專利名稱：特別是一種外殼內(nèi)的壓力平衡用的壓力平衡元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1前序部分詳細述及的殼體尤指電設備 外殼、電動機外殼或傳動箱或容器之類的內(nèi)腔壓力平衡用的壓力平衡元 件，本發(fā)明尤其涉及一種可防止潮氣、液體等浸入殼體內(nèi)腔并改善靜電
;故電防護的壓力平tf元件。
背景技術：
實用新型DE295 11 683 Ul公開了一種用于容器、殼體或瓶之類的 密封罩形狀的壓力平衡元件，該壓力平衡元件被嵌入殼體的壁內(nèi)并具有 一個壓力平衡膜片。其中，該密封罩具有類似于圓柱形的結構，因為它 有一個圓柱形的圓形通道，所以可實現(xiàn)壓力平4軒的孔通過該圓柱形延 伸。膜片嵌入該圓柱形內(nèi)并放置在殼體外表面下方。在從外側可能進水 的情況下，水可聚集在膜片表面，這在壓力平衡元件長期使用時會導致 膜片失效。此外，制造技術受到膜片的澆注或灌封的限制(注塑技術)， 或者膜片必須至少付出代價才能嵌入密封罩本體中。盡管宣稱膜片既可 以是平面式，又可以是換起式，但拱起式只相當于密封罩的輪廓，所以 拱起式的膜片在圓柱形結構內(nèi)不符合自由曲率。從制造技術上講，帶壓 力平衡元件的密封罩是很復雜的，此外，這種密封罩不能完全通過蓋來 防止外殼外側的機械影響。在膜片損壞的情況下，液體既可流入外殼又 可乂人外殼流出。
專利文獻DE 196 26 792 Cl公開了 一種密封元件形狀的壓力平衡元 件，該元件是注塑制件并用作在外殼或容器內(nèi)構成的補充孔口的可松開 的密封。在該密封元件中裝有 一種過濾介質(zhì)作為殼體內(nèi)外空間的界面， 其中該過濾介質(zhì)被澆入由至少第 一種熱塑材料成分制成的支承件中，該 支承件用至少一種其粘度不同于上述第一種成分的第二熱塑材料成分 注塑包封以構成密封件的合成模制體。
雖然用注塑材料包封的模制體技術提供了膜片的有效支承，但這種 塑料包封技術需要至少一個凹坑來放入膜片，其中該凹坑形成孔，通過 該孔可進行壓力平衡。這種實施方式也有缺點膜片上方形成凹坑形式 的空穴，該空穴裝滿液體，并可使膜片停止動作。此外，存在著膜片以拱形嵌入支座中的可能性，而且膜片不可能用蓋或罩之類封蓋來防止來 自外側方向的機械影響。
知的。其中焊接可用激^束焊接法或用i聲波焊接法進行。這里，膜; 既不能防止來自外側的潮氣、液體之類的影響又不能防止機械作用。所 以由于液體或機械作用使膜片損壞而常常導致壓力平衡元件失靈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可克服上述現(xiàn)有技術諸多缺點而又對液 體和機械作用提供有效防護的外殼的壓力平#^用的壓力平衡元件。
這個目的是通過一種按權利要求1的前序部分結合其所述的特征的 壓力平衡元件來實現(xiàn)的。本發(fā)明的諸多有利改進可從各項從屬權利要求 中得知。
本發(fā)明的技術原理是圓柱形結構向外側方向延伸，以便從外殼的
壁中形成一個凸起，被凸起通過環(huán)形端面界定，而膜片則呈拱起的杯蓋
狀安裝在該凸起上；此外，壓力平衡元件具有一個保護蓋，該保護蓋離 環(huán)形結構上方的膜片 一 定距離在外側方向延伸。
圓柱形結構在其造型上具有這樣的優(yōu)點，可流到或至少可浸濕壁的 外側的液體不可能到達膜片。其原因是一端安放在圓柱形結構上的膜片 位于凸起的安裝位置內(nèi)，其中，圓柱形結構至少從壁向外側方向伸出這 樣高，使液體不可能直接到達膜片。這樣就達到了改善水流狀態(tài)的目的， 使流到或漫到壁外側的水圍繞圓柱形結構流動，而不可能流到膜片上。 只有大量的水才可能流到膜片上，但在壓力平衡元件的正常使用中，出 現(xiàn)大量的水是十分罕見的。部分表面的幾何尺寸或距離例如超過4毫米， 就能防止硬水的附著，這可通過水的表面張力或接觸角來說明。所以即 使只有^f艮小接觸角并與壁產(chǎn)生加強相互作用的液體也被擋住而不能到 達膜片并浸濕它。外部浸入液體浸濕膜片時加入膜片的孔隙中并使之不 再透氣。這樣膜片就會失去作用，并由于在外殼內(nèi)部形成過壓或負壓而 可槲裂膜片。本發(fā)明的膜片布置方式至少可減小膜片被液體浸濕的危險 性，所以可提高膜片的壽命。
本發(fā)明的保護蓋跨越膜片上方，且在膜片和保護蓋之間有 一 定距離 (例如4毫米)，以防止水的毛細作用，所以同時避免了在膜片和保護 蓋之間的水的聚積。特別是膜片做成拱起的杯蓋形狀，避免了水聚積在膜片上或膜片和保護蓋之間，并在該處干涸而留下水印u
膜片外部區(qū)域首先為平面結構，其中只有圓柱形結構的直徑上方才 拱起。這樣膜片就可在平的外側安裝到圓柱形結構的環(huán)形端面上。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個有利方案，膜片用超聲波焊接方法焊接到端面 上，保護蓋也可用超聲波焊接方法焊接到壓力平衡元件的本體上。超聲 波焊接方法是密封連接兩個用一種塑料制成的部件的特別適合的方法。 被焊部件的熱負荷和機械負荷極小，其中加熱可只限制在接縫處，所以 在膜片焊接到圓柱形結構的端面上時，其結構不會受到影響。保護蓋的
二發(fā)"壓:平^f元件的另 一優(yōu)點是,、保I/蓋具有罩狀的基本結構， 其周邊帶有部分中斷的外殼區(qū)段，該外殼區(qū)段構成連接片狀的成型件。 罩狀基本結構由圓盤形的蓋組成，該蓋在邊緣區(qū)大致垂直于蓋區(qū)平面伸 出手指形的外殼區(qū)段，所以罩形保護蓋的外殼區(qū)具有相應的部分中斷區(qū)
間，這樣就可例如構成4個、8個最好6個手指形的外殼區(qū)段，其間構
成相應的斷口。通過這些斷口可在內(nèi)室和外殼的外側之間進行壓力平 衡，而該蓋則置于壓力平衡元件的本體上。通過保護蓋基體上的手指狀 的成型件的端面把蓋焊接在壓力平衡元件的本體上。保護蓋同樣可作為 塑料件制成，這里也基于注塑法進行制作。
保護蓋最好具有平面圓盤狀的基本結構，在其平面?zhèn)纫惑w成形連接 片狀的成型件，這些成型件在平面圓盤狀的基本結構的徑向內(nèi)具有一定 的曲度，而在基本結構的圓周方向內(nèi)則均勻分布其上。這樣保護蓋就形 成一個具有多個成型件的狀似蝸輪的幾何形狀。通過蝸輪狀的幾何形狀
防止了徑向側從保護蓋的外側到保護蓋的內(nèi)側形成一條直線的通路。而 通過這些鐮刀狀的成型件則只可能構成曲線連通，從而提高了防止從外 側到內(nèi)室的靜電放電的安全性u只要內(nèi)室和外室之間的連通是曲線的路 徑，就可保證提高防止靜電擊穿的安全性。狀似蝸輪的鐮刀形的成型件 可這樣相鄰布置，即一個相鄰的連接片的外側至少較大部分地搭接另一 個連接片的內(nèi)側。所以雖然存在氣體和液體交換的可能性，但不可能在 內(nèi)側和外側之間構成直線形式的直接連通。
在圓柱形結構的內(nèi)部最好構成一個支撐結構來支撐膜片，該支撐結 構可與圓柱形結構構成一體并可具有十字支撐的形狀。通過十字支撐構 成的間隙形成通風道，所以這種十字形結構構成了四個單獨的通風道。這種支撐結構在外側具有 一定的換起度，該拱起度相當于膜片的拱起 度。當膜片由于負壓或過壓受壓時，膜片至少在一個方向靠到十字支撐 上，所以膜片的機械負荷可保持很小。
按本發(fā)明的另 一個有利的實施方式，圓柱形結構中的通風道呈迷宮 狀穿過支撐結構，所以防止了通風道的直線形成。如在保護蓋的蝸輪狀 結構時已述及的那樣，圓柱形結構以內(nèi)的通風道也可具有拐彎和彎曲， 因而防止了直線的通風道?？赡艿撵o電放電由于通風道的這種彎曲變化 而不可能從外側經(jīng)壓力平衡元件到達內(nèi)側。在內(nèi)側例如可能布置感的 電子設備，如電動機控制裝置、靜電敏感的電子元器件等等。
從制造工藝考慮，用注塑方法制造至少由圓柱形結構和支撐結構組 成的壓力平衡元件的本體并將其嵌入外殼的壁中、與該壁密封連接或用 相同材料與外殼制成一體，乃是特別有利的。如果外殼本身的壁用注塑 法制作，則可利用這樣的可能性，即壓力平衡元件與外殼的壁制成一個 整體的注塑件。這時，迷宮式的結構、十字支撐和圓柱形結構本身可設 計成在注塑模內(nèi)不需要附加的滑塊。在這種情況下，如果圓柱形結構的 延伸方向內(nèi)沒有側凹部分，則注塑膜只用一個分型面足可。如果出于結
:方法將其焊入外殼的壁中并與外殼壁耐壓^封連接:激^束;接法'、 粘接法、螺紋連接法或壓制法都是可能的連接方案。
此外，本發(fā)明涉及一種本發(fā)明壓力平衡元件的制作方法，其中按超 聲波焊接方法借助 一個超聲焊極把膜片焊接到圓柱形結構的端面上，且 該超聲焊極包括一個拱起的杯蓋狀夾持結構，膜片夾持其中以產(chǎn)生換 起。該夾持結構在該超聲焊極中最好向內(nèi)拱起并具有一個負壓接口以產(chǎn) 生負壓，在超聲波焊接過程中，膜片被負壓吸入向內(nèi)拱起的杯蓋形夾緊 結構。根據(jù)吸持器原理，膜片可被吸持到夾持結構中，所以膜片緊貼到 超聲焊極的向內(nèi)拱起的結構上。通過向里拱起的夾持結構的輪廓被復制 在膜片上，膜片即可在拱起狀態(tài)內(nèi)焊接到圓柱形結構的端面上，所以該 膜片在焊接后保持拱起的格式。


本發(fā)明的其他改進措施在下面 一起結合附圖所示的 一 個本發(fā)明的 優(yōu)選實施例進^亍詳細i兌明。
附圖表示圖1帶有一個保護蓋的壓力平衡元件的^t"截面?zhèn)萟L圖2在圓柱形結構區(qū)帶有一個布置其中的支撐結構的壓力平衡元
件；
圖3A保護蓋第一實施例的第一視圖； 圖3B圖3A保護蓋的另一視圖； 圖4A保護蓋另一種結構型式的第一視圖； 圖4B保護蓋第二種結構型式的另一視圖5帶有一個本發(fā)明夾緊結構的壓力平衡元件的膜片的超聲波焊 接用的聲極簡化圖示；
圖6超聲焊極中的夾持結構的放大圖，超聲焊接的膜片嵌入其中。
具體實施例方式
圖1中用橫截面示出的壓力平衡元件用附圖標記1表示。壓力平衡 元件l嵌入某種外殼尤指電氣設備外殼、電動機外殼、或傳動箱或容器 之類的壁4中。按該圖，壓力平衡元件1與壁4用相同材料做成一體， 該圖只是一個例子，壓力平衡元件1也可作為單獨件嵌入壁4中。
壓力平衡元件1用于內(nèi)室2和外側3之間的壓力平衡。在內(nèi)室2和 外側3之間布置一個膜片5,膜片5被放置在一個沿外側3的方向延伸 的圓柱形結構的端面上。通過該圓柱形結構使膜片5的接縫處或固定處 /人壁4的平面凸起，所以在外側3沿著壁4流動的液體、或在該外側上 流動的或浸潤該外側的液體都不會到達膜片5。此外，膜片5指向外側 3的方向具有一定的拱起度，所以膜片5具有杯蓋或球拱的形狀，從而 可4吏液體立即離它流走。'只有在膜片5和圓柱形結構的端面之間的接縫 區(qū)，膜片5才具有一個環(huán)形的平面來為接縫方法特別是為超聲波焊接方 向提供一定的接縫面。
通風道6穿通圓柱形結構在內(nèi)室2和外側3之間延伸。通風道6可 有多個，它們被支撐結構11中斷或相互隔開。該支撐結構同樣具有拱 起的、杯蓋狀的表面，膜片5可以靠到該表面上。這樣就可防止膜片在 內(nèi)室2和外側3之間的壓差超過極限值時可能產(chǎn)生的過度延伸。
保護蓋8從外側3放到壓力平衡元件1上。保護蓋8可在圓柱形結 構的范圍焊接、粘接、夾緊或用別的方式連接在壁4上或圓周側的壓力 平衡元件1上。保護蓋8具有保護功能，所以膜片5不受到來自外側方 向的機械影響。此外，保護蓋8具有連接片狀的成型件9,它們由窗口狀的斷口構成。通過這些窗口狀的斷口可進行壓力平衡，所以保護蓋8
在膜片所在的保護蓋的內(nèi)側和外側3之間可進行 一 定的通風。
圖2表示在圓柱形結構內(nèi)的支撐結構11的幾何構造，該圓柱形結 構通過端面7限定。此圖未示出膜片，以便表示支撐結構11的精確構 造。支撐結構11做成十字支撐的形狀并可與圓柱形結構制成一體。支 撐結構11的十字狀的連片之間的間隙構成通風道6，這些通風道有一定 的彎曲度，以免從外側到內(nèi)側的直線連通。這樣就提高了防靜電放電的 安全性，因而靜電放電不能到達內(nèi)室。
圖3A和3B表示保護蓋8的第一實施例的透視圖。保護蓋8具有圓 盤形的基本結構，在其上構成多個連接片狀的成型件9。保護蓋8可制 成注塑件，這樣連接片狀的成型件就可與保護蓋8的基本結構制成一體。 這些成型件之間有自由空間，以保證即使在連接好保護蓋8的情況下仍 可實現(xiàn)壓力平衡元件的壓力平衡。
圖4A和4B表示保護蓋8的另一實施例，該保護蓋在內(nèi)側除了平面 圓盤狀的基本結構10外，具有蝸輪狀的成型件，這種成型件叫做連接 片狀的成型件9。這些彎曲成蝸輪葉片的連接片狀的成型件防止了在保 護蓋8徑向內(nèi)的外側和內(nèi)側之間的直線連通。這些成型件相互搭接，所 以只通過一段彎曲連接即可實現(xiàn)從外側到內(nèi)側的直接連通。
圖5表示本發(fā)明壓力平衡元件制作方法所用的一個超聲焊極12。超 聲焊極12作為超聲焊接方法轉(zhuǎn)換用的有源工具，它處于超聲波振動狀 態(tài)，以使膜片 一圖中未示出 一和接縫對一同樣未示出 一之間的接縫平面 產(chǎn)生熱來熔化材料并由此連接在一起。這種超聲焊極特別適用于把膜片 焊接到壓力平衡元件的圓柱形結構的端面上。
超聲焊極12具有一個夾持結構13,該夾持結構包括一個向內(nèi)拱起的 杯蓋狀結構。此外，超聲焊極12具有一個中心流入夾持結構13的負壓接 口 14。當負壓加到負壓接口 14上時，膜片被吸入夾持結構13的輪廓中， 從而產(chǎn)生膜片的杯蓋狀的外形。把膜片連接到端面上的方法是，在超聲波 焊接過程中保持負壓，以使膜片呈彎曲形狀焊接到該端面上。所以在焊接 過程結束后，膜片保持彎曲形態(tài)，從而實現(xiàn)膜片的本發(fā)明布置。
圖6表示負壓接口 14流入超聲焊極12的、夾持結構13中的放大 視圖。當超聲焊極12裝到首先呈平面圓盤狀的膜片上時，在加負壓的 情況下，夾持結構13以內(nèi)的負壓接口 14也產(chǎn)生負壓。這樣，膜片被吸入夾持結構13中并緊貼在換起的壁上。所以膜片不但處于要求的彎曲 狀態(tài)，而且可借助超聲焊極按吸盤那樣進行處理。
本發(fā)明不限f上面給出的優(yōu)選實施例。相反可以設想多種變型方 案，所述變型方案在原則上不同的實施例中也可以利用所述的技術方 案。
權利要求
1.外殼尤其是電氣設備外殼、電動機外殼或傳動箱或容器之類的內(nèi)室(2)相對于外側(3)的壓力平衡用的壓力平衡元件，該壓力平衡元件(1)被嵌入該外殼的壁(4)中并包括一個壓力平衡的膜片(5)，此外，壓力平衡元件(1)包括一個圓柱形結構，風道(6)穿通該圓柱形結構延伸，其特征為，該圓柱形結構朝外側(3)的方向延伸，以便從外殼的壁(4)中形成一個凸起，該凸起通過一個環(huán)形端面(7)界定，而膜片(5)則呈拱起的杯蓋狀安裝在該凸起上，此外，壓力平衡元件(1)包括一個保護蓋(8)，該保護蓋離該圓柱形結構上方的膜片(5)以一定距離在外側(3)的方向延伸。
2. 按權利要求1的壓力平衡元件，其特征為，膜片(5)用超聲波焊接方法焊接到端面(7)上。
3. 按權利要求1或2的壓力平衡元件，其特征為，保護蓋(8 )用超聲波焊接方法焊接在壓力平衡元件(1 ) 本體上。
4. 按權利要求1至3任一項的壓力平衡元件，其特征為，保護蓋(8) 具有罩狀的基本結構，其周邊帶有部分中斷的外殼區(qū)段，所以該外殼區(qū) 段構成連接片狀的成型件(9)。
5. 按權利要求1至3任一項的壓力平衡元件，其特征為，保護蓋(8) 具有平面圓盤狀的基本結構(10),其上平面一側成型連接片狀的成型 件(9),這些成型件在平面圓盤狀的基本結構(10)的徑向內(nèi)具有一 定的曲率并在基本結構(10)的圓周方向內(nèi)均勻布置在該基本結構上。
6. 按前述權利要求任一項的壓力平衡元件，其特征為，在該圓柱形結構內(nèi)嵌入一個支撐結構(11)來支撐膜片 (5)
7. 按權利要求6的壓力平衡元件，其特征為，通風道(6)在圓柱形結構以內(nèi)呈迷宮狀穿過支撐結構 (U)延伸，所以防止了連接通道(6)的直線形成。
8. 按前述權利要求任一項的壓力平衡元件，其特征為，至少由圓柱 形結構和支撐結構組成的壓力平衡元件(1)的本體用注塑方法制作并 嵌入外殼的壁(4)內(nèi)并與該壁密封連接或用相同材料與外殼制成一體。
9. 按權利要求1至8任一項的壓力平衡元件的制作方法， 其特征為，膜片(5)用一個超聲焊極(]2)按超聲焊接方法焊接到圓柱形結構的端面(7)上，且該超聲焊極包括一個拱起的杯蓋狀的 夾持結構(13),膜片(5)夾持其中以產(chǎn)生拱起的杯蓋狀的結構。
10. 按權利要求9的方法，其特征為，夾持結構(13)在超聲焊極(12)中向內(nèi)換起并具有一 個負壓接口 ( 14)，在該負壓接口中產(chǎn)生負壓，且在超聲波焊接過程中， 膜片(5)被負壓吸入向內(nèi)拱起的杯蓋形的夾持結構(13)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及特別是一種外殼內(nèi)的壓力平衡用的壓力平衡元件。所述外殼尤指電氣設備外殼、電動機外殼或傳動箱或容器，該壓力平衡元件(1)被嵌入該外殼的壁(4)中并包括一個壓力平衡的膜片(5)；此外，壓力平衡元件(1)包括一個圓柱形結構，風道(6)穿通該圓柱形結構延伸，而該圓柱形結構則朝外側(3)的方向延伸，以便從外殼的壁(4)中形成一個凸起，該凸起通過一個環(huán)形端面(7)界定，而膜片(5)則呈拱起的杯蓋狀安裝在該凸起上；此外，壓力平衡元件(1)包括一個保護蓋(8)，該保護蓋離環(huán)形結構上方的膜片(5)以一定距離在外側(3)的方向延伸。
文檔編號F16K24/00GK101517290SQ200780035832
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權日2006年9月27日
發(fā)明者A·米勒, D·勞克, G·梅爾, M·休斯格斯, N·韋格納, R·內(nèi)格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司