DE102020108090A1

DE102020108090A1 - Method and device for humidity control

Info

Publication number: DE102020108090A1
Application number: DE102020108090.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Bur; Jan Gottfriedsen; Torsten Klein
Original assignee: Wipotec GmbH
Current assignee: Wipotec GmbH
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Feuchte im Gehäuse eines Gerätes, wobei eine durchlässige Membran ein Arbeitsmedium im Gehäuse von einem Spülmedium trennt, und wobei durch einen Wasserdampfpartialdruckgradienten zwischen Arbeitsmedium und Spülmedium der Übertritt von Wasser durch die Membran hindurch aus einem in das andere Medium und damit die Trocknung des abgebenden Mediums erreicht wird.Device and method for controlling the humidity in the housing of a device, wherein a permeable membrane separates a working medium in the housing from a rinsing medium, and where a water vapor partial pressure gradient between the working medium and rinsing medium allows water to pass through the membrane from one medium to the other the drying of the emitting medium is achieved.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Feuchte in einem Gehäuse eines Gerätes, insbesondere eines Messgerätes. In vielen Industrie-Bereichen kommen Geräte unterschiedlichster Art zum Einsatz, deren störungsfreier Betrieb unter anderem voraussetzt, dass die Atmosphäre innerhalb des Gerätegehäuses eine bestimmte Feuchte nicht übersteigt. Insbesondere Mess-und Inspektionsgeräte, beispielsweise Wägesysteme oder Kameras, reagieren empfindlich auf Feuchteschwankungen oder auf einen absoluten Feuchtegehalt oberhalb eines noch als zulässig erachteten Grenzwertes.The present invention relates to a method and a device for controlling the humidity in a housing of a device, in particular a measuring device. In many industrial areas, devices of the most varied types are used, their trouble-free operation requires, among other things, that the atmosphere within the device housing does not exceed a certain humidity. In particular, measuring and inspection devices, for example weighing systems or cameras, react sensitively to fluctuations in moisture or to an absolute moisture content above a limit value that is still considered to be permissible.

Bei Waagen wird eine Lasteinleitung durch eine Gehäuseöffnung hindurch geführt, um außerhalb des Gehäuses eine Last aufnehmen und an die innerhalb des Gehäuses angeordnete Wägezelle weiterleiten zu können. Wägetechnisch optimal erfolgt die Abdichtung der Lasteinleitung berührungsfrei, beispielsweise mit einer Labyrinthdichtung. Allerdings kann durch eine solche Dichtung Reinigungswasser oder feuchte Luft unmittelbar eindringen.In the case of scales, a load is introduced through a housing opening in order to be able to absorb a load outside the housing and to be able to pass it on to the load cell arranged inside the housing. In terms of weighing technology, the load introduction is sealed without contact, for example with a labyrinth seal. However, cleaning water or moist air can penetrate directly through such a seal.

Daher ist die Lasteinleitung bei Wägezellen in feuchter Umgebung häufig mit einem Faltenbalg abgedichtet, der den Spalt zwischen Gehäuse und Lasteinleitung schließt. In einem auf diese Weise geschlossenen Gehäuse ergeben sich bei Änderung der Umgebungstemperatur Druckschwankungen im Inneren des Gehäuses, welche den Faltenbalg und damit die Lasteinleitung beaufschlagen und dadurch das Messergebnis verfälschen. Zum Ausgleich dieser Druckschwankungen wird daher wieder eine Öffnung im Gehäuse erforderlich. Üblicherweise wird diese ausgebildet als engporige Sintermetallfläche oder Gore-Tex-Membran in der Gehäusewand. Grundsätzlich erlauben solche Öffnungen aber wieder den Eintritt von Feuchtigkeit, indem beispielsweise ein im Gehäuse auftretender Unterdruck dazu führt, dass feuchte Luft eingesaugt wird.For this reason, the load application in load cells in a humid environment is often sealed with a bellows that closes the gap between the housing and the load application. In a housing closed in this way, when the ambient temperature changes, pressure fluctuations occur in the interior of the housing, which act on the bellows and thus the load introduction and thus falsify the measurement result. To compensate for these pressure fluctuations, an opening in the housing is therefore required again. This is usually designed as a narrow-pore sintered metal surface or Gore-Tex membrane in the housing wall. In principle, however, such openings again allow moisture to enter, for example in that a negative pressure occurring in the housing leads to moist air being sucked in.

Fällt die Temperatur des Gehäuses oder der darin enthaltenen Komponenten (etwa durch kaltes Nassreinigen nach vorherigem Dampfstrahlen), kann das in der Gehäuseluft enthaltene Wasser zu Tröpfchen kondensieren und sich auf den Komponenten niederschlagen. Dies kann zu Dendrit-Bildung auf elektronischen Leiterplatten führen mit der Folge von Kriechströmen, Kurzschlüssen und Korrosion. Kondensierte Tröpfchen im Bereich einer Labyrinthdichtung können ferner zu Kraftnebenschluss führen und das Messergebnis verfälschen. If the temperature of the housing or the components it contains falls (e.g. due to cold wet cleaning after prior steam cleaning), the water contained in the air in the housing can condense into droplets and deposit on the components. This can lead to the formation of dendrites on electronic circuit boards with the consequence of leakage currents, short circuits and corrosion. Condensed droplets in the area of a labyrinth seal can also lead to force shunts and falsify the measurement result.

Kondensationstropfen auf mechanischen Elementen einer Wägezelle, beispielsweise Hebeln, können ebenfalls das Messergebnis verfälschen.Drops of condensation on mechanical elements of a load cell, such as levers, can also falsify the measurement result.

Im Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze, die schädliche Wirkung zu hoher Luftfeuchtigkeit innerhalb eines Gehäuses zu reduzieren. Beispielsweise kann temperierte trockene Luft als Spülluft in das Gehäuseinnere ein- und wieder heraus geleitet werden, um entweder feuchte Luft daraus zu verdrängen oder aufgrund der höheren Wasserlöslichkeit der wärmeren Luft die Feuchtigkeit aus dem Gehäuse teilweise aufzunehmen. Dies kann jedoch dazu führen, dass mit der Luft auch Staub oder Schmutz in das Gehäuse eingebracht wird. Darüber hinaus muss die Luft, um eine Strömung zu erzeugen, am Einlass mit einem Überdruck zugeführt werden, selbst wenn dieser möglichst gering gehalten wird. Dies wirkt sich wieder nachteilig auf den zu erfassenden Messwert aus.In the prior art, there are various approaches to reduce the harmful effect of high humidity inside a housing. For example, temperature-controlled dry air can be fed into and out of the interior of the housing as purge air, either to displace moist air from it or to partially absorb the moisture from the housing due to the higher water solubility of the warmer air. However, this can lead to dust or dirt being brought into the housing with the air. In addition, in order to generate a flow, the air must be supplied at the inlet with an overpressure, even if this is kept as low as possible. This again has a disadvantageous effect on the measured value to be recorded.

Die bekannten Verfahren sind aufwendig und teuer. Die Spülluft muss hochgenau temperiert werden, um Verfälschungen des Messergebnisses zu vermeiden. In das Gehäuse geleitete Spülluft beaufschlagt die mechanischen Komponenten der Wägezelle und verfälscht das Messergebnis. Außerdem muss die Luft gereinigt sein, um Schmutzablagerungen im Gehäuseinneren zu vermeiden.The known methods are complex and expensive. The purge air must be temperature controlled with high precision in order to avoid falsification of the measurement result. Purge air directed into the housing affects the mechanical components of the load cell and falsifies the measurement result. In addition, the air must be cleaned in order to avoid dirt deposits on the inside of the housing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwindung der vorgenannten Nachteile anzubieten. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object of the present invention was therefore to offer a method and a device for overcoming the aforementioned disadvantages. The object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 8. Further advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, die Feuchte einer im Gerätegehäuse herrschenden Atmosphäre (Arbeitsmedium) besonders einfach steuern oder regeln zu können mithilfe eines Spülmediums, welches durch wenigstens eine Membran vom Arbeitsmedium getrennt ist und wobei die Membran zum Ausgleich eines zwischen dem Arbeitsmedium und dem Spülmedium herrschenden Konzentrations- bzw. Partialdruckgefälles für Wassermoleküle semipermeabel durchlässig ausgebildet ist. Das Spülmedium wird dabei gezielt auf der einen Seite der Membran entlanggeführt, auf deren anderer Seite das Arbeitsmedium anliegt, so dass die für Wasser durchlässige Membran den Ausgleich eines zwischen beiden Medien bestehenden Konzentrationsgefälles ermöglicht. Anders als im Stand der Technik wird hier der unmittelbare Kontakt des Arbeitsmediums mit dem Spülmedium vermieden, so dass dieses nicht extra gereinigt werden muss und empfindliche Komponenten innerhalb des Gehäuses nicht mit störenden Kräften, resultierend aus einer Anströmung, beaufschlagt werden. Stattdessen wird das Spülmedium durch die Membran räumlich vom Arbeitsmedium getrennt, wobei im Arbeitsmedium enthaltenes Wasser durch die Membran hindurch in das Spülmedium oder umgekehrt übergehen kann, so dass das Spülmedium entsprechend feuchter oder trockener aus dem Gehäuse herausgefördert werden kann.The invention is based on the knowledge that the humidity of an atmosphere (working medium) prevailing in the device housing can be controlled or regulated particularly easily with the aid of a rinsing medium which is separated from the working medium by at least one membrane and wherein the membrane is used to balance a between the working medium and the rinsing medium prevailing concentration or partial pressure gradient is made semipermeable for water molecules. The rinsing medium is specifically guided along one side of the membrane, on the other side of which the working medium is applied, so that the membrane, which is permeable to water, enables the equalization of a concentration gradient between the two media. In contrast to the prior art, the direct contact of the working medium with the flushing medium is avoided here, so that it does not have to be cleaned separately and sensitive components within the housing are not subjected to disruptive forces resulting from a flow. Instead, the rinsing medium is spatially separated from the working medium by the membrane, with water contained in the working medium being able to pass through the membrane into the rinsing medium or vice versa, so that the Rinsing medium can be pumped out of the housing in a more humid or drier manner.

Der vom Spülmedium durchströmte Raum muss dabei nicht ausschließlich durch die Membran gebildet sein. Beispielsweise könnte ein aus Metall oder Kunststoff gebildeter Kanal angrenzend an den vom Arbeitsmedium eingenommenen Raum oder durch diesen hindurch geführt werden, wobei in der Kanalwandung an einer oder mehreren Stellen Öffnungen vorgesehen sein können, in denen jeweils eine geeignete Membran angeordnet ist. An diesen gezielt auswählbaren Stellen kann Feuchtigkeit aus dem Arbeitsmedium durch die Membran hindurch in das Spülmedium übergehen (je nach Anwendungsfall auch in die umgekehrte Richtung).The space through which the flushing medium flows does not have to be formed exclusively by the membrane. For example, a channel made of metal or plastic could be led adjacent to the space occupied by the working medium or through it, with openings in the channel wall at one or more points in each of which a suitable membrane is arranged. At these specifically selectable points, moisture from the working medium can pass through the membrane into the flushing medium (depending on the application, also in the opposite direction).

Ein das Spülmedium führender Kanal kann so durch das Arbeitsmedium durchgeführt werden, dass an wenigstens einer Position entlang des Kanals der Kanalquerschnitt allseitig vom Arbeitsmedium umgeben ist. Wird der Kanal an dieser Position ausschließlich durch die genannte Membran gebildet, so kann hier Feuchtigkeit vorteilhaft von allen Seiten des Querschnitts in das Kanalinnere hinein diffundieren. Bei der Anordnung des Kanals entlang einer Innenseite des Gehäuses oder entlang einer von zwei Gehäuseseiten gebildeten Kante reduzieren sich die möglichen Austauschflächen entsprechend, wobei im Gegenzug die Ausbildung des Kanals konstruktiv einfacher wäre. Beispielsweise könnten die vom Kanal abgedeckten Abschnitte der Gehäuseseiten unmittelbar auch als Wände des Kanals ausgebildet sein.A channel carrying the flushing medium can be passed through the working medium in such a way that the channel cross-section is surrounded on all sides by the working medium at at least one position along the channel. If the channel is formed exclusively by said membrane at this position, moisture can advantageously diffuse into the channel interior from all sides of the cross section. When the channel is arranged along an inside of the housing or along an edge formed by two housing sides, the possible exchange surfaces are correspondingly reduced, with the design of the channel being structurally simpler in return. For example, the sections of the housing sides covered by the channel could also be designed directly as walls of the channel.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht demnach wenigstens folgende Verfahrensschritte vor:

a) Anordnung wenigstens einer semipermeablen Membran am oder im Gehäuse derart, dass ein Arbeitsmedium, dessen Feuchte zu steuern ist, eine Seite der Membran beaufschlagt, während ein Spülmedium die andere Seite der Membran beaufschlagt;
b) Einstellung oder Regelung wenigstens einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft des Spülmediums derart, dass sich über die Membran ein Konzentrationsgefälle des Wassergehalts, insbesondere ein Wasserdampfpartialdruckgradient, zwischen dem Arbeitsmedium und dem Spülmedium einstellt, so dass zum Ausgleich dieses Gefälles Wassermoleküle durch die Membran hindurch diffundieren.

The method according to the invention accordingly provides at least the following method steps:

a) arrangement of at least one semipermeable membrane on or in the housing such that a working medium, the humidity of which is to be controlled, acts on one side of the membrane, while a flushing medium acts on the other side of the membrane;
b) Setting or regulating at least one physical or chemical property of the flushing medium in such a way that a concentration gradient in the water content, in particular a water vapor partial pressure gradient, is established between the working medium and the flushing medium across the membrane, so that water molecules diffuse through the membrane to compensate for this gradient.

„Feuchte steuern“ soll im Rahmen dieser Anmeldung zunächst bedeuten, den Feuchtegehalt des Arbeitsmediums zu verändern, also zu erhöhen oder zu verringern. In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Feuchte im Arbeitsmedium jedoch auch geregelt werden, indem der Feuchtegehalt im Arbeitsmedium und/oder im Spülmedium durch geeignete Sensoren überwacht und in Abhängigkeit der erfassten Werte angepasst bzw. auf eine bestimmte Größe eingestellt wird, etwa durch Veränderung des Wassergehalts, des Arbeitsdrucks, der Temperatur, des Volumenstroms oder weiterer Parameter des Spülmediums.In the context of this application, “controlling humidity” should initially mean changing the moisture content of the working medium, ie increasing or reducing it. In a further development of the invention, however, the moisture in the working medium can also be regulated by monitoring the moisture content in the working medium and / or in the rinsing medium using suitable sensors and adjusting it as a function of the recorded values or setting it to a certain value, for example by changing the water content , the working pressure, the temperature, the volume flow or other parameters of the flushing medium.

Die semipermeable Membran kann als eine im Wesentlichen physikalisch wirkende, mikroporöse bzw. dampfdiffusionsoffene Membran ausgebildet sein, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung „Gore-Tex“ bekannt ist. Wasserdampf kann durch die Poren der Membran hindurchtreten, während sie für Wassertröpfchen undurchlässig ist. Ist der Wasserdampfpartialdruck im Arbeitsmedium größer als im Spülmedium, dann diffundiert das Wasser aus dem Arbeitsmedium durch die Membran hindurch in das Spülmedium, um damit aus dem Gehäuse herausgeleitet zu werden.The semipermeable membrane can be designed as a substantially physically acting, microporous or vapor diffusion membrane, as it is known, for example, under the name “Gore-Tex”. Water vapor can pass through the pores of the membrane while it is impermeable to water droplets. If the water vapor partial pressure in the working medium is greater than in the rinsing medium, then the water diffuses from the working medium through the membrane into the rinsing medium in order to be guided out of the housing.

Alternativ kann es sich auch um eine im Wesentlichen chemisch wirkende Membran handeln, die ein Copolymer (insbesondere ein lonomer) umfasst. Eine solche Membran kann beispielsweise das unter der Bezeichnung „Nation“ bekannte Material aufweisen. Ein besonderer Vorteil des lonomers liegt darin, dass es im Wesentlichen druckdicht ausgebildet ist und den Durchtritt von Luftbestandteilen (insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff) durch eine solche Membran weitgehend verhindert. Die Beaufschlagung der Membran auf der einen Seite mit Spülluft führt daher selbst dann nicht zu einer Druckerhöhung auf der anderen, an das Arbeitsmedium angrenzenden Seite der Membran, wenn das Spülmedium einen höheren Druck aufweist als das Arbeitsmedium. Das zum Stand der Technik beschriebene Problem der unerwünschten Druckbeaufschlagung der Membran kann daher durch eine ein lonomer umfassende Membran besonders gut gelöst werden.Alternatively, it can also be an essentially chemically acting membrane which comprises a copolymer (in particular an ionomer). Such a membrane can, for example, have the material known under the name “nation”. A particular advantage of the ionomer is that it is designed to be essentially pressure-tight and largely prevents the passage of air components (in particular oxygen or nitrogen) through such a membrane. The application of scavenging air to the membrane on one side therefore does not lead to an increase in pressure on the other side of the membrane adjacent to the working medium even if the washing medium has a higher pressure than the working medium. The problem of the undesired application of pressure to the membrane described in relation to the prior art can therefore be solved particularly well by a membrane comprising an ionomer.

Die erfindungsgemäße Membran kann auch als Zellulose, als Polyamid oder aus Ton gebildet sein oder solche Bestandteile umfassen, unabhängig davon, ob die Membran dann als im Wesentlichen physikalisch oder im Wesentlichen chemisch wirkend anzusehen wäre.The membrane according to the invention can also be formed as cellulose, as polyamide or from clay or comprise such constituents, regardless of whether the membrane would then be regarded as essentially acting physically or essentially chemically.

Maßgeblich für die Diffusion des Wasserdampfs durch die Membran ist jeweils der Wasserdampfpartialdruckgradient auf beiden Seiten der Membran. Je größer das Partialdruckgefälle ist, umso schneller erfolgt der Übergang des Wassers vom Arbeitsmedium in das Spülmedium.The water vapor partial pressure gradient on both sides of the membrane is decisive for the diffusion of the water vapor through the membrane. The greater the partial pressure gradient, the faster the transition of the water from the working medium into the flushing medium takes place.

Ein Wasserdampfpartialdruckgradient an der Membran, also zwischen Spülmedium und Arbeitsmedium, kann gebildet werden, indem beide Medien mit gleichem Druck, jedoch mit unterschiedlichem Feuchtegehalt bereitgestellt werden. Ist der Feuchtegehalt in beiden Medien gleich groß, so kann das Partialdruckgefälle auch erzeugt werden, indem die beiden Medien unter verschiedenen Drücken bereitgestellt werden. Beide Effekte können einander auch überlagern und dadurch verstärken oder ausgleichen.A water vapor partial pressure gradient on the membrane, that is between the flushing medium and the working medium, can be formed by providing both media with the same pressure, but with different moisture content. Is the If the moisture content is the same in both media, the partial pressure gradient can also be generated by providing the two media at different pressures. Both effects can also superimpose one another and thereby reinforce or compensate for them.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Membran wenigstens einen Teil eines Schlauches oder diesen sogar vollständig ausbildet, wobei der Schlauch zumindest im Bereich der Membran von dem Spülmedium durchströmt und vom Arbeitsmedium umgeben wird. Der Schlauch entspricht dabei dem zuvor genannten Kanal zur Führung des Spülmediums. Ein Schlauch bietet relativ zu seinem Volumen eine große, durch den Schlauchumfang bestimmte Oberfläche, wobei der als Membran gebildete Abschnitt eine entsprechende Austauschfläche ausbildet. Vorzugsweise ist der Schlauch nicht nur abschnittweise, sondern vollständig als Membran ausgebildet. Er lässt er sich innerhalb des Gehäuses anordnen, vorzugsweise in den Bereichen, in denen ein hohes Feuchteaufkommen oder gar Kondensatbildung zu erwarten ist (Wand, Boden, bestimmte Gerätekomponenten etc.), um das Wasser auf kürzestem Weg zur Membran und durch sie hindurch in das Spülmedium überführen zu können. Bei flexibler Gestaltung des Schlauches kann er auch in gekrümmter Form durch verschiedene Zonen des Gehäuses geführt werden. Der Querschnitt des Schlauches ist an wenigstens einer Stelle bevorzugt kreisförmig, kann grundsätzlich aber auch elliptisch oder als Polygon geformt sein. Der Schlauch kann in einer Ausführungsform ausschließlich innerhalb des Gehäuses angeordnet sein und mit seinen Enden beispielsweise auf jeweils einem im Inneren des Gehäuses vorgesehenen Anschlussstutzen aufgeschoben oder befestigt sein. Der Anschlussstutzen kann dabei unmittelbar von der Gehäusewand in das Gehäuseinnere abragen oder auch beanstandet zur Gehäusewand innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein. Ein Zufuhr- oder Abfuhrschlauch oder eine geeignete Verrohrung kann von außerhalb des Gehäuses an bzw. in das Gehäuse zu den Stutzen führen, um das Spülmedium in den im Gehäuse angeordneten Schlauch einspeisen bzw. daraus ableiten zu können. Alternativ kann der Schlauch auch durch geeignete Öffnungen in das Gehäuse hinein- und herausgeführt werden.A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the membrane forms at least part of a hose or even completely forms it, the rinsing medium flowing through the hose at least in the area of the membrane and being surrounded by the working medium. The hose corresponds to the aforementioned channel for guiding the flushing medium. Relative to its volume, a hose offers a large surface area determined by the hose circumference, the section formed as a membrane forming a corresponding exchange surface. The hose is preferably not only designed in sections, but completely as a membrane. It can be arranged inside the housing, preferably in the areas in which a high level of moisture or even condensation is to be expected (wall, floor, certain device components, etc.), in order to transport the water to the membrane via the shortest possible route and through it To be able to transfer flushing medium. With a flexible design of the hose, it can also be guided in a curved shape through different zones of the housing. The cross section of the hose is preferably circular at at least one point, but can in principle also be elliptical or polygonal in shape. In one embodiment, the hose can be arranged exclusively within the housing and its ends can be pushed or fastened, for example, onto a respective connection piece provided in the interior of the housing. The connection piece can project directly from the housing wall into the interior of the housing or can also be provided within the housing at a distance from the housing wall. A supply or discharge hose or suitable piping can lead from outside the housing to or into the housing to the connecting piece in order to be able to feed the flushing medium into the hose arranged in the housing or to be able to discharge it therefrom. Alternatively, the hose can also be led into and out of the housing through suitable openings.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mehrere, vorzugsweise zu einem Bündel angeordnete Schläuche durch das Gehäuse geführt werden. Auf vergleichsweise engem Raum kann so eine große Austauschfläche bereitgestellt werden, um auch größere Mengen Wasser aufnehmen und abtransportieren zu können.An advantageous embodiment of the invention provides that several hoses, preferably arranged in a bundle, are passed through the housing. In this way, a large exchange surface can be provided in a comparatively small space in order to be able to absorb and transport larger amounts of water.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Membran als Teil einer Gehäusewand ausgebildet ist, so dass das im Arbeitsmedium innerhalb des Gehäuses enthaltene Wasser durch diese Gehäusewand aus dem Gehäuse heraus gelangen kann. Auf der Außenseite der Membran wird das Spülmedium entlanggeführt. Dies kann geschehen, indem der betreffende Abschnitt der Gehäusewand vom Spülmedium gezielt angeströmt und das Spülmedium dabei vorzugsweise kontrolliert geführt wird. Dazu könnte beispielsweise ein Luftstrahl auf die Außenseite der Membran gerichtet werden, der zur Aufnahme von Wasser durch die Membran chemisch und oder physikalisch geeignet ist. Denkbar ist aber auch, die als Membran dienende Gehäusewand als Teil eines Kanals auszubilden, der auf der Außenseite des Gehäuses an dem entsprechenden Gehäusewandabschnitt entlanggeführt wird. Das auf diese Weise zugeführte Spülmedium kann durch den Kanal gezielt abgeführt und gegebenenfalls aufbereitet werden. Analog zu dem zuvor beschriebenen Schlauch kann natürlich auch ein beispielsweise ortsfester Kanal durch das Gehäuse hindurch geführt werden, der zumindest abschnittsweise als Membran ausgebildet ist. Natürlich ist auch eine Kombination denkbar, in der ein oder mehrere Kanäle und ein oder mehrere Schläuche parallel und/oder seriell durchströmt werden.An alternative embodiment provides that the membrane is designed as part of a housing wall, so that the water contained in the working medium within the housing can get out of the housing through this housing wall. The flushing medium is guided along the outside of the membrane. This can be done in that the relevant section of the housing wall is targeted by the flushing medium and the flushing medium is preferably guided in a controlled manner. For this purpose, for example, an air jet that is chemically and / or physically suitable for absorbing water through the membrane could be directed onto the outside of the membrane. However, it is also conceivable to design the housing wall serving as a membrane as part of a channel which is guided along the corresponding housing wall section on the outside of the housing. The flushing medium supplied in this way can be discharged in a targeted manner through the channel and, if necessary, processed. Analogously to the hose described above, a, for example, stationary channel can of course also be passed through the housing, which is at least partially designed as a membrane. Of course, a combination is also conceivable in which one or more channels and one or more hoses are flowed through in parallel and / or in series.

Der Übergang des Wassers durch die Membran hängt ab vom Wasserdampfpartialdruckgradienten zwischen der einen Seite der Membran (also im Arbeitsmedium) und der anderen Seite der Membran (also im Spülmedium). Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Feuchtigkeit des Arbeitsmediums im Inneren des Gehäuses gesteuert durch Einstellung des Partialdrucks des Wassers im Spülmedium. Wird der Partialdruck im Spülmedium geringer gewählt als im Arbeitsmedium, dann wird aufgrund des Partialdruckgefälles Wasser aus dem Arbeitsmedium durch die Membran hindurch in das Spülmedium übergehen. Der Partialdruck des Wassers im Spülmedium lässt sich einstellen beispielsweise durch die Spülmedium-Temperatur, wodurch die Wasserlöslichkeit vorgegeben wird. Alternativ oder ergänzend kann auch der Druck des Spülmediums so gewählt werden, dass der Partialdruck des Wassers im Spülmedium kleiner ist als derjenige im Arbeitsmedium.The transition of the water through the membrane depends on the water vapor partial pressure gradient between one side of the membrane (i.e. in the working medium) and the other side of the membrane (i.e. in the flushing medium). According to an advantageous embodiment of the invention, the humidity of the working medium in the interior of the housing is controlled by setting the partial pressure of the water in the flushing medium. If the partial pressure in the flushing medium is selected to be lower than in the working medium, then, due to the partial pressure gradient, water will pass from the working medium through the membrane into the flushing medium. The partial pressure of the water in the rinsing medium can be adjusted, for example, by the rinsing medium temperature, whereby the water solubility is specified. As an alternative or in addition, the pressure of the flushing medium can also be selected so that the partial pressure of the water in the flushing medium is lower than that in the working medium.

Die Feuchtigkeit im Arbeitsmedium kann erfindungsgemäß auch erhöht werden, indem der Wasserpartialdruck im Spülmedium größer gewählt wird als im Arbeitsmedium. Dann tritt Wasser in umgekehrter Richtung durch die Membran hindurch.According to the invention, the humidity in the working medium can also be increased by selecting a greater partial pressure of water in the flushing medium than in the working medium. Then water passes through the membrane in the opposite direction.

Die Befeuchtung bzw. Trocknung des Arbeitsmediums kann unkontrolliert erfolgen, indem im Spülmedium ein Wasserpartialdruck vorgegeben wird, der stets über dem bzw. unterhalb des zu erwartenden Partialdrucks im Arbeitsmedium liegt. Vorzugsweise wird jedoch wenigstens ein Sensor ausgewertet, welcher Rückschlüsse auf den Wasserpartialdruck im Arbeitsmedium ermöglicht. Dazu könnte ein Feuchtesensor innerhalb des Gehäuses im Arbeitsmedium angeordnet werden. Auch über einen Temperatur- und/oder Drucksensor im Arbeitsmedium sind Rückschlüsse auf den maximalen Wasserdampfpartialdruck im Arbeitsmedium möglich. Anstatt den Sensor im Gehäuseinneren anzuordnen, kann er auch auf der Außenseite des Gehäuses platziert werden, sofern er - etwa über eine Schlauchverbindung oder durch eine Gehäuseöffnung hindurch - mit dem Arbeitsmedium in Verbindung steht. Die Art und Kombination des oder der Sensoren wird der Fachmann nach Maßgabe technischer und konstruktiver Vorgaben geeignet wählen.The moistening or drying of the working medium can take place in an uncontrolled manner in that a water partial pressure is specified in the rinsing medium which is always above or below the expected partial pressure in the working medium. However, at least one sensor is preferred evaluated, which allows conclusions to be drawn about the partial pressure of water in the working medium. For this purpose, a humidity sensor could be arranged in the working medium within the housing. A temperature and / or pressure sensor in the working medium can also be used to draw conclusions about the maximum water vapor partial pressure in the working medium. Instead of arranging the sensor inside the housing, it can also be placed on the outside of the housing, provided that it is in contact with the working medium - for example via a hose connection or through a housing opening. The person skilled in the art will select the type and combination of the sensor (s) in a suitable manner in accordance with technical and design specifications.

Alternativ könnten auch ein oder mehrere lediglich im Spülmedium vorgesehene Sensoren dazu verwendet werden, den Wasserdampfpartialdruck zumindest im Spülmedium (beispielsweise stromaufwärts und/oder stromabwärts der Membran) zu überwachen und gegebenenfalls zu regeln. Der im regulären Betrieb zu erwartende Wasserdampfpartialdruck im Arbeitsmedium kann in diesem Fall beispielsweise aus vorherigen Versuchen bzw. Messungen bekannt sein, so dass ein für den Trocknungsbetrieb günstiges Wasserdampfpartialdruckgefälle auch ohne fortwährende Erfassung des Wasserdampfpartialdrucks im Arbeitsmedium alleine durch Steuerung des Wasserdampfpartialdrucks im Spülmedium möglich ist.Alternatively, one or more sensors only provided in the flushing medium could also be used to monitor and, if necessary, regulate the water vapor partial pressure at least in the flushing medium (for example upstream and / or downstream of the membrane). The water vapor partial pressure in the working medium to be expected in regular operation can in this case be known, for example, from previous experiments or measurements, so that a water vapor partial pressure gradient favorable for drying operation is possible even without continuous recording of the water vapor partial pressure in the working medium by controlling the water vapor partial pressure in the rinsing medium alone.

Unter Auswertung des oder der vorgenannten Sensoren kann der Partialdruck des Wassers im Spülmedium geeignet vorgegeben werden, um die Feuchtigkeit des Arbeitsmediums auf einem bestimmten Niveau bzw. innerhalb vorgebbarer Toleranzen einzustellen. Dazu kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, welche die Signale wenigstens eines Sensors verarbeitet und Komponenten zur Einstellung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Spülmediums entsprechend ansteuert, um dadurch Einfluss auf das Partialdruckgefälle zwischen dem Spülmedium und dem Arbeitsmedium zu nehmen.By evaluating the sensor or sensors mentioned above, the partial pressure of the water in the rinsing medium can be predefined in a suitable manner in order to set the humidity of the working medium at a certain level or within predeterminable tolerances. For this purpose, a control unit can be provided which processes the signals of at least one sensor and controls components for setting the physical and / or chemical properties of the flushing medium accordingly in order to influence the partial pressure gradient between the flushing medium and the working medium.

Durch Beeinflussung der chemischen oder physikalischen Eigenschaften des Spülmediums können indirekt die chemischen oder physikalischen Eigenschaften des Arbeitsmediums beeinflusst werden, indem die Membran zum Durchtritt bestimmter, diese Eigenschaften beeinflussender Stoffe bzw. Moleküle genutzt wird.By influencing the chemical or physical properties of the flushing medium, the chemical or physical properties of the working medium can be indirectly influenced by using the membrane for the passage of certain substances or molecules that influence these properties.

Als Spülmedium eignet sich beispielsweise Luft, deren Wasserpartialdruck durch die Lufttemperatur oder den Luftdruck eingestellt werden kann. Als Spülmedium ist aber auch ein anderes gasförmiges oder fließfähiges Medium denkbar, welches zur Einstellung eines Partialdruckgefälles von Wasser beidseitig der Membran geeignet ist.Air, for example, whose water partial pressure can be adjusted by the air temperature or the air pressure, is suitable as the rinsing medium. Another gaseous or flowable medium is also conceivable as the rinsing medium, which is suitable for setting a partial pressure gradient of water on both sides of the membrane.

Das Spülmedium muss zur Verwirklichung der Erfindung nicht permanent strömen. Ebenso ist es denkbar, je nach festgestellter oder zu erwartender Feuchtigkeit im Arbeitsmedium den Trocknungsprozess zu starten und zu beenden, indem das Spülmedium mit vorgebbaren Parametern (beispielsweise Volumenstrom, Feuchtegehalt, Temperatur, Druck) bereitgestellt wird, um auf der einen Seite der Membran entlangzuströmen. Der Trocknungsprozess kann auch automatisch gestartet oder beendet werden in Abhängigkeit einer im Arbeitsmedium erfassten Feuchte.The flushing medium does not have to flow permanently to implement the invention. It is also conceivable, depending on the determined or expected moisture in the working medium, to start and end the drying process by providing the rinsing medium with predefinable parameters (for example volume flow, moisture content, temperature, pressure) in order to flow along one side of the membrane. The drying process can also be started or ended automatically as a function of the moisture detected in the working medium.

Die erfindungsgemäße Trennung des Spülmediums vom Arbeitsmedium bietet gegenüber dem Stand der Technik diverse Vorteile. So kann die Entstehung eines kritischen Feuchtegehalts oder gar die Kondensation von Wasser im Gehäuseinneren vermieden werden durch rechtzeitige bzw. kontinuierliche Trocknung mittels Spülmedium. Die Temperatur oder der Druck des Arbeitsmediums selbst muss dazu nicht unmittelbar verändert werden (etwa, um die Löslichkeit von Wasser im Arbeitsmedium zu erhöhen). Stattdessen genügt ein ausreichend hoher Volumenstrom des Spülmediums, um das Konzentrationsgefälle über die Membran aufrechtzuerhalten und einen andauernden Übertritt des Wassers aus dem Arbeitsmedium durch die Membran hindurch in das Spülmedium aufrechtzuerhalten.The inventive separation of the flushing medium from the working medium offers various advantages over the prior art. In this way, the creation of a critical moisture content or even the condensation of water inside the housing can be avoided by timely or continuous drying using a flushing medium. The temperature or the pressure of the working medium itself does not have to be changed immediately (e.g. to increase the solubility of water in the working medium). Instead, a sufficiently high volume flow of the rinsing medium is sufficient to maintain the concentration gradient across the membrane and to maintain a continuous transfer of the water from the working medium through the membrane into the rinsing medium.

Das Spülmedium muss keinen besonderen Reinheitsanforderungen genügen, da es nicht in das Arbeitsmedium gelangt (soll dagegen im Stand der Technik das Gehäuseinnere durch Zufuhr warmer Luft getrocknet werden, so muss diese Luft zur Vermeidung von Ablagerungen an empfindlichen Bauteilen zuvor gereinigt werden). Das vom Arbeitsmedium getrennte Spülmedium kann keine Komponenten im Gehäuseinneren beaufschlagen und anströmen, also beispielsweise mit einem Strömungsimpuls auf Elemente einer Wägezelle die Messung beeinflussen. Eine druckdichte Ausführung der Membran verhindert vorteilhaft einen Druckanstieg des Arbeitsmediums, wenn das Spülmedium mit höherem Druck bereitgestellt wird als das Arbeitsmedium auf der anderen Seite der Membran. Die Feuchteregelung kann daher vorteilhaft während des regulären Wägebetriebs des Gerätes erfolgen.The flushing medium does not have to meet any special purity requirements, as it does not get into the working medium (if, in the prior art, the interior of the housing is to be dried by supplying warm air, this air must first be cleaned to avoid deposits on sensitive components). The flushing medium, which is separated from the working medium, cannot act upon or flow against any components inside the housing, i.e. it can influence the measurement with a flow pulse on elements of a load cell, for example. A pressure-tight design of the membrane advantageously prevents a pressure increase in the working medium when the flushing medium is provided at a higher pressure than the working medium on the other side of the membrane. The humidity control can therefore advantageously take place during the regular weighing operation of the device.

Zugleich gestattet die Regelung der Feuchte des Arbeitsmediums, elektrostatische Effekte zu reduzieren oder zu vermeiden, indem eine dafür erforderliche Mindestfeuchte eingestellt wird. Auch für Klebeverbindungen kann eine Mindestfeuchte erforderlich sein, die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren einstellen lässt, ohne den Betrieb des Gerätes dafür unterbrechen zu müssen.At the same time, regulating the humidity of the working medium makes it possible to reduce or avoid electrostatic effects by setting the minimum humidity required for this. A minimum moisture content, which can be set by the method according to the invention, without having to interrupt the operation of the device for this, may also be required for adhesive connections.

Die vorgenannten Überlegungen gelten nicht nur für Gehäuse von Wägezellen, sondern für jede Art von Gehäuse, beispielsweise Gehäuse für Waagen, Motoren, Anzeigen, Steuerungen und Schaltanlagen, Messgeräte, Inspektionsgeräte wie z.B. Röntgeninspektionsgeräte, Kameras, Maschinen und Anlagen.The above considerations apply not only to the housing of load cells, but also to every type of housing, for example housings for scales, motors, displays, controls and switchgear, measuring devices, inspection devices such as X-ray inspection devices, cameras, machines and systems.

Bei einem unter Umgebungsdruck stehenden Arbeitsmedium in einem Gehäuse kann auf der Seite des Spülmediums der erfindungsgemäßen Membran beispielsweise ein Druck im Bereich zwischen 1 und 10 mbar über dem Gehäusedruck herrschen. Grundsätzlich ist je nach Formstabilität der Membran auch ein höherer Druck denkbar. Ein typischer Volumenstrom für die Trocknung des Arbeitsmediums eines Messgerätes könnte beispielsweise bei ca. 0,2 bis 2 l/min liegen.In the case of a working medium in a housing under ambient pressure, for example, a pressure in the range between 1 and 10 mbar above the housing pressure can prevail on the flushing medium side of the membrane according to the invention. In principle, depending on the dimensional stability of the membrane, a higher pressure is also conceivable. A typical volume flow for drying the working medium of a measuring device could be around 0.2 to 2 l / min, for example.

Claims

Method for controlling the humidity in the housing of a device, in particular a measuring device, comprising the following method steps: a) Arranging at least one semipermeable membrane on or in the housing in such a way that a working medium, the humidity of which is to be controlled, acts on one side of the membrane, while a flushing medium acts on the other side of the membrane, b) Setting or regulating at least one physical and / or chemical property of the flushing medium in such a way that a concentration gradient of the water content, in particular a water vapor partial pressure gradient, is established between the working medium and the flushing medium across the membrane, so that water molecules pass through the membrane to compensate for this gradient diffuse.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that a) an essentially physically acting, microporous membrane is used and / or b) an essentially chemically acting membrane is used which has a copolymer (in particular an ionomer).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the membrane is formed as part of a wall of the housing and / or is arranged within the housing.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the membrane forms part of at least one hose or is completely designed as a hose, the outside of which is acted upon by the working medium and the inside of which is acted upon by the flushing medium.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one physical or chemical property of the rinsing medium, in particular its water content, is specified as a function of a physical or chemical property of the working medium, in particular its water content.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the moisture content or water vapor partial pressure in the flushing medium is selected to be smaller than in the working medium in order to dry the working medium.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the partial pressure or moisture content of water in the rinsing medium is controlled by adapting the temperature and / or the pressure of the rinsing medium.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor for humidity measurement is arranged in the housing, the signal of which is used to control, preferably also to regulate, the physical and / or chemical properties of the flushing medium and / or the working medium.

Device with a housing, at least one semipermeable membrane being provided within the housing or as part of a wall of the housing, a) one side of which can be acted upon by a working medium that is present in the housing and whose humidity is to be regulated, b) and the other side of which can be acted upon in a targeted manner, preferably guided in a controlled manner, by a flushing medium that can be controlled with regard to its physical and / or chemical properties, c) wherein the device is configured to convey water molecules through the membrane using a method according to one of the preceding claims.

Device according to the preceding claim, wherein the device is a switch cabinet, a motor housing, a camera or a measuring and / or inspection device, in particular a weighing device or an X-ray inspection device.

Device after Claim 9 or 10 , characterized in that the membrane forms part of at least one hose or is completely designed as a hose.

Device according to the preceding claim, wherein the outside of the hose can be acted upon by the working medium and on its inside by the flushing medium.

Device after Claim 11 or 12th , characterized in that the at least one hose is positioned in the housing where a Moisture control of the working medium is preferred, in particular near a housing wall and / or an electronic component and / or a labyrinth seal and / or a sintered plug.

Device according to one of the Claims 9 until 13th , characterized in that the membrane is designed in the form of a hose bundle comprising a plurality of hoses, with at least two of the hoses being able to flow through in parallel or anti-parallel.

Device according to one of the preceding device claims, comprising at least one sensor for measuring the humidity of the working medium and / or the flushing medium, further comprising a control unit for processing the signals of the at least one sensor and for controlling components which influence the physical and / or chemical properties of the flushing medium in order to be able to influence the partial pressure gradient on both sides of the membrane.