DE8914781U1 - Moisture barrier for closed enclosures - Google Patents
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Description
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-2-Feuchtigkeitssperre für geschlossene Gehäuse -2- Moisture barrier for closed enclosures
Dis Erfindung betrifft eine Feuchtigkeitssprrre für geschlossene Gehäuse.The invention relates to a moisture barrier for closed housings.
ndere bei j.n &eegr; icht-gekapse.lten Geh&usen untergebrachten elektrischen Schaltungen muß darauf geachtet yer den, daß die Funkt ions tüchtigkeii. der Schaltung nicht durch Kondenswasser, Staub od.sr andere Fremdstoffe gefährdet wird. Wird das Gehäuse z.B. mit einer flüssigkeitsdichten Membran verschlossen, so ist dennoch nicht in jedem FnIl der Eintritt von Feuchtigkeit in das Gehäuse zu vermeiden: üblicherweise schwankt der Druck innerhalb des Gehäuses und auch außerhalb des Gehäuses, so daß es zu Druckdifferenzen kommt, mit denen ein Gasaustausch zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem Äußeren des Gehäuses einhergeht. Durch den Gas- und Partialdruckausgleich gelangt Feuchtigkeit in das Gehäuse. Diese Feuchtigkeit kann kondensieren und zu Schaden an den in dem Gehäuse befindlichen Teilen führen.Other electrical circuits housed in non-encapsulated housings must be taken to ensure that the functionality of the circuit is not compromised by condensation, dust or other foreign matter. If the housing is sealed with a liquid-tight membrane, for example, it is not always possible to prevent moisture from entering the housing: the pressure inside and outside the housing usually fluctuates, resulting in pressure differences that result in gas exchange between the inside and outside of the housing. The gas and partial pressure equalization causes moisture to enter the housing. This moisture can condense and cause damage to the parts inside the housing.
Eine sichere Feuchtigkeitssperre erreicht man, wenn man das Gehäuse druckfest abkapselt. Allerdings verbietet häufig die spezielle Gehäusekonstruktion eine Abkapselung. Auch steht einer Abkapselung häufig die Druckempfindlichkeit bestimmter in dem Gehäuse untergebrachter Geräte entgegen. Deshalb muß darauf geachtet werden, daß der Druck in dem Gehäuse bestimmte Grenzwerte nicht übersteigt oder unterschreitet. Bei derart!-A secure moisture barrier can be achieved by encapsulating the housing in a pressure-tight manner. However, the special housing construction often prohibits encapsulation. Encapsulation is also often prevented by the pressure sensitivity of certain devices housed in the housing. Therefore, care must be taken to ensure that the pressure in the housing does not exceed or fall below certain limits. In such cases!-
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-3-gen Gehäusen ist also das Einkapseln ausgeschlossen.-3-gen housings, encapsulation is therefore impossible.
jj Aufgabe der Erfindung ist es, &in«.s Feuchtigkeitssperrejj The object of the invention is to &in«.s moisture barrier
jsf, elektrische Schaltungen u.dgl. zu schaffen, die unterjsf, electrical circuits, etc., which are
§ Verzicht auf eine druckfeste Einkapselung des Gehäuses§ No pressure-resistant encapsulation of the housing
den Eintritt von Feuchtigkeit in das Gehäuse auf einthe ingress of moisture into the housing to a
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Verschlußkörper, der in Kombination eine Druckbegrenzungs-Ventilanordnung und eine gasdurchlässige, flüssigkeitsdichte Membran enthält.This task is solved by a closure body which contains a pressure limiting valve arrangement and a gas-permeable, liquid-tight membrane.
Durch die Druckbegrenzungs-Ventilanordnung wird erreicht, daß die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Gehäuses und der Gehäuseumgebung einen bestimmten Grenzwert nicht übersteigt. Wenn sich die Druckdifferenz nur in einem bestimmten Bereich bewegt, wird der Austausch von Feuchtigkeit erheblich reduziert. Die gasdurchlässige, flussigkeitsdichte Membran hält Staub und Wasser ab, Zusätzlich empfiehlt es sich, an der Innenseite des Verschlußkorpers feuchtigkeitsabsorbierendes Material, z.B. Silikagel anzubringen. Da nurThe pressure limiting valve arrangement ensures that the pressure difference between the inside of the housing and the housing environment does not exceed a certain limit. If the pressure difference only moves within a certain range, the exchange of moisture is significantly reduced. The gas-permeable, liquid-tight membrane keeps dust and water out. In addition, it is recommended to attach moisture-absorbing material, e.g. silica gel, to the inside of the closure body. Since only ^l äußerst geringe Mengen Feuchtigkeit in das Gehäuse &iacgr; gelangen, kann das silikagel die Feuchtigkeitsreste $ praktisch vollständig absorbieren.^l If extremely small amounts of moisture enter the housing, the silica gel can absorb the remaining moisture almost completely.
;'. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteraneprüchen .angegeben, vorzugsweise im Bereich der Außenöffnung des Verschlußkörpere ist auf einem Membranträger die Membrane ge·*;'. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the subclaims. Preferably in the area of the outer opening of the closure body, the membrane is mounted on a membrane carrier.*
' lagert, wobei die Membrane zusammen mit dem Membran-', whereby the membrane together with the membrane
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träger durch einen Klemmring z.B. gegen eine umlaufende Ausnehmung des Verschlußkörpers gedrückt wird. Der Membranträger ist z.B. ein Stück Gewebe mit einem Schutzgitter, wobei das Gitter nach außen weist und die Membrane zum Inneren des Gehäuses weist. Die Membrane besteht vorzugsweise aus handelsüblichem PTFE-Material, das unter der Handelsbezeichnung GORE-TEX vertrieben wird. carrier is pressed against a circumferential recess in the closure body by a clamping ring, for example . The membrane carrier is, for example, a piece of fabric with a protective grid, with the grid facing outwards and the membrane facing towards the inside of the housing. The membrane is preferably made of commercially available PTFE material, which is sold under the trade name GORE-TEX.
Der Verschlußkörper ist äußerst einfach aufgebaut. Er kann zusammen mit der Membran und dem Membranträger in einer Gehäuseöffnung befestigt werden. Man kann an dem Verschlußkörper auch ein Gewinde anbringen, um ihn in eine entsprechende Gewindeöffnung des Gehäuses einzuschrauben. Der vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt aufweisende Verschlußkörper enthält eine Trägerwand mit zwei Durchgangsbohrungen, von denen jede ein aus Silikon bestehendes Überdruckventil aufnimmt. Derartige kleine Überdruckventile sind an sich bekannt. Es handelt sich um einfache Bauteile, die lediglich in entsprechende Durchgangsbohrungen eingepfropft werden müssen. In einem Mittelabschnitt besitzen diese Überdruckventile eine axiale Längsnut, und ein umlaufender Rand an dem Ventilkopf liegt an einer Seite der Trägerwand an. Von der dem Kopf abgewandten Seite des Überdruckventils kann ein Gas durch die Längsnut unter dem Ventilkopf her austreten, wenn der Druck auf der dem Ventilkopf abgewandten Seite um einen bestimmten Betrag höher ist als auf der Seite, auf der sich der Ventilkopf befindet. Bei einem Gehäuse, dessen Innendruck beispielsweise durch eine Temperaturerhöhung zunimmt, öffnet das Ventil bei Erreichen einer bestimmten Druckdifferenz kurzfristig, wobei das unter DruckThe closure body is extremely simple in design. It can be attached together with the membrane and the membrane carrier in a housing opening. A thread can also be attached to the closure body in order to screw it into a corresponding threaded opening in the housing. The closure body, which preferably has a circular cross-section, contains a support wall with two through holes, each of which accommodates a pressure relief valve made of silicone. Small pressure relief valves of this kind are known per se. They are simple components that only have to be grafted into corresponding through holes. These pressure relief valves have an axial longitudinal groove in a central section, and a peripheral edge on the valve head rests against one side of the support wall. From the side of the pressure relief valve facing away from the head, a gas can escape through the longitudinal groove under the valve head if the pressure on the side facing away from the valve head is higher by a certain amount than on the side on which the valve head is located. In a housing whose internal pressure increases, for example due to an increase in temperature, the valve opens briefly when a certain pressure difference is reached, whereby the pressurized
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stehende Gas den Dichtungerand des Ventile kurzfristig anhebt. Durch die gegensinnig angeordneten Überdruckventile wird so erreicht, daß der Druck auf der Außenseite des Gehäuses nur um einen bestimmten Betrag größer oder kleiner sein kann als im Inneren des Gehäuses. standing gas briefly lifts the sealing edge of the valve . The pressure relief valves arranged in opposite directions ensure that the pressure on the outside of the housing can only be higher or lower than the pressure inside the housing by a certain amount.
Bei dem Verschlußkörper handelt es sich beispielsweise um ein Spritzgußteil. Zur Vervollständigung der Feuchtigkeitssperre werden in die Durchgangsbohrungen in der Trägerwand des Verschlußkörpers die beiden Überdruckventile eingepfropft, und die Membran wird zusammen mit dem Membranträger in einem äußeren Öffnungsbereich des Verschlußkörpers eingeklemmt. Das so gefertigte Teil kann dann in eine öffnung des abzudichtenden Gehäuses eingesetzt, eingespannt oder eingeschraubt werden.The closure body, for example, is an injection-molded part. To complete the moisture barrier, the two pressure relief valves are grafted into the through holes in the support wall of the closure body, and the membrane is clamped together with the membrane support in an outer opening area of the closure body. The part manufactured in this way can then be inserted, clamped or screwed into an opening in the housing to be sealed.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den mit den zwei Überdruckventilen bestückten Verschlußkörper in eine Gehäuseöffnung einzusetzen, dann die Membran und die Membranträger z.B. in eine ringförmige Ausnehmung des Verschlußkörpers einzulegen und die gesamte Anordnung mit einem Klemmring festzuspannen, wobei der Klemmring in einer Ringnut der Gehäuseöffnung sitzt.Another possibility is to insert the closure body equipped with the two pressure relief valves into a housing opening, then insert the membrane and the membrane carriers, e.g. into an annular recess in the closure body and to tighten the entire arrangement with a clamping ring, whereby the clamping ring sits in an annular groove in the housing opening.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. They show:
Fig. 1 eine Längsschnittansich durch eine in einer öffnung eines abzudichtenden Gehäuses sitzenden Feuchtigkeitssperre,Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a moisture barrier located in an opening of a housing to be sealed,
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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Überdruckventils, und Fig. 2 is a perspective view of a pressure relief valve, and
Fig. 3 eine grafische Darstellung, die den Verlauf der Druckdifferenz zwischen den Drücken an beiden Seiten der Feuchtigkeitssperre veranschaulicht.Fig. 3 is a graphical representation illustrating the pressure difference between the pressures on both sides of the moisture barrier.
In Fig. 1 befindet sich eine Feuchtigkeitssperre 3 in der Gehäuseöffnung 2 eines hier nur teilweise dargestellten Gehäuses 1.In Fig. 1, a moisture barrier 3 is located in the housing opening 2 of a housing 1, which is only partially shown here.
Auf einer ringförmigen Schulter 16 des Gehäuses 1 sitzt ein als Spritzgußteil ausgebildeter Verschlußkörper Der Verschlußkörper 4 ist ringförmig ausgebildet und besitzt eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Trägerwand 5, in der zwei Durchgangsöffnungen 8 und 9 ausgebildet sind. Auf den beiden Seiten der Trägerwand 5 befindet sich oben in Fig. 1 eine Außenöffnung 6, während sich unten eine dem Inneren des Gehäuses 1 zugewandte Innenöffnung 7 befindet. In der Durchgangsbohrung 8 sitzt ein weiter unten noch näher erläutertes Überdruckventil 10, in der Durchgangsbohrung 9 ist gegenüber dem überdruckventil 10 um 180* versetzt ein Überdruckventil 11 angeordnet.A closure body designed as an injection-molded part sits on an annular shoulder 16 of the housing 1. The closure body 4 is ring-shaped and has a support wall 5 running perpendicular to the longitudinal axis, in which two through openings 8 and 9 are formed. On both sides of the support wall 5, there is an external opening 6 at the top in Fig. 1, while at the bottom there is an internal opening 7 facing the interior of the housing 1. In the through hole 8 there is a pressure relief valve 10, which is explained in more detail below, and in the through hole 9 there is a pressure relief valve 11, offset by 180° from the pressure relief valve 10.
Die beiden Überdruckventile 10 und 11 haben identischen Aufbau. Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung das aus Silikon bestehende Überdruckventil 10. Das Überdruckventil hat die Form eines Pilzes. Der Ventilkopf 101 besitzt auf seiner Unterseite einen Dichtungsrand 102. Ein Mittelabschnitt 103 besitzt eine parallel zur Längsachse verlaufende Längsnut 104. An den Mittel-The two pressure relief valves 10 and 11 have an identical structure. Fig. 2 shows a perspective view of the pressure relief valve 10 made of silicone. The pressure relief valve has the shape of a mushroom. The valve head 101 has a sealing edge 102 on its underside. A central section 103 has a longitudinal groove 104 running parallel to the longitudinal axis.
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-7-abschnitt 103 schließt sich ein Endstück 105 an.-7-section 103 is followed by an end piece 105.
Das Überdruckventil 10 wird -ebenso wie das Überdruckventil 11 - in die zugehörige Durchgangsbohrung in der Trägerwand 5 eingepfropft, so daß der Dichtungsrand 102 auf der Oberseite 0 der Trägerwand 5 aufliegt. (Der Dichtungsrand 102 des Überdruckventils 11 liegt an der Unterseite U der Trägerwand 5 an.)The pressure relief valve 10 is - like the pressure relief valve 11 - grafted into the corresponding through hole in the support wall 5 so that the sealing edge 102 rests on the top side 0 of the support wall 5. (The sealing edge 102 of the pressure relief valve 11 rests on the bottom side U of the support wall 5.)
Die Außenöffnung 6 des Verschlußkörpers 4 besitzt eine ringförmige Ausnehmung 17, die eine Membrane 12 aus verstrecktem mikroporösem PTFE trägt. Die Membrane 12 liegt an einer Seite eines aus einem Gewebestück 13 und einem Schutzgitter 14 bestehenden Membranträgers an. Der Membranträger 13, 14 ist zusammen mit der Membran 12 von einem Klemmring 15 festgehalten, wobei der Klemmring 15 in einer Ringnut 19 der Gehäuseöffnung 2 sitzt. Der Klemmring 15 drückt über das Draht-Schutzgitter 14, das Gewebe 13 und die Membran 12 den Verschlußkörper 4 gegen die Ringschulter 16 des Gehäuses 1.The outer opening 6 of the closure body 4 has an annular recess 17 which carries a membrane 12 made of stretched microporous PTFE. The membrane 12 rests against one side of a membrane carrier consisting of a piece of fabric 13 and a protective grid 14. The membrane carrier 13, 14 is held together with the membrane 12 by a clamping ring 15, whereby the clamping ring 15 sits in an annular groove 19 of the housing opening 2. The clamping ring 15 presses the closure body 4 against the annular shoulder 16 of the housing 1 via the wire protective grid 14, the fabric 13 and the membrane 12.
In Fig. 1 ist ein Silikagel-Stück 18 angedeutet, welches Feuchtigkeit absorbiert.In Fig. 1, a piece of silica gel 18 is indicated, which absorbs moisture.
Der Gasdurchtritt durch die in Fig. 1 dargestellte Feuchtigkeitssperre 3 ist durch zwei Pfeile gekennzeichnet. Von innen nach außen kann bei bestimmten Druckverhältnissen Gas durch das Überdruckventil 10 gelangen. Ein Gasaustausch von außen nach innen erfolgt durch das Überdruckventil 11 hindurch.The passage of gas through the moisture barrier 3 shown in Fig. 1 is indicated by two arrows. Under certain pressure conditions, gas can pass from the inside to the outside through the pressure relief valve 10. Gas exchange from the outside to the inside takes place through the pressure relief valve 11.
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Fig. 3 veranschaulicht den "Betrieb" der Feuchtigkeitssperre. Dargestellt ist ein möglicher zeitlicher Verlauf der Druckdifferenz &Lgr; &rgr; zwischen dem Außendruck &rgr; und dem Innendruck &rgr;&khgr;.Fig. 3 illustrates the "operation" of the moisture barrier. It shows a possible temporal progression of the pressure difference Λ ρ between the external pressure ρ and the internal pressure ρ χ .
Ist der Druck außerhalb des Gehäuses 1 genauso groß wie der Innendruck des Gehäuses 1, so beträgt die Druck-Differenz Null. Wenn z.B. durch eine Temperaturerhöhung der Innendruck P1 von einem Zeitpunkt t^ ab ansteigt, nimmt der Wert &Dgr; &rgr; einen negativen Wert an. Jedes der Oberdruckventile 10 und 11 spricht z.B. bei etwa 100 hPa Differenzdruck an. Wenn z.B. im Zeitpunkt t2 der Grenzwert für den Druck des Überdruckventils 10 erreicht ist, öffnet das Überdruckventil 10 kurzfristig, so daß Gas von dem Inneren des Gehäuses durch die Längsnut 104 unter Abheben eines Teils des Ventilkopfs 101 austritt. Der weitere Gasaustausch erfolgt dann zwischen der Außenöffnung 6 des Verschlußkörpers 4 und der Umgebung über die Membran 12 und den Membranträger 13, 14. If the pressure outside the housing 1 is the same as the internal pressure of the housing 1, the pressure difference is zero. If, for example, the internal pressure P 1 increases from a point in time t^ due to an increase in temperature, the value Δρ assumes a negative value. Each of the pressure relief valves 10 and 11 responds, for example, at a differential pressure of around 100 hPa. If, for example, the limit value for the pressure of the pressure relief valve 10 is reached at point in time t 2 , the pressure relief valve 10 opens briefly so that gas escapes from the inside of the housing through the longitudinal groove 104 , lifting off part of the valve head 101. The further gas exchange then takes place between the external opening 6 of the closure body 4 and the environment via the membrane 12 and the membrane carrier 13, 14.
Die Öffnungedauer des Überdruckventils 10 ist sehr kurz. Zu einem rasch auf den Zeitpunkt t2 folgenden Zeitpunkt t3 schließt das Überdruckventil 10 wieder, wobei der Druck im Inneren des Gehäuses relativ zu dem Außen druck abgenommen hat. Dann steigt der Druck in dem Gehäuse wieder an, so daß zu einem Zeitpunkt t4 wiederum das überdruckventil 10 kurzfristig öffnet. Von einen Zeitpunkt t0 an nimmt die Druckdifferenz zwischen Außendruck und Innendruck ab, beispielsweise aufgrund von sinkenden Temperaturen in Inneren des Gehäuses. Nach einiger Zeit wird der Druck außerhalb des Gehäuses größer und kann schließlich einen Wert erreichen, demzufolge der Differenedruck &Dgr; &rgr; den Grenz- The opening time of the pressure relief valve 10 is very short. At a time t 3 following the time t 2 quickly, the pressure relief valve 10 closes again, whereby the pressure inside the housing has decreased relative to the outside pressure. Then the pressure in the housing rises again, so that at a time t 4 the pressure relief valve 10 opens again briefly. From a time t 0 onwards, the pressure difference between the outside pressure and the inside pressure decreases, for example due to falling temperatures inside the housing. After some time, the pressure outside the housing increases and can finally reach a value, as a result of which the differential pressure Δρ exceeds the limit.
wert +p (100 hPa) erreicht. Diesmal öffnet das Überdruckventil 11, so daß Gas von außen durch die Membran 13 -and das Oberörticlcreiit:il 10 in das liiere des Gehäuses eintritt. Nach dem öffnungszeitpunkt tg für das Überdruckventil 10 hat der Differenzdruck wieder abgenommen. value +p (100 hPa) is reached. This time the pressure relief valve 11 opens so that gas from outside enters the inner part of the housing through the membrane 13 and the upper part of the valve 10. After the opening time t g for the pressure relief valve 10, the differential pressure has decreased again.
Da Dj-aekschwankurkgiir; innerhalb des durch das Ventil festgelegten Druckbereichs zu keinem Luftaustausch führt und zusätzlich kein Partialdruckausglexch stattfinden kann, erfolgt insgesamt nur ein minimaler Feuchtigkeitsaustausch. Since pressure fluctuations do not lead to any air exchange within the pressure range specified by the valve and, in addition, no partial pressure compensation can take place, only a minimal exchange of moisture occurs overall.
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