DE202010003402U1 - Component with a housing and a window element - Google Patents
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Abstract
Bauelement (1), umfassend ein Gehäuse (1.2) und ein hermetisch dicht in dieses eingebrachtes Fensterelement (1.1), dadurch gekennzeichnet, dass randseitig zwischen dem Fensterelement (1.1) und dem Gehäuse (1.2) ein anorganisches, glasartiges und uv-strahlungsbeständiges Zwischenmaterial (1.3) eingebracht ist, welches das Gehäuse (1.2) und das Fensterelement (1.1) stoffschlüssig miteinander verbindet.Component (1), comprising a housing (1.2) and a window element (1.1) hermetically sealed therein, characterized in that an inorganic, glass-like and UV radiation-resistant intermediate material ( 1.3) is introduced, which integrally connects the housing (1.2) and the window element (1.1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauelement, umfassend ein Gehäuse und ein hermetisch dicht in dieses eingebrachtes Fensterelement.The invention relates to a component comprising a housing and a hermetically sealed in this window element.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Bauelemente bekannt, welche aus einem Gehäuse und einem darin eingebrachten oder an diesem angeordneten Fensterelement gebildet sind. Das Gehäuse ist dabei insbesondere aus Metall und das Fensterelement aus transparenten Materialien wie Glas, Kunststoff Kalzium oder Magnesiumfluorid gebildet. Derartige Bauelemente finden beispielsweise als so genannte Sicht- und/oder Messfenster, insbesondere in Öfen, Motoren, Gasturbinen und Strahlungsdetektoren Anwendung.From the prior art components are generally known, which are formed from a housing and a introduced therein or arranged on this window element. The housing is formed in particular of metal and the window element of transparent materials such as glass, plastic calcium or magnesium fluoride. Such components are used, for example, as so-called visual and / or measuring windows, in particular in ovens, motors, gas turbines and radiation detectors.
Insbesondere bei der Anwendung der Bauelemente in Strahlungsdetektoren, wie sie zum Beispiel bei der Trinkwasseraufbereitung zur Überwachung von so genannten UV-Strahlern in Wasser-Desinfektions-Reaktoren eingesetzt werden, ist es erforderlich, dass das Fensterelement hermetisch dicht mit dem Gehäuse verbunden ist. Diese Dichtigkeit wird beispielsweise durch eine Verpressung und/oder Verklebung des Scheibenelements mit dem Gehäuse erzielt, wobei zwischen dem Scheibenelement und dem Gehäuse ein Dichtelement angeordnet sein kann.In particular, in the application of the components in radiation detectors, as used for example in drinking water treatment for monitoring so-called UV lamps in water disinfection reactors, it is necessary that the window element is hermetically sealed to the housing. This tightness is achieved, for example, by pressing and / or bonding the disk element to the housing, wherein a sealing element can be arranged between the disk element and the housing.
Nachteilig ist jedoch, dass die Verklebungen und/oder Dichtelemente bei längerem Einfluss der ultravioletten Strahlung (= UV-Strahlung) aufgrund von Versprödung und Schrumpfung ihre Dichtwirkung verlieren, so dass die Bauelemente lediglich eine geringe Lebensdauer aufweisen.The disadvantage, however, is that the bonds and / or sealing elements lose their sealing effect with prolonged influence of the ultraviolet radiation (= UV radiation) due to embrittlement and shrinkage, so that the components have only a short life.
Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Scheibenelemente mit dem Gehäuse verlötet sind. Dies ist beispielsweise in der
Nachteilig ist jedoch, dass Lötverbindungen im Allgemeinen geringe zulässige Scherbeanspruchungen aufweisen. Zwischen dem metallisch ausgebildeten Gehäuse und dem Fensterelement bilden sich jedoch bei dem Einfluss von hohen Temperaturen und Drücken hohe Scherbeanspruchungen aus, da die linearen Ausdehnungskoeffizienten des metallischen Gehäuses und des Fensterelements sehr unterschiedlich sind. Somit weist das erzeugte Bauelement in nachteiliger Weise eine unzureichende Druck- und Temperaturbeständigkeit auf.The disadvantage, however, that solder joints generally have low allowable shear stresses. However, high shear stresses form between the metallically formed housing and the window element under the influence of high temperatures and pressures, since the linear expansion coefficients of the metallic housing and the window element are very different. Thus, the device produced disadvantageously has insufficient pressure and temperature resistance.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bauelement mit einem in ein Gehäuse eingebrachten Fensterelement anzugeben.Therefore, the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved device with an introduced into a housing window element.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Bauelement gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved with a component having the features specified in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Bauelement umfasst ein Gehäuse und ein hermetisch dicht in dieses eingebrachtes Fensterelement, wobei das Fensterelement in einer zu dem Fensterelement korrespondierenden Öffnung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.The device according to the invention comprises a housing and a hermetically sealed in this window element, wherein the window member is disposed in an opening corresponding to the window member within the housing.
Erfindungsgemäß ist randseitig zwischen dem Fensterelement und dem Gehäuse ein anorganisches, glasartiges und uv-strahlungsbeständiges Zwischenmaterial eingebracht, welches das Gehäuse und das Fensterelement stoffschlüssig miteinander verbindet.According to the invention, an inorganic, glassy and UV radiation-resistant intermediate material is introduced at the edge between the window element and the housing, which connects the housing and the window element to one another in a material-locking manner.
Daraus resultiert in vorteilhafter Weise, dass das Bauelement auch bei einer Verwendung mit einer hohen UV-Strahlenbelastung eine lange Lebensdauer aufweist und die Dichtigkeit zwischen dem Fensterelement und dem Gehäuse aufgrund der Verwendung des uv-strahlungsbeständigen Zwischenmaterials nicht beeinträchtigt wird. Auch zeichnet sich die formschlüssige Verbindung aufgrund der Verwendung des anorganischen, glasartigen Zwischenmaterials als besonders druck- und temperaturbeständig aus, da das Zwischenmaterial gegenüber dem Stand der Technik höhere zulässige Scherbeanspruchungen aufweist. Es sind insbesondere Druckbeständigkeiten bis zu 150 bar erzielbar. Auch ist eine universelle Anwendung des Bauelements als Mess- und/oder Sichtfenster in verschiedensten Bereichen möglich.This results in an advantageous manner that the device has a long life even when used with a high UV radiation exposure and the tightness between the window member and the housing is not affected due to the use of uv-radiation-resistant intermediate material. Also, the positive connection is characterized by the use of the inorganic, glassy intermediate material as particularly pressure and temperature resistant, since the intermediate material over the prior art has higher allowable shear stresses. There are in particular Pressure resistance up to 150 bar achievable. Also, a universal application of the device as a measuring and / or viewing window in a variety of areas is possible.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind eine Oberfläche des Fensterelements und eine Oberfläche des Gehäuses zumindest an einer Außenseite bündig zueinander angeordnet. Daraus ergibt sich eine einfache Reinigungsmöglichkeit des Bauelements, welche vorzugsweise ohne eine Demontage des Bauelements, beispielsweise aus einem Wasser-Desinfektions-Reaktor, möglich ist. Auch ergibt sich aus der bündigen Anordnung als Vorteil, dass optische Eigenschaften des Fensterelements nicht beeinträchtigt werden.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, a surface of the window member and a surface of the housing are arranged flush with each other at least on one outer side. This results in a simple cleaning possibility of the device, which is preferably without disassembly of the device, for example, from a water-disinfecting reactor is possible. It also results from the flush arrangement as an advantage that optical properties of the window element are not affected.
Zur Verwendung des Bauelements in einem derartigen Wasser-Desinfektions-Reaktor als Sicht- oder Messfenster, ist das Fensterelement aus uv-durchlässigem Quarzglas gebildet, so dass ein Reinheitsgrad des zu untersuchenden Wassers mittels UV-Strahlung und Erfassung derselben möglich ist.To use the device in such a water disinfection reactor as a viewing or measuring window, the window element is formed of UV-transparent quartz glass, so that a degree of purity of the water to be examined by UV radiation and detection of the same is possible.
Ferner sind das Zwischenmaterial und/oder das Gehäuse thermisch behandelt. Bei der Herstellung des Bauelements wird das Zwischenmaterial zwischen das Gehäuse und das Fensterelement eingebracht, wobei das Einbringen des Zwischenmaterials insbesondere in geschmolzener Form erfolgt. Somit wird eine qualitativ hochwertige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Fensterelement erzielt, wodurch die Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit des Bauelements weiter erhöht werden.Furthermore, the intermediate material and / or the housing are thermally treated. In the manufacture of the component, the intermediate material is introduced between the housing and the window element, wherein the introduction of the intermediate material takes place in particular in molten form. Thus, a high-quality cohesive connection between the housing and the window element is achieved, whereby the pressure resistance and temperature resistance of the device are further increased.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauelements ist in dem Zwischenmaterial ein Druckelement angeordnet, welches das Fensterelement vorzugsweise randseitig im Bereich des Zwischenmaterials vollständig umlaufend umgibt. Hierbei ist das Druckelement insbesondere aus Metall gebildet. Aus dieser Anordnung des Druckelements ergibt sich in gewinnbringender Weise, dass die Stabilität der Verbindung zwischen dem Fensterelement und dem Gehäuse weiter erhöht wird. Diese Erhöhung folgt daraus, dass durch das Einbringen des Druckelementes Presskräfte auf das Zwischenmaterial in Richtung des Scheibenelements und des Gehäuses erzeugt werden.In an advantageous embodiment of the component according to the invention a pressure element is arranged in the intermediate material, which surrounds the window element, preferably peripherally in the region of the intermediate material completely peripherally. In this case, the pressure element is formed in particular of metal. From this arrangement of the pressure element results in a profitable manner that the stability of the connection between the window element and the housing is further increased. This increase follows from the fact that pressing forces are generated on the intermediate material in the direction of the disk element and the housing by the introduction of the pressure element.
Dabei wird das Druckelement insbesondere bei hoher Temperatur in das Zwischenmaterial eingeschmolzen, so dass das Zwischenmaterial und das Druckelement stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine dauerhaft stabile Verbindung sowohl zwischen dem Druckelement und dem Zwischenmaterial als auch zwischen dem Zwischenmaterial und dem Gehäuse sowie dem Fensterelement erzielt.In this case, the pressure element is melted into the intermediate material, in particular at high temperature, so that the intermediate material and the pressure element are materially connected to one another. As a result, a permanently stable connection is achieved both between the pressure element and the intermediate material and between the intermediate material and the housing and the window element.
Zusätzlich weist das Gehäuse Bereiche auf, welche zur Erzeugung einer kraft-, stoff- und/oder formschlüssigen Verbindung mit einem weiteren Bauelement ausgebildet sind. Bei diesen Bereichen handelt es sich beispielsweise um in das Gehäuse eingebrachte Strukturen, wie Innengewinde oder Außengewinde, oder um Bereiche, welche derart behandelt sind, dass das Bauelement in diesen Bereichen durch Schweißen, Löten oder Kleben mit weiteren Bauelementen verbindbar ist.In addition, the housing has areas which are designed to generate a force, material and / or positive connection with another component. These areas are, for example, structures introduced into the housing, such as internal threads or external threads, or areas which are treated in such a way that the component can be connected to other components in these areas by welding, soldering or gluing.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Darin zeigen:Show:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Eine Strahlungseintrittsöffnung ist durch ein Fensterelement
In
Das Gehäuse
Zur Erzeugung der hermetisch dichten Anordnung des Fensterelements
Hierbei werden das Fensterelement
Eine Materialdicke und Form des Gehäuses
In
Zur Erzeugung der hermetisch dichten Anordnung des Fensterelements
Das Gehäuse
In den verbleibenden Zwischenraum zwischen dem Fensterelement
In
Zusätzlich zu dem in
In nicht näher dargestellter Weise weist das Gehäuse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauelementmodule
- 1.11.1
- Fensterelementelement window
- 1.21.2
- Gehäusecasing
- 1.2.11.2.1
- Stegweb
- 1.31.3
- Zwischenmaterialintermediate material
- 1.41.4
- Druckelementpressure element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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