-
Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement für verkabelte und mit Elektrik oder Elektronik ausgestattete Gehäuse.
-
Diese Anschluß-, Schalt- und Verteilerkästen – so sie nicht Innen vollkommen vergossen sind – unterliegen – sowohl bei Anwendungen im Innen- wie im Außenbereich – physikalischen Gesetzen, wie der Bildung von Innenfeuchtigkeit bis Wasser aufgrund von Temperatur- und Druckwechseln, Stichwort Taupunkt-Wasserbildung. Bei preissensiblen Anwendungen im Außenbereich wird der Hohlkörper des Anschluß-, Schalt- und Verteilerkastens mit wasserabführenden Durchgangsbohrungen versehen. In der Installationstechnik werden häufig – schutzartabhängig – diese Bohrungen durch Filter poröser Materialien, Labyrinthe, Schikanen oder Ventile ergänzt, um von Außen eindringendes Wasser abzuweisen. Bei Applikationen der Verkehrstechnik hilft der teure, nicht umweltfreundliche Gehäuse-Innenverguß unter Luftabschluß. Eine preiswerte, alternative Lösung stellt die Schaffung von semipermeablen Gehäuseöffnungen dar. Hierbei werden die Gehäuseöffnungen durch Filter ergänzt, die nur in einer Richtung eine Öffnung durch Mikroporen aufweisen, auch Membranventile oder Druckausgleichselemente genannt.
-
Druckausgleichselemente mit atmungsaktiver semipermeabler Durchführung in geschlossene Gehäuse wasser- und explosionsgeschützter Art und mit/ohne elektromagnetischer Abschirmung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Druckausgleichselemente werden für unterschiedlichste Anwendungen benötigt und sind entsprechend vielfältig ausgeformt. Sie werden je Verwendungszweck aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt, enthalten zusätzliche Scheiben und/oder Dichtungen/Dichtringe/Tüllen.
-
Durchführungen und/oder ihre Einzelteile sind genormt; in der Installationstechnik werden Kabeldurchführungen alter Bauart unter der Bezeichnung Panzerrohrgewinde(Pg)-Verschraubung mit nichtmetrischem Gewinde, Pg7 ... Pg48, entsprechend neuer zugelassener Bauart mit metrischem Gewinde M12 ... M63, gehandelt.
-
Kabel-/Schlauchdurchführungen bestehen aus einem Abschnitt Zylinder mit meist beidseitigem Gewinde und einem Anschlag, der den dichtenden Abschluß zu einer Wandung bildet. Zur Befestigung wird entweder der Abschluß mit der Wandung verschraubt – der Abschluß enthält umlaufend Bohrungen – oder der Zylinder wird wandungsrück-/gehäuseseitig mit einer Gegen-/Kontermutter verschraubt. Auf der Seite der Kabeleinführung gibt es entweder eine Kabeltülle mit Dichtung und Scheibe und/oder eine angespritzte oder lose Kabelkralle, wobei das Kabel durch eine Hutmutter dichtend gequetscht wird, oder auch eine Schraubschelle mit Dichtung und angespritztem Kabelbiegeschutz. Zubehörteile sind bekannt als Dichtungs-/Würgenippel und Blindstopfen/Verschlußschrauben.
-
Wird die Kabel-/Schlauchdurchführung ohne Kabel/Schlauch als Belüftungskanal genutzt, erhält man eine Gehäusedurchführung als Druckausgleichsverschraubung, wobei der Luftdruckausgleich über ein Druckausgleichselement mit einer semipermeablen Membran erfolgt. Die semipermeable Membran ist atmungsaktiv, verhindert den Eintritt von Feuchtigkeit/Wasser in das verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse und erlaubt den Austritt von Feuchtigkeit/Wasser/-dampf aus dem Gehäuse. Die Dimensionierung der Druckausgleichsverschraubung bzw. des -elements bzw. des Durch-/Auslaßvolumens ist von den klimatischen Gegebenheiten im und um das verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse abhängig und muß im Einzelfall geprüft werden.
-
Die Anwendungen erstrecken sich von Anschluß-, Schalt- und Verteilerkästen der Installations-/Gerätetechnik der Gebäudesystem- und Anlagentechnik bis zu Anwendungen der Luft- und Raumfahrt, der Verkehrstechnik sowie maritimen Anwendungen. Aufgrund der Vielfältigkeit der Applikationen wird die obige, grobe Beschreibung nicht vertieft.
-
Im folgenden wird der Stand der Technik bezogen auf Druckausgleichsverschraubungen bzw. -elemente mit atmungsaktiver semipermeabler Membran gewürdigt.
-
Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2005 011 301 U1 stellt eine Kabeldurchführung mit Membranventil vor. In dieser Applikation wird eine Kabeldurchführung – auch als Pg-Verschraubung im Handel bekannt – mit einem Druckausgleichselement versehen. Der Vorteil dieser Anwendung liegt in der Kombination von Kabeldurchführung und Druckausgleichselement in einem Teil, so daß ein elektrisch verdrahtetes Gehäuse höherer Schutzart durch die semipermeable Kabeleinführung auch innenraumfeuchtigkeitsgeschützt ist.
-
Als Nachteil kann höchstens angeführt werden, daß das Durchtrittsvolumen durch die semipermeable Öffnung auch durch das eingeführte Kabel bestimmt wird.
-
Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2004 001 139 U1 betrifft ein zum Einbau in eine Gehäusewand geeignetes Druckausgleichselement, bestehend aus einem in eine Wand einbaubaren Hohlzylinder mit Außengewinde und zum Wandanschluß hin durch einen O-Ring gedichtet sowie eine den luftdurchströmten Hohlzylinder abschließende ebene luft- und gasdurchlässige, jedoch wasser-, schmutz- und staubabweisende Membran, wobei der Hohlzylinder – wie die Membran – durch eine auf diesem befestigte Kappe mit Luftaustrittslöchern geschützt ist.
-
Das Luftdurchtrittsvolumen ist durch den kleinsten Durchmesser im Strömungskanal in Verbindung mit der ebenen Membran gegeben; ein größeres Luftdurchtrittsvolumen kann nur durch das nächst größere Druckausgleichselement der Baureihe oder durch Montage weiterer Druckausgleichselemente erreicht werden.
-
In der europäischen Patentschrift
EP 1 130 944 B1 wird ein Armbanduhr-Telefon mit einem Mikrofon und einem Druckausgleichselement vorgestellt, wobei das Mikrofon von einer undurchlässigen Membran bedeckt ist, in deren unmittelbarer Nähe sich das aus einer hydrophoben Scheibe bestehende Druckausgleichselement befindet und beide – Mikrofon/Membran und Druckausgleichselement/Scheibe – zu einer Kammer mit einer langen Öffnung gewandt sind, die – in dem Gehäuse ausgebildet – in die äußere Umgebung der Telefonuhr mündet.
-
Die Applikation weist doch erhebliche Unterschiede zu obiger Aufgabenstellung aus.
-
Gemäß deutscher Patentschrift
DE 198 40 761 C1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines feuchtigkeitsundurchlässigen Druckausgleichselements für ein Gehäuse vorgeschlagen, wegen der schwierigen und nicht lückenlosen – und damit nicht feuchtigkeitsabweisenden – Befestigung der Webstoffabdeckung, die mikrofeinen Öffnungen derselben in Durchmesser und Maschendichte durch Laserbohren im Kunststoffgehäuse herzustellen.
-
Das Verfahren eignet sich nur für Serienanwendungen, da der Luftvolumenstrom durch das Druckausgleichselement – Laserbohrungen im Gehäuse – bei x-beliebiger Applikation – vor allen Dingen in der Installationstechnik – nicht von Anfang an oder unterschiedlich definiert ist.
-
Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 100 57 912 A1 offenbart ein Druckausgleichselement für elektrische Steckverbindungen zwecks Be- und Entlüftung der Innenräume derselben. Dieserhalb wird das Gehäuse der Steckverbindung mit einer Durchgangsbohrung und durch ein dichtendes Druckausgleichselement – einer durchbohrten Maschinenschraube ähnlich, kopfseitig mit einer in einer Stufe gedeckelt eingelassenen Membran versehen – abgeschlossen. Die kleine, scheibenförmige Membran liegt senkrecht zur Durchgangsbohrung im Kopf; der Abschlußdeckel enthält kleine Belüftungsöffnungen.
-
Eine weitere Applikation zeigt das Druckausgleichselement als oberflächenbündig schließenden Stopfen mit Sackbohrung, scheibenförmiger Membran an offener Seite und kleinen Belüftungsbohrungen am Ende der Sackbohrung. Weitere Möglichkeiten der Ausführung des Stopfens sind durch die Zweiteilung desselben mit innenliegender Scheibenmembran und umspritzter Scheibenmembran gegeben.
-
Das Druckausgleichselement ist zur Be-/Entlüftung kleiner Hohlräume vorgesehen, wobei die Belüftungsöffnungen im Deckel den Durchsatz bestimmen.
-
Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 91 15 939 U1 zeigt eine Schaltgeräteaufnahme und einen Deckel für ein ultraschallgeschweißtes Druckausgleichselement, welches aus einer mehrschichtigen, scheibenförmigen Membran mit innenliegendem Vlies und außenanliegender, wasserabweisender Faserfolie besteht. Der zylinderförmige Aufnahmekörper des Druckausgleichselements, dessen Innenseiten sich wasserabführend nach Außen konisch öffnen, wird durch Reibverschweißung mit der Gehäusewand verbunden. Der die Membran schützende Deckel weist innen ein vor Spritzwasser schützendes Entlüftungslabyrinth auf. Der Abstand zwischen Membran und Deckel sollte 8 mm nicht unterschreiten, auch sollte der Innendurchmesser des zylinderförmigen Aufnahmekörpers des Druckausgleichselements 8 mm nicht unterschreiten, um die Bindung eines durch Oberflächenspannung zusammenhängenden Wassertropfens zu verhindern.
-
Schaltgeräteaufnahme, Deckel und Druckausgleichselement sind aufeinander abgestimmt und bilden eine Belüftungseinrichtung für ein bestimmtes elektrisches Schaltgerät.
-
Die europäische Patentschrift
EP 0 616 736 B1 beschreibt ein Druckausgleichselement in einer Steckerleiste. Steckerleisten bilden die elektrische und mechanische Schnittstelle zwischen elektrik- und/oder elektronikbestückten Gehäusen und der Außenraum-Verdrahtung. Bilden Steckerleisten den Abschluß zu gedichteten Gehäusen, kann die Steckerleiste mit einem Druckausgleichselement versehen werden. Gemäß der obigen Anmeldung sind innerhalb der Steckerleiste – auch spritzwassergeschützte – Hohlräume für die Aufnahme von Druckausgleichselementen vorgesehen, wobei die Hohlräume über Kanäle/Labyrinthe Verbindungen zu Gehäuse-Innen- und -Außenraum haben. Das ebene zylinderförmige Druckausgleichselement besteht aus einem mechanisch kodierten Aufnahmering für die Kennzeichnung der Durchflußrichtung, der mit der Membran belegt, in einem weiteren Arbeitsgang verschweißt, verklebt oder umspritzt wird.
-
Die Steckerleiste mit ebenem zylindrischen Druckausgleichselement stellt eine sehr spezielle Anwendung für die Gehäusebe- und -entlüftung dar; die Durchflußvolumen sind nicht beliebig erweiterbar.
-
Die europäische Patentschrift
EP 0 522 183 A1 offenbart ein in einer Gehäusewand randseitig wasserdicht gehaltenes Druckausgleichselement für den Antriebs-/Getriebekasten eines Fensterhebers. Zur einfachen Halterung eines Druckausgleichselements mit in einem Membranträger in Form eines Kugelabschnitts aufgenommener, gewölbter, gasdurchlässigen, jedoch wasserabweisenden Membran in einer Gehäuseöffnung ist ein Membranträger mit daran vormontiert gehaltenem, außen umlaufenden gesonderten O-Ring als Dichtmittel vorgesehen, mittels dessen der Membranträger in seiner Betriebsendlage in der Gehäusewandöffnung mittels Quetschsitz arretierbar ist.
-
Das fixierende und dichtende Einschieben eines einzigen vormontierbaren Membranträger, Membrane und gesondertes Dichtteil umfassenden Kombinationsbauteils in die Gehäusewandöffnung setzt eine ausreichende, über das normale Maß hinausgehende Stärke der Gehäusewand voraus.
-
Die europäische Schrift
EP 0 496 941 A1 offenbart ein zylinderförmiges Druckausgleichselement für ein wasserdichtes Gehäuse, bestehend aus einem eigenfesten Formteil aus zusammengesinterten Partikeln aus Polytetrafluorethylen (PTFE), das unlösbar und wasserdicht auf zwei gegenüberliegenden Seiten im Bereich seines Außenumfangs von einem Dichtelement aus elastischem Werkstoff umschlossen wird. Die radialen und axialen Dichtflächen des Dichtelements sind ineinander übergehend ausgebildet. Zwecks genauer Positionierung des Formteils im Dichtelement, ist das Formteil mit Zentriernocken versehen, die in dem der Dichtfläche benachbarten Bereich von dem Dichtelement überdeckt sind.
-
Das Druckausgleichselement kann nur in dickwandigen, dafür vorgesehenen Gehäusen oder mit einer Stützkonstruktion montiert werden.
-
Die europäische Patentschrift
EP 0 417 344 B1 ist die vereinfachte Vorgängeranmeldung zu der obigen Anmeldung 'Gehäuse mit in einer Gehäusewandöffnung randseitig wasserdicht gehaltenem Druckausgleichselement' und offenbart eine an der Auflageschulter einer Schutzstrebe eines Sicherungsrings befestigte Membran, wobei der zylindrische Sicherungsring mittels einer angespitzten Dichtlippe nach dem Einstecken in die Gehäusewandöffnung in dieser wasserdicht verkrallt ist.
-
Die Konstruktion der Membranaufnahme ist einfach gehalten, auf den elastischen Dichtring wurde verzichtet.
-
Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 39 38 782 A1 stellt ein Druckausgleichselement für einen Drucksensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung vor. Das zylinderförmige Druckausgleichselement besteht aus einer formsteifen Scheibe, d = x mm, h ≥ d/2, aus porösem Polytetrafluorethylen (PTFE), die außenumfangsseitig von einem mit Dichtwülsten ausgestatteten Dichtring aus einem elastischen Werkstoff umhüllt wird. Daher kann der Körper des in eine Bohrung des Gehäuses eingepreßten Druckausgleichselements radiale Kräfte aufnehmen. Zwecks Herstellung der Druckausgleichselemente wird ein zylindrischer Polytetrafluorethylen(PTFE)-Stab an gewünschten Stellen umfangsseitig lokal mit einem dichtwülstebildenden Dichtring aus elastischem Werkstoff umspritzt und in vorgesehenen Längen abgetrennt.
-
Die Gehäusewandungen müssen zwecks Aufnahme dieses Druckausgleichselements vorbereitet werden.
-
-
Die Offenlegungsschrift
DE 37 07 050 A1 schlägt ein ebenes zylinderförmiges vormontierbares Druckausgleichselement vor, welches sich für den Innen- oder Außeneinsatz des Schaltgerätgehäuses eignet. Das Druckausgleichselement ist als vormontierte Baueinheit vorprüfbar ausgebildet. Dabei deckt eine Membran eine Öffnung des Schaftgeräts ab; sie ist mit ihrem Rand in einem ringförmigen Dichtteil eingebettet, das wiederum mit einem Abdeckteil zur Baueinheit verknüpft ist. Gehäuse, Dicht- und/oder Abdeckteil sind so ausgebildet, daß kein Strahlwasser direkt auf die Außenseite der Membran treffen kann.
-
Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 38 15 642 A1 offenbart ein Druckausgleichselement aus einem einstückig ausgebildeten, einseitig abgeschlossenen Rohransatz mit luftdurchlässigen Bereichen. Innen- und Außenfläche des Rohransatzes stehen mit der Umgebungsluft bzw. mit dem Innenraum des Schaltgeräts in Verbindung, so daß auf Temperaturschwankungen beruhende Druckänderungen kompensiert werden. Die einstückige Baugruppe ist nicht in allen Lagen verbaubar. Der Ausgleichsbereich besteht nicht aus einer Membran, sondern die Baugruppe ist als Formteil ausgebildet bestehend aus porösem Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Durchflußrate für Luft beträgt ca. 0,06 l/s × cm
2; Wasser wird bis zu einem Druck von 0,3 bar zurückgehalten. Die Baugruppe verfügt wahlweise über einen konischen Ansatz oder einen Gewindeansatz mit einem umlaufenden ringförmigen Anschlag, über den das Druckausgleichselement druck- und wasserdicht in der Gehäusewand des elektrischen Schaltgeräts befestigt wird.
-
In der Offenlegungsschrift
DE 38 17 227 A1 wird ein ebenes zylinderförmiges Druckausgleichselement für ein elektrisches Schaltgerät mit einem wasserdichten, luftdurchlässigen, sowohl mit dem Innenraum des Schaltgeräts als auch mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Bereich vorgeschlagen, welches unabhängig von der Einbaulage einen Druckausgleich sicherstellt. In die Baugruppe eindringendes Wasser läuft von dem luftdurchlässigen Bereich ab. Dies wird dadurch erreicht, daß der wasserdichte, luftdurchlässige Bereich gewölbt ausgebildet ist; er liegt gegen mechanische Eingriffe geschützt im Innern der auch in Großserien herstellbaren Baugruppe.
-
In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 39 33 877 A1 wird ein gewölbtes Druckausgleichselement vorgeschlagen, welches einen ein- oder zweiteiligen Träger umfaßt, der den Rand einer Membran aus einer streifenförmigen Folie an Ober- und Unterseite derart umfaßt, daß die Membran gewölbt am Träger vorstehend befestigt ist. Das Druckausgleichselement kann somit lageunabhängig am Schaltgerät angebaut sein, da in jeder Einbaulage an die Membran gelangendes Wasser ablaufen kann. Nachteile in der Montage, der Dichtheit und der Prozeßfähigkeit, wie die Baugruppenmontage und -prüfung erst vor Ort, vorgegebene nicht beliebige Einbaulage, Verwendung verschiedener Baugruppenmaterialien unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten, wurden vermieden.
-
Diese Anmeldungen beziehen sich auf ein Druckausgleichselement, welches für eine bestimmte Anwendung nach verschiedenen Kriterien – einschließlich der Herstellungsverfahren – mehrfach optimiert wurde.
-
Die Anmeldung
WO 94/022 553 A1 stellt eine zylinderförmige Filterpatrone mit Membranventil vor – kombiniert mit einem Transportsystem für verschmutzte Luft – die Staub schädlicher oder schmutziger Partikel im System zurückhält, während der Luftstrom im und außerhalb des Systems gefiltert wird. Eine poröse Polymermembran, bevorzugt aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) mit wasserabstoßender Oberfläche, rückseitig verstärkt durch ungewebte Textilfaser und ein gelochtes Siebblech, filtert wirksam Tonerstaub, Pigmente, schädliche Chemikalien oder ähnliches aus.
-
Diese Applikation dient in der Hauptsache der Filterung verunreinigter Luft mittels Membranfilter und sieht daher auch eine wechselbare Kartusche vor.
-
Alle vorgestellten Veröffentlichungeneignen sich nur bedingt oder garnicht für den spezifischen Einsatz als Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement für verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement für möglichst universellen Einsatz zu schaffen, die Vielzahl möglicher Typen von Druckausgleichsverschraubungen und -elementen zu reduzieren und damit die Herstellung und die Lagerhaltung zu vereinfachen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckausgleichsverschraubung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltung nehmen die Unteransprüche Bezug.
-
Die erfindungsgemäße Druckausgleichsverschraubung ähnelt im äußeren Erscheinungsbild der bekannten Kabeldurchführungsverschraubung mit Panzerrohr (Pg)- oder metrischen Gewindeanschluß und einem Außensechskant nach gegebener Schlüsselweite.
-
Die Druckausgleichsverschraubung eignet sich zum Einschrauben in Gewindelöcher oder zum Befestigen in Durchgangsbohrungen mit Federscheibe und Gewindemutter. Die Dichtheit zur Gehäusewand wird durch einen elastischen O-Ring hergestellt. Den atmungsaktiven Teil bildet ein Druckausgleichselement, welches sich innerhalb der Verschraubung befindet. Die Dimensionierung von Druckausgleichselement und -verschraubung orientiert sich einerseits an den vorgesehenen Durchbrüchen von Panzerrohr (Pg)- und metrischen Gewindeanschluß in Schaltgehäusen und richtet sich andererseits an der gegen Feuchtigkeit zu schützenden Applikation sowie dem klimatischen Umfeld des Anbringungsorts.
-
Werden Anschluß-, Schalt- und Verteilerkästen der Installations-/Gerätetechnik der Gebäudesystem-, Anlagen-, Verkehrs-, Automobiltechnik, etc. in Außenräumen oder Räumen mit unterschiedlichen Temperaturgefällen verbaut, bildet sich in diesen – oft 'luftdicht' geschlossenen Gehäusen – Feuchtigkeit, welche sich als Kondenswasser im Gehäuse niederschlägt. Diese Feuchte in Verbindung mit elektrischem Strom oder – auch indirekt – über in den Gehäusen integrierte Elektronik führt zu Kurzschlüssen, Kriechströmen, Spannungsüberschlägen durch Verkürzung von Luft- und Kriechstrecken und Zerstörung von nicht feuchtigkeitsgeschützten Teilen, wie z. B. bestückte, nicht lackierte oder vergossene Leiterplatten, Kondensatoren, Wickelgütern, etc.
-
Schutz bei derartigen Anwendungen kann dadurch geboten werden, daß die Gehäuse mit einem semipermeablen Durchlaß, wie einem Filter, einem Labyrinth, einer Membran, einer Schikane oder einem Ventil versehen werden. Sie vorliegende Erfindung sieht vor, eine Kabeldurchführung durch einen semipermeablen Durchlaß mit Druckausgleichselement – der Druckausgleichsverschraubung – zu ersetzen.
-
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen – neben der Verhinderung der Bildung von Feuchtigkeitsniederschlag innerhalb geschlossener Räume – insbesondere darin, daß handelsübliche, auf dem Installationsmarkt bekannte Teile verbaut werden und keine zusätzlichen Vorkehrungen getroffen werden müssen, da derartige Anwendungen oft auf minimale räumliche und gewichtsmäßige Abmessungen ausgelegt sind.
-
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen
-
1 Perspektivische Darstellung der 3-teiligen Druckausgleichsverschraubung
-
2 Zusammengebaute Druckausgleichsverschraubung in Seitenansicht
-
3 Schnitt A-A der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung
-
4 Schnitt B-B der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung.
-
Gleiche und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird fortgesetzt anhand der Erläuterung der Figuren.
-
Wie aus 1 ersichtlich, besteht die 3-teilige Druckausgleichsverschraubung aus Oberteil 1, Mittelteil 2 und Unterteil 3.
-
Das Oberteil 1 besteht aus dem Deckel mit dem dargestellten Außensechskant mit Schlüsselweite und dem hälftig ausgeprägten Lüftungskanal 11. Die Stützrippen 12 dienen als Abstandshalter für die Bildung des Lüftungskanals. Die Höhe der Stützrippen ist für den Luftdurchfluß und -austritt bestimmend.
-
Weiterhin ist eine Ausführungsform des zwischen Ober- und Unterteil positionierten Mittelteils 2 der Druckausgleichsverschraubung dargestellt. Diese besteht aus einem Gewindestutzen 23 mit angespritztem, hälftigen Lüftungskanal als Außensechskant mit Schlüsselweite 21, die bündig mit der Schlüsselweite 11 ist. innerhalb des Außensechskants mit Gewindestutzen bildet sich ein Innenzylinder 26, der als Führungs-, Stütz- und Dichtfläche für das Druckausgleichselement dient; Außensechskant 21, Innenzylinder 26 und Führung 27 bilden die Aufnahme für das Druckausgleichselement. Die Passung 25 dichtet das eingesetzte Druckausgleichselement ab und die Abmessung des Innenzylinders 24 ist ein Maß für den Luftdurchfluß. Die Dichtung des Mittelteils 2 in der Gehäusewandung erfolgt üblicherweise durch einen über den Gewindestutzen 23 gestülpten Dicht-/O-Ring und Verschraubung in Gewinde oder mit Federscheibe und Kontermutter.
-
Darüber ist eine Ausführungsform des Unterteils 3 der Druckausgleichsverschraubung gegeben, welche das Druckausgleichselement dargestellt. Das Druckausgleichselement besteht im wesentlichen aus dem semipermeablen Filter/Membranventil 31, welcher hier – der größtmöglichen Fläche wegen – in Form eines Sterns aufgespannt ist. Bei derartigen Filtern/Membranen handelt es sich meist um ein Kunststoffmaterial aus Polymer/Polypropylen (PP) oder expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE), welches durch seine symmetrische Porenstruktur hydrophobischen Charakter aufweist, eine weite chemische Verträglichkeit besitzt, für Temperaturen zwischen –40°C ... +125°C anwendbar ist und bei einer Temperatur von 23°C eine Filter-/Membrandurchlässigkeit von > 10 ml/[min × cm2 × bar] aufweist.
-
Die den/das Filter/Membranventil 31 haltenden und dichtenden Teile sind eine obere Zylinderscheibe, Abschlußplatte 32 mit Bohrung 33, deren Durchmesser auch luftdurchflußbestimmend ist. Abschlußplatte 32 muß dichtend mit Passung 25 des Mittelteils 2 im Einklang stehen. Die Dichtheit an dieser Stelle kann auch – oder auch zusätzlich – durch einen eingelegten Dicht-/O-Ring hergestellt werden.
-
Weiterhin gibt es eine weitere Zylinderscheibe, Bodenplatte 35 mit einer Führung 39, die entsprechend der Führung 27 des Mittelteils 2 ausgeprägt ist. Die Bodenplatte 35 ist darüber hinaus mit Durchbrüchen 38 versehen, die die Zuluft zum Druckausgleichselement besorgen und damit ebenfalls luftdurchflußbestimmend sind.
-
Der/das Filter/Membranventil wird über die Führungsstege, außen, 36, und die Führungsstege, innen, 37, aufgespannt. Die Führungsstege können unter Berücksichtigung von Fertigungsaspekten wahlweise auf der Abschluß- 32 oder Bodenplatte 35 montiert sein. Die Anzahl der Zacken des Filter-/Membranventilsterns wird durch die benötigte Filter-/Membranoberfläche bestimmt und dadurch die Anzahl der Führungsstege festgelegt.
-
Die Formgebung des Druckausgleichselements 3 ist mit der Formgebung des Innenzylinders 26, Mittelteil 2, in Übereinstimmung. Die einzelnen Teile der Baugruppe 'Druckausgleichselement' sind fest miteinander gefügt; die Fertigungsmethoden können unterschiedlich sein, wie Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben, Nieten, Umspritzen, etc.
-
Die Baugruppe 'Druckausgleichselement' kann fest mit dem Mittelteil 2 verbunden als auch so ausgeprägt sein, daß sie austauschbar – wie eine Filterpatrone – gestaltet ist, Trennstelle Bodenplatte 35 mit Führung 39, 27 mit einer Rast- oder Schraubverbindung, o. ä.
-
Der Luftdurchfluß vom Gehäuseinnern nach Außen ist wie folgt gegeben über Durchbrüche Bodenplatte 38, semipermeablen/s Filter/Membranventil 31, Bohrung in Abschlußplatte 33, Innenzylinder 24,26 und Lüftungskanal/Stützrippen 11, 12, 21. Zwecks Optimierung des Luftdurchlasses bzw. Luftdruckabfalls sind die entsprechenden geometrischen Parameter zu optimieren. Dementsprechend verändern sich die Höhen von Druckausgleichselement und/oder Druckausgleichsverschraubung. Die Maße der Panzerrohr (Pg)- oder metrischen Gewinde der Druckausgleichsverschraubung der Gehäuse sind normiert in Tabellen nachschlagbar.
-
2 zeigt die zusammengebaute Druckausgleichsverschraubung in Seitenansicht mit den angedeuteten Schnitten A-A und B-B. Der Zusammenbau der Teile kann durch unterschiedliche Fertigungsmethoden oder in Baugruppen erfolgen, wie Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben, Nieten, Umspritzen, etc.
-
Weiterhin kann auch das Mittel- 2 und Unterteil 3 durch entsprechende Vormontage und -behandlung einstückig werden.
-
3 zeigt den Schnitt A-A der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung. Deutlich ist hier der Verlauf des Luftstroms durch die Druckausgleichsverschraubung von Außen nach Innen auszumachen. Der Lüftungskanal 11, 12, 21, der Innenzylinder 24, die Bohrung 33, der semipermeable Filter/Membran 31, die Innenfläche des Gewindestutzens 26 sowie die Durchbrüche 38 bilden die Entlüftung der Druckausgleichsverschraubung und bestimmen dessen Luftdurchfluß in Abhängigkeit von Druck und Temperatur.
-
4 zeigt den Schnitt B-B der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung. Die Anordnung des mehrzackigen semipermeablen Filter-/Membranventilsterns des Druckausgleichselements 3 ist hier deutlich auszumachen. Die Anzahl und die Gestaltung der Zacken bestimmen u. a. die Fläche des Filters/Membranventils 31 ebenso wie die Innen- und Außendurchmesser für die Positionierung der Führungsstege 36, 37. Auch ist für die Form des Filters/Membranventils der Übergang von einer Zackenform in eine Wellenform denkbar. Statt der zylindrischen Anordnung garantiert eine leicht kegelförmige Form den Wasserabfluß in jeder Einbaulage.
-
Kabeldurchführungen werden üblicherweise nach dem metrischen Gewinde des Befestigungsstutzens 23 gehandelt unter Angabe der möglichen Schlüsselweite des Außensechskants 11, 21. Gegenüber konventionellen Kabeldurchführungen muß bei der Druckausgleichsverschraubung die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser und das Gewindemaß des Stutzens 23 berücksichtigt werden, die von dem geforderten Luftdurchfluß abhängig sind. Auch hier werden sich Normreihen von metrischen Gewindestutzen, Querschnittsflächen und Schlüsselweiten entwickeln.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß es sich bei dem Gewinde des Gewindestutzens nicht zwingend um metrisches Gewinde handeln muß, so daß die erfinderische Neuheit auch als Ersatz-/Ergänzungs-Bauteil Verwendung findet.
-
Eine weitere Ausprägungsform der erfinderischen Neuheit ist dadurch gegeben, daß der Gewindestutzen des Unterteils nicht geschraubt sondern rastbar haltend, durch Dicht-/O-Ring gedichtet mit der Wandung des Gehäuses verbunden wird. Auch sind andere Verbindungsformen möglich, wie Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Umspritzen, etc.
-
Ein weiterer Anwendungsbezug der/s Druckausgleichsverschraubung/-elements liegt darin, daß der/das semipermeable Filter/Membranventil unterschiedliche Porosität/Durchgangszahlen aufweisen und damit für unterschiedliche Stoffe wirksam sind.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die/das Druckausgleichsverschraubung/-element in ihrer/seiner Montage keiner Lageeinbauvorschrift unterliegt. Schutz vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln oder Wasser ist gegeben; auch bei Über-Kopf-Montage ist durch abgeschrägte Kanten oder kegelförmiger statt zylindrischer Formgebung der Ablauf von Wasser möglich.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Druckausgleichsverschraubung als aneinanderreihbare Druckausgleichsverschraubung im Schaltschrankbau Verwendung findet.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Druckausgleichsverschraubung kostengünstig in Serie hergestellt werden, entsprechend auch das Druckausgleichselement, welches auch als Wiederverwendungsteil Einsatz finden kann.
-
Je nach gewünschter Durchflußrichtung kann die Druckausgleichsverschraubung von Innen nach Außen zeigend oder umgekehrt montiert werden.
-
Feuchtigkeitsbenetzbare Stellen der Druckausgleichsverschraubung sollten so bemessen sein, daß Wassertropfen sich nicht auf Grund von Oberflächenspannungen halten können.
-
Eine weitere Ausprägung der Erfindung sieht vor, daß der Luftdurchfluß der Druckausgleichsverschraubung mehrkanalig angelegt sein kann und entsprechend durch Mehrfachfilterung abgeschlossen ist.
-
Die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl der Schutzrechtsansprüche wider.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Oberteil Druckausgleichsverschraubung
- 11
- Deckel mit Lüftungskanal, zylinderförmig
- 12
- Stützrippe, durchflußbestimmend
- 2
- Mittelteil Druckausgleichsverschraubung
- 21
- Zylinderring oder Außensechskant Innenanschlag
- 23
- Gewindestutzen
- 24
- Innenzylinder, oben, durchflußbestimmend
- 25
- Passung, oben, für Druckausgleichselement
- 26
- Innenzylinder, unten, durchflußbestimmend
- 27
- Führung, unten, für Druckausgleichselement
- 3
- Unterteil Druckausgleichsverschraubung/Druckausgleichselement
- 31
- Semipermeable/r Filter/Membran, durchflußbestimmend
- 32
- Abschlußplatte für Filter/Membran, dichtend
- 33
- Bohrung in Abschlußplatte, durchflußbestimmend
- 35
- Bodenplatte für Filter/Membran
- 36
- Führungsstege, außen, für Filter/Membran
- 37
- Führungsstege, innen, für Filter/Membran
- 38
- Durchbrüche Bodenplatte, durchflußbestimmend
- 39
- Führung Bodenplatte