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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement zum Druckausgleich
eines Innenraums eines Gehäuses,
insbesondere eines Elektrik-, Motor- oder Getriebegehäuses, eines
Behälters oder
dergleichen nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten
Art. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Druckausgleichselement,
welches den Innenraum des Gehäuses
vor Feuchtigkeit, vor eindringenden Flüssigkeiten, etc. schützt und
darüber
hinaus einen verbesserten Schutz vor elektrostatischen Entladungen
(ESD-Schutz, Electro Static Discharge) bietet.
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Stand der Technik
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Das
Gebrauchsmuster
DE
295 11 683 U1 offenbart ein Druckausgleichselement in Gestalt
einer Verschlusskappe für
Behälter,
Gehäuse,
Flaschen oder dergleichen. Das Druckausgleichselement ist in der
Wandung des Gehäuses
eingebracht und weist eine druckausgleichende Membran auf, wobei
die Verschlusskappe zumindest in ähnlicher Form eine zylinderförmige Struktur
aufweist, da diese einen runden Kanal in einen Zylinder umfasst.
Durch den Zylinder erstreckt sich daher die Öffnung, durch die der Druckausgleich
erfolgen kann. Eine Membran ist innerhalb des Zylinders eingebracht,
wobei die Membran unterhalb der außenseitigen Oberfläche des
Gehäuses
untergebracht ist. Bei einem möglichen
Wassereintritt von der Außenseite
kann sich dieses auf der Oberseite der Membran sammeln, was bei
einem langfristigen Einsatz des Druckausgleichselementes zu einem
Versagen der Membran führen
kann. Ferner ist die Fertigungstechnik auf Ein um- bzw. Einspritzen
der Membran begrenzt (Cast-In-Technik) oder diese muss zumindest
aufwendig in den Körper der
Verschlusskappe eingebracht werden. Es sind zwar sowohl plane als
auch gewölbte
Ausführungen der
Membran offenbart, die gewölbte
Ausführung entspricht
jedoch lediglich der Kontur der Verschlusskappe, so dass die gewölbte Membran
nicht einer freien Wölbung
innerhalb der zylinderförmigen
Struktur entspricht. Fertigungstechnisch gestaltet sich die Verschlusskappe
mit dem Druckausgleichselement als sehr aufwendig, wobei hinzukommt,
dass die Verschlusskappe nicht vollständig durch einen Deckel vor
mechanischen Einflüssen
von der Außenseite des
Gehäuses
geschützt
ist. Bei einer Beschädigung der
Membran können
Flüssigkeiten
sowohl in das Gehäuse
ein- als auch aus dem Gehäuse
austreten.
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Aus
der Patentschrift
DE
196 26 792 C1 ist ein Druckausgleichselement in Gestalt
eines Verschlusselementes offenbart, welches als Kunststoff-Spritzgussteil
ausgeführt
ist. Dieses dient zum abgedichteten, lösbaren Verschließen einer
in einem Gehäuse,
Behälter
oder dergleichen ausgebildeten komplementären Öffnung. In das Verschlusselement ist
ein Filtermedium als Interface zwischen den Räumen innerhalb und außerhalb
des Gehäuses
integriert, wobei das Filtermedium im Trägerteil aus wenigstens einer
ersten thermoplastischen Materialkomponente ein- oder angespritzt
ist, wobei das Trägerteil
mit wenigstens einer zweiten, hinsichtlich ihrer Konsistenz gegenüber der
ersten Komponente unterschiedlichen thermoplastischen Materialkomponente zur
Bildung eines resultierenden Formkörpers des Verschlusselementes
umspritzt ist.
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Zwar
bietet die Technik des aus einem Spritzgussmaterial umspritzenden
Formkörpers
eine effektive Aufnahme der Membran, jedoch erfordert die Technik
des Kunststoff-Umspritzens wenigstens eine Vertiefung, innerhalb
der die Membran eingebracht ist, wobei die Vertiefung die Öffnung bildet, durch
die der Druckausgleich stattfinden kann. Auch dieser Ausführungsform
haftet der Nachteil an, dass sich über der Membran eine Kavität in Form
einer Vertiefung bildet, welche sich mit Flüssigkeit füllen und die Membran außer Funktion
setzen kann. Ferner besteht nicht die Möglichkeit, die Membran in einer
gewölbten
Form in die Aufnahme einzubringen. Darüber hinaus existiert keine
Möglichkeit,
die Membran mittels eines Deckels, eines Verschlusses oder dergleichen
vor mechanischen Einflüssen
aus Richtung der Außenseite
zu schützen.
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Weiterhin
sind Druckausgleichselemente bekannt, welche Membranen aufweisen,
die auf eine Trägerstruktur
aufgeschweißt
oder geklemmt werden. Das Aufschweißen kann mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens
oder eines Ultraschallschweißverfahrens
erfolgen. Dabei wird die Membran auf die Außenseite der Aufnahmestruktur
aufgebracht, wobei diese von der Außenseite weder vor Feuchtigkeit,
Flüssigkeiten
und dergleichen geschützt
ist, noch einen Schutz vor mechanischen Einwirkungen bietet. Eine
Beschädigung
der Membran durch eine Flüssigkeit
oder eine mechanische Einwirkung führt daher oft zum Versagen
des Druckausgleichselementes.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckausgleichselement
zum Druckausgleich eines Gehäuses
zu schaffen, welches die Nachteile des vorgenannten Standes der
Technik vermeidet und einen effektiven Schutz vor Flüssigkeiten
sowie vor mechanischen Einwirkungen bietet.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Druckausgleichselement gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass sich die zylinderförmige Struktur
in Richtung zur Außenseite
hin erstreckt, um eine Erhöhung aus
der Wandung des Gehäuses
zu bilden, und diese durch eine ringförmige Endfläche begrenzt ist, auf der die
Membran in einer gewölbten,
kalottenartigen Gestalt aufgebracht ist, und wobei das Druckausgleichselement
ferner einen Schutzdeckel umfasst, welcher sich in Richtung der
Außenseite
beabstandet zur Membran über
der zylinderförmigen
Struktur erstreckt.
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Die
zylinderförmige
Struktur bietet in ihrer Ausführung
den Vorteil, dass Flüssigkeiten,
die über die
Außenseite
der Wandung fließen
können
oder diese zumindest benetzen, nicht an die Membran gelangen. Der
Grund liegt in der erhöhten
Einbaulage der Membran, welche endseitig auf der zylinderförmigen Struktur
angebracht ist, wobei sich die zylinderförmige Struktur wenigstens so
weit aus der Wandung heraus in Richtung zur Außenseite erstreckt, dass Flüssigkeiten
nicht unmittelbar an die Membran gelangen können. Durch das damit verbesserte
Wasserablaufverhalten wird erreicht, dass das auf der Außenseite
der Wandung fließende
oder stehende Wasser um die zylinderförmige Struktur herumströmt, und
nicht über
die Membran gelangen kann. Lediglich große Wassermengen können an
die Membran gelangen, welche jedoch im normalen Einsatz des Druckausgleichselementes
nur selten auftreten. Geometrien oder Abstände der Teileoberflächen beispielsweise
4 mm überschreiten,
verhindern ein Anhaften von hartem Wasser, was durch die Oberflächenspannung
bzw. die Kontaktwinkel des Wassers beschrieben werden kann. So können auch
Flüssigkeiten,
welche nur einen geringen Kontaktwinkel aufweisen, und daher eine
verstärkte
Wechselwirkung mit der Wandung zeigen, davon abgehalten werden, an
die Membran zu gelangen, um diese zu benetzen. Ein Benetzen der
Membran mit einer von außen
eindringenden Flüssigkeit
kann die Poren der Membran zusetzen und diese undurchlässig machen.
Damit wird die Membran außer
Funktion gesetzt, und aufgrund des sich bildenden Über- oder
Unterdrucks innerhalb des Gehäuses
kann die Membran reißen. Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Membran wird ein Benetzen der Membran mit einer Flüssigkeit
zumindest in ihrer Gefahr verringert, so dass die Lebensdauer der
Membran erhöht
wird.
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Der
erfindungsgemäße Schutzdeckel
erstreckt sich über
der Membran, wobei zwischen der Membran und dem Schutzdeckel ein
gewisser Abstand vorliegt (beispielsweise 4 mm), um eine Kapillarwirkung
des Wassers zu verhindern, so dass zugleich eine Ansammlung von
Wasser zwischen der Membran und dem Schutzdeckel vermieden wird. Insbesondere
bewirkt die gewölbte,
kalottenartige Gestalt der Membran, dass die Ansammlung von Wasser über der
Membran bzw. zwischen der Membran und dem Schutzdeckel vermieden
wird, und dort nicht eintrocknen kann, und Trocknungsrückstände nicht
zurückbleiben.
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Die
Membran hat zunächst
im Außenbereich eine
plane Struktur, wobei sich die Wölbung
lediglich über
dem Durchmesser der zylinderförmigen
Struktur erstreckt. Damit kann die Membran in der planen Außenseite
an die ringförmige
Endfläche
der zylinderförmigen
Struktur angebracht werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Membran
mittels eines Ultraschallschweißverfahrens
auf die Endfläche
aufgebracht ist. Ferner kann auch der Schutzdeckel mittels eines
Ultraschallschweißverfahrens
auf den Körper
des Druckausgleichselementes aufgebracht werden. Das Ultraschallschweißverfahren
ist ein besonders geeignetes Verfahren, um zwei aus einem Kunststoff
hergestellte Bauteile miteinander druckdicht zu verbinden. Die thermische
und mechanische Belastung der Bauteile ist dabei minimal, wobei
die Wärmeeinbringung
lediglich auf die Fügestelle
begrenzt werden kann, so dass die Membran in ihrer Struktur unbeeinflusst
auf die Endseite der zylinderförmigen
Struktur aufgeschweißt
werden kann. Das Aufbringen des Schutzdeckels kann ebenfalls auf
vorteilhafte Weise mit einem Laserstrahlschweißverfahren ausgeführt werden.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckausgleichselementes
besteht darin, dass der Schutzdeckel eine haubenartige Grundstruktur
mit einem umfangsseitig teilunterbrochenen Mantelabschnitt aufweist,
so dass der Mantelabschnitt in Gestalt stegartiger Anformungen ausgebildet
ist. Die haubenartige Grundstruktur besteht aus einem kreisscheibenförmigen Deckelteil,
bei dem sich im Randbereich etwa 90° zur Ebene des Deckelbereiches
fingerartige Mantelabschnitte erstrecken, so dass der Mantelbereich
des haubenartigen Schutzdeckels entsprechende Teilunterbrechungen
aufweist. So können
beispielsweise 4, 8 und bevorzugt 6 fingerartige Mantelabschnitte
vorgesehen sein, zwischen denen sich entsprechende Öffnungen
bilden. Durch die Öffnungen
kann der Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Außenseite
des Gehäuses
erfolgen, während
der Deckel auf dem Körper
des Druckausgleichselementes aufgebracht ist. Die Schweißverbindung
des Deckels auf dem Körper
des Druckausgleichselements erfolgt über die Endseite der fingerartigen
Anformungen an dem Grundkörper
des Schutzdeckels. Der Schutzdeckel kann ebenfalls als Kunststoffbauteil
hergestellt sein, wobei auch hier die Herstellung auf einem Kunststoff-Spritzgussverfahren
beruht.
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Vorteilhafterweise
weist der Schutzdeckel eine planscheibenartige Grundstruktur auf,
an der planseitig stegförmige
Anformungen angebracht sind, welche eine in radialer Richtung der
planscheibenartigen Grundstruktur ausgebildete Krümmung aufweisen,
und in Umfangsrichtung der Grundstruktur gleich verteilt an dieser
angeformt sind. Im Ergebnis entsteht eine turbinenradähnliche
Geometrie des Schutzdeckels mit der Vielzahl von Anformungen, wobei
durch die turbinenradähnliche
Geometrie verhindert wird, dass ein linearer Durchgangsweg radialseitig
von der Außenseite
des Schutzdeckels in die Innenseite des Schutzdeckels entsteht.
Lediglich eine gekrümmte
Verbindung ist durch die sichelartigen Anformungen möglich, was
die Sicherheit gegen elektrostatische Endladungen von der Außenseite
in den Innenraum erhöht.
Solange nur gekrümmte Wege
eine Verbindung zwischen dem Innen- und dem Außenraum ermöglichen, ist eine erhöhte Sicherheit
gegen einen elektrostatischen Durchschlag gewährleistet. Die turbinenradähnlichen,
sichelartigen Anformungen können
derart dicht zueinander angeordnet sein, dass die Außenseite
eines benachbarten Steges die Innenseite eines weiteren Steges zumindest
auf einem größeren Teil überlappt.
Somit entsteht zwar die Möglichkeit
eines Gas- und Flüssigkeitsaustausches,
jedoch ist es nicht möglich,
eine direkte Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite
in Form einer Geraden zu bilden.
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Vorteilhafterweise
ist zur Abstützung
der Membran innerhalb der zylinderförmigen Struktur eine Stützstruktur
ausgebildet. Die Stützstruktur
kann einteilig mit der zylinderförmigen
Struktur ausgebildet sein, und kann die Gestalt eines Stützkreuzes
aufweisen. Die durch das Stützkreuz
gebildeten Zwischenräume
bilden den Ventilationskanal, so dass bei einer Kreuzartigen Struktur
vier einzelne Ventilationskanäle
gebildet werden. Die Stützstruktur
weist auf der Außenseite
eine Wölbung
auf, die der Wölbung
der Membran entspricht. Wird die Membran durch einen Unter- oder Überdruck
belastet, so kann sich zumindest in einer Richtung die Membran an
das Stützkreuz
anlegen, so dass die mechanische Belastung der Membran gering gehalten
werden kann.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass sich der Ventilationskanal innerhalb der
zylinderförmigen
Struktur labyrinthartig durch die Stützstruktur hindurch erstreckt,
so dass eine lineare Ausbildung des Ventilationskanals verhindert
ist. Wie bereits bei der turbinenradähnlichen Struktur des Schutzdeckels
erwähnt,
kann auch der Ventilationskanal innerhalb der zylinderförmigen Struktur
Verwinkelungen und Krümmungen
aufweisen, so dass ein linearer Ventilationskanal verhindert wird.
Mögliche
elektrostatische Entladungen können durch
den gekrümmten
Verlauf des Ventilationskanals nicht von der Außenseite durch das Druckausgleichselement
in die Innenseite gelangen. In der Innenseite können beispielsweise empfindliche
Elektroniken angeordnet werden, wie ein Motorsteuergerät, elektrostatisch
empfindliche Elektronikkomponenten, etc.
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Aus
fertigungstechnischen Gründen
ist es von besonderem Vorteil, dass der wenigstens aus der zylinderförmigen Struktur
und der Stützstruktur gebildete
Körper
des Druckausgleichselementes mittels eines Kunststoff-Spritzgussverfahrens
hergestellt ist und in die Wandung des Gehäuses eingesetzt und mit dieser
dichtend verbunden ist oder einstückig und materialeinheitlich
mit diesem ausgebildet ist. Ist die Wandung des Gehäuses selbst
mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt, so kann die Möglichkeit
genutzt werden, das Druckausgleichselement einheitlich als einziges
Spritzgussbauteil mit der Wandung des Gehäuses herzustellen. Die labyrinthartige
Struktur, das Stützkreuz
und die zylinderförmige
Struktur selbst können
dabei so ausgebildet sein, dass keine zusätzlichen Schieber innerhalb
des Spritzgusswerkzeugs erforderlich sind. Ein Spritzgusswerkzeug
mit lediglich einer Teilungsebene kann dann ausreichend sein, wenn
in der Erstreckungsrichtung der zylinderförmigen Struktur keine Hinterschneidungen
vorgesehen werden. Sollte es aus konstruktiven Gründen vorteilhaft
sein, das Druckausgleichselement als Einzelteil auszubilden, so kann
dieses ebenfalls mit einem Ultraschallschweißverfahren in die Wandung des
Gehäuses
eingesetzt und mit dieser druckdicht verbunden werden. Ein Laserstrahlschweiß-, Klebe-,
Schraub- oder Pressverfahren bietet eine mögliche Verbindungsvariante.
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Die
vorliegende Erfindung betriff ferner ein Verfahren zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Druckausgleichselementes,
wobei die Membran mittels einer Sonotrode auf die Endfläche der
zylinderförmigen
Struktur nach dem Verfahren eines Ultraschallschweißens aufgeschweißt wird,
und die Sonotrode eine gewölbte,
kalottenartige Aufnahmestruktur umfasst, in der die Membran zur
Erzeugung der Wölbung
aufgenommen wird. Vorteilhafterweise ist die Aufnahmestruktur in
der Sonotrode nach innen gewölbt
und weist einen Unterdruckanschluss auf, in dem ein Unterdruck erzeugt
wird, und die Membran wird durch den Unterdruck während des
Ultraschallschweißens
in die nach innen gewölbte,
kalottenartige Aufnahmestruktur hineingezogen. Nach dem Prinzip
eines Sauggreifers kann die Membran in die Aufnahmestruktur eingesogen
werden, so dass sich diese an die nach innen gewölbte Struktur in der Sonotrode
anlegt. Durch die Abbildung der nach innen gewölbten Aufnahmestruktur in der
Membran wird die Membran in dem gewölbten Zustand auf die Endfläche der
zylinderförmigen
Struktur aufgeschweißt,
so dass diese nach dem Schweißverfahren
die gewölbte
Struktur beibehält.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiel
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Es
zeigt:
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1 eine
quergeschnittene Seitenansicht des Druckausgleichselementes mit
einem an diesem eingebrachten Schutzdeckel;
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2 das
Druckausgleichselement im Bereich der zylinderförmigen Struktur mit einem in
dieser angeordneten Stützstruktur;
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3A eine
Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
des Schutzdeckels in einer ersten Ansicht;
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3B die
Ausführung
des Schutzdeckels gemäß der 3A in
einer weiteren Ansicht;
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4A eine
weitere Ausführungsform
des Schutzdeckels in einer ersten Ansicht;
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4B die
zweite Ausführungsform
des Schutzdeckels in einer weiteren Ansicht;
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5 eine
vereinfachte Darstellung einer Sonotrode zum Ultraschallschweißen der
Membran des Druckausgleichselementes mit einer erfindungsgemäßen Aufnahmestruktur;
und
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6 eine
vergrößerte Darstellung
der Aufnahmestruktur in der Sonotrode, in die die Membran zum Ultraschallschweißen eingebracht
wird.
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Das
in der 1 im Querschnitt dargestellte Druckausgleichselement
ist mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Druckausgleichselement 1 ist
innerhalb der Wandung 4 eines Gehäuses, insbesondere eines Elektrik-,
Motor- oder Getriebegehäuses eines
Behälters
oder dergleichen eingebracht. Gemäß der Darstellung ist das Druckausgleichselement 1 einteilig
und materialeinheitlich mit der Wandung 4 ausgebildet.
Diese Darstellung ist rein beispielhaft, so dass das Druckausgleichselement 1 auch
als Einzelteil in die Wandung 4 eingebracht werden kann.
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Das
Druckausgleichselement 1 dient zum Druckausgleich zwischen
einem Innenraum 2 und einer Außenseite 3. Zwischen
dem Innenraum 2 und der Außenseite 3 ist eine
Membran 5 angeordnet, wobei die Membran 5 auf
der Endfläche
einer sich in Richtung der Außenseite 3 erstreckenden
zylinderförmigen
Struktur aufgebracht ist. Durch die zylinderförmige Struktur erhebt sich
die Fügestelle
bzw. die Aufnahmestelle der Membran 5 aus der Ebene der Wandung 4 heraus.
Flüssigkeiten,
die über
die Wandung 4 auf der Außenseite 3 entlang
laufen, bzw. auf dieser aufgebracht sind oder diese benetzen, können somit
nicht an die Membran 5 gelangen. Ferner weist die Membran 5 eine
in Richtung der Außenseite 3 gerichtete
Wölbung
auf, so dass die Membran 5 in Gestalt einer Kalotte bzw.
einer Kugelkappe ausgebildet ist und dadurch Flüssigkeiten von dieser sofort
ablaufen. Lediglich im Bereich der Fügestelle zwischen der Membran 5 und
der Endfläche 7 der
zylinderförmigen Struktur
weist die Membran 5 eine ringförmige Planfläche auf,
um eine gewisse Fügefläche für ein Fügeverfahren,
insbesondere für
ein Ultraschallschweißverfahren
zu bieten.
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Zwischen
dem Innenraum 2 und der Außenseite 3 erstrecken
sich Ventilationskanäle 6,
welcher durch die zylinderförmige
Struktur hindurch verlaufen. Die Ventilationskanäle 6 können mehrfach
vorhanden sein, welche durch die Stützstruktur unterbrochen bzw.
voneinander getrennt werden. Die Stützstruktur weist ebenfalls
eine gekrümmte,
kalottenartige Oberseite auf, gegen die sich die Membran 5 anlegen
kann. Damit kann die Membran vor Überdehnungen geschützt werden,
welche auftreten können,
wenn die Druckdifferenz zwischen dem Innenraum 2 und der
Außenseite 3 einen
Grenzwert überschreitet.
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Von
der Außenseite 3 ist über das
Druckausgleichselement 1 ein Schutzdeckel 8 aufgesetzt.
Der Schutzdeckel 8 kann auf der Wandung 4 bzw.
umfangsseitig am Druckausgleichselement 1 im Bereich der
zylinderförmigen
Struktur angeschweißt,
angeklebt, geklemmt oder auf sonstige Weise angebunden werden und
ist durch die zylinderartige Struktur zugleich zentriert. Der Schutzdeckel 8 umfasst
eine Schutzfunktion, so dass die Membran 5 aus Richtung der
Außenseite 3 vor
mechanischen Einflüssen
geschützt
wird. Ferner weist der Schutzdeckel 8 stegartige Anformungen
auf, welche durch fensterförmigen Unterbrechungen
gebildet werden. Durch die fensterförmigen Unterbrechungen kann
der Druckausgleich stattfinden, so dass der Schutzdeckel 8 eine
gewisse Durchlüftung
zwischen der Innenseite des Schutzdeckels, in der sich die Membran 5 befindet,
und der Außenseite 3 stattfinden.
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2 zeigt
die geometrische Ausbildung der Stützstruktur 11 innerhalb
der zylinderförmigen Struktur,
welche durch die Endfläche 7 begrenzt
ist. Die Membran ist in dieser Ansicht nicht gezeigt, um die genaue
Ausbildung der Stützstruktur 11 darzustellen.
Die Stützstruktur 11 ist
in Gestalt eines Stützkreuzes
ausgebildet, und kann einteilig mit der zylinderförmigen Struktur
hergestellt werden. Die Zwischenräume zwischen den kreuzartigen
Lamellen der Stützstruktur 11 bilden
die Ventilationskanäle 6, welche
eine gewisse Krümmung
aufweisen, um eine lineare Verbindung von der Außenseite in die Innenseite
zu vermeiden. Damit wird die Sicherheit gegen elektrostatische Entladungen
erhöht,
die somit nicht in den Innenraum gelangen können.
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Die 3A und 3B zeigen
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Schutzdeckels 8.
Der Schutzdeckel 8 weist eine planscheibenartige Grundstruktur
auf, an der mehrere stegartige Anformungen 9 ausgebildet sind.
Der Schutzdeckel 8 kann als Kunststoff-Spritzgussbauteil
hergestellt sein, so dass die stegartigen Anformungen einteilig
mit der Grundstruktur des Schutzdeckels 8 hergestellt werden.
Zwischen den stegartigen Anformungen sind Freiräume vorhanden, um den Druckausgleich
des Druckausgleichselementes trotz des gefügten Schutzdeckels 8 zu
gewährleisten.
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Die 4A und 4B zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Schutzdeckels 8, welcher neben der planscheibenartigen
Grundstruktur 10 auf der innenliegenden Seite turbinenradähnliche
Anformungen aufweist, welche als stegartige Anformungen 9 bezeichnet
sind. Die als Turbinenradschaufeln gekrümmten stegartigen Anformungen
verhindern eine lineare Verbindung zwischen der Außenseite und
der Innenseite in Radialrichtung des Schutzdeckels 8. Die
stegartigen Anformungen überlappen sich
sodass eine direkte Verbindung von der Außenseite zur Innenseite nur über eine
gekrümmte
Verbindung möglich
ist.
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5 zeigt
eine Sonotrode 12, welche beim Verfahren zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Druckausgleichselementes
zur Anwendung gebracht wird. Die Sonotrode 12 dient als
aktives Werkzeug zur Umsetzung eines Ultraschall-Schweißverfahrens,
welche in eine Ultraschallschwingung versetzt wird, um in der Fügeebene
zwischen der Membran – in
der Darstellung gezeigt – und
dem Fügepartner – ebenfalls
nicht gezeigt – eine
Wärme zu
erzeugen, die die Materialien aufschmelzen, und somit gemeinsam
verbinden. Insbesondere dient die Sonotrode zum Ultraschallschweißen der
Membran auf die Endfläche
der zylinderförmigen
Struktur des Druckausgleichselementes.
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Die
Sonotrode 12 weist eine Aufnahmestruktur 13 auf,
welche eine nach innen gewölbte,
kalottenartige Struktur umfasst. Ferner weist die Sonotrode 12 einen
Unterdruckanschluss 14 auf, welcher mittig in die Aufnahmestruktur 13 mündet. Wird
ein Unterdruck auf den Unterdruckanschluss 14 angewendet,
so wird die Membran in die Kontur der Aufnahmestruktur 13 hineingezogen,
wodurch die kalottenartige Gestalt der Membran erzeugt wird. Das
Verfahren zum Fügen
der Membran auf die Endfläche sieht
vor, dass der Unterdruck während
des Ultraschall-Schweißprozesses
aufrecht erhalten wird, um die Membran in der gekrümmten Gestalt
auf die Endfläche
aufzuschweißen.
Somit verbleibt nach dem Schweißvorgang
die Membran in der gekrümmten Gestalt,
um die erfindungsgemäße Anordnung
der Membran umzusetzen.
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6 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der Aufnahmestruktur 13 der Sonotrode 12, in die
der Unterdruckanschluss 14 mündet. Wird die Sonotrode 12 auf
die zunächst
planscheibenartige Membran aufgesetzt, so wird bei Anlegen eines
Unterdrucks in dem Unterdruckanschluss 14 innerhalb der
Aufnahmestruktur 13 ebenfalls ein Unterdruck erzeugt. Damit
wird die Membran in die Aufnahmestruktur hineingezogen, und legt
sich an der gewölbten
Wandung an. Somit wird die Membran nicht nur in die gewünschte Krümmung gebracht,
sondern kann ebenfalls im Sinne eines Sauggreifers mittels der Sonotrode
gehändelt
werden.
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Die
Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch
bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen
Gebrauch macht.