耐熱的管線絕緣套管的製作方法

2023-09-18 02:26:30

專利名稱：耐熱的管線絕緣套管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種耐熱的管線絕緣套管，本發明特別是涉及一種用 於氣體計量表殼體的管線絕緣套管。
技術背景這種管線絕緣套管具有密封元件，密封元件由一在一第一溫度以 下的溫度範圍穩定且密封的第 一種材料組成。管線絕緣套管用於這樣的目的，即使得可以穿過一障礙按要求交 換物質、能量或信號。在用於燃料的計量表或其他耗能器計量表中應 該交換殼體內腔和外部空間之間的電壓信號或應該提供電源。但這裡 管線絕緣套管必須使殼體內腔密封，以防止與外部空間不可控的物質 交換。根據殼體應用領域的不同對這種密封提出不同的要求。對於氣 體計量表殼體應該確保，氣體計量表殼體內腔相對於外部空間氣密性 密封。因為在大多數氣體計量表殼體內氣體壓力小，對於在標準條件 下的密封大多相應地成形的柔軟彈性體或塑料密封件就足夠了 。它大 多包圍管線地密封殼體壁和管線之間絕緣套管的橫截面。但是這種密 封有這樣的缺點，即它們在強烈熱作用的情況下，例如在失火情況下，喪失其密封作用(最遲從約300'C起)，並打開氣體計量表內腔和外部 空間之間可流通的流體連接。在氣體計量表殼體的情況下應該確保，從由於熱作用造成不密封 的時刻起直至繼續加熱到氣體燃點為止從氣體計量表殼體中流出的氣 體量受到這樣的限制，即在氣體計量表外部空間內不存在可能爆炸的 混合物。標準EN 1359的測試和要求條件例如要求在到達650'C的測 驗溫度後30分鐘內整個計量表殼體的洩漏量不超過150L/h。由於這個原因在現有技術中已知耐熱的絕緣套管，其中密封元件 由陶瓷材料構成。電線穿過這種材料。陶瓷體抵擋在失火情況下出現 的溫度足夠長的時間。這裡絕緣套管在直到氣體燃點之前足夠好地密 封就夠了，因為在這個溫度之上流出的氣體被立即燃燒掉了，不存在 爆炸的危險。但是這種帶陶瓷密封元件的密封件裝配複雜，製造成本 高和操作不靈活，因為在陶瓷內分別包含單根不絕緣的導線。發明內容本發明的目的是，提供一種用於氣體計量表殼體的耐熱的管線絕 緣套管，它提供可方便地裝配的結構。按照本發明這個目的通過具有權利要求1特徵的管線絕緣套管以及通過具有權利要求12特徵的氣體計量表殼體實現。本發明的管線絕緣套管具有限制元件，所述限制元件由至少 一種 在一高於所述第一溫度的溫度區內穩定的第二種材料構成並且如此構 成，使得能夠將單位時間內流過管線絕緣套管的氣體流限制在規定的 體積。除在低於第一溫度的溫度範圍內對管線絕緣套管氣密性地密封的 密封元件外，單獨地或與密封元件相結合設置限制元件。特別是如果 密封元件不發揮(或僅僅發揮減小的)密封作用，例如它們由於熱作 用被熔融、熔化或燃燒，那麼便通過限制元件進行限制。在這種情況 下氣體可流過管線絕緣套管。這樣規定第一溫度(密封元件在溫度之 下是穩定地且發揮密封作用)，即在氣體計量表的正常環境條件下不超 過第一溫度。第一種材料能經受並密封的溫度範圍可以從一最低溫度 到第一溫度。第一溫度典型的數值在80。C至200。C之間。有大量適合 於作為密封材料的材料，它們在這個範圍的溫度以下以合適的方式密 封(例如珪、Viton、 NBR-nitrile butadiene rubber )。但是其他材料， 例如纖維或樹脂也可以用作密封元件的材料。限制元件通常在整個溫度範圍內同樣是穩定的，在這個範圍內密 封元件也是穩定的。但是對於本發明重要的是，限制元件在高於第一 溫度的溫度範圍內也是穩定的。例如熱固性塑料、金屬、陶瓷或玻璃 滿足這個條件。其中熱固性塑料在製造方面特別有利。限制元件這樣 設置在絕緣套管內，使它們可以限制流過絕緣套管的氣體流量。例如 它們佔據管線絕緣套管橫截面的一部分，以便在正常運行留出用於管 線通過的位置。但是沒有被限制元件阻擋的空餘橫截面這樣選擇，使 得在第 一溫度以上並在氣體計量表殼體內腔和外部空間之間預計的最 大壓差時限制流過的氣流。空餘橫截面的大小這樣選擇。使得在完全 沒有密封元件時和預計的最大可能的壓差時流出的氣體量小於可能造 成混合氣體爆炸的量。構成密封元件的第一種材料最好包含一種柔性彈性體或多種柔性彈性體，例如橡膠，Viton等等。密封塑料在小的壓差時特別良好地 適合於，用簡單的機械結構建立氣密性連接。這種密封元件可以做成 例如塞子、蒙皮或環。管線可以從密封元件旁邊經過或穿過它，密封 元件可以以壓緊或壓扁的形狀密封管線絕緣套管的空餘橫截面。 構成限制元件的第二種材料最好包含熱固性塑料。 這些材料一方面通常在失火時出現的溫度中至少在一定時間內是 耐熱的，此外容易加工和成形。因此限制元件容易加工成希望的形狀。 例如以苯酚曱醛樹脂為基的塑料適合於作為熱固性塑料。此外在這種 材料中還可以加入填充劑，例如玻璃纖維和礦物質，它們在高的環境 溫度下保證形狀穩定性。在選擇這些材料時可以追溯到成分和經驗， 它們在汽車製造技術領域(特別是用於制動件例如制動閘瓦的材料中) 獲得。與適合於第二種材料的其他材料例如金屬或陶瓷，相比塑料在制 造方面成本較4氐。此外許多金屬具有在溫度升高時膨脹的性能。在本發明中可以充 分利用這個性能，因為限制元件可以做成這樣，使被它阻擋的套管橫 截面在正常運行條件下(低的溫度)小於在較高溫度時所阻擋的橫截 面(失火時)。重要的是，在失火時所假設的溫度下由限制元件開啟的 橫截面在預計的壓差時可以使單位時間內流過套管的氣體量沒有危 險。密封元件最好具有用來容納管線的孔和/或限制元件具有用來容 納管線的孔。
根據所選擇管線的形狀來選擇孔，以保證密封元件和管線之間盡 可能好的密封效果。在限制元件(它們大多由比密封元件機械硬度高 的材料構成)中相應的孔的形成特別保證，管線可以不被壓扁和損壞 地從限制元件旁經過或穿過它。為了便於裝配絕緣套管最好具有一管座或套，管座或套可以用固 定元件例如螺紋固定在氣體計量表殼體上相應的孔或對應管座內。密 封元件和限制元件可以尤其是沿軸向依次設置在管座內。要通過的管 線可以穿過密封元件和限制元件，從而密封元件和限制元件包圍管線。如果限制元件做成多件式的，則特別有利。限制元件的多件式結構，例如做成半杯形，特別便於本發明管線 絕緣套管的裝配。因為限制元件不需要設計得完全密封套管橫截面， 所以在限制元件的各個部件之間完全可以留出縫隙。此外密封元件和限制元件可以設計成一體的構件，例如在限制元 件內的空餘橫截面利用密封元件的材料填充，管線穿過所述密封元件 的材料。例如也可以給作為限制元件的金屬塞子配備柔性外殼或密封 圈。在失火的情況下雖然柔性外殼或密封圏的密封作用消失，但是金 屬塞始終阻塞套管橫截面的足夠大的部分，以限制氣體流動。本發明優良的結構在其它的權利要求中給出。


現在藉助於優選實施形式根據附圖詳細說明本發明。圖l表示一按現有技術的陶瓷的管線絕緣套管的示意正視圖。圖2表示圖1中的陶瓷的管線絕緣套管的透視圖。 圖3表示本發明的管線絕緣套管的示意拆分視圖。 圖4表示按圖3的管線絕緣套管的裝配狀態。
具體實施方式
圖1表示一帶一金屬框架或外殼2的陶瓷絕緣套管1，在所述金 屬框架或外殼2內設置陶瓷材料3。在陶瓷材料3內燒結導電體4。在 導線4、材料3和外殼2之間分別構成氣密性連接。圖2表示絕緣套 管的透視圖。導線4不絕緣和未標註地穿過陶瓷材料3。這種狀態一
方面要求待連接裝置與絕緣套管的觸點在兩端的匹配，另 一方要求對 觸點分配進行複雜的測試。圖3示意表示本發明管線絕緣套管的拆散視圖。套管安裝在一氣 體計量表殼體的壁10內，在壁10上形成一孔11,它通過一螺紋12 圍成。套13可以用與內螺紋12相應的外螺紋14擰入孔11內。套13 由金屬(例如黃銅)製成，並在內部具有一錐孔，它朝外部空間方向 逐漸變小(在圖紙平面左方)。 一在尺寸上構成為與在套13內形成的 錐孔匹配的圓錐臺15由彈性體(例如NBR-nitrile-butadien-rubber ) 構成。圓錐臺15可插入套13的錐孔內，並可作為密封元件組件壓入 它裡面，使得造成圓錐臺15和套13之間的密封連接。在圓錐臺15內形成一通孔16， 一扁平帶狀電纜(未畫出)可穿 過此孔。因此孔做成沿圓錐臺對稱中心線的、與扁平帶狀電纜的輪廓 匹配的穿通縫隙。兩個半杯形的金屬件17、 18做成限制元件，它們分別具有幾乎半 圓形的正面17A和18A。徑向外邊界17B和18B的升程與套13內的 錐孔的斜度匹配。一帶內螺紋20的鎖緊螺母19的尺寸這樣選擇，使它可擰在套13 相應的外螺紋14A上。鎖緊螺母具有一孔21，要通過的導線可穿過此 孔。鎖緊螺母19在氣體計量表殼體的殼體內側封閉管線絕緣套管。在圖4中表示在圖3中所示的本發明管線絕緣套管的構件的裝配 狀態。套13以其外螺紋14擰入壁10上的內螺紋12。在擰入時鎖緊 螺母19在半杯形部件17和18上滑動並將它們壓入錐孔內。密封圓錐 臺15緊密地貼合在套13的錐孔上。限制元件的半杯17和18緊貼在 圓錐臺15朝向殼體內側的端面上，並沿套13中逐漸變小的錐孔方向 壓縮圓錐臺，以確保密封作用。在裝配期間壓縮密封元件時，穿過的 導線被擠入圓錐臺15的柔性材料內。擰在套13上的鎖緊螺母19固定 各構件並使密封元件保持在壓縮狀態。在這種裝配狀態下在正常運行 條件時密封元件15使氣體內腔(在圖紙平面右方)相對於外部空間(在 圖紙平面左方)密封。
在失火的情況下絕緣套管受熱，密封元件的材料變軟，產生氣孔 或熔化，失去其密封作用。在這種情況下通過由耐熱材料組成的限制元件的部件17和18和套13開放一橫截面，通過該橫截面將氣流限制 在可容許的最大流量上。這時如果在溫度上升時部件17和18的材料 (這裡由金屬組成)膨脹，那麼開放的橫截面可能變小。此外部件17 和18通過內腔內氣壓的作用被進一步向套內的錐孔的方向擠壓，因為 圓錐臺15的阻力減小。這有利於氣體通路的進一步變窄。本發明的這種實施形式可以方便和合理地手工或機械裝配，不需 要昂貴的元件。此外這種絕緣套管適用於很多種類的管線。在密封元 件和限制元件上可以設置與管線相匹配的凹部，例如孔、縫隙或在邊 緣區域內的凹槽。在本發明框架內可設想許多變型方案，例如密封元件和限制元件 可以結合成一遮蔽構件。例如一由耐熱材料組成的盤可以具有一通孔， 扁平電纜穿過此孔，其中扁平電纜和限制元件之間的中間空腔通過作 為密封元件的柔性塑料密封(例如噴入)。在失火情況下有時密封元件 被侵蝕掉，但是限制元件的橫截面對於氣流仍然是閉鎖的。
權利要求
1. 用於氣體計量表殼體的管線絕緣套管，具有密封元件(15)，所述密封元件由一在一低於一第一溫度的溫度區內穩定和密封的第一種材料組成，其特徵為管線絕緣套管具有限制元件(17，18)，所述限制元件由至少一種在一高於所述第一溫度的溫度區內穩定的第二種材料組成並且如此構成，使得能夠將單位時間內流過管線絕緣套管的氣體流限制在規定的體積。
2. 按權利要求l所述的管線絕緣套管，其特徵為所述第一種材 料包含柔性塑料。
3. 按權利要求1或2所述的管線絕緣套管，其特徵為所述第二 種材料包含熱固性塑料。
4. 按權利要求1至3之任一項所述的管線絕緣套管，其特徵為 管線絕緣套管具有一管座(13),密封元件(15)和限制元件(17， 18) 能夠保持在所述管座內。
5. 按權利要求4所述的管線絕緣套管，其特徵為管座(13)具 有用來將管線絕緣套管固定在一殼體通孔(11)內的固定元件(14)。
6. 按權利要求5所述的管線絕緣套管，其特徵為固定元件(14) 具有一圓周螺紋，該圓周螺紋能夠擰入一殼體孔的內螺紋(12)內。
7. 按權利要求4至6之任一項所述的管線絕緣套管，其特徵為 密封元件(15)和限制元件(17， 18)包圍穿過它們的管線並且沿軸 向依次設置。
8. 按權利要求7所述的管線絕緣套管，其特徵為管線絕緣套管 利用一鎖緊螺母(19)封閉。
9. 按權利要求8所述的管線絕緣套管，其特徵為鎖緊螺母(19) 構成限制元件(17， 18)。
10. 按權利要求8或9所述的管線絕緣套管，其特徵為管座(13) 構成一用於一至少部分圓錐形構成的密封元件組件(15)的、至少部分圓錐形的容納部，所述密封元件組件在所述容納部內可被安裝的鎖緊螺母(19)壓縮。
11. 按權利要求1至IO之任一項所述的管線絕緣套管，其特徵為 限制元件(17， 18)做成雙殼式，以包圍穿過的管線。
12. 具有至少一個固定在殼體壁(10)內的按權利要求1至11 之任一項所述的管線絕緣套管的氣體計量表殼體。
全文摘要
本發明涉及一種用於氣體計量表殼體的耐熱管線絕緣套管。在管線絕緣套管中設置密封元件(15)，所述密封元件由一在一低於一第一溫度的溫度區內穩定和密封的第一種材料組成。此外管線絕緣套管具有限制元件(17，18)，所述限制元件由至少一種在一高於所述第一溫度的溫度區內穩定的第二種材料構成並且如此構成，使得能夠將單位時間內流過管線絕緣套管的氣體流限制在規定的體積。限制元件保證，在密封元件(15)由於熱作用喪失其密封功能的情況下，在單位時間內流過套管的氣流不超過允許的最大體積。
文檔編號H02G15/04GK101401270SQ200680053097
公開日2009年4月1日 申請日期2006年10月31日 優先權日2006年3月31日
發明者H·貝爾特克, S·邁內克 申請人:埃爾斯特有限公司