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Die
Erfindung betrifft eine Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement
kleinen Bauvolumens und großer
Membranfläche
für verkabelte
und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse.
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Diese
Anschluß-,
Schalt- und Verteilerkästen – so sie
nicht Innen vollkommen vergossen sind – unterliegen – sowohl
bei Anwendungen im Innen- wie im Außenbereich – physikalischen Gesetzen,
wie der Bildung von Innenfeuchtigkeit bis Wasser aufgrund von Temperatur-
und Druckwechseln, Stichwort Taupunkt-Wasserbildung. Bei preissensiblen
Anwendungen im Außenbereich
wird der Hohlkörper
des Anschluß-,
Schalt- und Verteilerkastens mit wasserabführenden Durchgangsbohrungen
versehen. In der Installationstechnik werden häufig – schutzartabhängig – diese
Bohrungen durch Filter poröser
Materialien, Labyrinthe, Schikanen oder Ventile ergänzt, um von
Außen
eindringendes Wasser abzuweisen. Bei Applikationen der Verkehrstechnik
hilft der teure, nicht umweltfreundliche Gehäuse-Innenverguß unter Luftabschluß. Eine
preiswerte, alternative Lösung stellt
die Schaffung von semipermeablen Gehäuseöffnungen dar. Hierbei werden
die Gehäuseöffnungen
durch Filter ergänzt,
die nur in einer Richtung eine Öffnung
durch Mikroporen aufweisen, auch Membranventile oder Druckausgleichselemente
genannt.
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Druckausgleichselemente
mit atmungsaktiver semipermeabler Durchführung in geschlossene Gehäuse wasser-
und explosionsgeschützter
Art und mit/ohne elektromagnetischer Abschirmung sind aus dem Stand
der Technik bekannt. Derartige Druckausgleichselemente werden für unterschiedlichste
Anwendungen benötigt
und sind entsprechend vielfältig ausgeformt.
Sie werden je Verwendungszweck aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt,
enthalten zusätzliche
Scheiben und/oder Dichtungen/Dichtringe/Tüllen.
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Durchführungen
und/oder ihre Einzelteile sind genormt; in der Installationstechnik
werden Kabeldurchführungen
alter Bauart unter der Bezeichnung Panzerrohrgewinde (Pg)-Verschraubung
mit nichtmetrischem Gewinde, Pg7 ... Pg48, entsprechend neuer zugelassener
Bauart mit metrischem Gewinde M12 ... M63, gehandelt.
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Kabel-/Schlauchdurchführungen
bestehen aus einem Abschnitt Zylinder mit meist beidseitigem Gewinde
und einem Anschlag, der den dichtenden Abschluß zu einer Wandung bildet.
Zur Befestigung wird entweder der Abschluß mit der Wandung ver schraubt – der Abschluß enthält umlaufend
Bohrungen – oder
der Zylinder wird wandungsrück-/gehäuseseitig
mit einer Gegen-/Kontermutter verschraubt. Auf der Seite der Kabeleinführung gibt
es entweder eine Kabeltülle
mit Dichtung und Scheibe und/oder eine angespritzte oder lose Kabelkralle,
wobei das Kabel durch eine Hutmutter dichtend gequetscht wird, oder
auch eine Schraubschelle mit Dichtung und angespritztem Kabelbiegeschutz.
Zubehörteile sind
bekannt als Dichtungs-/Würgenippel
und Blindstopfen/Verschlußschrauben.
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Wird
die Kabel-/Schlauchdurchführung
ohne Kabel/Schlauch als Belüftungskanal
genutzt, erhält man
eine Gehäusedurchführung als
Druckausgleichsverschraubung, wobei der Luftdruckausgleich über ein
Druckausgleichselement mit einer semipermeablen Membran erfolgt.
Die semipermeable Membran ist atmungsaktiv, verhindert den Eintritt
von Feuchtigkeit/Wasser in das verkabelte und/oder mit Elektrik/Elektronik
ausgestattete Gehäuse
und erlaubt den Austritt von Feuchtigkeit/Wasser/-dampf aus dem
Gehäuse.
Die Dimensionierung der Druckausgleichsverschraubung bzw. des -elements
bzw. des Durch-/Auslaßvolumens
ist von den klimatischen Gegebenheiten im und um das verkabelte
und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse abhängig und
muß im
Einzelfall geprüft
werden.
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Die
Anwendungen erstrecken sich von Anschluß-, Schalt- und Verteilerkästen der
Installations-/Gerätetechnik
der Gebäudesystem-
und Anlagentechnik bis zu Anwendungen der Luft- und Raumfahrt, der
Verkehrstechnik sowie maritimen Anwendungen. Aufgrund der Vielfältigkeit
der Applikationen wird die obige, grobe Beschreibung nicht vertieft.
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Im
folgenden wird der Stand der Technik bezogen auf Druckausgleichsverschraubungen
bzw. -elemente mit atmungsaktiver semipermeabler Membran gewürdigt.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2005 011 301.8 stellt eine Kabeldurchführung mit
Membranventil vor. In dieser Applikation wird eine Kabeldurchführung – auch als
Pg-Verschraubung im Handel bekannt – mit einem Druckausgleichselement versehen.
Der Vorteil dieser Anwendung liegt in der Kombination von Kabeldurchführung und
Druckausgleichselement in einem Teil, so daß ein elektrisch verdrahtetes
Gehäuse
höherer
Schutzart durch die semipermeablen Kabeleinführung auch innenraumfeuchtigkeitsgeschützt ist.
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Als
Nachteil kann höchstens
angeführt
werden, daß das
Durchtrittsvolumen durch die semipermeable Öffnung auch durch das eingeführte Kabel bestimmt
wird.
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Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2004 001 139 betrifft ein zum Einbau in eine Gehäusewand
geeignetes Druckausgleichselement, bestehend aus einem in eine Wand
einbaubaren Hohlzylinder mit Außengewinde und zum Wandabschluß hin durch einen O-Ring gedichtet
sowie eine den luftdurchströmten Hohlzylinder
abschließende
ebene luft- und gasdurchlässige,
jedoch wasser-, schmutz- und staubabweisende Membran, wobei der
Hohlzylinder – wie die
Membran – durch
eine auf diesem befestigte Kappe mit Luftaustrittslöchern geschützt ist.
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Das
Luftdurchtrittsvolumen ist durch den kleinsten Durchmesser im Strömungskanal
in Verbindung mit der ebenen Membran gegeben; ein größeres Luftdurchtrittsvolumen
kann nur durch das nächst größere Druckausgleichselement
der Baureihe oder durch Montage weiterer Druckausgleichselemente erreicht
werden.
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In
der europäischen
Patentschrift
EP 1 130 944 /deutsche
Patentschrift
DE 600 07 504 wird
ein Armbanduhr-Telefon mit einem Mikrofon und einem Druckausgleichselement
vorgestellt, wobei das Mikrofon von einer undurchlässigen Membran
bedeckt ist in deren unmittelbarer Nähe sich das aus einer hydrophoben
Scheibe bestehende Druckausgleichselement befindet und beide – Mikrofon/Membran
und Druckausgleichselement/Scheibe – zu einer Kammer mit einer
langen Öffnung
gewandt sind, die in dem Gehäuse
ausgebildet in die äußere Umgebung
der Telefonuhr mündet.
Die Applikation weist doch erhebliche Unterschiede zu obiger Aufgabenstellung aus.
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Gemäß deutscher
Patentschrift
DE 198 40 761 wird
ein Verfahren zur Herstellung eines feuchtigkeitsundurchlässigen Druckausgleichselements für ein Gehäuse vorgeschlagen,
wegen der schwierigen und nicht lückenlosen – und damit nicht feuchtigkeitsabweisenden – Befestigung
der Webstoffabdeckung, die mikrofeinen Öffnungen derselben in Durchmesser
und Maschendichte durch Laserbohren im Kunststoffgehäuse herzustellen.
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Das
Verfahren eignet sich nur für
Serienanwendungen, da der Luftvolumenstrom durch das Druckausgleichselement – Laserbohrungen
im Gehäuse – bei x-beliebiger
Applikation – vor
allen Dingen in der Installationstechnik – nicht von Anfang an oder
unterschiedlich definiert ist.
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Die
deutsche Offenlegung
DE 100
57 912 offenbart ein Druckausgleichselement für elektrische Steckverbindungen
zwecks Be- und Entlüftung
der Innenräume
derselben. Dieserhalb wird das Gehäuse der Steckverbindung mit
einer Durchgangsbohrung versehen und durch ein dichtendes Druckausgleichselement – einer
durchbohrten Maschinenschraube ähnlich,
kopfseitig mit einer in einer Stufe gedeckelt eingelassenen Membran
versehen – abgeschlossen.
Die kleine, scheibenförmige
Membran liegt senkrecht zur Durchgangsbohrung im Kopf; der Abschlußdeckel
enthält
kleine Belüftungsöffnungen.
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Eine
weitere Applikation zeigt das Druckausgleichselement als oberflächenbündig schließenden Stopfen
mit Sackbohrung, scheibenförmiger
Membran an offener Seite und kleinen Belüftungsbohrungen am Ende der
Sackbohrung. Weitere Möglichkeiten
der Ausführung
des Stopfens sind durch die Zweiteilung desselben mit innenliegender
Scheibenmembran und umspritzter Scheibenmembran gegeben.
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Das
Druckausgleichselement ist zur Be-/Entlüftung kleiner Hohlräume vorgesehen,
wobei die Belüftungsöffnungen
im Deckel den Durchsatz bestimmen.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE 91
15 939 zeigt eine Schaltgeräteaufnahme und einen Deckel
für ein
ultraschallgeschweißtes
Druckausgleichselement, welches aus einer mehrschichtigen, scheibenförmigen Membran
mit innenliegendem Vlies und außenliegender,
wasserabweisender Faserfolie besteht. Der zylinderförmige Aufnahmekörper des Druckausgleichselements,
dessen Innenseiten sich wasserabführend nach Außen konisch öffnen, wird durch
Reibverschweißung
mit der Gehäuse wand verbunden.
Der die Membran schützende
Deckel weist innen ein vor Spritzwasser schützendes Entlüftungslabyrinth
auf. Der Abstand zwischen Membran und Deckel sollte 8 mm nicht unterschreiten,
auch sollte der Innendurchmesser des zylinderförmigen Aufnahmekörpers des
Druckausgleichselements 8 mm nicht unterschreiten, um die Bindung
eines durch Oberflächenspannung
zusammenhängenden
Wassertropfens zu verhindern.
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Schaltgeräteaufnahme,
Deckel und Druckausgleichselement sind aufeinander abgestimmt und bilden
eine Belüftungseinrichtung
für ein
bestimmtes elektrisches Schaltgerät.
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Die
europäische
Patentschrift
EP 616 736 /deutsche
Anmeldung
DE 41 40 487 beschreibt ein
Druckausgleichselement in einer Steckerleiste. Steckerleisten bilden
die elektrische und mechanische Schnittstelle zwischen elektrik-
und/oder elektronikbestückten
Gehäusen
und der Außenraum-Verdrahtung.
Bilden Steckerleisten den Abschluß zu gedichteten Gehäusen, kann
die Steckerleiste mit einem Druckausgleichselement versehen werden.
Gemäß der obigen
Anmeldung sind innerhalb der Steckerleiste – auch spritzwassergeschützte – Hohlräume für die Aufnahme
von Druckausgleichselementen vorgesehen, wobei die Hohlräume über Kanäle/Labyrinthe
Verbindungen zu Gehäuse-Innen-
und -Außenraum
haben. Das ebene zylinderförmige
Druckausgleichselement besteht aus einem mechanisch kodierten Aufnahmering
für die
Kennzeichnung der Durchflußrichtung,
der mit der Membran belegt, in einem weiteren Arbeitsgang verschweißt, verklebt
oder umspritzt wird.
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Die
Steckerleiste mit ebenem zylindrischen Druckausgleichselement stellt
eine sehr spezielle Anwendung für
die Gehäusebe-
und -entlüftung
dar; die Durchflußvolumen
sind nicht beliebig erweiterbar.
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Die
europäische
Patentschrift
EP 522 183 /deutsche
Gebrauchsmusteranmeldung
DE 91 07
992 offenbart ein in einer Gehäusewand randseitig wasserdicht
gehaltenes Druckausgleichselement für den Antriebs-/Getriebekasten
eines Fensterhebers. Zur einfachen Halterung eines Druckausgleichselements
mit in einem Membranträger
in Form eines Kugelabschnitts aufgenommener, gewölbter, gasdurchlässigen jedoch
wasserabweisenden Membran in einer Gehäuseöffnung ist ein Membranträger mit daran
vormontiert gehaltenem, außen
umlaufenden gesonderten O-Ring als Dichtmittel vorgesehen, mittels
dessen der Membranträger
in seiner Betriebsendlage in der Gehäusewandöffnung mittels Quetschsitz
arretierbar ist.
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Das
fixierende und dichtende Einschieben eines einzigen vormontierbaren
Membranträger, Membrane
und gesondertes Dichtteil umfassenden Kombinationsbauteils in die
Gehäusewandöffnung setzt
eine ausreichende, über
das normale Maß hinausgehende
Stärke
der Gehäusewand
voraus.
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Die
europäische
Schrift
EP 496 941 /deutsche
Patentschrift
DE 41 01 516 offenbart
ein zylinderförmiges
Druckausgleichselement für
ein wasserdichtes Gehäuse,
bestehend aus einem eigenfesten Formteil aus zusammengesinterten
Partikeln aus Polytetrafluoräthylen
(PTFE), das unlösbar
und wasserdicht auf zwei gegenüberliegenden
Seiten im Bereich seines Außenumfangs
von einem Dichtelement aus elastischem Werkstoff umschlossen wird.
Die radialen und axialen Dichtflächen
des Dichtelements sind ineinander übergehend ausgebildet. Zwecks
genauer Positionierung des Formteils im Dichtelement, ist das Formteil
mit Zentriernocken versehen, die in dem der Dichtfläche benachbarten
Bereich von dem Dichtelement überdeckt
sind.
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Das
Druckausgleichselement kann nur in dickwandigen, dafür vorgesehenen
Gehäusen
oder mit einer Stützkonstruktion
montiert werden
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Die
europäische
Patentschrift 417 344/deutsche Gebrauchsmusteranmeldung
DE 89 11 042 ist die vereinfachte
Vorgängeranmeldung
zu der obigen Anmeldung 'Gehäuse mit
in einer Gehäusewandöffnung randseitig
wasserdicht gehaltenem Druckausgleichselement' und offenbart eine an der Auflageschulter
einer Schutzstrebe eines Sicherungsrings befestigte Membran, wobei
der zylindrische Sicherungsring mittels einer angespritzten Dichtlippe
nach dem Einstecken in die Gehäusewandöffnung in
dieser wasserdicht verkrallt ist.
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Die
Konstruktion der Membranaufnahme ist einfach gehalten, auf den elastischen
Dichtring wurde verzichtet.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE
39 38 782 stellt ein Druckausgleichselement für einen Drucksensor
und ein Verfahren zu dessen Herstellung vor. Das zylinderförmige Druckausgleichselement
besteht aus einer formsteifen Scheibe, d = x mm, h ≥ d/2, aus
porösem
Polytetrafluoräthylen (PTFE),
die außenumfangsseitig
von einem mit Dichtwülsten
ausgestatteten Dichtring aus einem elastischen Werkstoff umhüllt wird.
Daher kann der Körper
des in eine Bohrung des Gehäuses
eingepreßten
Druckausgleichselements radiale Kräfte aufnehmen. Zwecks Herstellung
der Druckausgleichselemente wird ein zylindrischer Polytetrafluoräthylen (PTFE)-Stab
an gewünschten
Stellen umfangsseitig lokal mit einem dichtwülstebildenden Dichtring aus elastischem
Werkstoff umspritzt und in vorgesehenen Längen abgetrennt.
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Die
Gehäusewandungen
müssen
zwecks Aufnahme dieses Druckausgleichselements vorbereitet werden.
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Die
Offenlegungsschrift
DE 37 07
050 schlägt
ein ebenes zylinderförmiges
vormontierbares Druckausgleichselement vor, welches sich für den Innen-
oder Außeneinsatz
des Schaltgerätgehäuses eignet.
Das Druckausgleichselement ist als vormontierte Baueinheit vorprüfbar ausgebildet.
Dabei deckt eine Membran eine Öffnung
des Schaltgeräts
ab; sie ist mit ihrem Rand in einem ringförmigen Dichtteil eingebettet,
das wiederum mit einem Abdeckteil zur Baueinheit verknüpft ist.
Gehäuse,
Dicht- und/oder Abdeckteil
sind so ausgebildet, daß kein
Strahlwasser direkt auf die Außenseite
der Membran treffen kann.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE
38 15 642 offenbart ein Druckausgleichselement aus einem einstückig ausgebildeten,
einseitig abgeschlossenen Rohransatz mit luftdurchlässigen Bereichen.
Innen- und Außenfläche des
Rohransatzes stehen mit der Umgebungsluft bzw. mit dem Innenraum
des Schaltgeräts
in Verbindung, so daß auf
Temperaturschwankungen beruhende Druckänderungen kompensiert werden.
Die einstückige
Baugruppe ist nicht in allen Lagen verbaubar. Der Ausgleichsbereich
besteht nicht aus einer Membran, sondern die Baugruppe ist als Formteil
ausgebildet bestehend aus porösem
Polytetrafluoräthylen
(PTFE). Die Durchflußrate
für Luft beträgt ca. 0,06
l/s × cm
2; Wasser wird bis zu einem Druck von 0,3
bar zurückgehalten.
Die Baugruppe verfügt
wahlweise über
einen konischen Ansatz oder einen Gewindeansatz mit einem umlaufenden
ringförmigen
Anschlag, über
den das Druckausgleichselement druck- und wasserdicht in der Gehäusewand des
elektrischen Schaltgeräts
befestigt wird.
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In
der Offenlegung
DE 38 17 227 wird
ein ebenes zylinderförmiges
Druckausgleichselement für ein
elektrisches Schaltgerät
mit einem wasserdichten, luftdurchlässigen, sowohl mit dem Innenraum des
Schaltgeräts
als auch mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Bereich vorgeschlagen,
welches unabhängig
von der Einbaulage einen Druckausgleich sicherstellt. In die Baugruppe
eindringendes Wasser läuft
von dem luftdurchlässigen
Bereich ab. Dies wird dadurch erreicht, daß der wasserdichte, luftdurchlässige Bereich
gewölbt
ausgebildet ist; er liegt gegen mechanische Eingriffe geschützt im Innern
der auch in Großserien
herstellbaren Baugruppe.
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In
der deutschen Offenlegung
DE
39 33 877 wird ein gewölbtes
Druckausgleichselement vorgeschlagen, welches einen ein- oder zweiteiligen
Träger
umfaßt,
der den Rand einer Membran aus einer streifenförmigen Folie an Ober- und Unterseite
derart umfaßt,
daß die
Membran gewölbt
am Träger
vorstehend befestigt ist. Das Druckausgleichselement kann somit
lageunabhängig
am Schaltgerät
angebaut sein, da in jeder Einbaulage an die Membran gelangendes
Wasser ablaufen kann. Nachteile in der Montage, der Dichtheit und
der Prozeßfähigkeit,
wie die Baugruppenmontage und -prüfung erst vor Ort, vorgegebene
nicht beliebige Einbaulage, Verwendung verschiedener Baugruppenmaterialien
unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten,
wurden vermieden.
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Diese
Anmeldungen beziehen sich auf ein Druckausgleichselement, welches
für eine
bestimmte Anwendung nach verschiedenen Kriterien – einschließlich der
Herstellungsverfahren – mehrfach
optimiert wurde.
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Die
internationale Anmeldung WO 94/22 553 stellt eine zylinderförmige Filterpatrone
mit Membranventil vor – kombiniert
mit einem Transportsystem für
verschmutzte Luft – die
Staub schädlicher
oder schmutziger Partikel im System zurückhält während der Luftstrom im und
außerhalb
des Systems gefiltert wird. Eine poröse Polymermembran, bevorzugt
aus expandiertem Polytetrafluoräthylen
(PTFE) mit wasserabstoßender
Oberfläche,
rückseitig
verstärkt durch
ungewebte Textilfaser und ein gelochtes Siebblech, filtert wirksam
Tonerstaub, Pigmente, schädliche
Chemikalien oder ähnliches
aus.
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Diese
Applikation dient der Hauptsache der Filterung verunreinigter Luft
mittels Membranfilter und sieht daher auch eine wechselbare Kartusche vor.
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Alle
vorgestellten Veröffentlichungen
eignen sich nur bedingt oder gar nicht für den spezifischen Einsatz
als Druckausgleichsverschraubung mit Druckausgleichselement kleinen
Bauvolumens und großer
Membranfläche
für verkabelte
und/oder mit Elektrik/Elektronik ausgestattete Gehäuse.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Druckausgleichsverschraubung mit
Druckausgleichs element kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche für möglichst
universellen Einsatz zu schaffen, die Vielzahl möglicher Arten von Druckausgleichsverschraubungen
und/oder -elementen zu reduzieren und damit die Herstellung und die
Lagerhaltung zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Druckausgleichsverschraubung der eingangs genannten Art mit den
kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltung
nehmen die Unteransprüche
Bezug.
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Die
erfindungsgemäße Druckausgleichsverschraubung ähnelt im äußeren Erscheinungsbild
der bekannten Kabeldurchführungs-Verschraubung
mit Panzerrohr (Pg)- oder
metrischem Gewindeanschluß und
einem Außensechskant
nach gegebener Schlüsselweite.
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Die
Druckausgleichsverschraubung eignet sich zum Einschrauben in Gewindelöcher oder
zum Befestigen in Durchgangsbohrungen mit Federscheibe und Gewindemutter.
Die Dichtheit zur Gehäusewand
wird durch einen elastischen O-Ring hergestellt. Den atmungsaktiven
Teil bildet ein Druckausgleichselement, welches sich innerhalb der
Verschraubung befindet. Die Dimensionierung von Druckausgleichselement
und -verschraubung orientiert sich einerseits an den vorgesehenen
Durchbrüchen
von Panzerrohr (Pg)- und metrischem Gewindeanschluß in Schaltgehäusen und
richtet sich andererseits an der gegen Feuchtigkeit zu schützenden Applikation
sowie dem klimatischen Umfeld des Anbringungsorts.
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Werden
Anschluß-,
Schalt- und Verteilerkästen
der Installations-/Gerätetechnik
der Gebäudesystem-,
Anlagen-, Verkehrs-, Automobiltechnik, etc. in Außenräumen oder
Räumen
mit unterschiedlichen Temperaturgefällen verbaut, bildet sich in
diesen – oft luftdicht
geschlossenen Gehäusen – Feuchtigkeit, welche
sich als Kondenswasser im Gehäuse
niederschlägt.
Diese Feuchte in Verbindung mit elektrischem Strom oder auch indirekt über in den
Gehäusen
integrierte Elektronik führt
zu Kurzschlüssen, Kriechströmen, Spannungsüberschläge durch
Verkürzung
von Luft- und Kriechstrecken, Zerstörung von nicht feuchtigkeitsgeschützten Teilen,
wie z.B. bestückte,
nicht lackierte oder vergossene Leiterplatten, Kondensatoren, Wickelgütern, etc.
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Schutz
bei derartigen Anwendungen kann dadurch geboten werden, daß die Gehäuse mit
einem semipermeablen Durchlaß,
wie einem Filter, einem Labyrinth, einer Membran, einer Schikane
oder einem Ventil versehen werden. Die vorliegende Erfindung sieht
vor, eine Kabeldurchführung
durch einen semipermeablen Durchlaß mit Druckausgleichselement – der Druckausgleichsverschraubung – zu ersetzen.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen – neben der Verhinderung der
Bildung von Feuchtigkeitsniederschlag innerhalb geschlossener Räume – insbesondere
darin, daß handelsübliche, auf
dem Installationsmarkt bekannte Teile verbaut werden und keine zusätzlichen
Vorkehrungen getroffen werden müssen,
da derartige Anwendungen oft auf minimale räumliche und gewichtsmäßige Abmessungen
ausgelegt sind.
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Der
Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage
beigefügten
Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen
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1 Perspektivische
Darstellung der 3-teiligen Druckausgleichsverschraubung
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2 Zusammengebaute
Druckausgleichsverschraubung in Seitenansicht
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3 Schnitt
A-A der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung
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4 Schnitt
B-B der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung.
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Gleiche
und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den
Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die
Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung
wird fortgesetzt anhand der Erläuterungen
der Figuren.
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Wie
aus 1 ersichtlich, besteht die 3-teilige Druckausgleichsverschraubung
aus Oberteil 1, Mittelteil 2 und Unterteil 3.
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Das
Oberteil 1 besteht aus dem Deckel mit dem dargestellten
Außensechskant
mit Schlüsselweite
und dem hälftig
ausgeprägten
Lüftungskanal 11.
Die Stützrippen 12 dienen
als Abstandshalter für die
Bildung des Lüftungskanals.
Die Höhe
der Stützrippen
ist für
den Luftdurchfluß und
-austritt bestimmend.
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Weiterhin
ist eine Ausführungsform
des zwischen Ober- und Unterteil positionierten Mittelteils 2 der
Druckausgleichsverschraubung dargestellt. Diese besteht aus einem
metrischen Gewindestutzen 23 mit angespritztem, hälftigen
Lüftungskanal
als Aussensechskant mit Schlüsselweite 21,
die bündig
mit Schlüsselweite 11 ist.
Innerhalb des Außensechskants
mit Gewindestutzen bildet sich ein Innenzylinder 26, der
als Führungs-,
Stütz-
und Dichtfläche
für das
Druckausgleichselement dient; Außensechskant 21, Innenzylinder 26 und
Führung 27 bilden
die Aufnahme für
das Druckausgleichselement. Die Passung 25 dichtet das
eingesetzte Druckausgleichselement ab und die Abmessung des Innenzylinders 24 ist
ein Maß für den Luftdurchfluß. Die Dichtung
des Mittelteils 2 in der Gehäusewandung erfolgt üblicherweise
durch einen über
den Gewindestutzen 23 gestülpten Dicht-/O-Ring 22 und
Verschraubung in Gewinde oder mit Federscheibe und Kontermutter
(nicht dargestellt).
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Darüber ist
eine Ausführungsform
des Unterteils 3 der Druckausgleichsverschraubung gegeben, welche
das Druckausgleichselement dargestellt. Das Druckausgleichselement
besteht im wesentlichen aus dem semipermeablen Filter/Membranventil 31, welcher
hier – der
größtmöglichen
Fläche
wegen – in Form
eines Sterns aufgespannt ist. Bei derartigen Filtern/Membranen handelt
es sich meist um ein Kunststoffmaterial aus Polymer/Polypropylen
(PP) oder expandiertem Polytetrafluoräthylen (PTFE), welches durch
seine symmetrische Porenstruktur hydrophobischen Charakter aufweist,
eine weite chemische Verträglichkeit
besitzt, für
Temperaturen zwischen –40°C ... +125°C anwendbar
ist und bei einer Temperatur von 23°C eine Filter-/Membrandurchlässigkeit
von > 10 ml/[min × cm2 × bar]
aufweist.
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Die
den/das Filter/Membranventil 31 haltenden und dichtenden
Teile sind eine obere Zylinderscheibe, Abschlußplatte 32 mit Bohrung 33,
deren Durchmesser auch luftdurchflußbestimmend ist. Abschlußplatte 32 muß dichtend
mit Passung 25 des Mittelteils 2 im Einklang stehen.
Die Dichtheit an dieser Stelle kann auch – oder auch zusätzlich – durch einen
eingelegten Dicht-/O-Ring 34 hergestellt werden.
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Weiterhin
gibt es eine weitere Zylinderscheibe, Bodenplatte 35 mit
einer Führung 39,
die entsprechend der Führung 27 des
Mittelteils 2 ausgeprägt ist.
Die Bodenplatte 35 ist darüber hinaus mit Durchbrüchen 38 versehen,
die die Zuluft zum Druckausgleichselement besorgen und damit ebenfalls
luftdurchflußbestimmend
sind.
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Der
Filter/Membranventil wird über
die Führungsstege,
außen, 36,
und die Führungsstege,
innen, 37, aufgespannt. Die Führungsstege können unter
Berücksichtigung
von Fertigungsaspekten wahlweise auf der Abschluß- 32 oder Bodenplatte 35 montiert
sein. Die Anzahl der Zacken des Filter-/Membranventilsterns wird
durch die benötigte Filter-/Membranoberfläche bestimmt
und dadurch die Anzahl der Führungsstege
festgelegt.
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Die
Formgebung des Druckausgleichselements 3 ist mit der Formgebung
des Innenzylinders 26, Mittelteil 2, in Übereinstimmung.
Die einzelnen Teile der Baugruppe 'Druckausgleichselement' sind fest miteinander
gefügt;
die Fertigungsmethoden können
unterschiedlich sein, wie Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben,
Nieten, Umspritzen, etc.
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Die
Baugruppe 'Druckausgleichselement' kann fest mit dem
Mittelteil 2 verbunden als auch so ausgeprägt sein,
daß sie
austauschbar – wie
eine Filterpatrone – gestaltet
ist, Trennstelle Bodenplatte 35 mit Führung 39, 27 mit
einer Rast- oder Schraubverbindung, o.ä.
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Der
Luftdurchfluß vom
Gehäuseinnern
nach Außen
ist wie folgt gegeben über
Durchbrüche
Bodenplatte 38, semipermeablen/s Filter/Membranventil 31,
Bohrung in Abschlußplatte 33,
Innenzylinder 26, 24 und Lüftungskanal/Stützrippen 11, 12, 21. Zwecks
Optimierung des Luftdurchlasses bzw. Luftdruckabfalls sind die entsprechenden
geometrischen Parameter zu optimieren. Dementsprechend verändern sich
die Höhen
von Druckausgleichselement und/oder Druckausgleichsverschraubung.
Die Maße der
Panzerrohr (Pg)- oder metrischen Gewinde der Druckausgleichsverschraubung
der Gehäuse
sind normiert in Tabellen nachschlagbar.
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2 zeigt
die zusammengebaute Druckausgleichsverschraubung in Seitenansicht
mit den angedeuteten Schnitten A-A und B-B. Der Zusammenbau der
Teile kann durch unterschiedliche Fertigungsmethoden oder in Baugruppen
erfolgen, wie Rasten, Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Schrauben,
Nieten, Umspritzen, etc. Weiterhin kann auch das Mittel- 2 und
Unterteil 3 durch entsprechende Vormontage und -behandlung
1-stückig
werden.
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3 zeigt
den Schnitt A-A der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung.
Deutlich ist hier der Verlauf des Luftstroms durch die Druckausgleichsverschraubung
von Außen
nach Innen auszumachen. Der Lüftungskanal 11, 12, 21,
der Innenzylinder 24, die Bohrung 33, der semipermeable Filter/Membran 31,
die Innenfläche
des Gewindestutzens 26 sowie die Durchbrüche 38 bilden
die Entlüftung
der Druckausgleichsverschraubung und bestimmen dessen Luftdurchfluß in Abhängigkeit
von Druck und Temperatur.
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4 zeigt
den Schnitt B-B der zusammengebauten Druckausgleichsverschraubung.
Die Anordnung des mehrzackigen semipermeablen Filter-/Membranventilsterns
des Druckausgleichselements 3 ist hier deutlich auszumachen.
Die Anzahl und die Gestaltung der Zacken bestimmen u.a. die Fläche des
Filters/Membranventils 31 ebenso wie die Innen- und Außendurchmesser
für die
Positionierung der Führungsstege 36, 37.
Auch ist für
die Form des Filters/Membranventils der Übergang von einer Zackenform
in eine Wellenform denkbar. Statt der zylindrischen Anordnung garantiert
eine leicht konische Form den Wasserabfluß in jeder Einbaulage.
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Kabeldurchführungen
werden üblicherweise nach
dem metrischen Gewinde des Befestigungsstutzens 23 gehandelt
unter Angabe der möglichen Schlüsselweite
des Außensechskants 11, 21.
Gegenüber
konventionellen Kabeldurchführungen
muß bei
der Druckausgleichsverschraubung die Querschnittsfläche bzw.
der Durchmesser und das Gewindemaß des Stutzens 23 berücksichtigt
werden, die von dem geforderten Luftdurchfluß abhängig sind. Auch hier werden
sich Normreihen von metrischen Gewindestutzen, Querschnittsflächen und
Schlüsselweiten
entwickeln.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß es sich
bei dem Gewinde des Gewindestutzens nicht zwingend um metrisches
Gewinde handeln muß,
so daß die
erfinderische Neuheit auch als Ersatz-/Ergänzungs-Bauteil Verwendung findet.
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Eine
weitere Ausprägungsform
der erfinderischen Neuheit ist dadurch gegeben, daß der Gewindestutzen
des Unterteils nicht geschraubt sondern rastbar haltend, durch Dicht-/O-Ring
gedichtet mit der Wandung des Gehäuses verbunden wird. Auch sind
andere Verbindungsformen möglich,
wie Kleben, Reib-, Ultraschall-Schweißen, Umspritzen, etc.
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Ein
weiterer Anwendungsbezug der/s Druckausgleichsverschraubung/-elements
liegt darin, daß der/das
semipermeable Filter/Membranventil unterschiedliche Porosität/Durchgangszahlen
aufweisen und damit für
unterschiedliche Stoffe wirksam sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch,
daß die/das
Druckausgleichsverschraubung/-element in ihrer/seiner Montage keiner
Lageeinbauvorschrift unterliegt. Schutz vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln
oder Wasser ist gegeben; auch bei Über-Kopf-Montage ist durch
abgeschrägte
Kanten oder konischer statt zylindrischer Formgebung der Ablauf
von Wasser möglich.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Druckausgleichsverschraubung
als aneinanderreihbare Druckausgleichsverschraubung im Schaltschrankbau
Verwendung findet.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Druckausgleichsverschraubung kostengünstig in
Serie hergestellt werden, entsprechend auch das Druckausgleichselement,
welches auch als Wiederverwendungsteil Einsatz finden kann.
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Je
nach gewünschter
Durchflußrichtung kann
die Druckausgleichsverschraubung von Innen nach Außen zeigend
oder umgekehrt montiert werden.
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Feuchtigkeitsbenetzbare
Stellen der Druckausgleichsverschraubung sollten so bemessen sein, daß Wassertropfen
sich nicht auf Grund von Oberflächenspannungen
halten können.
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Eine
weitere Ausprägung
der Erfindung sieht vor, daß der
Luftdurchfluß der
Druckausgleichsverschraubung mehrkanalig angelegt sein kann und
entsprechend durch Mehrfachfilterung abgeschlossen ist.
-
Die
zahlreichen Möglichkeiten
und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl
der Schutzrechtsansprüche
wider.
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- 1
- Oberteil
Druckausgleichsverschraubung
- 11
- Deckel
mit Lüftungskanal
Außensechskant, oben
- 12
- Stützrippe,
durchflußbestimmend
- 2
- Mittelteil
Druckausgleichsverschraubung
- 21
- Lüftungskanal
Außensechskant,
unten
- 22
- Dicht-/O-Ring
(nicht dargestellt)
- 23
- Gewindestutzen
- 24
- Innenzylinder,
oben, durchflußbestimmend
- 25
- Passung,
oben, für
Druckausgleichselement
- 26
- Innenzylinder,
unten, durchflußbestimmend
- 27
- Führung, unten,
für Druckausgleichselement
- 3
- Unterteil
Druckausgleichsverschraubung/
-
- Druckausgleichselement
- 31
- Semipermeabler
Filter/Membran, durchflußbestimmend
- 32
- Abschlußplatte
für Filter/Membran,
dichtend (wahlweise Pos. 34)
- 33
- Bohrung
in Abschlußplatte,
durchflußbestimmend
- 34
- Dicht-/O-Ring
(nicht dargestellt)
- 35
- Bodenplatte
für Filter/Membran
- 36
- Führungsstege,
außen,
für Filter/Membran
- 37
- Führungsstege,
innen, für
Filter/Membran
- 38
- Durchbrüche Bodenplatte,
durchflußbestimmend
- 39
- Führung Bodenplatte