DE102017123078A1

DE102017123078A1 - Druckausgleichseinheit und Baueinheit aus einem Gehäuse und einer Druckausgleichseinheit

Info

Publication number: DE102017123078A1
Application number: DE102017123078.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Weidmann
Original assignee: Hugo Benzing GmbH and Co KG
Current assignee: Hugo Benzing GmbH and Co KG
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2037-10-06
Also published as: DE102017123078B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichseinheit (10) zum flüssigkeitsdichten aber gasdurchlässigen Verschließen einer Gehäuseöffnung (26), mit einer gasdurchlässigen aber flüssigkeitsabweisenden semipermeablen Membran (16) und mit einer diese umgebungsseitig abdeckenden Abdeckvorrichtung (11), die von Gas durchströmbar so ausgebildet ist, dass sie die Membran (16) nach der Montage an einem Gehäuse (20) über der Gehäuseöffnung (26) hält und vor Umgebungseinflüssen von außen schützt. Eine sicherer Gasaustausch lässt sich dadurch gewährleisten, dass die Abdeckvorrichtung (11) zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet ist, mit einem membranseitigen Wandungsbereich (146), der zumindest einen membranseitigen Wandungsabschnitt (147) und zumindest eine membranseitige Aussparung (148) aufweist und mit einem umgebungsseitigen Wandungsbereich (124), der zumindest einen umgebungsseitigen Wandungsabschnitt (125) und zumindest eine umgebungsseitige Öffnung aufweist, und dass zur Bildung eines gasdurchströmbaren Zwischenbereichs (111) die beiden Wandungsbereiche (146, 124) von einander beabstandet angeordnet sind, und der umgebungsseitige Wandungsbereich (124) derart zu dem membranseitigen Wandungsbereich (146) angeordnet ist, dass jeweils ein umgebungsseitiger Wandungsabschnitt (125) die jeweils eine membranseitige Aussparung (148) vollständig überlappt, so dass membranseitig über die zumindest eine Aussparung (148) und umgebungsseitig über die zumindest eine Öffnung eine Strömungsverbindung zwischen der Membran und der Umgebung hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichseinheit zum flüssigkeitsdichten aber gasdurchlässigen Verschließen einer Gehäuseöffnung, mit einer gasdurchlässigen aber flüssigkeitsabweisenden semipermeablen Membran und mit einer diese umgebungsseitig abdeckenden Abdeckvorrichtung, die von Gas durchströmbar so ausgebildet ist, dass sie die Membran nach der Montage an einem Gehäuse über der Gehäuseöffnung hält und vor Umgebungseinflüssen von außen schützt. Ferner betrifft die Erfindung eine Baueinheit aus einem Gehäuse und einer Druckausgleichseinheit.
Druckausgleichseinheiten dieser Art kommen an Gehäusen zum Einsatz, bei denen sich der Gehäuseinnendruck bezüglich der Umgebung ändern kann, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen oder anderen Einflüssen außerhalb oder innerhalb des Gehäuses. Dies kann vielerlei Anwendungen betreffen, z. B. innerhalb des Fahrzeugbaus oder der Energietechnik. Ein Beispiel bilden etwa Energieumwandlungs- und/oder Energiespeichereinheiten, die in einem nach außen dicht verschlossenen Gehäuse untergebracht sind. Um derartige Druckunterschiede zumindest bis zu einem gewissen Grad auszugleichen, kommen bekanntermaßen Druckausgleichselemente zum Einsatz, die an einer Öffnung zu dem Gehäuseinneren angebracht werden. Durch diese kann Gas aus dem Gehäuseinneren nach außen, und in umgekehrte Richtung, strömen, so dass sich (zumindest teilweise) ein Druckausgleich einstellt.
Ein derartiges Druckausgleichselement ist beispielsweise aus der DE 20 2015 003 500 U1 bekannt. Das Druckausgleichselement weist eine Membran auf. Zur Montage an einem Gehäuse wird ein Membranhalter auf die Membran in einer Membranaufnahme über einer Gehäuseöffnung aufgeschraubt bzw. aufgepresst. Ein Druckausgleich nach außen ist über die Membran und eine Bohrung an dem Membranhalter möglich, wobei die Bohrung zum Schutz der Membran vor von außen anliegendem Wasser und/oder Schmutz klein ausgebildet ist. Hierbei besteht die Gefahr, dass sich die kleine Bohrung zusetzt oder verstopft und so ein Druckausgleich erschwert oder nicht mehr gewährleistet ist. Ferner muss der Membranhalter aus Stabilitätsgründen eine gewisse Wandungsdicke aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Druckausgleichseinheit bereitzustellen, bei der der Gasaustausch in unterschiedlichen, auch rauen, Umgebungen sicher gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird für die Druckausgleichseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für die Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bei der Druckausgleichseinheit ist vorgesehen, dass die Abdeckvorrichtung zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet ist, mit einem membranseitigen Wandungsbereich, der zumindest einen membranseitigen Wandungsabschnitt und zumindest eine membranseitige Aussparung aufweist und mit einem umgebungsseitigen Wandungsbereich, der zumindest einen umgebungsseitigen Wandungsabschnitt und zumindest eine umgebungsseitige Öffnung aufweist, und dass zur Bildung eines gasdurchströmbaren Zwischenbereichs die beiden Wandungsbereiche voneinander beabstandet angeordnet sind, und der umgebungsseitige Wandungsbereich derart zu dem membranseitigen Wandungsbereich angeordnet ist, dass jeweils ein umgebungsseitiger Wandungsabschnitt die jeweils eine membranseitige Aussparung vollständig überlappt, so dass membranseitig über die zumindest eine Aussparung und umgebungsseitig über die zumindest eine Öffnung eine Strömungsverbindung zwischen der Membran und der Umgebung hergestellt ist.
Durch diese Ausbildung kann Gas durch die Gehäuseöffnung und die Membran durch die membranseitige Aussparung in den Zwischenbereich und von dort durch die zumindest eine Öffnung nach außen in die Umgebung strömen oder umgekehrt, wobei keine geradlinig durchgehende Verbindung zwischen der Membranaußenseite und der Umgebung vorhanden ist. Dadurch ist die Membran gegen Umgebungseinflüssen von außen, beispielsweise Flüssigkeitsstrahlen oder vor Festkörpereinschlag, geschützt. Wie sich herausgestellt hat, ist durch diese Ausbildung eine besonders hohe Schutzart, beispielsweise IP 69K, erreichbar. Vorteilhaft können durch die doppelwandige Ausbildung mehrere und/oder größere Öffnungen im Vergleich zum Stand der Technik vorhanden sein, wobei dennoch ein zuverlässiger Schutz vor Umgebungseinflüssen nach außen gewährleistet werden kann. So wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auch in rauen Umgebungen bei ggf. starker Verschmutzung zuverlässig ein Gasaustauch und damit Druckausgleich stattfinden kann. Die Gasströmung wird dabei ähnlich wie bei einer Labyrinth-Dichtung durch die besondere Wandanordnung nach Einströmen in den Zwischenraum zunächst umgelenkt, bevor sie durch die Öffnungen zur Umgebungsseite bzw. zur Membranseite ausströmt. Durch die Überlappung wird erreicht, dass stets zumindest eine Wandung unmittelbar in geradliniger Verbindung zwischen der Membran und der Umgebung angeordnet ist. Dies ermöglicht selbst bei verhältnismäßig großen Öffnungen bzw. Aussparungen einen zuverlässigen Schutz vor Umgebungseinflüssen von außen, wie Flüssigkeitsstrahlen oder Festkörpereinschlag. Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft ausreichend große und viele Öffnungen vorsehen, um einen zuverlässigen Gasaustausch z. B. auch bei einem erhöhten Verschmutzungsgrad zu gewährleisten.
Ein zuverlässiger Schutz vor Umgebungseinflüssen von außen ist weiterhin dadurch erreichbar, dass die Wandungsbereiche in einem um eine Mittelachse der Abdeckvorrichtung verlaufenden, sich axial (achsparallel oder schräg) bis zu einem geschlossenen Deckbereich erstreckenden Seitenbereich angeordnet sind, der die Abdeckvorrichtung in der Höhe (nach Montage umgebungsseitig) begrenzt. Die Mittelachse entspricht dabei im aufgesetzten Zustand der Druckausgleichseinheit der Mittelachse einer Gehäuseöffnung, welche die Druckausgleichseinheit in montiertem Zustand verschließt. Die axiale Höhe des so gebildeten kragenartigen Seitenbereichs ist vorzugsweise der Ausbildung der Membran entsprechend ausgelegt. Der geschlossene Deckbereich bietet flächigen Schutz der Membran nach außen gegen widrige Umgebungseinflüsse, während die über die Aussparung/en bzw. Öffnung/en teilweise geöffneten Seitenbereiche geschützt und weniger exponiert angeordnet sind.
Eine sichere Befestigung der Membran an dem Gehäuse ist dadurch erreichbar, dass sich an dem dem Deckbereich gegenüberliegenden Ende des Seitenbereichs umlaufend ein sich radial erstreckender Ringbereich zur Auflage an dem Gehäuse um die Gehäuseöffnung anschließt, an dem eine Befestigungsstruktur zum Fixieren der Abdeckvorrichtung an dem Gehäuse angeordnet, insbesondere angeformt, ist. Der Ringbereich, der nicht kreisrund sein muss, kann dabei einen randseitigen Halteabschnitt der Membran an das Gehäuse andrücken und liegt so zumindest mittelbar auf dem Gehäuse um die Gehäuseöffnung auf. Durch die Anordnung von Befestigungsstrukturen an dem Ringbereich können diese zugleich zur Befestigung der Druckausgleichseinheit an dem Gehäuse und zum Andrücken der Membran an das Gehäuse dienen. Wenn der Ringbereich radial einen Bereich umgrenzt, der mindestens der Größe der Gehäuseöffnung entspricht, kann ein verhältnismäßig großer Gasaustauschbereich über der Gehäuseöffnung durch die Membran gebildet werden, über den vorteilhaft ein zuverlässiger Druckausgleich erreichbar ist.
Eine sichere Befestigung der Druckausgleichseinheit an dem Gehäuse mit zugleich einer einfachen Montagemöglichkeiten ist dadurch erreichbar, die Befestigungsstruktur in einem sich radial erstreckenden, um den Ringbereich umlaufenden Klemmbereich durch radial nach außen gerichtete Klemmabschnitte zum Festklemmen an einer Haltestruktur des Gehäuses gebildet ist. Dadurch kann die Druckausgleichseinheit in einem Schritt einfach an dem Gehäuse festgeklemmt bzw. angeklipst werden, wobei sich die Klemmabschnitte mit einer dafür vorgesehenen Haltestruktur am Gehäuse verklemmen und/oder verkrallen können. Die Verbindung kann weiter dadurch verbessert werden, dass die Klemmabschnitte neben einer radialen Richtungskomponente zusätzlich eine axiale Komponente entgegen der Einsetzrichtung ergeben (wobei die axiale Komponente infolge eines kleinen Anstellwinkels vorzugsweise betragsmäßig kleiner ist als die radiale), die nach dem Einsetzen der Druckausgleichseinheit unter Ausüben einer Aufdrückkraft eine Haltekraft (Stützkraft) entgegen der Einsetzrichtung bewirkt. Zudem können die Klemmabschnitte vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass nach der Montage eine zusätzliche Federwirkung in Richtung Gehäuse erzeugt wird. Diese Federkraft wirkt dann zusätzlich auf die Membran und eine vorhandene Dichteinrichtung, so dass eine zuverlässige Abdichtung zwischen Druckausgleichseinheit und Gehäuse erreichbar ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass lediglich ein selektiver Medienaustausch über die Membran zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung stattfindet.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist die Membran einen umlaufenden, sich radial erstreckenden Halteabschnitt zur Auflage um die Gehäuseöffnung auf, mit dem die Membran nach Montage von dem Ringbereich der Abdeckvorrichtung gegen das Gehäuse gedrückt und gehalten ist. Auf diese Weise wird die Membran sicher und definiert an dem Gehäuse gehalten.
Vorzugsweise weist die Druckausgleichseinheit eine Dichteinrichtung auf, die nach Montage an der gehäuseseitigen Unterseite des Halteabschnitts der Membran umlaufend angeordnet ist und durch die das Druckausgleichselement gegenüber dem Gehäuse derart nach Montage abgedichtet ist, dass der Fluidaustausch über die Membran erfolgt. Durch die gasspezifische Semipermeabilität ist das Gehäuse dadurch vor dem Eindringen von Flüssigkeit geschützt. Die Dichteinrichtung kann beispielsweise durch ein separates Dichtelement, wie z. B. einem O-Ring oder eine Flachdichtung gebildet sein. Alternativ sind auch Strukturen in dem Halteabschnitt der Membran und/oder dem Gehäuseteil denkbar, an dem die Membran aufliegt. Dadurch kann das Eindringen von Flüssigkeit in das Gehäuse zuverlässig vermieden werden.
Ein zuverlässiges Abfließen von Flüssigkeit, die sich gegebenenfalls in dem Bereich der Membran ansammelt, ist dadurch erreichbar, die Membran in einem Gasaustauschbereich axial nach oben, in montiertem Zustand bezüglich der Gehäuseöffnung in Richtung Umgebungsseite weisend, gewölbt ausgebildet sein kann ist. Vorzugsweise ist dabei die Membran entsprechend formstabil ausgebildet, um diese Formgebung in sich beizubehalten. Insbesondere wenn in Kombination die Aussparungen in dem Seitenbereich axial im Wesentlichen zumindest an den Ringbereich anschließen, wird ein zuverlässiges Abfließen von gegebenenfalls vorhandener Flüssigkeit ermöglicht. Die Flüssigkeit fließt dann entlang der Wölbung an der Membran radial nach außen und weiter durch die Aussparungen aus dem Bereich der Druckausgleichseinheit hinaus.
Vorzugsweise ist die Abdeckvorrichtung aus zumindest zwei nach der Einzelfertigung miteinander verbundenen Teilen gebildet. Nach der Einzelfertigung werden die Teile vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Crimpen, Nieten oder andere geeignete Fügeverfahren. Die zweiteilige Ausbildung bringt wesentliche Fertigungsvorteile mit sich, wobei die vorzugsweise zumindest teilweise metallischen Einzelteile beispielsweise effizient durch Stanz- bzw. Stanz-Biegeverfahren herstellbar sind.
Ein vorteilhafter Aufbau und vorteilhafte Fertigungsmöglichkeiten der Druckausgleichseinheit ergeben sich, wenn die Abdeckvorrichtung einen Unterteil aufweist, der den membranseitigen Wandungsbereich mit den Wandungsabschnitten und den Ringbereich umfasst. Der Unterteil ist vorzugsweise einteilig gefertigt. Indem der Ringbereich dem Unterteil zugeordnet ist, kommt dem Unterteil die Funktion des, vorzugsweise unmittelbaren, Andrückens bzw. Festlegens der Membran an dem Gehäuse mittels des Ringbereichs zu.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante weist die Abdeckvorrichtung einen Deckteil auf, der den umgebungsseitigen Wandungsbereich und eine geschlossene Deckwand des Deckbereichs umfasst, wobei die Deckwand die Abdeckvorrichtung nach oben in axialer Richtung begrenzt. Dabei kommt dem Deckteil insbesondere eine Schutzfunktion zu, indem er in dem Unterteil vorhandene Öffnungen bzw. Aussparungen hin zu der Membran überdeckt und somit vor impulsbehafteten Flüssigkeitsstrahlen oder einschlagenden Teilchen von außen schützt.
In jeweils einer bevorzugten Ausführungsform ist der Klemmbereich mit den Klemmabschnitten dem Unterteil oder dem Deckteil zugeordnet. Dadurch kommt die Haltefunktion, d.h. die Funktion der Befestigung an dem Gehäuse mittels des Klemmbereichs, je nach Ausführungsvariante, entweder dem Unterteil oder dem Deckteil zu.
Vorzugsweise ist der Deckteil mit dem Unterteil, insbesondere stoffschlüssig (z. B. durch Schweißen, Nieten, Clinchen, Kleben oder andere Füge- bzw. Verbindungsverfahren) verbunden, wobei die Verbindung z. B. zwischen einem den Wandungsbereich radial umgebenden Deckringbereich des Deckteils und dem Ringbereich des Unterteils oder zwischen der Deckwand und einer darunter angeordneten Auflage des Unterteils ausgebildet sein kann.
Vorteile in der Montage werden dadurch erreicht, dass die Druckausgleichseinheit bereits vor Anbringung (Montage) an dem Gehäuse einteilig (als eine zusammengebaute Einheit) vormontiert ist, wobei die einzelnen Bestandteile Deckteil, Unterteil, Membran und, falls vorhanden, ein Dichtelement aneinander gehalten, z. B. miteinander formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, sind. Dabei sind vorzugsweise die Einzelteile der Abdeckvorrichtung miteinander verschweißt, aneinander geklebt, genietet, geclincht, geklipst, geklemmt oder dergleichen. Die Membran und/oder ein gegebenenfalls vorhandenes Dichtelement lassen sich auf einfache Weise beispielsweise durch Kleben und/oder Klemmen mit der Abdeckvorrichtung stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbinden.
Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit weist das Gehäuse um eine Gehäuseöffnung mit einem Einsetzbereich versehen ist, der von einer Haltestruktur mit zumindest einem Gegenelement zur Befestigung der Druckausgleichseinheit umgeben ist.
Insbesondere bei einer im Wesentlichen horizontalen Anordnung der Gehäuseöffnung kann vorteilhaft ein Ablauf von Flüssigkeit gewährleistet werden, wenn die Haltestruktur zumindest zwei Gegenelemente aufweist, zwischen denen eine Ausnehmung angeordnet ist. Gegebenenfalls in den Einsetzbereich eingetretene Flüssigkeit kann auf diese Weise durch die Ausnehmungen nach außen abfließen und sammelt sich nicht innerhalb des Einsetzbereichs und damit im Bereich der Membran an. Bei gegenüber der Horizontalen geneigter Orientierung der Gehäuseöffnung in eher vertikaler Richtung und/oder nach unten kann die Flüssigkeit gegebenenfalls auch ohne derartige Ausnehmungen in ausreichendem Maße ablaufen.
Ein vorteilhafter Schutz vor mechanischen Einflüssen von außen, die beispielsweise zu einem Abscheren oder einem Eindrücken der Druckausgleichseinheit führen könnten, ist dadurch erreichbar, dass die Haltestruktur in ihrer umgebungsseitigen axialen Erstreckung in Richtung einer durch die Gehäuseöffnung verlaufenden Mittelachse zur Umgebungsseite hin mindestens so weit vorstehend ausgebildet ist wie die Druckausgleichseinheit.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse mit einer erfindungsgemäßen Druckausgleichseinheit montiert an einem Öffnungsbereich eines Gehäuses in perspektivischer Ansicht,
2 eine Explosionsdarstellung der Druckausgleichseinheit gemäß 1 in perspektivischer Ansicht,
3A, B einen Deckteil der Druckausgleichseinheit gemäß 1 in Ansicht von oben (3B) und von der Seite (3A) in Schnittdarstellung entlang einer Schnittlinie III-III gemäß 3B,
4A, B einen Unterteil der Druckausgleichseinheit gemäß 1 in Ansicht von oben (4B) und von der Seite (4A) in Schnittdarstellung entlang einer Schnittlinie IV-IV gemäß 4B,
5A, B eine Membran der Druckausgleichseinheit gemäß 1 in Ansicht von oben (5B) und von der Seite (5A) in Schnittdarstellung entlang einer Schnittlinie V-V gemäß 5B,
6A, B eine Dichteinrichtung der Druckausgleichseinheit gemäß 1 in Form eines O-Rings in Ansicht von oben (6B) und von der Seite (6A) in Schnittdarstellung entlang einer Schnittlinie VI-VI gemäß 6B,
7A, B den Teil des Gehäuses gemäß 1 in Ansicht von oben (7B) und von der Seite (7A) in Schnittdarstellung entlang einer Schnittlinie VII-VII gemäß 7B,
8 eine Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 1 mit einer abgewandelten Dichteinrichtung montiert im Öffnungsbereich an einem Teil eines Gehäuses in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
9 eine Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 8 mit einer abgewandelten Befestigung eines Deckteils an einem Unterteil montiert an einem Teil eines Gehäuses in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
10 eine weitere Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 1 mit einem abgewandelten Einsetzbereich an einem Gehäuse in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
11 eine Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 10 mit einer abgewandelten Haltestruktur an einem Gehäuse in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
12 eine Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 11 mit einer weiteren Abwandlung einer Haltestruktur an einem Gehäuse in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
13 eine Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 12 mit einer unterschiedlich ausgebildeten Dichteinrichtung in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
14 eine Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse gemäß 13 mit einer flach ausgebildeten Membran in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht,
15 eine weitere Variante der Baueinheit aus einer Druckausgleichseinheit und einem Gehäuse, wobei der Klemmbereich dem Deckteil zugeordnet ist, in Schnittdarstellung in perspektivischer Ansicht und
16 die Variante gemäß 15 in Explossionsdarstellung in perspektivischer Ansicht

1 zeigt in geschnittener perspektivischer Ansicht einen Teil eines Gehäuses 20, beispielsweise eine Gehäuseabdeckung, mit einer Gehäuseöffnung 26. Die Öffnungsebene der Gehäuseöffnung 26 ist orthogonal zu einer Mittelachse M ausgerichtet und vorliegend kreisförmig ausgebildet. Die Gehäuseöffnung 26 ist umgebungsseitig mit einer daran montierten Druckausgleichseinheit 10 gasdurchlässig verschlossen. Das Gehäuse 20 umschließt einen Raum, in dem es, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, potentiell zu Druckschwankungen kommen kann. Beispielsweise kann eine Energiespeicher- bzw. Energieumwandlungseinheit, z. B. eines Kraftfahrzeugs, in dem Gehäuse 20 aufgenommen sein.
Die Druckausgleichseinheit 10 umfasst eine semipermeable Membran 16, die gasdurchlässig aber flüssigkeitsabweisend ausgebildet ist und die Gehäuseöffnung 26 als untere (d.h. axial abgewandt von der Umgebungsseite) Schicht der Druckausgleichseinheit 10 abdeckt. Aus der Gehäuseöffnung 26 ausströmendes Gas beaufschlagt somit unmittelbar die Unterseite der Membran 16 und tritt durch die Membran 16 hindurch.
Weiterhin umfasst die Druckausgleichseinheit 10 eine vorzugsweise zumindest teilweise aus metallischem Material bestehende Abdeckvorrichtung 11, die die Membran 16 umgebungsseitig abdeckt und die Membran 16 in montiertem Zustand an dem Gehäuse 20 über der Gehäuseöffnung 26 hält. Dabei schützt die Abdeckvorrichtung 11 die Membran 16 vor Umgebungseinflüssen, insbesondere vor Impulseinwirkung durch Flüssigkeiten oder Festkörper, von außen. Somit kommt der Abdeckvorrichtung 11 für die Membran 16 sowohl eine Haltefunktion als auch eine Schutzfunktion zu.
Die Abdeckvorrichtung 11 ist von Gas durchströmbar ausgebildet, damit durch die Gehäuseöffnung 26 und die Membran 16 durchtretendes Gas an die Umgebung gelangen kann und umgekehrt. Auf diese Weise ist ein Druckanstieg oder -abfall in dem Raum innerhalb des Gehäuses 20 gegenüber der Umgebung zumindest teilweise ausgleichbar. Erfindungsgemäß ist dazu die Abdeckvorrichtung 11 zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet, mit einer Doppelwandanordnung bzw. einem doppelwandigen Bereich 13. Der doppelwandige Bereich 13 umfasst einen membranseitigen Wandungsbereich 146, der auf Seiten der Membran 16 angeordnet ist, und zumindest einen, vorliegend mehrere, membranseitige Wandungsabschnitt 147 und zumindest eine, vorliegend mehrere, membranseitige Aussparungen 148. Weiterhin umfasst der doppelwandige Bereich 13 einen umgebungsseitigen Wandbereich 124 mit zumindest einem, vorliegend mehreren, umgebungsseitigen Wandungsabschnitten 125 und zumindest einer, vorliegend mehreren, umgebungsseitigen Öffnungen, die hier durch je eine Aussparung 128 zwischen den Wandungsabschnitten 125 gebildet sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 128, 148 zum Rand hin offen (was auch bei anderen Ausführungsbeispielen zumindest zum Teil der Fall sein kann). Die beiden Wandungsbereiche 146, 124 sind derart radial voneinander beabstandet und vorliegend parallel zueinander angeordnet, sodass zwischen ihnen ein Zwischenbereich 111 gebildet ist, der von Gas praktisch ungehindert durchströmt werden kann. Mit der Membranseite steht der Zwischenbereich 111 über die Aussparungen 148 und mit der Umgebungsseite über die Aussparungen 128 über mindestens einen offenen Strömungsweg in gasdurchströmbarer Verbindung. Auf diese Weise kann das Gas ausgehend von der Gehäuseöffnung 26 die Membran 16 durchströmen, und durch die membranseitigen Aussparungen 148, den Zwischenbereich und von dort durch die umgebungsseitigen Aussparungen 128 in die Umgebung strömen.
Der umgebungsseitige Wandungsbereich 124 ist derart zu dem membranseitigen Wandungsbereich 146 angeordnet, dass die Aussparungen 128, 148 in der Weise versetzt zueinander angeordnet sind, dass die umgebungsseitigen Wandungsabschnitte 125 die membranseitigen Aussparungen 148 vollständig überlappen. Somit ist die Membran 16 von außen, d.h. von der Umgebungsseite, auf geradem Weg nicht unmittelbar zugänglich, sondern es befindet sich stets zumindest ein Wandungsabschnitt 125,147 zwischen der Membran 16 und der Umgebung, wobei ein labyrinthartiger Strömungsweg für den Gasdurchtritt gebildet ist.
Für den Gasaustausch wird das Gas also durch den Zwischenbereich 111 von den membranseitigen Aussparungen 148 zu den umgebungsseitigen Aussparungen 128 geleitet oder umgekehrt. Dies hat den Vorteil, dass von außen in Richtung Membran 16 gerichtete Medien nicht unmittelbar auf der Membran 16 aufschlagen, was beispielsweise bei impulsbeladenem Auftreffen eines Flüssigkeitsstrahls oder bei Festkörpereinschlag aus der Umgebung zur Beschädigung der Membran 16 führen könnte. Dadurch, dass stets zumindest eine Wandung zwischen der Membran 16 und der Umgebung angeordnet ist, wird ein derartiger Impuls durch die Abdeckvorrichtung 11 abgefangen und die Membran 16 vor Beschädigungen von außen geschützt. So können bei gleichzeitig zuverlässigem Schutz der Membran 16 verhältnismäßig große Öffnungen bzw. Aussparungen 128, 148 und auch ein relativ breiter Zwischenbereich 111, mit einem relativ großen Strömungsquerschnitt, vorgesehen werden, so dass ein zuverlässiger Gasaustausch mit geringen Strömungsverlusten ermöglicht wird, zumal ein solcher Gasaustausch in der Regel mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten einhergeht.
Vorliegend sind die Wandungsbereiche 124,146 in einem Seitenbereich 112 der Abdeckvorrichtung 11 angeordnet. Der Seitenbereich 112 der Wandungsbereiche 146, 124 verläuft umlaufend um die Mittelachse M und erstreckt sich axial bis zu einem geschlossenen Deckbereich 113 der Abdeckvorrichtung 11. Dabei weist der Seitenbereich 112 in Richtung Deckbereich 113 zusätzlich eine radial nach innen gerichtete Komponente im Richtungsverlauf auf. Auf diese Weise lassen sich z. B. die Übergänge zwischen einzelnen Bereichen der Abdeckvorrichtung 11 einfacher stetig gestalten, wodurch sich herstellungstechnische und funktionstechnische Vorteile ergeben können. Der Deckbereich 113 ist vorliegend flach und orthogonal zur Mittelachse M angeordnet und begrenzt die Abdeckvorrichtung 11 umgebungsseitig in der Höhe. Der geschlossene Deckbereich 113 bietet flächig Schutz vor Flüssigkeit und Festkörpereinschlag von außen. Der Seitenbereich 112 mit den Aussparungen 148,128 ist weniger exponiert und dadurch verhältnismäßig gut geschützt angeordnet. Die axiale Erstreckung des Seitenbereichs 112 entlang der Mittelachse M kann je nach z. B. Ausbildung der Membran 16 angepasst ausgelegt sein.
An dem unteren, in Richtung Gehäuse 20 weisenden Ende des Seitenbereichs 112 ist umlaufend um den Seitenbereich 112 ein radial ausgedehnter Ringbereich 144 zur Anlage an der Membran 16 und (mittelbar) darüber an dem Gehäuse 20 einstückig angeformt. Der Ringbereich 144 kann auch zumindest bereichsweise unmittelbar an dem Gehäuse 20 aufliegen. Durch den Ringbereich 144 wird somit die Membran 16 an das Gehäuse 20 gedrückt und an diesem gehalten. Vorliegend ist der Ringbereich 144 flächig ausgebildet und zumindest mit einer Komponente oder radialen Abschnitt orthogonal zur Mittelachse M ausgerichtet. Der Innendurchmesser ist größer als der der Gehäuseöffnung 26 und derart angepasst, dass die Abdeckvorrichtung 11 in einen Einsetzbereich 29 der Haltestruktur 21 eingesetzt werden kann.
An dem Ringbereich 144 sind Befestigungsstrukturen zur Befestigung der Abdeckvorrichtung 11 an dem Gehäuse 20 angeordnet. Vorliegend sind die Befestigungsstrukturen radial um den Ringbereich 144 in einem umlaufenden Klemmbereich 141 angeordnet, insbesondere einstückig angeformt. In dem Klemmbereich 141 sind radial nach außen gerichtete, vorliegend flächige, zungenartige Klemmabschnitte 142 gebildet, die durch Schlitze 149 oder andere Unterbrechungen unterbrochen sind. Neben der radialen Ausrichtung weisen die Klemmabschnitte 142 zusätzlich eine axiale Richtungskomponente entgegen einer Einsetzrichtung auf, die kleiner ist als die radiale Richtungskomponente. Durch eine derartige Ausbildung des Klemmbereichs 141 lässt sich die Druckausgleichseinheit 10 einfach in eine Haltestruktur 21 des Gehäuses 20 in einen Einsetzbereich 29 durch Ausüben einer entsprechenden Aufdrückkraft einsetzen und mit Gegenelementen 22 an dem Gehäuse 20 verklemmen. Dabei kann sich der radial gerichtete Klemmbereich 141 mit den umlaufenden Enden in axialen Wandabschnitten 23 der Gegenelemente 22 festklemmen und/oder in diese eingraben, insbesondere wenn die Klemmabschnitte 142 entgegen der Einsetzrichtung angestellt sind und mit elastischen Kräften behaftet sind. Insbesondere auch durch die zusätzliche axiale Richtungskomponente entgegen der Einsetzrichtung kommt es dabei zu einem Verkrallen in der Haltestruktur 21 des Gehäuses 20, sodass die Druckausgleichseinheit 10 sicher an dem Gehäuse 20 befestigt und dort gehalten ist. Weiterhin kann der Klemmbereich 141 bzw. können die Klemmabschnitte 142 so ausgebildet sein, dass sie eine zusätzliche Federwirkung nach unten, in Richtung Gehäuse 20, erzeugen. Durch die Federkraft können die Membran 16 und gegebenenfalls ein Dichteinrichtung 20 zusätzlich angedrückt werden.
Die Membran 16 weist einen umlaufenden, radial ausgedehnten Halteabschnitt 162 auf, mit dem die Membran 16 vorliegend von dem Ringbereich 144 gegen das Gehäuse 20 gedrückt und so befestigt ist. Unterhalb des Halteabschnitts 162 ist gehäuseseitig eine Dichteinrichtung 18 angeordnet, mit der die Membran 16 bzw. die Druckausgleichseinheit 10 nach Montage gegenüber dem Gehäuse 20 abgedichtet ist. Auf diese Weise erfolgt der Fluidaustausch zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung definiert über die Membran 16, wobei die gasspezifische Semipermeabilität der Membran 16 ist das Gehäuseinnere gegen das Eindringen von Flüssigkeit geschützt ist. Die Dichteinrichtung 18 kann aus einem separaten Dichtelement 182, wie hier z. B. einem O-Ring, oder auch einer Flachdichtung etc. gebildet sein. Zur Aufnahme des O-Rings ist vorliegend in dem Halteabschnitt 162 eine Nut oder ein Hinterschnitt 164 ausgebildet. Möglich ist auch eine Dichteinrichtung 18 z. B. aus einer Struktur an der Membran 16 und/oder (komplementär dazu) an dem Gehäuse 20, wie beispielsweise in 8 gezeigt.
Umgeben von dem Halteabschnitt 162 weist die Membran 16 einen Gasaustauschbereich 166 auf, der über der Gehäuseöffnung 26 angeordnet ist. Vorliegend ist der Gasaustauschbereich 166 axial nach oben, in Richtung Umgebungsseite, gewölbt ausgebildet. Dies ergibt beispielsweise bei Montage der Druckausgleichseinheit 10 an einem Gehäuseteil, das im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, den Vorteil, dass Flüssigkeit, die gegebenenfalls auf die Membran 16 gelangt, durch die Wölbung in radialer Richtung abfließen kann und sich nicht auf der Membran 16 sammelt. Dadurch, dass die Aussparungen 128, 148 ebenfalls zumindest bis zu dem Ringbereich 144 reichen, kann die Flüssigkeit dann durch die Aussparungen 148, 128 weiter radial nach außen von der Druckausgleichseinheit 10 abfließen. Wenn weiterhin in der Haltestruktur 21 an dem Gehäuse 20 Ausnehmungen 24 vorgesehen sind, die insbesondere axial auf dem oder unterhalb des Niveaus des Ringbereiches 144 liegen, kann die Flüssigkeit weiter aus dem Einsetzbereich 29 der Druckausgleichseinheit 10 abfließen. Dies ist förderlich für ein Abtrocknen der Membran 16. Zumindest bei der gewölbten Ausbildung weist die Membran 16 vorzugsweise eine entsprechende Formstabilität auf, so dass die gewölbte Form erhalten bleibt. Der Seitenbereich 112 der Druckausgleichseinheit 10 bzw. der Abdeckvorrichtung 11 ist entsprechend hoch ausgebildet.
Zur Montage an dem Gehäuse 20 weist das Gehäuse 20 die Haltestruktur 21 auf. Die Haltestruktur 21 umfasst zumindest ein, vorliegend mehrere Gegenelemente 22, die einen Einsetzbereich 29 für die Druckausgleichseinheit umgeben. Zwischen den Gegenelementen 22 sind Ausnehmungen 24 angeordnet, so dass sich ggf. in den Einsetzbereich 29 gelangende Flüssigkeit nicht in diesem sammelt, sondern nach außen abfließen kann. Das Gegenelement 22 kann z. B. auch umlaufend einstückig, ohne Ausnehmungen 24, ausgestaltet sein (vgl. z. B. 12).
Vorliegend ist die Haltestruktur 21 mit den Gegenelementen 22 der axialen Höhe zumindest entsprechend oder höher ausgebildet als die Abdeckvorrichtung 11. Auf diese Weise schützt die Haltestruktur 21 bzw. schützen die Gegenelemente 22 die Druckausgleichseinheit 10 vor mechanischen Einflüssen von außen, die z. B. zu einem Abscheren oder Eindrücken führen können.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem Einsetzbereich 29 ein um die Gehäuseöffnung 26 umlaufender Absatz 28 eingeformt. Der Absatz 28 entspricht in seiner radialen Ausdehnung in etwa der radialen Ausdehnung der Membran 16 bzw. überschreitet diese derart, dass die Membran 16, mitsamt dem Dichtelement 182, in die durch den Absatz 28 gebildete Ausnehmung eingesetzt werden kann. Der Ringbereich 144 kann in radialer Richtung größer ausgebildet sein als die Membran 16, so dass der Ringbereich 144 neben der Membran 16 z. B. noch zusätzlich in dem Einsetzbereich 29 um den Absatz 28 herum aufliegt. Auf diese Weise bildet der Absatz 28 eine Art Anschlag, der vorteilhaft eine Einsetztiefe der Druckausgleichseinheit 10 definiert, was eine definierte Montage mit definiertem Andruck des Dichtelements 182 erleichtert.
Bei Montage wird die Druckausgleichseinheit 10, die vorzugsweise als fest zusammengesetzte Einheit vormontiert ist, in den Einsetzbereich 29 vorliegend in axialer Richtung eingesetzt. Dabei verklemmen sich die Klemmabschnitte 142 mit vorstehenden axialen Wandabschnitten 23 der Gegenelemente 22, so dass die Druckausgleichseinheit 10 unverlierbar an dem Gehäuse 20 befestigt ist. Die Einsetztiefe wird in dieser Ausführungsvariante durch den Absatz 28 in Kombination mit dem entsprechend ausgebildeten Ringbereich 144 definiert.
Die Druckausgleichseinheit 10 ist vorzugsweise aus mehreren Einzelteilen aufgebaut und vor Montage vormontiert, um die Montage an dem Gehäuse 20 durch Reduktion der Teileanzahl zu vereinfachen. Die Einzelteile der Druckausgleichseinheit 10 sind in der Explosionsdarstellung gemäß 2 ersichtlich und werden in den 3A, B bis 6A, B im Einzelnen gezeigt.
Wie 2 zeigt, umfasst die Druckausgleichseinheit 10 die Abdeckvorrichtung 11, Membran 16 und die Dichteinrichtung 18, vorliegend in Form des Dichtelements 182. Die Membran 16 und vorliegend der O-Ring als Dichtelement 182 werden vor Montage an die Abdeckvorrichtung 11 angebracht, beispielsweise geklebt.
Die Abdeckvorrichtung 11 wiederum besteht aus einem Deckteil 12 und einem Unterteil 14, die nach ihrer Fertigung insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig aneinander befestigt bzw. gefügt werden, beispielsweise durch Schweißen, Clinchen, Nieten oder durch andere Fügeverfahren. Diese Einzelteile der Abdeckvorrichtung 11 können jeweils effizient durch Stanz- bzw. Stanz-Biege-Verfahren insbesondere aus Metall gefertigt werden. Somit ergibt die zweiteilige Ausbildung der Abdeckvorrichtung 11 wesentliche Fertigungsvorteile.
Wie 3A, B zeigen, umfasst der Deckteil 12 eine Deckwand 122, der im montierten Zustand den Deckbereich 113 nach außen bzw. oben (umgebungsseitig) abschließt. Neben der geschlossenen Deckwand 122 ist dem Deckteil 12 der umgebungsseitige Wandbereich 124 mit den Wandungsabschnitten 125 und den Aussparungen 128 zugeordnet. Die Aussparungen 128 reichen ausgehend von dem Übergang der Deckwand 122 in den Wandungsbereich 124 bis in einen Deckringbereich 126 hinein und sind radial nach außen geöffnet ausgebildet. Auf diese Weise trennen die Aussparungen 128 die Wandungsabschnitte 125 voneinander und unterteilen auch den Deckringbereich 126. Durch diese Ausbildung der Aussparungen 128 wird zum einen eine einfache Formgebung des Deckteils 12 bei der Fertigung ermöglicht. Zum anderen erlauben die zumindest bis zu dem Deckringbereich 126 reichenden Aussparungen 128, dass ggf. von der Membran 16 abfließende Flüssigkeit weiter radial nach außen abfließen kann und sich im Wesentlichen kein Rückstand innerhalb der Druckausgleichseinheit 10 ansammelt.
Der Deckringbereich 126 erstreckt sich am unteren, gehäuseseitigen Ende des Deckteils 12 als kragenartiger Überstand radial nach außen. Der Deckringbereich 126 ist derart ausgebildet, dass er flächig auf dem Ringbereich 144 des Unterteils 14 aufsitzt. Zur Montage der einzeln gefertigten Teile (Deckteil 12, Unterteil 14) der Abdeckvorrichtung 11 wird der Deckringbereich 126, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Ringbereich 144 verbunden. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Verbindungsarten bzw. Verbindungsbereiche vorgesehen sein (vgl. beispielsweise 9).
Die 4 A, B zeigen den Unterteil 14, dem der membranseitige Wandungsbereich 146 mit den membranseitigen Wandungsabschnitten 147 und den Aussparungen 148 zugeordnet ist. Bei dieser Variante ist der Unterteil 14 nach oben in Richtung Umgebungsseite geöffnet ausgebildet, so dass sich eine ringartige Ausbildung des Unterteils 12 ergibt. Die Wandungsabschnitte 147 sind, als Teil des Seitenbereichs 112 in montiertem Zustand, axial-radial nach oben gebogen. Die Aussparungen 148 erstrecken sich vom radialen inneren Rand des Unterteils 14 im Wesentlichen bis zu dem Ringbereich 144, der ebenfalls dem Unterteil 14 zugeordnet ist und der den untersten Bereich des Unterteils 14 bzw. im montierten Zustand der Druckausgleichseinheit 10 bildet. Durch diese Ausbildung der Aussparungen 148 kann gegebenenfalls von der Membran 16 abfließende Flüssigkeit weiter radial nach außen von der Abdeckvorrichtung 11 abfließen, ohne sich in der Druckausgleichseinheit 10 anzusammeln.
Der Klemmbereich 141 mit den Klemmabschnitten 142 ist ebenfalls dem Unterteil 14 zugeordnet. Die zwischen den Klemmabschnitten 142 angeordneten Schlitze 149 reichen nahezu bis zu dem Ringbereich 144 und sind in ihrem Grund gerundet, vorliegend etwa halbkreisförmig ausgebildet. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Krafteintrag in das Unterteil 14 erreicht und Spannungsspitzen, die zu Rissbildung führen können, wird entgegengewirkt.
Die 5A, B zeigen die Membran 16 als Bestandteil der Druckausgleichseinheit 10 gemäß 1 und 2. Deutlich erkennbar ist die gewölbte Ausbildung der Membran 16 in dem Gasaustauschbereich 166, so dass die Membran 16 in montiertem Zustand nach außen bzw. oben, in Richtung Umgebungsseite, gewölbt ausgebildet ist. Dadurch kann gegebenenfalls auf die Membran gelangte Flüssigkeit radial nach außen abfließen.
Die 6A, B zeigen die Dichteinrichtung 18 gemäß der 1 und 2, die vorliegend als ein Dichtelement 182, genauer als O-Ring mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet ist. Denkbar wären auch andere Elemente, beispielsweise eine Flachdichtung oder dergleichen.
In 7A, B ist der Teil des Gehäuses 20 mit der Haltestruktur 21 gezeigt, die den Einsetzbereich 29 umfasst und die Gegenelementen 22 mit den dazwischenliegenden Ausnehmungen 24 aufweist. In den Gegenelementen 22 ist radial innen liegend der axiale Wandabschnitt 23 ausgebildet, der zur Montage der Druckausgleichseinheit 10 mit den Klemmabschnitten 142 in Wirkverbindung tritt. Die Form der Haltestruktur 21 in Umfangsrichtung ist an die Form der, vorliegend kreisförmigen, Gehäuseöffnung 26 angepasst.
Die nachfolgenden 8 bis 14 zeigen unterschiedliche Varianten der Druckausgleichseinheit 10. Selbstverständlich können spezielle Ausbildungen der einzelnen Varianten untereinander kombiniert werden, um eine Baueinheit aus der Druckausgleichseinheit 10 und dem Gehäuse 20 zu erhalten, die z. B. auf eine jeweilige Einbausituation optimiert ist.
8 zeigt eine Variante gegenüber der Druckausgleichseinheit 10 gemäß 1 und 2. Dabei ist die Dichteinrichtung 18' durch eine umlaufende Struktur in einem Bereich des Gehäuses 20, in dem die Membran 16 aufliegt, und eine entsprechend komplementäre Struktur in der Membran 16, vorliegend eine Nut, auf der Unterseite des Halteabschnitts 162 gebildet. Durch diese Ausbildung kann vorteilhaft auf ein separates Dichtelement 182 verzichtet werden.
9 zeigt eine Variante der Ausführung gegenüber 8, wobei die Verbindung zwischen dem Deckteil 12 und dem Unterteil 14 zwischen einer den Unterteil 14 oben (umgebungsseitig) abschließenden Auflage 143 des Unterteils und der Deckwand 122 vorhanden ist. Der Deckbereich 113 der Abdeckvorrichtung 11 ist so doppelwandig, jedoch ohne dazwischenliegenden Zwischenbereich 111, ausgebildet. Auf den Deckringbereich 146 kann bei dieser Ausführungsvariante verzichtet werden.
10 zeigt eine Variante gegenüber der Ausführung gemäß 1 und 2, wobei auf den Absatz 28 innerhalb der Haltestruktur 21 verzichtet wurde. Der Ringbereich 144 liegt dabei auf der Membran 16 und nicht unmittelbar auf dem Gehäuse 20 auf. Der Einsetzbereich 29 zwischen der Gehäuseöffnung 26 und den axialen Wandabschnitten 23 ist entsprechend tiefer ausgebildet. Denkbar wäre auch eine entsprechend höhere Ausbildung der axialen Wandabschnitte 23 und z. B. eine Beibehaltung des Höhenniveaus des Einsetzbereichs 29.
11 zeigt eine Variante gegenüber der Ausführung gemäß 10, wobei die Gegenelemente 22' in ihrer Höhe im Wesentlichen den axialen Wandungsabschnitten 23 entsprechen, die zur Befestigung der Druckausgleichseinheit 10 mit den Klemmabschnitten 142 in Wirkverbindung treten. Auf eine höhere Ausbildung wurde bei dieser Variante verzichtet.
12 zeigt gegenüber der Ausführung gemäß 11 ein umlaufendes Gegenelement 22', bei dem auf die axialen Ausnehmungen 24 verzichtet wurde. Eine derartige Ausführung kann beispielsweise bei Montage der Druckausgleichseinheit 10 an einem Teil des Gehäuses 20 zweckmäßig sein, bei dem die Gehäuseöffnung 26 derart ausgerichtet ist, dass gegebenenfalls beaufschlagende Flüssigkeit auch ohne die Ausnehmungen 24 abfließen kann, wie beispielsweise bei Anordnung vertikal und/oder nach unten.
13 zeigt eine Variante gegenüber der Ausführung gemäß 12, wobei bei der Membran 16 auf den Hinterschnitt 164 verzichtet wurde. Das Dichtelement 182 ist hier durch einen flacheren O-Ring ausgebildet.
14 zeigt eine Variante gegenüber 13, bei der die Membran 16 flach und nicht nach oben gewölbt ausgebildet ist. Dies kann zweckmäßig sein bei einer Anordnung der Druckausgleichseinheit 10, bei der bereits durch die Anordnung selbst ein Abfließen ermöglicht ist, beispielsweise einer geneigten oder nach unten gerichteten Anordnung. Vorteilhaft kann dabei die Abdeckvorrichtung 11 weniger hoch bezüglich der axialen Richtung ausgebildet werden, so dass die Druckausgleichseinheit 10 an dem Gehäuse 20 weniger exponiert ist. Zum Schutz vor mechanischen Einflüssen ist hier das Gegenelement 22' zumindest entsprechend der Höhe der Druckausgleichseinheit 10 ausgebildet.
15 (in Schnittdarstellung) und 16 (in Explosionsdarstellung) zeigen eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Druckausgleichseinheit 10. Dabei ist der Klemmbereich 141 mit den Klemmabschnitten 142 dem Deckteil 12 zugeordnet. Der Klemmbereich 141 erstreckt sich radial anschließend an den Deckringbereich 126, der auf dem Ringbereich 144 flächig aufliegt. Die Klemmabschnitte 142 sind an den Gegenelementen 22 verklemmt, wobei die Klemmabschnitte 142 gegen die Einsetzrichtung leicht angestellt sind. Zwischen den Klemmabschnitten 142 sind radiale Unterbrechungen 150, 150' vorhanden, die in ihrer radialen Ausdehnung unterschiedlich ausgebildet sind. So ist die Unterbrechung 150' in ihrer radialen Ausdehnung der radialen Ausdehnung der Ausnehmung 24 in der Haltestruktur 21 des Gehäuses angepasst. Die Aussparungen 128 erstrecken sich vorliegend axial bis an den Deckringbereich 126 und sind nicht in den Deckringbereich 126 und die Klemmabschnitte 142 fortgeführt.
Der Unterteil 14 weist in der Ausführungsvariante gemäß 15 und 16 eine Abkantung 151 auf, die sich umlaufend an den Ringbereich 144 anschließt und sich axial erstreckt, mit einer Biegung von 90° zu dem Ringbereich 144. Die axiale Höhe der Abkantung 151 entspricht im Wesentlichen der Höhe des Absatzes 28, sodass die Abkantung 151 beim Einsetzen des Unterteils 14 bzw. der Abdeckvorrichtung 11 bzw. der Druckausgleichseinheit 10 einen Tiefenanschlag bildet. Die Abkantung 151 ist derart an den Ringbereich 144 angeordnet, dass die Abkantung 151 in den Absatz 28 eingesetzt werden kann. Vorliegend ist der Durchmesser des hier ringförmigen Umlaufs der Abkantung 151 so gewählt, dass der Durchmesser etwas kleiner ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Absatzes 28, wobei zugleich die Membran 16 und der O-Ring 18 von der Abkantung 151 an dieser anliegend eingefasst werden. So ist in montiertem Zustand die Abkantung 151 zwischen der Membran 16 bzw. dem O-Ring 18 und dem Außenumfang des Absatzes 28 angeordnet. Wie 16 zeigt, sind an der Abkantung 151 radiale Einbiegungen 152 angebracht. Durch diese können die Membran 16 und der O-Ring 18 an dem Unterteil 14 verklemmt und so formschlüssig mit der Abdeckvorrichtung 11 verbunden werden. So lassen sich die Membran 16 und der O-Ring 18 an der Abdeckvorrichtung 11 vormontieren und es wird eine Transportsicherung erhalten, wobei ein Verkleben der Membran 16 und des O-Rings 18 entfallen kann.
In eingesetztem Zustand der Druckausgleichseinheit 10 wird bei der in 15 und 16 gezeigten Ausführungsvariante die Druckausgleichseinheit durch den Deckteil 12 an dem Gehäuse 20 gehalten. Die Membran 16 und der O-Ring 18 sind von dem Unterteil 14 eingefasst und durch den Ringbereich 144 an das Gehäuse 20 angedrückt.
Die erfindungsgemäße Druckausgleichseinheit 10 erlaubt einen zuverlässigen Druckausgleich zwischen dem Gehäuse 20 und der Umgebung bei gleichzeitig zuverlässigem Schutz vor insbesondere mechanischen Einflüssen von außen. Dabei ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung eine hohe Schutzart erreichbar. Zudem erlaubt die zweiteilige Ausbildung der Abdeckvorrichtung 11 eine einfache und effiziente Fertigung, wobei durch Vormontieren der Druckausgleichseinheit 10 und die Klemmbarkeit an dem Gehäuse 20 einfache Montagemöglichkeiten gegeben sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202015003500 U1 [0003]

Claims

Druckausgleichseinheit (10) zum flüssigkeitsdichten aber gasdurchlässigen Verschließen einer Gehäuseöffnung (26), mit einer gasdurchlässigen aber flüssigkeitsabweisenden semipermeablen Membran (16) und mit einer diese umgebungsseitig abdeckenden Abdeckvorrichtung (11), die von Gas durchströmbar so ausgebildet ist, dass sie die Membran (16) nach der Montage an einem Gehäuse (20) über der Gehäuseöffnung (26) hält und vor Umgebungseinflüssen von außen schützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckvorrichtung (11) zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet ist, mit einem membranseitigen Wandungsbereich (146), der zumindest einen membranseitigen Wandungsabschnitt (147) und zumindest eine membranseitige Aussparung (148) aufweist und mit einem umgebungsseitigen Wandungsbereich (124), der zumindest einen umgebungsseitigen Wandungsabschnitt (125) und zumindest eine umgebungsseitige Öffnung aufweist, und dass zur Bildung eines gasdurchströmbaren Zwischenbereichs (111) die beiden Wandungsbereiche (146, 124) von einander beabstandet angeordnet sind, und der umgebungsseitige Wandungsbereich (124) derart zu dem membranseitigen Wandungsbereich (146) angeordnet ist, dass jeweils ein umgebungsseitiger Wandungsabschnitt (125) die jeweils eine membranseitige Aussparung (148) vollständig überlappt, so dass membranseitig über die zumindest eine Aussparung (148) und umgebungsseitig über die zumindest eine Öffnung eine Strömungsverbindung zwischen der Membran und der Umgebung hergestellt ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungsbereiche (146, 124) in einem um eine Mittelachse (M) der Abdeckvorrichtung (11) verlaufenden, sich axial bis zu einem geschlossenen Deckbereich (113) erstreckenden Seitenbereich (112) angeordnet sind, der die Abdeckvorrichtung (11) in der Höhe begrenzt.
Druckausgleichseinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem dem Deckbereich (113) gegenüberliegenden Ende des Seitenbereichs (112) umlaufend ein sich radial erstreckender Ringbereich (144) zur Auflage an dem Gehäuse (20) um die Gehäuseöffnung (26) anschließt, an dem eine Befestigungsstruktur zum Fixieren der Abdeckvorrichtung (11) an dem Gehäuse (20) angeordnet, insbesondere angeformt, ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstruktur in einem sich radial erstreckenden, um den Ringbereich (144) umlaufenden Klemmbereich (141) durch radial nach außen gerichtete Klemmabschnitte (142) zum Festklemmen an einer Haltestruktur (21) des Gehäuses (20) gebildet ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (16) einen umlaufenden, sich radial erstreckenden Halteabschnitt (162) zur Auflage um die Gehäuseöffnung (26) aufweist, mit dem die Membran (16) nach Montage von dem Ringbereich (144) der Abdeckvorrichtung (11) gegen das Gehäuse (20) gedrückt und gehalten ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinheit (10) eine Dichteinrichtung (18) aufweist, die nach Montage an der gehäuseseitigen Unterseite des Halteabschnitts (162) der Membran (16) umlaufend angeordnet ist und durch die das Druckausgleichselement (10) gegenüber dem Gehäuse (20) derart nach Montage abgedichtet ist, dass der Fluidaustausch über die Membran (16) erfolgt.
Druckausgleichseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (16) in einem Gasaustauschbereich (166) axial nach oben, in montiertem Zustand bezüglich der Gehäuseöffnung (26) in Richtung Umgebungsseite weisend, gewölbt ausgebildet ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckvorrichtung (11) aus zumindest zwei nach der Einzelfertigung miteinander verbundenen Teilen gebildet ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach zumindest Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckvorrichtung (11) einen Unterteil (14) aufweist, der den membranseitigen Wandungsbereich (146) mit den Wandungsabschnitten (147) und den Ringbereich (144) umfasst.
Druckausgleichseinheit (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckvorrichtung (11) einen Deckteil (12) aufweist, der den umgebungsseitigen Wandungsbereich (124) und eine geschlossene Deckwand (122) des Deckbereichs (113) aufweist, wobei die Deckwand (122) die Abdeckvorrichtung (11) nach oben axial begrenzt.
Druckausgleichseinheit (10) nach zumindest Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbereich (141) mit den Klemmabschnitten (142) dem Unterteil (14) oder dem Deckteil (12) zugeordnet ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach zumindest Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckteil (12) mit dem Unterteil (14), insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist, wobei die Verbindung z. B. zwischen einem, den Wandungsbereich (124) radial umgebenden, Deckringbereich (126) des Deckteils (12) und dem Ringbereich (144) des Unterteils (14) oder zwischen der Deckwand (122) und einer darunter angeordneten Auflage (143) des Unterteils (14) ausgebildet ist.
Druckausgleichseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinheit (10) vor Anbringung an dem Gehäuse (20) einteilig vormontiert ist, wobei die einzelnen Bestandteile Deckteil (12), Unterteil (14), Membran (16) und, falls vorhanden, ein Dichtelement (182) aneinander gehalten, z.B. miteinander formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, sind.
Baueinheit aus einem Gehäuse (20) und einer Druckausgleichseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20) um eine Gehäuseöffnung (26) mit einem Einsetzbereich (29) versehen ist, der von einer Haltestruktur (21) mit zumindest einem Gegenelement (22) zur Befestigung der Druckausgleichseinheit (10) umgeben ist.
Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur (21) zumindest zwei Gegenelemente (22) aufweist, zwischen denen eine Ausnehmung (24) angeordnet ist.
Baueinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur (21) in ihrer umgebungsseitigen axialen Erstreckung in Richtung einer durch die Gehäuseöffnung (26) verlaufenden Mittelachse (M) zur Umgebungsseite hin mindestens so weit vorstehend ausgebildet ist wie die Druckausgleichseinheit (10).