Ein Leitfaden für die Auswahl von Verschraubungen für Mess- und Steuerkabel

Die Wahl der falschen Kabelverschraubung für Mess- und Steuerkabel kann zu Signalstörungen, Eindringen von Feuchtigkeit und kostspieligen Systemausfällen führen. Viele Ingenieure haben mit den komplexen Anforderungen der verschiedenen Kabeltypen, Umgebungsbedingungen und Leistungsspezifikationen zu kämpfen, die sich auf kritische Steuersysteme auswirken.

Die richtige Auswahl von Kabelverschraubungen für Mess- und Steuerkabel erfordert die Kenntnis der Kabeleigenschaften und der Umgebungsbedingungen, EMC-Anforderungen¹und Zertifizierungsstandards, um eine zuverlässige Signalübertragung und den Schutz des Systems zu gewährleisten. Die richtige Wahl verhindert Interferenzen, erhält die Signalintegrität und schützt empfindliche Geräte vor Umweltgefahren.

Letzten Monat erhielt ich einen dringenden Anruf von Marcus, einem Ingenieur für Steuerungs- und Regelungssysteme in einer pharmazeutischen Produktionsstätte in Frankfurt am Main, Deutschland. In der neuen Produktionslinie kam es zu intermittierenden Signalausfällen, die die Einhaltung der FDA-Vorschriften gefährdeten. Nach einer Untersuchung stellten wir fest, dass Standard-Kabelverschraubungen ohne EMV-Abschirmung elektromagnetische Störungen in die Präzisionssteuersignale einbrachten. Diese Situation veranschaulicht sehr gut, warum die Auswahl spezieller Kabelverschraubungen für Messgeräteanwendungen entscheidend ist.

Inhaltsübersicht

• Was macht die Kabelverschraubungen für die Instrumentierung anders?
• Wie wirken sich Umweltfaktoren auf die Auswahl der Drüsen aus?
• Was sind die wichtigsten EMV- und Abschirmungsanforderungen?
• Wie wählt man die richtige Stopfbuchsengröße und den richtigen Gewindetyp?
• FAQs zur Auswahl von Kabelverschraubungen für die Instrumentierung

Was macht die Kabelverschraubungen für die Instrumentierung anders?

Das Verständnis für die besonderen Anforderungen von Messkabeln hilft bei der Ermittlung der spezifischen Verschraubungsmerkmale, die für eine optimale Leistung erforderlich sind.

Instrumentierungskabelverschraubungen unterscheiden sich von Standard-Stromkabelverschraubungen durch die EMV-Abschirmung, die Aufrechterhaltung der Kontinuität des Kabelschirms, die präzise Abdichtung kleinerer Kabel und den Schutz der Signalintegrität. Diese speziellen Funktionen sind für empfindliche Kontroll- und Messanwendungen unerlässlich.

Überlegungen zur Kabelkonstruktion

Instrumentenkabel bestehen in der Regel aus mehreren Leitern, einer Einzel- oder Gesamtabschirmung und speziellen Isoliermaterialien. Im Gegensatz zu Stromkabeln führen sie Niederspannungssignale, die sehr anfällig für elektromagnetische Störungen sind. Die Kabelverschraubung muss diesen Konstruktionsunterschieden Rechnung tragen und gleichzeitig die elektrische Kontinuität des Abschirmungssystems aufrechterhalten.

Anforderungen an die Bildschirmkontinuität: Der Kabelschirm oder die Abschirmung muss eine elektrische Kontinuität von 360 Grad durch die Verschraubung gewährleisten, um einen wirksamen EMV-Schutz zu bieten. Dies erfordert spezielle Klemmmechanismen, die einen zuverlässigen Kontakt zwischen der Kabelabschirmung und dem Verschraubungskörper gewährleisten, der dann mit dem Gerätegehäuse verbunden wird.

Mehrere Kabel Unterkünfte: Bei vielen Instrumentierungsanwendungen müssen mehrere Kabel mit kleinem Durchmesser durch eine einzige Verschraubung geführt werden. Mehrfach-Kabelverschraubungen mit individuellen Dichtungselementen für jedes Kabel bieten Platzersparnis bei gleichzeitiger Beibehaltung der IP-Schutzarten und EMV-Leistung.

Schutz der Signalintegrität

Instrumentierungssignale sind in der Regel 4-20mA Stromschleifen²digitale Kommunikation oder analoge Niederspannungssignale, die vor externen Störungen geschützt werden müssen. Die Auswahl der Stopfbuchse wirkt sich direkt auf die Signalqualität und die Zuverlässigkeit des Systems aus.

EMV-Leistungsnormen: Kabelverschraubungen für Messgeräte müssen bestimmte EMV-Normen wie EN 50206 oder IEC 62444³und bieten eine messbare Abschirmwirkung über die relevanten Frequenzbereiche. Bei Bepto erreichen unsere EMV-Kabelverschraubungen eine Abschirmwirkung von >60dB von 10MHz bis 1GHz und gewährleisten so einen zuverlässigen Schutz für empfindliche Steuersignale.

Qualität von Material und Konstruktion

Die für Instrumentierungsanwendungen erforderliche Präzision erfordert im Vergleich zu Standard-Kabelverschraubungen höhere Fertigungstoleranzen und eine höhere Materialqualität. Dichtungselemente müssen eine gleichmäßige Kompression gewährleisten, und metallische Komponenten erfordern eine ausgezeichnete Leitfähigkeit für die EMV-Leistung.

Korrosionsbeständigkeit: Instrumentierungsanlagen arbeiten oft in schwierigen Umgebungen, in denen Korrosion sowohl die Abdichtung als auch die elektrische Leistung beeinträchtigen kann. Die Konstruktion aus Edelstahl 316L mit geeigneten Oberflächenbehandlungen gewährleistet eine langfristige Zuverlässigkeit in der chemischen Verarbeitung, in der Schifffahrt und bei Außenanwendungen.

Wie wirken sich Umweltfaktoren auf die Auswahl der Drüsen aus?

Die Umgebungsbedingungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Auswahl des Stopfbuchsenmaterials, die Dichtungsanforderungen und die langfristige Leistung von Messgeräten.

Zu den Umweltfaktoren, die sich auf die Auswahl der Verschraubungen auswirken, gehören extreme Temperaturen, chemische Einflüsse, Feuchtigkeit, Vibrationen und atmosphärische Bedingungen, die die Integrität der Dichtungen und die EMV-Leistung beeinträchtigen können. Eine ordnungsgemäße Umweltverträglichkeitsprüfung gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb während des gesamten Lebenszyklus des Systems.

Temperatur und thermische Wechselbeanspruchung

Instrumentierungssysteme arbeiten oft in weiten Temperaturbereichen, von Installationen im Freien mit Temperaturen von -40°C im Winter bis zu Prozessanlagen mit Temperaturen von +150°C. Die Stopfbuchsmaterialien und Dichtungselemente müssen in diesen extremen Bereichen ihre Leistung beibehalten.

Auswahl des Dichtungsmaterials: EPDM-Dichtungen eignen sich für Temperaturen von -40°C bis +150°C, während spezielle Fluorelastomere den Bereich auf +200°C erweitern. Für extreme Tieftemperaturanwendungen behalten Silikondichtungen ihre Flexibilität bis zu -55°C. Die Website Wärmeausdehnungskoeffizienten⁴ verschiedener Materialien müssen berücksichtigt werden, um ein Versagen der Dichtung während der Temperaturwechsel zu verhindern.

Überlegungen zur Metallausdehnung: Verschiedene Metalle dehnen sich unterschiedlich schnell aus, wodurch Lücken entstehen können, die sowohl die Abdichtung als auch die EMV-Leistung beeinträchtigen. Unser Ingenieurteam wählt sorgfältig Materialkombinationen aus, die die thermische Belastung minimieren und gleichzeitig die elektrische Kontinuität gewährleisten.

Chemische Verträglichkeit

In der Prozessindustrie sind die Verschraubungen von Instrumenten verschiedenen Chemikalien ausgesetzt, die Dichtungsmaterialien zersetzen oder metallische Komponenten korrodieren können. Eine umfassende Bewertung der chemischen Verträglichkeit ist für einen zuverlässigen Betrieb unerlässlich.

Ich erinnere mich an die Zusammenarbeit mit Ahmed, einem Projektleiter in einem petrochemischen Komplex in Dubai, VAE, der Kabelverschraubungen für eine neue Schwefelrückgewinnungsanlage benötigte. Die Umgebung enthielt Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid und verschiedene Kohlenwasserstoffe bei erhöhten Temperaturen. Wir spezifizierten Verschraubungen aus Edelstahl 316L mit Viton-Dichtungen und speziellen Beschichtungen, um eine 20-jährige Lebensdauer in dieser aggressiven Umgebung zu gewährleisten.

Prüfung der chemischen Beständigkeit: Die Materialauswahl sollte auf der Grundlage tatsächlicher chemischer Kompatibilitätstests und nicht auf der Grundlage allgemeiner Richtlinien erfolgen. Wir verfügen über eine umfangreiche Datenbank mit Daten zur chemischen Beständigkeit verschiedener Dichtungswerkstoffe und Metalloberflächen, die eine präzise Materialauswahl für bestimmte Anwendungen ermöglicht.

Vibration und mechanische Belastung

Messgeräte sind häufig Schwingungen ausgesetzt, die von nahe gelegenen Maschinen, Windlasten oder prozessbedingten Bewegungen verursacht werden. Die Kabelverschraubung muss unter diesen dynamischen Bedingungen die Dichtigkeit und elektrische Kontinuität aufrechterhalten.

Anti-Vibrations-Merkmale: Zu den speziellen Verschraubungskonstruktionen gehören Verriegelungsmechanismen, die ein Lösen bei Vibrationen verhindern, eine verstärkte Kabelzugentlastung, die eine Ermüdung der Leiter verhindert, und flexible Dichtungssysteme, die Bewegungen ohne Leistungseinbußen zulassen.

Was sind die wichtigsten EMV- und Abschirmungsanforderungen?

Die EMV-Leistung ist oft der kritischste Faktor bei der Auswahl von Kabelverschraubungen für Messgeräte, da sie sich direkt auf die Zuverlässigkeit des Systems und die Einhaltung von Vorschriften auswirkt.

Zu den wichtigsten EMV-Anforderungen an Kabelverschraubungen für Messgeräte gehören die Durchgängigkeit der Abschirmung um 360 Grad, bestimmte Abschirmungswirkungsgrade, eine niedrige Übertragungsimpedanz und die Einhaltung der einschlägigen EMV-Normen für die Anwendungsumgebung. Eine ordnungsgemäße EMV-Auslegung verhindert Störungen, die zu Messfehlern oder Fehlfunktionen des Steuersystems führen können.

Standards für die Wirksamkeit der Abschirmung

Unterschiedliche Anwendungen erfordern je nach Empfindlichkeit der Geräte und der elektromagnetischen Umgebung ein bestimmtes Maß an EMV-Leistung. Industrielle Umgebungen erfordern in der Regel eine Abschirmwirkung von 40-60 dB, während empfindliche Labor- oder medizinische Anwendungen eine Leistung von >80 dB benötigen.

Überlegungen zum Frequenzbereich: Die EMV-Leistung muss über das gesamte relevante Frequenzspektrum bewertet werden. Niederfrequente Störungen (50Hz-1kHz) wirken sich auf analoge Signale anders aus als hochfrequente digitale Störungen (1MHz-1GHz). Unsere EMV-Verschraubungen bieten eine gleichbleibende Leistung über das gesamte Spektrum und gewährleisten den Schutz sowohl analoger als auch digitaler Messgeräte.

Anforderungen an die Übertragungsimpedanz: Für kritische Anwendungen definieren die Spezifikationen der Übertragungsimpedanz die maximal zulässige Impedanz zwischen dem Kabelschirm und dem Verschraubungskörper. Werte unter 1 mΩ bei Gleichstrom gewährleisten eine effektive Schirmkontinuität für empfindliche Messungen.

Methoden der Bildschirmabschaltung

Die Art und Weise, wie die Kabelabschirmung an der Verschraubung abgeschlossen wird, wirkt sich erheblich auf die EMV-Leistung und die langfristige Zuverlässigkeit aus.

360-Grad-Klemmung: Der effektivste Schirmanschluss verwendet einen leitenden Klemmring, der einen gleichmäßigen Kontakt über den gesamten Kabelumfang herstellt. Diese Methode gewährleistet eine gleichmäßige EMV-Leistung und verhindert die Bildung von "Pigtail"-Induktivitäten, die die Hochfrequenzabschirmung beeinträchtigen können.

Leitfähige Dichtungen: Einige Anwendungen profitieren von leitfähigen Dichtungen zwischen der Stopfbuchse und dem Gerätegehäuse, um eine optimale elektrische Kontinuität zu gewährleisten. Diese Dichtungen gleichen Oberflächenunregelmäßigkeiten aus und verhindern, dass Korrosion die EMV-Leistung beeinträchtigt.

EMC-Prüfung und Verifizierung

Eine ordnungsgemäße EMV-Leistung erfordert eine Prüfung und Verifizierung gemäß den einschlägigen Normen. Dazu gehören sowohl Typprüfungen während der Produktentwicklung als auch Routineprüfungen während der Installation.

Feldtestmethoden: Mit einfachen Durchgangsprüfungen kann die grundlegende Durchgängigkeit der Abschirmung überprüft werden, während anspruchsvollere Messungen der Übertragungsimpedanz quantitative EMV-Leistungsdaten liefern. Wir bieten detaillierte Prüfverfahren und Abnahmekriterien für unsere EMV-Kabelverschraubungen, um eine ordnungsgemäße Installation und Leistungsprüfung zu gewährleisten.

Wie wählt man die richtige Stopfbuchsengröße und den richtigen Gewindetyp?

Die richtige Dimensionierung und die Auswahl des Gewindes gewährleisten eine sichere Installation, optimale Dichtungsleistung und Kompatibilität mit bestehenden Anlagen.

Die Wahl der richtigen Verschraubungsgröße und des Gewindetyps erfordert die Messung des Kabelaußendurchmessers, die Bestimmung der Gewindespezifikationen des Geräts, die Berücksichtigung der Anforderungen an den Biegeradius des Kabels und die Berücksichtigung künftiger Kabelergänzungen oder -änderungen. Eine exakte Dimensionierung verhindert Installationsprobleme und gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit.

Messung des Kabeldurchmessers

Eine genaue Messung des Kabeldurchmessers ist für die richtige Auswahl der Verschraubung unerlässlich, insbesondere bei Instrumentenkabeln, die aufgrund von Abschirmung oder Armierung unregelmäßige Querschnitte aufweisen können.

Messtechniken: Verwenden Sie einen Messschieber, um das Kabel an mehreren Stellen zu messen, da Instrumentenkabel nicht unbedingt perfekt rund sind. Bei geschirmten Kabeln messen Sie über den Außenmantel, nicht über den Schirm selbst. Berücksichtigen Sie alle Kabelmarkierungen oder Aufdrucke, die den effektiven Durchmesser beeinflussen könnten.

Richtlinien für die Größenauswahl: Wählen Sie eine Verschraubung mit einem Dichtungsbereich, der den gemessenen Kabeldurchmesser mit angemessener Kompression aufnehmen kann. Normalerweise sollte das Kabel innerhalb des mittleren 60% des Dichtungsbereichs der Verschraubung liegen, um eine optimale Leistung zu erzielen. Eine Überkomprimierung kann die Kabelisolierung beschädigen, während eine Unterkomprimierung die Dichtungsintegrität beeinträchtigt.

Gewindetyp und Gerätekompatibilität

Die Kompatibilität des Gewindes zwischen der Stopfbuchse und dem Gehäuse des Geräts ist entscheidend für die ordnungsgemäße Installation und Leistung.

Gemeinsame Gewindetypen: In der Messtechnik werden in der Regel metrische Gewinde (M12, M16, M20, M25), NPT-Gewinde (1/2″, 3/4″, 1″) oder spezielle Gewinde wie PG oder BSP verwendet. Überprüfen Sie die genaue Gewindespezifikation anhand der Gerätedokumentation, da die visuelle Identifizierung unzuverlässig sein kann.

Anforderungen an die Gewindeverbindung: Stellen Sie sicher, dass der Gewindeeingriff der Anwendungsumgebung angemessen ist. Bei Anwendungen mit hohen Vibrationen oder hohem Druck kann ein zusätzlicher Gewindeeingriff oder eine Gewindesicherung erforderlich sein, um ein Lösen zu verhindern.

Überlegungen zum Einbauraum

Berücksichtigen Sie den für die Installation der Drüsen verfügbaren Platz, einschließlich des Zugangs für Installationswerkzeuge und künftige Wartungsanforderungen.

Anforderungen an den Biegeradius: Instrumentenkabel haben oft einen Mindestbiegeradius, der eingehalten werden muss, um eine Signalverschlechterung zu verhindern. Stellen Sie sicher, dass um die Verschraubung herum ausreichend Platz für eine ordnungsgemäße Kabelführung vorhanden ist, ohne dass die Biegeradiusgrenzen überschritten werden.

Multi-Cable-Anwendungen: Wenn mehrere Kabel durch einzelne Verschraubungen geführt werden, sind die Abstandsanforderungen und das Potenzial für elektromagnetische Kopplung zwischen benachbarten Kabeln zu berücksichtigen. Durch die richtige Anordnung und Verlegung können Übersprechen und Störungen minimiert werden.

Bepto bietet umfassende Bemessungshilfen und technischen Support, um Kunden bei der Auswahl der optimalen Verschraubungskonfiguration für ihre spezifischen Instrumentierungsanwendungen zu unterstützen. Unser Ingenieurteam kann die Kabelspezifikationen und Installationsanforderungen überprüfen, um die am besten geeigneten Produkte aus unserem umfangreichen Sortiment an EMV- und Messgeräteverschraubungen zu empfehlen.

Schlussfolgerung

Die Auswahl der richtigen Kabelverschraubung für Mess- und Steuerungsanwendungen erfordert eine sorgfältige Abwägung der Kabeleigenschaften, der Umgebungsbedingungen, der EMV-Anforderungen und der Installationsbeschränkungen. Die spezielle Beschaffenheit von Messsignalen erfordert Verschraubungen, die eine hervorragende EMV-Leistung, präzise Abdichtung und langfristige Zuverlässigkeit bieten. Umwelteinflüsse wie Temperatur, Chemikalien und Vibrationen wirken sich erheblich auf die Materialauswahl und die Konstruktionsanforderungen aus. Die EMV-Leistung, einschließlich der Wirksamkeit der Abschirmung und der Kontinuität der Abschirmung, ist oft der kritischste Faktor für empfindliche Steuersysteme. Die richtige Dimensionierung und Gewindeauswahl gewährleisten eine sichere Installation und optimale Leistung. Bepto verfügt über eine jahrzehntelange Erfahrung in der Herstellung von Kabelverschraubungen für die Instrumentierung. In Verbindung mit unseren umfassenden Prüfmöglichkeiten und Qualitätszertifizierungen können wir zuverlässige Lösungen für die anspruchsvollsten Anwendungen in der Steuerungstechnik anbieten. Ganz gleich, ob Sie Standard-EMV-Verschraubungen oder kundenspezifische Lösungen für spezielle Anforderungen benötigen, die richtige Auswahl und Installation gewährleistet Signalintegrität und Systemzuverlässigkeit für jahrelangen störungsfreien Betrieb 😉 .

FAQs zur Auswahl von Kabelverschraubungen für die Instrumentierung

1. Verstehen Sie, was elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist und warum sie für elektronische Systeme entscheidend ist. ↩

2. Eine Erläuterung des 4-20mA Stromschleifenstandards, der in industriellen Steuerungssystemen verwendet wird. ↩

3. Hier finden Sie die offizielle Übersicht über die Norm IEC 62444 für industrielle Kabelverschraubungen. ↩

4. Erforschen Sie das technische Konzept der Wärmeausdehnung und wie es für verschiedene Materialien berechnet wird. ↩