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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung
zur Reduzierung der unerwünschten
Feuchtigkeit in Umschließungsgehäusen, die
eine Wärmequelle
enthalten, wie z.B. Kraftfahrzeugleuchten und sonstige elektronische Umschließungsgehäuse.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Viele
Teile sind in Bezug auf Schäden
anfällig,
die durch eine zu hohe Feuchtigkeit verursacht wird. Der Ausdruck „Feuchtigkeit" wie er in diesem Dokument
verwendet wird, soll sich auf Wasser beziehen, das, sei es in flüssiger Form
oder in Form von Dampf, von der umgebenden Atmosphäre diffundiert oder
kondensiert ist. Zum Beispiel können
elektrische und elektronische Teile infolge einer zu hohen Feuchtigkeit
vernichtet oder verändert
werden. Ebenso sind umschlossene Bauteile, z.B. solche die in einem
Gehäuse
enthalten sind, auf die Temperaturwechsel einwirken, in Bezug auf
feuchtigkeitsbedingte Probleme anfällig. Beispiele für Umschließungsgehäuse, die
einer unerwünschten
Feuchtigkeit ausgesetzt sind, umfassen beispielsweise Kraftfahrzeug-Scheinwerfereinheiten
sowie Elektronik, die in umschlossenen Gehäusen enthalten sind, und sonstige
Systeme, wo die Ein/Aus-Wechselbeanspruchung einer Wärmequelle
in einem Umschließungsgehäuse die
Bildung von Feuchtigkeit während
einer solchen Temperaturwechselbeanspruchung zur Folge hat. Ein
Mittel zur Abnahme von Feuchtigkeit besteht darin, einen größeren Luftstrom
quer über,
oder durch, das Umschließungsgehäuse bereitzustellen. Wenn
sich jedoch die Bauteile einem umschlossenen Gehäuse befinden, kann es sehr
schwierig sein, einen angemessenen Luftstrom zum Reduzieren der Feuchtigkeit
bereitzustellen. Zum Beispiel können Versuche,
die Lüftungsöffnungsgrößen zu erhöhen, bestimmte
Probleme, wie z.B. eine Verunreinigung, verschlimmern.
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Ein
sonstiges Mittel für
den Umgang mit der Feuchtigkeit in einem Umschließungsgehäuse besteht
darin, ein Trockenmittel oder Trocknungsmittel in das Umschließungsgehäuse zu legen.
Die Ausdrücke „Trocknungsmittel" und „Trockenmittel", wie sie hier verwendet
werden, sollen sich auf jedes Material beziehen, das Wasserdampf
aus der Luft aufnimmt und dadurch die Feuchtigkeit in der Luft in
geschlossenen Behältern
reduzieren kann.
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Gegenstand
des
GB-Patentes Nr. 1394411 , mit
dem Titel „Improvements
In Or Relating To Vehicle Headlamps", ist ein luftundurchlässiges,
mit Trocknungsmittel gefülltes
Rohr, das Folgendes aufweist: eine Öffnung in einem Ende, das im
Innenraum eines Kraftfahrzeugscheinwerfers platziert ist; eine Öffnung am
anderen Ende des Rohres mit einem Diffusionsdämpfer und/oder einer Drosselvorrichtung,
wie z.B. einem Keramikstopfen; und ein äußeres Diffusionsrohr oder einen
entsprechenden Weg, das oder der es der Luft am dem Umschließungsgehäuse ermöglicht,
zu passieren, wobei gleichzeitig das Umschließungsgehäuse vor Verunreinigung und
Wasserspritzer geschützt
wird.
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Im
GB-Patent Nr. 1472189 , mit
dem Titel „Improvements
In Headlamps", wird
ein einsetzbarer Stopfen gelehrt, der mit einem hydroskopischen
Mittel gefüllt
ist. Der Stopfen weist eine Öffnung
im Innenraumscheinwerfer und ein poröses Gewebe am anderen Ende
auf, das der Atmosphäre
ausgesetzt ist. Im Einsatz wird die Vorrichtung vom Außenraum des
Umschließungsgehäuses aus
in den Scheinwerferreflektor eingebaut.
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Im
GB-Patent Nr. 1547863 , mit
dem Titel „Lamp
For A Motor Vehicle",
wird eine Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung in einem Druckausgleichskanal
in der Kappe oder in einem Teil, das an der Kappe angebracht ist,
offenbart. Bei der Erfindung kommen ein Spiraldiffusionskanal, eine
hydroskopische, dünne
Platte und eine Abdeckkappe zur Anwendung, die die hydroskopische,
dünne Platte
vor Schmutz und Staub schützt.
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Im
US-Patent Nr. 4739458 , mit
dem Titel „Vehicle
Lamp Devise", wird
ein flacher, brettartiger Aufbau offenbart, der ein mit Trocknungsmittel
gefülltes Rohr
enthält,
das den Innenraum der Leuchte mit der äußeren Atmosphäre verbindet.
Am äußeren Ende des
mit Trocknungsmittel gefüllten
Rohres ist ein Gummischlauch angeschlossen, der in einem spitzen
Winkel gebogen ist, um den direkten Kontakt mit Wassertropfen, Staub,
Schlamm oder dergleichen zu verhindern. In diesem Gummischlauch
befindet sich ein durchlässiger
Stopfen, der die Verunreinigung verhindert und den Luftstrom regelt.
Dieses Patent offenbart die Verwendung der Wärme von der Leuchte bzw. Lampe,
um die Feuchtigkeitsmenge im Umschließungsgehäuse durch Temperaturwechsel
und den Austausch von Luft durch das Trocknungsmittel zu regeln.
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Das
US-Patent Nr. 4755917 , mit
dem Titel „Headlight
for Vehicles, In Particular Motor Vehicles", offenbart die Verwendung eines Trocknungsmittels zur
Aufnahme der Feuchtigkeit aus dem Innenraum eines Scheinwerfers.
Dazu wird ein langes Rohr mit Trocknungsmittelkammern genutzt, die
sich im Innenraum des Scheinwerfers befinden. Das Rohr sowie die
Trocknungsmittelkammern stellen einen qualvollen Weg für die Luft
bereit, die vom Innenraum aus zum Außenraum des Scheinwerfers strömt. Die Trocknungsmittelkammern
können
auf einer Seite mit einer Materialschicht abgedeckt sein, die eine hohe
Durchlässigkeit
für die
im Gemisch aus Wasserdampf und Luft befindlichen Wassermoleküle aufweist.
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Im
US-Patent Nr. 4796163 , mit
dem Titel „Motor
Vehicle Headlight",
wird eine Luftaustauschvorrichtung offenbart, die ein Einlassventil
umfasst, um Luft in den Innenraum des Scheinwerfers einzulassen,
wenn ein „Unterdruck" auftritt, sowie
ein weiteres Ventil, durch das Luft aus dem Innenraum des Scheinwerfers
in die Atmosphäre
ausströmen
kann, wenn ein „Überdruck" auftritt. Die Einheit
ist mit einem Trocknungsmittel gefüllt, das von der Wärme der
Leuchte bzw. Lampe regeneriert wird.
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Gegenstand
des
US-Patentes Nr. 4809144 , mit
dem Titel „Vehicle
Headlamp With A Venthole",
ist ein Scheinwerfer mit einem inneren länglichen Rohr, das kleine Öffnungen
im vorderen und im hinteren Ende zur jeweiligen Kommunikation mit
der inneren und der äußeren Umgebung
aufweist. Das längliche Rohr
ist mit einem Trocknungsmittel gefüllt und kann außerdem luftdurchlässige Harzfolien
an den Innen- und
Außenöffnungen
umfassen, wobei die Harzfolie an der Außenöffnung eine höhere Durchlässigkeit
als die Innenöffnungsfolie
aufweist. Das mit Trocknungsmittel gefüllte Rohr ist oberhalb der
Lampe des Scheinwerfers angeordnet.
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Gegenstand
der PCT-Veröffentlichung
Nr.
WO 97/27042 , mit
dem Titel „Combination
Desiccant And Heat Source",
ist das Mischen eines Trocknungsmittels mit einem porösen Polymer
sowie das Formen des Verbundstoffes zu einer Form, die neben einer
Wärmequelle
platziert oder neben derselben befestigt werden kann. Die Vorrichtung
nutzt ein geschütztes
Luftloch mit einer luftdurchlässigen
Membran.
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In
der PCT-Veröffentlichung
Nr.
WO 00/47932 , mit
dem Titel „Headlight
Assembly Humidity Control System",
wird eine Vorrichtung, die durch die Wand des Gehäuses hindurch
eingesetzt wird, gelehrt, die den Innenraum des Leuchtengehäuses mit
der äußeren Atmosphäre verbindet.
Die Luft wird dadurch ausgetauscht, dass Temperaturwechsel des Scheinwerfers
durch den äußeren Diffusionskanal, das
Trocknungsmittel und die luftdurchlässige, mikroporöse Membran
der Vorrichtung hindurch erfolgen. Die Vorrichtung kann mit einer
weiteren Schutzkappe versehen werden, um die luftdurchlässige, mikroporöse hydrophobe
Membran vor Wasser und sonstigen Verunreinigungsstoffen zu schützen.
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Die
Lehren der oben beschriebenen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik
beruhen normalerweise auf dem jeweiligen Temperaturwechsel des Scheinwerfers,
der zum Reduzieren der Feuchtigkeit durch den Mechanismus des Luftaustausches
dient, und sind bezüglich
der Aufnahme von Feuchtigkeit aus dem Leuchtengehäuse selbst,
insbesondere bei Kunststoffgehäusen,
wenn Feuchtigkeit durch das Gehäuse
diffundiert oder von demselben abgegeben wird, nicht besonders effektiv.
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Folglich
besteht weiterhin im Fachgebiet ein Bedarf an einer verbesserten
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung, die ein Trocknungsmittel nutzt,
das im Umschließungsgehäuse neben
der Wärmequelle angeordnet
ist, um Feuchtigkeit vom Umschließungsgehäuse aufzunehmen und auszustoßen, wobei
ferner gleichzeitig ein Schutz gegen eine in das Umschließungsgehäuse eintretende
Verunreinigung bereitgestellt wird.
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Es
wurde überraschenderweise
festgestellt, dass der größte Teil
(z.B. mehr als etwa 50 %) der Feuchtigkeit in Kunststoffumschließungsgehäusen, wie
z.B. Scheinwerfern, vom Kunststoffgehäuse selbst abgegeben wird und
durch dasselbe diffundiert. Obwohl Feuchtigkeit durchaus in ein
Umschließungsgehäuse durch
Lüftungsöffnungen über den Luftaustausch
bei Temperaturänderungen,
die auf die Ein/Aus-Wechselbeanspruchung der Wärmequelle zurückzuführen sind,
gelangt, ist sie im Vergleich zu der Wassermenge, die vom Kunststoffgehäuse abgegeben
wird und/oder durch dasselbe diffundiert, klein. Es wurde beispielsweise
herausgefunden, dass wenn in einem Kunststoff-Umschließungsgehäuse, wie
z.B. einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, die Wärmequelle mit Energie versorgt
wird, der Kunststoff selbst Feuchtigkeit sowohl in das Umschließungsgehäuse als
auch nach draußen
in die äußere Atmosphäre abgibt.
Wenn dagegen die Energiequelle nicht mit Energie versorgt wird,
nimmt der Kunststoff wieder Feuchtigkeit auf, die sowohl im Umschließungsgehäuse vorhanden
ist als auch von der äußeren umliegenden
Umgebung stammt. Die Änderungen
des Feuchtigkeitsgrades lassen sich bei der Temperaturänderung
der Wärmequelle
innerhalb von Minuten feststellen. Es wurde außerdem herausgefunden, dass
die Feuchtigkeitsdurchdringung durch das Leuchtengehäuse über einen
langen Zeitraum auftritt, von Stunden über Tage bis Wochen, in Abhängigkeit
von der Gehäusekonstruktion,
der Lüftungsvorrichtung
und der äußeren näheren Umgebung.
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Folglich
besteht weiterhin im Fachgebiet ein Bedarf an einer verbesserten
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung, die ein Trocknungsmittel nutzt,
das im Umschließungsgehäuse neben
der Wärmequelle angeordnet
ist, um Feuchtigkeit vom Umschließungsgehäuse aufzunehmen und auszustoßen, wobei
ferner gleichzeitig ein Schutz gegen eine in das Umschließungsgehäuse eintretende
Verunreinigung bereitgestellt wird.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Vorrichtung zur Reduzierung der Feuchtigkeit
in einem geschlossenen Gehäuse,
das eine Wärmequelle,
wie z.B. einen Scheinwerfer, enthält oder einem sonstigen Umschließungsgehäuse, das
Elektronik enthält. Die
Erfindung umfasst ein Gehäuse
zum Aufnehmen eines Trocknungsmittels, eine luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht,
die mit dem Gehäuse
eingebaut wird und vorzugsweise an einer Seite neben der Wärmequelle
platziert wird, ein Lüftungsloch
im Gehäuse,
um einen Luftweg vom Innenraum des elektronischen Umschließungsgehäuses aus
bereitzustellen, ein in Bezug auf das Gehäuse ausgerichtetes Diffusionsrohr
oder einen entsprechenden Kanal, um einen Weg vom Trocknungsmittel
zur äußeren Atmosphäre außerhalb
des Elektronik-Umschließungsgehäuses bereitzustellen,
und ein Mittel, um die Vorrichtung neben der Wärmequelle zu platzieren. Wenn
die Vorrichtung neben der Wärmequelle
angeordnet ist, regeneriert die von der Wärmequelle erzeugte Wärme das
Trocknungsmittel. Der Ausdruck „neben", wie er in diesem Dokument verwendet
wird, bedeutet in unmittelbarer Nähe, so dass der Abstand ausreicht,
damit die Wärme
von der Wärmequelle
die Vorrichtung erreicht, die vorzugsweise in einem Bereich des
Elektronik-Umschließungsgehäuses im
Allgemeinen oberhalb der Wärmequelle
so platziert ist, dass die erwärmte
Luft von der Lampe mit der Vorrichtung in Kontakt kommt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Bauteile
enthalten, die dazu beitragen, die Luft während sie durch die Vorrichtung
strömt,
zu erwärmen.
Beispielsweise kann die luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht
hinsichtlich der Farbe dunkel sein, um die Aufnahme der von der
Lampe erzeugten Energie zu erleichtern. Weiterhin können optionale
Metall- oder sonstige thermisch leitenden Bauteile in die oder mit
der Vorrichtung eingebaut werden, um die Wärme aufzunehmen und eine solche
Wärme auf
die Luft in der Vorrichtung zu übertragen.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dient dazu, die Feuchtigkeit
durch den Transport der Luft durch die Vorrichtung zu reduzieren,
und zwar insbesondere bei einer Temperaturwechselbeanspruchung der
Wärmequelle.
Wenn die Wärmequelle mit
Energie versorgt wird, dehnt sich die Luft im Umschließungsgehäuse aus
und strömt über die
Trocknungsmittelkammer in der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
durch das Luftloch, unabhängig
davon, ob das Luftloch mit einer luftdurchlässigen Materialschicht abgedeckt
ist. Die erwärmte
Luft gelangt anschließend
durch die Vorrichtung in das Diffusionsrohr oder den Kanal. In dem
Maße,
wie die Temperatur infolge der von einer Wärmequelle erzeugten Energie
ansteigt, regeneriert (d.h. trocknet) das Trocknungsmittel und setzt
Wasserdampf in die Luft frei, die dann über das Diffusionsrohr in die äußere Atmosphäre ausgestoßen wird.
Wenn die Wärmequelle nicht
mit Energie versorgt wird (also z.B. ausgeschaltet ist), kühlt sich
die Luft im Umschließungsgehäuse ab und
zieht sich zusammen, und die Umgebungsluft wird durch die Vorrichtung
hindurch in das Umschließungsgehäuse angesaugt
und von dem regenerierten Trocknungsmittel getrocknet. Um den Einlass
von Flüssigkeiten,
wie z.B. Wasser und dergleichen, zu verhindern, wird eine luftdurchlässige, flüssigwasserundurchlässige Materialschicht,
die vorzugsweise eine hydrophobe Materialschicht oder am besten eine
oleophobe Materialschicht ist, an der Öffnung des Umschließungsgehäuses platziert,
wo die Vorrichtung so platziert ist, dass sie mit der äußeren Atmosphäre in Kontakt
steht. Eine zweite, luftdurchlässige
Materialschicht im Umschließungsgehäuse, die die
innere Lüftungsöffnung abdeckt,
kann optional eingebaut werden, um auch dazu beizutragen, den Durchfluss
der Luft in der Vorrichtung zu regeln.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung
deutlicher, wenn sie in Kombination mit den beiliegenden Zeichnungen
herangezogen wird, wobei:
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1A eine
auseinander gezogene, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist;
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1B eine
perspektivische Innenansicht des Gehäuses der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
von 1A ist, die das innere Diffusionsrohr veranschaulicht.
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1C eine
seitliche Schnittdarstellung der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
von 1A ist;
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2 eine
seitliche Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
ist, die ein Diffusionsrohr aufweist, das durch das Elektronik-Umschließungsgehäuse hindurchgeht
und an der Außenseite
desselben angeordnet ist;
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Diffusionsrohres von oben
für die
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung von 2 ist;
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4A eine
perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist, die an einer Scheinwerferlampen-Strahlenblende angebracht ist;
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4B eine
auseinander gezogene, seitliche Schnittdarstellung des Gehäuses für die in 4A dargestellte
Vorrichtung ist;
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4C eine
seitliche Schnittdarstellung der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
von 4A ist;
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5A eine
seitliche perspektivische Darstellung einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist, die an einer Scheinwerferlampenbaugruppe
angebracht ist;
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5B eine
seitliche Schnittdarstellung des Anschlussstückes für die Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
von 5A ist;
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6 eine
seitliche Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Jetzt
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei ähnliche Bezugszeichen korrespondierende
Teile über
mehrere Darstellungen hinweg bezeichnen und Ausführungsformen der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungs-Baugruppe
der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen in einer Vielfalt von Konfigurationen
und Abmessungen für
den Einsatz in einem Umschließungsgehäuse mit
einer Wärmequelle,
wie z.B. einem Scheinwerfer oder einem sonstigen Elektronik-Umschließungsgehäuse, dargestellt
sind. In diesem Zusammenhang ist deutlich zu machen, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die in diesem Dokument veranschaulichten Ausführungsformen
beschränkt
ist, da diese nur einen rein illustrativen Charakter haben und abgeändert oder angepasst
werden können,
ohne dass vom Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert
ist, abgewichen wird.
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Der
Ausdruck „oleophob", wie er in diesem Dokument
verwendet wird, bezieht sich im Allgemeinen auf die Eigenschaft
des Materials, Öle
abzuweisen oder nicht aufzunehmen, bei gleichzeitiger Ermöglichung
des Durchlasses von Gasen, im Allgemeinen festgelegt durch eine Ölwertangabe
von 2 oder größer, wie
sie ermittelt wird durch das AATCC-Prüfverfahren 118-1983 („das AATCC-Verfahren").
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Der
Ausdruck „hydrophob", wie er in diesem Dokument
verwendet wird, bezieht sich im Allgemeinen auf die Eigenschaft
des Materials, Wasser abzuweisen oder nicht aufzunehmen, bei gleichzeitiger Ermöglichung
des Durchlasses von Gasen, im Allgemeinen festgelegt durch eine Ölwertangabe
von kleiner als zwei, die durch das AATCC-Verfahren ermittelt wird.
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1A ist
eine auseinander gezogene, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung, die eine luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht 40 zeigt,
die an einem Gehäuse 50 angebracht
ist, das ein Trocknungsmittel 42 enthält. Ferner befindet sich am
Gehäuse
ein Luftloch 52. Die Größe dieser
Lüftungsöffnung wird
normalerweise so gewählt,
dass eine Druckentlastung ermöglicht
wird, wenn die Luft im Elektronik-Umschließungsgehäuse erwärmt wird und sich ausdehnt,
jedoch nicht so groß ist,
dass das Trocknungsmittel aus dem Gehäuse herausfällt. Alternativ dazu kann,
wie in 1A dargestellt, eine mikroporöse Membranabdeckung 48 über der
Lüftungsöffnung 52 angeordnet
sein. Das Gehäuse 50 weist
außerdem
ein Diffusionsrohr (im Detail in den 1B und 1C dargestellt)
und einen mechanischen Befestigungsmechanismus auf, der bei dieser
Ausführungsform
ein mit Widerhaken versehenes Schlitz-Druckanschlussteil 66 und
ein O-Ring 64 ist.
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In
den 1B und 1C sind
jeweils eine perspektivische Innenansicht des Gehäuses 50 und eine
seitliche Schnittdarstellung des Gehäuses dargestellt, die das Diffusionsrohr
und die mechanische Befestigung 66 am Umschließungsgehäuse 30 zeigen.
Das Gehäuse 50 umfasst
einen in die Gehäusewand
eingearbeiteten Kanal 61 mit einem ersten Ende 56 und
einem zweiten Ende, das auf das Loch 58 durch das Gehäuse 50 ausgerichtet
ist. Eine Trennschicht 46 wird bereitgestellt, die ein
Loch 47 aufweist, das bei Platzierung im Gehäuse mit
dem Ende 56 fluchtet, wodurch ein Diffusionskanal und Weg
vom Trocknungsmittel im Gehäuse
aus nach draußen
zum Elektronik-Umschließungsgehäuse bereitgestellt
wird, wenn die Vorrichtung in das Umschließungsgehäuse eingebaut wird. Der Einbau
erfolgt dadurch, dass das Anschlussteil 66 durch das Loch 31 im
Umschließungsgehäuse 30 gesteckt wird.
Der O-Ring 64 verbleibt auf der Innenseite des Umschließungsgehäuses 30.
Bei dieser Ausführungsform
ist die luftdurchlässige
Materialschicht 60 an einem äußeren Luftlochhalter 32 angeordnet,
der mit einem Klebstoff (nicht dargestellt) oder einem sonstigen
Befestigungsmittel am Umschließungsgehäuse 30 angebracht
ist.
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Die
luftundurchlässige,
wasserdampfdurchlässige
Materialschicht kann jedes geeignete luftundurchlässige Material
umfassen, umfasst aber vorzugsweise eine silikondurchtränkte ePTFE-Membran.
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Geeignete
Materialien für
die Trennschicht 46 können,
beispielsweise, einen Haftklebstoff oder ein Polyestermaterial umfassen.
Das Gehäuse
kann jedes geeignete Material, wie z.B. ein Metall oder einen Kunststoff,
umfassen. Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial umfasst ein spritzgegossenes
oder durch spanende Bearbeitung hergestelltes Polyetherimid-Gehäuse 50.
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Das
Trocknungsmittel kann jedes geeignete Material, wie z.B. Al2O3, CaCl2, CaSO4, K2CO3 Molekularsiebe,
Na2SO4, ZnCl2, Aktivkohle, Kieselgel und dergleichen
umfassen. Die Menge des verwendeten Trocknungsmittels kann unterschiedlich
sein, und, beispielsweise, von der Vorrichtung, von der Umgebung,
der die Vorrichtung ausgesetzt ist oder von der Zusammensetzung
des Trocknungsmittels abhängen.
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Die
optionale Luftlochabdeckung kann jede geeignete mikroporöse Membran,
wie z.B. ein expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE), umfassen.
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2 ist
eine seitliche Schnittdarstellung einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
mit einem äußeren Diffusionsrohr,
das aus einer Reihe von Materialschichten entstanden ist. Die Zeichnung
veranschaulicht das Gehäuse 50 mit
einem Lüftungsloch 52.
Außerdem
ist ein Diffusionsrohr 65 dargestellt, wobei ein Kanal
oder Weg durch mehrere Schichten geschnitten wurde, um einen Diffusionsweg
zur äußeren Atmosphäre durch
das Loch 58 bereitzustellen, das die äußere Atmosphäre mit dem
Trocknungsmittel (nicht dargestellt) im Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungs-Gehäuse 50 verbindet.
Das Vorrichtungsgehäuse 50 ist
durch eine, z.B. aus einem Haftklebstoff bestehende, Klebstoffschicht 12 am
Umschließungsgehäuse 30 angebracht.
Eine optionale ePTFE-Membranschicht kann, falls dies erwünscht ist,
zum Abdecken des Loches 52 verwendet werden. Die luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht 40 ist
am Vorrichtungsgehäuse 50 angeordnet,
wie dies dargestellt ist.
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3 ist
eine auseinander gezogene, perspektivische Teildarstellung des äußeren Diffusionsrohres
von 2. Die Figur veranschaulicht die Schichten, die
das Diffusionsrohr oder den Kanal bilden, wobei eine Klebestoffschicht 10 herausgeschnitten
wurde, um einen Weg oder Kanal 63 von der Öffnung 58 in
der Materialschicht 13 zur Öffnung 56 in den Innenraum
der Vorrichtung bereitzustellen.
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Bei
der Auswahl der oben erwähnten
Materialien muss die beabsichtige Anwendung für die Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
berücksichtigt werden.
Die Materialien sollten so ausgewählt werden, dass sie der Temperatur
der Wärmequelle standhalten
können.
Auch bei der Auswahl der Materialien für die luftundurchlässige Materialschicht
und die Lüftungsabdeckung
sollte bedacht vorgegangen werden. Zum Beispiel haben sich Luftlöcher, die
mikroporöse
Materialien wie z.B. ePTFE-Membranen (z.B. GORE-TEX® Membranluftlöcher, hergestellt von
W.L. Gore und Associates, Inc., Elkton, MD, USA), Membranen aus
modifiziertem Acrylcopolymer (VERSAPOR® R
Membranen, hergestellt von Gelman Sciences, Ann Arbor, MI, USA),
Membranen aus modifiziertem Polyvinylidenfluorid (DURAPEL® Membranen,
hergestellt von der Millipore Corporation, Bedford, MA, USA) und
sonstige mikroporöse
Materialien enthalten, die üblicherweise
zur Druckentlastung von Wärmequellen-Umschließungsgehäusen verwendet
werden, als sehr effektive Mittel zum Verhindern des Flüssigwassereintritts
und Eintritts von Fremdstoffen in das Umschließungsgehäuse erwiesen.
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4A ist
eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung von
der „Lampen"-Darstellung der
Leuchte, wobei die Vorrichtung an einer Scheinwerfer-Strahlenblende 82 angebracht
ist. Die Zeichnung veranschaulicht die Strahlenblendenbaugruppe 82,
die Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung 70 mit der nach
vorne zeigenden luftundurchlässigen
Membran 76, das Diffusionsrohr 84, das etwas gebogen
ist, um aus dem Scheinwerfer-Umschließungsgehäuse (nicht dargestellt) auszutreten
und ein Innenlufteintritts-Entlüfterrohr 86,
das den Innenraum des Umschließungsgehäuses mit
der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung verbindet.
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4B ist
eine auseinander gezogene Schnittdarstellung des Gehäuses 50 der
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung von 4A. Die
Figur veranschaulicht das Gehäuse 50,
das ein Lüftungsloch 72 in
der Seitenfläche
des Gehäuses
enthält.
Im Gehäuse 50 befindet
sich das Trocknungsmittel 74, das von der luftundurchlässigen,
wasserdampfdurchlässigen
Materialschicht 76 abgedeckt wird.
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4C ist
eine seitliche Schnittdarstellung der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
der 4A und 4B. Diese
Figur veranschaulicht die luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht 76 sowie
das Gehäuse 70,
das am Schaft 81 der Strahlenblende 82 angebracht
ist. Außerdem sind
das Trocknungsmittel 74 im Gehäuse, das zu einer „L"-Form 84 gebogene
Diffusionsrohr, das aus dem Scheinwerfer-Umschließungsgehäuse austritt, das
Innenlufteintritts-Entlüfterrohr 86,
das den Innenraum des Umschließungsgehäuses mit
der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung verbindet und die Lampe 88 dargestellt.
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5A ist
eine seitliche Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung der Erfindung, bei der
die Vorrichtung an einem Scheinwerfer-Lampenträger angebracht ist, wobei Folgendes
veranschaulicht ist: eine Lampe 118 sowie ein Träger 90,
der ausgebohrt und mit einem Kanal 91 für das Diffusionsrohr 92 versehen
wurde, das die Verbindung zum Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungs-Anschlussstück 94 herstellt.
Die Öffnung
des Kanals 91 ist mit einem luftdurchlässigen Klebstoffluftloch 89 abgedeckt.
Das Anschlussstück 94 (siehe 5B)
ist mit einem luftundurchlässigen,
wasserdampfdurchlässigen Rohr 110,
das in diesem Fall ein silikondurchtränktes Material umfasst, verbunden,
das mittels einer Schelle 108 am Anschlussstück 94 angebracht
ist. Das Ende 112 des silikondurchtränkten Rohres 110 ist verschlossen.
Der Innenraum des Rohres enthält
das Trocknungsmittel 114 und ein Diffusionsrohr 116,
das durch den Kanal 102 (5B) im
Anschlussstück 94 hindurchgeht.
Das Anschlussstück 94 weist
einen Kanal 96 auf, der mit einer luftdurchlässigen Materialschicht 104 abgedeckt
ist.
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6 ist
eine seitliche Schnittdarstellung einer alternativen Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung 140.
Das Anschlussstück 128 ist
ein Mechanismus, der zum Anbringen der Vorrichtung 140 am Leuchtengehäuse (nicht
dargestellt) dient. Ein inneres Luftloch 134 ist im Anschlussstück 128 angeordnet.
Die Kappe des Anschlussstückes 122 weist
ein Loch 124 mit einer luftdurchlässigen Materialschicht 120 auf,
die das Loch abdeckt. Das Loch 123 der Kappe 122 ist
verschlossen. Ein Diffusionsrohr 148 ist auf Länge geschnitten,
mit einem Stopfen 135 versehen und am Anschlussstück 128 angebracht.
Das Anschlussstück 128 weist
eine Arretierungsnabe 136 und einen O-Ring 126 auf,
der das Anschlussstück 128 am
Gehäuse
des Scheinwerfers (nicht dargestellt) abdichtet. Bin Rohr 142,
das ein luftundurchlässiges,
wasserdampfdurchlässiges
Material umfasst und an einem Ende 144 verschlossen ist,
enthält
das Trocknungsmittel 146. Das Rohr 142 ist über das Ende
des Anschlussstückes 138 hinaus
dicht ausgeführt.
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PRÜFVERFAHREN
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Prüfverfahren
zum Ermitteln der Feuchtigkeitsdurchdringungsrate (Moisture Vapor
Transmission Rate, MVTR) von Prüfproben
bei Raumtemperatur
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Die
Prüfung
ist im Allgemeinen in der ASTM E96-00 Richtlinie, „Standard
Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials", beschrieben und die
MVTR wurde wie folgt ermittelt. Ein durchsichtiges 473 ml Weithalsglas-Standgefäß mit einem 8,89-cm-Durchmesser-Deckel
mit PTFE-Deckelauskleidung (geliefert von der Cole-Palmer Instrument Company,
Teilenummer U-99535-43) wurde als Prüfgefäß verwendet. Ein 6,35-cm-Durchmesser-Loch wurde
in die Mitte des Deckels geschnitten.
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Ein
Klebstoff, der einen Polyesterträger
umfasst, der auf beiden Seiten Silikonhaftklebstoff aufweist, wurde
auf die folgenden Abmessungen zugeschnitten: OD 7,62 cm × ID 6,48
cm. Ein Prüfstück wurde
zu einer 7,62-cm-Durchmesser-Platte geschnitten. Der Standgefäßdeckel
wurde mit Isopropanol (IPA) gereinigt und trocknen gelassen. Der Klebstoffkreisring
wurde auf der Außenseite
des Deckels platziert. Das Prüfstück wurde
auf den Klebstoffkreisring gelegt und Druck aufgebracht, um eine Klebung
der Prüfprobe
am Deckel sicherzustellen. Der Deckel wurde eine 1 Stunde lang auf
45°C erwärmt, um
die Haftklebung zu begünstigen.
Der Deckel wurde aus dem Ofen entnommen und es wurde ein Druck mit
dem Finger aufgebracht, um eine Klebung der Membran am Deckel sicherzustellen.
Der Deckel wurde mindestens 12 Stunden lang liegen gelassen, um
sicherzustellen, dass Klebstoff und Prüfprobe eine Klebeverbindung
eingegangen sind. Es wurden für
jede Prüfprobe
Duplikate geprüft.
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Etwa
250,0 ± 0,1
Gramm des Kieselgel-Trocknungsmittels vom Typ A wurden abgewogen
(hergestellt von Kaltron Inc. (Kaltron/Pettibone), Bensenville,
IL, USA, Teilenummer Sil 66300). Die Standgefäße und das Trocknungsmittel
wurden zum Trocknen des Trocknungsmittels 4,0 Stunden lang in einen
200°C heißen Heißluftofen
gelegt. Die Standgefäße wurden
anschließend
aus dem Ofen entnommen und auf dem Tisch so lange abkühlen lassen,
bis die Temperatur 30°C
betrug.
-
Die
Deckel mit den geklebten Prüfproben wurden
auf den Standgefäßen angebracht.
Das Gewicht eines jeden Standgefäßes mit
dem Deckel und der Prüfprobe
wurde mit einer Genauigkeit von 0,01 Gramm gemessen. Die Standgefäße wurden
in eine Klimaprüfkammer
(Blue M. Modell-Nr. FR-361C-1) gestellt, die eine Temperatur von
22 ± 1°C und eine relative
Feuchtigkeit von 50 ± 2
% aufwies. Das Gewicht der mit Trocknungsmittel gefüllten Standgefäße und Proben
wurden vier Tage lang alle 12 Stunden gemessen.
-
Die
Berechnung der MVTR erfolgte anhand auf der folgenden Formel:
Zum
Auswerten der Daten wurde anschließend eine lineare Regression,
in Gramm der Wasserzunahme/Tag, durch die Flache der Probe (Flache
in Quadratmeter = 0,0031669) dividiert, damit man die MVTR in g/Tag-m2
erhält.
Dies wurde an jeder Probe durchgeführt und die mittlere MVTR der
zwei Proben wurde als die Gesamt-MVTR für jenes Material protokolliert.
-
(2) Prüfverfahren
zur Ermittlung der Gurley-Zahl
-
Bei
der Gurley-Luftstromprüfung
wird die Zeit in Sekunden gemessen, die 100 cm3 Luft
benötigen, um
durch eine 6,45-cm2-(one square inch)Probe
bei einem Wasserdruck von 12,4 cm (4,88 inches) zu strömen. Die
Probe wurde in einem von Teledyne Gurley hergestellten Gurley-Densometer (Modellnummer
4110) gemessen. Das Gurley-Densometer wurde mit zwei auf einen Luftdruck
von 6,21 bar eingestellten 2,54-cm-Pneumatikzylindern abgeändert, die
die Öffnungsplatten
zusammenklemmten. Die Probe wurde zwischen die Klemmöffnungsplatten eingelegt
und der Luftdruck wurde aufgebracht, um die Probe zwischen die Platten
zu klemmen. Anschließend
wurde der Zylinder behutsam sinken lassen. Der automatische Timer
(hergestellt von Teledyne Gurley, Modellnummer 4320) wurde zur Protokollierung
der Zeit (Sekunden) verwendet, die für ein spezifisches, oben angeführtes, vom
Zylinder zu verdrängendes
Volumen benötigt
wurde. Diese Zeit in Sekunden ist die Gurley-Zahl.
-
(3) Blasenbildungspunktprüfung
-
Flüssigkeiten
mit freien Oberflächenenergien,
die geringer sind, als die eines gestreckten porösen PTFE-Materials können bei
Aufbringung eines Differenzdruckes aus der Struktur herausgedrückt werden.
Dieses Austreiben entsteht zuerst durch die größten Durchgänge. Ein Durchgang wird anschließend erzeugt,
durch den der große
Luftstrom auftreten kann. Der Luftstrom erscheint als ein stationärer Strom
aus kleinen Blasen, und zwar durch die Flüssigkeitsschicht oben auf der
Probe. Der Druck, bei dem der erste große Luftstrom aufritt, wird
der Blasenbildungspunkt genannt und ist von der Oberflächenspannung
der Prüfflüssigkeit
und der Größe der größten Öffnung abhängig. Der
Blasenbildungspunkt lässt
sich als ein relatives Maß für die Struktur
einer Membran verwenden und wird häufig mit einigen sonstigen
Arten von Leistungskriterien, wie z.B. der Filterwirkung, in Verbindung
gebracht.
-
Der
Blasenbildungspunkt wurde unter Verwendung der Verfahren von ASTM
F316-86 gemessen, die als Richtlinie diente. Isopropanol wurde als Benetzungsflüssigkeit
zum Füllen
der Poren des Prüfstückes verwendet.
Die Prüfprobe
wurde in einen Filterhalter (Millipore Corporation, Katalognummer XX50-047-10)
eingelegt, wobei sie mit einem Stützsieb bedeckt und der Verschlussring
des Halters angebracht war. Das Oberteil der Halters wurde anschließend mit
Isopropanol gefüllt
und der Halter wurde an eine Luftversorgung mit einem geregelten Steuerventil
angeschlossen. Der Halter wurde unter einem Vergrößerungsglas
mit Leuchte platziert und der Luftdruck wurde so lange erhöht, bis
ein kontinuierlicher Strom von Blasen sichtbar wurde, der durch das
mit Isopropanol bedeckte Stützsieb
austrat.
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Der
Blasenbildungspunkt ist der Luftdruck, der benötigt wird, um das Isopropanol
aus den größten Poren
des Prüfstückes zu
verdrängen
und erzeugt den ersten kontinuierlichen Strom von Blasen, die sich
dadurch detektieren lassen, dass sie durch eine Schicht aus Isopropanol,
die die porösen
Medien abdeckt, hochsteigen. Diese Messung liefert eine Schätzung für die maximale
Porengröße.
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(4) Dicke
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Die
Dicke wurde mit einer Mitutoyo Rachenlehre (Snap Gauge Tester, model
7326, Series 7) mit einer Probenprüffläche von 1 cm2 ermittelt.
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(5) Wassereintrittsdruck (Water Entry
Pressure, WEP)
-
Der
Wassereintrittsdruck liefert ein Prüfverfahren für das Eindringen
von Wasser durch Membranen. Eine Prüfprobe wurde zwischen ein Paar
Prüfplatten
geklemmt. Die untere Platte kann einen Querschnitt der Probe mit
Wasser druckbeaufschlagen. Ein Stück pH-Papier wurde oben auf
die Probe und unter die Platte auf der nicht druckbeaufschlagten Seite
als Hinweisindikator für
Wassereintritt gelegt. Die Probe wurde anschließend in kleinen Inkrementen
mit Druck beaufschlagt, wobei nach jeder Druckänderung 10 Sekunden gewartet
wurde, bis eine Farbänderung
des pH-Papiers auf das erste Anzeichen eines Wassereintritts hinwies.
Der Wasserdruck bei Durchbruch oder Eintritt wurde als Wassereintrittsdruck
protokolliert. Die Prüfergebnisse
wurden von der Mitte der Prüfprobe
genommen, um fehlerhafte Ergebnisse zu vermeiden, die durch beschädigte Kanten
entstehen können.
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(6) Feuchtigkeitsprüfung zum Prüfen der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungen
-
Ein
Umschließungsgehäuse, wie
z.B. ein Scheinwerfergehäuse,
wurde vor der Prüfung
auf Lecks kontrolliert, und zwar dadurch, dass ein Loch in das Umschließungsgehäuse gebohrt
wurde, ein Kanal eingeführt
und der Kanal mit Dichtmittel (hergestellt von Dow Corning, Teilenummer
RTV 734) verschlossen wurde. Anschließend wurde jede Fläche, die
normalerweise mit einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung oder
Wärmequelle,
wie z.B. einer Scheinwerferlampe, verschlossen worden wäre, mit einem
Dichtmittel dicht verschlossen. Das Umschließungsgehäuse wurde mittels des angebrachten
Kanals an eine geregelte Luftleitung angeschlossen und das Umschließungsgehäuse wurde
mit einem Druck von 3,45 × 10–2 bar
beaufschlagt und eine Minute lang vollständig in Wasser eingetaucht.
Falls irgendwelche Lecks durch die Beobachtung von Luftblasen, die
aus dem Umschließungsgehäuse entwichen, festgestellt
wurden, wurden sie mit fließbarem
Dichtmittel ((Dow Corning 734 Flowable Sealant) oder wärmebeständigem Dichtmittel
(Dow Corning 732 Heat Resistant Sealant) abgedichtet und erneut
geprüft,
bis keine Lecks mehr festgestellt wurden.
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Anschließend wurde
das Umschließungsgehäuse getrocknet,
die Kanäle
wurden geöffnet
und mindestens 48 Stunden lang in eine Klimaprüfkammer bei 22°C und einer
relativen Feuchtigkeit (relative humidity, RH) von 50 % gelegt.
Die Kanäle
und die Öffnung
der Umschließungsgehäuse, z.B.
der Lampenträger
im Falle eines Scheinwerfers, wurden so ausgerichtet, dass sie dem
Luftstrom der Kammer zugewandt waren. Nachdem 48 Stunden lang die Vorbehandlung
der Leuchtengehäuse,
der Lampe und der Vorrichtung erfolgt war, wurden die Lampen und
die Vorrichtung der Erfindung eingebaut, wie dies erforderlich war.
-
Jedes
Umschließungsgehäuse wurde
anschließend
in eine Klimaprüfkammer
mit Ausrichtung in seiner Konstruktionsbetriebslage gelegt, wobei
es 38° (+4°/–0°) C und 90
% (+5 %/–0
%) RH ausgesetzt war. Die Lampe, die sich in jedem Umschließungsgehäuse neben
der Vorrichtung befand, wurde anschließend 72 Stunden lang unter
Verwendung der spezifizierten Konstruktionsspannung 1 Stunde lang im
Zustand „Ein" und 2 Stunden lang
im Zustand „Aus" betrieben und so
mit Energie versorgt. Nach 72 Stunden wurde das Umschließungsgehäuse aus
der Klimaprüfkammer
entnommen und in der Konstruktionsbetriebslage auf einen Labortisch
gelegt. Außerdem
wurde ein Timer gestartet. Jedes Umschließungsgehäuse wurde nach einer Stunde
auf das Vorhandensein von etwaiger Feuchtigkeit hin untersucht,
die ohne Vergrößerung sichtbar
war. Der Ausdruck „Feuchtigkeit", wie er bezüglich dieser
Prüfung verwendet
wird, ist als das Vorhandensein von Kondensation in Form eines Nebels
oder von Wassertröpfchen
auf den Innenflächen
oder im tiefsten Teil des Umschließungsgehäuses zu verstehen.
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Wenn
im Umschließungsgehäuse Feuchtigkeit
vorhanden war, wobei als Nachweis eine sichtbare Kondensation galt,
wurde die Prüfung
als gescheitert protokolliert. Wenn dagegen keine Feuchtigkeit festgestellt
wurde, wurde die Prüfung
als bestanden protokolliert.
-
Ohne
den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einschränken zu
wollen, veranschaulichen die folgenden Beispiele, wie die vorliegende
Erfindung ausgeführt
und eingesetzt werden kann:
-
BEISPIEL 1
-
Fertigung einer mit Silikonkautschuk durchtränkten ePTFE-Membran
-
Eine
Rolle auf Zug beanspruchtes Band aus Polytetrafluorethylen (PTFE)
(hergestellt von DeWal Industries, Sanderstown, RI, USA, Teilenummer 220T),
das ungefähr
20 cm breit ist, wurde auf dem Ablauf einer Reckmaschine platziert, über eine
Stahlführung
laufen lassen, an einer Klemme angebracht, die mit einem Antriebsmotor
verbunden ist, und dann auf die Arbeitsfläche der Maschine gezogen und durch
den Antriebsmotor und den Ablauf straff gehalten. Eine Reckschiene
wies einen maschinell ausgesparten Mittelteil auf, wobei es einen
76 μm großen Spalt über der
Fläche
des PTFE-Bandes gab, wenn die Pneumatikzylinder die Reckschiene
so drückten, dass
die Kanten der Reckschiene die Arbeitsfläche berührten. Ungefähr 100 Gramm
Silikonkautschuk (hergestellt von General Electric Company, Pittsfield, MA,
USA, Teilenummer RTV 863) wurden auf ein PTFE-Band zwischen der
Laufrolle und der Reckschiene platziert. Der Motor wurde gestartet
und das PTFE-Band wurde unter die Reckschiene mit einer Geschwindigkeit
von ungefähr
8 cm/s gezogen, wodurch ein dünner Überzug aus
Silikonkautschuk aufgebracht wurde. Nachdem ungefähr 80 cm
des PTFE-Bandes abgezogen waren, wurde der Motor gestoppt und es
wurde ein Stück
der ePTFE-Membran (hergestellt von W.L.Gore & Associates Inc., Elkton, MD, USA),
vorsichtig auf die neu kalibrierte Silikonkautschukfläche gelegt,
wobei Vorsicht walten gelassen wurde, um das Bilden von Luftblasen
und Knitterfalten zwischen dem Silikonkautschuk und der ePTFE-Membran
zu verhindern. Die für
das Silikondurchtränken
verwendete ePTFE-Membran wies die folgenden Eigenschaften auf: Blasenbildungspunkt von
Isopropanol (IPA) 0,60–0,86
bar, Dicke 0,064–0,089
mm, minimaler Wassereintrittsdruck (WEP) 1,38 bar, gefüllt mit
7,5 Gewichts-% Ruß.
-
Der
mit Silikonkautschuk durchtränkte
ePTFE-Verbundstoff wurde anschließend 3 bis 5 Minuten lang bei
150°C in
einen konventionellen Ofen gelegt. Nach dem Abkühlen der ePTFE-Membran wurde
der Silikonkautschuk-Verbundstoff auf die richtige Größe geschnitten,
wie dies nachstehend beschrieben wird.
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Eine Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
-
Ein
Gehäuse
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde, wie dies in den 1A, 1B und 1C dargestellt
ist, gefertigt, das aus dem unter dem Handelsnamen Ultem®100
vertriebenen Polyetherimid-Gehäuse
(hergestellt von General Electric Company, Pittsfield, MA, USA)
besteht und entweder durch Spritzgießen oder spanende Bearbeitung
gefertigt wurde, wobei das Diffusionsrohr oder der Kanal durch spanende
Bearbeitung entstanden ist oder durch das Spritzgießwerkzeug
geformt wurde. Ein dünnes
Laminat aus silikonbeschichteter Polyesterfolie (hergestellt von
FLEXcon® Company Inc.,
Spencer, MA, USA, Teilenummer FLEXmark® 200
Poly H-9 Liner) und ein Klebstoff, der einen Polyesterträger, der
einen Silikonhaftklebstoff auf beiden Seiten aufwies, umfasste mit
einem am Einlassloch des Diffusionsrohres zentrischen Loch wurden
anschließend
in die Vorrichtung eingebracht, wobei durch das PSA/FLEXmark-Laminat
das Trocknungsmittel vom Diffusionsrohr getrennt wurde.
-
Eine
ePTFE-Membranschicht für
das seitliche Luftloch (hergestellt von W.L. Gore & Associates Inc.,
Elkton, MD, USA; Dichte 0,97 g/cm3, Gurley-Zahl
21 Sekunden, Dicke 0,18 mm, Wassereintrittsdruck 1 bar) wurde heißgeklebt,
um die Öffnung abzudecken,
die mit dem Trocknungsmittel und dem Innenraum des Umschließungsgehäuses kommunizierte.
Das Heißkleben
erfolgte mithilfe eines kreisförmigen
Aluminium-Klebewerkzeuges, wobei die Abmessungen für den Außendurchmesser
(OD) 6,35 mm und den Innendurchmesser (ID) 2,54 mm betrugen. Die
Heißklebebedingungen,
unter denen die ePTFE-Membranschicht auf die Vorrichtung geklebt wurde,
wurden durch die Temperatur des Werkzeuges von 370°C vorgegeben,
wobei 2 Sekunden lang ein Druck von 1,72 bar aufgebracht wurde.
Das Klebewerkzeug wurde so gesteuert, dass es, nachdem es in Bezug
auf die Kante des Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungs-Gehäuses 1 mm
zugestellt wurde, gestoppt wurde.
-
Die
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde anschließend gefüllt mit
0,600 ± 0,005
Gramm des Kieselerde-Trocknungsmittels vom Typ B (hergestellt von
Kaltron Inc. (Kaltron/Pettibone), Bensenville, IL, USA, Teilenummer
Sil 66300).
-
Ein
Stück aus
silikondurchtränktem
ePTFE-Verbundstoff wurde, wie oben beschrieben, mit den Abmessungen
von etwa 25 cm × 14
cm an die Öffnung
der Vorrichtung für
das Trocknungsmittel, heißgeklebt,
wobei die durchtränkte
ePTFE-Membranschicht zur Öffnung
des Gehäuses
zeigte und das auf Zug beanspruchte PTFE-Band nach oben zeigte. Die
Heißklebebedingungen,
unter denen die silikondurchtränkte
ePTFE-Membranschicht an die Vorrichtung geklebt wurde, wurden durch
die Temperatur des Werkzeuges von 370°C vorgegeben, wobei 3 Sekunden
lang ein Druck von 1,72 bar aufgebracht wurde. Das Klebewerkzeug
wurde so gesteuert, dass es, nachdem es in Bezug auf die Kante des
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungs-Gehäuses 1 mm zugestellt wurde,
gestoppt wurde. Nach dem Heißkleben
wurde das auf Zug beanspruchte PTFE-Band entfernt und es wurde jede überschüssig durchtränkte Silikon-ePTFE-Membranschicht
sorgfältig
entfernt.
-
Die
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde mit dem Prüfverfahren
6 (Feuchtigkeitsprüfung
zum Prüfen
der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungen) geprüft, indem sie in einen Scheinwerfer eines
Chevy Silverado des Baujahres 2000 eingebaut wurde und dort die
Prüfung
bestand. Die Kontrolle bestand aus dem Luftlochlaminat (hergestellt von
W.L. Gore & Associates
Inc., Elkton, MD, USA, Teilenummer VE0189GMC), das das Feuchtigkeitsprüfverfahren
6 nicht bestand.
-
BEISPIEL 2
-
Eine Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
mit einer luftundurchlässigen,
wasserdampfdurchlässigen Perfluorosulfonsäure-Ionomer-Schicht.
-
Ein
Gehäuse
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde wie in Beispiel
1 gefertigt, nur dass eine luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht,
die eine Perfluorosulfonsäure-Ionomer-Schicht
(hergestellt von E. I. Du Pont de Nemours & Company, Wilmington, DE, USA und
vertrieben unter dem Warenzeichen Nafion® Membran,
Teilenummer 105H+) umfasste, heißgeklebt wurde, um die Öffnung abzudecken,
die mit dem Trocknungsmittel und dem Innenraum des Umschließungsgehäuses kommunizierte.
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Die
Perfluorosulfonsäure-Ionomer-Schicht wurde
mit einem beheizten Amboss bei 370°C an die Vorrichtung heißgeklebt,
wobei 3,5 Sekunden lang der Druck 3,45 bar betrug. Der Heißklebeamboss wurde
so gesteuert, dass er 1 mm unter der Kante des Gehäuses der
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung stoppte.
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BEISPIEL 3
-
Eine
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung mit einer luftundurchlässigen,
wasserdampfdurchlässigen
Materialschicht, die aus einer Teflon® AF-beschichteten
oder -durchtränkten ePTFE-Membran bestand,
wurde in der folgenden Weise gefertigt. Die für das Silikondurchtränken verwendete
ePTFE-Membran wies die folgenden Eigenschaften auf: Blasenbildungspunkt
von Isopropanol (IPA) 1,00–1,50
bar, Dicke 0,069–0,102
mm, minimaler Wassereintrittsdruck (WEP) 2,76 bar.
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Ein
Gehäuse
einer Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde wie in Beispiel
1 gefertigt, nur dass die luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht
eine Teflon
® AF-durchtränkte GORE-TEX-Membran
war (Teflon AF, hergestellt von E. I. Du Pont de Nemours & Company, Wilmington, DE,
USA, Teilenummer 2400). Die Teflon AF-durchtränkte, luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Materialschicht
wurde wie es durch das Verfahren im
US-Patent
Nr. 5116650 gelehrt wird, hergestellt, nur dass die Membran
so lange kontinuierlich beschichtet wurde, bis die Membran luftundurchlässig war,
was gewöhnlich
drei oder mehr Beschichtungen ergab. Die Teflon AF-durchtränkte GORE-TEX-Membranschicht
wurde geklebt, um die Öffnung
abzudecken, die mit dem Trocknungsmittel und dem Innenraum des Scheinwerfer-Umschließungsgehäuses kommunizierte.
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Die
Teflon AF-durchtränkte
GORE-TEX-Membranschicht wurde nach oben gelegt und die Materialschicht
wurde mit einem beheizten Amboss (Temperatur 380°C) an die Vorrichtung heißgeklebt,
wobei 3,5 Sekunden lang der Druck 3,45 bar betrug. Der Heißklebeamboss
wurde so gesteuert, dass er 1 mm unter der Kante des Vorrichtungsgehäuses stoppte.
-
BEISPIEL 4
-
Eine an einer Strahlenblende angebrachte
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
-
Ein
Gehäuse
wurde durch spanende Bearbeitung hergestellt aus Polyetherimid (vertrieben
unter dem Handelsnamen ULTEM 1000 und hergestellt von General Electric
Company, Pittsfield, MA, USA), siehe 4B.
-
Ein
Edelstahlrohr (hergestellt von Upchurch Scientific, Inc., Oak Harbor,
WA, USA, Teilenummer U-107) mit einem ID von 0,762 mm und einem
OD von 1,524 mm wurde auf eine Länge
von ungefähr
60 mm zugeschnitten und zu einer „L"-Form gebogen. Ein weiteres Stück des oben
erwähnten
Rohres wurde auf eine Länge
von 150 mm zugeschnitten und zu einer Schlange gebogen, deren Durchmesser
20 mm betrug.
-
Das
Ultem-Gehäuse
wurde anschließend gefüllt mit
0,600 ± 0,005
Gramm Kieselerde-Trocknungsmittel vom Typ B (hergestellt von Kaltron
Inc. (Kaltron/Pettibone), Bensenville, IL, USA, Teilenummer Sil
66300).
-
Ein
Stück des
silikondurchtränkten
ePTFE-Verbundstoffes wurde anschließend, wie in Beispiel 1 beschrieben,
an die Öffnung
der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung für das Trocknungsmittel, heißgeklebt,
wobei die silikondurchtränkte
ePTFE-Membran zur Öffnung
des Gehäuses
zeigte und das auf Zug beanspruchte PTFE-Band nach außen zeigte.
Der silikondurchtränkte
ePTFE-Verbundstoff wurde mit einem beheizten Amboss (Temperatur 370°C) an die
Vorrichtung heißgeklebt,
wobei 3 Sekunden lang der Druck 1,7 bar betrug. Der Heißklebeamboss
wurde so gesteuert, dass er 1–2
mm unter dem Rand der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung stoppte.
Nach dem Heißkleben
wurde das auf Zug beanspruchte PTFE-Band entfernt und es wurde jede überschüssig durchtränkte Silikon-ePTFE-Membranschicht
sorgfältig
entfernt.
-
Das
Schlangenrohr wurde in die Innenfläche der Strahlenblende eines
1999 Mercury Villager-Scheinwerfers montiert. Ein Ende des Rohres wurde
gebogen, damit es sich bis hinauf zum Schaft der Strahlenblende
erstreckte. Das Rohr wurde anschließend in das Ultem-Gehäuse eingeführt und
mit Silikonklebstoff (hergestellt von Dow Corning Company, Midland,
MI, USA, Teilenummer RTV 743) zusammengeklebt. Das Ultem-Gehäuse wurde
mit Silikonklebstoff hergestellt von Dow Corning Company, Teilenummer
RTV 743) an den Schaft der Strahlenblende geklebt. Die Strahlenblende
wurde anschließend
in einen 1999 Mercury Villager-Scheinwerfer eingebaut.
-
Ein
Loch mit einem Durchmesser von 1,59 mm wurde in einen 1999 Mercury
Villager-Scheinwerfer gebohrt. Das „L"-förmige
Edelstahlrohr wurde anschließend
in das Ultem-Gehäuse
eingeführt,
wobei sich das andere Ende durch das Loch im Oberteil der Leuchte
erstreckte. Die Kunststoff-Scheinwerferstreuscheibe wurde wieder
angebracht und alle Verbindungen wurden mit Silikonklebstoff hergestellt
von Dow Corning Company, Teilenummer RTV 743) geklebt.
-
BEISPIEL 5
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Fertigung einer silikonkautschukdurchtränkten ePTFE-Schlauchleitung
-
Eine
Länge der
ePTFE-Schlauchleitung (erhältlich
bei W.L. Gore & Associates,
Inc., unter der Teilen. RTR-5B-0004) wurde zugeschnitten und 5 Minuten
lang in einen Behälter
gelegt, der die folgende Durchtränkungsmischung
enthielt: Silikon-RTV-Klebstoff hergestellt von General Electric
Company, Pittsfield, MA, USA, Teilenummer RTV-863, der einen Platinkatalysator
im Verhältnis
10:1 und ein Isopar C, vertrieben von der Exxon Company, im Verhältnis 3:1 enthielt.
Nach fünf
Minuten wurde die Schlauchleitung aus dem Behälter entnommen und durch ein
Kalibrierwerkzeug laufen lassen. Anschließend wurde sie in einem Heißluftofen
bei 150°C
ungefähr
eine Stunde lang aufgehängt.
-
Die
Metallstützkonstruktion
von einer Sylvania 9006 HB4U (51 Watt) Lampe (GTE Sylvania) wurde
ausgebaut. Die Kunststoffabdeckung, die zum Schutz der elektrischen
Steckverbinder verwendet wird, wurde entfernt und es wurde ein Loch
mit einem Durchmesser von 1,58 mm von der Rückseite aus durch den Lampenträger in den
Innenraum des Lampenbereiches gebohrt.
-
Ein
Stück der
oben beschriebenen Schlauchleitung, dessen Länge ungefähr 65 mm betrug, wurde wie
im
US-Patent 4830643 beschrieben, an
einem Ende heißgeklebt,
und zwar unter den folgenden Bedingungen: Temperatur 400°C, Druck
für 3 Sekunden
gleich 2,07 bar.
-
Ein
Edelstahlrohr (hergestellt von Upchurch Scientific, Inc., Teilenummer
U-107) mit einem ID von 0,762 mm und einem OD von 1,524 mm wurde
auf eine Länge
von 110 mm zugeschnitten und zu einem engen „S" gebogen, wobei das Maß auf einer
Seite des „S"-Bogens 65 mm betrug.
-
Das
Anschlussstück
der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde durch spanende Bearbeitung
aus einem Vollmaterial aus Polyetherimid (vertrieben als Ultem 101,
hergestellt von General Electric Company) gefertigt, siehe 5B.
Ein 6 mm × 8 mm
großes
Stück aus
Luftlochlaminat (hergestellt von W.L. Gore & Associates Inc., Elkton, MD, USA, Teilenummer
VE0001AUD) wurde mit einem kreisförmigen Aluminiumwerkzeug an
das Anschlussstück der
Kondensationsverhinderungsvorrichtung heißgeklebt, und zwar bei 270°C, wobei
3 Sekunden lang der Druck 1,72 bar betrug. Das Anschlussstück der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
wurde anschließend über das
65 mm lange Ende des Edelstahldiffusionsrohres bis zum „S"-Bogen geschoben.
-
Das
silikondurchtränkte
ePTFE-Rohr wurde gefüllt
mit 0,53 Gramm des Typ-B-Trocknungsmittels (hergestellt von Kaltron/Pettibone,
Teilenummer Sil 66300). Eine stufenlose 7-mm-Oetiker-Schelle (hergestellt
von Oetiker, Livingston, NJ, USA) wurde anschließend verwendet, um das mit
Trocknungsmittel gefüllte
Rohr durch Anziehen der Oetiker-Schelle am Anschlussstück der Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
zu befestigen.
-
Das
handelsübliche
Lüftungsteil
(„Spike") von einem 1994
Grand Marquis-Scheinwerfer wurde entfernt und das Lüftungsloch
wurde mit Silikonklebstoff (hergestellt von Dow Corning, Teilenummer
RTV 736 red silicone) verschlossen.
-
BEISPIEL 6
-
Eine in das Spike-Luftloch integrierte
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
-
Ein
handelsübliches
Scheinwerfer-Anschlussstück,
Ford-Teilenummer E9WY-13C126-A, wurde dadurch abgeändert, dass
ein 0,508-mm-Loch durch das Anschlussstück, siehe 6,
gebohrt wurde.
-
Ein
Stück der
ungefähr
65 mm langen GORE-TEX-Schlauchleitung (hergestellt von W.L. Gore & Associates Inc.,
Elkton, MD, USA, Teilenummer RTR-5B-0004) wurde wie in Beispiel
5 beschrieben durchtränkt.
Ein Ende des durchtränkten
Rohres wurde wie im
US-Patent
4,830,643 beschrieben heißgeklebt, wobei die folgenden
Bedingungen galten: Temperatur 400°C, Druck für 3 Sekunden gleich 2,07 bar. Das
Anschlussstück
wurde in das andere Ende der durchtränkten Schlauchleitung gesteckt
und mit RTV-Klebstoff (hergestellt von Dow Coming Company, Teilenummer
RTV-736) abgedichtet. Die silikondurchtränkte Schlauchleitung wurde
gefällt
mit ungefähr
0,6 Gramm Kieselerde-Trocknungsmittel vom Typ B (hergestellt von
Kaltron/Pettibone, Teilenummer Sil 66300).
-
Ein
Edelstahlrohr (hergestellt von Upchurch Scientific, Inc., Teilenummer
U-107) mit einem ID von 0,762 mm und einem OD von 1,524 mm wurde
auf eine Länge
von 72 mm zugeschnitten. Ein Stopfen für das Edelstahlohr wurde aus
einer roten, dünnen
Silikonplatte (gekauft von McMaster Carr Company, Dayton, NJ, USA,
Teilenummer 8632K44) unter Verwendung folgender Maße gefertigt:
Durchmesser 6,35 mm, Dicke 3 mm, Mittelloch-Durchmesser 1,524 mm.
Das Edelstahlrohr wurde auf das Mittelloch des Stopfens gesteckt
und ungefähr
20 mm von einem Ende des Rohres entfernt platziert. Das Edelstahlrohr
mit dem angebrachten Silikonstopfen wurde in das mit Trocknungsmittel
gefällte,
silikondurchtränkte ePTFE-Rohr
eingeführt
und mit Silikonklebstoff (hergestellt von Dow Corning Company, Teilenummer RTV
743) in das Anschlussstück
geklebt.
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Ein
5-mm-Loch wurde durch die Mitte der Kunststoff-Endkappe des Anschlussstückes gebohrt und
das andere rohrförmige
Ende des Anschlussstückes
wurde mit Epoxidklebstoff verschlossen. Ein OLEOGARD® Klebstoffluftloch
(hergestellt von W.L. Gore & Associates
Inc., Elkton, MD, USA, Teilenummer VE0004WAG) wurde über das
5-mm-Loch in der Anschlussstückkappe
montiert.
-
Das
Loch, aus dem das handelsübliche
Lüftungsteil
(„Spike") entfernt wurde,
wurde zu einem 8-mm-Durchmesser aufgebohrt und dann wurde die Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung
eingebaut. Die Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtung wurde mit dem Prüfverfahren
6 (Feuchtigkeitsprüfung
zum Prüfen der
Feuchtigkeitsreduzierungsvorrichtungen) geprüft, indem sie in einen Scheinwerfer
eines 1994 Mercury Grand Marquis (Ford Motor Corporation, Detroit,
MI, USA) eingebaut wurde und dort die Prüfung bestand.
-
Die
Kontrolle bestand aus einem Luftlochlaminat (hergestellt von W.L.
Gore & Associates
Inc., Elkton, MD, USA, Teilenummer VE0018GMC), das das Feuchtigkeitsprüfverfahren
6 nicht bestand.