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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kabeleinführvorrichtung oder eine Kabelstopfbuchse, und insbesondere eine Stopfbuchse, die dazu geeignet ist, an einer Wand eines Gehäuses angebracht zu werden, um eine Abdichtung für den Verlauf eines elektrischen Kabels bereitzustellen, das durch diese Wand hindurch verläuft, wobei das elektrische Kabel in einer Schutzleitung, die für die Verbindung mit der Stopfbuchse ein Gewinde aufweist, zu dem Gehäuse geführt wird, und wobei die Stopfbuchse einen rohrförmigen Körper umfasst, der ein mit einem Gewinde versehenes Ende aufweist, um an der Wand befestigt zu werden, und wobei der rohrförmige Körper einen komprimierbaren Dichtring enthält, eine ringförmige Mutter, die dazu geeignet ist, auf ein Gewindeende des rohrförmigen Körpers gegenüber dem bzw. entgegengesetzt zu dem mit dem Gewinde versehenen Ende geschraubt zu werden, um den Dichtring zu komprimieren, und, verbunden mit der ringförmigen Mutter an einem Endabschnitt der ringförmigen Mutter gegenüber dem bzw. entgegengesetzt zum rohrförmigen Körper, eine rohrförmige Verbindungshülse, die einen Gewindeteil umfasst, der dazu geeignet ist, durch Verschrauben mit dem Verbindungsgewinde der Schutzleitung zusammenzuwirken.
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Der Einsatzbereich der Erfindung liegt insbesondere im Bereich von Stopfbuchsen entsprechend den internationalen Normen für Elektrovorrichtungen zur Verwendung in Gefahrenbereichen, und insbesondere in explosionsfähiger Atmosphäre (insbesondere betroffen sind dabei die Bereiche, die unter das internationale Zertifizierungssystem IECEx fallen). Diese Vorrichtungen werden auch als „Ex“-Vorrichtungen bezeichnet. Derartige „Ex“-Stopfbuchsen sind dazu geeignet, zu ermöglichen, Kabel in ein elektrisches Gehäuse, das in einer explosionsfähigen Atmosphäre lagert, zu führen, während die Integrität des Schutzes des Gehäuses und die Sicherheit der Elektroinstallation gewahrt bleiben. In diesem Zusammenhang werden die Grundsätze der Installation insbesondere erfüllt durch direktes Anschrauben der Stopfbuchse an der Gehäusewand oder, im Falle von Löchern ohne Gewinde, durch festes Anbringen an der durchbohrten Wand unter Verwendung einer Gegenmutter. Der Dichtring sorgt für eine Abdichtung insbesondere gegenüber flammbaren Gasen und Stäuben.
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Im Falle mancher Installationen können Kabel, ungeachtet dessen, ob diese bewehrt sind oder nicht, innerhalb von Schutzleitungen, beispielsweise in der Art von flexiblen Metallleitungen, geführt sein, insbesondere um für einen zusätzlichen mechanischen Schutz zu sorgen. Dies stellt eine Alternative zum Einsatz von abgeschirmten Kabeln zur Verwendung in den oben genannten Gefahrenbereichen dar. Bei derartigen Installationen muss die Schutzleitung, innerhalb der das Kabel geführt ist, mittels einer „Ex“-Stopfbuchse mit dem elektrischen Gehäuse verbunden sein. In diesem Zusammenhang wurden bereits zahlreiche Lösungen für den Anschluss derartiger Stopfbuchsen entwickelt, um das Verbinden der Stopfbuchse mit der Schutzleitung zu ermöglichen.
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Somit ist eine Stopfbuchse nach dem oben definierten Oberbegriff bekannt, die dementsprechend insbesondere eine rohrförmige Verbindungshülse umfasst, die mit der Betätigungsmutter des Stopfbuchsen-Verbindungsteils verbunden ist, wobei ein Gewindeteil dazu geeignet ist, für eine Schraubverbindung mit dem Verbindungsgewinde der Schutzleitung zu sorgen.
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Das Unternehmen CMP Products Ltd. vertreibt Stopfbuchsen dieser Art unter der Bezeichnung A2F-FC, wobei diese Stopfbuchsen für den Einsatz in explosionsfähiger Atmosphäre vorgesehen sind und deren Verbindungshülse, die in die Schutzleitung geschraubt ist, zwischen der Betätigungsmutter des Dichtrings und dem Dichtring selbst befestigt ist, um vor der Montage ein rotierendes Gleiten zwischen der Verbindungshülse und der auf diese geschraubten Mutter zu ermöglichen. Sobald jedoch die Betätigungsmutter des Dichtrings auf dem Körper der Stopfbuchse festgezogen wurde, um diese unter Spannung zu setzen, um so die Dichtung zu erzielen, kann die Verbindungshülse nicht länger frei rotieren. Daher muss die Verbindungshülse der Stopfbuchse zunächst an der Schutzleitung befestigt werden, noch ehe die Stopfbuchse durch das Anziehen der Mutter an dem Körper unter Spannung gesetzt wird. Andernfalls wird, wenn eine Bedienperson den Versuch unternimmt, die Verbindungshülse auf die Schutzleitung zu schrauben, das auf die Verbindungshülse aufgebrachte Drehmoment auf die Betätigungsmutter übertragen, die somit dazu neigt, sich zu lockern, wodurch die Dichtigkeit der Stopfbuchse beeinträchtigt ist.
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Im besonderen Zusammenhang mit Stopfbuchsen, die in einer möglicherweise explosionsfähigen Atmosphäre verwendet werden sollen, trägt eine inkorrekte Installation zum Verlust des Explosionsschutzes bei.
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In diesem Zusammenhang ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Stopfbuchse bereitzustellen, die imstande ist, an unterschiedliche Konfigurationen der Montage der Stopfbuchse mit einer Kabeleinlass-Schutzleitung angepasst zu werden, und die insbesondere imstande ist, eine Montage zu ermöglichen, während die Stopfbuchse bereits unter Zugspannung steht, ohne dabei die Dichtungsfunktion der Stopfbuchse zu beeinträchtigen.
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Zu diesem Zweck ist die Stopfbuchse der vorliegenden Erfindung, die im Übrigen dem im vorstehenden einleitenden Teil definierten Oberbegriff entspricht, im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Verbindungshülse eine Verbindungsbohrung umfasst, die durch Presspassung auf einer Außenfläche des Endabschnittes der ringförmigen Mutter angebracht ist, wobei die Hülse auf einer Innenfläche der Verbindungsbohrung eine ringförmige Rille aufweist, und wobei die Außenfläche des Endabschnittes der Mutter eine reliefierte Oberfläche aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in die ringförmige Rille eingreift, wenn die Verbindungsbohrung auf den Endabschnitt pressgepasst wird, wobei der Eingriff der reliefierten Oberfläche in die ringförmige Rille somit die Hülse auf dem Endabschnitt der Mutter hält und es der Hülse ermöglicht, frei um den Endabschnitt der Mutter herum zu rotieren.
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Somit ist die erfindungsgemäße Stopfbuchse aufgrund dieser Anordnung mit einer Verbindungshülse ausgestattet, die es ermöglicht, dass die Stopfbuchse mit einer Schutz-Einlassleitung des Kabels verbunden werden kann, und die nach der Montage an der Stopfbuchse relativ zur ringförmigen Mutter, mit der sie verbunden ist, frei rotierbar verbleibt, unabhängig vom Festziehen dieser auf dem Körper der Stopfbuchse. Ferner ist die durch diese Presspassung erzielte Anordnung derart gestaltet, dass sie nicht auseinander genommen werden kann, ohne dabei die Mutter oder die Hülse zu beschädigen. Anders ausgedrückt wird die Hülse, aufgrund der durch die Anordnung bereitgestellten Haltefunktion der Hülse, nach ihrer Montage auf der Stopfbuchse unverlierbar.
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Vorzugsweise umfasst die Außenfläche des Endabschnittes der Mutter einen ringförmigen Kanal, der relativ zur Einführrichtung der Hülse stromabwärts der reliefierten Oberfläche angeordnet ist, in den eine Ringdichtung eingeführt wird, die angepasst ist, mit der Innenfläche der Verbindungsbohrung der Hülse in Kontakt zu kommen, wobei ermöglicht wird, dass sich die Reibung während der Rotation der Hülse erhöht, um eine kontrollierte Rotation bereitzustellen, während die Dichtung zwischen der Außenfläche der Mutter und der Innenfläche der Verbindungsbohrung der Hülse sichergestellt ist.
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Vorzugsweise umfasst der Endabschnitt der Mutter eine äußere Zentrierfläche, die relativ zur Einführrichtung der Hülse stromabwärts des ringförmigen Kanals angeordnet und angepasst ist, mit der Innenfläche der Verbindungsbohrung der ihr zugewandten Hülse zusammenzuwirken, während ein funktionaler Abstand zwischen diesen Komponenten verbleibt, um das Zentrieren der Hülse auf dem Endabschnitt der Mutter sicherzustellen.
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Vorzugsweise sind die Innenfläche der Verbindungsbohrung und die reliefierte Oberfläche der Außenfläche des Endabschnittes der Mutter derart konzipiert, dass eine Übermaßpassung, beispielsweise vom standardisierten Typen H7p6, zwischen diesen beiden Flächen bereitgestellt ist.
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Vorteilhafterweise ist die reliefierte Oberfläche eine gefräste Oberfläche. Somit ist es, aufgrund des auf dieser reliefierten Oberfläche durchgeführten Fräsens, möglich, die Toleranzen für die Passung der Verbindungsbohrung der Hülse auf dem Endabschnitt der Mutter zu reduzieren.
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Vorteilhafterweise weist die Verbindungshülse an ihrem Ende, das den Endabschnitt der ringförmigen Mutter aufnimmt, eine abgerundete Anfasung auf, wobei die reliefierte Oberfläche der Außenfläche des Endabschnittes eine komplementäre, der abgerundeten Anfasung zugewandte Anfasung umfasst.
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Vorzugsweise umfasst die rohrförmige Verbindungshülse eine der Verbindungsbohrung gegenüberliegende bzw. entgegengesetzte Gewindebohrung, die dazu vorgesehen ist, ein Außengewindeende der Schutzleitung aufzunehmen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind ersichtlich anhand des Studiums der folgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die zum Zwecke der Orientierung, dabei jedoch in nicht einschränkender Weise auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
- - 1 eine schematische Perspektivansicht im Axial-Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stopfbuchse darstellt;
- - die 2 bis 4 schematische Querschnittansichten der Stopfbuchse der 1 darstellen, in denen die Anordnung der Verbindungshülse auf der Stopfbuchse gezeigt ist;
- - 5 eine detaillierte Ansicht der Stopfbuchse der 1 ist, die den Interferenzbereich zwischen der ringförmigen Mutter und der Verbindungshülse zeigt;
- - 6 eine schematische Perspektivansicht im Axial-Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stopfbuchse darstellt.
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In diesen Figuren dienen identische Bezugszeichen, gegebenenfalls unter Hinzufügen eines Primzeichens, dazu, identische oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
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Im Hinblick auf 1 umfasst die Stopfbuchse 1 zunächst einen rohrförmigen Körper 2, der ein Ende 21 umfasst, das dazu vorgesehen ist, durch eine Wand, an der die Stopfbuchse zu montieren ist, geführt zu werden. Dieses Ende 21, das dazu vorgesehen ist, durch die Wand hindurch geführt zu werden, weist eine ringförmige Anschlagschulter 22 auf, die ein (nicht dargestelltes) Gewinde begrenzt, das, um die Stopfbuchse 1 an der Wand zu befestigen, mit einem Gewinde der Wand, oder gegebenenfalls mit einer Gegenmutter auf der Fläche der Wand gegenüber der bzw. entgegengesetzt zur Fläche, an der die ringförmigen Schulter 22 anliegt, zusammenwirken kann.
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Der Körper 2 der Stopfbuchse 1 weist ebenso eine innere Schulter 23 auf, an der ein komprimierbarer Dichtring 3 anliegt. Der komprimierbare Dichtring 3 ist derart gestaltet, dass er durch eine ringförmige Mutter 4, die auf ein Gewindeende 24 des Körpers 2 gegenüber dem bzw. entgegengesetzt zu dem mit einem Gewinde versehenen Ende 21 geschraubt ist, gegen die innere Schulter 23 des Körpers 2 gedrückt werden kann. Diese Anordnung ermöglicht, dass der Dichtring 3 in der Richtung des Längsachse X-X der Stopfbuchse 1 verformt werden kann. Zu diesem Zweck kann der Dichtring 3 aus einem elastomeren Material oder aus Naturkautschuk hergestellt sein.
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Der Teil der ringförmigen Mutter 4 gegenüber dem bzw. entgegengesetzt zum Körper 2 der Stopfbuchse 1 endet in einem Endabschnitt 41, der dazu vorgesehen ist, die Verbindung mit einer rohrförmigen Verbindungshülse 5 zum Verbinden der Stopfbuchse 1 mit einer Schutzleitung (nicht dargestellt), die beispielsweise der Art des flexiblen Metallleiters ist, sicherzustellen, in der ein elektrisches Kabel geführt ist, das mittels der Stopfbuchse 1 durch die Wand hindurch zu führen ist. Herkömmlich verfügt eine derartige Schutzleitung über ein mit einem Gewinde versehenes Ende, um ihre Verbindung mit der Stopfbuchse herzustellen. Dementsprechend umfasst die rohrförmige Verbindungshülse 5 an ihrem dem Endabschnitt 41 der mit dieser zu verbindenden ringförmigen Mutter 4 gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Ende einen Endteil 51, der dazu vorgesehen ist, durch Verschrauben mit dem das Gewinde aufweisenden Ende einer Schutzleitung zusammenzuwirken. Dieses umfasst beispielsweise ein Außengewindeende. Somit kann der Endteil 51 der Hülse 5 eine Gewindebohrung (ein aufnehmendes Innengewinde) aufweisen, das dazu vorgesehen ist, das Außengewindeende der Schutzleitung aufzunehmen.
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Die verschiedenen Teile der Stopfbuchse 1, die aus dem Körper 2, der Mutter 4 und der Hülse 5 gebildet sind, sind vorzugsweise einstückig aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Messing, Stahl, Bronze oder Aluminium, oder aus einem starren Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polyamid, hergestellt.
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Wie in den 2-5 noch besser zu erkennen ist, umfasst die Hülse 5 für die Verbindung der rohrförmigen Verbindungshülse 5 mit der Stopfbuchse eine Verbindungsbohrung 52, die der Gewindebohrung 51 gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt ist, und die durch Presspassung auf einer zylindrischen Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der ringförmigen Mutter 4 aufgebracht ist. Die Achsen der Hülse 5 und der Mutter 4 fallen mit den Achsen des Körpers 2, auf dem die Mutter 4 montiert ist, zusammen. Genauer beschrieben umfasst die Verbindungsbohrung 52 der Hülse 5 eine zylindrische Innenfläche 53, die den kleinsten Innendurchmesser der Verbindungsbohrung 52 definiert, auf der eine ringförmige Rille 54 ausgebildet ist, die den größten Innendurchmesser der Verbindungsbohrung 52 definiert, während die Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4 eine reliefierte Oberfläche 43 aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in die ringförmige Rille 54 der Verbindungsbohrung 52 der Hülse eingreift, wenn diese, entlang der durch den Pfeil F gekennzeichneten Einführrichtung beispielsweise mittels einer Presse auf den Endabschnitt 41 der Mutter 4 pressgepasst wird. Somit wird durch den Eingriff der reliefierten Oberfläche 43 des Endabschnittes 41 der Mutter 4 in die ringförmige Rille 54 der Verbindungsbohrung 52 der Hülse 5 ermöglicht, dass die Hülse an dem Endabschnitt 41 der Mutter 4 gehalten wird und ebenso, dass die Hülse 5 frei um den Endabschnitt 41 der Mutter 4 herum rotiert.
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Anders ausgedrückt ist diese reliefierte Oberfläche 43 der Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4 derart gestaltet, dass eine Interferenz mit dem kleinsten Innendurchmesser der Verbindungsbohrung 52 entsteht, sodass aufgrund dieser Interferenz für die Hülse eine Anti-Rücklaufsperre gebildet wird.
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In der Praxis kann diese Interferenz gemäß einer in den 1-5 dargestellten ersten Ausführungsform durch eine Übermaßpassung zwischen der reliefierten Oberfläche 43 der Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4 und der Innenfläche 53 der Verbindungsbohrung 52 der Hülse 5 hergestellt werden. Somit sind die reliefierte Oberfläche 43 der Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4 und die Innenfläche 53 der Verbindungsbohrung 52 derart konzipiert, dass sie eine Übermaßpassung, wie beispielsweise eine Übermaßpassung vom standardisierten Typen H7p6, bereitstellen.
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Im Hinblick auf 6 ist es gemäß einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform vorgesehen, die reliefierte Oberfläche der Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4 als gefrästen Oberflächenbereich 43' zu gestalten. Der Ausdruck „gefräste Oberfläche“ soll dabei darauf hinweisen, dass die betroffene Oberfläche in Längsrichtung, wie durch die Achse X-X dargestellt, gestreift ist durch einen Satz in Längsrichtung verlaufender Rillen, die eine Reihenfolge von Scheiteln und Mulden bilden, um die Presspassung der Hülse 5 zu ermöglichen. Somit wird die Innenfläche 53 der Verbindungsbohrung 52 der Hülse an den Scheiteln der gefrästen reliefierten Oberfläche 43' während der Presspassung eingeklemmt, sodass ermöglicht ist, aufgrund der größeren Verformbarkeit der gefrästen Oberfläche weitere Toleranzen an der Passung der Verbindungsbohrung der Hülse auf dem Endabschnitt der Mutter zu erzielen.
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Zudem umfasst die Außenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4, um die Rotation der Verbindungshülse 5 um die Mutter 4 herum nach deren Presspassung zu ermöglichen, einen ringförmigen Kanal 45, der relativ zur Einführrichtung F der Hülse 5 stromabwärts der reliefierten Oberfläche 43 angeordnet ist, in welchen eine Ringdichtung 46 eingeführt wird, die angepasst ist, mit der Innenfläche 53 der Verbindungsbohrung 52 der Hülse 5 in Kontakt zu kommen. Die Dichtung 46 ermöglicht, die Reibkraft während der Rotation der Hülse 5 zu erhöhen, um, gegenüber der freien Rotation, eine kontrollierte Rotation der Hülse bereitzustellen, während zwischen der Außenfläche 42 der Mutter und der Innenfläche 53 der Verbindungsbohrung 52 der Hülse eine Dichtung bereitgestellt ist. Die Ringdichtung 46 kann aus einem elastomeren Material oder aus Naturkautschuk hergestellt sein und besteht beispielsweise aus Silikon.
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Die Verbindungshülse 5 kann an ihrem den Endabschnitt 41 der ringförmigen Mutter 4 aufnehmenden Ende eine Anfasung 55 aufweisen, wobei die reliefierte Oberfläche 43 des Endabschnittes 41 eine komplementäre Anfasung 44 umfasst, die der Anfasung 55 zugewandt ist. Wenn nun die Hülse 5 auf den Endabschnitt der Mutter 4 pressgepasst wird, wirken die Anfasung 55 der Hülse 5 und die komplementäre Anfasung 44 der reliefierten Oberfläche 43 des Endabschnittes 41 der ringförmigen Mutter 4 zusammen, um die Presspassung der Hülse zu ermöglichen. Die Anfasung 55 ist vorzugsweise eine abgerundete Anfasung oder weist einen solchen Radius auf, dass die Integrität der Ringdichtung während des Presspassens der Hülse auf den Endabschnitt der Mutter erhalten bleibt.
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Zudem umfasst der Endabschnitt 41 der ringförmigen Mutter 4 eine weitere, zentrierende Außenfläche 47, die relativ zur Einführrichtung F der Hülse 5 stromabwärts des ringförmigen Kanals 45 angeordnet ist. Vorzugsweise ist diese äußere Zentrierfläche 47 dazu vorgesehen, nach dem Presspassen der Hülse 5 auf der Mutter 4 mit der Innenfläche 53 der Verbindungsbohrung 52 der ihr zugewandten Hülse 5 zusammenzuwirken, während ein funktionaler Abstand zwischen diesen Komponenten erhalten bleibt, um das Zentrieren der Hülse 5 auf dem Endabschnitt 41 der Mutter 4 sicherzustellen. In ähnlicher Weise ermöglicht es der Teil der Innenfläche 42 des Endabschnittes 41 der Mutter 4, der relativ zur Einführrichtung F der Hülse 5 stromaufwärts der reliefierten Oberfläche 43 angeordnet ist, die Hülse 5 vor ihrem Presspassen zu zentrieren.
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Hinsichtlich der Reihenfolge, in welcher die Teile befestigt werden, kann es bevorzugt sein, mit dem Befestigen und Fixieren der Mutter 4 an dem Körper 2 der Stopfbuchse mittels Festschrauben der Mutter 4 an dem Körper zu beginnen und sodann die Hülse 5 durch Presspassen an der Mutter 4 zu befestigen. Es wäre jedoch, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ebenso möglich, eine umgekehrte Reihenfolge in Betracht zu ziehen, bei welcher die Hülse 5 zunächst an der Mutter 4 befestigt und fixiert wird, noch ehe diese Anordnung am Körper 1 befestigt wird.
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Die oben beschriebene Lösung zum Verbinden der Stopfbuchse mit einer Gewindeleitung ist nicht auf eine bestimmte Form einer Stopfbuchse beschränkt, wobei insbesondere das Verfahren des Zusammensetzens der frei rotierbaren Verbindungshülse sowohl auf eine Stopfbuchse für ein nichtbewehrtes Kabel als auch auf eine Stopfbuchse für ein bewehrtes Kabel angewendet werden kann.