DE19807886A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Druckkompensation - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur DruckkompensationInfo
- Publication number
- DE19807886A1 DE19807886A1 DE1998107886 DE19807886A DE19807886A1 DE 19807886 A1 DE19807886 A1 DE 19807886A1 DE 1998107886 DE1998107886 DE 1998107886 DE 19807886 A DE19807886 A DE 19807886A DE 19807886 A1 DE19807886 A1 DE 19807886A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure
- housing
- compensator
- hermetically sealed
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
- H05K5/06—Hermetically-sealed casings
- H05K5/068—Hermetically-sealed casings having a pressure compensation device, e.g. membrane
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
Zum Stand der Technik gehören Gehäuse, die mit einem Fenster versehen sind, das zum Durchlaß von
elektromagnetischer Strahlung geeignet ist.
Dabei kann diese Strahlung entweder von außen in das Gehäuse gelangen oder umgekehrt kann die
Strahlung das Gehäuse verlassen, je nachdem wo sieh örtlich Sender und Empfänger befinden.
Sind die Gehäuse mit Gasen oder Flüssigkeiten gefüllt, genügt eine Erwärmung von innen und/oder außen für
Volumenänderung dieser Substanzen mit der Folge einer Volumenexpansion oder einer Volumenreduzierung
je nach chemisch-physikalischer Art der Füllungsstoffe. Speziell bei Gasen findet bevorzugt die Expansion
statt.
Gasfüllungen haben, seit langem technisch bekannt, besonders als umgebende Edelgase erstens einen
nichtoxidierenden Einfluß auf in die erfindungsgemäß behandelten Gehäuse eingebauten,
mechanischen, elektrischen, elektromechanischen, elektronischen oder elektrooptischen Komponenten und
zweitens wirken solche Gase, wenn sie hinreichend trocken verwendet werden, als Schutz vor
Kondensationsniederschlägen speziell in Form von Wasser, wodurch besonders optische Systeme durch
"Beschlag" auch im Inneren von Gehäusen so stark gestört werden können, daß es zur Unbrauchbarkeit
kommt. Prinzipiell können diese Einbauten auch rein passiv arbeiten, wie etwa optische Bauelemente in
Form der Halterung mittels zylindrischen und tubusartigen Gehäusen.
Derartige Probleme sind beispielsweise von Kameras bekannt, die unter den Bedingungen der irdischen
Atmosphäre arbeiten müssen. Gegen den Innenbeschlag von Wasser unter den wechselnden meteorologischen
Bedingungen von Temperatur, Druck und Feuchtigkeit haben sich beispielsweise hermetisch abgedichtete
Gehäuse sehr bewährt, wenn diese mit trockenem Stickstoff gefüllt wurden, was gegenüber den inerten
Edelgasen eine technisch billige Lösung zur Problematik darstellt.
Die in die Gehäuse eingebauten Komponenten haben nun, wenn sie elektrisch - elektronischer Natur sind, oft
im aktiven Zustand die Produktion von Eigenverlustwärme in sich; auch ist es möglich, daß von außen
eindringende elektromagnetische Strahlung durch die Absorption, selbst an passiven Bauteilen oder
Füllstoffen, zur Erwärmung im Inneren der Gehäuse führt.
Soweit dem Stand der Technik entsprechend ein mit der durch Erwärmung herbeigeführten Expansion oder
Reduktion der Füllstoffe eine Druckveränderung erfolgt, kann diese einfach durch stark dimensionierte
Gehäusewandungen und dick ausgeführte Fenster beherrscht werden, vorausgesetzt, daß die im Gehäuse
untergebrachten Bauteile nicht durch Druckempfindlichkeit leiden.
Diese Maßnahmen bleiben daher beschränkt auf hermetisch verschlossene Gehäuse mit kleinen Volumina an
Füllstoffen, absolut starken Wandungen und druckunempfindlichen Einbauten.
Als verschieden davon sind solche Gehäuse anzusehen, die mit dünnwandigen Fenstern und dazu mit solchen
aus leicht biegbaren Materialien versehen sind, wozu strahlungsdurchlässige Kunststoffe im Besonderen
zählen.
Als Beispiel sei ein LED-Infrarotstrahler genannt, welcher gemeinsam mit einer CCD-Kamera in einem
großen Gehäuse unter Stickstoff-Füllung untergebracht ist, wobei das Gehäuse etwa rechteckig in Metallguß
ausgeführt ist und dies Gehäuse außerdem an einer beliebigen Seite mit einem Fenster versehen ist, das
einerseits die Infrarotstrahlung nach außen durch das gegenüber der Atmosphäre hermetisch abgedichtete
Gehäuse gelangen läßt und andererseits das an außen liegenden Objekten reflektierte Infrarotlicht durch das
Gehäusefenster zurück zur Kamera durchtreten läßt. Ähnliches gilt für Radargeräte im Bereich von Funk-
Frequenzen.
Derartige Fenster können nicht in der Wandstärke so dick ausgeführt werden, daß eine elastische Verbiegung
durch wärmeinduzierte Volumenänderungen ausbleibt. Dann wäre die Absorption der elektromagnetischen
Strahlung im Fenster so groß, daß die beabsichtigte Funktion des Gerätes stark eingeschränkt oder sogar
unterbunden wird, so daß sich kein betriebswirtschaftlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik erreichen
läßt. Der Einsatz von biegungsunempfindlicheren, also steiferen, Materialien hat Grenzen. Erstens sind solche
Filtermaterialien aus mineralischen oder sonstigen Gläsern einschließlich von Halbleitern zu teuer und
zweitens sind sie durch Sprödigkeit stark verletzungsgefährdet bei Schlag- oder Zugbeanspruchungen
und drittens bedeutet ihre Dichte eine unnötige Gewichtszunahme des oben beschriebenen Gerätes. Letzteres
ist von allgemeinem Interesse beim Leichtbau.
Ferner üben derartige Fensterverbiegungen durch in etwa konkaves oder konvexes Verhalten ein
fehlerhaftes Verhalten auf die Strahlengänge von nach außen oder nach innen durch das Fenster
eindringende elektromagnetische Strahlung aus, was man allgemeiner auch als "optische Verzerrungen"
beschreiben kann.
Noch wesentlicher ist der technische Fehler, der durch Undichtigkeit von Gehäuse-Verbundelementen
hervorgerufen wird. So wirken ständige Druckänderungen, die einerseits etwa durch die Eigenerwärmung von
periodisch an- und abgeschalteten Gehäuse-Einbauten hervorgerufen werden und andererseits auch durch
den Abschluß gegenüber der äußeren Atmosphäre und deren Luftdruckänderung induziert sind, mit daraus
resultierenden Ermüdungserscheinungen im Klebeverbund zwischen metallischen Gehäusen und darin
eingelassenen Fenstern dahingehend, daß Undichtigkeit auftritt, die Schutzgasfüllung des Gehäuses
verlorengeht und damit gegebenenfalls wieder Wasserbeschlag im Inneren der Gehäuse und damit auch an
Fenstern oder Einbauten möglich wird, was zur Unbrauchbarkeit des technischen Gerätes führt.
Es besteht also die technische Aufgabe, das Problem der wärmeinduzierten Volumenänderung in mit
Schutzgasen oder Schutzflüssigkeiten gefüllten und gegenüber der äußeren Atmosphäre hermetisch
abgedichteten und zur Aufnahme von elektrischen und/oder mechanischen Komponenten bestimmten und mit
mindestens einem Fenster für den Durchtritt von elektromagnetischer Strahlung versehenen Gehäusen eine
Druckkompensation so herbeizuführen, daß man in dem hermetisch verschlossenen Gehäuse eine
innendruckmindernde oder innendruckeliminierende Volumenänderung beherrscht.
Die technische Lösung der Aufgabe ist wie folgt zu umschreiben:
In das Gehäuse werden als Verfahren elastisch verformbare Körper gebracht, die selbst eine hermetische Begrenzung gegen in diesen Körpern herrschenden Gasdruck haben. Zur Vereinfachung werden diese Körper hier als "Druckkompensatoren" bezeichnet. Eine für den druckausgleichenden Erfolg notwendige Konstruktion der Druckkompensatoren beinhaltet eine genau abgestimmte Kombination vom Elastizitätsverhalten der Druckkompensatorwandungen, das ebenfalls temperaturabhängig ist, mit der Art und dem Druck des im Druckkompensator befindlichen Gases, das kompressibel ist und so selbst elastisch als Volumenpuffer fungiert.
In das Gehäuse werden als Verfahren elastisch verformbare Körper gebracht, die selbst eine hermetische Begrenzung gegen in diesen Körpern herrschenden Gasdruck haben. Zur Vereinfachung werden diese Körper hier als "Druckkompensatoren" bezeichnet. Eine für den druckausgleichenden Erfolg notwendige Konstruktion der Druckkompensatoren beinhaltet eine genau abgestimmte Kombination vom Elastizitätsverhalten der Druckkompensatorwandungen, das ebenfalls temperaturabhängig ist, mit der Art und dem Druck des im Druckkompensator befindlichen Gases, das kompressibel ist und so selbst elastisch als Volumenpuffer fungiert.
Zwei Ausführungsbeispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen
als konstruktiver Auslegung:
- 1) In das Gehäuse wird ein vorzugsweise mit seiner Konstruktion nach innen wirkender Druckkompensator
eingebaut, der aus einem bis auf eine Seite verschlossenen Gummiteil besteht, wobei das Gummiteil an seinen
Außenseiten in das im Gehäuse hermetisch abgedichtete Schutzgas eintaucht und das Innenteil des
Druckkompensators mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht. Die Elastizität des Gummi-Formteiles
ist ist nun so abgestimmt, daß sich die beispielsweise aus Eigenerwärmung von Einbauteilen hervorgerufene
Schutzgasfüllungs-Expansion nicht als Druckerhöhung in dem hermetisch gedichteten Gehäuse auswirken
kann, da die Volumenänderung in dem Gehäuse von dem Druckkompensator durch Verkleinerung seines
inneren Volumens in Form von elastischem Ausweichen des Gummiformkörpers kompensiert wird, indem
der Volumenänderung im hermetisch gegen die äußere Atmosphäre gedichteten Gehäuse gefolgt werden kann.
Genau umgekehrt, bedingt durch eine Gasvolumenreduktion, kann ein derartiger Druckkompensator auch dann die gestellte Aufgabe lösen, weil sich dann über die Verbindung des Innenteiles nach außen eine Dehnung des Druckkompensators einstellt mit dem gleichen Ergebnis von geringen oder gar keinen Druckänderungen im hermetisch gegen äußere Einflüsse abgedichteten Innenraum des Gehäuses.
Sofern solche Druckkompensatoren aus gummiartigen Substanzen bestehend, bei Langzeitanwendungen durch wechselseitige Diffusion von Innen- und Außengasen oder von Innenflüssigkeiten und Außengasen sowie von Außenflüssigkeiten und Innengasen sowie Außen- und Innenflüssigkeiten als Trennmedium versagen, können die Druckkompensatoren aus metallischen Materialien in geeigneter Form, wie etwa Wellrohren, hergestellt werden.
Der Auswahl von für die Druckkompensatoren geeigneten und dabei beliebigen Materialien wird keine Erfindungshöhe beigemessen.
Kennzeichnend für die Erfindung ist es, daß die druckkompensierenden Teile selbst zur reversiblen und elastischen Volumenänderung geeignet sind. - 2) Die vorrichtungsbestimmende Konstruktion kann auch ohne eine einseitige Verbindung vom Innenteil des
Druckkompensators gegen die äußere Atmosphäre im für sich nach außen hermetisch abgeschlossenen
Gehäuse arbeiten.
Dabei bleibt der innere Teil des Druckkompensators, oder anders bezeichnet,dessen Innenwandungen in sich geschlossen. Der Druckkompensator hat dann beispielsweise die Form eines "Ballons" und wird so mit seiner Außenwandung im hermetisch gegen die äußere Atmosphäre abgedichteten Gehäuse dort innen angeheftet oder durch umgebende Führungsteile fixiert. Die Kompressibilität des als Verbund von elastischer Wandung und Gasfüllung wirkenden Druckkompensators entscheidet über die mögliche Volumenverkleinerung des zugehörigen Körpers im Falle der äußeren Drucksteigerung und über die mögliche Volumenvergrößerung infolge einer Druckerniedrigung im Innenbereich des nach außen hermetisch abgeschlossenen Gehäuses. Eine solche Anordnung empfiehlt sich bei der der Beherrschung von kleinen Volumenänderungen bzw. den damit verbundenen Druckänderungen. - 3) So ist es auch möglich, in teilflüssigkeitsgefüllten und gegen die äußere Atmosphäre hermetisch abgedichteten Gehäusen, einen Volumenrest mit Gasen und speziell auch Schutzgasen aufzufüllen und so ein
Alle Verfahren und deren zugehörigen Vorrichtungen eignen sich vorzugsweise für die Minderung oder
Eliminierung von druckinduzierten Verbiegungen an dünnwandigen Fenstern, die mit beliebigen
Dichtungsmitteln an drucksteifen Gehäusen verbundartig angebracht sind und wobei Gase oder Flüssigkeiten
gegen die äußere Atmosphäre abgedichtet in diesen Gehäusen eingefüllt sind und deren Volumina sich durch
thermische Einflüsse ändern können. Die äußere Atmosphäre kann auch durch Flüssigkeiten ersetzt sein, wenn
es sich beispielsweise um Tauchgeräte handelt.
Bei sehr hohen Drücken können die in sich geschlossenen Druckkompensatoren nach Beispiel 2 auch
kompressible Flüssigkeiten enthalten, die sieh erfindungsgemäß in einer in sich geschlossenen Begrenzung
aus elastischem Material befinden.
Es kann sinnvoll sein, die Druckkompensatoren für ihre Funktion als Volumenaufnehmer speziell zu
gestalten. So hat es sich beispielsweise bewährt, fingerhandschuhartige Druckkompensatoren aus
gummiartigem Material, die an der Innenwandung mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung stehen und
mit der Außenwandung in das hermetisch nach außen abgedichtete Gehäuse ragen, in einem die
Außenwandung umgebenden Rohr zu führen, das so lang ist, daß die Führung auch bei nicht geändertem
Innendruck im hermetisch gegen die äußere Atmosphäre abgedichteten Gehäuse gewährleistet ist. Bei
Druckerhöhungen kann sich dann der Druckkompensator gegen die äußere Atmosphäre einrollen; bei
Druckerniedrigung längt sich der Druckkompensator auch durch die Eigenelastizität der Wandung wieder
aus. Hierdurch kommt man zu einem geometrisch definierten Ausdehnungsverhalten, was den Vorteil hat, daß
man beispielsweise benachbarte optische Strahlengänge nicht durch Einschieben von nicht transparentem
Material stören kann. Durch geeignete Querschnitts-Formgebung, wie etwa bei einem Bourdon-Rohr
üblich, lassen sich weitere Lösungen zum volumeninduzierten Bewegungsablauf der Druckkompensatoren
realisieren.
Claims (6)
1. Verfahren und Vorrichtungen zur Regulierung von Druckänderungen in gegen die äußere Umgebung
hermetisch abgedichteten sowie innen flüssigkeits- oder gasgefüllten Gehäusen mit mindestens einem
Fenster aus elastischem Material für den Durchtritt von elektromagnetischer Strahlung und bestimmt für die
Aufnahme von durch Emission oder Absorption auch in zeitlichen Intervallen eigenerwärmter Einbauten wie
beispielsweise elektrischen, elektronischen, elektromechanischen oder elektrooptischen Komponenten
dadurch gekennzeichnet,
daß Druckkompensatoren im Inneren der nach außen hermetisch abgedichteten Gehäuse in Gestalt von
volumenveränderlichen Hohlkörpern benutzt werden, die aus Wandungen von elastischem Material bestehen
und entweder mit Gas bestimmter Art oder Gasgemischen bestimmter Art oder mit Flüssigkeiten
bestimmter Art oder Flüssigkeitsgemischen bestimmter Art inwendig so gefüllt sind, daß diese Gase oder
Flüssigkeiten nicht mit den Gasen oder Flüssigkeiten in der Gehäusefüllung direkt zusammen kommen
können und das elastische Verhalten von Kompensatorwandung und Kompensatorfüllung als resultierende
elastische Gesamtformänderung den thermisch durch Ausdehnung oder Kontraktion bedingten
Druckänderungen in den Medien der hermetisch nach außen abgedichteten Gehäuse durch Volumenänderung
so ausweicht, daß Druckänderungen minimiert oder vermieden werden.
2. Verfahren und Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbereich des als Hohlkörper
fungierenden Druckkompensators mit der Umgebung des Gehäuses in Verbindung steht, während die
Wandung des Druckkompensators außen mit der Füllung des nach außen abgedichteten Gehäuses in
Berührung steht.
3. Verfahren und Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbereich des als Hohlkörper
fungierenden Druckkompensators nicht mit der Umgebung des Gehäuses in Berührung steht und die
Wandung des Druckkompensators außen mit der Füllung des nach außen abgedichteten Gehäuses in
Berührung steht
4. Verfahren und Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch
wirkenden und als Hohlkörper ausgebildeten Druckkompensatoren in und/oder auswendig mechanische
Führungen erhalten, die volumenbedingte Formänderungen der Druckkompensatoren in bestimmte
geometrische Anordnungen zwingen oder als Formänderungsbegrenzungen wirken.
5. Verfahren und Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
Gasfüllungen in den Druckkompensatoren mit bestimmtem Druck voreingestellt werden.
6. Verfahren und Vorrichtungen nach 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Inneren der
Druckkompensatoren sowohl Flüssigkeit als auch Gas befindet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998107886 DE19807886A1 (de) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Druckkompensation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998107886 DE19807886A1 (de) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Druckkompensation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19807886A1 true DE19807886A1 (de) | 1999-08-26 |
Family
ID=7858849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998107886 Withdrawn DE19807886A1 (de) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Druckkompensation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19807886A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100485570C (zh) * | 2005-12-09 | 2009-05-06 | 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 | 一种用于集装箱、厢式货车及冷机的调压装置 |
EP2448389A1 (de) * | 2010-11-02 | 2012-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrisches Gerät |
-
1998
- 1998-02-25 DE DE1998107886 patent/DE19807886A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100485570C (zh) * | 2005-12-09 | 2009-05-06 | 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 | 一种用于集装箱、厢式货车及冷机的调压装置 |
EP2448389A1 (de) * | 2010-11-02 | 2012-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrisches Gerät |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005020569A1 (de) | Implantat zur Messung des intrakorporalen Druckes mit telemetrischer Meßwertübertragung | |
DE102010055249B4 (de) | Dichtewächter | |
EP3161443A1 (de) | Trockenmodul für einen relativdruckmessaufnehmer | |
DE10319417A1 (de) | Druckaufnehmer mit Temperaturkompensation | |
DE102014218333A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten von Schutzgas in ein Receiverrohr | |
DE102007048203A1 (de) | Füllstandmessgerät mit explosionssicherem Gehäuse | |
EP1126259A1 (de) | Drucksensor | |
EP0008351B1 (de) | Flüssigkeitsgefülltes Druckmessgerät | |
DE102010063062A1 (de) | Schutzrohrinnenteil für ein Thermometer mit einem Schutzrohr | |
EP3721041A1 (de) | Isolierverglasung umfassend druckausgleichskörper mit membran und kapillare | |
DE202008001864U1 (de) | Kunststoffgehäuse mit integrierter rückseitiger Dämmung für thermische Sonnenkollektoren | |
EP3588042B1 (de) | Druckelement | |
EP3516148A1 (de) | Isolierverglasung und deren verwendung | |
DE19807886A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Druckkompensation | |
DE102010052108A1 (de) | Aufprallkörper zum Schutz eines Bauteils vor einem Aufprall sowie ein System zur Erfassung des Aufpralls an einem Bauteil | |
DE2231967B2 (de) | Dekompressimeter | |
DE1501263B1 (de) | Kuehlvorrichtung | |
DE102018123041A1 (de) | Druckmesseinrichtung | |
DE102008018504A1 (de) | Sensoranordnung | |
DE102013100324A1 (de) | Gerät mit elektrischen oder elektronischen Komponenten | |
DE2718563A1 (de) | Gasdichtes gehaeuse fuer eine elektronische einrichtung | |
DE3445674C1 (de) | Vorrichtung zum Kühlen optoelektronischer Bauelemente | |
EP2169172A2 (de) | Fenster, insbesondere Wohndachfenster | |
EP2995922B1 (de) | Gasdruckmessvorrichtung | |
DE102018100716B3 (de) | Druckmessgerät |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |