DE202010006041U1 - Sealing ring with diaphragm valve - Google Patents
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Abstract
Dichtring mit Membranventil – insbesondere ein atmungsaktiver semi-permeabler Dicht-O-Ring für die Belüftung von Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) neben seiner flüssigkeitsdichtenden Funktion durch elastomere Schichten (2, 4) über eine semi-permeable gasdurchlässige gestützte (31, 33) Membran (3, 32, 321) verfügt, die ihm zusätzlich die Funktionalität eines Druckausgleichselements (DAE) verleiht.Sealing ring with membrane valve - in particular a breathable semi-permeable sealing O-ring for the ventilation of cavities, characterized in that the sealing ring (1) in addition to its liquid-sealing function by elastomeric layers (2, 4) via a semi-permeable gas-permeable supported ( 31, 33) has membrane (3, 32, 321) which additionally gives it the functionality of a pressure compensation element (DAE).
Description
Die Erfindung betrifft einen Dichtring mit Membranventil – insbesondere einen atmungsaktiven semi-permeablen Dichtring für die Belüftung von Hohlräumen, wie z. B. Gehäusen.The The invention relates to a sealing ring with a diaphragm valve - in particular a breathable semi-permeable sealing ring for the Ventilation of cavities, such. B. housings.
Zunehmender Einsatz von Elektronik in der Installationstechnik, bei Maschinen und Anlagen, in der Automobiltechnik, in der Verkehrstechnik, generell, in nahezu allen Lebensbereichen, vornehmlich dort, wo Elektronik-Produkte über kurze Zeit starken klimatischen Schwankungen ausgesetzt sind, bestehen besondere technische Anforderungen an die ”Verpackung” der elektronischen Module, Komponenten und Bauteile. Elektrische Baugruppen werden nach genormten Schutzarten klassifiziert; die Schutzarten erfassen nur die Parameter Nässe und Staub. Die Gasdichtigkeit der Gehäuse ist bisher nicht Gegenstand von Entwicklungen, ist nicht klassifiziert und ist auch nicht gegeben; es findet Gasaustausch zwischen dem Gehäuseinnen- und -außenraum über Rahmendichtungen und Kabeldurchführungen statt.increasing Use of electronics in installation technology, in machines and plants, in the automotive industry, in traffic engineering, in general, in almost all areas of life, especially where electronics products over short period of strong climatic variations special technical requirements for the "packaging" of electronic modules, components and components. Electrical assemblies are classified according to standardized protection classes; the degrees of protection capture only the parameters of moisture and dust. The gas-tightness the housing has not been the subject of developments so far, is not classified and is not given; it finds gas exchange between the housing interior and exterior via Frame seals and cable glands instead.
Für die folgende Betrachtung ist es wichtig zwischen Nässe und Feuchte zu differenzieren. Mit Nässe wird Wasser im flüssigen Aggregatzustand definiert, über Feuchte wird bei Vorhandensein von Wasserdampf gesprochen, also Wasser in gasförmigem Zustand. Gehäuse höherer Schutzart sind flüssigkeitsdicht, jedoch nicht gasdicht. Die Umgebungsluft hat immer einen Anteil von Wasserdampf; dieser Anteil variiert stark zwischen den Klimazonen der Erde und ist u. a. abhängig von der Lufttemperatur und dem Luftdruck und wird als Luftfeuchte in % gemessen. Der Punkt 100%-iger Luftfeuchte wird als Taupunkt bezeichnet. Kühlt sich Luft bei 1 bar von 20°C (14,9 g Wassergehalt) auf 8°C (6,75 g Wassergehalt) ab, werden 8,15 g Wasser pro kg trockener Luft ausgeschieden. Im MOLLIERschen h-x-Diagramm wird der Wassergehalt der Luft in Abhängigkeit von ihrer Temperatur und relativen Luftfeuchte abgelesen.For the following consideration is important between wetness and moisture to differentiate. With water, water gets in liquid state of aggregation, defined by humidity is spoken in the presence of water vapor, so water in gaseous state. Housing higher Degree of protection are liquid-tight, but not gas-tight. The ambient air always has a proportion of water vapor; this proportion varies greatly between the climatic zones of the earth and is u. a. dependent from the air temperature and the air pressure and is called air humidity measured in%. The point 100% humidity is called the dew point designated. Cools air at 1 bar of 20 ° C (14.9 g water content) to 8 ° C (6.75 g water content), 8.15 g of water are excreted per kg of dry air. In the MOLLIERschen h-x diagram is dependent on the water content of the air read from their temperature and relative humidity.
Wasserdampf-Luft-Gemisch gelangt in das Gehäuse, wenn im Gehäuse ein Unterdruck herrscht. Druckunterschiede sind bei flüssigkeits- aber nicht gasdichten Gehäusen die Folge von Temperaturschwankungen, z. B. Tag-Nacht-Wechsel, Abkühlung durch Regen, Ausschalten eines Leuchtmittels/einer Heizung, etc. Mit fallender Umgebungstemperatur sinkt auch die Temperatur im Innern des Gehäuses, sinkt demzufolge auch der Innendruck – bei konstantem Atmosphärendruck. Auf Grund dessen setzt die Strömung eines Wasserdampf-Luft-Gemischs von außen ins Gehäuseinnere ein. Sinkt die Innentemperatur bis zur Taulinie – Linie aller Taupunkte – bildet sich im Innern Kondenswasser. Kondenswasser enthält keine Salze, hat eine sehr geringe Oberflächenspannung und dringt in feinste Poren. Mit neuerlicher Er wärmung der Innenluft steigt die Temperatur und damit der Innendruck – bei konstantem Außendruck – und es erfolgt eine Wasserdampf-Luft-Gemisch-Strömung von innen nach außen. Das Kondenswasser bleibt im wesentlichen im Gehäuseinnern, denn seine Verdunstung setzt erst ein, wenn längst Innen-/Außen-Temperaturausgleich herrscht und somit Druckausgleich (Zur Erwärmung von Wasser wird die 125-fache Energiemenge benötigt, als für die Erwärmung von Luft). Der Zyklus wiederholt sich bei der nächsten Luftabkühlung mit erneutem Wasserdampf-Luft-Gemisch-Transport von außen nach innen und Kondensation im Gehäuseinnern. Durch die zeitverzögert einsetzende, nicht abgeschlossene Verdunstung des Kondenswassers bei Innenluft-Erwärmung, sammelt sich das Kondenswasser und führt zu Schäden an Gehäuse und/oder Elektronik.Water vapor-air mixture enters the housing when there is a vacuum in the housing prevails. Pressure differences are with liquid but non-gastight housings the result of temperature fluctuations, z. B. Day-night change, cooling by rain, off a bulb / heater, etc. With decreasing ambient temperature drops The temperature inside the housing also drops also the internal pressure - at constant atmospheric pressure. Because of this, the flow of a water vapor-air mixture continues from the outside into the housing interior. Decreases the internal temperature to the dew line - line of all dew points - forms in the interior condensation water. Condensation contains no salts, has a very low surface tension and penetrates into finest pores. With renewed warming of the indoor air the temperature rises and thus the internal pressure - at constant External pressure - and there is a water vapor-air mixture flow from the inside to the outside. The condensation remains essentially within the housing, because its evaporation begins only if long ago indoor / outdoor temperature compensation prevails and thus pressure equalization (to warm up the water is the 125 times the amount of energy required for heating from air). The cycle repeats at the next Air cooling with renewed water vapor-air mixture transport from outside to inside and condensation inside the case. Due to the delayed onset, incomplete evaporation of condensed water in indoor air heating, accumulates the condensation and leads to damage to housing and / or electronics.
Damit in ein Gehäuse kein Wasserdampf gelangen soll, muß die Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und Gehäuse-Innendruck stets vermieden und/oder ein Temperaturausgleich geschaffen werden. Durch eine mikroporöse flüssigkeitsdichte atmungsaktive semi-permeable Membran wird das Gehäuse gegenüber der Atmosphäre 'bedingt geöffnet'.In order to in a housing should be no water vapor, must Pressure difference between atmospheric pressure and housing internal pressure always avoided and / or created a temperature compensation. By a microporous liquid-tight breathable semi-permeable membrane will face the case the atmosphere 'conditionally open'.
Diese Membranen werden derzeit als Druckausgleichselemente (DAE) von verschiedenen Herstellern angeboten. Diese werden als separates Bauteil mit Einschraubgewinden und/oder Kontermuttern versehen ausgeliefert und bilden eine zusätzliche Undichtigkeitsstelle für Nässe und Staub. Darüber hinaus mangelt es an Einbauvorschriften bezüglich des auszugleichenden Druckvolumens und damit an der Sicherstellung einzuhaltender genormter Schutzart-Klassen.These Membranes are currently used as pressure equalization elements (DAE) of various types Offered to manufacturers. These are available as a separate component with screw-in threads and / or locknuts provided and form an additional leak point for wetness and dust. In addition, it lacks it to installation instructions with regard to be compensated Print volume and thus to be complied with standardized Protection classes.
Weiterhin werden mit Membranen versehene Kabeldurchführungen ('Atmende' Kabelverschraubungen) aus Edelstahl, Stahl und Messing in den Größen M12 ... M63 (entsprechende Pg- oder branchenabhängige Maße) angeboten, deren Herstellung aufwendig ist, die jedoch auf einzuhaltende Schutzartklassen (bis 69K) konfektioniert sind. Die Funktion des Gehäusedruckausgleichs mit der Kabelführung zu kombinieren ist sinnvoll – jedoch branchenbezogen – da Elektroschalt- und Elektronik-Gehäuse stets einen Kabel- und/oder Leitungsanschluß aufweisen.Farther be provided with membranes cable glands ('Breathing' Cable glands) made of stainless steel, steel and brass in sizes M12 ... M63 (corresponding Pg or industry-specific dimensions) offered, the production of which is complex, but which must be maintained to classes of protection (up to 69K) are made up. The function of the housing pressure compensation to combine with the cable management makes sense - however industry-related - because electrical switching and electronics housing always have a cable and / or line connection.
Im folgenden wird der Stand der Technik von Dichtringen mit Membranventil – insbesondere von atmungsaktiven semi-permeablen Dichtringen für die Belüftung von Hohlräumen – wie z. B. Gehäusen – gewürdigt; gemäß dem Stand der Technik sind, je nach Anwendungsbezug, eine Vielzahl von Typen von Dichtringen mit Membranventil – insbesondere von atmungsaktiven semi-permeablen Dichtringen für die Belüftung von Hohlräumen im Einsatz.In the following, the state of the art of sealing rings with membrane valve - in particular of breathable semi-permeable sealing rings for the ventilation of cavities - such. B. housings - appreciated; According to the prior art, depending on the application, a variety of types of seals with diaphragm valve - especially of breathable semi-permeable sealing rings for the ventilation of cavities in use.
Die
deutsche Patentschrift
Das
Gebrauchsmuster
Eine ebene Membran als Druckausgleichselement in einer Steckerleiste wird auch vorgestellt in der Veröffentlichung
- – deutsche Patentschrift
DE 41 40 487 EP 616 736
- - German patent specification
DE 41 40 487 EP 616 736
Das
Gebrauchsmuster
Gewölbt angeordnete Membranelemente werden auch vorgestellt in den Veröffentlichungen
- – deutsche Offenlegung
DE 38 17 227 - – deutsche Offenlegung
DE 39 33 877
- - German disclosure
DE 38 17 227 - - German disclosure
DE 39 33 877
Das
Gebrauchsmuster
Die Aufnahmeöffnung ist von einem außen am Gehäuse angeordneten, von einem Deckel stirnseitig abgedeckten Stutzen umgeben.The Receiving opening is from an outside of the housing arranged, surrounded by a cover frontally covered nozzle.
Die
deutsche Patentschrift
Die Abdichtung des Druckausgleichselements ist mittels einer Dichtung vorgesehen, welche das Gehäuse des Druckausgleichselements umgibt. Weitere Ausführungsformen betreffen
- – ein mittels eines Sacklochs aufgebohrtes hohlzylinderförmiges Gehäuse mit Lüftungsöffnungen am Boden, welches durch eine Membran verschlossen wird
- – ein ebenso gestaltetes geteiltes Gehäuse mit Lüftungsöffnungen, wobei eine Membran die geteilten Gehäuseteile verbindet
- – ein ebenso gestaltetes hohlzylinderförmiges Gehäuse, in das entgegen der Kanalrichtung eine semi-permeable Membran eingespritzt ist.
- - A drilled by means of a blind hole hollow cylindrical housing with ventilation openings on the bottom, which is closed by a membrane
- - A likewise designed split housing with ventilation openings, wherein a membrane connects the split housing parts
- - A likewise designed hollow cylindrical housing in which counter to the channel direction, a semi-permeable membrane is injected.
Die
deutsche Anmeldung
Der Grundkörper ist mit einem Außengewinde für den Wandeinbau und einem Sechskant für die Montage versehen; in axialer Richtung zwischen Sechskant und Gewinde ist ein dichtender O-Ring vorgesehen.Of the Basic body is with an external thread for the wall installation and a hexagon for mounting provided; in the axial direction between hexagon and thread is a sealing O-ring provided.
Die
Gebrauchsmuster
Das Druckausgleichselement ist zum Einbau in eine Kabelverschraubung an Stelle des Kabels vorgesehen, daher weist das Aufnahmeteil zur Fixierung außen umlaufende Vorsprünge in Höhe einer Kabelverschraubungsdichtung auf.The pressure compensation element is for installation provided in a cable gland instead of the cable, therefore, the receiving part for fixing on the outside circumferential projections in the amount of a cable gland on.
Die
Offenlegung
Die
deutsche Offenlegung
Die Membran – und der Luftkanal insgesamt – ist über das Abdeckungselement geschützt; dieses hat ein Labyrinthsystem, welches eine Luftab-/-zufuhr, Schutz vor spitzen Gegenständen, Schutz vor Staub bzw. Verschmutzung und Wasserablauf unabhängig von der Einbaulage gewährleistet.The Membrane - and the air duct in total - is over protected the cover member; this one has a labyrinth system, which has an air discharge, protection against sharp objects, Protection against dust or contamination and water drainage independently guaranteed by the installation position.
Die
Offenlegung
Das Druckausgleichselement ist mehrstückig aufwendig aufgebaut. Die Membran ist ein sehr filigrane dünne PTFE-Scheibe, welche an ihren Rändern umgelenkt und unter Druck verspannt wird; eine Oberflächenbeschädigung ist mindestens an der Randzone nicht auszuschließen.The Pressure compensation element is constructed in several pieces consuming. The membrane is a very filigree thin PTFE disc, which deflected at their edges and braced under pressure becomes; a surface damage is at least at the edge zone can not be excluded.
Die
deutsche Offenlegung
Die Ringdichtung zum Abdichten eines Umfangsspalts zwischen dem Druckausgleichselement und einer Gehäuseöffnung wird nicht mehr unmittelbar radial angrenzend an die Rastarme, sondern axial benachbart, vorzugsweise mit Axialabstand, zu den Rastarmen angeordnet.The Ring seal for sealing a circumferential gap between the pressure compensation element and a housing opening is no longer immediate radially adjacent to the latching arms, but axially adjacent, preferably with axial distance, arranged to the latching arms.
Andere Membranbauformen werden in den folgenden Veröffentlichungen vorgestellt in Form einer Druckausgleichsverschraubung kleinen Bauvolumens und großer Membranfläche
- – mit fächerförmiger Aufspannung
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2005 047 662 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2005 014 946 - – mit Innenanschlag
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2005 055 616 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2005 018 557 - – mit Rohrmembran
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2006 012 998 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2006 004 829 - – mit einstellbarem Volumenstrom
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2008 018 900 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2008 005 548 - – mit Topfmembran
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2008 024 844 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2008 007 375
- - with fan-shaped clamping
- - German patent application
DE 10 2005 047 662 - - utility model application
DE 20 2005 014 946 - - with inner stop
- - German patent application
DE 10 2005 055 616 - - utility model application
DE 20 2005 018 557 - - with tube membrane
- - German patent application
DE 10 2006 012 998 - - utility model application
DE 20 2006 004 829 - - with adjustable volume flow
- - German patent application
DE 10 2008 018 900 - - utility model application
DE 20 2008 005 548 - - with pot membrane
- - German patent application
DE 10 2008 024 844 - - utility model application
DE 20 2008 007 375
Die Integration der Druckausgleichsfunktion in Verschraubungen und Steckverbindern mit Membranventil wird in den Veröffentlichungen vorgestellt
- – Kabelverschraubung 1
- – Patentanmeldungen
DE 10 2005 035 210 EP 1 746 698 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2005 011 301 - – Kabelverschraubung 2
- – Patentanmeldungen
DE 102006034 224 EP 1 202 616 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 202006 011 956 - – Schlauch-/Rohrverschraubung
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2006 062 690 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 202006019807 - – Kabelsteckverbindung
- – deutsche Patentanmeldung
DE 10 2007 001 584 - – Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2007 000 864
- - Cable gland 1
- - patent applications
DE 10 2005 035 210 EP 1 746 698 - - utility model application
DE 20 2005 011 301 - - Cable gland 2
- - patent applications
DE 102006034 224 EP 1 202 616 - - utility model application
DE 202006 011 956 - - Hose / pipe fitting
- - German patent application
DE 10 2006 062 690 - - utility model application
DE 202006019807 - - Cable plug connection
- - German patent application
DE 10 2007 001 584 - - utility model application
DE 20 2007 000 864
Die
deutsche Offenlegung
Vorgesehen ist ein poröser Werkstoff wie Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer Durchflußrate von ca. 0,06 l/(s × cm2).Provided is a porous material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) with a flow rate of about 0.06 l / (s × cm 2 ).
Die
deutsche Veröffentlichung
Zwei nach außen weisende Zentriernocken helfen bei der Herstellung des Druckausgleichselements hinsichtlich einer genaueren räumlichen Festlegung des Formteils in Bezug auf das Dichtelement.Two Outwardly facing centering cams help in the production the pressure compensation element in terms of a more accurate spatial Fixing the molding with respect to the sealing element.
Alle vorgestellten Veröffentlichungen eignen sich nur bedingt oder gar nicht für den spezifischen Einsatz als Dichtring mit Membranventil – insbesondere nicht als at mungsaktiver semi-permeabler Dichtring für die Belüftung von Hohlräumen, wie z. B. Gehäusen.All Presented publications are only partially suitable or not at all for the specific use as a sealing ring with diaphragm valve - in particular not as at ment active semi-permeable sealing ring for the ventilation of Cavities, such. B. housings.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Dichtring mit Membranventil – insbesondere einen atmungsaktiven semi-permeablen Dichtring für die Belüftung von Hohlräumen, wie z. B. Gehäusen, zu schaffen.Of the The invention is therefore based on the object, a device according to the preamble of claim 1, a sealing ring with diaphragm valve - in particular a breathable semi-permeable sealing ring for the Ventilation of cavities, such. B. housings, to accomplish.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug. Ziel ist der Aufbau eines Dichtrings mit Membranventil – insbesondere eines atmungsaktiven semi-permeablen Dichtrings für die Belüftung von Hohlräumen, wie z. B. Gehäusen, der sich in seinen Abmessungen nur unwesentlich von den Dichtringen herkömmlicher Bauart unterscheidet und auch ersatzbeschafft alternativ – jedoch mit erweiterter Funktionalität – bestückt werden kann.These The object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved; to advantageous embodiments take the dependent claims. The goal is the construction of a sealing ring with diaphragm valve - especially a breathable semi-permeable Sealing ring for the ventilation of cavities, such as B. housings, which in its dimensions only Insignificantly different from the sealing rings of conventional design and Replacement also alternative - but with extended Functionality - can be equipped.
Daher wird vorgeschlagen, den erfindungsgemäßen Dichtring geometrisch als O-Ring, Ring mit kreisförmigem Querschnitt oder Torus zu gestalten und in Schichten aufzubauen, wobei die obere und untere Schicht dichten und die mittlere Schicht semi-permeabel durchlässig gestaltet sind.Therefore is proposed, the sealing ring according to the invention geometrically as O-ring, ring with circular cross-section or torus shape and build in layers, with the top and lower layer dense and the middle layer semi-permeable are designed permeable.
Die obere und untere Schicht bilden zusammen einen Torus und hälftig je eine räumliche, im Querschnitt halbkreisförmige Fläche aus elastomerem Dichtmaterial – gemäß eines konventionellen mittig geschnittenen Dicht-O-Rings und werden auch je als oberer und unterer Dichtring oder Dichtebene bezeichnet. Diese Flächen bilden auch in der Applikation die spannungsaufnehmenden Druckflächen und stellen die Dichtheit zwischen Innen- und Außenraum her.The upper and lower layers together form a torus and half each a spatial, semi-circular in cross-section Surface made of elastomeric sealing material - according to a conventional center-cut sealing O-rings and will ever referred to as upper and lower sealing ring or sealing plane. These Surfaces also form the stress-absorbing in the application Pressure surfaces and ensure the tightness between inner and outdoor space.
Die mittlere Schicht besteht aus einer oberen Stützebene, einer (mittleren) Membranebene sowie einer weiteren unteren Stützebene. Die Stützebenen sollen trotz Druckbelastung auf den Ring zum Zwecke des Dichtens, keine Druckkräfte auf die Membranebene zulassen. Um dieses zu erreichen, bestehen die Stützebenen aus Stützringen, deren Aufbau wie folgt beschrieben werden kann.The middle layer consists of an upper support plane, one (middle) membrane level and another lower support level. The support levels should despite pressure on the ring for the purpose of sealing, no compressive forces on the membrane plane allow. To achieve this, the support levels exist from support rings whose structure is described as follows can.
Der Stützring besteht aus einem Flachzylinder, dessen Breite der Breite des oberen bzw. unteren Dichtrings entspricht; die flache Oberseite des oberen Stützrings ist einstückig fest mit der flachen Unterseite des oberen Dichtrings verbunden, so wie die Unterseite des unteren Stützrings einstückig fest mit der Oberseite des unteren Dichtrings verbunden ist.The support ring consists of a flat cylinder whose width corresponds to the width of the upper and lower sealing ring; the flat top of the upper support ring is integral with the flat Bottom of the upper sealing ring connected, as the bottom of the lower support ring is integrally fixedly connected to the upper side of the lower sealing ring.
Der Stützring besteht neben dem harten Flachzylinder aus je dem Dichtring abgewandten ebenen Fläche im Abstand halbseitig aufgebrachten radial ausgerichteten Stützelementen, wie z. B. Hohlzylindersegment, deren radialer Abstand voneinander je eine Gaskanalbreite multipliziert mit deren Höhe – der Gaskanalhöhe – je eine Gaskanal-Querschnitts- oder -Ein-/-Austrittsfläche in radialer Richtung bilden. Die Summe aller Stützelementbreiten addiert mit allen Kanalbreiten ergibt im wesentlichen den Außenumfang des Torus. Die gewählte Geometrie der Stützelemente ist beispielhaft zu sehen.Of the Support ring consists of the hard flat cylinder depending the sealing ring facing away from flat surface at a distance halfway applied radially oriented support elements, such as z. B. hollow cylinder segment whose radial distance from each other a gas channel width multiplied by their height - the Gas duct height - one gas duct cross section each or -Ein- / - exit surface in the radial direction. The sum of all support element widths added with all channel widths essentially gives the outer circumference of the torus. The chosen one Geometry of the support elements can be seen as an example.
Die Tiefe der aufgebrachten Stützelemente ist im wesentlichen bestimmt durch die Breite des Flachmaterials, wobei zweimal die Stützelementtiefe plus die Membrandicke der Breite entspricht, d. h. daß die Stützelemente des oberen Stützrings gemäß ihrer Tiefe zum Innenrand hin ausgerichtet und die Stützelemente des unteren Stützrings gemäß des Außenrands ausgerichtet sind, so daß sich neben Kanälen in radialer Richtung – Gaskanäle – ein Kanal in axialer Richtung zwischen den Stützelementen bildet, der die Membrane aufnimmt, dessen Breite der Membrandicke und dessen Höhe der Membranbreite entspricht, wobei die Membranlänge sich aus dem mittleren Umfang dieses Kanals berechnet.The Depth of the applied support elements is substantially determined by the width of the sheet, wherein twice the Support element depth plus the membrane thickness corresponds to the width, d. H. that the support elements of the upper support ring aligned according to their depth towards the inner edge and the support members of the lower support ring according to the outer edge are aligned so that next to channels in radial direction - gas channels - one channel in forms axial direction between the support elements, the receives the membrane whose width of the membrane thickness and its Height of the membrane width corresponds, with the membrane length calculated from the mean circumference of this channel.
Die Stützelemente bilden in der Tiefe je einen radialen Überstand über die Breite des Flachzylinders des Stützrings. Die Tiefe dieses Überstands bildet an der Dichtring-Innenseite einen dritten Kanal für den Gas-Ein-/-Austritt in axialer Richtung, ebenso wie die Tiefe des Überstands an der Dichtring-Außenseite einen vierten Kanal für den Gas-Ein-/-Austritt in axialer Richtung bildet. Je nach Anwendungsbezug des Dichtrings als Außen- oder Innenring wirkt der Kanal an der Dichtring-Innen- oder der Kanal an der Dichtring-Außenseite als Gaskanal.The Supporting elements form in the depth depending on a radial projection the width of the flat cylinder of the support ring. The depth This supernatant forms on the inside of the sealing ring third channel for the gas inlet / outlet in the axial direction, as well as the depth of the supernatant on the sealing ring outside a fourth channel for the gas inlet / outlet in axial Direction forms. Depending on the application of the sealing ring as external or inner ring, the channel acts on the inner seal or the Channel on the sealing ring outside as gas channel.
Der Aufbau der in den Membrankanal eingebrachten Membran richtet sich neben der Geometrie nach den für die Herstellung der Membran eingesetzten Materialien. Je nach Verwendungszweck und Wirkweise sind die Membranwerkstoffe in ihren Eigenschaften auszuwählen, wie Porenzahl, Porengröße, Durchgangszahl, hydrophob, oleophob, Schichtung, etc.Of the Structure of the membrane introduced into the membrane channel depends in addition to the geometry according to those for the production of the membrane used materials. Depending on the purpose and mode of action are the membrane materials to select in their properties, such as pore number, pore size, number of passes, hydrophobic, oleophobic, layering, etc.
In einer weiteren Ausprägungsform werden die beiden Stützringe so angeordnet, daß die Stützelemente je Ring einen radialen Versatz gegeneinander bilden, verändert sich die Gaskanalbreite und damit der Gaskanalquerschnitt und somit das durchströmende Gaskanalvolumen; der gegenseitige Versatz der Stützelemente hat Ventilcharakter bezogen auf das durchströmende Volumen.In Another form of expression are the two support rings arranged so that the support elements per ring a form radial offset against each other, the changes Gas channel width and thus the gas channel cross-section and thus the flowing through Gas channel volume; the mutual offset of the support elements has valve character related to the volume flowing through.
Zum Schutz vor übermäßiger Verschmutzung des Gaskanals durch das Medium, verhindert ein siebartiger Schmutzfänger in Form eines Überzugs – einer weiteren Ausgestaltung – ein Verstopfen des Gaskanals. Der Überzug kann aus einem Drahtflechtwerk hergestellt sein, welches unter Federspannung stehend über die semipermeabel durchlässig gestaltete Mittelschicht gestülpt wird. Statt des siebartigen Überzugs – oder zusätzlich – kann die Filtereigenschaft auch durch Filter aus Vliesstoffen ergänzt werden.To the Protection against excessive pollution of the gas channel through the medium prevents a sieve-like strainer in the form of a coating - a further embodiment - a Clogging of the gas channel. The cover can be made of wire mesh be prepared, which is under spring tension over the semipermeable permeable designed middle layer is put over. Instead of the sieve-like coating - or in addition - the filter feature can also be through Filters made of nonwovens are added.
In einer weiteren Ausgestaltung wird für die Dichtringe und die Membran der gleiche Werkstoff verwendet; der semi-permeable Werkstoff dichtet im gepressten Zustand und bildet einen Gaskanal im Normalzustand. Die Herstellung dieses Dichtrings kann im Zwei-Komponenten-Verfahren (2K-Verfahren) vorteilhaft durch Umspritzen erfolgen.In Another embodiment is for the sealing rings and the membrane uses the same material; the semi-permeable Material seals in the pressed state and forms a gas channel in normal condition. The production of this sealing ring can be done in a two-component process (2K method) advantageously done by encapsulation.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der erfinderischen Neuheit bilden die beiden bekannten Stützringe einen Aufnahmekörper für das Umspritzen desselben mit einem ebenfalls semi-permeabel durchlässig gestalteten Material nach einem bekannten Zwei-Komponenten (2K)-Verfahren, wobei der obere und der untere Dichtring sowie die Membran nach diesem Verfahren eingebracht werden.According to one further form of the innovative novelty form the two known support rings a receiving body for the same with a likewise permeable semi-permeable designed material according to a known two-component (2K) process, wherein the upper and lower sealing ring and the membrane after be introduced in this process.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die semi-permeable Mittelschicht aus einem porösen gesinterten Material in Form eines Hohlzylinders besteht und damit ein stabiles Filterelement als Mittelschicht darstellt, welches ebenfalls mittels eines Kunststoff-Spritzverfahrens seine endgültige geometrische Form als Torus durch Aufbringen der elastomeren oberen und unteren dichten Schicht erhält, die auch mechanisch belastet werden können ohne den spröden porösen Sinterbaustein zu beschädigen.A Another embodiment of the invention provides that the Semi-permeable middle layer of a porous sintered Material in the form of a hollow cylinder and thus a stable Filter element as a middle layer, which also by means of a plastic injection molding its final geometric Form as a torus by applying the elastomeric upper and lower dense layer, which can also be mechanically stressed without damaging the brittle porous sintered brick.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein bekanntes Dichtelement dahingehend um eine Druckausgleichs- und/oder eine Filterfunktion ertüchtigt wird, unter weitgehender Beibehaltung seiner geometrischen Eigenschaften und unter Verwendung bekannter Verarbeitungsrichtlinien und daß eine Austauschbarkeit bekannter Dicht-O-Ringe gegen O-Ringe mit erweiterter Funktionalität gegeben ist.The particular advantages of the invention are that a known sealing element to a pressure equalization and / or a filter function is extensively, under more extensive Maintaining its geometric characteristics and using known processing guidelines and that a known interchangeability Sealing O-rings for O-rings with extended functionality given is.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht. Es zeigenOf the The invention is based on the following as an investment attached drawings of exemplary embodiments further clarified. Show it
- a) Gegenüberstehende Stützelemente
- b) Stützelemente mit radialem Versatz
- a) Opposing supporting elements
- b) support elements with radial offset
Gleiche und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Same and equivalent components of the embodiments are each provided with the same reference numerals in the figures.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird fortgesetzt anhand der Erläuterung der Figuren.The Description of the device according to the invention will be continued based on the explanation of the figures.
Wie
aus
Die
obere und untere Schicht bilden zusammen einen Torus und hälftig
je eine räumliche, im Querschnitt halbkreisförmige
Fläche aus elastomerem Dichtmaterial – gemäß eines
konventionellen mittig geschnittenen Dicht-O-Rings und werden auch je
als oberer
Der
Stützring besteht aus einem Flachzylinder
Der
Stützring besteht neben dem harten Flachzylinder
Die
Tiefe der aufgebrachten Stützelemente TS ist
im wesentlichen bestimmt durch die Breite des Flachzylinders BF, wobei zweimal die Stützelementtiefe
plus die Membrandicke der Breite entspricht 2 × TS + BM = BF + (2 × TÜ),
d. h. daß die Stützelemente
Die Stützelemente bilden in der Tiefe TS je einen radialen Überstand TÜ über die Breite BF des Flachzylinders des Stützrings. Die Tiefe dieses Überstands bildet an der Dichtring-Innenseite einen dritten Kanal 3 TÜ × BK × HK für den Gas-Ein-/-Austritt in axialer Richtung, ebenso wie die Tiefe des Überstands an der Dichtring-Außenseite einen vierten Kanal 4 TÜ × BK × HK für den Gas-Ein-/-Austritt in axialer Richtung bildet. Je nach Anwendungsbezug des Dichtrings als Außen- oder Innenring wirkt der Kanal 3 an der Dichtring-Innen- oder der Kanal 4 an der Dichtring-Außenseite als Gaskanal.The support elements form in the depth T S each have a radial projection T Ü over the width B F of the flat cylinder of the support ring. The depth of this supernatant forms on the inside of the seal a third channel 3 T Ü × B K × H K for the gas inlet / outlet in the axial direction, as well as the depth of the projection on the sealing ring outside a fourth channel. 4 T Ü × B K × H K forms for the gas inlet / outlet in the axial direction. Depending on the application of the Sealing ring as an outer or inner ring, the channel 3 acts on the sealing ring inside or the channel 4 on the sealing ring outside as a gas channel.
In
Der
Aufbau des in den Membrankanal BM × HM eingebrachten Membranzylinders
In
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zeigt
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche; die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl der Schutzrechtsansprüche wider.advantageous Further developments of the invention are the subject of the subclaims; the numerous possibilities and advantages of the design of the Invention are reflected in the number of property rights claims contrary.
Abkürzungsliste
- BF
- Breite Flachzylinder
- BK
- Breite Kanal 1
- BM
- Breite Membran
- BS
- Breite Stützelement
- HK
- Höhe Kanal 1
- HM
- Höhe Membran
- HS
- Höhe Stützelement
- LM
- Länge Membran
- TS
- Tiefe Stützelement
- TÜ
- Tiefe Überstand
- Δx
- Länge Versatz
- B F
- Wide flat cylinder
- B K
- Wide channel 1
- B M
- Wide membrane
- B s
- Wide support element
- H K
- Height channel 1
- H M
- Height diaphragm
- H S
- Height of support element
- L M
- Length membrane
- T S
- Deep support element
- T Ü
- Deep supernatant
- Ax
- Length offset
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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