DE202004001139U1

DE202004001139U1 - Druckausgleichselement

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Publication number: DE202004001139U1
Application number: DE202004001139U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2014-01-28

Abstract

Druckausgleichselement (2) zum Einbau in eine Gehäusewand (54), mit einem Grundteil (4), mit einem auf dem Grundteil (4) angeordneten Deckelteil (6), wobei in dem Druckausgleichselement (2) mindestens ein Gasaustauschkanal (8) vorgesehen ist, in dem ein Filterelement (10) angeordnet ist, wobei das Deckelteil (6) mindestens einen Oberflächenabschnitt (38) aufweist, der an mindestens einem Halteabschnitt (36) des Grundteils (4) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (38) des Deckelteils (6) und der Halteabschnitt (36) des Grundteils (4) zumindest bereichsweise dichtend miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement zum Einbau in eine Gehäusewand, mit einem Grundteil, mit einem auf dem Grundteil angeordneten Deckelteil, wobei in dem Druckausgleichselement mindestens ein Gasaustauschkanal vorgesehen ist, in dem ein Filterelement angeordnet ist, wobei das Deckelteil mindestens einen Oberflächenabschnitt aufweist, der an mindestens einem Halteabschnitt des Grundteils anliegt.
Ein solches Druckausgleichselement ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus einem Katalog der Firma Gore unter der Bezeichnung "POV/M 12 × 1,5" bekannt. Ein solches Druckausgleichselement kann in die Wand eines Gehäuses, beispielsweise eines geschlossenen Behälters, eingebaut werden, um einen Druckaustausch des in dem Gehäuse enthaltenen Mediums mit dem Medium außerhalb des Gehäuses zu ermöglichen. Das Filterelement in dem Gasaustauschkanal ist als eine mikroporöse Membran ausgebildet, die für Luft und Feuchtigkeitsdampf durchlässig ist, aber für Wasser, Staub und Schmutz undurchlässig ist. Die Membran ist bspw. aus Polytetrafluoräthylen (expanded polytetraflouroehtylene, ePTFE) gefertigt. Die Membran kann hydrophob und oleophob ausgebildet sein. Durch die Membran wird verhindert, dass Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in das Innere des Gehäuses eindringen kann, und gleichzeitig aber ein Gasaustausch aus dem Gehäuseinneren mit der Umgebung ermöglicht.
Die Druckausgleichselemente können verschiedenen Schutzklassen zugeordnet werden. So kann einem Druckausgleichselement beispielsweise eine der Klassen IP67 bzw. IP68 zugeordnet werden, wodurch die Druckwasserdichtigkeit eines Druckausgleichselements angegeben werden kann. Die Druckwasserfestigkeit des genannten Ventils von Gore beträgt beispielsweise 0,1 bar für eine Belastungsdauer von 30 Minuten. Eine weitere Schutzklasse ist die Klasse IP69K, der ein Druckausgleichselement zugeordnet wird, wenn es einem Hochdruckreinigungsvorgang standhält, der wie folgt definiert ist: Wasser wird mit einem Druck von 100 bar aus drei verschiedenen Richtungen mit einem Abstand von 10 cm auf das Druckausgleichselement gesprüht. Hält das Druckausgleichselement dieser Belastung stand, wird es der Klasse IP69K zugeordnet. Diese Schutzklasse ist insbesondere in der Lebensmitteltechnik und der Pharmazie von Bedeutung, da dort Produktions- und Abfüllanlagen oft einer besonders gründlichen Reinigung unterzogen werden müssen. Dabei ist es wichtig, dass ein Eindringen von Wasser in Gehäuse von elektrischen Anlagen wirksam verhindert wird.
Es hat sich bei dem eingangs genannten Ventil herausgestellt, dass es trotz der Zuordnung zur Klasse IP69K möglich sein kann, dass sich das Deckelteil vom Grundteil löst. Dies liegt daran, dass unter Hochdruck stehendes Wasser zwischen den Oberflächenabschnitt des Deckelteils und den Halteabschnitt des Grundteils gelangen kann, so dass ein Druckpolster mit ansteigendem Druck aufgebaut wird, das den Deckelteil schließlich absprengen kann.
Ausgehend von dieser Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Druckausgleichselement bereitzustellen, mit dem ein unerwünschtes Abheben des Deckelteils vom Grundteil verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Oberflächenabschnitt des Deckelteils und der Halteabschnitt des Grundteils zumindest bereichsweise dichtend miteinander verbunden sind. Hierdurch kann vermieden werden, dass Wasser zwischen das Grundteil und das Deckelteil eindringt und sich dazwischen ein Druckpolster zwischen aufbaut, das letztlich zu einem Ablösen des Deckelteils vom Grundteil führt. Es ist nichtnotwendig, dass der Oberflächenabschnitt und der Halteabschnitt in ihrer gesamten Erstreckung dichtend miteinander verbunden sind. Es genügt, wenn zumindest ein Bereich vorhanden ist, in dem der Oberflächenabschnitt und der Halteabschnitt dichtend miteinander verbunden sind, so dass ein unter Druck stehendes Medium nicht in den Kontaktbereich zwischen diesen Teilen des Oberflächenabschnitts bzw. Halteabschnitts gelangen kann.
Das Grundteil und das Deckelteil können im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dies erleichtert das Einsetzen des Druckausgleichselementes in die Bohrung eines Gehäuses. Das Grundteil kann beispielsweise über eine Verschraubung an einer Gehäusewand befestigt sein.
Im Folgenden werden vorteilhafte geometrische Ausbildungen für den Oberflächenabschnitt und den Halteabschnitt beschrieben. Diese können eben ausgebildet sein, so dass der Oberflächenabschnitt flächig auf den Halteabschnitt aufgedrückt werden kann. Bei rotationssymmetrischem Grundteil und Deckelteil sind der Oberflächenabschnitt und der Halteabschnitt vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise ringförmig ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Oberflächenabschnitt und der Halteabschnitt auch als Sektor eines Rings ausgebildet sein können.
Der Oberflächenabschnitt und der Halteabschnitt können auch im wesentlichen zylindrisch oder konisch ausgebildet sein. Bei diesen Ausführungsformen wird die Verbindung durch eine in radialer Richtung dichte Anlage von Oberflächenabschnitt und Halteabschnitt gebildet.
Das Grundteil und das Deckelteil können aus Kunststoff gebildet sein, wodurch das Druckausgleichselement besonders preiswert herstellbar ist. Das Grundteil und das Deckelteil können aber auch aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, gebildet sein, um eine besonders hohe Medienresistenz aufzuweisen.
Die dichte Verbindung zwischen dem Oberflächenabschnitt des Deckelteils und dem Halteabschnitt des Grundteils kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung gebildet sein.
Bei Verwendung von Kunststoffmaterialien kommt hierbei insbesondere eine Ultraschallschweißverbindung oder eine Laserschweißverbindung in Betracht. Aufgrund der sehr kurzen Schweißzeiten eignet sich das Ultraschallschweißverfahren besonders für die Großserienherstellung eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselements. Hohe Arbeitsgeschwindigkeiten sind aufgrund der hohen Energiedichte eines Laserstrahlers auch bei einer Laserschweißverbindung möglich. Es ist allerdings darauf zu achten, dass die Energiedichte so dosiert wird, dass die Materialien des Grundteils und des Deckelteils nicht zersetzt werden.
Eine Reibschweißverbindung eignet sich sowohl bei Verwendung von Kunststoff als auch von Metall für Grundteil und Deckelteil. Auch hierbei sind verhältnismäßig kurze Prozesszeiten erreichbar, wobei sich für rotationssymmetrische Druckausgleichselemente das Rotationsreibschweißen besonders gut eignet.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Verbindung durch eine Presspassung gebildet ist. Die Presspassung ermöglicht es, eine lösbare Verbindung zwischen Deckelteil und Grundteil herzustellen, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, dass der Oberflächenabschnitt des Deckelteils und der Halteabschnitt des Grundteils im Bereich der Presspassung dichtend miteinander verbunden sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Gasaustauschkanal Kanalabschnitte aufweist, wobei sich ein erster Kanalabschnitt von einem freien Ende des Grundteils bis zu dem Filterelement und ein zweiter Kanalabschnitt von dem Filterelement bis zu im Deckel vorgesehenen Gasaustauschöffnungen erstreckt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der zweite Kanalabschnitt labyrinthartig ausgebildet ist. Somit kann unter Druck stehendes Medium in der Umgebung des Druckausgleichselements nicht direkt auf die Membran wirken, die nur bis zu einem Maximaldruck wasserundurchlässig ist. Durch den labyrinthartigen Kanalabschnitt kann der Druck des auf das Druckausgleichselement wirkenden Mediums abgeschwächt werden, so dass letztlich eine höhere Druckwasserdichtigkeit des Druckausgleichselements gewährleistet werden kann.
Das Grundteil oder ein am Grundteil festgelegtes Sicherungselement kann dem Deckelteil zugewandte Stege aufweisen, die durch Gasaustauschdurchbrüche unterbrochen sind. Durch die Stege kann der zweite Kanalabschnitt räumlich begrenzt werden. Die Stege können auch dazu dienen, dass sich das Deckelteil auf diesen abstützen kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Gasaustauschöffnungen des Deckelteils und die Gasaustauschdurchbrüche des Grundteils versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann ein labyrinthartiger Gasaustauschkanal gebildet werden, wodurch, wie oben beschrieben, das Druckausgleichselement besonders druckwasserdicht ausgeführt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselements aus Kunststoff;
2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Druckausgleichselements gemäß 1;
3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselements aus Edelstahl und
4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Druckausgleichselements gemäß 3.
In 1 ist ein aus Kunststoff hergestelltes Druckausgleichselement insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Dieses weist im wesentlichen ein Grundteil 4 auf, auf dem ein Deckelteil 6 angeordnet ist. Im Druckausgleichselement 2 ist ein Gasaustauschkanal 8 vorgesehen, in dem ein Filterelement in Form einer mikroporösen Membran 10 aus Polytetrafluoräthylen (ePTFE) angeordnet ist. Die Membran 10 luft- und gasdurchlässig, jedoch undurchlässig für Wasser, Schmutz und Staub.
Das Grundteil 4 weist einen im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Stutzen 12 auf, der auf seiner Außenseite mit einem Außengewinde 14 versehen ist. Der Stutzen 12 mündet an seinem dem Deckelteil 6 zugewandten Ende an einem Bund 16, dessen Außenseite eine Angriffsfläche 18 für einen Maulschlüssel aufweist. Der Bund 16 bildet nach radial innen gerichtet Abstützelemente 20 für die Membran 10. Die Abstützelemente 20 sind durch Öffnungen 22 unterbrochen.
Der Bund 16 weist ferner auf seinem dem Deckelteil 6 zugewandten Seite einen Ringsteg 24 auf. Die zylindrische Innenfläche des Ringstegs 24 dient als Anlagefläche für den äußeren Rand der Membran 10. Diese liegt einerseits auf den Abstützelementen 20 und außerdem an der genannten Innenfläche 26 des Ringstegs 24 an. In dieser Lage ist die Membran 10 durch einen Sicherungsring 28 gehalten, der in den Ringsteg 24 eingepresst ist, so dass die Membran sicher und mediendicht am Grundteil 4 befestigt ist. Der Sicherungsring 28 ist mit dünnen, von der Membran 10 weg weisenden Stegen 30 versehen, zwischen denen Gasaustauschdurchbrüche 32 gebildet sind.
Der Ringsteg 24 weist eine zylindrische Außenfläche 34 auf. Diese grenzt an eine Oberfläche des Bunds 16, die einen Halteabschnitt 36 für einen Oberflächenabschnitt 38 des Deckelteils 6 bildet. Der Oberflächenabschnitt 38 ist gebildet durch eine im wesentlichen ringförmige, dem Bund 16 des Grundteils 4 zugewandte Oberfläche einer zylindrischen Ringwand 40. Diese ist mit einer Rändelung 40 versehen. An die Ringwand 40 schließt sich eine scheibenförmige Deckelplatte 42 an.
Aus 2 ist ersichtlich, dass der Oberflächenabschnitt 38 des Deckelteils 6 einen nasenförmigen Vorsprung 44 aufweist, der komplementär zu einer im Halteabschnitt 36 des Grundteils 4 vorgesehenen Ringnut 46 ausgebildet ist. Das Deckelteil 6 ist mit seinem Oberflächenabschnitt 38 und mit dem nasenförmigen Vorsprung 44 mit dem Halteabschnitt 36 und der Ringnut 46 verschweißt. Hierdurch ist das Deckelteil 6 dichtend mit dem Grundteil 4 verbunden.
Das Deckelteil 6 weist in der Ringwand 40 ausgebildete Gasaustauschöffnungen 48 auf. Somit kann Gas (z.B. Luft und Feuchtigkeitsdampf) entlang eines ersten Kanalabschnitts 50, der innerhalb des Stutzens 12 des Grundteils 4 gebildet ist, der sich bis hin zur Membran 10 erstreckt und weiter über den zweiten Kanalabschnitt 52, der sich von der Membran 10 bis hin zu den Gasaustauschöffnungen 48 erstreckt, ausgetauscht werden.
Das Druckausgleichselement 2 kann, wie in 2 dargestellt, in eine Gehäusewand 54 eingebaut werden. Hierfür weist die Gehäusewand 54 eine kreisförmige Einbauöffnung 56 auf, in der das Grundteil 4 des Druckausgleichselements aufgenommen ist. Das Druckausgleichselement 2 ist mit Hilfe einer Mutter 58 an der Gehäusewand 54 gesichert. Um zu vermeiden, dass Gas oder Flüssigkeit durch die Einbauöffnung 56 in der Gehäusewand 54 ausgetauscht werden kann, ist zwischen dem Bund 16 des Grundteils 4 und der Gehäusewand 54 ein O-Ring 60 vorgesehen. Alternativ kann in der Einbauöffnung 56 auch ein Innengewinde ausgebildet sein, das mit dem Außengewinde des Grundteils ein Eingriff tritt, wodurch das Druckausgleichselement 2 an der Gehäusewand 54 gehalten ist.
Das in 3 dargestellte Druckausgleichselement 2' ist aus Edelstahl hergestellt und weist einen zum in 1 und 2 dargestellten Druckausgleichselement 2 ähnlichen Aufbau auf. So ist ein Grundteil 4' vorgesehen, auf dem ein Deckelteil 6' angeordnet ist, wobei das Druckausgleichselement 2' einen Gasaustauschkanal 8' aufweist, in dem eine Membran 10' als geeignetes Filterelement vorgesehen ist. Das Grundteil 4' weist einen im wesentlichen zylindrischen Stutzen 12' auf, an dessen Außenseite ein Außengewinde 14' vorgesehen ist. Der Stutzen 12' weist auf etwa halber Höhe des Grundteils 4' einen nach außen weisenden Bund 16' auf, der mit einer Angriffsfläche 18' für einen Schraubenschlüssel versehen ist.
Das Grundteil 4' erstreckt sich in Richtung des Deckelteils 6' bis hin zu einem ringförmigen Abstützelement 20', das eine zylindrische Öffnung 22' begrenzt. Das Abstützelement 20' weist radial außen und dem Deckelteil 6' zugewandt einen relativ dünnwandigen Ringsteg 24' auf. An dessen Innenfläche 26' sind durch eine Presspassung zwei Sicherungsringe 28a und 28b festgelegt. Der Sicherungsring 28a stützt sich auf das Abstützelement 20' und bietet eine Anlagefläche für einen Außenabschnitt der Membran 10. Die Membran 10' ist zwischen den Sicherungsringen 28a und 28b mediendicht eingefasst.
Zwischen dem Bund 16' und dem Abstützelement 20' ist ein im wesentlichen zylindrischer Absatz gebildet, der einen leicht konischen Halteabschnitt 36' bildet. An diesem liegt ein ebenfalls leicht konisch ausgebildeter Oberflächenabschnitt 38' der Ringwand 40' des Deckelteils 6' dichtend an. Der Halteabschnitt 36' und der Oberflächenabschnitt 38' sind über eine Presspassung miteinander verbunden.
Das Druckausgleichselement 2' ermöglicht den Gasaustausch in einem ersten Kanalabschnitt 50', der sich innerhalb des Grundteils 4' bis hin zur Membran 10' erstreckt und in einem zweiten Kanalabschnitt 52', der sich von der Membran 10' bis hin zu Gasaustauschöffnungen 48' erstreckt, die im Deckelteil 6' ausgebildet sind.
Auch das Druckausgleichselement 2' kann in ein (nicht dargestelltes) Gehäuse eingebaut werden und über einen O-Ring 60' gegenüber einer Gehäusewand abgedichtet werden.
Die dargestellten Druckausgleichselemente gewährleisten eine hohe Wasserdruckdichtigkeit und vermeiden es durch ihre als Schweiß- oder Presspassung ausgebildete, dichtende Verbindungen, dass ein Medium unter Druck in den Verbindungsbereich zwischen Grundteil 4 bzw. 4' und Deckelteil 6 bzw. 6' gelangt und somit das Deckelteil 6 bzw. 6' vom Grundteil 4 bzw. 4' abgehoben werden kann.

Claims

Druckausgleichselement (2) zum Einbau in eine Gehäusewand (54), mit einem Grundteil (4), mit einem auf dem Grundteil (4) angeordneten Deckelteil (6), wobei in dem Druckausgleichselement (2) mindestens ein Gasaustauschkanal (8) vorgesehen ist, in dem ein Filterelement (10) angeordnet ist, wobei das Deckelteil (6) mindestens einen Oberflächenabschnitt (38) aufweist, der an mindestens einem Halteabschnitt (36) des Grundteils (4) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (38) des Deckelteils (6) und der Halteabschnitt (36) des Grundteils (4) zumindest bereichsweise dichtend miteinander verbunden sind.
Druckausgleichselement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (10) als eine Membran ausgebildet ist, die zwar gasdurchlässig ist, für Wasser, Schmutz und Staub aber undurchlässig ist.
Druckausgleichselement (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) aus mikroporösem Polytetrafluoräthylen gebildet ist.
Druckausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (4) und das Deckelteil (6) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sind.
Druckausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (38) und der Halteabschnitt (36) eben ausgebildet sind.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (38) und der Halteabschnitt (36) zumindest abschnittsweise ringförmig ausgebildet ist.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (38) und der Halteabschnitt (36) im Wesentlichen zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet sind.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (38) und der Halteabschnitt (36) im Wesentlichen zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet sind.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (4) und das Deckelteil (6) aus Kunststoff gebildet sind.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (4) und das Deckelteil (6) aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, gebildet sind.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine Schweißverbindung gebildet ist.
Druckausgleichselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine Ultraschallschweißverbindung gebildet ist.
Druckausgleichselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine Laserschweißverbindung gebildet ist.
Druckausgleichselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine Reibschweißverbindung gebildet ist.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine Presspassung gebildet ist.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustauschkanal (8) Kanalabschnitte aufweist, wobei sich ein erster Kanalabschnitt (50) von einem freien Ende des Grundteils (4) bis zur Membran (10) und ein zweiter Kanalabschnitt (52) von der Membran (10) bis zu im Deckel (6) vorgesehenen Gasaustauschöffnungen (48) erstreckt.
Druckausgleichselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanalabschnitt (52) labyrinthartig ausgebildet ist.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (4) oder ein am Grundteil (4) festgelegtes Sicherungselement (28) dem Deckelteil zugewandte Stege (30) aufweist, die durch Gasaustauschdurchbrüche (32) unterbrochen sind.
Druckausgleichselement nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustauschöffnungen (48) des Deckelteils (6) und die Gasaustauschdurchbrüche (32) des Grundteils (4) versetzt zueinander angeordnet sind.