages are at least largely eliminated.
  • the device should be suitable for both pressure and vacuum applications.
  • the device should not be damaged in the area of the leadthrough, even over a longer period of use.
  • tightness should be ensured over a wide temperature range, for example over a temperature range of about -20°C to +200°C.
  • a corresponding method for producing such a device is also to be specified.
  • the above object is achieved by the features of claim 1 in relation to the device according to the invention. Accordingly, it is a device for the pressure-tight passage of a line comprising a deformable jacket through a passage in a wall which separates a first pressure area from a second pressure area.
  • the device comprises a sleeve surrounding the line in the area of the bushing, which has at least two annular constrictions, notches, grooves or the like that are spaced apart from one another and are formed by forming Sleeve-acting integral ring seal is upset, the sleeve being pressure-tightly connected or connectable to the wall around the passage, at least from one side.
  • a seal between the line and the sleeve is produced in situ, namely by simulating the functional principle of a sealing ring, which is produced from the jacket of the line by means of a circumferential constriction, notch, groove or the like in a metal sleeve, with adjacent notches containing the material of the Coat to upset each other, creating a kind of integral sealing ring is formed by material elevation.
  • a more or less raised “sealing ring” is created as an integral part of the jacket material.
  • the term "line” is also to be understood in the broadest sense.
  • This can be an electrical line, for example.
  • the line can also be an optical line, for example a fiber optic cable. It is also conceivable that the line is designed as a fluid line, for example in the sense of a pneumatic or hydraulic line. It is essential for the cable that there is a plastically deformable sheath, which does not necessarily have to be elastic. Cables with a sheath made of PVC, PUR, FKM (FFKM), FPM (FFPM), PTFE, ductile metal, etc. are particularly suitable.
  • the sleeve through which the line is routed is preferably made of ductile metal, so that it can be shaped using a suitable tool that acts on the jacket material.
  • the material of the sleeve can be any malleable metal.
  • the material of the sleeve is approximately matched to the material of the wall with regard to the coefficient of thermal expansion, so that no stress cracks occur during operation, particularly with temperature fluctuations, due to different coefficients of thermal expansion in the area of a possible connection.
  • At least one further ring-shaped constriction is provided, so that a total of three constrictions are formed. This means that two ring seals are formed between the constrictions by material displacement/upsetting of the jacket material.
  • the constrictions can be arranged equidistantly from one another and have approximately the same size. It is also conceivable to provide a different distance between the constrictions and thus also between the ring seals, depending on requirements.
  • the sleeve provided for deformation can be of different lengths across the line.
  • a support sleeve is provided directly or indirectly under the jacket, which sleeve serves as an abutment when the sleeve is deformed.
  • the support sleeve can be drawn into the line under the jacket.
  • the sleeve is basically to be understood as an independent component and can be connected to the wall as required.
  • the sleeve is an integral part of the wall or of a housing enclosing the wall, so that there is no sealing problem between the sleeve and the wall. So the sleeve could be an integral part of a cylindrical sensor housing, which is machined mechanically in such a way that the sleeve in question is worked out at one end, for example by turning, eroding, etc.
  • the sleeve can be glued or welded to the wall from one side.
  • the sleeve is an integral part of a flange that can be connected to the wall and that can be used on different walls. What is essential here is a sealing connection between a flange surface of the flange and a contact surface of the wall, for which purpose conventional O-rings or flat seals can be used.
  • the wall with the passage can be part of the housing of an apparatus, for example an electrical device, which can be a measuring device, in particular a sensor.
  • an electrical device which can be a measuring device, in particular a sensor.
  • the device according to the invention is used for sealing between the measuring side of a sensor and the connection accommodated in a housing, optionally with electronics.
  • the line is pulled into a sleeve or the line is covered with a tight-fitting sleeve.
  • a constriction or notch is made in the metal sleeve.
  • the material of the outer shell is squeezed in the radial direction. Due to the internal structure of the line, the material cannot deviate inwards, which means that it is partially pushed away axially from the constriction. If the internal structure of the cable is too flexible (e.g. coax or triax cables with a foamed dielectric), it can be a support sleeve can be pushed between the jacket and the inner structure of the cable.
  • the constriction is carried out with a suitable tool or device. It must be carried out all around so that the material of the jacket is deformed over the entire circumference. A simple crimp is not sufficient here.
  • a squeezing device could be used, for example a toggle lever press with circulating pressing pieces that form circular segments in order to produce a circulating constriction when pressed together.
  • a kneading converter that produces the constriction by moving a knurling head around is particularly suitable.
  • a second constriction is introduced at a specific distance from the first constriction.
  • the material of the outer jacket is also squeezed radially here and partially pushed away axially from the constriction.
  • the material of the outer casing is quasi compressed between the two constrictions. This creates an area between the two constrictions where the material of the jacket is thickened and compressed: A sealing area is created between the constrictions, which is modeled on a sealing ring, such as an O-ring.
  • the two steps can also be carried out simultaneously with a suitable device. If pressure now comes from the surrounding medium on the pressure side onto the simulated O-ring, this is further compressed and its sealing effect is promoted.
  • the shape, depth, spacing and characteristics of the constrictions determine the shape of the replicated O-ring.
  • the constrictions are dimensioned in such a way that the region of the deformable sleeve between them has almost the shape of an arc of a circle.
  • the resulting pressure forces are absorbed particularly well, analogously to the O-ring. This achieves a high degree of tightness when pressure is applied over a wide temperature range, for example from -20°C to +200°C, since the overpressure supports the sealing effect at any temperature. through the sym-
  • the metric design of the constrictions enables the sealing effect to be in two directions, which also allows use in the event of pressure changes.
  • two or more sealing areas can also be arranged one behind the other.
  • the first pressure range can be normal ambient pressure
  • the second pressure range can be either a vacuum or an overpressure.
  • the process is particularly suitable for high pressures. Any desired combination of first and second pressure area is conceivable.
  • the method can be applied not only to electrical lines, but also to optical lines (fiber optic cables), pneumatic or hydraulic lines if these lines are routed from a first pressure area to a second pressure area.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for passing a line comprising a deformable jacket in a pressure-tight manner through a passage in a wall, which is not shown in the figure, the line being fed through a sleeve, before the sleeve is deformed
  • FIG. 2 shows a schematic view of the object from FIG. 1 after the sleeve has been formed
  • FIG. 3 shows a schematic view of the device according to the invention using the example of a coaxial line with a retracted support sleeve
  • FIG. 4 shows a schematic view of a further exemplary embodiment of a device according to the invention, the sleeve being part of a sensor housing,
  • FIG. 5 shows a schematic view of another embodiment of a device according to the invention, the sleeve being part of a flange for direct connection to the wall, and
  • FIG. 6 shows the object from FIG. 5 in a schematic, perspective view.
  • Fig. 1 shows the device 1 for leading through an electrical line 2, which is guided through a metal sleeve 3, before forming.
  • a first notch 4 compresses the casing 5 in the radial direction 6 , as a result of which it deflects in the axial direction 7 .
  • the second notch 8 behind it also presses the jacket together radially, as a result of which the jacket also deflects axially.
  • the jacket is compressed and compressed, resulting in a thickening.
  • This thickening forms a sealing area 9 which is modeled after a sealing ring, for example an O-ring.
  • FIG. 3 shows a situation in which this is not the case.
  • the coaxial line 2 consists of a dielectric 10 made of foamed material between the inner conductor 11 and the braided shield 12.
  • the foamed dielectric 10 can at best absorb small forces, so that when the notches 4, 8 are formed, the dielectric 10 would be crushed, but not the jacket 5 would be deformed.
  • a support sleeve 13 can be introduced between the jacket 5 and the internal structure, for example above or below the braided shield 12, which then absorbs the radial forces during the forming process.
  • FIG. 4 shows the use of such a feedthrough 1 using the example of a sensor 14.
  • the sensor 14 is located in a first area 15 subjected to high pressure and possibly high temperature.
  • the sensor 14 itself is sealed and resistant to pressure and temperature.
  • Inside the sensor 14 there is normal pressure, which forms a second pressure area 16 .
  • the bushing 1 is sealed in accordance with the teaching of the invention.
  • a sealing area 9 is modeled on an O-ring, which reliably prevents the medium from penetrating into the second pressure area 16, i.e. into the interior of the sensor 14.
  • FIG. 5 shows the use of such a passage 1 through a wall 17 between a first pressure area 15 and a second pressure area 16.
  • a pressure flange 19 is screwed to an opening 18 in the wall 17 and sealed with an O-ring 20 in a known manner.
  • the line 2 extends through the passage 1 in the pressure flange 19.
  • a metal sleeve 3 is attached to the pressure flange 19 and forms the seal according to the invention by means of two indentations 4, 8.
  • Fig. 6 shows the pressure flange 19 in a perspective oblique view with the line 2 and the notches 4, 8.
  • the exemplary embodiments discussed above all relate to the passage of electrical lines. Instead of the electrical lines, any lines, in particular optical lines, hydraulic lines or pneumatic lines, can be fed through. It is essential that the line includes a deformable casing, so that an integral ring seal can be produced by forming.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer einen deformierbaren Mantel umfassenden Leitung durch einen Durchgang in einer Wand, die einen ersten Druckbereich von einem zweiten Druckbereich trennt, mit einer die Leitung im Bereich der Durchführung umgebenden Hülse, die mindestens zwei umformtechnisch erzeugte, voneinander beabstandete ringförmige Einschnürungen, Einkerbungen, Nuten oder dgl. aufweist, zwischen denen das Material des Mantels durch die Umformung zu einer zwischen dem Mantel und der Hülse wirkenden integralen Ringdichtung gestaucht ist, wobei die Hülse um den Durchgang herum, zumindest von einer Seite her, druckdicht mit der Wand verbunden oder verbindbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.

Description

Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer Leitung durch eine Wand und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer einen deformierbaren Mantel umfassenden Leitung durch einen Durchgang in einer Wand, wobei die Wand einen ersten Druckbereich von einem zweiten Druckbereich trennt. Die Druckbereiche können unterschiedliche Drücke aufweisen, bspw. auf der einen Seite Atmosphärendruck und auf der anderen Seite Unter- oder Überdruck. Außerdem können auf beiden Seiten hohe Temperaturen oder stark unterschiedliche Temperaturen herrschen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Begriff „Wand“ im weitesten Sinne zu verstehen ist. Dabei kann es sich um eine Wand zwischen zwei Räumen oder aber um eine Wand als Bestandteil eines Gehäuses handeln. Wesentlich ist, dass es hier um eine Durchführung durch eine Wand geht, die unterschiedliche Druckbereiche voneinander trennt, wobei die Durchführung der Leitung als Schwachstelle zur Isolation der beiden Bereiche zu verstehen ist.
Bei der industriellen Anwendung in der Messtechnik besteht oftmals die Anforderung, verschiedene Komponenten einer Messkette in unterschiedlichen Druckbereichen zu betreiben. So wird beispielsweise häufig ein Sensor in einem anderen Umgebungsdruckbereich betrieben als die zugehörige Auswerteelektronik. Dazu müssen die Steuer- und Signalleitungen zwischen Sensor und Auswertelektronik über eine Durchführung von dem einen Druckbereich zu dem anderen Druckbereich geführt werden.
Um Steuerleitungen, Kabel oder ähnliches von einem druckfreien Bereich in einen Bereich mit Druck oder Vakuum zu führen, sind sogenannte Druck- bzw. Vakuumdurchführungen üblich bzw. aus der Praxis bekannt.
Bei Durchführungen für Vakuum wird in der Regel die Leitung aufgetrennt und dann über geklebte, vergossene oder eingeglaste Pins auf die gegenüberliegende Seite geführt. Nachteil dieser Art von Durchführung ist der aufwändige Fertigungs- und Montageprozess. An der Trennstelle könnte außerdem das Umgebungsmedium in die Leitung, z.B. zwischen Innenleiter und Schirm, oder zwischen die Litzen, gepresst werden. Bei schnellem Druckabfall könnte der Mantel der Leitung platzen.
Druckdurchführungen sind in der Regel so aufgebaut, dass die gesamte Leitung mit einer Kabelverschraubung mit Stahlpanzerrohrgewinde (PG-Verschraubung) o.ä. durch die Öffnung geführt wird und danach mit einem O-Ring o.ä. auf dem Mantel der Leitung und der Öffnung durch Verschrauben abgedichtet wird. Nachteil ist deren aufwändige und großvolumige Bauweise. PG-Verschraubungen benötigen sehr viel Bauraum, sind schwer und bestehen aus mehreren Teilen.
Die gängigen Lösungen sind insoweit nachteilig, als sie nicht bei hohen Drücken und gleichzeitig bei hohen bzw. sehr niedrigen Temperaturen eingesetzt werden können, da die mechanische Ausdehnung der Bauteile bei hohen Temperaturen die notwendige Vorspannung der O-Ringe reduziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die zuvor genannten Nachteile zumindest weitgehend eliminiert sind. Die Vorrichtung soll sowohl für Druck- als auch für Vakuumanwendungen geeignet sein. Insbesondere soll die Vorrichtung im Bereich der Durchführung nicht beschädigt werden, auch über einen längeren Zeitraum der Anwendung hinweg. Zudem soll die Dichtigkeit über einen weiten Temperaturbereich hinweg gewährleistet sein, beispielsweise über einen Temperaturbereich von etwa -20°C bis +200°C.
Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung soll ebenso angegeben werden.
Voranstehende Aufgabe ist in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach handelt es sich um eine Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer einen deformierbaren Mantel umfassenden Leitung durch einen Durchgang in einer Wand, die einen ersten Druckbereich von einem zweiten Druckbereich trennt. Die Vorrichtung umfasst eine die Leitung im Bereich der Durchführung umgebende Hülse, die mindestens zwei umformtechnisch erzeugte, voneinander beabstan- dete ringförmige Einschnürungen, Einkerbungen, Nuten oder dgl. aufweist, zwischen denen das Material des Mantels durch die Umformung zu einer zwischen dem Mantel und der Hülse wirkenden integralen Ringdichtung gestaucht ist, wobei die Hülse um den Durchgang herum, zumindest von einer Seite her, druckdicht mit der Wand verbunden oder verbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen in der Konstruktion aufwändig und stör-/fehleranfällig sind. So wird erfindungsgemäß eine Dichtung zwischen der Leitung und der Hülse in situ erzeugt, nämlich durch Nachbildung des Funktionsprinzips eines Dichtrings, der aus dem Mantel der Leitung mittels umlaufender Einschnürung, Einkerbung, Nut oder dergleichen in einer Metallhülse erzeugt wird, wobei benachbarte Einkerbungen das Material des Mantels aufeinander zu stauchen, wodurch eine Art integraler Dichtring durch Materialerhebung entsteht. Je nachdem, wie eng die Einschnürungen beieinander liegen, und wie tief die Einschnürungen ausgebildet werden, entsteht ein mehr oder weniger erhabener „Dichtring“ als integraler Bestandteil des Mantelmaterials.
Der Begriff „Leitung“ ist ebenfalls im weitesten Sinne zu verstehen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine elektrische Leitung handeln. Auch kann es sich bei der Leitung um eine optische Leitung, beispielsweise um ein Glasfaserkabel, handeln. Ebenso ist es denkbar, dass die Leitung als Fluidleitung ausgeführt ist, beispielsweise im Sinne einer pneumatischen oder hydraulischen Leitung. Wesentlich ist bei der Leitung, dass ein plastisch verformbarer Mantel vorhanden ist, der nicht zwingend elastisch sein muss. So eignen sich insbesondere Leitungen mit einer Ummantelung aus PVC, PUR, FKM (FFKM), FPM (FFPM), PTFE, duktilem Metall, etc. Die Hülse, durch die die Leitung geführt wird, ist vorzugsweise aus duktilem Metall hergestellt, so dass eine Umformung mit geeignetem Werkzeug möglich ist, die auf das Mantelmaterial wirkt.
Grundsätzlich kann es sich bei dem Material der Hülse um jedwedes verformbares Metall handeln. In besonders vorteilhafter Weise ist das Material der Hülse in Bezug auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten an das Material der Wand in etwa angepasst, so dass im Betrieb, insbesondere bei Temperaturschwankungen, keine Spannungsrisse aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten im Bereich einer etwaigen Verbindung auftreten.
Zur weiterreichenden Begünstigung der Abdichtung ist es denkbar, dass mindestens eine weitere ringförmige Einschnürung vorgesehen ist, so dass insgesamt drei Einschnürungen ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass zwischen den Einschnürungen zwei Ringdichtungen durch Materialverdrängung/Stauchen des Mantelmaterials ausgebildet werden.
Die Einschnürungen können äquidistant zueinander angeordnet und in etwa gleich groß ausgebildet sein. Auch ist es denkbar, eine unterschiedliche Beabstandung der Einschnürungen zueinander und somit auch der Ringdichtungen zueinander vorzusehen, je nach Bedarf. Dazu kann die zur Verformung vorgesehene Hülse unterschiedlich lang über die Leitung hinweg ausgebildet sein.
Insbesondere bei in sich weichen Leitungen, beispielsweise bei Koaxialkabeln, ist es von Vorteil, wenn unmittelbar oder mittelbar unter dem Mantel eine Stützhülse vorgesehen ist, die beim Umformen der Hülse als Widerlager dient. Die Stützhülse kann unter dem Mantel in die Leitung eingezogen werden/sein.
Die Hülse ist grundsätzlich als unabhängiges Bauteil zu verstehen und kann beliebig mit der Wand verbunden werden. In vorteilhafter Weise ist die Hülse integraler Bestandteil der Wand oder eines die Wand umfassenden Gehäuses, so dass zwischen der Hülse und der Wand kein Dichtigkeitsproblem auftritt. So könnte die Hülse integraler Bestandteil eines zylindrischen Sensorgehäuses sein, welches mechanisch derart bearbeitet wird, dass an einem Ende die hier in Rede stehende Hülse beispielsweise durch Drehen, erodieren, etc. herausgearbeitet wird.
Alternativ kann die Hülse von einer Seite her mit der Wand verklebt oder verschweißt sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführung ist es denkbar, dass die Hülse integraler Bestandteil eines mit der Wand verbindbaren Flanschs ist, der zum Einsatz an verschiedenen Wandungen kommen kann. Wesentlich dabei ist eine abdichtende Verbindung zwischen einer Flanschfläche des Flansches und einer Kontaktfläche der Wand, wobei dazu herkömmliche O-Ringe oder flächig ausgebildete Dichtungen zum Einsatz kommen können.
Die Wand mit der Durchführung kann Bestandteil des Gehäuses einer apparativen Einrichtung sein, beispielsweise einer elektrischen Einrichtung, wobei es sich dabei um eine Messeinrichtung, insbesondere um einen Sensor, handeln kann. In einem solchen Falle dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abdichtung zwischen der Messseite eines Sensors und des in einem Gehäuse untergebrachten Anschlusses, ggf. mit Elektronik.
In Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren ist die zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 15 gelöst. Das Verfahren dient insbesondere zur Herstellung der zuvor erörterten Vorrichtung.
In einem ersten Verfahrensschritt wird die Leitung in eine Hülse eingezogen oder wird die Leitung mit einer eng anliegenden Hülse überzogen.
In einem weiteren Schritt wird eine Einschnürung oder Einkerbung in die Metallhülse eingebracht. Das Material des Außenmantels wird dabei in radiale Richtung gequetscht. Durch den inneren Aufbau der Leitung kann das Material nicht nach innen ausweichen, wodurch es teilweise axial von der Einschnürung weggedrückt wird. Wenn der innere Aufbau der Leitung zu nachgiebig ist (beispielsweise Koax- oder Triaxleitungen mit einem geschäumten Dielektrikum), kann vor dem Umfor- men eine Stützhülse zwischen den Mantel und dem inneren Aufbau der Leitung geschoben werden.
Die Einschnürung wird mit einem geeigneten Werkzeug oder einer Vorrichtung ausgeführt. Sie muss umlaufend ausgeführt werden, damit das Material des Mantels über den gesamten Umfang verformt wird. Eine einfache Crimpung ist hier nicht ausreichend. Es könnte eine Quetschvorrichtung, beispielsweise eine Kniehebelpresse mit umlaufenden Pressstücken verwendet werden, die Kreissegmente bilden um beim Zusammenpressen eine umlaufende Einschnürung erzeugen. Besonders geeignet ist ein Rollierumformer, der die Einschnürung durch Herumführen eines Rollierkopfes erzeugt.
In einem weiteren Schritt wird in einem bestimmten Abstand zur ersten Einschnürung eine zweite Einschnürung eingebracht. Hier wird ebenso das Material des Außenmantels radial gequetscht und teilweise axial von der Einschnürung weggedrückt. Da jedoch die erste Einschnürung das axiale Wegdrücken in diese Richtung verhindert, wird das Material des Außenmantels zwischen den beiden Einschnürungen quasi gestaucht. Dadurch entsteht zwischen den beiden Einschnürungen ein Bereich, wo das Material des Mantels verdickt und gestaucht wird: Es entsteht ein Dichtbereich zwischen den Einschnürungen, der einem Dichtring, etwa einem O-Ring nachgebildet ist. Die beiden Schritte können auch mit einer geeigneten Vorrichtung gleichzeitig ausgeführt werden. Kommt nun Druck durch das umgebende Medium der Druckseite auf den nachgebildeten O-Ring, so wird dieser weiter verpresst und dessen Dichtwirkung begünstigt.
Die Form, Tiefe, Abstand und Ausprägung der Einschnürungen bestimmen dabei die Form des nachgebildeten O-Rings. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Einschnürungen so dimensioniert, dass der Bereich der verformbaren Hülse dazwischen nahezu die Form eines Kreisbogens aufweist. In dieser Form werden analog zum O-Ring die entstehenden Druckkräfte besonders gut aufgenommen. Damit wird ein hohes Maß an Dichtigkeit bei Druckbeaufschlagung über eine weite Temperaturspanne von beispielsweise -20°C bis +200°C erreicht, da der Überdruck die Dichtwirkung bei jeder Temperatur unterstützt. Durch die sym- metrische Ausgestaltung der Einschnürungen wird die Dichtwirkung sogar in zwei Richtungen ermöglicht, was auch eine Anwendung bei Druckwechseln erlaubt.
Bei besonders hohen Anforderungen die Dichtigkeit können auch zwei oder mehr Dichtbereiche hintereinander angeordnet sein.
Ein weiterer Vorteil ist die einfache und kompakte Bauform einer derartigen Durchführung. Ohne zusätzliche Bauteile wird aus dem vorhandenen Mantel der Leitung ein Dichtbereich erzeugt, der auch hohen Drücken standhält. Der erste Druckbereich kann normaler Umgebungsdruck sein, der zweite Druckbereich entweder ein Vakuum oder ein Überdruck. Das Verfahren eignet sich besonders für hohe Drücke. Es ist jede beliebige Kombination aus erstem und zweitem Druckbereich denkbar.
Das Verfahren lässt sich nicht nur auf elektrische Leitungen anwenden, sondern auch auf optische Leitungen (Glasfaserkabel), pneumatische oder hydraulische Leitungen, wenn diese Leitungen aus einem ersten Druckbereich in einen zweiten Druckbereich geführt werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht eine Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer einen deformierbaren Mantel umfassenden Leitung durch einen in der Figur nicht gezeigten Durchgang in einer Wand, wobei die Leitung durch eine Hülse hindurchgeführt ist, vor dem Umformen der Hülse, Fig. 2 in einer schematischen Ansicht den Gegenstand aus Fig. 1 nach dem Umformen der Hülse,
Fig. 3 in einer schematischen Ansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer Koaxialleitung mit eingezogener Stützhülse,
Fig. 4 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Hülse Bestandteil eines Sensorgehäuses ist,
Fig. 5 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Hülse Bestandteil eines Flansches zum unmittelbaren Anschließen an die Wand ist, und
Fig. 6 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht den Gegenstand aus Fig. 5.
Fig. 1 zeigt die die Vorrichtung 1 zur Durchführung einer elektrischen Leitung 2, die durch eine Metallhülse 3 geführt ist, vor dem Umformen.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 1 nach dem Umformen. Eine erste Einkerbung 4 drückt den Mantel 5 in radiale Richtung 6 zusammen, wodurch dieser in axialer Richtung 7 ausweicht. Die zweite Einkerbung 8 dahinter drückt den Mantel ebenfalls radial zusammen, wodurch der Mantel ebenfalls axial ausweicht. Im Bereich 9 zwischen den beiden Einkerbungen wird der Mantel zusammengedrückt und gestaucht, wodurch eine Verdickung entsteht. Diese Verdickung bildet einen Dichtbereich 9, der einem Dichtring, beispielsweise einem O-Ring, nachgebildet ist.
Hier ist der innere Aufbau der Leitung stabil genug, um die radialen Kräfte genügend aufzunehmen, so dass das Material des Mantels der Leitung überwiegend axial ausweicht. Fig. 3 zeigt am Beispiel einer Koaxleitung 2 eine Situation, bei der dies nicht der Fall ist. Die Koaxleitung 2 besteht aus einem Dielektrikum 10 aus geschäumten Material zwischen dem Innenleiter 11 und dem Schirmgeflecht 12. Das geschäumte Dielektrikum 10 kann allenfalls geringe Kräfte aufnehmen, so dass beim Ausformen der Einkerbungen 4, 8 das Dielektrikum 10 gequetscht würde, nicht jedoch der Mantel 5 verformt würde. Zur Abhilfe kann zwischen dem Mantel 5 und dem Innenaufbau, beispielsweise oberhalb oder unterhalb des Schirmgeflechtes 12, eine Stützhülse 13 eingeführt werden, die dann die radialen Kräfte beim Umformen aufnimmt.
Fig. 4 zeigt die Anwendung einer derartigen Durchführung 1 am Beispiel eines Sensors 14. Der Sensor 14 befindet sich in einem mit hohem Druck und ggf. hoher Temperatur beaufschlagten ersten Bereich 15. Der Sensor 14 selbst ist dicht und beständig gegenüber Druck und Temperatur. Im Inneren des Sensors 14 herrscht Normaldruck, der einen zweiten Druckbereich 16 bildet. Damit das Medium (beispielsweise Luft, oder Öl, Wasser, etc.) im ersten Bereich 15 nicht entlang der Leitung 2 zwischen Mantel 5 und Hülse 3 in den Sensor 14 eindringt und diesen zerstört, ist die Durchführung 1 entsprechend der Lehre der Erfindung abgedichtet. Mit zwei Einkerbungen 4, 8 ist ein Dichtbereich 9 einem O-Ring nachgebildet, der zuverlässig das Eindringen des Mediums in den zweiten Druckbereich 16, d.h. in das Innere des Sensors 14, verhindert.
Fig. 5 zeigt die Anwendung einer derartigen Durchführung 1 durch eine Wand 17 zwischen einem ersten Druckbereich 15 und einem zweiten Druckbereich 16. An einer Öffnung 18 in der Wand 17 wird ein Druckflansch 19 verschraubt und mit einem O-Ring 20 in bekannter Weise gedichtet. Durch die Durchführung 1 im Druckflansch 19 erstreckt sich die Leitung 2. Am Druckflansch 19 ist eine Metallhülse 3 angebracht, die durch zwei Einkerbungen 4, 8 die erfindungsgemäße Abdichtung bildet.
Fig. 6 zeigt den Druckflansch 19 in perspektivischer Schrägdarstellung mit der Leitung 2 und den Einkerbungen 4, 8. Die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele beziehen sich allesamt auf die Durchführung elektrischer Leitungen. Anstelle der elektrischen Leitungen können jedwede Leitungen, insbesondere auch optische Leitungen, hydraulische Leitungen oder pneumatische Leitungen durchgeführt werden. Wesentlich ist, dass die Leitung einen deformierbaren Mantel umfasst, so dass umformtechnisch eine integrale Ringdichtung erzeugbar ist.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Be- Schreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Aus- führungsbeispiele einschränken.
B ezugszeichenliste
1 Durchführung
2 Leitung, elektrische Leitung, Koaxleitung
3 Metallhülse
4 erste Einkerbung
5 Mantel
6 radiale Richtung
7 axiale Richtung
8 zweite Einkerbung
9 Bereich zwischen den Einkerbungen 0 Dielektrikum 1 Innenleiter 2 Schirmgeflecht 3 Stützhülse 4 Sensor 5 erster Druckbereich 6 zweiter Druckbereich 7 Wand 8 Öffnung in der Wand 9 Druckflansch 0 O-Ring

Claims

A n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer einen deformierbaren Mantel umfassenden Leitung durch einen Durchgang in einer Wand, die einen ersten Druckbereich von einem zweiten Druckbereich trennt, mit einer die Leitung im Bereich der Durchführung umgebenden Hülse, die mindestens zwei umformtechnisch erzeugte, voneinander beabstandete ringförmige Einschnürungen, Einkerbungen, Nuten oder dgl. aufweist, zwischen denen das Material des Mantels durch die Umformung zu einer zwischen dem Mantel und der Hülse wirkenden integralen Ringdichtung gestaucht ist, wobei die Hülse um den Durchgang herum, zumindest von einer Seite her, druckdicht mit der Wand verbunden oder verbindbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Leitung um eine elektrische Leitung handelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Leitung um eine optische Leitung, beispielsweise um ein Glasfaserkabel, handelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Leitung um eine Fluidleitung, beispielsweise um eine pneumatische oder hydraulische Leitung, handelt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus Kunststoff oder aus Metall besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aus vorzugsweise duktilem Metall hergestellt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Hülse in Bezug auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten an das Material der Wand in etwa angepasst ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere ringförmige Einschnürung vorgesehen ist, so dass zwischen den Einschnürungen zwei Ringdichtungen ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürungen äquidistant zueinander angeordnet und in etwa gleich groß ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar oder mittelbar unter dem Mantel eine Stützhülse vorgesehen ist, die beim Umformen der Hülse als Widerlager dient.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse integraler Bestandteil der Wand oder eines die Wand umfassenden Gehäuses ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse zumindest von einer Seite her mit der Wand verklebt oder verschweißt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse integraler Bestandteil eines mit der Wand verbindbaren Flanschs ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand Bestandteil des Gehäuses einer elektrischen Einrichtung, vorzugsweise einer Messeinrichtung, insbesondere eines Sensors, ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum druckdichten Durchführen einer einen deformierbaren Mantel umfassenden Leitung durch einen Durchgang in einer Wand, die einen ersten Druckbereich von einem zweiten Druckbereich trennt, insbesondere zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zur Erzeugung der druckdichten Durchführung die Leitung bzw. 14 deren Mantel im Bereich der Durchführung in eine eng anliegende Hülse eingezogen oder mit einer eng anliegenden Hülse überzogen wird und wobei die Hülse umformtechnisch mit mindestens zwei voneinander beabstandeten ringförmigen Einschnürungen, Einkerbungen, Nuten oder dgl. versehen wird, wodurch der Man- tel zwischen den Einkerbungen zu einer sich zwischen dem Mantel und der Hülse erstreckenden und dort als Dichtung wirkenden Ringdichtung gestaucht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausbildung der Einschnürungen unmittelbar oder mittelbar unter dem Mantel eine Stützhülse ausgebildet, beispielsweise eingezogen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürungen mittels Roll(um)formen bzw. rolliertechnisch oder mittels Kniehebelpresse erzeugt werden.
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