Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Durchführung umfassend einen Grundkörper mit zumindest einer Durchgangsöffnung, wobei zumindest ein elektrischer Leiter in der Durchgangsöffnung angeordnet ist und über mindestens einen Isolator in der Durchgangsöffnung fixiert ist, wobei der Isolator die Durchgangsöffnung verschließt und gegen den Leiter und eine Wandung der Durchgangsöffnung abdichtet. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Durchführungsanordnung umfassend eine solche Durchführung sowie die Verwendung der elektrischen Durchführung.

Elektrische Durchführungen mit einer von elektrischen Leitern durchdrungenen Glas- oder Glaskeramikkomponente, welche ihrerseits in einem metallischen Grundkörper gefasst ist, kommen bei zahlreichen Anwendungen zum Einsatz. Diese Anwendungen umfassen Einrichtungen in der Tiefsee, wie beispielsweise Ölbohr- und Explorationseinrichtungen oder auch deren Einsatz in chemisch oder strahlungsbelasteten Umgebungen, wie beispielsweise in der chemischen Industrie oder in der Energieanlagen- und Reaktortechnik. Weitere Anwendungen umfassen beispielsweise auch bemannte und unbemannte Wasserfahrzeuge, beispielsweise Tauchroboter und U-Boote sowie spezielle Gastanks, wie CO2-Lager oder H2-Tanks für Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellen sowie Anwendungen Bereich der Luft- und Raumfahrt.

Bei Unterwasser-Anwendungen, wie beispielsweise bei der Ölförderung, können hohe Temperaturen, hohe Drücke und/oder korrosive Medien besondere Anforderungen an elektrische Durchführungen stellen, insbesondere unter Berücksichtigung von Lebensdauern von ungefähr 20 Jahren. Bei Anwendungen, wie beispielsweise Speichertanks, bei welchen Medien wie Flüssiggas oder Flüssig- wasserstoff zum Einsatz kommen, können extrem niedrige Temperaturen auftreten, welchen die elektrischen Durchführungen ausgesetzt sind. Bei Reaktor-Anwendungen im Bereich der zivilen Kernkraft, wie beispielsweise Hochtemperaturreaktoren, haben elektrische Durchführungen mitunter extrem hohen Drücken, Temperaturen und/oder Strahlung standzuhalten, insbesondere über Lebensdauern von ungefähr 40 bis 60 Jahren. Auch bei Small Modular Reactors (SMRs) stellen hohe Drücke, Temperaturen und/oder Strahlung besondere Anforderungen an elektrische Durchführungen.

Bei elektrischen Durchführungen können zusätzliche isolierende Komponenten zwischen dem Grundkörper und dem elektrischen Leiter angeordnet werden, um insbesondere eine Kriechstreckenverlängerung bereitzustellen. Durch derartige Kriechstreckenverlängerungen kann eine dauerhafte Isolation zwischen dem elektrischen Leiter und dem Grundkörper auch dann gewährleistet werden, wenn es beispielsweise durch widrige Umgebungsbedingungen zur Anlagerung von Schmutz oder zur Bildung von Wasserfilmen kommen kann. Bei bekannten Kriechstreckenverlängerungen aus Kunststoffen mangelt es jedoch insbesondere an einer Beständigkeit gegen Alterung und hohe Temperaturen.

Aus DE102014218983 A1 ist zudem bekannt, ein zusätzliches Schutzelement aus einem Glas oder einem Kunststoff angrenzend an das den elektrischen Leiter haltende Glas anzuordnen. Durch derartige Maßnahmen kann aber nur eine vergleichsweise kurze Kriechstreckenverlängerung erzielt werden.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, elektrische Durchführungen bereitzustellen, welche unter schwierigen Umgebungsbedingungen, insbesondere hohen Drücken, hohen bzw. niedrigen Temperaturen, korrosiven Medien und/oder Strahlenexposition dauerbetriebsfest sind und gegenüber den bekannten Durchführungen eine verlängerte Kriechstrecke aufweisen. Offenbarung der Erfindung

Es wird eine elektrische Durchführung vorgeschlagen, welche einen Grundkörper mit zumindest einer Durchgangsöffnung umfasst, wobei zumindest ein elektrischer Leiter in der Durchgangsöffnung angeordnet ist und über mindestens einen Isolator in der Durchgangsöffnung fixiert ist, wobei der Isolator die Durchgangsöffnung verschließt und gegen den elektrischen Leiter und eine Wandung der Durchgangsöffnung abdichtet.

Ferner ist vorgesehen, dass der Isolator mindestens einen Halteabschnitt aufweist, der gegen den mindestens einen elektrischen Leiter abdichtet und diesen hält, und dass der Isolator mindestens eine Kriechstreckenverlängerung aufweist, welche einen über den Halteabschnitt hinausragenden Teil des elektrischen Leiters in einem Abstand umgibt, wobei die mindestens eine Kriechstreckenverlängerung einstückig mit dem mindestens einen Halteabschnitt ausgestaltet ist oder stoffschlüssig, insbesondere durch Anglasen oder Verkleben, mit dem mindestens einen Halteabschnitt verbunden ist und der Grundkörper die mindestens eine Kriechstreckenverlängerung zumindest teilweise umgibt. Dabei berührt der Grundkörper die Kriechstreckenverlängerung und stützt diese dadurch ab.

Die elektrische Durchführung kann dabei genau einen elektrischen Leiter umfassen oder kann mehrere elektrische Leiter umfassen, beispielsweise drei, vier oder fünf, wobei in diesem Fall bevorzugt jeder elektrische Leiter in einer eigenen Durchgangsöffnung geführt wird.

Der Isolator umfasst einen Halteabschnitt, der den elektrischen Leiter berührt und diesen hält, und mindestens eine Kriechstreckenverlängerung. Die mindestens eine Kriechstreckenverlängerung ragt dabei bevorzugt mindestens 5 mm, besonders bevorzugt mindestens 10 mm und ganz besonders bevorzugt min- destens 20 mm über den Halteabschnitt hinaus, an dem der Isolator den elektrischen Leiter berührt. Auch deutlich größere Kriechstrecken lassen sich realisieren, bei der die Kriechstreckenverlängerung bevorzugt um mindestens 50 mm, besonders bevorzugt mindestens 100 mm oder sogar mindestens 200 mm über den Halteabschnitt hinausragt. Die Kriechstreckenverlängerung des Isolators umgibt den elektrischen Leiter in einem Abstand und berührt diesen somit nicht.

Durch die Kriechstreckenverlängerung aus isolierenden Material wird die Kriechstrecke zwischen dem elektrischen Leiter und dem Grundkörper verlängert und somit die Betriebssicherheit der elektrischen Durchführung gesteigert. Wird dabei ein anorganisches Material ausgewählt, ist diese Kriechstreckenverlängerung besonders alterungsbeständig und kann auch temperaturbeständig ausgestaltet werden. Alternativ dazu kann auch ein organisches Material für die mindestens Kriechstreckenverlängerung ausgewählt werden. Dies vereinfacht die Herstellung, so dass die Kriechstreckenverlängerung mit geringem Aufwand angeordnet werden kann.

Zwischen der Kriechstreckenverlängerung und dem elektrischen Leiter befindet sich ein Spalt, der einen Raum definiert, in dem ein Stecker für eine elektrische Kontaktierung auf den elektrischen Leiter aufgeschoben werden kann. Bei einem zylindrischen elektrischen Leiter und einer hohlzylinderform der Kriechstrecken- verlängerung bildet sich entsprechend ein zylindrischer Spalt aus. Die Größe des Spalts kann derart gewählt werden, dass ausreichend Raum für einen derartigen Stecker verbleibt. Beispielsweise kann die Größe des Spalts im Bereich von 3 mm bis 5 mm gewählt sein.

Der Isolator mit dem Halteabschnitt und der mindestens eine Kriechstreckenverlängerung kann aus einem einzigen Bauteil bestehen oder aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein. Ist der Isolator als ein einziges Bauteil ausgeführt, kann der Isolator beispielsweise als ein Rohr ausgeführt sein. In diesem Fall kann ein Halteabschnitt als ein Bereich des Rohres mit verringertem Innendurchmesser ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorsehen sein, dass der elektrische Leiter im Bereich des Halteabschnitts einen vergrößerten Durchmesser aufweist. In diesem Fall ist es möglich, dass ein rohrförmiger Isolator einen konstanten Innendurchmesser aufweist und den elektrischen Leiter nur dort berührt, wo dieser einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Alternativ dazu kann der rohrförmige Isolator im Bereich des Halteabschnitts einen verringerten Durchmesser aufweisen und der Durchmesser des elektrischen Leiters kann im Bereich des Halteabschnitts konstant sein oder sich nur in geringerem Maße aufweiten. Der Bereich des rohrförmigen Isolators, der den elektrischen Leiter berührt, stellt dem Halteabschnitt dar. Die über diesen Halteabschnitt hinausragenden Teile des rohrförmigen Isolators stellen die Kriechstreckenverlängerungen dar.

Bei einer mehrteiligen Ausgestaltung des Isolators wird der Halteabschnitt bevorzugt durch eine erste Komponente mit einer Durchgangsöffnung gebildet, welche den elektrischen Leiter berührt. Diese erste Komponente kann beispielsweise als eine Scheibe ausgestaltet sein, welche im inneren einer rohrförmigen zweiten Komponente angeordnet und mit dieser verbunden wird. Die über die Scheibe hinausragenden Teile der zweiten Komponente stellen dann die Kriechstreckenverlängerungen dar. Alternativ dazu kann eine scheibenförmige erste Komponente mit einer oder mehreren rohrförmigen zweiten Komponenten kombiniert werden, wobei die scheibenförmige erste Komponente jeweils an den Mündungen der rohrförmigen zweiten Komponenten mit diesen verbunden ist. Die rohrförmigen zweiten Komponenten stellen dann die Kriechstreckenverlängerungen dar.

Bei Verwendung mehrerer Komponenten zur Bildung des Isolators werden diese bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden, um eine dauerhafte und dichte Verbindung der einzelnen Komponenten untereinander zu gewährleisten. Besteht zumindest eine der Komponenten aus einem Glas oder einer Glaskeramik ist bevorzugt, dass diese Komponente durch eine Temperaturbehandlung an die andere Komponente angeglast wird. Bestehen beide Komponenten aus einem Glas oder einer Glaskeramik können diese ebenfalls durch eine Temperaturbehandlung aneinander angeschmolzen werden und eine innige Verbindung eingehen. Wird die Kriechstreckenverlängerung aus einem organischen Material gefertigt, welches nicht angeglast werden kann, wird ein Verkleben für eine Stoffschlüssige Verbindung bevorzugt. Hierzu kann insbesondere eine Vergussmasse eingesetzt werden, welche die einzelnen Komponenten, welche den Isolator bilden, stoffschlüssig miteinander verbindet.

Das Verwenden einer rohrförmigen Komponente für die Kriechstreckenverlängerung erlaubt es in einfacher Weise vergleichsweise große Kriechstreckenverlängerungen zu erzeugen, die auch Längen von deutlich mehr als 20 mm aufweisen können.

Eine Wandstärke der Kriechstreckenverlängerung des Isolators wird bevorzugt derart gewählt, dass diese eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, aber möglichst wenig Raum einnimmt. Für eine hohe mechanische Stabilität ist es bevorzugt, dass die Wandstärke der Kriechstreckenverlängerung mindestens 0,1 mm, mehr bevorzugt mindestens 0,2 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm, ganz besonders bevorzugt mindestens 1 ,0 mm und am meisten bevorzugt mindestens 1 ,5 mm beträgt. Um möglichst wenig Raum einzunehmen, ist es bevorzugt, die Wandstärke kleiner als 5 mm, besonders bevorzugt kleiner als 2,5 mm und am meistens bevorzugt weniger als 2 mm zu wählen.

Die Kriechstreckenverlängerung kann zylindrisch ausgestaltet sein, insbesondere in Form eines Kreiszylinders. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittsformen denkbar. Ein Innendurchmesser der Kriechstreckenverlängerung kann in einer Ausführungsform über die gesamte Länge konstant sein. Alternativ dazu kann der Innendurchmesser variieren. Dabei sind konische Ausführungen der Kriechstreckenverlängerungen bevorzugt, so dass sich das Innere der Kriechstreckenverlängerung ausgehend von dem Halteabschnitt des Isolators konisch aufweitet.

Der Durchmesser des elektrischen Leiters wird insbesondere abhängig von der erforderlichen Stromfestigkeit gewählt. Der Durchmesser des elektrischen Leiters kann beispielsweise 6 mm betragen.

Bevorzugt weist der Grundkörper einen Durchführungsabschnitt mit einem ersten Durchmesser auf, wobei sich der mindestens eine Halteabschnitt innerhalb des Durchführungsabschnitts befindet. Des Weiteren weist der Grundkörper bevorzugt an einer oder beiden Seiten des Durchführungsabschnitts Verlängerungsabschnitte auf, welche einen geringeren zweiten Durchmesser aufweisen und die Kriechstreckenverlängerung zumindest teilweise umgeben. Alternativ dazu kann der Verlängerungsabschnitt aber auch mit demselben Durchmesser wie der Durchführungsabschnitt ausgestaltet sein oder sogar einen größeren Durchmesser aufweisen.

An dem Durchführungsabschnitt können weitere Komponenten angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, Verbindungsmittel anzuordnen, mit denen die elektrische Durchführung mit weiteren Bauteilen wie einem Gehäuse oder einem Befestigungsflansch verbunden werden können.

Bevorzugt umgibt der Grundkörper die mindestens eine Kriechstreckenverlängerung vollständig. Dazu kann insbesondere ein Verlängerungsabschnitt mit entsprechenden Abmessungen vorgesehen sein, durch die der Grundkörper in axialer Richtung verlängert wird. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Kriechstreckenverlängerung über ihre gesamte Länge mit dem Grundkörper in direktem Kontakt steht, so dass kein Spalt zwischen Grundkörper und der Kriechstreckenverlänge- rung vorhanden ist. Vorteilhafter Weise kann der Grundkörper dadurch den Isolator vor mechanischer Beschädigung schützen. Auch kann der Grundkörper als eine Abstützung insbesondere für die Kriechstreckenverlängerungen des Isolators dienen, so dass diese mit geringeren Wandstärken ausgebildet werden können. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Grundkörper die Kriechstrecken- verlängerung über deren gesamte außenliegende Fläche berührt und dadurch stützt. Es ist aber alternativ auch denkbar, dass der Grundkörper die Kriechstreckenverlängerung nur teilweise umgibt, wobei hier ebenfalls Verlängerungsab- schnitte am Grundkörper vorgesehen sein können.

Die Kriechstreckenverlängerung kann bündig mit dem Grundkörper bzw. einem Verlängerungsabschnitt des Grundkörpers abschließen. Alternativ dazu kann der Grundkörper über die Kriechstreckenverlängerung hinausragen. Bevorzugt beträgt ein dadurch erzeugter Überstand mindestens 1 mm, besonders bevorzugt 2 mm, mehr bevorzugt mindestens 5 mm, noch mehr bevorzugt 10 mm und am meisten bevorzugt mindestens 20 mm. Dabei sollte die Länge des Überstands bevorzugt geringer sein als 50 mm, besonders bevorzugt 20 mm, mehr bevorzugt 10 mm, noch mehr bevorzugt 5 mm und am meisten bevorzugt nicht mehr als 2 mm.

Im Bereich des Überstands kann ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung vergrößert sein, so dass eine Stufe entsteht. Bevorzugt schließt dann die Kriech- streckenverlängerung bündig mit dieser Stufe ab.

Der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Grundkörpers kann im Bereich des Durchführungsabschnitts gegenüber einem Innendurchmesser in einem angrenzenden Verlängerungsabschnitt verringert sein. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass ein Übergang zwischen einem solchen Durchführungsabschnitt mit verringertem Durchmesser zu einem Verlängerungsabschnitt mit größerem Durchmesser kontinuierlich in einem Übergangsbereich erfolgt. Bevorzugt sind ein erstes Ende und/oder ein zweites Ende des elektrischen Leiters durch eine oder mehrere Kriechstreckenverlängerungen umgeben. Hierdurch wird unter anderem ein Berührschutz bereitgestellt. Des Weiteren ist es möglich, die Kriechstreckenverlängerung derart auszuführen, dass diese auch einen auf den elektrischen Leiter aufgeschobenen Stecker teilweise oder vollständig umgibt. In diesem Fall wird durch die Durchführung auch eine Steckverbindung vor Umwelteinflüssen und insbesondere vor einer mechanischen Beschädigung geschützt.

Bevorzugt umfasst die elektrische Durchführung mindestens zwei Isolatoren, welche voneinander durch einen Hohlraum und/oder mindestens ein Trennelement getrennt sind und beide gegen denselben elektrischen Leiter abdichten. Auf diese Weise wird ein elektrischer Leiter in einer Durchgangsöffnung mehrfach abgedichtet und die Sicherheit der Durchführung wird erhöht, da im Fehlerfall eines Isolators der mindestens eine weitere Isolator die Durchgangsöffnung dicht verschließen kann. Beispielsweise werden für jeden elektrischen Leiter zwei Isolatoren eingesetzt, um eine sogenannte Zweifachdurchführung auszubilden.

Das Trennelement kann beispielsweise eine Ringform oder eine Scheibenform aufweisen und den Raum zwischen dem elektrischen Leiter und einer Innenwand der Durchgangsöffnung vollständig oder teilweise ausfüllen. Geeignete Materialien für das Trennelement umfassen insbesondere Keramiken und Glaskeramiken. Ein Beispiel für ein geeignetes Trennelement ist eine dünne Keramikscheibe mit einer Öffnung für den elektrischen Leiter. Die Dicke der Keramikscheibe kann beispielsweise geringer als 1 mm sein. Selbstverständlich können auch dickere Trennelemente eingesetzt werden, insbesondere dann, wenn diese einen Raum zwischen den beiden Isolatoren ausfüllen sollen.

Bevorzugt wird bei der elektrischen Durchführung die zumindest eine Durchgangsöffnung durch den mindestens einen Isolator hermetisch abgedichtet. llnter hermetischer Dichtheit wird dabei insbesondere verstanden, dass bei einem Druckunterschied von 1 bar die Helium-Leckrate bevorzugt

< 1 ■ 10 ^-7 mbar Is ^-1 , besonders bevorzugt < 1 ■ 10 ^-8 mbar Is ^-1 und am meisten bevorzugt < 1 ■ 10 ^-9 mbar Is ^-1 liegt. Der Isolator schließt dabei sowohl hermetisch dicht gegen den elektrischen Leiter als auch gegen die innere Wandung der Durchgangsöffnung ab.

In einer Variante der Erfindung ist das Material der mindestens einen Kriechstreckenverlängerung bevorzugt aus einem organischen Material ausgewählt, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff. Ein Beispiel für einen geeigneten Kunststoff ist Polytetrafluorethylen (PTFE).

Zum stoffschlüssigen Verbinden der organischen Kriechstreckenverlängerung mit dem Halteabschnitt wird bevorzugt eine Klebeverbindung eingesetzt, wobei hierzu bevorzugt eine Vergussmasse eingesetzt wird. Geeignete Vergussmassen umfassen insbesondere Vergussmassen auf Silikonbasis.

Wird die mindestens eine Kriechstreckenverlängerung aus einem organischen Material erhalten, so wird diese bevorzugt zusätzlich zu dem Vergussmaterial über ein Gewinde fixiert. Dabei kann beispielsweise ein Außengewinde an der Kriechstreckenverlängerung angeordnet sein und ein entsprechendes Innengewinde kann in der Durchgangsöffnung des Grundkörpers angeordnet sein.

Bevorzugt bestehen der Halteabschnitt und die Kriechstreckenverlängerung jeweils aus einem anorganischen Isolationsmaterial, wobei die Materialien für den Halteabschnitt und die Kriechstreckenverlängerung verschieden oder identisch gewählt sein können.

Bevorzugt ist das Material des Halteabschnitts und/oder der Kriechstreckenverlängerung ausgewählt aus einem Glas, einer Glaskeramik oder einer Keramik oder das anorganische Isolationsmatenal umfasst zumindest ein Glas, eine Glaskeramik oder eine Keramik.

Sofern der Isolator aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, werden die dabei verwendeten Materialien bevorzugt derart ausgewählt, dass die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Komponenten aneinander angepasst sind. Bevorzugt weicht bei verschiedener Materialwahl ein thermischer Ausdehnungskoeffizient der Kriechstreckenverlängerung um weniger als 20%, bevorzugt um weniger als 10% von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des mindestens einen Halteabschnitts ab.

Bevorzugt wird der Isolator oder eine Komponente des Isolators, welche den Halteabschnitt darstellt oder diesen beinhaltet, durch Sintern eines Glaspresslings oder eines Keramikpresslings erhalten. Dabei ist es bevorzugt, dass der Pressling vor einer Temperaturbehandlung für das Sintern mit der als Kriechstreckenverlängerung dienenden Komponente zusammengebracht wird, so dass bei dem Sintern auch eine stoffschlüssige Verbindung mit der Kriechstreckenverlängerung erhalten wird. Hierzu kann der Glaspressling zusammen mit dem elektrischen Leiter in eine als Rohr ausgeführte Kriechstreckenverlängerung eingesetzt werden oder an ein oder mehrere als Kriechstreckenverlängerung dienende Rohre angrenzend angeordnet werden.

Die mindestens eine Kriechstreckenverlängerung ist bevorzugt in Form eines Glasrohres ausgebildet. Geeignete Materialien für das Glasrohr umfassen insbesondere Kalk-Natron-Glas sowie die Erdalkali-(Barium)silikatgläser, welche unter den Glasnummern 8421 und 8061 von der SCHOTT AG erhältlich sind.

Besonders geeignet ist Kalk-Natron-Glas, welches beispielsweise in Form von AR Glasrohr von der SCHOTT AG erhältlich ist. Beispielsweise eignen sich Glasröhren mit einer Wandstärke von 1 ,2 mm zur Verwendung als Kriechstreckenverlängerung des Isolators. Neben der Kriechstreckenverlängerung kann auch der Halteabschnitt des Isolators in Form eines Glasrohres ausgebildet sein oder aus einem Glasrohr hergestellt sein. Beispielsweise kann in einem Temperaturbehandlungsschritt bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur ein Teil des Materials des Glasrohres so geformt werden, dass dieses den Halteabschnitt ausbildet. Bei einem solchen Temperaturbehandlungsschritt können insbesondere Formwerkzeuge eingesetzt werden, welche nach der Temperaturbehandlung wieder entfernt werden.

Um eine besonders gute Abdichtung zwischen den Metallteilen, also dem Grundkörper und dem mindestens einen elektrischen Leiter, und dem zumindest einen Isolator zu erreichen, kann die Durchführung in Form einer Druckeinglasung ausgebildet werden. Dabei wird ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers größer gewählt als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Isolators, so dass sich nach einer Temperaturbehandlung, bei der der Isolator in der Durchgangsöffnung eingeglast wird, der Grundkörper stärker zusammenzieht als der Isolator. Hierdurch werden dauerhaft Druckkräfte durch den Grundkörper auf den Isolator ausgeübt.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers größer ist als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des mindestens einen Isolators. Besonders bevorzugt wird bei einer Druckeinglasung der thermische Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers mindestens 20% größer gewählt als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Isolators.

Alternativ zu einer Druckeinglasung ist es aber auch möglich, die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Grundkörper und Isolator aneinander anzupassen, wobei für eine Anpassung ein Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 20% bevorzugt ist und eine Differenz von weniger als 10% besonders bevorzugt ist. Die durch die Druckeinglasung erzeugten Kräfte stärken zudem das Material des Isolators, insbesondere bei Wahl eines Glases, welches durch die Druckkräfte vorgespannt wird. Hierdurch wird sowohl im Bereich des Halteabschnitts als auch im Bereich der mindestens einen Kriechstreckenverlängerung die mechanische Stabilität gesteigert. Dies ist insbesondere vom Vorteil bei auftretenden Temperaturschwankungen, da durch die Vorspannung das Auftreten unerwünschter Zugspannungen, durch die es zu einem Brechen des Glases kommen könnte, vermieden wird. Des Weiteren ergeben sich durch die Verbesserte mechanische Stabilität Vorteile, wenn Stecker auf den elektrischen Leiter montiert oder demontiert werden müssen.

Das Material des Grundkörpers ist bevorzugt aus einem Metall ausgewählt. Besonders bevorzugt ist das Metall ein Stahl.

Geeignete Materialien für den mindestens einen elektrischen Leiter umfassen Metalle, insbesondere Nickel-Eisen-Legierungen, Kobalt-Eisen-Legierungen, Stähle, insbesondere Kovar, Aluminium, Kupfer oder einer Kombination mehrerer dieser Materialien. Ein Beispiel für eine Kombination ist ein in einem Nickel- Eisen Rohr angeordneter Kupferleiter.

Um den Druck auf die Kriechstreckenverlängerung insbesondere an deren von dem Halteabschnitt wegweisenden Ende zu vergrößern, kann an den Enden der Kriechstreckenverlängerung jeweils eine Abschlusshülse angeordnet werden. Diese kann seitlich an das Ende der Kriechstreckenverlängerung anschließen und/oder die Kriechstreckenverlängerung von deren Innenseite aus unterstützen. Durch die Abschlusshülse wird Druck auf die Kriechstreckenverlängerung ausgeübt, so dass diese nicht nur von außen durch den Verlängerungsabschnitt des Grundkörpers, sondern auch von Innen und/oder von der Seite mit Druck beauf- schlagt und somit vorgespannt wird. Die Stabilität der Kriechstreckenverlängerung, insbesondere bei Ausführung aus einem anorganischen Material wie Glas, Glaskeramik oder Keramik, wird dadurch vorteilhafterweise erhöht.

Als Material für die Abschlusshülse können insbesondere dieselben Materialien ausgewählt werden, die auch als Material für den Grundkörper geeignet sind.

Mehrere der hierin beschriebenen elektrischen Durchführungen, welche jeweils einen Grundkörper umfassen, können in einer gemeinsamen Durchführungsanordnung aufgenommen sein. Eine solche Durchführungsanordnung umfasst eine Basis mit mehreren Durchgangsöffnungen und jeweils einer darin angeordneten elektrischen Durchführung.

Die Basis kann Bestandteil einer Apparatur oder eines Gehäuses einer Apparatur sein.

Alternativ oder zusätzlich dazu können in einer Durchführungsanordnung mehrere Durchführungen zusammengefasst sein, welche einen gemeinsamen Grundkörper aufweisen. Dieser gemeinsame Grundkörper umfasst dann für jede der Durchführungen eine Durchgangsöffnung.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer elektrischen Durchführung oder einer Anordnung mit mehreren dieser Durchführungen, insbesondere wie vorstehend beschrieben, bei einer Anwendung mit Drücken von mindestens 5 bar, vorzugsweise von mindestens 10 bar, besonders bevorzugt von mindestens 20 bar und/oder bei einer Anwendung mit Temperaturen von mindestens -273 °C, vorzugsweise von mindestens 300 °C, besonders bevorzugt von mindestens 600 °C und/oder bei einer Anwendung mit einer y-Strahlenexposition von mindestens 1 kGy, vorzugsweise von mindestens 1 MGy, besonders bevorzugt von mindestens 20 MGy, wobei die angegebenen Werte der y-Strahlenexposition insbesondere über die gesamte Betriebsdauer der elektrischen Durchführung zu verstehen sind.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer elektrischen Durchführung oder einer Anordnung mit mehreren dieser Durchführungen, insbesondere wie vorstehend beschrieben, für Einrichtungen in der Tiefsee wie beispielsweise in einer Erdöl- und/oder Erdgasbohrungs- oder Explorationsvorrichtung, und/oder in chemisch oder strahlungsbelasteten Umgebungen, wie beispielsweise in der chemischen Industrie oder in der Energieanlagen- und Reaktortechnik, insbesondere in explosionsgefährdeten Bereichen, in einer Energieerzeugungs- oder Energiespeichervorrichtung mit einem Gehäuse, oder in einer Kapselung einer Energieerzeugungsvorrichtung oder einer Energiespeichervorrichtung oder eines Reaktors oder einer Speichervorrichtung von toxischer und/oder schädlicher Materie, insbesondere als Durchführungseinrichtung innerhalb des Containments eines Reaktors oder Durchführungseinrichtung durch das Containment eines Reaktors, insbesondere eines chemischen oder Kernreaktors, oder in einem Raumfahrzeug oder Raumfahrt-Erkundungsfahrzeug, oder in einem Gehäuse eines Sensors und/oder Aktuators, in oder an bemannten und unbemannten Wasserfahrzeugen, beispielsweise Tauchrobotern und U-Booten sowie Gastanks, insbesondere CO2-Lager oder H2-Tanks, vorzugsweise auch für Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellen.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung, insbesondere wie hierin beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein Grundkörper mit mindestens einer Durchgangsöffnung bereitgestellt. Anschließend wird ein Isolator zusammen mit einem elektrischen Leiter bereitgestellt und in die Durchgangsöffnung eingesetzt. Nachfolgend wird eine Temperaturbehandlung durchgeführt, bei der der Isolator an eine Innenwand der Durchgangsöffnung und an den elektrischen Leiter angeglast bzw. angeschmolzen wird. Bei dieser Temperaturbehandlung oder in einem separaten Schritt kann der Isolator aus einer oder mehreren Vorkomponenten zusammengefügt werden, wobei sich die verwendeten Vorkomponenten stoffschlüssig miteinander verbinden. Dazu werden diese über deren Glasüberhangstemperatur hinaus erwärmt, also bei üblichen Gläsern auf eine Temperatur oberhalb von 800 °C, so dass sich die Materialien der Vorkomponenten vermengen und eine innige stoffschlüssige Verbindung entsteht.

Beispielsweise kann ein Isolator aus einem Glasrohr und einem Pressling erhalten werden, wobei der Pressling Glas- und/oder Keramikpulver umfasst. Bei der Temperaturbehandlung wird der Pressling gesintert und stoffschlüssig mit dem Glasrohr verbunden. Dabei kann vorgesehen sein, eine Kraft auf das Glasrohr in Richtung des Presslings auszuüben, so dass dieses teilweise in den Pressling einsinkt und auf diese Weise ein vergrößerter Bereich geschaffen wird, in dem sich die Materialien von Pressling und Glasrohr mischen. Dies führt zu einer besonders innigen und stabilen stoffschlüssigen Verbindung.

In einem anderen Beispiel kann neben der Kriechstreckenverlängerung auch der Halteabschnitt des Isolators in Form eines Glasrohres ausgebildet sein oder aus einem Glasrohr hergestellt sein. Beispielsweise kann in einem Temperaturbehandlungsschritt bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur ein Teil des Materials des Glasrohres so geformt werden, dass dieses den Halteabschnitt ausbildet.

Bei den beschriebenen Temperaturbehandlungsschritten zur Formung des Isolators und/oder zur Verbindung des Isolators mit dem Grundkörper können insbesondere Formwerkzeuge eingesetzt werden. Diese können insbesondere dazu verwendet werden, den Spalt zwischen der Innenwand der Kriechstreckenverlängerung und dem elektrischen Leiter zu definieren. Nach der Temperaturbehandlung werden diese Formwerkzeuge wieder entfernt. Eine konische Ausgestaltung der Kriechstreckenverlängerung, bei der sich der Innendurchmesser ausgehend von dem Halteabschnitt aufweitet, kann das Entfernen der Formwerkzeuge erleichtern. Des Weiteren ist es bevorzugt, einen Übergang zwischen einer Kriechstreckenverlängerung und dem Halteabschnitt des Isolators zu ver- runden, um eine sprunghafte Durchmesseränderung zu vermeiden.

Bei der Herstellung einer Durchführung mit einem ganz oder teilweise aus einer Glaskeramik bestehenden Isolator kann die Temperaturbehandlung einen weiteren Schritt beinhalten, bei dem ein keramisierbares Glas des Isolators oder einer Komponente des Isolators in eine Glaskeramik überführt wird. Dieser weitere Schritt kann bei einer anderen Temperatur ausgeführt werden als der Schritt des Anglasens bzw. Anschmelzens und/oder des stoffschlüssigen Fügens mehrerer Komponenten des Isolators.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren und ohne Beschränkung hierauf eingehender beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 : Ein erstes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 4: ein viertes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite, Fig. 5: ein fünftes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 6: ein sechstes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 7: ein siebtes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 8: ein achtes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 9: ein neuntes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 10: ein zehntes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 11 : ein elftes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 12: ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 13: ein dreizehntes Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 14: ein 14. Ausführungsbeispiel der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite, Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel der Durchführung mit einseitiger Anordnung der Kriechstreckenverlängerung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,

Fig. 16: ein erstes Beispiel für eine Durchführungsanordnung umfassend mehrere elektrische Durchführungen, und

Fig. 17: ein zweites Beispiel für eine Durchführungsanordnung umfassend mehrere elektrische Durchführungen.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 umfasst einen Grundkörper 12 mit einer Durchgangsöffnung 13. In die Durchgangsöffnung 13 ist ein elektrischer Leiter 18 eingesetzt. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Leiter 18 deutlich kürzer als die Länge des Grundkörpers 10, so dass sich dieser vollständig im Inneren der Durchgangsöffnung 13 befindet.

Der elektrische Leiter 18 wird in der Durchgangsöffnung 13 über einen Isolator 20 gehalten, wobei der Isolator 20 den elektrischen Leiter 18 in der Durchführung 10 fixiert und diesen elektrisch von dem Grundkörper 12 isoliert. Der Isolator 20 weist dazu einen Halteabschnitt 22 auf, der innerhalb eines Durchführungsabschnitts 14 des Grundkörpers 12 angeordnet ist und gegen den elektrischen Leiter 18 dichtet. Der Isolator 20 umfasst ferner eine Kriechstreckenverlängerung 26, welche rohrförmig ausgestaltet ist und den elektrischen Leiter 18 umgibt, diesen aber nicht berührt, so dass ein Abstand zwischen dem elektrischen Leiter 18 und der Kriechstreckenverlängerung 26 vorhanden ist. Die Kriechstreckenverlängerung 26 ragt über die Enden des elektrischen Leiters 18 hinaus und wird ihrerseits über die gesamte Länge durch Verlängerungsabschnitte 16 des Grundkörpers 12 umgeben, wobei die Verlängerungsabschnitte 16 in dem dargestellten Beispiel nicht bündig mit der Kriechstreckenverlänge- rung 26 abschließen, sondern über diese hinausragen. Im Bereich der Verlängerungsabschnitte 16, welche sich auf beiden Seiten an den Durchführungsabschnitt 14 anschließen, weißt der Grundkörper 12 einen gegenüber einem ersten Durchmesser des Durchführungsabschnitts 14 verringerten zweiten Durchmesser auf. Der Isolator 20 mit der Kriechstreckenverlängerung 26 dichtet gegen die innere Wandung der Durchgangsöffnung 13 hermetisch ab, so dass die Durchgangsöffnung 13 durch den Isolator 20 und den elektrischen Leiter 18 verschlossen ist.

In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist die Kriechstreckenverlängerung 26 als ein einziges Glasrohr ausgestaltet, wobei der Halteabschnitt 22 des Isolators 20 durch einen gesinterten Glaspressling 24 gebildet wird, der stoffschlüssig mit dem Glasrohr verbunden ist. Entsprechend sind in diesem Beispiel sowohl die Kriechstreckenverlängerung 26 als auch das den Halteabschnitt 22 ausbildende Material anorganisch. Dies erlaubt besonders eine besonders temperatur- und alterungsbeständige Ausgestaltung des Isolators 20.

Der elektrische Leiter 18 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in seiner Mitte, an der dieser von dem Glaspressling 24 gehalten wird, einen vergrößerten Durchmesser auf. In anderen Ausführungsvarianten kann der elektrische Leiter 18 beispielsweise mit konstantem Durchmesser ausgestaltet werden. Des Weiteren umfasst der elektrische Leiter 18, wie er in Figur 1 dargestellt ist, in der Nähe seiner Enden Anschlussabschnitte 19 mit verringertem Durchmesser, welche beispielsweise das Einrasten eines Steckverbinders (nicht dargestellt) erlauben.

Die beiden Enden des elektrischen Leiters 18 befinden sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig im Inneren des Grundkörpers 12, so dass die am elektrischen Leiter 18 ausgebildeten Anschlussabschnitte 19 und ggf. mit diesen verbundene Stecker oder Verbindungen mit Stromleitern (nicht dargestellt) von dem Grundkörper 12 der Durchführung 10 mechanisch geschützt werden.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 umfasst wie bereits mit Bezug zum ersten Ausführungsbeispiel der Figur 1 beschrieben einen Grundkörper 12 mit einer Durchgangsöffnung 13, in die ein elektrischer Leiter 18 eingesetzt ist.

Der elektrische Leiter 18 wird in der Durchgangsöffnung 13 über einen Isolator 20 gehalten und durch diesen elektrisch von dem Grundkörper 12 isoliert. Der Isolator 20 weist ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel einen Halteabschnitt 22 auf, der durch einen gesinterten Glaspressling 24 gebildet wird. Der Glaspressling 24 ist innerhalb eines Durchführungsabschnitts 14 des Grundkörpers 12 angeordnet und dichtet gegen den elektrischen Leiter 18 ab. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel dichtet der Glaspressling 24 auch gegen eine innere Wandung der Durchgangsöffnung 13 hermetisch ab, so dass die Durchgangsöffnung durch den Glaspressling 24 des Isolators 20 dicht verschlossen ist.

Der in Figur 2 dargestellte Isolator 20 umfasst zwei Kriechstreckenverlängerung 26, 27 welche rohrförmig ausgestaltet sind und den elektrischen Leiter 18 in einem Abstand umgeben, so dass dieser nicht berührt wird. Die Kriechstrecken- verlängerungen 26, 27 ragen über die Enden des elektrischen Leiters 18 hinaus und werden ihrerseits über die gesamte Länge durch Verlängerungsabschnitte 16 des Grundkörpers 12 umgeben, wobei die Verlängerungsabschnitte 16 in dem dargestellten Beispiel nicht bündig mit den Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 abschließen, sondern über diese hinausragen. Im Bereich der Verlängerungsabschnitte 16, welche sich auf beiden Seiten an den Durchführungsabschnitt 14 anschließen, weißt der Grundkörper 12 einen gegenüber einem ersten Durchmesser des Durchführungsabschnitts 14 verringerten zweiten Durchmesser auf. Auch die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 dichten gegen die innere Wandung der Durchgangsöffnung 13 ab.

Die beiden Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 werden jeweils durch ein Rohr gebildet, welches stoffschlüssig mit dem Glaspressling 24 verbunden ist. Dazu treffen die Mündungen der Rohre jeweils auf eine Stirnfläche des scheibenförmig ausgebildeten Glaspresslings 24 und sind dort an diesen angeschmolzen.

Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 umfasst wie bereits mit Bezug zum ersten Ausführungsbeispiel der Figur 1 beschrieben einen Grundkörper 12 mit einer Durchgangsöffnung 13, in die ein elektrischer Leiter 18 eingesetzt ist.

Der elektrische Leiter 18 wird in der Durchgangsöffnung 13 über einen Isolator 20 gehalten und durch diesen elektrisch von dem Grundkörper 12 isoliert. Der Isolator 20 weist einen Halteabschnitt 22 auf an dem der Isolator 20 den elektrischen Leiter 18 berührt und gegen diesen dichtet. Der Isolator 20 dichtet ebenfalls gegenüber einer inneren Wandung der Durchgangsöffnung 13 ab, so dass diese durch den Isolator 20 verschlossen wird.

Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 ist der Isolator 20 des dritten Ausführungsbeispiels einstückig ausgebildet und besteht aus einem einzigen Rohr aus einem anorganischen isolierenden Material wie einem Glas. Der elektrische Leiter 18 weist in dem Bereich des Halteabschnitts 22 einen vergrößerten Durchmesser auf, so dass der elektrische Leiter 18 den Isolator 20 nur innerhalb dieses Halteabschnitts 22 berührt. Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, den Innendurchmesser des rohrförmigen Isolators 20 innerhalb des Halteabschnitts 22 zu verringern. Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 ist als eine zweifach-Durchführung ausgebildet und umfasst zwei Isolatoren 20, 21 , welche jeweils ähnlich wie in dem mit Bezug zur Figur 1 beschriebenem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sind. Die beiden Isolatoren 20, 21 umgeben jeweils denselben elektrischen Leiter 18 und sind zusammen mit dem elektrischen Leiter 18 in einer Durchgangsöffnung 13 eines Grundkörpers 12 eingesetzt.

Jeder der beiden Isolatoren 20, 21 weist einen Halteabschnitt 22 bzw. 23 auf, an dem dieser Isolator 20, 21 den elektrischen Leiter 18 berührt und gegen diesen abdichtet. Des Weiteren weist jeder der beiden Isolatoren 20, 21 eine Kriechstreckenverlängerung 26, 27 auf, welche jeweils durch ein Rohr aus einem anorganischen isolierenden Material besteht und an einer Seite über den Halteabschnitt 22, 23 hinausragt. Die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 berühren dabei den elektrischen Leiter 18 nicht, so dass ein Spalt zwischen dem elektrischen Leiter und dem rohrförmigen Teil des Isolators 20, 21 verbleibt. Des Weiteren sind die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 jeweils von Verlängerungsabschnitten 16 des Grundkörpers 12 umgeben.

In dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 werden die Halteabschnitte 22, 23 jeweils durch einen scheibenförmigen Glaspressling 24 ausgebildet, wobei der elektrische Leiter 19 jeweils durch Öffnungen in den Glaspresslingen 24 hindurchgeführt ist und wobei die zur Kriechstreckenverlängerung eingesetzten Rohre den Glaspressling 24 jeweils umgeben. Der Glaspressling 24 und das Rohr sind jeweils stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch anschmelzen oder anglasen.

Zwischen den beiden Isolatoren 20, 21 ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ein Hohlraum 32 angeordnet, so dass sich die Isolatoren 20, 21 nicht berühren. Für eine definierte Ausrichtung der beiden Isolatoren 20, 21 sind in dem darge- stellten Beispiel an der inneren Wandung der Durchgangsöffnung 13 zwei Schultern 34 vorgesehen, an den sich jeweils ein als dünne Keramikscheibe ausgeführtes Trennelement 30 und die Isolatoren 20, 21 abstützen können.

Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 ist wie das vierte Ausführungsbeispiel als eine zwei- fach-Durchführung ausgebildet und umfasst zwei Isolatoren 20,21 , welche jeweils ähnlich wie in dem mit Bezug zur Figur 2 beschriebenem zweiten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sind. Die beiden Isolatoren 20, 21 umgeben jeweils denselben elektrischen Leiter 18 und sind zusammen mit dem elektrischen Leiter 18 in einer Durchgangsöffnung 13 eines Grundkörpers 12 eingesetzt.

Die Isolatoren 20, 21 umfassen jeweils einen als Halteabschnitt 22, 23 dienenden scheibenförmigen Glaspressling 24, der den elektrischen Leiter 18 berührt und gegen diesen Dichtet. Des Weiteren dichtet der Glaspressling 24 auch gegen eine innere Wandung der Durchgangsöffnung 13 ab. Jeder der Isolatoren 20, 21 umfasst als eine Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 ein Rohr aus einem anorganischen isolierenden Material, welches an einer Stirnseite des Glaspresslings 24 mit diesem stoffschlüssig verbunden ist, beispielsweise durch anschmelzen oder anglasen. Die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 ragen somit jeweils nur über eine Seite des Halteabschnitts 22, 23 hinaus und umgeben den elektrischen Leiter 18 in einem Abstand, so dass jeweils ein Spalt zwischen dem elektrischen Leiter 18 und einer Kriechstreckenverlängerung 26, 27 gebildet wird.

In dem Beispiel der Figur 5 sind die beiden Isolatoren 20, 21 durch zwei eingesetzte scheibenförmige Trennelemente 30 voneinander getrennt. Alternativ dazu könnte auch ein einziges Trennelement 30 eingesetzt werden. Figur 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 ist wie das vierte Ausführungsbeispiel als eine zwei- fach-Durchführung ausgebildet und umfasst zwei Isolatoren 20,21 , welche jeweils ähnlich wie in dem mit Bezug zur Figur 3 beschriebenem dritten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sind. Die beiden Isolatoren 20, 21 umgeben jeweils denselben elektrischen Leiter 18 und sind zusammen mit dem elektrischen Leiter 18 in einer Durchgangsöffnung 13 eines Grundkörpers 12 eingesetzt.

Die beiden Isolatoren 20, 21 des sechsten Ausführungsbeispiels sind jeweils rohrförmig ausgebildet und berühren den elektrischen Leiter 18 jeweils nur in einem Halteabschnitt 22, 23. Der elektrische Leiter 18 ist dabei derart ausgebildet, dass dieser innerhalb der Halteabschnitte 22, 23 einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Die rohrförmigen Isolatoren 20 dichten jeweils gegen eine innere Wandung der Durchgangsöffnung 13 und in den Halteabschnitten 22, 23 gegen den elektrischen Leiter 18 ab, so dass die Durchgangsöffnung 13 hermetisch dicht verschlossen ist.

Zwischen den beiden Isolatoren 20, 21 ist in dem sechsten Ausführungsbeispiel ein ringförmiges Trennelement 32 angeordnet, so dass zwischen dem Trennelement 32 und dem elektrischen Leiter 18 ein ringförmiger Hohlraum 30 ausgebildet wird.

Figur 7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Durchführung 10. Die Durchführung 10 ist wie das in Figur 6 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel als eine zweifach-Durchführung ausgebildet und umfasst zwei Isolatoren 20,21 , welche jeweils aus einem Rohr gefertigt sind. Die beiden Isolatoren 20, 21 umgeben jeweils denselben elektrischen Leiter 18 und sind zusammen mit dem elektrischen Leiter 18 in einer Durchgangsöffnung 13 eines Grundkörpers 12 eingesetzt. Für eine definierte Ausrichtung der beiden Isolatoren 20, 21 sind in dem dargestellten Beispiel an der inneren Wandung der Durchgangsöffnung 13 zwei Schultern 34 vorgesehen, an den sich jeweils ein als dünne Keramikscheibe ausgeführtes Trennelement 30 und die Isolatoren 20, 21 abstützen können. Dazwischen verbleibt in diesem Ausführungsbeispiel ein Hohlraum 32.

Die beiden Isolatoren 20, 21 sind in dieser siebten Ausführungsform jeweils unterschiedlich ausgestaltet, aber beide jeweils aus einem Glasrohr gefertigt. Ebenfalls ist in der Darstellung der Figur 7 zu erkennen, dass der elektrische Leiter 18 asymmetrisch ausgestaltet ist. Im Bereich des Halteabschnitts 22 des Isolators 20 ist der Außendurchmesser des elektrischen Leiters 18 vergrößert, wohingegen im Bereich eines weiteren Halteabschnitts 23 eines weiteren Isolators 21 der Außendurchmesser nicht vergrößert ist.

Der erster Isolator 20 weist dadurch im Halteabschnitt 22 eine Wandstärke auf, die der Wandstärke der ersten Kriechstreckenverlängerung 26 entspricht. Bei dem weiteren Isolator 21 ist dessen Wandstärke im weiteren Halteabschnitt 23 gegenüber der Wandstärke der zweiten Kriechstreckenverlängerung 27 erhöht.

Die in Figur 7 dargestellten Isolatoren 20, 21 werden jeweils aus Glasrohr erhalten, wobei diese in einem Temperaturbehandlungsschritt auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des verwendeten Glases erwärmt werden und sich dadurch formen lassen. Durch Krafteinwirkung von außen auf die Glasröhre in Richtung des Zentrums der Durchführung 10 und unter Verwendung von im Inneren der Glasröhre angeordneten Formen erfolgt die Formgebung der beiden Isolatoren 20, 21 . Im Fall des Isolators 20 wird die Wandstärke des Glasrohres im Wesentlichen beibehalten, wobei ein Teil des Glases an dem Halteabschnitt 22 vorbeifließt und sich dahinter verfestigt. Im Fall des weiteren Isolators 21 fließt Glasmaterial in Richtung des weiteren Halteabschnitts 23, so dass sich dort die Wandstärke des Rohres vergrößert. Nach dem Abkühlen unterhalb der Glasübergangstemperatur kann die verwendete Form wieder entfernt werden. Eine konische Ausgestaltung der Kriechstreckenverlängerungen 26, 27, bei der sich deren Innendurchmesser ausgehend von den Halteabschnitten 22, 23 nach außen leicht vergrößert kann das Entfernen der Form erleichtern. Figur 8 zeigt eine achte Ausführungsform der Durchführung 10, welche ähnlich wie die erste Ausführungsform der Figur 1 als Durchführung 10 mit einem einzigen Isolator 20 und einem einzigen Halteabschnitt 22 ausgebildet ist. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird der Halteabschnitt 22 aber nicht unter Verwendung eines Glaspresslings 24 ausgebildet, siehe Figur 1 , sondern durch Umformen eines Glasrohres erhalten.

Ähnlich wie mit Bezug zu dem weiteren Isolators 21 der siebten Ausführungsform beschrieben, wird der Isolator 20 aus einem Glasrohr erhalten, welches unter Wärme und Krafteinwirkung umgeformt wird. Für das Umformen können beispielsweise von beiden Seiten der Durchführung 10 in die Durchgangsöffnung 13 zylindrische Hohlformen eingeführt werden. Durch Erwärmen des Glasrohres und Einwirkung von Kräften auf das Glasrohr in Richtung des Zentrums der Durchgangsöffnung fließt Glasmaterial in Richtung des Halteabschnitts 22, so dass sich dort die Wandstärke des Rohres vergrößert. Nach dem Abkühlen unterhalb der Glasübergangstemperatur kann die verwendete Form wieder entfernt werden. Eine konische Ausgestaltung der Kriechstreckenverlängerungen 26, 27, bei der sich deren Innendurchmesser ausgehend von dem Halteabschnitt 22 nach außen leicht vergrößert, kann wieder das Entfernen der Form erleichtern.

Figur 9 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Durchführung 10. Die in der Figur 9 dargestellte Durchführung 10 ist eine zweifach-Durchführung, welche ähnlich zu der mit Bezug zur Figur 7 beschriebenen Durchführung 10 ausgeführt ist. Im Gegensatz zu dieser siebten Ausführungsform sind beide Isolatoren 20, 21 identisch ausgestaltet und entsprechen in ihrem Aufbau dem weiteren Isolator 21 der siebten Ausführungsform.

Das in Figur 10 dargestellte zehnte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen der bereits mit Bezug zur Figur 3 beschriebenen Durchführung 10. Die in Figur 10 dargestellte Durchführung 10 weist einen Isolator 20 auf, bei dem sowohl der Halteabschnitt 22 als auch die Kriechstreckenverlängerung 26 aus einem Glasrohr erhalten wurden.

Zur Verbesserung des Schutzes des Isolators 20 ist abweichend von dem dritten Ausführungsbeispiel angrenzend an einen der Verlängerungsabschnitte 16 ein zusätzlicher Endbereich 42 vorgesehen, der einen gegenüber dem angrenzenden Verlängerungsabschnitt 16 einen vergrößerten Innendurchmesser aufweist. Am Übergang zwischen dem Verlängerungsabschnitt 16 und dem Endbereich 42 bildet sich dadurch eine Stufe 40 aus, wobei die Kriechstreckenverlängerung 26 in diesem Beispiel bündig mit der Stufe 40 und damit bündig mit dem Ende des Verlängerungsabschnitts 16 abschließt.

In dem in Figur 10 dargestellten Beispiel schließt die Kriechstreckenverlängerung 26 auch auf der anderen Seite bündig mit dem Verlängerungsabschnitt 16 ab, wobei sich in dem Beispiel der Figur 10 kein weiterer Endabschnitt an diesen Verlängerungsabschnitt 16 anschließt. In weiteren Ausführungsformen könnte aber selbstverständlich die Durchführung 10 symmetrisch ausgeführt werden, so dass sich an beiden Verlängerungsabschnitten 16 jeweils Endabschnitte 42 anschließen.

Das in Figur 11 dargestellte elfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen der bereits mit Bezug zur Figur 3 beschriebenen Durchführung 10. Die in Figur 11 dargestellte Durchführung 10 weist wieder einen Isolator 20 auf, bei dem sowohl der Halteabschnitt 22 als auch die Kriechstreckenverlängerung 26 aus einem Glasrohr erhalten wurden.

Zur Verstärkung des Isolators 20 ist abweichend von dem dritten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche metallische Abschlusshülse 36 angeordnet, welche beispielsweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht. In dem in Figur 10 darge- stellten Beispiel greift die Abschlusshülse 36 von Innen in die rohrförmige Kriechstreckenverlängerung 26 ein und berührt die seitliche Endfläche der rohrförmigen Kriechstreckenverlängerung 26.

Durch die Abschlusshülse 36 wird Druck auf das Glas der Kriechstreckenverlän- gerung 26 ausgeübt, so dass diese nicht nur von außen durch den Verlängerungsabschnitt 16 des Grundkörpers 12 in radialer Richtung, sondern auch von Innen und/oder von der Seite, insbesondere in axialer Richtung, mit Druck beaufschlagt und somit vorgespannt wird. Die Stabilität der Kriechstreckenverlängerung 26, insbesondere bei Ausführung aus einem anorganischen Material wie Glas, Glaskeramik oder Keramik, wird dadurch vorteilhafterweise erhöht.

In dem in Figur 11 dargestellten Beispiel schließt die Kriechstreckenverlängerung 26 auf der anderen Seite bündig mit dem Verlängerungsabschnitt 16 ab, wobei sich in dem Beispiel der Figur 11 keine weitere Abschlusshülse an diesem Ende der Kriechstreckenverlängerung 26 vorgesehen ist. In weiteren Ausführungsformen könnte aber selbstverständlich die Durchführung 10 symmetrisch ausgeführt werden, wobei an beiden Verlängerungsabschnitten 16 jeweils Abschlusshülsen 36 angeordnet werden.

Figuren 12 und 13 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele, bei denen die Kriech- streckenverlängerung 26, 27 nicht aus einem anorganischem Material gefertigt ist, sondern aus einem organischen Material besteht.

Die in Figur 12 dargestellte zwölfte Ausführungsform ähnelt der mit Bezug zur Figur 2 beschriebenen zweiten Ausführungsform und weist innerhalb des Grundkörpers 12 einen Isolator 20 mit einem aus einem Glaspressling 24 erhaltenen Halteabschnitt 22 auf. Der Halteabschnitt 22 hält den durch diesen hindurchgeführten elektrischen Leiter 18 und dichtet die Durchgangsöffnung 13 ab. Der Isolator 20 umfasst zudem zwei Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 aus einem organischen Material wie einem thermoplastischen Kunststoff. Diese sind beispielsweise in Form von PTFE Röhren ausgeführt und angrenzend an den Halteabschnitt 22 angeordnet und mit diesem über eine Vergussmasse 28 stoffschlüssig verbunden.

Um den Halt der Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 innerhalb der Verlängerungsabschnitte 16 des Grundkörpers 12 weiter zu verbessern, weisen die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 an ihren jeweiligen von dem Halteabschnitt 22 wegweisenden Enden ein Außengewinde 39 auf, welches in ein entsprechendes Innengewinde 38 in den Verlängerungsabschnitten 16 des Grundkörpers 12 eingreift.

In dem in Figur 12 dargestellten Beispiel schließen die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 nicht bündig mit dem Ende der Verlängerungsabschnitte 16 ab, so dass die Verlängerungsabschnitte 16 über die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 hinausragen.

Figur 13 zeigt ein dreizehntes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Durchführung 10, welche dem zwölften Ausführungsbeispiel der Figur 12 ähnelt, im Gegensatz dazu aber ähnlich wie das Ausführungsbeispiel der Figur 4 als zweifach- Durchführung ausgebildet ist.

Fig. 14 zeigt ein 14. Ausführungsbeispiel der elektrischen Durchführung 10 in einer schematischen Schnittansicht von der Seite, welche dem achten Ausführungsbeispiel der Figur 8 ähnelt. Die Durchführung 10 gemäß dem 14. Ausführungsbeispiel umfasst einen Grundkörper 12 mit einer Durchgangsöffnung 13. In die Durchgangsöffnung 13 ist ein elektrischer Leiter 18 eingesetzt, der in einem Halteabschnitt 22 eines einzigen Isolators 20 gehalten ist. Dabei dichtet der Isolator 20 mit seinem Halteabschnitt die Durchgangsöffnung 13 ab. Der Halteab- schnitt 22 kann beispielsweise durch Umformen eines Glasrohres oder über einen Glaspresslings erhalten werden. Im Fall eines Glasrohrs als Ausgangsmaterial wird dieses unter Wärme und Krafteinwirkung umgeformt. Für das Umformen eines Glasrohres können beispielsweise von beiden Seiten der Durchführung 10 in die Durchgangsöffnung 13 zylindrische Hohlformen eingeführt werden. Durch Erwärmen des Glasrohres und Einwirkung von Kräften auf das Glasrohr in Richtung des Zentrums der Durchgangsöffnung fließt Glasmaterial in Richtung des Halteabschnitts 22, so dass sich dort die Wandstärke des Rohres vergrößert. Auch bei einem Glaspressling als Ausgangsmaterial können von beiden Seiten zylindrische Formen eingesetzt werden, wobei durch Einwirkung von Wärme aus dem Pressling der Isolator 20 erhalten wird. Nach dem Abkühlen unterhalb der Glasübergangstemperatur kann die verwendete Form wieder entfernt werden.

Die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 des Isolators 20 sind dabei konisch ausgeführt, so dass deren Innendurchmesser ausgehend von dem Halteabschnitt 22 nach außen leicht vergrößert. Dies unterstützt bei der Fertigung das Entfernen der Form. Zusätzlich ist vorgesehen, einen Übergang zwischen den Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 zum Halteabschnitt 22 des Isolators 20 mit Verrundungen 50 zu versehen. Zudem ist hier beispielhaft vorgesehen, über eine Stufe 52 am Grundkörper 12 in axialer Richtung eine Vorspannung auf den Isolator 20 auszuüben. Diese axiale Vorspannung wird bevorzugt in Ergänzung zu einer in radialer Richtung wirkenden, durch den Grundkörper 12 auf den Isolator 20 ausgeübten Druckkraft ausgeübt. Alternativ zu einer Stufe 52 im Grundkörper wäre es aber auch denkbar, eine Druckkraft und damit eine Vorspannung über eine Abschlusshülse 36, wie beispielsweise in Figur 11 dargestellt, in axialer Richtung auf den Isolator 20 auszuüben.

In der Figur 14 ist zudem zu erkennen, dass in dem 14. Ausführungsbeispiel die Verlängerungsabschnitte 16 des Grundkörpers 12, welche sich an beiden Seiten des Durchführungsabschnitts 14 anschließen, denselben Durchmesser aufweisen, wie der Durchführungsabschnitt 14. Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Durchführung 10, bei dem nur an einer Seite ausgehend vom Durchführungsabschnitt 14 des Grundkörpers 12 eine Kriechstreckenverlängerung 26 angeordnet ist, in einer schematischen Schnittansicht von der Seite. Dabei wird nur der in der Figur 15 links vom Halteabschnitt 22 liegende Teil des Leiters 18 von der Kriechstreckenverlängerung 26 in einem Abstand umgeben. Der in der Figur 15 rechts vom Halteabschnitt 22 liegende Teil des Leiters 18 liegt hingegen frei.

Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen weist der Grundkörper 12 der Durchführung 10 eine Durchgangsöffnung 13 auf, in die der Leiter 18 eingesetzt ist und über den Halteabschnitt 22 des Isolators 20 gehalten wird. Dabei dichtet der Halteabschnitt 22 des Isolators 20 die Durchgangsöffnung 13 ab.

In dem Ausführungsbeispiel der Figur 15 ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 13 nicht über die gesamte Länge konstant, sondern erweitert sich in einem Übergangsbereich 54 ausgehend von einem geringeren Durchmesser innerhalb des Durchführungsabschnitts 14 zu einem größeren Durchmesser im Verlängerungsabschnitt 16. Da der Grundkörper 12 die sich an den Halteabschnitt 22 angrenzende Kriechstreckenverlängerung 26 des Isolators 20 über deren gesamte Länge berührt und abstützt, vergrößert sich entsprechend auch ein Außendurchmesser des Isolators 20 entsprechend. Durch diese Ausgestaltung mit veränderlichem Innendurchmesser kann ein für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Leiter 18 vorgesehener Freiraum zwischen dem Leiter 18 und der Kriechstreckenverlängerung 26 möglichst groß ausgestaltet werden und gleichzeitig eine Dicke des Isolators 20 im Halteabschnitt 22 verringert werden.

Figur 16 zeigt ein Beispiel für eine Durchführungsanordnung 100, welche mehrere elektrische Durchführungen 10 umfasst. In der Schnittdarstellung der Figur 16 sind zwei Durchführung 10 sichtbar. Die Durchführungsanordnung 100 umfasst eine Basis 110 mit mehreren Durchgangsöffnungen 13, in die jeweils eine elektrische Durchführung 10 eingesetzt ist. In dem Beispiel der Figur 16 stellt die Basis 110 dabei einen gemeinsamen Grundkörper 12 aller Durchführungen 10 dar. Alternativ dazu können die Durchführungen jeweils einen eigenen Grundkörper 12 aufweisen, der dann hermetisch dicht mit der Basis 110 verbunden wird, beispielsweise durch Schweißen.

Die als Grundkörper 12 dienende Basis 110 umschließt die Isolatoren 20 mit deren Kriechstreckenverlängerung 26, 27 (vergleiche Figuren 1 bis 6) jeweils vollständig, so dass die Isolatoren 20 vor Umgebungseinflüssen und insbesondere mechanischer Beschädigung geschützt sind. In dem Beispiel der Figur 16 ist die Kriechstreckenverlängerung 26 sowie der Halteabschnitt 22 aus einem anorganischen Material gefertigt, beispielsweise einem Glasrohr. Die Isolatoren 20 können dadurch besonders temperatur- und alterungsbeständig ausgeführt werden. Die Basis 110 umfasst in dem dargestellten Beispiel der Figur 16 zudem Befestigungsmittel 112, welche hier als Gewindebohrung ausgestaltet sind, mit denen die Basis 110 beispielsweise an einer Komponente einer Apparatur oder eines Gehäuses befestigt werden kann.

Durch die elektrischen Durchführungen 10 kann ein elektrischer Strom von einer Seite der Durchführungsanordnung 100 zur jeweils anderen Seite geleitet werden. Hierzu können die elektrischen Leiter 18 der einzelnen Durchführungen 10 beispielsweise unter Verwendung von Steckern 150 kontaktiert werden, an die sich dann Leiter, beispielsweise in Form von Kabeln (in Figur 16 nicht eingezeichnet) anschließen können.

In dem Beispiel der Figur 16 münden die Durchgangsöffnungen 13 an einer Seite in einem gemeinsamen Hohlraum 130, der durch eine Vertiefung in der Basis 110 und eine mit der Basis 110 verbundene Halteplatte 120 gebildet wird. Die Halteplatte 120 kann dabei über Befestigungsmittel 122 wie beispielsweise Schrauben mit der Basis 110 verbunden werden. Werden die elektrischen Leiter 18 der einzelnen Durchführungen 10 über Stecker 150 und Kabel (nicht dargestellt) kontaktiert, können die Kabel durch den Hohlraum 130 und die Halteplatte 120 hindurchgeführt werden. Kabelverschraubungen 140 können dann den Hohlraum 130 abschließen, so dass dieser vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit geschützt wird. Eine Entlüftung des Hohlraums 130 kann beispielsweise über eine verschließbare Entlüftungsöffnung 132 erfolgen.

Figur 17 zeigt ein zweites Beispiel für eine Durchführungsanordnung 100, welches ähnlich wie das erste Beispiel der Figur 16 ausgebildet ist. Im Unterschied zum ersten Beispiel sind die einzelnen Durchführungen 10 gemäß dem mit Bezug zur Figur 12 beschriebenen zwölften Ausführungsbeispiel ausgeführt. Entsprechend weisen die Isolatoren 20 jeweils einen Halteabschnitt 22 auf, welcher aus einem Glaspressling 24 erhalten wurde und somit aus einem anorganischen Material besteht. Die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27, vergleiche Figur 12, sind im Unterschied dazu aus einem organischen Material ausgeführt, beispielsweise aus einem PTFE Rohr. Über die Vergussmasse 28 sind diese stoffschlüssig mit dem Halteabschnitt 22 verbunden. Des Weiteren werden die Kriechstreckenverlängerungen 26, 27 jeweils über an deren Enden angeordnete Außengewinde 39, welche in entsprechende Innengewinde 38 der Durchgangsöffnungen 13 eingreifen, zusätzlich mechanisch fixiert.

Die Ansprüche sind nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, bei denen einzelne Merkmale der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Bezugszeichenliste

10 Durchführung

12 Grundkörper

13 Durchgangsöffnung

14 Durchführungsabschnitt

16 Verlängerungsabschnitt

18 elektrischer Leiter

19 Anschlussabschnitt

20 Isolator

21 weiterer Isolator

22 Halteabschnitt

23 weiterer Halteabschnitt

24 Pressling

25 weiterer Pressling

26 Kriechstreckenverlängerung

27 weitere Kriechstreckenverlängerung

28 Vergussmasse

30 Trennelement

32 Hohlraum

34 Schulter

36 Abschlusshülse

38 Innengewinde

39 Außengewinde

40 Stufe

42 Endbereich

50 Verrundung

52 Stufe

54 Übergangsbereich Durchführungsanordnung Basis Befestigungsmittel Halteplatte Befestigungsmittel Hohlraum Entlüftungsöffnung Kabelverschraubung Stecker