WO2020239169A1 - Druckausgleichselement - Google Patents

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WO2020239169A1 PCT/DE2020/100386 DE2020100386W WO2020239169A1 WO 2020239169 A1 WO2020239169 A1 WO 2020239169A1 DE 2020100386 W DE2020100386 W DE 2020100386W WO 2020239169 A1 WO2020239169 A1 WO 2020239169A1
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Robert SCHIECK
Marcel Peltrie
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16K17/18—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on either side
    • F16K17/19—Equalising valves predominantly for tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
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    • F16K15/147—Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed along all or a part of their periphery the closure elements having specially formed slits or being of an elongated easily collapsible form
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0213—Venting apertures; Constructional details thereof
    • H05K5/0216—Venting plugs comprising semi-permeable membranes

Definitions

  • the invention relates to an element for equalizing pressure between a housing interior and an adjoining outer area.
  • Pressure equalization arrangements are used, among other things, in transmission equipment and are intended to prevent overpressure from building up inside the transmission during heating in the course of continuous operation. Conversely, such pressure equalization arrangements also allow an influx of ambient air into the interior of a housing, e.g. After the end of operation, the components arranged in the interior cool down and the volume of the remaining air in the housing is reduced. In particular, to avoid the ingress of contaminants into the housing interior, the passage cross-sections are dimensioned small, so that at least no larger particles get into the housing interior via the element that enables the pressure equalization.
  • DE 10 2010 012 018 A1 describes a ventilation device with a main body made of an elastomeric material and a cover surface section with an incision formed therein. This incision acts as a valve that releases a narrow passage cross-section in the event of a low pressure difference and thus enables pressure equalization.
  • DE 10 2017 125 603 A1 describes a pressure equalization arrangement with a cap with a slot provided for ventilation, the cap being able to be releasably fixed on a channel element by means of a special shape.
  • the object of the invention is to design a pressure compensation element in such a way that it can withstand the increased demands placed on a pressure-free gear, motor or power electronics compartment, i.e. in particular not only venting, but also ventilation is enabled. A reliable sealing effect should be ensured with little installation space and simple and inexpensive production and assembly should be possible. This object is achieved by a pressure compensation element having the features according to claim 1.
  • the pressure compensation element according to the invention has a so-called cover surface as a surface to cover an opening or an air passage in a housing.
  • An underside is arranged opposite this cover surface.
  • “top” refers to the outer side of the housing to be covered. Accordingly, “bottom” denotes the inner side of the housing to be covered.
  • an area is formed as a bulge and thus forms a convex area.
  • the surface coverage of this convex area is not bound to any specific shape apart from the curvature protruding outwards / upwards from the cover surface, but preferably has an oval shape for manufacturing reasons.
  • a first air passage which can be designed as a slot, for example.
  • the orientation relative to the cover surface is not tied to any specific direction, but preferably extends in a longitudinal direction of the oval surface overlap of the convex area.
  • any overpressure inside the housing can escape to the outside through this air passage, since the convex area is more easily deformed outwards and thus more easily opens the passage to the outside than would be the case in a flat surface.
  • the opening behavior as a function of the existing internal pressure can therefore be set by dimensioning the convex area and the first air passage.
  • a further part of the cover surface is designed as a recess and thus forms a concave area.
  • the surface coverage of this concave area Apart from the recess protruding inwards / downwards into the cover surface, it is not bound to any specific shape, but for manufacturing reasons it is preferably oval in shape.
  • a second air passage In the lower area of the recess there is a second air passage, which in turn can be designed as a slot, for example. Its orientation relative to the cover surface is not tied to any specific direction, but preferably extends in a longitudinal direction of the oval surface overlap of the concave area.
  • any overpressure in the outer area of the housing can compensate for inwardly through this air passage, since the concave area is more easily deformed inward and thus more easily opens the passage inward than would be the case in a flat surface.
  • the opening behavior as a function of the prevailing external pressure can therefore be adjusted by dimensioning the concave area and the second air passage. This makes it possible to set the deaerator and aerator characteristics separately from one another.
  • the two air passages can have different spatial orientations and can have different sizes - that is, different lengths in the case of a slot shape.
  • the principle for the equalization of negative and positive pressure can thus be set in the same way but also differently.
  • the pressure equalization element according to the invention therefore always functions when pressure is applied in such a way that one of the two air passages opens while the other remains closed - depending on whether the pressure is from outside or inside.
  • At least two projections are formed as installation coding along the cover surface - for example in a circumferential area. These have different shapes to ensure that an unambiguous installation of the pressure compensation element in a mounting part as intended is guaranteed.
  • At least one concave shape compensation area is formed in or on the cover surface in order to improve symmetrical rigidity across the cover surface and thus further improve the ventilation behavior of the pressure compensation element.
  • a further concave shape compensation area is formed on an underside of the pressure compensation element - i.e. on the surface opposite the cover surface - in order to improve symmetrical rigidity over the cover surface and thus further improve the ventilation behavior of the pressure compensation element.
  • the pressure compensation element is preferably formed from an elastomeric material. Production is particularly inexpensive, especially if the pressure compensation element consists of a uniform elastomeric material.
  • the pressure compensation element is preferably designed as a round component.
  • convex and concave regions in addition to the convex and concave regions, further concave and / or convex regions can be formed, the number and shape of which can be different.
  • the invention also encompasses a pressure equalization arrangement consisting of a mounting part to which the pressure equalization element according to the invention is applied and is covered by a cover.
  • the cover can serve alone as protection against contact with the pressure compensation element, or it can also serve to fasten it to the mounting part.
  • cover fastenings can be provided in the form of several snap arms arranged on the circumference of the cover, which can be releasably snapped into the mounting part and thus fix the pressure compensation element indirectly on the mounting part.
  • Figure 1 is a perspective top view of an inventive pressure compensation element
  • Figure 2 is a plan view of a pressure compensation element according to the invention.
  • FIG. 3 shows a section through a pressure compensation element according to the invention
  • FIG. 4 shows a section through a pressure compensation arrangement according to the invention
  • Figure 5 is a side view through a pressure compensation arrangement according to the invention.
  • Figure 1 shows in a perspective view the pressure equalizing element 10 according to the invention as a round component with a cover surface 15 for covering an opening or an air passage in a housing.
  • a convex region 11 is formed which bulges out of the cover surface 15 and is oval here.
  • a slot-shaped first air passage 13 which extends in a longitudinal direction of the oval shape of the convex region 11.
  • cover surface 15 is designed as a recess and thus forms a concave area 12.
  • a slot-shaped second air passage 14 which also extends in a longitudinal direction of the concave area.
  • the pressure compensation element in the cover surface has a concave shape compensation area 16 in order to improve symmetrical rigidity across the cover surface 15 and thus further improve the ventilation behavior of the pressure compensation element 10.
  • FIG. 2 shows the arrangement from FIG. 1 in a plan view.
  • Figure 3 shows the pressure compensation element 10 according to the invention in a sectional view.
  • the underside 17 of the pressure compensation element 10 can also be seen here, in which a shape compensation area 16 is also formed in order to improve symmetrical rigidity across the cover surface and thus further improve the ventilation behavior of the pressure compensation element.
  • FIG. 4 shows a section through a pressure equalization arrangement according to the invention comprising a fold part 20 and the pressure equalization element described, which is held on the fold part 20 by a cover.
  • the folding part 20 comprises folding fastenings 21 for fastening it in a passage and an O-ring 22 for sealing. Air is exchanged between a housing interior (not shown) and an outside area (not shown) through the flaming passage 23.
  • FIG. 5 shows the arrangement from FIG. 4 in a side view, so that cover fastenings 31 of the cover 30 can be seen, which are applied to the folding part and thus releasably fix the pressure compensation element thereon.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element für den Druckausgleich zwischen einem Gehäuseinnenraum und einem angrenzenden äußeren Bereich.

Description

Druckausqleichselement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Element für den Druckausgleich zwischen einem Gehäuseinnenraum und einem angrenzenden äußeren Bereich.
Druckausgleichsanordnungen finden unter anderem bei Getriebeeinrichtungen Anwendung und sollen vermeiden, dass sich im Getriebeinneren Überdruck während der Erwärmung im Rahmen eines anhaltenden Betriebes aufbaut. Umgekehrt ermöglichen derartige Druckausgleichsanordnungen auch einen Zustrom von Umgebungsluft in den Innenbereich eines Gehäuses, wenn z.B. nach Betriebsende die im Innenraum angeordneten Komponenten erkalten und sich dabei das Volumen der im Gehäuse vorhandenen restlichen Luft reduziert. Insbesondere zur Vermeidung des Zutritts von Verunreinigungen in den Gehäuseinnenbereich werden hierbei die Durchtrittsquerschnitte klein dimensioniert, so dass zumindest keine größeren Partikel über das den Druckausgleich ermöglichende Element in den Gehäuseinnenbereich gelangen.
Die DE 10 2010 012 018 A1 beschreibt eine Entlüftungseinrichtung mit einem Hauptkörper aus einem elastomeren Material und einem Deckflächenabschnitt mit einem darin ausgebildeten Einschnitt. Dieser Einschnitt fungiert als Ventil, das die bei geringer Druckdifferenz einen schmalen Durchgangsquerschnitt freigibt und damit einen Druckausgleich ermöglicht.
Die DE 10 2017 125 603 A1 beschreibt eine Druckausgleichsanordnung mit einer Kappe mit einem für eine Entlüftung vorgesehenen Schlitz, wobei die Kappe vermittels besonderer Formgebung auf einem Kanalelement lösbar fixiert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckausgleichselement so auszubilden, dass dieses auch den gestiegenen Anforderungen an einen druckfreien Getriebe-, Motor oder Leistungselektronikraum standhält, also insbesondere nicht nur eine Entlüftung, sondern auch eine Belüftung ermöglicht wird. Dabei soll eine zuverlässige Dichtwirkung bei geringem Bauraum gewährleistet sein und eine einfache und kostengünstige Fertigung und Montage möglich sein. Diese Aufgabe wird durch ein Druckausgleichselement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Druckausgleichselement weist zur Überdeckung einer Öffnung bzw. eines Luftdurchlasses in einem Gehäuse als Oberfläche eine sogenannte Abdeckfläche auf. Dieser Abdeckfläche gegenüber angeordnet ist eine Unterseite. Im Folgenden ist mit„oben“ die dem abzudeckenden Gehäuse äußere Seite bezeichnet. Dementsprechend ist mit„unten“ die dem abzudeckenden Gehäuse innere Seite bezeichnet.
In einem Teil dieser Abdeckfläche ist ein Bereich als Aufwölbung ausgebildet und bildet so einen konvexen Bereich. Die Flächenüberdeckung dieses konvexen Bereichs ist außer an die aus der Abdeckfläche nach außen/oben ragende Wölbung an keine bestimmte Form gebunden, weist jedoch aus Fertigungsgründen vorzugsweise eine ovale Form auf. Im oberen Bereich der Aufwölbung befindet sich ein erster Luftdurchlass, der beispielsweise als Schlitzform ausgebildet sein kann. Die Orientierung relativ zur Abdeckfläche ist an keine bestimmte Richtung gebunden, erstreckt sich jedoch vorzugsweise in einer Längsrichtung der ovalen Flächenüberdeckung des konvexen Bereichs.
Betrachtet man die der Abdeckfläche gegenüberliegende Unterseite des Druckausgleichselements, so stellt sich der konvexe Bereich aus dieser Perspektive als Vertiefung dar.
Ein im Inneren des Gehäuses anstehender Überdruck kann durch diesen Luftdurchlass nach außen entweichen, da der konvexe Bereich sich leichter nach außen verformt und damit leichter den Durchlass nach außen öffnet, als dies in einer planen Fläche der Fall wäre. Das Öffnungsverhalten in Abhängigkeit zum anstehenden Innendruck ist also durch die Dimensionierung des konvexen Bereichs und des ersten Luftdurchlasses einstellbar.
Erfindungsgemäß ist ein weiterer Teil der Abdeckfläche als Vertiefung ausgebildet und bildet so einen konkaven Bereich. Die Flächenüberdeckung dieses konkaven Bereichs ist außer an die in die Abdeckfläche nach innen/unten ragende Vertiefung an keine bestimmte Form gebunden, weist jedoch aus Fertigungsgründen vorzugsweise eine ovale Form auf. Im unteren Bereich der Vertiefung befindet sich ein zweiter Luftdurchlass, der wiederum beispielsweise als Schlitzform ausgebildet sein kann. Dessen Orientierung relativ zur Abdeckfläche ist an keine bestimmte Richtung gebunden, erstreckt sich jedoch vorzugsweise in einer Längsrichtung der ovalen Flächenüberdeckung des konkaven Bereichs.
Betrachtet man die der Abdeckfläche gegenüberliegende Unterseite des Druckausgleichselements, so stellt sich der konkave Bereich aus dieser Perspektive als Aufwölbung dar.
Ein im Außenbereich des Gehäuses anstehender Überdruck kann durch diesen Luftdurchlass nach innen ausgleichen, da der konkave Bereich sich leichter nach innen verformt und damit leichter den Durchlass nach innen öffnet, als dies in einer planen Fläche der Fall wäre. Das Öffnungsverhalten in Abhängigkeit zum anstehenden Außendruck ist also durch Dimensionierung des konkaven Bereichs und des zweiten Luftdurchlasses einstellbar. Damit ist es möglich, die Entlüfter- und Belüfter-Kennlinien separat voneinander einzustellen.
Die beiden Luftdurchlässe können unterschiedliche räumliche Orientierungen aufweisen und können unterschiedliche Größe - bei einer Schlitzform also unterschiedliche Länge - aufweisen. Damit ist das Prinzip für den Ausgleich von Unterdrück und Überdruck gleichartig aber auch unterschiedlich einstellbar.
Das erfindungsgemäße Druckausgleichselement funktioniert damit bei anstehendem Druck stets so, dass einer der beiden Luftdurchlässe öffnet, während der andere geschlossen bleibt - je nachdem, ob der Druck von außen oder von innen ansteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind entlang der Abdeckfläche - beispielsweise in einem Umfangsbereich - mindestens zwei Vorsprünge als Einbau codierung ausgebildet. Diese weisen unterschiedliche Form auf, um sicherzustellen, dass ein bestimmungsgemäß eindeutiger Einbau des Druckausgleichselements in einem Halterungsteil gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist in oder an der Abdeckfläche mindestens ein konkaver Formausgleichsbereich ausgebildet, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements weiter zu verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist auf einer Unterseite des Druckaus gleichselements - also auf der der Abdeckfläche gegenüberliegenden Fläche - ein weiterer konkaver Formausgleichsbereich ausgebildet, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements weiter zu verbessern.
Bevorzugt ist das Druckausgleichselement aus einem elastomeren Werkstoff gebildet. Besonders kostengünstig ist die Herstellung insbesondere wenn das Druckausgleichs element aus einem einheitlichen elastomeren Werkstoff besteht. Vorzugsweise ist das Druckausgleichselement als ein rundes Bauteil ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform können es neben dem konvexen und dem konkaven Bereich weitere konkave und/oder konvexe Bereiche ausgebildet sein, deren Anzahl und Form unterschiedlich sein können.
Weiterhin von der Erfindung umfasst ist eine Druckausgleichsanordnung bestehend aus einem Halterungsteil, auf das das erfindungsgemäße Druckausgleichselement aufgebracht wird und mittels einer Abdeckung abgedeckt wird. Dabei kann die Abdeckung alleine als Berührschutz des Druckausgleichselements dienen oder zusätzlich für die Befestigung dessen auf dem Halterungsteil dienen. Hierfür können Abdeckungsbefestigungen in Form mehrerer am Umfang der Abdeckung angeordneter Schnapparme vorgesehen sein, die in das Halterungsteil lösbar einschnappbar sind und damit das Druckausgleichselement indirekt auf dem Halterungsteil fixieren. Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigt
Figur 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Druckaus gleichselement,
Figur 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement,
Figur 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement,
Figur 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Druckausgleichsanordnung,
Figur 5 eine Seitenansicht durch eine erfindungsgemäße Druckausgleichs anordnung.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das erfindungsgemäße Druckaus gleichselement 10 als ein rundes Bauteil mit einer Abdeckfläche 15 zur Überdeckung einer Öffnung bzw. eines Luftdurchlasses in einem Gehäuse. In einem Teil dieser Abdeckfläche 15 ist ein konvexer Bereich 11 ausgebildet, der sich aus der Abdeck fläche 15 aufwölbt und hier oval ausgeformt ist. Im Scheitelbereich der Aufwölbung befindet sich ein schlitzförmiger erster Luftdurchlass 13, der sich in einer Längsrichtung der ovalen Form des konvexen Bereichs 11 erstreckt.
Ein weiterer Teil der Abdeckfläche 15 ist als Vertiefung ausgebildet und bildet so einen konkaven Bereich 12. Im unteren Bereich der Vertiefung befindet sich ein schlitzförmiger zweiter Luftdurchlass 14, der sich ebenfalls in einer Längsrichtung des konkaven Bereichs erstreckt.
Entlang des Umfangs sind zwei Vorsprünge als Einbaucodierung 18 ausgebildet, die eine unterschiedliche Form aufweisen, um sicherzustellen, dass ein bestimmungs gemäß eindeutiger Einbau des Druckausgleichselements 10 gewährleistet ist. Weiter weist das Druckausgleichselement in der Abdeckfläche einen konkaven Formausgleichsbereich 16 auf, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeck fläche 15 hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements 10 weiter zu verbessern.
Figur 2 zeigt die Anordnung aus Figur 1 in einer Draufsicht.
Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Druckausgleichselement 10 in einer Schnitt ansicht. Hier ist auch die Unterseite 17 des Druckausgleichselements 10 zu erkennen, in der ebenfalls ein Formausgleichsbereich 16 ausgebildet ist, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements weiter zu verbessern.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Druckausgleichsanordnung umfassend eine Flalterungsteil 20 und das beschriebene Druckausgleichselement, dass von einer Abdeckung auf dem Flalterungsteil 20 gehalten wird. Das Flalterungsteil 20 umfasst Flalterungsbefestigungen 21 zu dessen Befestigung in einem Durchlass und einen O-Ring 22 zur Abdichtung. Durch den Flalterungs- durchlass 23 erfolgt der Luftaustausch zwischen einem nicht dargestellten Gehäuse- innenraum und einem nicht dargestellten Außenbereich.
Figur 5 zeigt die Anordnung aus Figur 4 in einer Seitenansicht, so dass Abdeckungsbefestigungen 31 der Abdeckung 30 erkennbar sind, die auf das Flalterungsteil aufgebracht werden und damit das Druckausgleichselement auf diesem lösbar fixieren.
Bezugszeichen
10 Druckausgleichselement
11 konvexer Bereich
12 konkaver Bereich
13 erster Luftdurchlass
14 zweiter Luftdurchlass
15 Abdeckfläche
16 Formausgleichsbereich
17 Unterseite
18 Einbaucodierung
20 Halterungsteil
21 Halterungsbefestigung
22 O-Ring
23 Halterungsdurchlass
30 Abdeckung
31 Abdeckungsbefestigung

Claims

Patentansprüche
1. Druckausgleichselement (10), dadurch gekennzeichnet, dass in einer Abdeckfläche (15) ein konvexer Bereich (11 ) mit einem ersten Luftdurchlass (13) und ein konkaver Bereich (12) mit einem zweiten Luftdurchlass (14) ausgebildet ist.
2. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftdurchlass (13) und/oder der zweite Luftdurchlass (14) schlitzförmig ausgebildet ist/sind.
3. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftdurchlass (13) und der zweite Luftdurchlass (14) unterschiedliche räumliche Orientierungen aufweisen.
4. Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftdurchlass (13) und der zweite Luftdurchlass (14) unterschiedliche Größe aufweisen.
5. Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich (11 ) und der konvexe Bereich (12) unterschiedliche Form und/oder Größe aufweisen.
6. Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckfläche mindestens zwei Einbaucodierungen (18) mit unterschiedlicher Form ausgebildet sind.
7. Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Abdeckfläche (15) mindestens ein konkaver Formausgleichsbereich (16) ausgebildet ist.
8. Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an einer der Abdeckfläche (15) gegenüberliegenden Unterseite (17) mindestens ein konkaver Formausgleichsbereich (16) ausgebildet ist.
9. Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mehrere konvexe Bereiche (11 ) und mehrere konkave
Bereiche aufweist.
10. Druckausgleichsanordnung umfassend ein Flalterungsteil (20) und ein mit dem Flalterungsteil (20) mittels einer Abdeckung (30) lösbar verbindbares Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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