Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung und ein Gehäuse, das die Druckausgleichsvorrichtung umfasst, wobei die Druckausgleichsvorrichtung eine Innenseite, eine Außenseite und einen gitterförmigen Käfig mit einer Gasdurchtrittsöffnung umfasst, wobei die Gasdurchtrittsöffnung die Innenseite und die Außenseite differenzdruckabhängig und strömungsleitend verbindet und wobei die Gasdurchtrittsöffnung von einer gaspermeablen Membran überdeckt ist, die zumindest eine Vliesstoff läge umfasst.

Stand der Technik

Eine solche Druckausgleichsvorrichtung ist aus der DE 10 2017 003 360 B3 bekannt. Der Membran ist ein als Berstschutz ausgebildetes Überdruckventil in einer funktionstechnischen Parallelschaltung zugeordnet, sodass die Membran eine Notentgasung der Innenseite unbeschädigt übersteht und anschließend unverändert in der Druckausgleichsvorrichtung weiterbenutzt werden kann. Eine weitere Druckausgleichsvorrichtung ist aus der EP 2 503 199 A1 bekannt. Die vorbekannte Durckausgleichsvorrichtung gelangt für ein ein Tot-Volumen aufweisendes Gehäuse zur Anwendung und umfasst ein offenporiges Element, das einen mittleren Porendurchmesser von 2 bis 100 pm, bevorzugt 5 bis 50 pm, aufweist. Das offenporige Element kann durch ein Schutzelement gegenüber mechanischer Belastung geschützt werden, wobei das Schutzelement zum Beispiel durch eine Schutzfolie gebildet ist. Die Schutzfolie kann, in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles, offenporig oder geschlossen ausgebildet sein. Eine geschlossene Schutzfolie dient zum Beispiel als Transportschutz und wird vor Inbetriebnahme der Druckausgleichsvorrichtung vom offenporigen Element entfernt. Eine offenporige Schutzfolie kann demgegenüber auf dem offenporigen Element verbleiben und schützt dieses während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Druckausgleichsvorrichtung vor einer groben Verschmutzung.

Aus der EP 2 554 882 A1 ist eine weitere Druckausgleichsvorrichtung bekannt, zum Ausgleichen eines Innendrucks in einem Gehäuse, wobei innerhalb des Gehäuses eine elektrochemische Vorrichtung angeordnet ist. Die gaspermeable Membran ist in Abhängigkeit von Änderungen des Innendrucks verformbar und besteht aus einem PTFE-Werkstoff. Die Membran ermöglicht im Normalfall einen Druckausgleich zwischen der Innenseite und der Außenseite. Im Fall eines unerwünscht überhöhten Innendrucks im Gehäuse wird die Membran durch einen als Notentgasungselement ausgebildeten Dom zerstört und muss anschließend, zum Weiterbetrieb der Druckausgleichsvorrichtung, gegen eine unbeschädigte Membran ausgetauscht werden.

Generell sind Druckausgleichsvorrichtungen vorgesehen, um zu hohe Druckdifferenzen zwischen der Innenseite und der Außenseite eines Gehäuses, die zu einer unerwünscht hohen mechanischen Belastung des Gehäuses, im Extremfall zu dessen Zerstörung oder zum Versagen von innerhalb des Gehäuses angeordneten Komponenten führen könnten, zu vermeiden. Neben der Aufrechterhaltung des Luftdurchsatzes zum Druckausgleich, muss das Innere des Gehäuses durch die Druckausgleichsvorrichtung ebenfalls vor einem Eindringen von Feuchtigkeit aus der Umgebung geschützt werden.

Befinden sich auf der Innenseite der Druckausgleichsvorrichtung, also im Inneren des Gehäuses, flüssige Medien, wie zum Beispiel Öl, muss außerdem verhindert werden, dass das Öl von der Innenseite durch die Druckausgleichsvorrichtung zur Außenseite und damit in die Umgebung gelangt.

Hierzu werden aktuell zumeist poröse PTFE-Membranen verwendet, die im Neuzustand gut funktionieren, das heißt einen guten Druckausgleich zulassen, und im Inneren des Gehäuses befindliches Öl dabei an einem Ausdringen in die Umgebung hindern. Mit zunehmender Gebrauchsdauer einer solchen PTFE- Membran setzen sich die Poren der PTFE-Membran durch das Öl jedoch zu. Folglich sinkt der Luftdurchsatz durch die PTFE-Membran und die Druckdifferenz zwischen Innenseite und Außenseite steigt in unerwünschtem Maß.

Alternativ werden keine Druckausgleichsventile verwendet, sondern einfach Entlüftungsschächte, die mit einem Labyrinth gegen ein direktes Eindringen von Wasser und Schmutz oder ein Ausdringen von Öl ausgestattet sind.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Druckausgleichsvorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere dass die gaspermeable Membran gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer aufweist. Die Membran soll einen guten Druckausgleich dauerhaft gewährleisten und gleichzeitig einen Ölaustritt von der Innenseite zur Außenseite in einem großen Temperaturbereich verhindern oder auf geforderte Minima reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass die Vliesstofflage Fasern umfasst, die von einer Ummantelung aus einem Elastomer im Wesentlichen vollständig ummantelt sind.

Es hat sich gezeigt, dass die Elastomer-Ummantelung der Fasern ölabweisend ist. Durch diese ölabweisenden Eigenschaften der Ummantelung wird ein Austritt von Öl wirksam verhindert oder stark reduziert. Das Öl kann dabei in verschiedenen Zuständen vorliegen, zum Beispiel als Öltropfen, Öldampf, Ölnebel oder als Ölsäule.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Elastomer durch einen FKM-Verschnitt gebildet ist. Generell können alle Elastomere zur Anwendung gelangen, die ölabweisende Eigenschaften aufweisen. Ein FKM-Verschnitt ist jedoch deshalb besonders vorteilhaft, weil ein solcher Verschnitt hochtemperaturbeständig ist, so dass die Druckausgleichsvorrichtung auch in einem großen Temperaturbereich, bevorzugt von -40 °C bis +150 °C, betrieben werden kann. Alle üblichen Temperaturbereiche sind dadurch abgedeckt.

Die Ummantelung aus Elastomer kann durch eine Elastomer-Imprägnierung gebildet sein. Durch die Elastomer-Imprägnierung wird einerseits eine im Wesentlichen vollständige Ummantelung der Fasern erreicht, und andererseits bleibt eine hohe Luftdurchlässigkeit der Membran im Wesentlichen erhalten. Die Membran wird durch ein Tauchverfahren imprägniert, wodurch ein gleichmäßiges Aufbringen und eine komplette Ummantelung der Fasern gewährleistet ist. Durch Einstellungen der Konzentration am Tauchbad und die Anzahl der Durchläufe kann die Beschichtungsdicke sehr genau eingestellt werden.

Im Anschluss an die Elastomer-Imprägnierung wird die Ummantelung um die Fasern getrocknet oder vulkanisiert, so dass bei der gebrauchsfertigen gaspermeablen Membran die Ummantelung um die Fasern vulkanisiert ist. Die Ummantelung ist dadurch besonders widerstandsfähig und haltbar, so dass die Membran ihre ursprünglichen Gebrauchseigenschaften im Neuzustand während einer sehr langen Gebrauchsdauer behält.

Die zur Anwendung gelangenden Fasern sind lang und liegend angeordnet. Eine solche Ausgestaltung ist von Vorteil für eine oleophobe Oberfläche.

Die Vliesstoff läge weist eine gleichbleibende Luftdurchlässigkeit bevorzugt im gesamten Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C auf. In diesem großen Temperaturbereich funktioniert die Durckausleichsvorrichtung deshalb stets gleichbleibend gut.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles kann es vorgesehen sein, dass die Vliesstoff läge und eine weitere Vliesstoff läge in einer funktionstechnischen Reihenschaltung angeordnet sind und eine Baugruppe bilden. Die weitere Vliesstoff läge kann als Laminat aus Vliesstoff und ePTFE ausgebildet ist. Ein solches Laminat fungiert als Sperr-Lage und verhindert in jedem Fall zuverlässig, dass Flüssigkeit von der Außenseite durch die Membran hindurch zur Innenseite vordringt.

Die weitere Vliesstoff läge kann vorgesehen sein, um einen Wassereintritt von der Außenseite durch die Gasdurchtrittsöffnung hindurch zur Innenseite hin zu verhindern. Dazu kann die weitere Vliesstoff läge auf der der Außenseite zugewandten Seite der Vliesstofflage angeordnet sein. Die Vliesstoff läge und die weitere Vliesstoff läge bilden bevorzugt eine vormontierte Einheit. Die Vliesstoff läge und die weitere Vliesstoff läge sind bevorzugt im Wesentlichen deckungsgleich ausgebildet und bilden ein Vliesstoff-Verbundteil.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Gehäuse, mit einer Druckausgleichsvorrichtung, wie zuvor beschrieben.

Das Gehäuse umschließt bevorzugt ölgefüllte Komponenten, beispielsweise Getriebe, Transformatoren oder Elektromotoren.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtung werden nachfolgend anhand der schematisch dargestellten Figuren 1 und 2 näher erläutert.

Diese zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem die gaspermeable Membran nur die Vliesstoff läge umfasst, mit Fasern, die von der Ummantelung aus einem Elastomer ummantelt sind, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Membran eine weitere Vliesstoff läge zugeordnet ist.

Ausführung der Erfindung

In den Figuren 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Druckausgleichsvorrichtung gezeigt.

Die Druckausgleichsvorrichtungen können für alle Arten von Gehäusen eingesetzt werden, bei denen unerwünschte Differenzdrücke zwischen Innen- 1 und Außenseite 2 vermieden werden sollen. Die Druckausgleichsvorrichtungen haben eine Innenseite 1 und eine Außenseite 2, wobei der Druck aus dem Inneren eines hier nicht dargestellten Gehäuses auf die Innenseite 1 und der Umgebungsdruck, zumeist Atmosphärendruck, auf die Außenseite 2 der gaspermeablen Membran 5 wirkt.

Die Druckausgleichsvorrichtungen umfassen jeweils einen gitterförmigen Käfig 3 mit der Gasdurchtrittsöffnung 4, die die Innenseite 1 und die Außenseite 2 abhängig vom Differenzdruck, der auf die Membran 5 wirkt, strömungsleitend verbindet. Die Membran 5 umfasst in beiden Ausführungsbeispielen die poröse Vliesstoff läge 6. Die Fasern 7 der Vliesstofflage 6 sind von der Ummantelung 8 aus Elastomer 9 im Wesentlichen vollständig ummantelt.

Um die Druckausgleichsvorrichtung in einem großen Temperaturbereich, beispielsweise von -40 °C bis +150 °C, zuverlässig betreiben zu können, besteht das Elastomer 9 in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils aus einem FKM-Verschnitt. In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die gaspermeable Membran 5 allein aus der Vliesstofflage 6 besteht, deren Fasern 7 von der Ummantelung 8 aus dem Elastomer 9 ummantelt sind.

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich vom Ausführungsbeispiel aus Figur 1 dadurch unterscheidet, dass der gaspermeablen Membran 5 die weitere Vliesstoff läge 11 zugeordnet ist. Die Vliesstoff läge 6 ist auf der der Innenseite 1 und die weitere Vliesstoff läge 11 auf der der Außenseite 2 zugewandten Seite der Membran 5 angeordnet. Die weiter Vliesstoff läge 11 ist als Laminat 12 aus Vliesstoff und ePTFE ausgebildet.

In beiden Ausführungsbeispielen sorgt die Vliesstoff läge 6 mit den von der Ummantelung 8 aus Elastomer 9 ummantelten Fasern 7 dafür, dass Öl in seinen verschiedenen Zuständen bedarfsweise auf der Innenseite 1 zurückgehalten wird, die gaspermeable Membran 5 nicht in Richtung der Außenseite 2 durchdringt und somit in die Umgebung gelangt und diese verunreinigt. Die Elastomer-Imprägnierung 10 der Vliesstofflage 6 verhindert ein Anhaften von Öl in den Poren der Vliesstofflage 6. Die Luftdurchlässigkeit und damit die Funktion des Druckausgleichs zwischen Innenseite 1 und Außenseite 2 ist dadurch stets sichergestellt.

In Figur 2 ist zusätzlich die weitere Vliesstoff läge 11 vorgesehen, die als Laminat 12 aus Vliesstoff und ePTFE ausgebildet ist. Diese weitere Vliesstoff läge 11 verhindert, dass die Vliesstoff läge 6 von der Außenseite 2 unerwünscht mit großen Mengen Flüssigkeit beaufschlagt wird, die dann unter ungünstigen Umständen auf die Innenseite 1 Vordringen könnten.

Im Normalfall hat die weitere Vliesstoff läge 11 keinen Einfluss auf die Gebrauchseigenschaften der Druckausgleichsvorrichtung.

Das Laminat 12 aus Vliesstoff und ePTFE wird eingesetzt, wenn neben einer Ölabweisung nach innen auch eine Wasserdichtigkeit nach außen verlangt wird.

Die erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung verhindert einen Ölaustritt von der Innenseite 1 durch die gaspermeable Membran 5 zur Außenseite 2 über einen großen Temperaturbereich und gewährleistet gleichzeitig einen ausgezeichneten Druckausgleich zwischen der Innenseite 1 und der Außenseite 2 während einer langen Gebrauchsdauer.