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Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Gehäuse das mindestens eine Gas-Durchtrittsöffnung aufweist, die eine gasdurchlässige Verbindung zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des Gehäuses bildet, wobei die Gas-Durchtrittsöffnung mittels einer gaspermeablen oder gasdichten Membran gesperrt, insbesondere zumindest teilweise überdeckt ist, wobei der Membran ein Berstelement zugeordnet ist, das derart ausgebildet und positioniert ist, dass bei einer Verformung der Membran in Richtung zur Außenseite diese unter Einwirkung des Berstelements zumindest an einer Stelle zerstört wird, um eine Strömungsverbindung von der Innenseite hin zu der Außenseite durch die Gas-Durchtrittsöffnung hindurch zu schaffen.
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Solche erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtungen dienen zum Ausgleich des Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse. Dabei kann es so sein, dass während des normalen Betriebs gewisse Druckschwankungen zwischen dem Innenraum des Aufnahmegehäuses und der Umgebung über die Membran ausgeglichen werden können, wenn diese gaspermeablen ausgebildet ist. Wird eine nicht gaspermeablen Membran verwendet, dann müssen oder können Zusatz-Maßnahmen vorgesehen sein, um die normalen Druckschwankungen auszugleichen.
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Steigt der Innendruck im Innenraum des Aufnahmegehäuses, dem die Innenseite der Druckausgleichsvorrichtung zugekehrt ist schlagartig an, so muss dieser Druck sofort abgebaut werden, um ein Bersten des Aufnahmegehäuses zu verhindern. Zu diesem Zweck ist ein Berstelement bei den erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtungen vorgesehen, welches die Membran dann an wenigstens einer Stelle zerstört. Dies kann bei erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtungen dadurch erfolgen, dass die Membran bei einem solchen unzulässigen Druckanstieg so stark verformt wird, dass sie an dem Berstelement zerstört, beispielsweise eingeschnitten wird. Dann kann der Innendruck des Aufnahmegehäuses über den freigegebenen Bereich durch die Gas-Durchtrittsöffnung in Richtung zur Außenseite der Druckausgleichsvorrichtung und damit in Richtung zur Umgebung hin entspannt werden.
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Aus
DE 10 2011 080 325 A1 ist eine Druckausgleichsvorrichtung bekannt. Diese bekannte Druckausgleichsvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das einen Flanschabschnitt mit Bohrungen zur Befestigung an einem Batteriegehäuse besitzt. Dabei überdeckt das Gehäuse den Rand eines Durchbruchs des Batteriegehäuses. Das Gehäuse ist mit einer Membran verbunden, die eine Gas-Durchtrittsöffnung des Gehäuses sperrt. Die Membran ist dabei zwischen dem Trägerelement und einem Klemmstück gespannt und umlaufend abgedichtet gehalten. Es ist weiterhin ein gehäuseartiges Schutzelement verwendet, welches in einem zentralen Bereich ein Schneidelement aufweist. Dieses Schneidelement steht der Membran gegenüber. Das Schutzelement dient dazu den Zugriff auf die Membran von der Außenseite der Druckausgleichsvorrichtung zu verhindern. Das Schutzelement besitzt Gas-Durchgangsöffnungen. Die Membran ist gasdurchlässig, jedoch im Wesentlichen wasserabweisend. Die wasserabweisende Funktion ist dabei so, dass Wasser aus der Umgebung nicht oder nur unwesentlich von der Außenseite in den Bereich der Innenseite gelangen kann. Während des normalen Betriebs kann über die Membran ein Gasausgleich zwischen der Umgebung und dem Batteriegehäuse stattfinden. Dies ist möglich, weil die Membran gasdurchlässig ist. Entsteht nun, beispielsweise aufgrund einer Störung im Batteriegehäuse, ein schlagartiger Berstdruck, so wird die Membran nach außen gewölbt. Zwischen dem Schneidelement und der Außenseite der Membran ist ein Abstand vorgesehen, der die zulässige Verformung der Membran in einem solchen Schadensfall festlegt. Wird die Membran über die zulässige Verformung hinaus gewölbt, so trifft sie auf das Schneidelement, das als Spitze ausgebildet ist. Das Schneidelement schädigt die Membran, sodass diese zerreißt. Das Gas kann dann schnell aus dem Batteriegehäuse durch die Gas-Durchtrittsöffnung in die Umgebung entweichen. Somit ist verhindert, dass das Batteriegehäuse explodiert.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Druckausgleichsvorrichtung ist aufwendig gestaltet. Zudem wird über die sich zwangsläufig einstellenden Maßtoleranzen zwischen den einzelnen Vorrichtungsbauteilen nicht sichergestellt, dass das Schneidelement bei unterschiedlichen Druckausgleichsvorrichtungen der gleichen Bauart immer exakt im gleichen Abstand zu der Oberfläche der Membran steht. Daher ergibt sich kein exakt reproduzierbares Berstverhalten im Überlastfall.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Druckausgleichsvorrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, mit der zuverlässig ein reproduzierbares Berstverhalten sicherstellt wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Membran mit ihrer der Innenseite des Gehäuses zugewandten Membraninnenseite mit dem Berstelement verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, ist.
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Wenn im Überlastfall ein unzulässiger Druckanstieg im Aufnahmeraum des Aufnahmegehäuses und damit auf der Membraninnenseite ansteht, dann wölbt sich die Membran in Richtung zur Außenseite des Gehäuses. Da die Membran mit ihrer Membraninnenseite an das Bestelement angebunden ist, kann sich die Membran hier nicht oder nicht im gleichen Maße verformen, wie in ihrem übrigen, die Gas-Durchtrittsöffnung überdeckenden Bereich. Infolge reißt die Membran im Bereich des Berstelements aufgrund dieser ungleichen Verformungszustände auf, sodass die Gas-Durchtrittsöffnung freigegeben ist. Dann kann sich der Druck aus dem Aufnahmegehäuse hin zur Außenseite entspannen.
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Auf diese Weise wird ein reproduzierbares Berstverhalten garantiert, da nicht wie beim Stand der Technik ein toleranzbehafteter Abstand zwischen einer Schneidspitze und der Membranaußenseite eingestellt werden muss, sondern die Membran direkt mit dem Berstelement verbunden ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Berstverhalten der Membran sich deutlich dadurch verbessert, dass die Membran mit Ihrer Membraninnenseite an das Berstelement angekoppelt ist. Insbesondere wird hierdurch das Ansprechverhalten bei einem unzulässigen Druckanstieg verbessert.
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Erfindungsgemäß kann das Berstelement im Anschluss an die Verbindung mit der Membran eine Körperkante bilden, an der die Membran abreißt oder sie hier aufgrund der wirkenden Druckunterschiede zwischen der Innen- und der Außenseite des Gehäuses abgeschnitten wird. Sobald ein Riss oder eine Schnittstelle in der Membran initiiert ist, ist sie derart geschwächt, dass sie aufreißt und die Gas-Durchtrittsöffnung schlagartig freigibt.
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Vorteilhafterweise ist das Berstelement so angeordnet, dass es in den Bereich der Gas-Durchtrittsöffnung hineinragt und die Verbindung mit der Membran, insbesondere die formschlüssige Verbindung, zumindest bereichsweise in dem einragenden Teil angeordnet ist. Dann kann die Rissinitiierung am Berstelement in einem Membranbereich erfolgen, der einer großen Verformung unterworfen ist. Zudem stützt das auf der Membraninnenseite anliegende Berstelement die Membran gegen eine Druckeinwirkung von außen ab. Eine solche Druckeinwirkung kann beispielsweise entstehen, wenn ein Wasserdruck von außen einwirkt, der von einem Reinigungsgerät (Schlauch, Dampfstrahler) erzeugt wird. Diese Unterstützung verringert die Gefahr, dass bei einer solchen Betriebsposition die Membran unbeabsichtigt Schaden nimmt.
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Eine bevorzugte Erfindungsgestaltung kann so sein, dass die Membran einen Umfangsrand aufweist, mittels dem sie umlaufend mit dem Gehäuse verbunden ist, dass das Berstelement in den Bereich der Gas-Durchtrittsöffnung vorsteht, und in einem Bereich innerhalb des Umfangsrands mit der Membran verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, ist.
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Besonders bevorzugt erstreckt sich die Verbindung in einem Mittenbereich oder zumindest bereichsweise bis in den Mittenbereich der Membran.
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Eine mögliche Erfindungsvariante ist derart, dass die Membran die Gas-Durchtrittsöffnung mit einem Flächenbereich überdeckt, wobei dieser Flächenbereich eine maximale freie Überdeckungslänge aufweist, und dass die Länge, mit der sich das Berstelement in den Bereich der Gas-Durchtrittsöffnung hinein erstreckt mindestens 30% dieser freien Überdeckungslänge beträgt, und/oder dass die minimale Längserstreckung der stoffschlüssigen Verbindung in eine Richtung mindestens 25% dieser freien Überdeckungslänge beträgt. Hierbei werden zum einen eine gute innenseitige Unterstützung der Membran und darüber hinaus auch ein gutes Berstverhalten erreicht.
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Eine mögliche Erfindungsvariante kann auch so sein, dass die Gas-Durchtrittsöffnung von einer ringförmig umlaufenden Wand begrenzt ist, und dass das Berstelement radial nach innen von der Wand in den Bereich der Gas-Durchtrittsöffnung vorsteht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Berstelement einen Verbindungsabschnitt aufweist, der eine der Membran zugewandte Verbindungsfläche aufweist, an der die Membran stoffschlüssig befestigt ist, dass die Verbindungsfläche in einen quer zur Verbindungsfläche verlaufenden Rand, insbesondere in eine Kante, vorzugsweise eine Schneidkante, übergeht, und dass vorzugsweise die stoffschlüssige Verbindung bis hin zu dem Rand, insbesondere zu der Kante, vorzugsweise zu der Schneidkante, geführt ist. Diese Maßnahme verbessert das reproduzierbare Berstverhalten weiter, da eine definierte Positionierung für eine Rissinitiierung an dem Rand, insbesondere an der Kante, insbesondere an der Schneidkante, geboten wird.
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Wenn vorgesehen ist, dass das Gehäuse einen Deckabschnitt, mit einer umlaufenden Aufnahme aufweist, die vorzugsweise als Eintiefung ausgebildet ist und die die Gas-Durchtrittsöffnung umgibt, und dass die Membran mit ihrem Umfangsrand an der Aufnahme angesetzt oder in die Aufnahme eingesetzt ist und ein Verbindungsbereich des Umfangsrands mit einem Verbindungsabschnitt der Aufnahme umlaufend stoffschlüssig verbunden ist, dann wird auf einfache Weise eine passgenaue Positionierung der Membran erreicht.
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Insbesondere kann es hierbei auch vorgesehen sein, dass die Membran in einem Kunststoff-Spritzgussverfahren mit dem Gehäuse hinterspritzt ist. Dabei wird entsprechend die Verbindung und Abdichtung der Membran, dem Gehäuse und dem Berstelement in das Spritzgussverfahren integriert. Dabei ist dann die Membran mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Membran mit einem gefertigten Gehäuse verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden wird.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn vorgesehen ist, dass der Verbindungsabschnitt des Berstelements, mit dem die Membran stoffschlüssig verbunden ist, flächenbündig in den Verbindungsabschnitt übergeht. Dann kann die Verbindung zwischen dem Berstelement und der Membran und dem Gehäuse und dem Berstelement in einem Verfahrensschritt hergestellt werden.
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Gemäß einer Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse im Bereich seiner Außenseite einen Abstandshalter trägt, der beabstandet zu der Membran eine Abdeckung trägt, die die Membran im Abstand zu der Membranaußenseite mit einem Deckabschnitt überdeckt, dann ist die Membran an ihrer Außenseite vor mechanischer Beanspruchung geschützt.
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Vorteilhafterweise kann es dabei auch vorgesehen sein, dass der Abstandshalter wenigstens eine Ventilationsöffnung aufweist, die eine räumliche Verbindung zwischen der Membranaußenseite und der Umgebung schafft. Über die Ventilationsöffnung kann ein Druckausgleich mit der Umgebung erfolgen. Ist die Membran beispielsweise gasdurchlässig ausgebildet, so kann im Normalbetrieb ein Druckausgleich zwischen der Innen- und der Außenseite über die Membran und die Ventilationsöffnung erfolgen (Atmungsfunktion).
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Wenn vorgesehen ist, dass der Abstandshalter zumindest bereichsweise als Ringkörper ausgebildet ist oder einen solchen Ringkörper aufweist, dass der Ringkörper eine Außenwand aufweist, die im Abstand zu einem Rand der Abdeckung steht, und dass zwischen dem Rand und der Außenwand wenigstens ein Entlüftungsbereich in Form eines Abstandsraums gebildet ist, dann ist ein mechanischer Zugriffsschutz einfach realisierbar.
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Für eine einfache Befestigung des Deckabschnitts kann es vorgesehen sein, dass der Abstandshalter in einem Bereich über der Membranaußenseite und beabstandet zu dieser einen Befestigungsansatz mit einem Halteteil aufweist, dass der Deckabschnitt mit dem Abstandshalter an dem Halteteil befestigt ist, und dass der Deckabschnitt aus einem flexiblen Material gebildet ist. Im Berstfall verformt der Druck in der Gasströmung den Deckabschnitt. Damit kann schlagartig ein großer Öffnungsquerschnitt freigegeben werden, der zuvor von dem Deckabschnitt überdeckt war.
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Hierbei ergibt sich auf einfache Weise ein kompakter Aufbau, wenn vorgesehen ist, dass der Abstandshalter Stege aufweist, die den Befestigungsansatz über der Membranaußenseite halten, und dass zwischen den Stegen Gasführungsbereiche gebildet sind.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst mit einem Verfahren zum Ausgleich eines Innendrucks in einem Aufnahmegehäuse einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, insbesondere in einem Batteriegehäuse, mit einer Druckausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei bei einer unzulässigen Druckerhöhung im Aufnahmegehäuse, die Membran in Richtung der dem Innenraum des Aufnahmegehäuses abgewandten Außenseite verformt, insbesondere ausgewölbt, wird, und dass die Membran unter Einwirkung des Berstelements zumindest an einer Stelle zerstört wird, um eine Strömungsverbindung von der Innenseite hin zu der Außenseite durch die Gas-Durchtrittsöffnung hindurch zu schaffen.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Membran wasserdicht oder im Wesentlichen wasserdicht ausgeführt sein die Membran kann insbesondere als Flächenelement, insbesondere als Kunststofffolie ausgebildet sein. Für die Membran kann ein Polyester-Material, beispielsweise ein Polyethylenterephthalat oder ein Polycarbonat aufweisen, oder aber auch vollständig aus einem solchen Material bestehen.
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Die Membran ist vorzugsweise in Form einer kreisrunden Scheibe ausgebildet. Hierdurch ergeben sich vorteilhafte Eigenschaften bei der Verformung der Membran.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: in perspektivischer Darstellung von oben eine Schutzvorrichtung 10,
- 2: die Schutzvorrichtung 10 nach 1 in Explosionsdarstellung,
- 3: die Schutzvorrichtung 10 gemäß 1 im Vollschnitt,
- 4 eine weitere erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 10 in perspektivischer Darstellung und
- 5: die Darstellung gemäß 4 im Vollschnitt.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schutzvorrichtung 10 mit einer Druckausgleichsvorrichtung 20. Diese Druckausgleichsvorrichtung 20 weist ein Gehäuse 20.3 auf. Das Gehäuse 20.3 bildet eine Außenseite 20.2 und eine Innenseite 20.1.
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Wenn das Gehäuse 20.3 betriebsmäßig mit einem Aufnahmegehäuse, insbesondere einer elektrochemischen oder elektrotechnischen Vorrichtung, beispielsweise einem Akkumulatorgehäuse, verbaut ist, so ist die Innenseite 20.1 dem Innenraum des Aufnahmegehäuses zugeordnet. Die Außenseite 20.2 hingegen ist dem Innenraum des Aufnahmegehäuses abgewandt der Umgebung zugeordnet.
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Wie die 2 und 3 zeigen, bildet das Gehäuse 20.3 im Bereich der Außenseite 20.2 eine Abdeckung 21. Diese ist oben mit einem Deckabschnitt 28, der eine Deckfläche bildet, abgeschlossen. Gegenüberliegend dem Deckabschnitt 28 weist das Gehäuse 20.3 einen Dichtabschnitt an der Abdeckung 21 auf.
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Der Dichtabschnitt kann als ringförmig umlaufender Vorsprung an dem Gehäuse 20.3 angeformt sein und steht vorzugsweise in radialer Richtung über eine Außenseite des Gehäuses 20.3 vor.
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Der Dichtabschnitt bildet, der Innenseite 20.1 zugekehrt, eine Montagefläche. Vorzugsweise ist diese Montagefläche als ringförmig umlaufend geschlossene Fläche ausgebildet, die sich weiter bevorzugt in radialer Richtung erstreckt. Im Bereich der Montagefläche kann eine Dichtung umlaufend vorgesehen sein, die beispielsweise im 2-Komponenten-Spritzgussverfahren im Bereich des Dichtabschnitts angeformt ist und in Richtung zur Innenseite 20.1 vorsteht.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Dichtung kann auch einen Energierichtungsgeber abstehend an der Montagefläche vorgesehen sein. Der Energierichtungsgeber kann als umlaufender Wulst ausgebildet sein. Er kann dazu verwendet werden, das Gehäuse 20.3 mit dem Aufnahmegehäuse umlaufend dicht zu verschweißen.
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Wie 2 zeigt, kann das Gehäuse 20.3 eine Aufnahme 24 aufweisen, an der eine Membran 40 mit ihrem Umfangsrand befestigt, vorzugsweise stoffschlüssig befestigt, ist. Vorteilhafterweise ist die Membran 40 in Form einer Kreisscheibe ausgebildet, sodass der Rand dieser Kreisscheibe einen Verbindungsbereich 43 bildet, mit dem die Membran 40 umlaufend an der Aufnahme 24 befestigt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Aufnahme 24 in Form einer Eintiefung 26 ausgebildet, die oberseitig in den Deckabschnitt 28 eingetieft ist. Die Eintiefung 26 bildet so einen umlaufenden Verbindungsabschnitt 25 für den Umfangsrands der Membran 40.
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Die Deckfläche 28 des Gehäuses 20.3 geht in eine Außenwand 27 der Abdeckung 21 über.
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Das Gehäuse 20.3 kann eine umlaufende Innenwand bilden, die eine Gas-Durchtrittsöffnung 20.4 umgibt. Die Gas-Durchtrittsöffnung 20.4 kann mittels der Membran 40 verschlossen werden. Die Membran 40 ist als Flächen-Element ausgestaltet und besteht vorzugsweise aus einer gaspermeablen oder gasdichten Kunststofffolie. Die Membran 40 ist im Wesentlichen wasserdicht ausgebildet und vorzugsweise reißfest hinreichend so stark ausgelegt, dass ein ungewolltes Versagen der Membran 40 durch eine Beaufschlagung mit Wasserdruck von der Außenseite 20.2 her verhindert ist.
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Die Membran 40 weist eine Membran-Außenseite 41 auf, die der Außenseite 20.2 des Gehäuses 20.3 zugekehrt ist. Gegenüberliegend der Membran-Außenseite 41 besitzt die Membran 40 eine Membran-Innenseite 42, die der Innenseite 20.1 des Gehäuses 20.3 zugewandt ist.
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Wie 2 erkennen lässt, weist die Membran 40 den umlaufenden Verbindungsbereich 43 auf, der insbesondere ringförmig ausgebildet sein kann. Mit diesem Verbindungsbereich 43 ist die Membran 40 gasdicht mit dem Verbindungsabschnitt 25 der Aufnahme 24 verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Insbesondere kann die Membran 40 hier mit dem Gehäuse 20.3 im Kunststoff-Spritzgussverfahren hinterspritzt sein.
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Der Verbindungsabschnitt 25 ist als ringförmig umlaufende Fläche an der Aufnahme 24 ausgebildet. Insbesondere läuft der Verbindungsabschnitt 25 um die Gas-Durchtrittsöffnung 20.4 ringförmig um.
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Die 1 und 2 zeigen weiterhin, dass an dem Gehäuse 20.3 ein Berstelement 30 ausgebildet ist, das wie vorliegend ein Schneidelement aufweisen kann. Vorzugsweise ist das Berstelement 30 einteilig mit dem Gehäuse 20.3 verbunden. Besonders bevorzugt ist das Berstelement 30 einteilig mit der Innenwand des Gehäuses 20.3 verbunden.
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Wie die Zeichnungen zeigen, steht das Berstelement 30 über einen Koppelabschnitt 31, der auch als Federabschnitt ausgebildet sein kann, mit dem Gehäuse 20.3 in Verbindung. Weiterhin kann auch das gesamte Berstelement 30 zusätzlich zudem federelastisch ausgebildet sein oder den Federabschnitt bilden.
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Das Berstelement 30 weist an seinem freien Ende einen Endabschnitt 34 auf, der auf seiner der Außenseite 20.2 zugewandten Seite eine Kante, vorzugsweise eine Schneidkante 34 bildet, wie 2 zeigt.
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Zusätzlich oder alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Ränder des Berstelements 30 mit einem Rand oder einer Kante, vorzugsweise einer Schneidkante 33, 34 ausgebildet ist/sind.
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Die vorstehend erwähnten Schneidkanten 33, 34 können punktförmig, linienförmig, geschwungen oder in sonstiger Weise ausgebildet sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Berstelement 30 an das Gehäuse 20.3 angekoppelt, vorzugsweise über das Koppelstück 31 einteilig angeschlossen. Das Berstelement 30 ragt ausgehend von dem Koppelstück 31 in den Bereich vor, welcher die Gas-Durchtrittsöffnung 20.4 bildet.
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Das Berstelement 30 verjüngt sich ausgehend von dem Koppelstück 31 kontinuierlich in Richtung auf den Endabschnitt 35. Dabei kann es so sein, dass die Schneidkanten 33, 34 ausgehend von dem Koppelstück 31 in Richtung auf den Endabschnitt 35 konvergieren und linienförmig verlaufen.
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Wie 2 zeigt, kann es so sein, dass der Verbindungsabschnitt 32 des Berstelements 30 flächenbündig in die Oberfläche des Verbindungsabschnitts 25 übergeht. Auf diese Weise kann eine durchgehende stoffschlüssige Verbindung zwischen der Membran 40 an ihrem umlaufenden Verbindungsabschnitt 43 und zugleich an dem Verbindungsabschnitt 32 vorgenommen werden. Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig. Insbesondere kann es auch so sein, dass der Verbindungsabschnitt 32 beabstandet zu der Aufnahme 24 angeordnet ist.
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Wie 3 zeigt, ragt das Berstelement 30 bis in den Mittenbereich der Membran 40 vor, und unterstützt diese somit hier im Bereich der Membraninnenseite 42.
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Die 2 und 3 veranschaulichen weiter, dass das Gehäuse 20.3 der Druckausgleichsvorrichtung 20 anschließend an den Befestigungsabschnitt 22 einen Zentrieransatz 23 aufweisen kann. Dieser Zentrieransatz 23 ist in Form eines umlaufenden Stegs ausgebildet, wie 3 zeigt. Mit dem Zentrieransatz 23 kann das Gehäuse 20.3 in einem Durchbruch des Aufnahmegehäuses ausgerichtet werden, an dem die Druckausgleichsvorrichtung 20 angebaut werden kann.
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Die 2 und 3 zeigen weiter, dass mit dem Gehäuse 20.3 ein Abstandshalter 50 verbunden werden kann. Der Abstandshalter 50 kann als Ringkörper ausgebildet sein.
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2 zeigt, dass der Abstandshalter 50 eine Unterseite 52 aufweist, mittels der er auf den Deckabschnitt 28 aufgesetzt und mit diesem verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden werden kann. Anschließend an die Unterseite 52 besitzt der Abstandshalter 50 einen nach oben in Richtung zur Außenseite 20.2 abragenden Ansatz 51. Der Ansatz 51 ist an seinem oberen Ende mit mehreren Ventilationsöffnungen 55 in Form von Aussparungen versehen.
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Der Abstandshalter 50 umgibt einen Gasführungsbereich 56, der oberhalb der Membranaußenseite 41 gebildet wird.
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An den Ansatz 51 sind Stege 57 einteilig angeformt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Stege 57 verwendet, die im Bereich der Mitte des Gasführungsbereichs 56 miteinander verbunden sind und die zueinander um 120° versetzt angeordnet sein können. In dem Bereich, in dem die Stege 57 zusammengeführt sind, ist ein Befestigungsansatz 58 vorgesehen. Der Befestigungsansatz 58 steht von den Stegen 57 nach oben in Richtung zur Außenseite 20.2 vor und besitzt ein Halteteil 58.1, das mit einem Kopf 58.2 abschließt.
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Mit dem Abstandshalter 50 kann eine Abdeckung 60 verbunden werden. Die Abdeckung 60 weist einen Deckabschnitt 61 auf, in den eine Befestigungsaufnahme 62 eingearbeitet ist. Weiterhin besitzt der Deckabschnitt 60 einen umlaufenden Rand 63.
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Zur Montage der Abdeckung 60 wird diese mit dem Abstandshalter 50 verbunden. Dies gelingt auf einfache Weise dadurch, dass der Deckabschnitt 61 mit dem Befestigungsansatz 58 verbunden wird.
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Hierbei kann es insbesondere so sein, dass die Abdeckung 60 aus einem flexiblen Material, beispielsweise aus einem gummiartigen Material, besteht. Der Deckabschnitt 61 kann dann im Bereich der Befestigungsaufnahme 62 gedehnt und über den Kopf 58.2 geführt werden, sodass er sich dann anschließend an das Halteteil 58.1 fügt.
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3 zeigt, dass der Deckabschnitt 61 der Abdeckung 60 im montierten Zustand endseitig auf dem Ansatz 51 aufliegt. Da die Ventilationsöffnungen 55 gegenüber dem freien Ende des Ansatzes 51 zurückversetzt ausgespart sind, kann hier eine gasführende Verbindung zwischen der Membranaußenseite 41 und der Umgebung hergestellt werden.
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3 zeigt weiter, dass für diese gasführende Verbindung auch der umlaufende Rand 63 der Abdeckung 60 im Abstand zu einer Außenwand 53 des Ansatzes 51 steht, wobei die Außenwand 53 ringförmig umlaufend ausgebildet ist.
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Im montierten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung 20 an einem Aufnahmegehäuse (nicht gezeigt) sind die Innenseite 20.1 des Gehäuses 20.3 und damit auch die Membraninnenseite 42 dem Innenraum des Aufnahmegehäuses zugeordnet. Die Außenseite 20.2 und damit auch die Membranaußenseite 41 der Membran 40 sind der Umgebung zugeordnet.
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Ist die Membran 40 als gaspermeable Membran 40 ausgebildet, so können über die Membran 40 während des normalen Betriebs Druckunterschiede zwischen der Umgebung und dem Innenraum des Aufnahmegehäuses ausgeglichen werden, um eine Atmungsfunktion zu erfüllen.
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Dieser Druckausgleich erfolgt so, dass, beispielsweise bei einer Druckerhöhung im Innenraum des Aufnahmegehäuses gegenüber der Umgebung Gas durch die gaspermeablen Membran 40 in den Gasführungsbereich 56 des Abstandshalters 50 gelangt. Von dort wird dieses Gas über die Ventilationsöffnungen 55 in die Umgebung abgeführt. Ebenso kann bei einem Druckabfall im Innenraum des Aufnahmegehäuses ein Druckausgleich in umgekehrter Richtung erfolgen.
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Wenn der Druck im Aufnahmegehäuse schlagartig ansteigt, so steht dieser Druck an der Membraninnenseite 42 an. Die Membran 40 wird dadurch in Richtung zur Außenseite 20.2 verformt, insbesondere wölbt sie sich in Richtung zur Außenseite 20.2 aus. Dabei ist es so, dass an der Membran 40 unterschiedliche Verformungszustände auftreten. Dort wo die Membraninnenseite 42 mit dem zugewandten Verbindungsabschnitt 32 des Berstelements 30 verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist, wird die Membran 40 nicht oder weniger stark verformt als im dem umgebenden, die Gas-Durchtrittsöffnung 20.4 überdeckenden Bereich. Aufgrund dieser unterschiedlichen Verformungszustände, wird die Membran 40 im Bereich des Verbindungsabschnitts 32 des Berstelements 30 aufgetrennt. Hierbei ist es insbesondere so, dass ein Riss der Membran 40 an zumindest einer der oben beschriebenen Schneidkanten 33, 34 des Endabschnitts 35 und/oder des Verbindungsabschnitts 32 aufgrund der herrschenden Druckunterschiede initiiert wird.
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Auf diese Weise wird die Membran 40 geschädigt und in Folge dann zerstört. Dadurch wird schlagartig der Bereich der Gas-Durchtrittsöffnung 20.4 zumindest bereichsweise freigegeben. Der freiwerdende Gasstrom gelangt zu der Abdeckung 60. Ist der Gasstrom so stark, dass er nicht über die Ventilationsöffnungen 55 abgeführt werden kann, so biegt sich der flexible Deckabschnitt 61 nach außen hin auf und es wird schlagartig ein größerer Querschnitt zur Ableitung der Gasströmung freigegeben.
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In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie diese Darstellung veranschaulicht, sind die Ventilationsöffnungen 55 im Bereich zwischen der Unterseite 52 des Abstandshalters 50 und dem Deckabschnitt 28 des Gehäuses 20.3 gebildet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsvariante gemäß den 4 und 5 dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1-3. Es kann daher zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen Bezug genommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011080325 A1 [0004]
