DE102006048943A1

DE102006048943A1 - Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran

Info

Publication number: DE102006048943A1
Application number: DE102006048943A
Authority: DE
Inventors: Axel R Hidde; Odo Klose
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Vorgestellt wird ein Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran als Druckausgleichselement für verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse nach Hauptpatent, Patentanmeldung DE 102005047662.7. Druckausgleichselemente mit atmungsaktiver semipermeabler Durchführung in geschlossene Gehäuse wasser- und explosionsgeschützter Art und mit/ohne elektromagnetischer Abschirmung 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. Die Hauptanmeldung sieht vor, daß die Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche von außen in das Gehäuse mittels O-Ring dichtend gesteckt und von innen mit einer Gegen-/Kontermutter verschraubt oder von außen mit dem Gewinde der Gehäusebohrung dichtend verschraubt wird. Eine weitere Anmeldung sieht vor, die Druckausgleichsverschraubung von innen zu stecken und von außen dicht zu verschrauben. Wird die Kabel-/Schlauchdurchführung ohne Kabel/Schlauch als Belüftungskanal genutzt, erhält man ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche für verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse nach Hauptpatent, Patentanmeldung DE 10 2005 047 662.7 .
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 Verkehrs- und Fahrzeugtechnik hilft der teure, nicht umweltfreundliche Gehäuse-Innenverguß unter Luftabschluß. Eine preiswerte, alternative Lösung stellt die Schaffung von semipermeablen Öffnungen dar. Hierbei werden die Gehäuseöffnungen durch Filter ergänzt, die eine Öffnung für Gase durch Mikroporen aufweisen, jedoch für Flüssigkeiten eine Sperre darstellen, auch Membranventile oder Druckausgleichselemente genannt.
Druckausgleichselemente mit atmungsaktiver semipermeabler Durchführung in geschlossenen Gehäusen 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 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-/ge häuseseitig 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.
Die Anwendungen erstrecken sich von Anschluß-, Schalt- und Verteilerkästen der Installations-/Gerätetechnik der Gebäudesystem- und Anlagentechnik bis zu Anwendungen der Luft- und Raumfahrt, der Fahrzeug- und Verkehrstechnik sowie maritimen Anwendungen. Aufgrund der Vielfältigkeit der Applikationen wird die obige, grobe Beschreibung nicht vertieft.
Im folgenden erfolgt die Würdigung des Stands der Technik bezogen auf Kabel-/Schlauchdurchführungen in der Gerätetechnik in Verbindung mit Druckausgleichstechnik.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 035 210.3 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 semipermeablen Kabeleinführung auch innenraumfeuchtigkeitsgeschützt ist.
Das Luft-Durchtrittsvolumen durch die semipermeable Öffnung wird auch durch das eingeführte Kabel bestimmt.
Die Hauptanmeldung DE 10 2005 047 662.7 offenbart eine Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche für möglichst universellen Einsatz, beabsichtigt die Vielzahl möglicher Arten von Druckausgleichsverschraubungen und/oder -elementen zu reduzieren und damit die Herstellung und die Lagerhaltung zu vereinfachen. Die erfindungsgemäße Druckausgleichsverschraubung ähnelt im äußeren Erscheinungsbild der bekannten Kabeldurchführungs-Verschraubung mit Panzerrohr (Pg)- oder metrischem 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 metrischem Gewindeanschluß in Schaltgehäusen und richtet sich andererseits an der gegen Feuchtigkeit zu schützenden Applikation sowie dem klimatischen Umfeld des Anbringungsorts.
Feuchtigkeitsschutz kann bei derartigen Anwendungen dadurch geboten werden, daß die Gehäuse mit einem semipermeablen Durchlaß, wie einem Filter, einem Labyrinth, einer Membran, einer Schikane oder einem Ventil versehen werden. Die Hauptanmeldung sieht vor, eine Kabeldurchführung durch einen semipermeablen Durchlaß mit Druckausgleichselement – der Druckausgleichsverschraubung – zu ersetzen.
Die Hauptanmeldung sieht außerdem vor, daß die Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche von Außen in das Gehäuse dichtend gesteckt und von Innen mit einer Gegen-/Kontermutter verschraubt oder von Außen mit dem Gewinde der Gehäusebohrung dichtend verschraubt wird. Dabei ist die Lage und ggfs. die Zugänglichkeit des Druckausgleichselements innen bzw. von innen gegeben.
Das bedeutet, daß der Gehäuseinneneinrichtung wesentlicher Raum für die Kabelführung oder Bauraum für die Elektrik-/Elektronikausstattung verloren geht. Daher wird in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 055 616.7 eine Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche vorgeschlagen, die zusätzlich einen Innenanschlag besitzt. Der Innenanschlag kann als Zylinderring oder Außensechskant ausgeprägt sein. Der Einbau erfolgt von Innen nach Außen; die Druckausgleichsverschraubung wird von Innen in das Gehäuse dichtend gesteckt und von Außen mit einer Gegen-/Kontermutter oder von Innen mit dem Gewinde der Gehäusebohrung dichtend verschraubt. Dabei ist die Zugänglichkeit des Druckausgleichselements von innen gegeben, jedoch befindet sich seine Lage im wesentlichen im Außenraum des Gehäuses. Das Bauvolumen des Gehäuseinnenraums wird nur durch den Innenanschlag gemindert.
Bei den Druckausgleichsverschraubungen mit Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche ohne/mit Innenanschlag kann sich die Fertigungsvorbereitung und Montage des vorgeschlagenen Filters oder der Membran produktionstechnisch aufwendig gestalten.
Gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 012 998.9 wird eine Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche vorgeschlagen, deren Filter/Membran aus einer Rohrmembran besteht. Eine Rohrmembran ist aus einem Werkstoff gefertigt, der dem Werkstoff von Flachmembranen oder entsprechend ausgeformten Membranen gleicht, aber deren Geometrie einem Hohlzylinder mit Innen-/Außenradius, Wandstärke und Höhe entspricht.
Der Aufbau und die Montage der Membrane gestaltet sich einfacher und es werden handelsübliche, auf dem Installationsmarkt bekannte Teile verbaut und es müssen keine zusätzlichen Vorkehrungen getroffen werden, da derartige Anwendungen oft auf minimale räumliche und gewichtsmäßige Abmessungen ausgelegt sind.
Alle vorgestellten Druckausgleichsverschraubungen besitzen einen umfänglichen Gewindeansatz, der die Verschraubung mit Hilfe einer entsprechenden Mutter – ggf. über einen mechanischen Adapter – in einer Durchgangsbohrung dichtend befestigt oder die Verschraubung selbst in einer Gewindebohrung dichtend und haltend gestaltet. Die Befestigung der Druckausgleichsverschraubung erfolgt in allen Fällen über das Gewinde derselben mit/ohne Kontermutter.
Weiterhin sind Kabeleinführungs- und Dichtungssysteme bekannt geworden, die eine Kabeleinführung mittels Rippen- und/oder Halbschalentechnologie erlauben. Dabei werden um die einzuführenden Kabel und Leitungen passende, dichtende äußerlich einen Quader bildende Halbschalen gelegt, die aufeinander wie aus dem Baukasten gestapelt einen Hohlraum für Kabel- und Leitungseinführung EMV-, feuer-, gas- und wasserdichtend verschließen. Ungenutzte oder noch nicht genutzte Einführungsplätze werden durch spannende Keildichtungen verschlossen. Derartige Anordnungen sind durch das Gebrauchsmuster "Kabeldurchführung, insbesondere bei Schotten auf Schiffen o.dgl., DE G 79 05 824.5 , die deutsche Patentschrift DE 29 08 163 C2 oder die europäische Anmeldung EP 869 303 /deutsche Anmeldung DE 699 11 383 T2 bekannt geworden.
Eine derartige Vorrichtung zur Abdichtung von Leitungsdurchführungen wird auch in der deutschen Patentschrift DE 10 2004 040 661 B4 vorgestellt.
Eine Erweiterung dieses Systems wird durch Kabeleinführungsmodule – ebenfalls Halbschalen – erreicht, die dem Kabelaußendurchmesser anzupassende geschichtete Pellen besitzen; dabei werden so viele Pellen entfernt, bis die Modulhälften das Kabel bis auf einen schmalen Luftspalt umschließen; durch Verpressen der Modulhälften wird der Luftspalt geschlossen. Derartige Veröffentlichungen finden sich als deutsche Anmeldung DE 698 14 843 T2 oder als Gebrauchsmuster DE 201 16 654 U1 .
Eine weitere Kabeldurchführungseinrichtung wird in der europäischen Schrift EP 1 060 550 B1 /deutsche Anmeldung DE 699 08 312 T2 vorgestellt, die aus einem abdichtenden Bund aus Halbschalen von elastischem elektrisch leitendem Material besteht, der in abdichtender Weise in der Öffnung in der Wand angebracht werden kann und der einen durchgehenden Kanal zum abdichtenden Führen des genannten Kabels durch diesen hindurch besitzt, wobei im Betriebszustand der Durchführung eine elektrisch leitende Verbindung zur Abschirmung des Kabels besteht.
In einer älteren europäischen Schrift EP 797 856 /deutsche Anmeldung DE 695 05 562 T2 bilden die Außenkonturen der kabeldichtenden Halbschalen einen quaderförmigen Block.
Allen vorgestellten Kabeldurchführungen ist gemein, daß sie über eine ein- oder mehrfache zylinderförmige Kabelaufnahme verfügen, mit der das Kabel dichtend befestigt, eingeführt und durchgeführt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche zu schaffen, das die Eigenschaften der Hauptanmeldung dahingehend verbessert, daß das Druckausgleichselement für zylinderförmige Kabelaufnahmen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Druckausgleichselement der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltung nehmen die Unteransprüche Bezug.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Druckausgleichszylinder kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche als Druckausgleichselement vorgeschlagen, dessen Filter/Membran aus einer Rohrmembran besteht, wobei die Befestigungsvorrichtung und die Dichtfunktion durch den Einbauort gegeben sind.
Wird die Kabel-/Schlauchdurchführung ohne Kabel/Schlauch als Belüftungskanal genutzt, erhält man eine Gehäusedurchführung für den Druckausgleich, wobei der Luftdruckausgleich über einen Druckausgleichszylinder mit einer semipermeablen Rohrmembran erfolgt. Die semipermeable Membran ist atmungsaktiv, verhindert den Eintritt von Flüssigkeit/Wasser in das verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse und erlaubt den Ein-/Austritt von Gas/Wasserdampf aus dem Gehäuse. Die Dimensionierung der Druckausgleichszylinders bzw. des Durch-/Auslaßvolumens ist von den klimatischen Gegebenheiten in dem und um das verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse abhängig und muß im Einzelfall festgestellt werden.
Die Materialzusammensetzung des Druckausgleichszylinders richtet sich nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck und kann im Grundsatz aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen – neben der Verhinderung der Bildung von Feuchtigkeitsniederschlag innerhalb geschlossener Räume – insbesondere darin, daß die zylinderförmige Ausprägung des Druckausgleichszylinders mit Rohrmembran als Druckausgleichselement abmessungsmäßig abgestimmt auf handelsübliche Kabel und Kabeldurchmesser bei allen zylinderförmigen Kabel/Schlauchdurchführungen – auch hilfsweise – zum Einsatz kommen kann.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht. Es zeigen
1 Druckausgleichszylinder mit Ein-Rohrmembran, perspektivisch, zerlegt
2 Druckausgleichszylinder mit Ein-Rohrmembran, Zusammenbau, Seitenansicht, Schnitte
3 Druckausgleichszylinder mit Mehr-Rohrmembran, perspektivisch, zerlegt
4 Druckausgleichszylinder mit Mehr-Rohrmembran, Zusammenbau, Seitenansicht, Schnitte
Gleiche und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird fortgesetzt anhand der Erläuterungen der Figuren.
Wie aus 1 ersichtlich, besteht der Druckausgleichszylinder mit Ein-Rohrmembran 1 aus einem Deckel mit Halterung und Bohrungen 11, einer Stütze mit Führungs- und Lüftungsbohrungen 12, der Ein-Rohrmembran 13, dem aufnehmenden Zylindergehäuse 14 sowie dem Deckel mit Halterung und Bohrung 15.
Der zylinderförmige Deckel 11 besitzt eine Berandung 111, die passend zum Innendurchmesser des Zylindergehäuses 14 – je nach Fertigungsmethode – dicht schließt, z.B. durch eine Passung. Die mechanische Verbindung Deckel 11/Berandung 111 kann durch Rastung, Klebung, Stiftung, Verschraubung, Schweißung, etc. – je nach Materialzusammensetzung – erfolgen. Die Berandung 111 kann auch umlaufende Dichtungen oder Dichtlippen aufweisen, ebenso die entsprechende Fläche des Innenzylinders des Gehäuses 14. Die Deckelberandung schließt bündig mit dem Außenrand des Zylindergehäuses. Eine weitere Berandung 113 dient der Aufnahme der Rohrmembran 13; sie wird durch Fügetechnik in dem sich durch die Berandung 113 ergebenden Führungszylinder befestigt, ggf. durch zusätzliche Hilfsmittel, wie z.B. Klebstoff o.dgl. Zum Zwecke des Luftein- oder -austritts weist der Deckel 11 Lüftungsbohrungen 112 auf, deren Anordnung, Anzahl, Durchmesser, Bohrungswinkel sich nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck richten. Diese Bohrungen können auch als symmetrische oder unsymmetrische Öffnungen ausgeprägt sein.
Innerhalb des Zylindergehäuses 14 und parallel zu dessen Längsausdehnung können wahlweise eine oder mehrere Stützen 12 für die Rohrmembran 13 notwendig sein. Diese Stützen haben einen festen Sitz innerhalb des Innenzylinders und nehmen über ihre Führungsbohrung 122 die Rohrmembran 13 auf. Anzahl und Anbringungsort der Stützen 12 ist durch die Statik bestimmt. Daneben weisen die Stützen ebenfalls Lüftungsöffnungen 121 auf, entsprechend der Vorgabe durch den Deckel 11 – s.a. Lüftungsbohrungen 112.
Die Rohrmembran 13 ist – wie die Flachmembran – aus porösem Werkstoff – meist Kunststoffmaterial – als Hohlzylinder aufgebaut, wie z.B. Polypropylen (PP), hochporöses Polystyrol (PS) 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. Je nach Ausprägung der Anordnung – Länge zu Durchmesser und Rohrmembran-Material – ist die Einbringung von Stützelementen 12 erforderlich.
Die Ausprägung des Zylindergehäuses 14 in Werkstoff, Geometrie und Abmessung richtet sich nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck. Bei der Dimensionierung sind die außen wirkenden Kräfte zu berücksichtigen, die den Druckausgleichszylinder dichten und aufnehmen.
Der Deckel 15 bildet das Pendant zum Deckel 11, was den Einsatz, den Werkstoff, die Verarbeitung, etc. betrifft. Die Berandung 151 dient dem dichtenden Abschluß mit dem Zylindergehäuse 14. Eine weitere Berandung 153 bildet den Führungszylinder für die Aufnahme der Rohrmembran 13. Einen Unterschied bildet die Lüftungsöffnung 152, die hier mittig angeordnet ist und deren Durchmesser sich an dem auszutauschenden Luftvolumen orientiert – s.a. Lüftungsbohrungen 112. Diese Bohrung kann auch als symmetrische oder unsymmetrische Öffnung – auch mehrfach angeordnet – ausgeprägt sein.
Die Wirkungsweise des Druckausgleichszylinders mit Ein-Rohrmembran 1 gestaltet sich wie folgt. Nach Einbau des Druckausgleichszylinders als filternde Schnittstelle zweier Räume – Flüssigkeitssperre und Gasdurchlässigkeit – können Luftvolumina aus Raum 1 über die Öffnungen 112 des Deckels 11 in den Innenraum des Gehäuses 14 dringen – je nach Anordnung und Ausführungsart auch durch die Öffnungen 121 der Stütze 12. Der weitere Verlauf gestaltet sich durch die Wandung der Rohrmembran 13 in dieselbe und über den Deckel 15 und dessen Öffnung 152 in den Raum 2. Die Richtung des Luftaustauschs ist vom Verhältnis Innen- zu Außenraumdruck abhängig und daher auch jederzeit umkehrbar. Die Lufteintrittsöffnungen 112, 152 der Deckel 11, 15 werden je nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck mit flüssigkeitsabweisenden Hauben – Spritzwasserschutz – o.ä. versehen, um das unmittelbare Eindringen von z.B. Wasser zu vermeiden. Die Luftvolumina sind neben dem Druck und der Temperatur von den gesamten geometrischen Abmessungen des Druckausgleichszylinders mit Ein-Rohrmembran 1 abhängig; zwecks Optimierung des Luftdurchlasses bzw. Luftdruckabfalls sind die entsprechenden geometrischen Parameter zu optimieren, insbesondere auch der das Volumen bestimmende Innendurchmesser der Rohrmembran 13 und das verbleibende Innenvolumen des Zylindergehäuses 14.
Die Deckel 11, 15 können auch aus einem Werkzeug fallen, wenn die Lüftungsöffnungen 112, 152 durchstoßbar gestaltet werden.
Die einzelnen Teile der Baugruppe "Druckausgleichszylinder" sind fest miteinander gefügt; die Fertigungsmethoden können unterschiedlich sein, wie Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben, Nieten, Umspritzen, etc.; die Komponente 'Druckausgleichselement' kann auch so ausgeprägt sein, daß sie austauschbar – wie eine Filterpatrone – gestaltet ist. Die Bauform als Zylinder bildet sicherlich eine optimale Bauform, jedoch sind andere Bauformen ebenfalls bei Bedarf herstellbar.
Die Anzahl und die Gestaltung der Führungsstützen 12 bestimmen u.a. die aufgespannte Fläche der Rohrmembran 13 ebenso wie die Innen- und Außendurchmesser für die Positionierung der Führungsstege. Auch ist für die Druckstabilität der Rohrmembran eine Außenummantelung sowie eine Innenfüllung mit porösen Materialien denkbar. Statt der strengen zylindrischen Anordnung garantiert eine leicht konische Form den Wasserabfluß in jeder Einbaulage.
2 zeigt den zusammengebauten Druckausgleichszylinder mit Ein-Rohrmembran 1 in Seitenansicht und in den Schnitten A-A und B-B sowie aus den Ansichten C und D. Der Zusammenbau der Teile kann durch unterschiedliche Fertigungsmethoden einstückig oder in Baugruppen mehrstückig und trennbar erfolgen, wie durch Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben, Nieten, Umspritzen, etc.
3 zeigt den Druckausgleichszylinder mit Mehr-Rohrmembran 2 in Perspektive, zerlegt dargestellt. Wie aus dem Bild ersichtlich, besteht der Druckausgleichszylinder mit Mehr-Rohrmembran 2 aus einem Deckel mit Halterung und Bohrungen 21, einer Stütze mit Führungs- und Lüftungsbohrungen 22, der Mehr-Rohrmembran 23, dem aufnehmenden Zylindergehäuse 24 sowie dem Deckel mit Halterung und Bohrung 25.
Der zylinderförmige Deckel 21 wird – wie der Deckel 11 – passend zum Innendurchmesser des Zylindergehäuses 24 dicht gefügt – je nach Fertigungsmethode. Die Deckelberandung schließt bündig mit dem Außenrand des Zylindergehäuses. Weitere Berandungen 213 dienen der Aufnahme der Mehr-Rohrmembranen 23; sie werden durch Fügetechnik in dem sich durch die Berandungen 213 ergebenden Führungszylindern befestigt, wie beim Ein-Rohrzylinder. Zum Zwecke des Luftein- oder -austritts weist der Deckel 21 Lüftungsöffnungen 212 auf, deren Anordnung, Anzahl, Durchmesser, Bohrungswinkel sich nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck richten. Diese Bohrungen können sowohl symmetrisch als auch unsymmetrische geöffnet ausgeprägt sein.
Innerhalb des Zylindergehäuses 24 und parallel zu dessen Längsausdehnung können wahlweise eine oder mehrere Stützen 22 für die Rohrmembranen 23 notwendig sein. Diese Stützen haben einen festen Sitz innerhalb des Innenzylinders und nehmen über ihre Führungsbohrung 222 die Rohrmembranen 23 auf. Anzahl und Anbringungsort der Stützen 22 sind durch die Statik bestimmt. Daneben weisen die Stützen ebenfalls Lüftungsöffnungen 221 auf, entsprechend der Vorgabe durch den Deckel 21 – s.a. Lüftungsbohrungen 212.
Die Mehr-Rohrmembran 23 ist – wie die Ein-Rohrmembran – aus porösem Werkstoff – meist Kunststoffmaterial – als Hohlzylinder aufgebaut, entweder als mehrfache Ein-Rohrmembran oder als einfache Mehr-Rohrmembran. Je nach Ausprägung der Anordnung – Länge zu Durchmesser und Rohrmembran-Anzahl und -Material – ist die Einbringung von Stützelementen 22 erforderlich.
Die Ausprägung des Zylindergehäuses 24 in Werkstoff, Geometrie und Abmessung richtet sich nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck. Bei der Dimensionierung sind die außen wirkenden Kräfte zu berücksichtigen, die den Druckausgleichszylinder dichten und aufnehmen.
Der Deckel 25 bildet das Pendant zum Deckel 21, was den Einsatz, den Werkstoff, die Verarbeitung, etc. betrifft. Die Berandung 251 dient dem dichtenden Abschluß mit dem Zylindergehäuse 24. Weitere Berandungen 253 bilden je den Führungszylinder für die Aufnahme der Mehr-Rohrmembran 23. Einen Unterschied bilden die Lüftungsöffnungen 252, die entsprechend denen des Deckels 21 angeordnet sind und deren Durchmesser sich an dem auszutauschenden Luftvolumen orientiert – s.a. Lüftungsöffnungen 212. Diese Bohrungen können auch als symmetrische oder unsymmetrische Öffnungen ausgeprägt sein.
Die Deckel 21, 25 können auch aus einem Werkzeug fallen, wenn die Lüftungsöffnungen 212, 252 durchstoßbar gestaltet werden.
Die Wirkungsweise des Druckausgleichszylinders mit Mehr-Rohrmembran 2 gestaltet sich wie bei der Ein-Rohranordnung 1 mit dem Unterschied, daß durch die Mehr-Rohranordnung 23 das Luftdurchtrittsvolumen vergrößert wird, was auch bei der Auslegung des verbleibenden Innenvolumens des Zylindergehäuses 24 Berücksichtigung finden muß. Die Richtung des Luftaustauschs ist vom Verhältnis Innen- zu Außenraumdruck abhängig und daher auch jederzeit umkehrbar. Die Lufteintrittsöffnungen 212, 252 der Deckel 21, 25 werden je nach Aufgabenstellung, Einsatzort und Verwendungszweck mit flüssigkeitsabweisenden Hauben – Spritzwasserschutz – o.ä. versehen, um das unmittelbare Eindringen von z.B. Wasser zu vermeiden. Die Luftvolumina sind neben dem Druck und der Temperatur von den gesamten geometrischen Abmessungen des Druckausgleichszylinders mit Mehr-Rohrmembran 2 abhängig; zwecks Optimierung des Luftdurchlasses bzw. Luftdruckabfalls sind die entsprechenden geometrischen Parameter zu optimieren.
Die Anzahl und die Gestaltung der Führungsstützen 22 bestimmen u.a. die aufgespannte Fläche der Rohrmembranen 23 ebenso wie die Innen- und Außendurchmesser für die Positionierung der Führungsstege. Auch ist für die Druckstabilität der Rohrmembran eine Außenumantelung wie eine Innenfüllung mit porösen Materialien denkbar. Statt der zylindrischen Anordnung garantiert eine leicht konische Form den Wasserabfluß in jeder Einbaulage.
4 zeigt den zusammengebauten Druckausgleichszylinder mit Mehr-Rohrmembran 2 in Seitenansicht und in den Schnitten A-A und B-B sowie aus den Ansichten C und D. Der Zusammenbau der Teile kann durch unterschiedliche Fertigungsmethoden einstückig oder in Baugruppen mehrstückig und trennbar erfolgen, wie durch Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben, Nieten, Umspritzen, etc.
Ein weiterer Anwendungsbezug der/s Druckausgleichszylinders liegt darin, daß die Rohrmembranen unterschiedliche Porositäten/Stoffdurchgangszahlen aufweisen und damit für unterschiedliche Stoffe wirksam sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Druckausgleichszylinder in 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 konischer statt zylindrischer Formgebung der Ablauf von Wasser möglich.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Druckausgleichszylinder als aneinanderreihbare Druckausgleichszylinder im Schaltschrankbau Verwendung findet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Druckausgleichszylinder je nach gewünschter Durchflußrichtung von innen nach außen zeigend oder umgekehrt montiert werden.
Feuchtigkeitsbenetzbare Stellen des Druckausgleichszylinders sollten so bemessen sein, daß Wassertropfen sich nicht auf Grund von Oberflächenspannungen halten können.
Eine weitere Ausprägung der Erfindung sieht eine Außenummantelung und eine Innenfüllung der Rohrmembran mit einem hydrophoben porösen Material, wie z.B. Polystyrol, vor, um die Druckfestigkeit der Rohrmembran zu erhöhen und Feuchtigkeitsansammlungen zu verhindern.
Die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl der Schutzrechtsansprüche wider.

1: Druckausgleichszylinder mit Ein-Rohrmembran
11: Deckel mit Halterung und Bohrungen
111: Berandung Gehäuse
112: Lüftungsbohrung
113: Berandung Membran
12: Stütze mit Führungs- und Lüftungsbohrungen
121: Lüftungsbohrung
122: Führungsbohrung
13: Rohrmembran
14: Zylindergehäuse
15: Deckel mit Halterung und Bohrung
151: Berandung Gehäuse
152: Lüftungsbohrung
153: Berandung Membran
2: Druckausgleichszylinder mit Mehr-Rohrmembran
21: Deckel mit Halterungen und Öffnungen
211: Berandung Gehäuse
212: Lüftungsöffnung
213: Berandung Membran
22: Stütze mit Führungs- und Lüftungsbohrungen
221: Lüftungsöffnung
222: Führungsbohrung
23: Rohrmembran
24: Zylindergehäuse
25: Deckel mit Halterungen und Bohrungen
251: Berandung Gehäuse
252: Lüftungsbohrung
253: Berandung Membran

Claims

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche für verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse nach Hauptpatent, Patentanmeldung DE 10 2005 047 662.7 , dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichselement zylinderförmig als Druckausgleichszylinder ausgeprägt ist und die Membran aus einer Rohrmembran besteht.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichselement aus einer Ein- oder Mehr-Rohrmembran gefügt ist.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmembran innerhalb des Gehäuses gestützt wird.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lüftungskanal ausmachenden Gehäuseteile flüssigkeits- und gasdicht gefügt sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -austrittsöffnungen gegen eindringendes Wasser mit einem Spritzwasserschutz versehen sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichselement bildende Innenteil bestehend aus der semipermeablen Ein- oder Mehrfach-Rohrmembran, welche einerseits mit einem dichtenden Deckel mit Membranführung und luftdurchflußbestimmender Öffnung und andererseits mit einem mit luftdurchflußbestimmenden Durchbrüchen versehenem Deckel mit Führung gedichtet ist, wobei Führungszylinder je nach Anzahl der Rohrmembranen, oben und unten, für einen dichten Sitz der rohrförmigen Membran/en sorgen.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenbau der Teile des Druckausgleichselements mechanisch fest und dicht erfolgt, wobei auch Baugruppen durch entsprechende Vormontage und -behandlung 1-stückig sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Druckausgleichselement haltenden Teile des Innenteils so ausgeformt sind, daß das Druckausgleichselement austausch-/-wechselbar gestaltet ist.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung des Druckausgleichselements in Übereinstimmung mit der Formgebung des zu dichtenden Lüftungskanals ist.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelöffnungen, die Fläche Rohrmembranen und der Lüftungskanal mit Stützrippen die Be- und Entlüftung des Druckausgleichselements bilden und dessen Luftdurchflußvolumen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur bestimmen.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche bzw. der Durchmesser des Innenzylinders und der Deckel des Druckausgleichselements so bemessen sind, daß sie dem geforderten Luftdurchflußvolumen entsprechen.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel nicht geschraubt sondern rastbar haltend – ggfs. durch Dicht-/O-Ring gedichtet – mit der Zylinderwandung verbunden sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftungskanal und entsprechend auch das Druckausgleichselement unsymmetrisch ausgeprägt und angeordnet sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftungskanal des Druckausgleichselements mehrfach angelegt und abgeschlossen ist.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß semipermeable Rohrmembranen unterschiedliche Porositäten/Durchgangszahlen aufweisen und damit für unterschiedliche Stoffe wirksam sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichszylinder durch abgeschrägte Kanten an den Austrittsöffnungen oder über eine konische statt eine zylindrischen Formgebung verfügt und montagemäßig keiner Lageeinbauvorschrift unterliegt.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichszylinder als aneinanderreihbare Druckausgleichszylinder ausgeprägt sind.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichszylinder kostengünstig in Serie hergestellt und das Druckausgleichselement als Wiederverwendungsteil Einsatz findet.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichszylinder je nach gewünschter Durchflußrichtung montiert werden kann.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchtigkeitsbenetzbaren Stellen des Druckausgleichszylinders so bemessen sind, daß sich Wassertropfen auf Grund von Oberflächenspannungen nicht halten können.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Membrankörper eine dem Druckausgleichszylinder angepaßte räumliche oder zylindrische Formgebung besitzt.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die den Membrankörper bildenden Oberflächen eine weitere poröse Schicht aufweisen.
Druckausgleichszylinder mit Rohrmembran nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Membrankörper vollvolumig porös verfüllt ist.