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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur EMV-dichten
Kabeldurchführung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
sind bereits zahlreiche handelsübliche Vorrichtungen
zur Kabeldurchführung
bekannt, die die beispielsweise bei Kabelverzweigern oder elektrischen
Schaltschränken
auftretenden zusätzlichen Anforderungen
hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) einer Kabeldurchführung erfüllen. So
ist es bei Kabeldurchführungen,
die beispielsweise dafür
verwendet werden, ein Kabel aus einem Schaltschrank herauszuführen, häufig notwendig,
die Durchführung
mit einem EMV-Schutz, d.h. einer EMV-gerechten Abschirmung der Kabeldurchführung, zu
versehen, die verhindert, dass beispielsweise durch Schaltvorgänge in dem
Schaltschrank hervorgerufene Störsignale
durch die Kabeldurchführung
hindurch aus dem Schaltschrank austreten können.
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Eine
solche Vorrichtung zur Kabeldurchführung ist beispielsweise aus
der
DE 19825672 A1 vorbekannt.
Darin ist eine Kabeldurchführungsvorrichtung
mit einem Stopfen aus einem elastischen Material offenbart, wobei
der Stopfen eine durchgehende Bohrung für die Aufnahme eines Kabels
und eine Nut für
die Einbringung des Stopfens in eine Bohrung in einer Wandung umfasst
und die Kabeldurchführungsvorrichtung
des weiteren eine Zugentlastungseinheit umfasst, wobei gleichzeitig
eine EMV-gerechte Abdeckung der. Zugentlastungseinheit vorgesehen
ist. Dabei umgreift eine als kegelstumpfförmiges Drahtgeflecht ausgebildete
Abschirmung einen stegförmigen
Schenkel der Zugentlastungseinheit sowie einen konischen Abschnitt
des Stopfens.
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Wesentliche
Nachteile solcher bekannter Vorrichtungen zur Kabeldurchführung bestehen
in dem mehrteiligen Aufbau der Kabeldurchführungsvorrichtung und der ihr
zugeordneten Abschirmung sowie in der damit korrespondierenden Tatsache, dass
eine Montage der Kabeldurchführungsvorrichtung
in der Regel nur mit Hilfe von Werkzeugen möglich ist, beispielsweise um
die Abschirmung zusammen mit der Zugentlastung am durchzuführenden Kabel
festzuklemmen. Ein weiterer Nachteil ist zudem in der Tatsache zu
sehen, dass für
die Aufnahme verschiedener Kabeldurchmesser in der Regel auch ausschließlich verschiedene
Typen von Kabeldurchführungen
mit jeweils relativ engem Toleranzbereich geeignet sind, was dazu
führt,
dass die Herstellung und die Lagerhaltung von solchen Vorrichtungen
zur Kabeldurchführung
aufgrund der zahlreichen möglichen
Größen für die vorzusehenden Durchbrüche und
der daraus resultierenden Variantenvielfalt schwieriger planbar,
aufwendiger und je nach Ausführungsform
teilweise extrem teuer sind.
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine verbesserte
Vorrichtung zur EMV-dichten Kabeldurchführung zu schaffen.
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Die
Lösung
des technischen Problems ergibt sich erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Der
Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass zahlreiche Nachteile
bekannter Vorrichtungen zur Kabeldurchführung vermieden werden können, wenn
ein Kabeldurchführungselement
verwendet wird, welches neben seinen elastischen Eigenschaften zur
Aufnahme und Fixierung eines durchzuführenden Kabels gleichzeitig
elektrisch leitende Eigenschaften aufweist und somit bereits selbst
ohne zusätzlich
anzubringende Abschirmelemente als EMV-dichte Abschirmung zu dienen
imstande ist. Dies wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Vorrichtung
zur EMV-dichten Kabeldurchführung
vorgeschlagen wird, umfassend ein Kabeldurchführungselement, welches zur
Aufnahme mindestens eines Kabels aus mindestens einem elastischen
Grundmaterial ausgebildet ist und mindestens eine Dichtlippe aufweist,
die dazu geeignet ist, das durchzuführende Kabel zu umschließen und
zu fixieren, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiges Zusatzmaterial
in das elastische Grundmaterial eingebracht ist, wodurch das Kabeldurchführungselement elektrisch
leitende Eigenschaften aufweist. Unter „elektrisch leitend" wird in diesem Zusammenhang verstanden,
dass das betreffende Material einen Volumenwiderstand von höchstens
1 Ω/cm
aufweist, vorzugsweise jedoch nur 0,5 Ω/cm und weiter vorzugsweise
lediglich 0,05 Ω/cm.
In einer ganz bevorzugten Ausführungsform
weist der Volumenwiderstand nur einen Wert von 0,005 Ω/cm auf.
Um dem Kabeldurchführungselement
selbst eine solche elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, ist das
elastische Grundmaterial bevorzugt mit Partikeln eines elektrisch
leitenden Zusatzmaterials als Füllstoff
dotiert. Es ist jedoch auch denkbar, dass aus dem Grundstoff des
elastischen Grundmaterials und dem elektrisch leitenden Zusatzmaterial
ein homogener Werkstoff erzeugbar ist, der dann selbst sowohl elastische
als auch elektrisch leitende Eigenschaften aufweist. Durch geeignete
Auswahl des elektrisch leitenden Zusatzmaterials kann die Qualität des EMV-Schutzes maßgeblich
beeinflusst werden. So können
für niedrigere
Anforderungen hinsichtlich des EMV-Schutzes preisgünstigere
Zusatzmaterialien verwendet werden als für einen höheren erforderlichen EMV-Schutz. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Kabeldurchführung
muss dann anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Vorrichtungen kein zusätzliches
Abschirmelement mehr vorgesehen werden, welches beispielsweise am
durchzuführenden Kabel
oder an der Durchführung
selbst angeklemmt wird. Der Wegfall eines solchen zusätzlichen
Abschirmelements ist unter anderem von besonderem Vorteil, da die
Montage des erfindungsgemäßen Kabeldurchführungselements
somit werkzeuglos durchführbar
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das Kabeldurchführungselement
einteilig ausgebildet. Dies erleichtert zum einen die Handhabung
bei der Montage, zum anderen wird dadurch die Stabilität der Kabeldurchführung erhöht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das elastische
Grundmaterial aus Kautschuk und/oder einem elastischen Kunststoff
ausgebildet. Kautschuk und elastische Kunststoffe sind preisgünstige elastische
Materialien, die sich aufgrund ihrer Materialeigenschaften und ihrer
Verarbeitbarkeit auch hinsichtlich des Einarbeitens von als Füllstoff fungierenden
Zusatzmaterialien sehr gut als elastisches Grundmaterial eignen.
Die Herstellung des Kabeldurchführungselements
erfolgt dann bevorzugt mittels Extrusion oder mittels eines Spritzgussverfahrens.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht der Kunststoff
aus Silikon oder Fluorsilikon oder Silikonkautschuk oder einem thermoplastischen
Elastomer. Bevorzugt handelt es sich dabei um den Silikonkautschuktyp
VMQ oder um einen Ethylen-Propylen-Elastomer, beispielsweise EPDM-X-PP.
Besonders vorteilhaft bei der Verwendung von Fluorsilikonen sind
deren hohe Oxidations- und Chemikalienbeständigkeit.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das elektrisch
leitfähige
Zusatzmaterial aus silberbeschichtetem Aluminium und/oder silberbeschichtetem
Nickel und/oder silberbeschichtetem Kupfer und/oder silberbeschichtetem
Glas und/oder aus Nickel-Graphit ausgebildet. Dabei weist beispielsweise
silberbeschichtetes Aluminium einen besonders niedrigen Volumenwiderstand
und somit eine entsprechend hohe elektrische Abschirmeffektivität auf, während Nickel-Graphit
einen vergleichsweise hohen Volumenwiderstand und damit eine geringere
elektrische Abschirmeffektivität
aufweist. Je nach erforderlichem EMV-Schutz kann dann auch unter Kostengesichtspunkten
ein dem jeweiligen Anforderungsprofil am besten entsprechendes Zusatzmaterial
zur Dotierung des elastischen Grundmaterials ausgewählt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens
eine Dichtlippe geeignet, eine Abschirmung des durchzuführenden
Kabels zu kontaktieren. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass an der Kontaktstelle des durchzuführenden Kabel mit der Dichtlippe
die Isolierung des Kabels entfernt und die Kontaktstelle dann bis
auf die Kabelabschirmung freigelegt ist, so dass die Dichtlippe
aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften die freigelegte Kontaktstelle
fest umgreift und mit der Kabelabschirmung in Berührung steht.
Auf diese Weise lässt
sich über
das elektrisch leitende Kabeldurchführungselement beispielsweise
eine elektrische Verbindung der Abschirmung des Kabels mit einem
Gehäuse,
in dem die Kabeldurchführung
angebracht ist, herstellen, wodurch die Abschirmung des Kabels geerdet
wird. Es ist jedoch des Weiteren auch denkbar, dass die Abschirmung
des Kabels selbst bereits auf andere Weise geerdet ist und durch
die Herstellung des Kontakts zwischen Kabeldurchführungselement und
Abschirmung somit auch die Vorrichtung zur Kabeldurchführung geerdet
werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Kabeldurchführungselement
eine im Ausgangszustand geschlossene Membran auf, aus der die Dichtlippe
mittels Durchstoßens
bildbar ist. Dies kann z.B. während
der Montage des Kabeldurchführungselements
mit Hilfe eines Schraubenziehers oder auch mittels des durchzuführenden
Kabels selbst erfolgen. Auf diese Weise ist es nicht notwendig,
Form und Durchmesser des Durchbruchs des Kabeldurchführungselements,
durch welches ein bestimmtes Kabel durchgeführt werden soll, bereits während des
Herstellungsprozesses des Kabeldurchführungselements festzulegen.
Vielmehr kann dies erst während
der Montage vor Ort erfolgen, was die Einsatzflexibilität der Vorrichtung
zur Kabeldurchführung
beträchtlich
erhöht.
Die Form des Durchbruchs für
die Kabeldurchführung
kann dann zudem – je
nach durchzuführendem
Kabel – nahezu
beliebig sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Kabeldurchführungselement
zur gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Kabel geeignet. Dabei können bevorzugt
in einem Kabeldurchführungselement
mehrere gleiche oder aber verschieden große Kabeldurchführungen
integriert sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein oder mehrere
Kabeldurchführungen
in dem Kabeldurchführungselement
jeweils zur gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Kabel vorgesehen sind,
wodurch insgesamt die Einsatzmöglichkeiten
der Vorrichtung zur Kabeldurchführung
erhöht werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Kabeldurchführungselement
eine Mehrzahl verschiedenartiger Aufnahmen für unterschiedliche Kabeldurchmesserbereiche
auf. Somit lässt
sich eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Kabeldurchführung
je nach Art und Anzahl der durchzuführenden Kabel flexibel den
Einsatzanforderungen anpassen. Des Weiteren lässt sich die Anzahl der bereitzustellenden
Typen für
verschiedene Kabelsorten und -durchmesser auf lediglich wenige beschränken, mit
denen sich die gesamte Bandbreite des Anforderungsspektrums abdecken
lässt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Kabeldurchführungselement
mindestens teilweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies erhöht die Stabilität der Kabeldurchführung, begünstigt die
elastischen Verformungseigenschaften und erleichtert die Fertigung
sowie die Montage der Vorrichtung zur Kabeldurchführung.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Kabeldurchführungselement
mindestens teilweise kegelförmig
oder kegelstumpfförmig
ausgebildet. Auf diese Weise ist das Kabeldurchführungselement sehr einfach
elastisch verformbar und somit zur Aufnahme unterschiedlicher Kabeldurchmesser geeignet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Kabeldurchführungselement
in seinem rotationsförmigen
und/oder kegelförmigen und/oder
kegelstumpfförmigen
Teil eine konstante Wandstärke
auf. Durch die konstante Wandstärke lässt sich
das Kabeldurchführungselement
noch leichter elastisch verformen und erlaubt somit die Anpassung
an einen relativ großen
Kabeldurchmesserbereich.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Kabeldurchführungselement
eine erste und eine zweite Dichtlippe auf, die jeweils dazu geeignet
sind, ein durchzuführendes
Kabel zu umschließen
und zu fixieren, wobei die zweite Dichtlippe zudem dazu geeignet
ist, eine Abschirmung des durchzuführenden Kabels zu kontaktieren.
Dabei dient zumindest die erste, bevorzugt jedoch sowohl die erste
als auch die zweite Dichtlippe dazu, zu verhindern, dass Feuchtigkeit
und/oder Staub über
den Mantel des durchzuführenden
Kabels von der einen auf die andere Seite der ersten und/oder der
zweiten Dichtlippe gelangt. Die zweite Dichtlippe kann dann bevorzugt
ohne weitere Hilfsmittel oder Zusatzteile beispielsweise eine freigelegte
Kontaktstelle an der Abschirmung des durchzuführenden Kabels kontaktieren
und somit die Erdung der Kabelabschirmung mittels des Kabeldurchführungselements
beispielsweise über
ein Gehäuse,
in dem die Kabeldurchführung
angebracht ist, sicherstellen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Kabeldurchführungselement
an seiner Außenseite
eine umlaufende Nut auf. Diese Nut ist dazu geeignet, das Kabeldurchführungselement
in einer Montageendposition zu fixieren und mit einer geerdeten
Kontaktfläche,
beispielsweise einem Schaltschrankgehäuse, in welchem die Kabeldurchführung angebracht
ist, elektrisch und mechanisch zu verbinden. Bei der Kontaktfläche kann
es sich bevorzugt um den Rand einer Bohrung in der Wandung eines
Gehäuses
handeln, wobei der Rand der Bohrung bevorzugt metallisch ausgebildet
ist und das Kabeldurchführungselement
mit diesem mittels seiner nutförmigen
Kontur bevorzugt direkt und ohne weitere Hilfsmittel oder Zusatzteile
in Eingriff steht.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen
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1 eine
seitliche Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Kabeldurchführungselements,
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2 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Kabeldurchführungselements
und
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3 eine
seitliche Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform
einer komplett montierten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur EMV-dichten Kabeldurchführung.
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1 zeigt
eine seitliche Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Kabeldurchführungselements 1 vor
der Montage. Das Kabeldurchführungselement 1 ist
zur Aufnahme eines Kabels 30 (s. 3) aus einem
elastischen Grundmaterial, beispielsweise einem elastischen Kunststoff,
ausgebildet und weist in dem dargestellten noch unmontierten Ausgangszustand
zunächst
eine erste Dichtlippe 12 auf, die dazu geeignet ist, das
durchzuführende
Kabel 30 zu umschließen
und zu fixieren. Dabei umschließt
die erste Dichtlippe 12 im unmontierten Ausgangszustand
eine erste Öffnung 16,
durch die zur Montage ein Kabel 30 durchsteckbar ist. In
das elastische Grundmaterial ist ein elektrisch leitfähiges Zusatzmaterial
eingebracht, wodurch das Kabeldurchführungselement 1 elektrisch
leitende Eigenschaften aufweist. Um dem Kabeldurchführungselement 1 eine
solche elektrische Leitfähigkeit
zu verleihen, ist das elastische Grundmaterial mit Partikeln eines elektrisch
leitenden Zusatzmaterials als Füllstoff
dotiert. Bei dem elastischen Grundmaterial handelt es sich beispielsweise
um den Silikonkautschuktyp VMQ, bei dem elektrisch leitfähigen Zusatzmaterial beispielsweise
um Nickel-Graphit. Der Volumenwiderstand des Kabeldurchführungselements 1 beträgt dann
beispielsweise 0,2 Ω/cm.
Das Kabeldurchführungselement 1 ist
einteilig und rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei setzt es sich
aus einem kegelstumpfförmigen
Teil 5 und einem ringförmigen
Teil 6 zusammen. Der ringförmige Teil 6 ist dabei
teilweise in Form eines Flansches ausgebildet, welcher in radialer
Richtung über
den kegelstumpfförmigen
Teil 5 hinauskragt.
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Der
Außendurchmesser
des kegelstumpfförmigen
Teils 5 verjüngt
sich mit zunehmendem Abstand vom ringförmigen Teil 6 des
Kabeldurchführungselements 1.
Aufgrund der teilweise kegelstumpfförmigen Ausformung ist das Kabeldurchführungselement 1 sehr
einfach elastisch verformbar und somit zur Aufnahme unterschiedlicher
Kabeldurchmesser geeignet. Zudem weist das Kabeldurchführungselement 1 in
seinem kegelstumpfförmigen
Teil 5 eine konstante Wandstärke auf. Durch die konstante
Stärke
der Wand 8 lässt
sich das Kabeldurchführungselement 1 noch
leichter elastisch verformen und erlaubt somit die Anpassung an
einen relativ großen
Kabeldurchmesserbereich. Das Kabeldurchführungselement 1 weist
eine im Ausgangszustand noch geschlossene Membran 10 auf,
aus der eine zweite Dichtlippe 14 (s. 3)
mittels Durchstoßens
bildbar ist. Dies kann z.B. während
der Montage des Kabeldurchführungselements 1 mit
Hilfe eines Schraubenziehers oder auch mittels des durchzuführenden
Kabels 30 erfolgen, indem damit eine zweite Öffnung 18 geschaffen
wird, die von der zweiten Dichtlippe 14 umschlossen wird
und durch welche zur Montage ein Kabel 30 durchsteckbar
ist. Außerdem
weist das Kabeldurchführungselement 1 an
seiner Außenseite 3 eine
umlaufende Nut 9 auf. Diese Nut 9 ist in den teilweise
als Flansch ausgebildeten ringförmigen
Teil 6 des Kabeldurchführungselements 1 eingebracht
und dazu geeignet, das Kabeldurchführungselement 1 in
einer Montageendposition zu fixieren und mit einer geerdeten Kontaktfläche 22 (s. 3)
elektrisch und mechanisch zu verbinden.
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2 zeigt
die gleiche Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kabeldurchführungselements 1 im
unmontierten Ausgangszustand wie in 1 in einer
Draufsicht. Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass das Kabeldurchführungselement 1 rotationssymmetrisch
ausgebildet ist und einen kegelstumpfförmigen Teil 5 sowie
einen ringförmigen
Teil 6 aufweist, wobei der teilweise in Form eines Flansches ausgebildete
ringförmige
Teil 6 dabei in radialer Richtung über den kegelstumpfförmigen Teil 5 hinauskragt.
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3 zeigt
eine seitliche Querschnittsansicht einer komplett montierten Vorrichtung
zur EMV-dichten Kabeldurchführung,
welche das in 1 und 2 dargestellte
Kabeldurchführungselement 1 in
montiertem Zustand umfasst. Die Membran 10 des Kabeldurchführungselements 1 wurde
dabei bereits zur Bildung einer zweiten Öffnung 18 durchstoßen. Somit
weist das Kabeldurchführungselement 1 eine
erste 12 und eine zweite Dichtlippe 14 auf, die
jeweils ein durchgeführtes
Kabel 30 umschließen
und fixieren. Dabei dienen sowohl die erste 12 als auch
die zweite Dichtlippe 14 dazu, zu verhindern, dass Feuchtigkeit
und/oder Staub über
die Außenoberfläche der
Isolierung 34 des durchgeführten Kabels 30 jeweils
von der einen auf die andere Seite der ersten 12 und der
zweiten Dichtlippe 14 gelangen. Die zweite Dichtlippe 14 kontaktiert
zudem ohne weitere Hilfsmittel oder Zusatzteile eine Abschirmung 35 des
durchgeführten
Kabels 30. Dies wurde dadurch erreicht, dass an einer Kontaktstelle 32,
an der die Abschirmung 35 des durchgeführten Kabels 30 mit
der zweiten Dichtlippe 14 in Kontakt kommen soll, die Isolierung 34 des
Kabels 30 entfernt wurde und die Kontaktstelle 32 somit
bis auf die Kabelabschirmung 35 freigelegt ist, so dass
die zweite Dichtlippe 14 aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften
die freigelegte Kontaktstelle 32 fest umgreift und mit
der Kabelabschirmung 35 in Berührung steht. Auf diese Weise
ist über
das elektrisch leitende Kabeldurchführungselement 1 eine
elektrische Verbindung der Abschirmung 35 des Kabels mit
einer Wandung 25 eines Gehäuses, in dem die Kabeldurchführung angebracht
ist, hergestellt, wodurch die Abschirmung 35 des Kabels 30 geerdet
wird. Die Nut 9 fixiert das Kabeldurchführungselement 1 in
seiner Montageendposition und verbindet es mit der geerdeten Kontaktfläche 22 elektrisch
und mechanisch. Bei der Kontaktfläche 22 handelt es
sich um den Rand einer Bohrung 24 in der Wandung 25 des
Gehäuses,
in welchem die Kabeldurchführung
angebracht ist. Dabei ist der Rand der Bohrung 24 metallisch
ausgebildet und das Kabeldurchführungselement 1 steht
mit diesem mittels der nutförmigen
Kontur des teilweise als Flansch ausgebildeten ringförmigen Teils 6 direkt
und ohne weitere Hilfsmittel oder Zusatzteile in Eingriff.
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- 1
- Kabeldurchführungselement
- 3
- Außenseite
- 5
- kegelstumpfförmiger Teil
- 6
- ringförmiger Teil
- 8
- Wand
- 9
- Nut
- 10
- Membran
- 12
- erste
Dichtlippe
- 14
- zweite
Dichtlippe
- 16
- erste Öffnung
- 18
- zweite Öffnung
- 22
- Kontaktfläche
- 24
- Bohrung
- 25
- Wandung
- 30
- Kabel
- 32
- Kontaktstelle
- 34
- Isolierung
- 35
- Kabelabschirmung