卸压装置和带有这种卸压装置的壳体
阅读说明：本技术 卸压装置和带有这种卸压装置的壳体 (Pressure relief device and housing with such a pressure relief device ) 是由 T·阿恩霍尔德 于 2019-07-23 设计创作，主要内容包括：按本发明的卸压装置包括透气的主体(17),在该主体上粘附有膜片,膜片优选构造成不透湿气的。膜片可以是橡胶膜片,其例如通过将液体橡胶涂敷在卸压主体(17)上和必要时承载这种液体橡胶、包围卸压主体的构件上产生。(The pressure relief device according to the invention comprises a gas-permeable body (17) to which a membrane is adhered, which membrane is preferably moisture-impermeable. The membrane can be a rubber membrane, which is produced, for example, by applying liquid rubber to the pressure relief body (17) and, if necessary, to a component surrounding the pressure relief body, which carries such liquid rubber.)
技术领域
本发明涉及一种卸压装置和一种带有这种卸压装置的壳体。本发明尤其涉及一种“抗压封装”防护类型的防爆壳体，该防护类型称为防护类型ex-d。
背景技术
抗压封装构造类型的壳体经常具有所谓的卸压装置，通过该卸压装置可以将在壳体中产生的超压释放到外部。这种卸压装置典型地具有多孔的主体，多孔的主体虽然透气，但基于贯穿主体的孔的窄小和长度而防止了火焰或炽热的颗粒的击穿。
由DE 10 2010 016 782 A1已知带有这种多孔的主体的卸压装置，多孔的主体具有指向壳体内部空间的第一侧面和面朝周围环境的第二侧面。卸压装置此外还具有膜片，膜片布置在周围环境和卸压主体的第二侧面之间，以使灰尘和湿气远离卸压主体。因此应当防止卸压主体的孔填充以灰尘、湿气而导致退化、发霉或其它损伤或者形成生物覆盖物，所述生物覆盖物可能妨碍功能或至少是不美观的。若在壳体内点燃了爆炸并且气流穿过卸压主体，那么膜片撕裂并且释放了通往周围环境的路径。膜片在边缘侧设置有轴圈并且借助这个轴圈嵌接到卸压装置的接管上。若膜片损毁，那么必须更换膜片，因此轴圈必须与卸压装置能松开地连接。因此也可能发生膜片无意间从卸压装置移除。此外，例如当物体压到膜片上时，膜片可能由于从外部的作用而撕破或受损。
发明内容
本发明的任务是，说明一种经简化的卸压装置。
该任务用按权利要求1所述的卸压装置和按权利要求13所述的壳体解决。此外，按权利要求14所述的方法还提供了用于将膜片安装在卸压装置处的适宜的方案。
按本发明的卸压装置包括多孔的、透气的主体，该主体布置在透气部位处，气体通过透气部位从例如由于爆炸而膨胀的体积进入到外面或者可以收集体积中。在多孔的透气的主体的沿流动方向处于下游的、面朝周围环境或收集体积的侧面处，安装有膜片，膜片贴靠在多孔的主体上。这个膜片遮盖透气的主体的孔，因而使污物和湿气从外部起就远离多孔的主体。由于膜片贴靠在多孔的主体上，这个主体支撑膜片，因而保护了膜片免受冲击和类似的从外部而来的负荷。
膜片优选粘附安装在多孔的主体处，其中，粘附部优选至少这样大，使得膜片在如其在按规定运行中出现那样的压差下不会从多孔的主体脱落。因此确保了，持久地保留了对膜片的保护，所述保护通过在多孔的主体处的支撑提供。
膜片可以优选至少部分并且至少这样牢固地粘附在多孔的主体处，使得膜片在卸压装置的规定的使用时间内不会不受控制地丢失或从多孔的主体脱落。但粘附部另一方面优选这样小，使得当在这个多孔的主体处存在超过了可以忽略的、在正常运行期间存在的压差的压差时，膜片从所述多孔的主体脱落。在正常运行时，当在壳体（卸压装置安装在该壳体处）中进行符合运行的加热或冷却时，产生了很小的压差。
导致膜片从多孔的主体脱落的压差优选无论如何均小于导致所连接的壳体受损、变形或爆裂的压差。压差例如可以小于5 bar、3 bar、1 bar、几百 mbar或者也小于100mbar。膜片在多孔的主体处的粘附可以基于膜片的粘性和/或膜片与多孔的主体的表面粗糙度或者与孔的形状配合的咬合。
膜片在多孔的主体处的粘附强度优选小于膜片的断裂强度。以这种方式可以通过穿过多孔的主体的气流实现膜片从多孔的主体的大面积的脱落，因而膜片在爆炸情况下完全被吹走并且在用于气体流动的整个横截面上释放多孔的主体。
膜片优选是不透湿气的膜，其能揭下地粘附安装在多孔的主体处。膜片在多孔的主体处可以通过原始成型产生。但膜片也能以预制的形式例如作为膜剪裁件来提供并且粘附安装在多孔的主体处并且必要时粘附安装在与这个多孔的主体相连的构件处。膜为此可以在面朝多孔的主体的侧面上设置有粘附剂。膜也可以是柔性的自粘附的膜。多孔的主体在此优选是平坦的或者仅简单拱曲，如柱筒形地拱曲。多孔的主体也可以具有多个彼此平行的棱边。膜也可以是收缩膜。在这种情况下，膜尤其适用于安装在多孔的主体处，多孔的主体在空间上构造成例如球形拱曲。
原则上所有的弹性体和聚合物或其它塑料以及它们的混合物均适合作为膜材料，它们以未硬化的或未完全硬化的形式并且因此能作为糊状的或液态的预成型件安装在多孔的主体处，而未硬化的材料不会堵塞地侵入到多孔的主体的孔中。为了确保这一点，可以在安装膜片之前为多孔的主体设置防润湿的材料，例如通过在喷射膜片之前将脱模剂、如油、油悬浮液、硅酮、硅酮悬浮液或类似物喷射到或另行涂敷到多孔的主体的有待涂层的面上。
在将膜片材料施加到多孔的主体上并且必要时施加到承载或包围多孔的主体的构件的区域上时，膜片材料被干燥。干燥可以通过挥发性的溶剂的蒸发干燥和/或通过先导材料的交联并且因此硬化而完成。交联可以自动地通过时间的流逝或者通过相应地促成交联的影响被触发。这些影响可以是膜片材料相对空气、湿气、热、辐射、光的暴露或者包含在膜片材料中的或者施加到膜片上的化学物质的影响。
膜片可以构造成单层的或多层的。在最为简单的情况下，膜片是喷射到多孔的主体上的橡胶膜片或弹性体膜片，其由一种在商业上例如在汽车车身领域中用作喷射膜的材料制成。这种材料从外部喷射到多孔的主体上并且“被干燥”，其中，由所喷射的材料形成了期望的膜片。
膜片可以构建成单层的或多层的。部分或全面地贴靠在多孔的主体上的膜可以例如属于所述膜片。在产生膜片时，这种膜例如贴靠在多孔的主体上并且然后用还是液态的膜片材料喷射这种布置。
膜可以是纸、塑料膜、金属膜、织物、塑料-金属复合材料或其它柔性的平面形成物。这种布置方便了膜片从多孔的主体的脱落并且在特别低的压差已经应当导致膜片脱落时或者期望特别低的扩散渗透性时允许了使用按本发明的方案。
按本发明的方案可以使用于实际上任意成形的卸压主体。这些卸压主体可以构造成立体的主体，例如圆柱体、球体、金字塔、多面体或者必要时也可以构造成平坦的主体。因此按本发明的方案开启了迄今为止在经济上和结构设计上还没有解决的广泛的应用领域。
膜片可以部分延伸经过承载主体的构件并且也粘附安装在这个构件处。这种构件可以例如是壳体壁，多孔的主体安装在该壳体壁处。从外部看布置在划分流动的格栅后方的特别大的卸压主体，也可以通过喷射膜片材料而设置有膜片。
膜片可以包含功能元件，功能元件例如监控膜片完整性或其它事实。这例如通过将导线、温度传感器、压力传感器或类似物安装到膜片中完成。为此例如膜片多层结构可以用于：例如通过先将第一层硬化的材料喷射到多孔的主体上，然后安装功能元件并且然后喷射另一个由硬化的和/或干燥的材料制成的层。这种多层结构可以用于，检测膜片的脱落和撕裂并且由此生成了例如有待传达给中央监控部位的信号。
附图说明
本发明的其它的变型方案是可行的。本发明的实施方式由附图、权利要求和说明书得出。附图中示出如下内容。
图1在示意性立体图中示出了带有按本发明的卸压装置的壳体。
图2在垂直剖面图中示出了按图1的壳体的卸压装置。
图3示出了按图2的卸压装置的一个片段。
图4在垂直剖面图中示出了在壳体处的卸压装置的一种经改变后的实施方式。
图5示出了带有膜片和附加的功能元件的卸压主体的一种经改变后的实施方式。
图6在片段式强烈放大的图中示出了按本发明的卸压装置。
图7在与图6类似的剖面图中示出了卸压装置的一种经改变后的实施方式。
具体实施方式
在图1中以部分剖开的形式立体地示出了壳体10，该壳体包围内部空间11，在内部空间中在那里可以安装象征性示出的部件12、13，所述部件在运行中例如由于发热、形成火花、辐射或其它影响而起到点火源的作用。壳体10将这些点火源12、13与周围环境14分开，以便防止在内部空间11中发生的火焰或爆炸传播到周围环境14中。壳体10优选是“抗压封装”防护类型（ex-d）的壳体。但为了特别是在内部空间11中发生爆炸时能实现快速的压力平衡并且因此能快速降低在壳体10中产生的超压，设置一种卸压装置15，该卸压装置在图1中纯示例性地示出为安装在壳体10的侧面处。但卸压装置15也可以布置在壳体10的任意其它面上。壳体10也可以具有相同或不同尺寸的多个这样的卸压装置15。
示例中，卸压装置15在内部空间11和周围环境14之间有效。但同样良好地可能的是，卸压装置15布置在内部空间11和向外闭合的卸压体积之间，卸压体积与周围环境14暂时或持久地分开。卸压体积可以本身设置有卸压装置。
卸压装置的结构更为准确地由图2和3得知。壳体的壁依此形成了构件16，卸压主体17直接或间接地固定在该构件处。在当前的实施例中，卸压主体17与构件16焊接，其中在构件16和多孔的主体17之间安装有围绕该主体的周边导引的环形的焊缝18。但在本发明的范畴内考虑到了用于将形成构件16的壳体壁与卸压主体17连接起来的所有其它的可行方案。卸压主体17例如可以布置在边框中或另行固定在这个边框处，边框本身与构件16连接，例如拧接、焊接、粘接。倘若壳体10在铸造技术中或者在其它原始成型工艺中例如在增材制造技术中制造的话，那么卸压主体17也可以在边缘侧埋入到构件16中，这就是说埋入到壳体壁中。
在当前的实施例中，卸压主体17安装在卸压开口19处，内部空间11通过所述卸压开口与周围环境14连接。这个卸压开口19可以具有任意合适的形状，例如带有尖锐的或修圆的角的矩形的或正方形的形状，具有椭圆形、圆形或任意其它合适的形状。多孔的主体17本身也可以占据壳体10的整个相关的壁面，这就是说，本身形成了壁，或者延伸经过多个壁。
在实施例中，卸压开口通过格栅20划分成多个子开口，如在图1中虚线示出的那样。格栅20可以用于将导引通过多孔的主体17的气流划分成多个分流，并且因此用于均匀化流动以及也用于支撑多孔的主体17。在其它的实施方式中也可以取消格栅20。
多孔的主体17可以是任意合适的起到熄灭火焰作用的透气的卸压主体，如开孔式金属泡沫、金属烧结体、由金属丝烧结而成的主体，其中，金属丝例如按无纺布或毛毡的类型任意布置或者可以布置成相叠放置的编织物或针织物堆垛。多孔的主体17也可以由陶瓷主体、金属化的陶瓷主体、从陶瓷纤维或其它陶瓷颗粒烧结而成的或用有机的结合剂结合而成的主体或类似物形成。
用于卸压的主体17如在图2和3中可以看到的那样，设置有优选构造成不透湿气的膜片21，所述膜片优选在主体的面朝周围环境14的侧面22（参看图3）处全面地覆盖主体17。膜片21在此可以在边缘侧也延伸经过构件16并且在包围卸压开口19的边缘处搭接这个构件。因此膜片21尤其密封卸压开口19以防止湿气进入。
膜片21优选在壳体10处以及因此在卸压装置15处通过原始成型产生。主体17和必要时承载主体的构件因此形成了一个基础，在一定程度上形成了一种形状，膜片21按此形状构造并且因此原始成型。在最为简单的情况下，膜片21通过将先导组分例如经由喷射或还有印刷、辊压、涂刷或类似方法涂敷到卸压主体17上和卸压开口19的边缘上产生。膜片21在此可以视工艺控制而定伴随基本上恒定不变的层厚或也伴随变化的层厚产生。材料涂敷到多孔的主体17的这样一个侧面上，在需要降压的情况下在该侧面上存在更低的压力。
无定形的糊状的或液态的先导组分可以例如是部分交联的或未交联的弹性体或聚合物或类似物，例如作为能喷射的“液体橡胶”在市面上可以买到。也可以使用任意其它能涂敷的、特别是能喷射的膜，倘若所述膜形成了能从多孔的主体17揭下的膜的话。
壳体10用按本发明的卸压装置15如下工作。
在提供壳体10时，膜片21覆盖开口边缘地从外部喷射到卸压开口19和布置在卸压开口处的主体17上，因而卸压开口19被所产生的膜片21向外封闭。因此防止了污物和必要时随主体17的孔堵塞而来的灰尘或湿气移入主体17。为此参考图6，图6在剖面图中示出了在主体的面朝膜片21的侧面处的主体17。膜片21的材料覆盖孔23、24、25、26，但不会深深侵入到这些孔中。膜片21在此至少这样牢固地粘附在多孔的主体17上，使得排除了膜片21无意间从多孔的主体17和壳体10掉落。
若壳体10例如由于已存在的裂缝或其它开口而接收到爆炸性的气体混合物，并且若这个气体混合物被点燃，或者若部件12、13中的其中一个部件发生爆炸或燃烧，那么在内部空间11中建立起了相对周围环境14的超压，所述超压导致了在卸压主体17处的压差。膜片21由于这个超压而从主体17脱落，因而膜片21可能从这个主体脱落、离开主体地鼓胀并且在此撕裂。因此现在已损毁的膜片21释放了用于从内部空间11流出的气体的路径。但主体17基于孔23至26的长度和窄小而防止了火焰向外击穿。
在这种事件之后要替换膜片21。在最为简单的情况下，这通过重新喷射膜片材料、例如液体橡胶到卸压开口19和处于其下的多孔的主体17上完成。
在到目前为止所说明的发明中，大量变型方案是可能的。图7示出了第一种变型方案，带有多层式构建的膜片21。在按图7的例子中，膜27和喷射到该膜上的例如由液体橡胶制成的并且接下来硬化的层21a属于这种膜片。膜21用很小的粘附部和必要时极小的粘附部贴靠在多孔的主体17上并且部分或全面地覆盖这个多孔的主体。所喷射的层21a可以粘附在膜27上并且也仅松散地贴靠在这个膜上。层21a可以具有相同的厚度或者具有不同的厚度。该层尤其可以在膜27的中央的区域中设计得更薄或者局部、特别是在中央区域中完全缺失。
这个结构尤其适用于这样的使用情况，在这些使用情况中，膜片21在极小的压差下必须通过卸压主体17释放流动路径。
在这种实施方式的另一种变型方案中，层21a也可以局限于膜27的边缘区域，因而层21创造出了在膜27和构件16之间的不透湿气的连接。
图4示出了一种实施方式，其带有立体成形的、用于卸压的主体17，该主体仅例如作为半球形的拱顶示出。但有扁平的或修圆的端部的柱筒形状、多面体形状、锥形或截锥形和类似的形状也是可能的。主体17的面朝周围环境14的外侧面又设置有所喷射的膜片21，所述膜片形成了能脱落的膜。此外，按图1至3以及图6和7的实施例的之前的说明也相应地适用。
图5示出了另一种同样能用于所有所述实施方式的变型方案。在那里，膜片21喷射到多孔的主体17上，膜片包含另一个功能元件28。这种功能元件可以如所示那样是导体条带，其施加到膜片21上或者埋入到这个膜片中。由导电漆形成的导体轨、金属膜条带或类似物可以用作导体条带。若膜片21从卸压主体17脱落并且膜片21撕裂，那么这可以被功能元件28检测到。相应的导体条带例如可能撕裂并且这通过监控电路检测到并且进一步加以报告。
功能元件也可以集成到按图7的膜片结构中。膜27可以例如承载功能元件，如电子的构件、导体轨、电子线路和类似物，功能元件然后被层21a覆盖。
要指出的是，膜片21总体上也能以预制的膜的剪裁的形式提供，膜片是柔性的并且贴靠在主体17上地安装在卸压装置15处。膜为此可以单侧用粘附剂涂层，粘附剂促成了到多孔的主体17的粘附。膜备选可以构造成自粘附的。膜可以构造成能热变形的膜，例如构造成收缩膜或在加热下变软并且贴靠在主体17上的膜，以便粘附在这个主体处。
按本发明的卸压装置15包括透气的主体17，在主体处粘附有膜片21，膜片优选构造成不透湿气的。膜片21可以是单层的或多层的橡胶膜片，其例如通过涂敷液体橡胶到卸压主体17上和必要时承载这种液体橡胶的、包围这个卸压主体的构件16上产生。
附图标记列表
10 壳体
11 内部空间
12、13 部件
14 周围环境
15 卸压装置
16 构件
17 多孔的主体/卸压主体
18 焊缝
19 卸压开口
20 格栅
21、21a 膜片
22 主体17的面朝周围环境的侧面
23-26 孔
27 膜
28 功能元件。
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