Корпус с областью деформации для выравнивания давления, а также система установки уплотнительного элемента в корпусе

Корпус с областью деформации для выравнивания давления, а также система установки уплотнительного элемента в корпусе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к корпусу, в частности, из пластмассы для приема по меньшей мере одного технического функционального блока, в частности электронного конструктивного элемента, причем корпус содержит по меньшей мере две части, герметично соединенные между собой в плоскости контакта вдоль уплотнительной поверхности, причем для выравнивания колебаний давления по меньшей мере одна часть корпуса содержит упругодеформируемую область деформации. Кроме того, изобретение относится к системе установки уплотнительного элемента в таком корпусе.

Такие корпусы, например, для электронных или механических функциональных блоков изготавливаются в большом количестве экземпляров. В частности, при использовании в сложных окружающих условиях, как, например, в автомобилях, такие корпусы обеспечивают достаточную защиту функциональных блоков, устанавливаемых в корпусе. В частности, должно предотвращаться неконтролируемое проникновение воды в корпус. Для этого такие корпусы снабжаются окружным упругим уплотнением, уплотняющим в собранном состоянии верхнюю часть корпуса относительно нижней.

Из DE 19704532 A1, а также из ЕР 0772959 В1 известны такие водонепроницаемые электронные корпусы, состоящие из верхней и нижней частей, причем обе части в собранном состоянии загерметизированы относительно друг друга окружным уплотнением.

Однако наряду с этим уже известно также, что корпус допускает контролируемое выравнивание давления относительно окружающей атмосферы. Тем самым предотвращается образование конденсата внутри корпуса при изменении окружающих температур. Кроме того, в случае функциональных блоков, которые могут работать также при подаче в корпус сжатого воздуха, предотвращается возможное вредное избыточное давление в корпусе.

Кроме того, из DE 10022124 A1 известен корпус для электронного устройства управления, который для удаления воздуха и продувки имеет отверстие для сброса давления. Оно препятствует образованию конденсата в корпусе и, кроме того, поддерживает давление в его внутреннем пространстве на уровне атмосферного.

Однако корпус с отверстием для сброса давления имеет тот недостаток, что через отверстие во внутреннее пространство может проникать загрязненная вода. В результате могут быть повреждены чувствительные конструктивные элементы.

Для решения этой проблемы в DE 102004028199 А1 предлагается устройство для снижения давления, интегрированное в окружное уплотнение между верхней и нижней частями, чтобы таким образом, с одной стороны, путем лабиринтного действия в значительной мере добиться герметизации корпуса относительно внешней загрязненной воды, а, с другой, за счет профиля губки обеспечить также быстрый сброс избыточного давления из внутреннего пространства в атмосферу. При этом отрицательным моментом оказываются сложный профиль губки и связанная с этим стоимость изготовления.

Кроме того, в ЕР 0961534 А1 по меньшей мере на одной части корпуса предлагается область деформации, которая благодаря своей упругой деформации обеспечивает изменение внутреннего объема корпуса. Таким образом, в результате подстройки объема происходит выравнивание давления, причем перетекание воздуха из внутреннего пространства корпуса или в него исключено.

Из DE 3817227 A1 известен электрический прибор с элементом для выравнивания давления, в котором элемент для выравнивания давления вставлен в отверстие в корпусе. Недостатком такого исполнения является то, что, с одной стороны, элемент для выравнивания давления сконструирован из множества отдельных деталей, а, с другой, что необходим дополнительный процесс соединения для закрепления элемента для выравнивания давления в корпусе.

Кроме того, в WO 2006/056504 А1 предлагается элемент для выравнивания давления, не допускающий проникновения влаги, причем элемент для выравнивания давления содержит газопроницаемую мембрану и установленную впереди мембраны отражательную защиту, которая предотвращает непосредственное обрызгивание мембраны жидкостью.

Отрицательным моментом решений на сегодняшний день оказываются также необходимые дополнительные конструктивные затраты на выравнивание давления между внутренним пространством корпуса и окружающей средой. В частности, для этого необходимы дополнительные конструктивные элементы, например мембрана или же специальная форма уплотнения с обязательной последующей подстройкой частей корпуса.

В основу изобретения положена задача создания возможности выравнивания колебаний давления в отношении внутреннего пространства корпуса относительно окружающей среды, которая (возможность) реализована без существенных конструктивных изменений и без дополнительных конструктивных элементов. Кроме того, в основу изобретения положена задача установки в таком корпусе уплотнительного элемента.

Вышеупомянутая задача согласно изобретению решается с помощью корпуса в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения. Следующее выполнение изобретения может быть позаимствовано из зависимых пунктов формулы изобретения.

Таким образом, согласно изобретению область деформации выполнена с возможностью деформироваться для освобождения отверстия для газообмена между внутренним пространством корпуса и окружающей средой. Благодаря этому неожиданно простым способом путем упругой деформации создается отверстие между внутренним пространством и окружающей средой, обеспечивающее свободный газообмен. После осуществленного выравнивания давления область деформации благодаря упругим свойствам материала надежно занимает уплотняющее основное положение, так что от дополнительных уравнительных клапанов можно отказаться. При этом выравнивание давления не ограничено избыточным давлением во внутреннем пространстве корпуса, а включает в себя также пониженное давление во внутреннем пространстве корпуса относительно окружающей среды. Само собой разумеется, что таким образом выравнивание давления может быть обеспечено также между разными корпусами.

Особенно подходящий для этого вариант выполнения реализован в том случае, когда корпус имеет расположенную в плоскости контакта поверхность прилегания, обеспечивающую газообмен между внутренним пространством корпуса и окружающей средой, причем по меньшей мере одна часть корпуса может перемещаться в этой плоскости контакта против направления действия возвратной силы упругой деформации от уплотнительной поверхности к поверхности прилегания. Таким образом, благодаря этому вследствие упругой деформации части корпуса, которая (деформация) реализована с помощью области деформации, из-за разности давлений уплотняющее действие частей корпуса, продольно расположенных в основном положении в плоскости контакта герметично относительно уплотняющей поверхности, временно прерывается. При этом обеспечивается заданное перемещение в плоскости контакта за счет того, что поверхность прилегания прилегает к уплотнительной поверхности вровень с ней (заподлицо), так что между частями корпуса никакого неопределенного зазора не возникает. Более того, уже после минимального перемещения, предпочтительно, в латеральном или радиальном направлениях, которое может ограничиваться, например, несколькими миллиметрами, достигается поверхность прилегания, и таким образом газообмен обеспечивается при поддержании механического контакта части корпуса и при надежном направлении части корпуса, перемещаемой, соответственно передвигаемой, по опоре.

Благодаря тому, что согласно предпочтительному варианту выполнения область деформации окружает уплотнительную поверхность, и в зависимости от возможной разности давлений в результате избыточного или пониженного давления во внутреннем пространстве корпуса против направления действия упругой возвращающей силы деформации происходит относительное перемещение в плоскости контакта в направлении, обеспечивающем газообмен между внутренним пространством корпуса и окружающей средой поверхности прилегания по меньшей мере одной части корпуса, а части корпуса после газообмена возвращаются в свое газонепроницаемое закрытое исходное положение, выравнивание давления осуществляется без существенных конструктивных изменений и без уравнительного клапана, так что издержки производства могут быть существенно снижены. Кроме того, таким образом отпадает необходимость в месте для встраивания уравнительного клапана.

При этом особенно предпочтительно, чтобы согласно одному из вариантов выполнения поверхность прилегания имела по меньшей мере на отдельных участках газопроницаемую структуру. За счет того, что поверхность прилегания имеет, например, пористую или решетчатую структуру, то в деформированном положении части корпуса сохраняется ее постоянный контакт и тем самым желательная механическая стабильность корпуса.

Желательный газообмен, предпочтительно, достигается благодаря тому, что поверхность прилегания содержит структурирование или частичные выемки, образованные, например, за счет пазов в поверхности прилегания. Благодаря этому обеспечивается быстрый и беспрепятственный газообмен, так что область деформации может ограничиваться сравнительно небольшими поверхностями, например, в несколько квадратных сантиметров. Кроме того, в выемках может быть предусмотрено также образование, задерживающее входящие частицы. Кроме того, ориентация может быть предусмотрена таким образом, чтобы воздух, поступающий в корпус, отклонялся вверх так, чтобы частицы пыли задерживались под действием силы тяжести.

Один из вариантов выполнения, также особенно близкий к производственным условиям, осуществляется за счет того, что выемки содержат свободную поверхность поперечного сечения, увеличивающуюся в направлении перемещения части корпуса, так что впуск воздуха, определяемый этой свободной поверхностью поперечного сечения, в соответствии с увеличением деформации постоянно увеличивается.

Кроме того, особенно целесообразным оказывается наличие у каждой части корпуса поверхности прилегания со структурированием или частичными выемками, расположенными напротив друг друга. Тем самым дополнительно оказывается содействие прохождению газа, для чего обе части корпуса освобождают ответные пропускные отверстия, выполненные в качестве сопряженных пазов.

Поверхность прилегания могла бы быть выполнена в качестве дополнительного элемента корпуса. Особенно предпочтительно, если поверхность прилегания, напротив, выполнена как интегральная составная часть части корпуса, так что краевая область, выполненная, например, в виде отклонения, по типу фланца и образующая плоскость контакта, содержит как уплотнительную поверхность, так и поверхность прилегания, которые, к тому же, могут быть цельно (неразъемно) соединены друг с другом.

Направление относительного смещения зависит от соответствующей геометрии корпуса. Однако особенно предпочтительной является модификация, в которой по меньшей мере одна часть корпуса выполнена с возможностью перемещения за счет упругой деформации поперек основной протяженности уплотнительного элемента, соединяющего части корпуса, так что смещение происходит поперек основной протяженности уплотнительного элемента, причем максимальный путь, пройденный при перемещении, соответствует ширине уплотнительного элемента.

Кроме этого, особенно подходит вариант выполнения изобретения, в котором уплотнительный элемент содержит кольцевое уплотнение, в частности, с круглой формой поперечного сечения. Последняя обеспечивает быстрое и беспрепятственное смещение поперек ее основной протяженности, причем, например, наряду с перемещением по уплотнительной поверхности стимулируется также движение качения вокруг продольной оси уплотнительного элемента с тем, чтобы таким образом уменьшить сопротивление трения.

Кроме этого, предпочтительно, подходит усовершенствованный вариант выполнения изобретения, в котором уплотнительный элемент соединен с одной из частей корпуса, в частности с геометрическим замыканием, и может перемещаться по уплотнительной поверхности вдоль нее относительно другой части корпуса вплоть до поверхности прилегания. Таким образом, уплотнительный элемент при этом посредством упругодеформируемой части корпуса, в частности, перемещается наружу и тем самым попадает на поверхность прилегания, выемки которой обеспечивают подтекание под уплотнительный элемент или перетекание через него. Таким образом, в результате бокового смещения уплотняющее действие временно уменьшается или исключается.

Поверхность прилегания, выполненная согласно изобретению, может быть по окружности расположена на корпусе, так что деформация в любой области уплотнительной поверхности ведет к желательному газообмену. В то же время особенно многообещающим является то, что область деформации образована за счет ослабления материала или что она ограничена этим. В результате ослабление корпуса ограничивается определенной областью деформации, так что нежелательная нестабильность корпуса исключена даже в деформированном положении.

Корпус в принципе может принять любой технический или медицинский прибор, причем корпус, предпочтительно, включает электронное устройство управления.

Вторая из указанных задач - система установки уплотнительного элемента вдоль уплотнительной поверхности между двумя частями корпуса - согласно изобретению решается за счет того, что уплотнительный элемент вследствие возникающей между внутренним пространством корпуса и окружающей средой разности давлений в плоскости уплотнительной поверхности может перемещаться в направлении поверхности прилегания, имеющей поверхностную структуру, образующую проход для газа между уплотнительным элементом и поверхностью прилегания, в частности, благодаря частичным выемкам. Следовательно, тем самым достигается конструкция корпуса, при которой только уплотнительный элемент перемещается, в частности, поперек своей продольной оси, т.е. отклоняется в сторону, и тем самым от уплотнительной поверхности в направлении поверхности прилегания, примыкающей вровень (заподлицо) к поверхности или контуру. Благодаря этому части корпуса остаются в своем предопределенном положении. По достижении выравнивания давления упругая возвратная сила уплотнительного элемента вследствие предшествующего расширения приводит к самопроизвольному возвращению уплотнительного элемента к уплотнительной поверхности, так что уплотняющее действие автоматически восстанавливается.

Изобретение допускает различные варианты выполнения. Для большей наглядности их основного принципа один из них изображен на чертежах и описывается ниже. На чертежах показано:

фиг.1 - частичный разрез корпуса с уплотнительной поверхностью;

фиг.2 - уплотнительная поверхность, показанная на фиг.1, при увеличении;

фиг.3 - часть корпуса, показанная на фиг.1, которая посредством уплотнительного элемента соединена со второй частью корпуса;

фиг.4 - смещенное в сторону положение показанного на фиг.3 уплотнительного элемента, которое обеспечивает прохождение газа.

На фиг.1 изображена выполненная в виде нижней части корпуса первая часть 1 подробно непоказанного пластмассового корпуса согласно изобретению. Корпус служит для приема электронного блока управления, так что должны выполняться особые требования по защите от влияния окружающей среды. Для этого первая часть 1 корпуса в непоказанном вставочном положении герметично соединена вдоль уплотнительной поверхности 3, определяющей плоскость 2 контакта, с видимой на фиг.3 второй частью 8 корпуса, выполненной в качестве крышки. Для выравнивания колебаний давления первая часть 1 корпуса имеет упругую область 4 деформации, которая при избыточном давлении деформируется наружу, вследствие чего показанный на фиг.2 уплотнительный элемент 7, служащий для уплотнения между частями 1, 8 корпуса, перемещается в плоскости уплотнительной поверхности 3 наружу в направлении поверхности 5 прилегания.

Особая форма поверхности 5 прилегания более подробно поясняется на основе фиг.2, изображающей часть 1 корпуса, включая ее уплотнительную поверхность 3, в увеличенном виде. Поверхность 5 прилегания примыкает к уплотнительной поверхности 3 вровень с ней (заподлицо) и цельно соединена с ней. Особенность поверхности 5 прилегания состоит в том, что она содержит несколько выполненных в виде пазов частичных выемок 6, так что прилегание уплотнительного элемента 7, соответственно, частично прерывается. Таким образом, в местах этих мостиков газообмен осуществляется через выемки 6 путем подтекания под уплотнительный элемент 7. Одновременно поверхность 5 прилегания образует направляющую и опору уплотнительного элемента 7, так что он перемещается беспрепятственно и в плоскости контакта может перемещаться против направления действия возвратной силы, зависящей от разности давлений упругой деформации от уплотнительной поверхности 3 к поверхности 5 прилегания, а после газообмена возвращается в свое уплотняющее исходное положение.

Для лучшего понимания на фиг.3 дополнительно изображено закрытое положение корпуса, в котором первая часть 1 корпуса соединена со второй частью 8 корпуса вдоль уплотнительной поверхности 3 посредством уплотнительного элемента 7. При этом уплотнительный элемент 7 по своему наружному периметру закрыт выступом 9 второй части 8 корпуса, которая после перемещения, служащего для выравнивания давления, поддерживает возвращение уплотнительного элемента 7 от поверхности 5 прилегания к уплотнительной поверхности 3.

Такое обеспечивающее газообмен упругодеформированное положение изображено на фиг.4. При этом уплотнительный элемент 7, выполненный в виде кольца круглого сечения, однако изображенный в соответствии с установкой между частями 1, 8 корпуса в деформированном виде, смещен поперек своей основной протяженности 10. В области выемок 6 свободный газообмен обеспечивается за счет того, что уплотнительный элемент 7 по всей своей ширине мостообразно перекрывает выемки 6, так что газообмен может происходить под уплотнительным элементом в области, изображенной контрастирующим образом.

1. Корпус для приема по меньшей мере одного технического функционального блока, в частности электронного конструктивного элемента, причем корпус содержит по меньшей мере первую часть (1) и вторую часть (8), герметично соединенные между собой в плоскости (2) контакта вдоль уплотнительной поверхности (3), причем для выравнивания колебаний давления по меньшей мере первая часть (1) корпуса содержит упругодеформируемую область (4) деформации, которая ввиду упругих свойств материала после осуществленного выравнивания давления занимает свою уплотняющую основную позицию, причем область (4) деформации выполнена с возможностью деформирования для освобождения отверстия для газообмена между внутренним пространством корпуса и окружающей атмосферой, причем корпус имеет расположенную в плоскости (2) контакта поверхность (5) прилегания, которая позволяет газообмен между внутренним пространством корпуса и окружающей средой, отличающийся тем, что по меньшей мере первая часть (1) корпуса в упомянутой плоскости (2) контакта выполнена с возможностью перемещения против направления действия возвратной силы упругой деформации от уплотнительной плоскости (3) к поверхности (5) прилегания, причем поверхность (5) прилегания имеет структурирование или частичные выемки (6), причем выемки (6) образованы пазами в поверхности (5) прилегания, которые имеют свободную поверхность поперечного сечения, увеличивающуюся в направлении перемещения первой части (1) корпуса.

2. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что область (4) деформации включает уплотнительную поверхность (3).

3. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что поверхность (5) прилегания имеет по меньшей мере на отдельных участках газопроницаемую структуру.

4. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что каждая часть (1, 8) корпуса имеет поверхность (5) прилегания со структурированием и/или частичными выемками (6), расположенными напротив друг друга.

5. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что поверхность (5) прилегания выполнена в виде интегральной составной части одной из обеих частей (1, 8) корпуса.

6. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере первая часть (1) корпуса выполнена с возможностью перемещения за счет упругой деформации поперек основной протяженности (10) уплотнительного элемента (7), соединяющего обе части (1, 8) корпуса.

7. Корпус по п. 6, отличающийся тем, что уплотнительный элемент (7) содержит кольцевое уплотнение, в частности, с круглой формой поперечного сечения.

8. Корпус по п. 6 или 7, отличающийся тем, что уплотнительный элемент (7) соединен с первой частью (1) корпуса, в частности с геометрическим замыканием, и может перемещаться по уплотнительной поверхности (3) вдоль нее относительно второй части (8) корпуса вплоть до поверхности (5) прилегания.

9. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что область (4) деформации образована за счет ослабления материала.