CN116195152A - 以压力密封的方式将线路穿引过壁的设备及用于制造该设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将包括可变形护套的线路以压力密封方式穿引过壁中的通道的设备，所述壁将第一压力区域与第二压力区域分开，所述设备具有在穿引的区域中围绕所述线路的套筒，所述套筒具有至少两个以成型技术产生的、彼此间隔开的环形收缩部、凹口、凹槽等，在所述至少两个收缩部、凹口、凹槽之间通过成型为在所述护套和所述套筒之间作用的集成环形密封件来压缩护套的材料，其中所述套筒围绕所述通道至少从一侧压力密封地连接或能连接到所述壁。此外，本发明涉及一种用于制造该设备的对应方法。

Description

以压力密封的方式将线路穿引过壁的设备及用于制造该设备 的方法

技术领域

本发明涉及一种用于将包括可变形护套的线路以压力密封方式穿引过壁中的通道的设备，其中所述壁将第一压力区域与第二压力区域分开。压力区域可以具有不同的压力，例如一侧为大气压力而另一侧为负压或超压。此外，高温或不同强度的温度可以在两侧占主导。

背景技术

在这一点上应该注意的是，术语“壁”应在最广泛的意义上理解。这可以是两个房间之间的墙壁或作为房屋的组成部分的墙壁。重要的是，在这里涉及穿过将不同的压力区域彼此分开的壁的穿引部，其中线路的穿引部应理解为隔离这两个区域的薄弱点。

在测量技术的工业应用中，通常要求在不同的压力区域中运行测量链的不同组件。从而例如传感器通常在与相关联评估电子设备不同的环境压力区域中运行。为此，传感器和评估电子设备之间的控制和信号线路必须经由穿引部从一个压力区域引导至另一个压力区域。

为了将控制线路、线缆等从无压力区域引导至有压力或真空的区域，所谓的压力或真空穿引部是常见的或从实践中已知。

在用于真空的穿引部情况下，线路通常是分开的，然后通过粘接、封装或玻璃封装的引脚被引导至相对侧。

这种穿引部的缺点是制造和安装过程复杂。此外在分离部位处，环境介质也可能被压入线路中，例如被压在内部导体和屏蔽层之间，或在绞合线之间。在压力迅速下降的情况下，线路的护套可能会爆裂。

压力穿引部通常被构建为，使得整个线路用带有钢导管螺纹(PG螺纹连接)或类似物的线缆旋拧穿过开口，然后用O形环或类似物在线路护套以及开口上通过旋拧密封。缺点是它们的结构复杂且体积大。PG螺纹连接需要非常大的结构空间，很重并且由多个部分组成。

目前的解决方案是不利的，因为它们不能在高压下以及同时在高温或极低温度下使用，因为部件在高温下的机械膨胀会降低O形环的必要预应力。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是设计和扩展一种通用类型的设备，使得至少在很大程度上消除上述缺点。该设备应既适用于压力应用又适用于真空应用。特别是，即使经过较长时间的应用，该设备在穿引部区域内也不应损坏。此外，应在较宽的温度范围内，例如在约-20℃至+200℃的温度范围内保证密封性。

还应当说明一种用于制造这种设备的对应方法。

上述任务在根据本发明的设备方面通过权利要求1的特征来解决。

据此，这是一种用于将包括可变形护套的线路以压力密封方式穿引过壁中的通道的设备，所述壁将第一压力区域与第二压力区域分开。所述设备包括在穿引部的区域中围绕所述线路的套筒，所述套筒具有至少两个以成型技术产生的、彼此间隔开的环形收缩部、凹口、凹槽等，在所述至少两个收缩部、凹口、凹槽之间通过成型为在护套和套筒之间作用的集成环形密封件来压缩护套的材料，其中所述套筒围绕所述通道至少从一侧压力密封地连接或可连接到所述壁。

根据本发明已经认识到，从现有技术已知的解决方案在构造方面是复杂的并且容易出现干扰/故障。从而根据本发明，在线路和套筒之间的密封是原位产生的，即通过模拟密封环的功能原理产生，所述密封环由所述线路的护套借助于周向收缩部、凹口、凹槽等在金属套筒中产生，其中相邻的凹口将护套的材料相互压缩，由此产生一种通过材料凸起形成的集成密封环。根据收缩部并排布置得有多紧密以及收缩部形成得有多深，产生或多或少凸起的“密封环”作为护套材料的集成组成部分。

术语“线路”也应在最广泛的意义上理解。这例如可以是电气线路。线路也可以是光学线路，例如光纤线缆。还可以想到的是，将线路设计为流体线路，例如在气动线路或液压线路的意义上。重要的是在所述线路中存在可塑性变形的护套，该护套不一定必须是弹性的。从而具有由PVC、PUR、FKM(FFKM)、FPM(FFPM)、PTFE、延展性金属等制成的护套的线路特别适用。

线路穿过的套筒优选由延展性金属制造，从而可以使用作用于护套材料的合适工具来成型。

原则上，套筒的材料可以是任何可变形的金属。以特别有利的方式，套筒的材料在热膨胀系数方面与壁的材料大致适配，从而在运行期间，特别是在温度波动时，不会由于不同的热膨胀系数而在可能的连接区域中出现应力裂纹。

为了进一步促进密封，可以想到的是设置至少一个另外的环形收缩部，从而形成总共三个收缩部。这意味着在收缩部之间通过护套材料的材料位移/压缩形成两个环形密封件。

收缩部可以彼此等距地布置并且被构造为具有大致相同的尺寸。还可以想到，根据需要在收缩部之间设置不同的距离并且因此也在环形密封件之间设置不同的距离。为此，为变形而设置的套筒可以在线路上具有不同的长度。

特别是在线路本身柔软的情况下，例如在同轴线缆的情况下，有利的是在护套下方直接或间接地设置支撑套筒，所述支撑套筒在套筒成型时用作支座。可以将支撑套筒在护套下方***线路中。

套筒基本上原则上应理解为独立的部件，并且可以根据需要连接到壁。有利地，套筒是壁或包围壁的外壳的集成部分，使得在套筒和壁之间不存在密封问题。从而套筒可以是圆柱形传感器外壳的集成部分，所述圆柱形传感器外壳以机械方式加工，使得例如通过旋转、侵蚀等在端部处加工出这里讨论的套筒。

替代地，所述套筒可以从一侧粘接或焊接到壁。

在进一步实施的范围中可以想到，所述套筒是可与壁连接的法兰的集成部分，所述法兰可以用在不同的壁上。在此重要的是所述法兰的法兰表面和所述壁的接触表面之间的密封连接，为此可以使用传统的O形环或平面地构造的密封件。

具有穿引部的壁可以是诸如电气装置的仪器装置的外壳的组成部分，其中该仪器装置可以是测量装置，特别是传感器。在这种情况下，根据本发明的设备用于传感器的测量侧与容纳在外壳中的连接端之间的密封，必要时具有电子设备。

在根据本发明的方法方面，所基于的任务通过独立权利要求15的特征解决。该方法特别是用于制造上述设备。

在第一方法步骤中，将线路引入套筒中或用紧密布置的套筒覆盖线路。

在进一步的步骤中，将收缩部或凹口引入金属套筒中。外护套的材料在此在径向方向上受到挤压。由于线路的内部结构，该材料不能向内偏离，由此该材料被部分地轴向压离收缩部。如果线路的内部结构太柔韧(例如带有发泡电介质的同轴或三同轴线路)，则可以在成型前将支撑护套推入所述护套和所述线路的内部结构之间。

使用合适的工具或设备来实施所述收缩部。收缩部必须周向地实施，由此所述护套的材料在整个外周上变形。这里简单的压接是不够的。可以使用挤压设备，例如肘杆压力机，其具有形成周向的压件，所述压件形成圆形段，以便在挤压时产生周向的收缩部。通过四处移动旋压头产生收缩部的旋压成型器是特别合适的。

在进一步的步骤中，在距第一收缩部的特定距离处引入第二收缩部。这里外护套的材料也被径向挤压并且部分地被轴向压离收缩部。然而，由于第一收缩部阻止了向该方向的轴向压离，因此外护套的材料在两个收缩部之间被准压缩。由此在两个收缩部之间产生一个区域，在该区域中护套的材料变厚并被压缩：在收缩部之间产生模拟密封环(例如O形环)的密封区域。这两个步骤也可以用一个合适的设备同时进行。如果压力现在通过压力侧的环绕介质而施加到模拟的O形环上，则会进一步压缩该O形环并有利于其密封效果。

收缩部的形状、深度、间距和特性在此确定了模拟的O形环的形状。在有利的设计中，收缩部的尺寸被确定为使得可变形套筒在收缩部之间的区域几乎具有圆弧的形状。通过这种形式，类似于O形环，所产生的压力被特别好地吸收。由此当在例如-20℃至+200℃的宽温度间隔内施加压力时会实现高度的密封性，因为超压支持在任何温度下的密封效果。通过收缩部的对称设计，密封效果甚至可以在两个方向上实现，这也允许在压力变化的情况下应用。

在密封性要求特别高的情况下，也可以先后布置两个或更多个密封区域。

另外的优点是这种穿引部的设计简单且紧凑。在没有额外部件的情况下就由线路的现有护套产生也能承受高压的密封区域。第一压力区域可以是正常环境压力，而第二压力区域可以是真空或超压。该方法特别适用于高压。可以想到第一压力区域和第二压力区域的任意组合。

该方法不仅可以应用于电气线路，而且还可以应用于光学线路(光纤线缆)、气动或液压线路，如果这些线路从第一压力区域引导至第二压力区域的话。

附图说明

现在存在以有利方式设计和扩展本发明教导的各种可能性。为此，一方面参考从属于权利要求1的权利要求，另一方面参考基于附图对本发明的优选实施例的以下解释。结合基于附图对本发明的优选实施例的解释，还一般性地解释了该教导的优选设计和扩展。在附图中

图1以示意图示出了用于将包括可变形护套的线路以压力密封的方式穿引过壁中的通道(图中未示出)的设备，其中线路在套筒成型之前穿过套筒，

图2以示意图示出了套筒成型后图1中的物体，

图3用具有***的支撑套筒的同轴线路为例以示意图示出了根据本发明的设备，

图4以示意图示出了根据本发明的设备的另一个实施例，其中套筒是传感器外壳的组成部分，

图5以示意图示出了根据本发明的设备的另一个实施例，其中套筒是用于直接连接到壁的法兰的组成部分，以及

图6以示意性透视图示出了图5中的物体。

具体实施方式

图1示出了在成型之前的用于穿引电气线路2的设备1，所述电气线路穿过金属护套3。

图2示出了在成型之后的设备1。第一凹口4在径向方向6上挤压护套5，由此护套5在轴向方向7上偏离。第一凹口后面的第二凹口8同样径向地一起挤压护套，由此护套也轴向偏离。在两个凹口之间的区域9中，护套被挤压和压缩，由此产生加厚部。该加厚部形成密封区域9，该密封区域模拟密封环，例如O形环。

这里，线路的内部结构足够稳定以充分吸收径向力，从而线路护套的材料主要轴向偏离。

图3以同轴线路2为例示出了并非这种情况的情景。同轴线路2由在内部导体11和编织屏蔽层12之间的由泡沫材料制成的电介质10组成。泡沫电介质10最多可以吸收较小的力，从而在形成凹口4、8时电介质10将被挤压，但护套5不会变形。为了解决这个问题，可以在护套5和内部结构之间***支撑套筒13，例如在编织屏蔽层12上方或下方，然后所述支撑套筒在成型过程中吸收径向力。

图4以传感器14为例示出了这种穿引部1的应用。传感器14位于承受高压和必要时承受高温的第一区域15中。传感器14本身是密封的并且耐压和耐温。在传感器14内部主要是常压，该常压形成第二压力区域16。为了防止第一区域15内的介质(例如空气或油、水等)在护套5和套筒3之间沿线路2渗入传感器14内并破坏传感器14，对应于本发明的教导将穿引部1密封。通过两个凹口4、8，密封区域9模拟O形环，该密封区域可靠地防止介质渗入第二压力区域16，即渗入传感器14的内部。

图5示出了这种穿引部1穿过在第一压力区域15和第二压力区域16之间的壁17的应用。在壁17中的开口18处旋拧连接了压力法兰19并且用O形环20以公知的方式密封压力法兰19。线路2延伸穿过压力法兰19中的穿引部1。在压力法兰19处安装了金属套筒3，该金属套筒通过两个凹口4、8形成根据本发明的密封件。

图6以具有线路2和凹口4、8的透视斜视图示出了压力法兰19。

上面讨论的实施例都涉及电气线路的穿引部。代替电气线路，可以穿引任何线路，特别是光学线路、液压线路或气动线路。重要的是，该线路包括可变形的护套，从而可以通过成型技术产生集成的环形密封件。

关于根据本发明的教导的进一步有利设计，参考说明书的发明内容部分和所附的权利要求书以避免重复。

最后应当明确指出，根据本发明的教导的上述实施例仅用于解释要求保护的教导，而不是将其限制于这些实施例。

附图标记列表

1 穿引部

2 线路，电气线路，同轴线路

3 金属套筒

4 第一凹口

5 护套

6 径向方向

7 轴向方向

8 第二凹口

9 凹口之间的区域

10 电介质

11 内部导体

12 编织屏蔽层

13 支撑套筒

14 传感器

15 第一压力区域

16 第二压力区域

17 壁

18 壁中的开口

19 压力法兰

20O 形环

Claims (17)

1.一种用于将包括可变形护套的线路以压力密封方式穿引过壁中的通道的设备，所述壁将第一压力区域与第二压力区域分开，

所述设备具有在穿引的区域中围绕所述线路的套筒，所述套筒具有至少两个以成型技术产生的、彼此间隔开的环形收缩部、凹口、凹槽等，在所述至少两个收缩部、凹口、凹槽之间通过成型为在所述护套和所述套筒之间作用的集成环形密封件来压缩护套的材料，其中所述套筒围绕所述通道至少从一侧压力密封地连接或能连接到所述壁。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述线路是电气线路。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述线路是光学线路，例如光纤线缆。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述线路是流体线路，例如气动线路或液压线路。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述护套由塑料或金属构成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述套筒优选由延展性金属制造。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述套筒的材料在热膨胀系数方面与所述壁的材料大致适配。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，设置至少一个另外的环形收缩部，从而在所述收缩部之间形成两个环形密封件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述收缩部彼此等距地布置并且被构造为具有大致相同的尺寸。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，在所述护套下方直接或间接地设置支撑套筒，所述支撑套筒在套筒成型时用作支座。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述套筒是壁或包括所述壁的外壳的集成部分。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述套筒至少从一侧粘接或焊接到所述壁。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述套筒是能与壁连接的法兰的集成部分。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述壁是电气装置的外壳的组成部分，所述电气装置优选是测量装置，特别是传感器。

15.一种用于制造将包括可变形护套的线路以压力密封方式穿引过壁中的通道的设备的方法，所述壁将第一压力区域与第二压力区域分开，特别是用于制造根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其中为了产生压力密封的穿引部，将所述线路或其护套在所述穿引部的区域中***紧密布置的套筒中或被紧密布置的套筒覆盖，并且其中所述套筒以成型技术设置有至少两个彼此间隔开的环形收缩部、凹口、凹槽等，由此所述护套在所述凹口之间压缩为在所述护套和所述套筒之间延伸并在那里作用为密封件的环形密封件。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在形成所述收缩部之前，直接或间接地在所述护套下方构造、例如***支撑套筒。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述收缩部通过辊成型或旋压技术或借助于肘杆压力机产生。

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