Durchführungsklemmen für mehr Stabilität

Autor / Redakteur: Janina Lattwesen * / Kristin Rinortner

Ein Verguss bietet Vorteile. Gerätehersteller müssen jedoch bei der Konstruktion und der Vergussmasse einige Punkte beachten. Vergussklemmen sind auf diese Anforderungen zugeschnitten.

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Verguss-Durchführungsklemmen: Dichten die Vergussmassen optimal ab
Verguss-Durchführungsklemmen: Dichten die Vergussmassen optimal ab
(Bild: Phoenix Contact)

Hersteller, die ihre Geräte vergießen, machen sich einige Vorteile zunutze, die Vergussmassen mit sich bringen. So hat eine Vergussmasse meist eine formgebende und abdichtende Wirkung. Das Vergussmittel erhöht die Spannungsfestigkeit und die Belastbarkeit der Geräte bei Schock- und Vibrationen.

Außerdem dient die Vergussmasse der Wärmeableitung sowie dem Schutz vor äußeren Einflüssen – wie etwa dem Eindringen von Feuchtigkeit oder Staub. In einigen Anwendungen wird sogar das Gehäuse vollständig ersetzt. Vergussmassen kommen daher häufig im Filterbau zum Einsatz, aber auch andere Geräte – wie Akkus, Transformatoren oder Drosseln – werden vergossen.

Hohe Anforderungen an Durchführungsklemmen

Nicht nur bei der Konstruktion des Gerätes sondern auch bei der Auswahl der geeigneten Vergussmasse muss der Gerätehersteller einige Punkte beachten. So ist an den externen Geräte-Schnittstellen für die Energieeinspeisung, für den Leistungsausgang sowie für die Signal- und Steuerleitungen eine bestimmte Dichtigkeit erforderlich. Zurzeit kommen in vielen Geräten am Markt teilweise anwenderspezifische Durchführungen zum Einsatz. Dabei werden an die Dichtigkeit des Vergussmittels sowie an die Isolations-Koordinaten, die präzise eingehalten werden müssen, hohe Ansprüche gestellt. Viele marktgängige Durchführungsklemmen erfüllen diese Anforderungen nicht.

Um den Geräteherstellern hier sinnvolle Alternativen zu bieten hat Phoenix Contact sein Programm an Hochstrom-Durchführungsklemmen ergänzt. Die Vergussklemmen der UW-Serie wurden speziell für die Anforderungen der vergossenen Geräte ausgelegt. Dabei kann der Anwender auf ein umfassendes Produktprogramm an Klemmen von 4 bis 25 mm² zurückgreifen.

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Vergussmasse darf nicht aus dem Gehäuse austreten

Beim Vergießen der Durchführungsklemmen muss sichergestellt sein, dass die Vergussmasse nicht bereits vor dem vollständigen Abschluss des Aushärtungsprozesses aus dem Gehäuse austritt. Dafür müssen sowohl der Gehäusedurchbruch wie auch der Weg ins Innere der Klemme nach außen hin abgedichtet werden. Insbesondere in den Klemmraum des Außenteils darf keine Vergussmasse laufen, da die Klemmstelle dann unbrauchbar wird.

Um dieses Problem aus der Welt zu schaffen setzen die Blomberger auf einen speziellen Aufbau der Klemme – insbesondere beim Innenteil. Die Verguss-Durchführungsklemmen bestehen aus einem Außenteil und einem Innenteil. Das auf der Geräteinnenseite sitzende Innenteil besteht aus einer Vergussplatte und einer Moosgummidichtung. Die Kombination aus Vergussplatte und Dichtung sorgt dafür, dass ein Auslaufen der Vergussmasse verhindert wird (Bild 1).

Die Moosgummidichtung dichtet die Klemme zum Gehäuse hin ab, die Vergussplatte zum Inneren des Außenteils. Zu diesem Zweck besitzt die Vergussplatte in dem Bereich, durch den der Strombalken durchgeführt wird, eine zusätzlich angespritzte Dichtlippe. Die im Bereich der Gehäusedurchführung aufgebrachte feine Rasterung sorgt dann für den festen Sitz an der Gehäusewand. So entsteht eine dichte, isolierte und mechanisch stabile Verbindung.

Um die Stabilität der Verbindung noch weiter zu erhöhen, können die Klemmen an der Gehäusewand noch zusätzlich mit Schrauben, Nieten oder Flanschplatten befestigt werden – eine Möglichkeit, die sonst keine der marktgängigen Lösungen bietet. Fehlt diese zusätzliche Befestigungsmöglichkeit, besteht die Gefahr, dass die Klemmen unter Krafteinwirkung in ihrer Montageposition leicht gekippt werden können. Diese Fehlstellung kann zum Beispiel aus einer Verdrahtung resultieren. Die Folge ist dann oftmals eine undichte Stelle zwischen der Klemme und der Befestigungsauflage.

Vielseitig einsetzbare Vergussklemmen

Die Verguss-Durchführungsklemmen besitzen je nach Nennquerschnitt auf der Geräte-Innenseite einen Löt-, Flachsteck- oder Ringkabelschuh-Anschluss. So haben die Klemmen bis 10 mm² auf der Innenseite einen Flachsteck- oder Lötanschluss, während die Klemmen ab 16 mm² einen Ringkabelschuh-Anschluss besitzen.

Die Verguss-Varianten der Durchführungsklemmen müssen dabei nicht zwangsläufig vergossen werden. Gerade bei den größeren Querschnitten wird der auf der Innenseite angebotene Ringkabelschuh-Anschluss grundsätzlich gerne genutzt. Um bei den Klemmen, die nicht vergossen werden, die Isolationsstrecken zwischen benachbarten Leitern bei Blockanwendungen zu erhöhen, ist je nach Applikation manchmal eine Distanzplatte notwendig. Die Distanzplatten können zwischen die einzelnen Klemmen gerastet werden, wo sie somit eine Blockbildung ohne Versatz ermöglichen.

In den letzten zwei Jahren hat das Unternehmen sein Programm an Hochstrom-Durchführungsklemmen kontinuierlich erweitert. Es umfasst inzwischen auch Verguss-Durchführungsklemmen, die außen, neben dem klassischen Schraubanschluss, über einen schnellen Push-in- oder einen einfachen Bolzenanschluss verfügen (Bild 2).

Der Push-in-Anschluss bietet den Vorteil, dass der Leiter ohne zusätzliches Werkzeug per Direktstecktechnik angeschlossen wird. Selbst größere Leiterquerschnitte lassen sich mit einem moderaten Kraftaufwand bequem anschließen. Dagegen ist der Bolzenanschluss robust aufgebaut – und für die komfortable Verdrahtung von Ringkabelschuhen geeignet. Dabei wird der Ringkabelschuh über den Bolzen gesteckt und mit einer Mutter festgeschraubt. Die Mutter ist mit einem hochklappbaren Abdeckflügel unverlierbar verbunden. So werden die Ringkabelschuhe schnell und einfach angeschlossen.

Die Verguss-Varianten der Durchführungsklemmen besitzen – wie auch die Standard-Durchführungs-klemmen – eine Zulassung nach UL 1059. Sie erreichen in Use Group C bis zu 600 V bei 309 A. Somit sind die Klemmen auch für den internationalen Einsatz geeignet.

Dichtigkeit ist in diesem Kontext ein relativer Begriff – eine absolute Dichtigkeit kann es auch bei Durchführungsklemmen nicht geben. Ob eine Durchführungsklemme so dicht ist, dass keine Vergussmasse austritt, hängt von den zahlreichen Eigenschaften ab, welche die Masse und die Umgebung mitbringen. Dazu zählen Viskosität, Druck auf die Klemmstelle, Aushärtezeit – und viele weitere Faktoren. Beim Aufbau eines vergossenen Gerätes müssen diese Faktoren für jeden Einzelfall neu bewertet werden.

* B.Eng. Janina Lattwesen ist im Produktmarketing Leiterplatten-Anschlusstechnik bei Phoenix Contact in Blomberg tätig.

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