CH709967A1 - Druckausgleichsanordnung. - Google Patents

Abstract

Die Druckausgleichsanordnung (1) mit einer Feuchtigkeitssperre zum Einbau in die Gerätewand eines Gehäuses für elektronische Steuerungselemente umfasst eine Mehrzahl von Trägerringen (7), welche übereinandergestapelt sind. Jeder Trägerring (7) trägt zwei gegenläufig durchlässige Membranen. Die Räume zwischen den jeweils paarweise angeordneten Membranen auf jedem Trägerring sind durch radiale Bohrungen (17) mit der Peripherie der Trägerringe (7) verbunden. Die Räume zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Membranen der übereinandergestapelten Trägerringe (7) sind über axiale Bohrungen miteinander verbunden.

Description

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Druckausgleichsanordnung gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Gehäuse, insbesondere Gehäuse zur Aufnahme von elektronischen Komponenten, müssen, um einen Druckausgleich bei hohen Temperaturschwankungen überstehen zu können, mit Mitteln zum Druckausgleich versehen werden. Mit anderen Worten, eine Druckerhöhung im Innern des Gehäuses infolge eines Temperaturanstiegs, insbesondere durch äussere Einflüsse wie direkte Sonneneinwirkung oder durch eine von der Elektronik im Inneren erzeugte Wärme, soll vermieden werden. Bei Gehäusen mit Frontdeckeln oder Türen kann der Druckausgleich oft direkt durch die Frontdeckel- oder Türdichtung erfolgen, bevor eine Deformation des Gehäuses eintritt. Bei der nachfolgenden Abkühlung, sei es nun langsam, wenn die Aussentemperatur wieder fällt oder schockartig, wenn das Gehäuse durch Regen sehr rasch abgekühlt wird, tritt auf gleichem Weg Luft in das Gehäuse ein und mit dieser auch Luftfeuchtigkeit, insbesondere wenn die Abkühlung durch Regen erfolgt. Die eingesaugte Feuchtigkeit und damit eine unerwünschte Erhöhung der Feuchtigkeit im Innern, die sich bei weiterer Abkühlung als Kondensat auf den elektronischen Bauteilen ablagert, führt zu deren Schädigung und auch zu Korrosion.

[0003] Um das Einsaugen von Feuchtigkeit zu unterdrücken, sind auf dem Markt bereits Ventile erhältlich, z.B. Gore<R>Protective Vents. Diese Ventile sind in einem in die Wandung des Gehäuses oder des elektrischen Geräts einsetzbaren dosenförmigen Körper untergebracht. In diesem Körper ist eine Membran von Gore<R>eingesetzt, welche, da sie luftdurchlässig ist, einen Austausch von Luft zwischen dem Innern des Gehäuses und der Umgebung zulässt, jedoch den Zutritt von Feuchtigkeit ins Innere des Gehäuses oder des elektronischen Geräts verhindert. In den meisten Anwendungsfällen ist der bei Druckänderungen zwischen dem Innern des Geräts und der Umgebung fliessende Luftstrom äusserst gering und es kann damit ein Druckausgleich ohne Feuchtigkeitszutritt mit einer einzigen Membran erreicht werden.

[0004] Bei Traggehäusen für elektronische Komponenten, wie diese insbesondere auch im militärischen Einsatz Verwendung finden, kann deren Volumen ohne Weiteres einige hundert Liter aufweisen. Hier genügt die Durchlässigkeit des bekannten Vents nicht, um genügend Luft pro Zeiteinheit für einen raschen Druckausgleich zu erlangen. Grössere Ventile, welche ebenfalls im Handel sind, weisen selber Volumina auf, die im Verhältnis zur Grösse des zu belüftenden und zu entlüftenden Gehäuses in keinem Verhältnis stehen und dadurch nicht eingesetzt werden können.

[0005] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Druckausgleichsanordnung mit möglichst geringen Ausmassen, jedoch einem im Verhältnis zu dessen Ausmassen grossen Luftdurchsatz zu schaffen, um die Druckunterschiede zwischen der Umgebung und dem Innern des Gehäuses so rasch als möglich auszugleichen und den Zutritt von Feuchtigkeit sicher zu unterbinden.

[0006] Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Anordnung derart aufzubauen, dass diese kostengünstig herstellbar und auf einfache und sichere Weise in die Gerätewand des Gehäuses einbaubar ist.

[0007] Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Anordnung bzw. deren Luftdurchlass an den Einsatzort anpassen zu können.

[0008] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Druckausgleichsanordnung gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

[0009] Durch eine Mehrzahl von in geeigneter Weise in Serie angeordneter luftdurchlässiger, jedoch feuchtigkeitsundurchlässiger Membranen, deren Zwischenräume miteinander verbunden sind, lassen sich Ventile mit geringem Volumen und dennoch hohem Durchsatz herstellen. Die erfindungsgemässen Druckausgleichsanordnungen können auf einfache Weise von Fall zu Fall an die Grösse beziehungsweise das Volumen des Gehäuses angepasst werden, indem die Anzahl der Trägerringe vergrössert oder verkleinert wird.

[0010] Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

[0011] Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>Eine perspektivische Darstellung einer Druckausgleichsanordnung, <tb>Fig. 2<SEP>eine Ansicht der Anordnung von unten, <tb>Fig. 3<SEP>eine Seitenansicht der Anordnung gemäss Fig. 1 , <tb>Fig. 4<SEP>eine Aufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 1 , <tb>Fig. 5<SEP>einen axialen Schnitt längs Linie V–V in Fig. 3 , <tb>Fig. 6<SEP>eine Aufsicht auf einen Trägerring, <tb>Fig. 7<SEP>eine Seitenansicht des Trägerrings, <tb>Fig. 8<SEP>eine Unteransicht des Trägerrings, <tb>Fig. 9<SEP>einen Horizontalschnitt durch den Trägerring längs Linie IX–IX in Fig. 7 , <tb>Fig. 10<SEP>einen Schnitt durch die Gerätewand eines Gehäuses mit einer darin angeordneten Druckausgleichsvorrichtung und <tb>Fig. 11<SEP>eine Explosionsdarstellung der einzelnen Elemente der Anordnung.

[0012] Mit Bezugszeichen 1 ist eine Druckausgleichsanordnung – kurz Anordnung 1 – bezeichnet. Diese umfasst einen Frontdeckel 3, dessen Aufbau im Querschnitt in Fig. 5 später näher erläutert wird. Weiter umfasst die Anordnung 1 einen unter dem Frontdeckel 3 angeordneten Klemmring 5 und eine Mehrzahl von Trägerringen 7, welche übereinandergestapelt und miteinander sowie mit dem Klemmring 5 verklebt sind. Der zuunterst liegende Trägerring 7 ist durch eine Metallscheibe 9 unten verschlossen. Weiter umfasst die Anordnung 1 je einen O-Ring 11, welche O-Ringe 11 in Nuten 12 und 14 im Frontdeckel 3 und im Klemmring 5 angeordnet sind. Die O-Ringe 11 dienen dazu, zwischen dem Frontdeckel 3 und dem Klemmring 5 die Gerätewand 41 eines Gehäuses einzuklemmen.

[0013] In jedem Trägerring 7 sind zwei Membranen 13 eingelegt, beziehungsweise eingeklebt.

[0014] Jede zweite Membran 13 ist auf einem Membranring 15 aufgeklebt und mit diesem verbunden. Der Membranring 15 wird in den Trägerring 7 eingesetzt und liegt dann beabstandet zur anderen im Trägerring 7 eingeklebten Membran 13. Jede Membran 13 ist für trockene Luft in beide Richtungen durchlässig. In der anderen Durchgangsrichtung kann hingegen Feuchtigkeit nicht hindurchtreten.

[0015] Die beiden Membranen 13 auf jedem Trägerring 7 sind derart eingesetzt, dass die feuchtigkeitsabweisenden Seiten aussen liegen; die feuchtigkeitsdurchlässigen Seiten liegen einander gegenüber und bilden dazwischen einen Raum 16, der über radiale Bohrungen 17 mit der Peripherie des Trägerrings 7 verbunden ist.

[0016] Jeder Trägerring 7 umfasst eine Vielzahl von radial verlaufenden Bohrungen 17 in seinem Randbereich, welche den Mantel 19 des Trägerrings 7 mit der inneren Wand 21 im zentralen Bereich des Trägerrings 7 und damit mit dem Raum 16 verbinden. Oberhalb der Wand 21 weist der Trägerring 7 einen Absatz 23 auf, dessen zentrale Öffnung einen kleineren Durchmesser aufweist, wie der Bereich der Wand 21. Auf diesem Absatz 23 ist die erste Membran 13 entlang ihres Randbereiches aufgeklebt. Über der Wand 21 ist noch ein zweiter Absatz 25 ausgebildet, auf dem der Membranring 15 aufzuliegen bestimmt ist. Die mit dem Membranring 15 verklebte, das heisst verbundene, zweite Membran 13 liegt bei aufgelegtem Membranring 15 der ersten Membran 13 beabstandet gegenüber. Die beiden scheibenförmigen Membranen 13 liegen so in einem geringen Abstand der in etwa dem Durchmesser der radialen Bohrungen 17 entspricht. Die Bohrungen 17 münden in diesen Raum IG zwischen den Membranen 13 und verbinden diesen mit der Peripherie des Trägerrings 7 und damit der Anordnung 1 mit mehreren Trägerringen 7.

[0017] Über dem zweiten Absatz 25 ist ein dritter Absatz 27 mit noch etwas grösserem Durchmesser als derjenige des zweiten Absatzes 25 ausgebildet. In diesem dritten Absatz sind auf einer Kreislinie eine Mehrzahl von axial verlaufenden zweiten Bohrungen 29 angebracht, welche den Trägerring 7 vollständig von seinen beiden Stirnseiten her durchdringen. Im Bereich der zweiten Bohrungen 29 weist die Oberfläche des dritten Absatzes 27 eine nutförmige Ausbildung 31 auf. Ebenso ist eine ringförmige Nut 33 an der anderen Stirnseite der zweiten Bohrungen 29, nämlich auf der Rückseite des Trägerringes 7 ausgebildet.

[0018] Ein derart aufgebauter Trägerring 7 trägt folglich zwei parallel in einem Abstand zueinander angeordnete Membrane 13, deren erster Zwischenraum 16 über die radial verlaufenden Bohrungen 17 mit dem Mantel 19 des Trägerrings 7 verbunden sind.

[0019] Durch Auflegen eines weiteren gleich aufgebauten Trägerrings 7 auf den ersten und Verkleben desselben mit dem ersten entsteht zwischen den beiden sich nun gegenüber liegenden Membranen 13 ein zweiter Zwischenraum 36. Dieser zweite Zwischenraum 36 steht in Verbindung mit den axial verlaufenden zweiten Bohrungen 29, welche an den beiden Stirnseiten der Trägerringe 7 in die dort ausgebildeten Nuten 31, 33 münden.

[0020] Werden nun, wie im dargestellten Beispiel, vier Trägerringe 7 übereinander angeordnet und entlang deren Kanten der Mantelfläche verleimt beziehungsweise verklebt, so kann die Durchfluss-Kapazität von acht Membranen 13 auf kleinsten Raum erreicht werden. Die zuunterst und dem Frontdeckel 3 gegenüberliegende Membran 13 wird mit der Scheibe 9, welche einen Boden bildet, unter Bildung eines Zwischenraums verschlossen. Auch dieser Zwischenraum 36 über der Scheibe 9 ist über die axialen zweiten Bohrungen 29 mit den übrigen entsprechenden Zwischenräumen 36 verbunden.

[0021] Auf dem zuoberst liegenden Trägerring 7 wird nun der Klemmring 5 aufgesetzt beziehungsweise aufgeklebt. Ab diesem Moment ist jeder zweite Zwischenraum 36 mit dem Raum unter dem Klemmring 5 verbunden. Die übrigen Zwischenräume 16 mit den radialen Bohrungen 17 sind mit der Peripherie der Trägerringe 7 verbunden.

[0022] Im Klemmring 5 ist über den axialen Bohrungen 29 in den Trägerringen 7 eine umlaufende Nut 43 ausgebildet, die eine Verbindung zu einer zentralen Öffnung 45 zum Frontdeckel 3 hin schafft, um von dort eine Verbindung zur Frontdeckelaussenseite zu bilden. Im Frontdeckel 3 ist dazu z. B. eine Platte 35 eingeklebt, welche periphere Öffnungen oder Ausschnitte 37 für den Durchtritt von Luft aufweist. Die Verbindung zwischen dem Klemmring 5 und dem Frontdeckel 3 erfolgt über ein Gewinde 39 im Klemmring 41 und ein solches im Frontdeckel 3. Als Dichtung zwischen dem Klemmring 5, der Gerätewand 41 eines Gehäuses und dem Frontdeckel 3 dienen die beiden O-Ringe 11.

[0023] In Fig. 10 ist mit Bezugszeichen 41 die Gerätewand eines Gehäuses, beispielsweise eines Traggehäuses für elektronische Steuerungskomponenten im Schnitt dargestellt. In dieser Gerätewand 41 ist eine erfindungsgemässe Druckausgleichsanordnung 1 in einer entsprechenden vorzugsweisen kreisrunden Öffnung eingesetzt und durch Einklemmen zwischen dem Klemmring 5 und dem Frontdeckel 3 wird die Anordnung 1 dicht festgehalten. Steigt nun der Druck Paauf der Aussenseite, so dringt Luft durch die Ausschnitte 37 im Frontdeckel 3 in den Zwischenraum zwischen dem Klemmring 5 und dem Frontdeckel 3 und gelangt von dort entlang der axial verlaufenden zweiten Bohrungen 29 zu den zweiten Zwischenräumen 36 zwischen den Membranen 13, dann durch diese hindurch in die Zwischenräume 16 und von dort über die radial verlaufenden ersten Bohrungen 17 ins Innere des Gehäuses. Feuchtigkeit, welche mit der Luft von aussen ins Gehäuseinnere geführt wird, wird durch die feuchtigkeitsundurchlässigen Membranen 13 aufgehalten. Steht hingegen das Innere des Gehäuses unter Überdruck, zum Beispiel durch Einwirkung von Sonnenlicht und Erwärmung des Gehäuses, so kann der dadurch aufgebaute Druck Pidurch die radialen Bohrungen 17 zwischen jeweils paarweise angeordneten Membranen 13 geleitet und durch diese hindurch dann in die axialen Bohrungen 29 zum Frontdeckel 3 und durch diesen nach aussen in die Atmosphäre abgeführt werden. Es ist folglich ein dauernder Luftaustausch von Überdruck zum Unterdrück gewährleistet, hingegen kann durch die Membranen 13 nur trockene Luft ins Innere des Gehäuses gelangen, Feuchtigkeit wird an den Membranoberflächen zurückgehalten und später bei Druckumkehr wieder aus der Anordnung 1 an die Atmosphäre abgeführt.

Legende der Bezugszeichen

[0024] <tb>1<SEP>Druckausgleichsanordnung <tb>3<SEP>Frontdeckel <tb>5<SEP>Klemmring <tb>7<SEP>Trägerringe <tb>9<SEP>Scheibe <tb>11<SEP>O-Ring <tb>12<SEP>Nut <tb>13<SEP>Membran <tb>14<SEP>Nut <tb>15<SEP>Membranring <tb>16<SEP>Zwischenraum <tb>17<SEP>Bohrung <tb>19<SEP>Mantel <tb>21<SEP>Wand <tb>23<SEP>erster Absatz <tb>25<SEP>zweiter Absatz <tb>27<SEP>dritter Absatz <tb>29<SEP>zweite Bohrung <tb>31<SEP>erste Nut <tb>33<SEP>zweite Nut <tb>35<SEP>Platte <tb>36<SEP>zweiter Zwischenraum <tb>37<SEP>Ausschnitte <tb>39<SEP>Gewinde <tb>41<SEP>Gerätewand <tb>43<SEP>Nut in 5 <tb>45<SEP>Öffnung in 3

Claims (7)

1. Druckausgleichsanordnung (1) mit einer Feuchtigkeitssperre zum Einbau in die Gerätewand (41) eines Gehäuses für elektronische Steuerungskomponenten, umfassend eine luftdurchlässige und feuchtigkeitssperrende scheibenförmige Membran (13), welche zwischen einem Frontdeckel (3) und einem Boden eingesetzt ist, wobei die feuchtigkeitssperrende Seite der Membran (13) zur Seite des Frontdeckels (3) ausgerichtet ist und die andere Seite der Membran (13) in Richtung des gehäuseseitigen Bodens (9), wobei die Membran (13) den Zutritt von Feuchtigkeit ins Innere des Gehäuses unterbindet und den Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung sicherstellt, umfassend eine Mehrzahl von in Serie übereinandergestapelter Trägerringe (7) mit je zwei in jedem Trägerring (7) eingeklebten Membranen (13).

2. Druckausgleichsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Mehrzahl von radial den Rand der Trägerringe (7) durchsetzenden Radialbohrungen (17), welche in den Zwischenraum (16) zwischen den beiden Membranen (13) münden, – eine Mehrzahl den Rand der Trägerringe (7) lotrecht zu den Membranen (13) durchsetzender Axialbohrungen (29), – wobei die Axialbohrungen (29) in stirnseitigen Nuten (29, 31) in den Trägerringen (7) münden und die Ringkanäle miteinander verbinden und – wobei die Durchlässigkeitsrichtungen der beiden jeweils in einem Trägerring (7) angeordneten Membranen (13) für Luft gegensätzlich verlaufen.

3. Druckausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trägerring (7) einen kreisringförmigen Grundkörper umfasst, in welchem stufenartig angeordnete umlaufende Absätze oder Stufen (23,25) ausgebildet sind, auf denen die scheibenförmigen Membranen (13) aufliegen.

4. Druckausgleichsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Membranen (13) auf einem scheibenförmigen Membranring (15) befestigt ist.

5. Druckausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerringe (7) dicht miteinander verklebt sind.

6. Druckausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Frontdeckel (3) und dem ersten Trägerring (7) ein Klemmring (5) angeordnet ist.

7. Druckausgleichsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Frontdeckel (3) und dem Klemmring (5) O-Ringe (11) in Nuten (12, 14) eingesetzt sind.