DE10117170A1

DE10117170A1 - Anordnung zum Druckausgleich für optische Geräte

Info

Publication number: DE10117170A1
Application number: DE10117170A
Authority: DE
Inventors: Nico Correns; Ullrich Klarner; Werner Hoyme; Felix Kerstan
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-10
Also published as: US20040027565A1; US7082003B2; EP1373956A1; WO2002082153A1

Abstract

Um eine Anordnung zum Druckausgleich für optische Geräte, insbesondere Spektrometer oder dergleichen optischen Geräte, zum Ausgleich von durch Temperatur- und Luftdruckänderungen entstehenden Druckdifferenzen, die zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck an einem Gehäuse eines optische Einheiten umschließenden optischen Gerätes entstehen, zu schaffen, die mit geringem Fertigungsaufwand sowie kostengünstig eine Verschmutzung optischer Funktionsflächen der optischen Einheiten des optischen Gerätes verhindert und einen ständigen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung des Gehäuses eines optischen Gerätes mit seinen optischen Einheiten gewährleistet, wird vorgeschlagen, daß die Anordnung zum Druckausgleich aus mindestens einem beidseitig luftdurchlässig ausgebildeten Druckausgleichselement besteht, das in einer Gehäuseöffnung der die optischen Einheiten umschließenden Gehäusewandung des optischen Gerätes angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Druckausgleich für optische Geräte, insbesondere Spektrometer oder dergleichen op tischen Geräte, zum Ausgleich von durch Temperatur- und Luft druckänderungen entstehenden Druckdifferenzen, die zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck an einem Gehäuse eines opti sche Einheiten umschließenden optischen Gerätes entstehen.

Die Gefahr einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der optischen Einheiten mit ihren Funktionsflächen besteht im all gemeinen darin, daß durch Kontakt der optischen Funktionsflä chen mit normaler Luft eine Verschmutzung dieser Flächen durch die festen oder flüssigen Stoffpartikel der Luft erfolgen kann, was zu einer Beeinträchtigung bzw. zum totalen Ausfall der Funktion der optischen Einheiten eines optischen Gerätes führen kann. Ist aber aus optischen Gründen ein Übergang von Luft zu der optisch aktiven Funktionsfläche erforderlich, so werden diese optischen Einheiten mit ihren Funktionsflächen dicht in das Gehäuse des optischen Gerätes eingebaut. Dadurch wird ei nerseits eine Verschmutzung der optischen Funktionsflächen ver hindert, aber anderseits besteht der Nachteil dieser Verfah rensweise darin, daß durch Temperatur- und Luftdruckänderungen Druckdifferenzen zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck an einem Gehäuse entstehen können, wodurch die Dichtheit des Gehäuses des optischen Gerätes stark belastet wird. Es bestehen deshalb hohe Anforderungen an die Dichtungselemente eines Gehäuses eines optischen Gerätes mit den darin enthalte nen optischen Einheiten, wobei einerseits absolut dichte Gehäu se schwer zu realisieren sind und anderseits diese hohen Anfor derungen an die Dichtungselemente des Gehäuses zu einer Erhö hung des technischen und finanziellen Fertigungsaufwandes füh ren.

Aus dem Stand der Technik sind für andere technische Bereiche Einrichtungen zum Druckausgleich bekannt. So ist aus der DE 198 50 561 A1 eine Einrichtung zum Druckausgleich in einer hydrau lischen Anlage, insbesondere für eine Kupplung oder Bremse ei nes Kraftfahrzeuges bekannt, wobei ein mit dem Druckausgleichs raum in Verbindung stehendes, bei Unterdruck im Druckraum sein Volumen um ein vorgegebenes Maß vergrößerndes Volumenaus gleichselement in einer Ausführungsform als eine elastische Membran vorgesehen ist.

Aus der DE 199 40 235 C1 ist weiterhin ein Getriebe, insbeson dere ein Planetengetriebe bekannt, bei welchem der Druckaus gleich zwischen dem Innern des Getriebegehäuses und der äußeren Umgebung bei gleichzeitigem Verhindern des Austritts von Verun reinigungen dadurch erfolgt, daß für die im Innern der Welle oder einem mit dieser Welle verbundenen Getriebeteil eine in der Druckausgleichskammer angeordnete verformbare Membran vor gesehen ist, die die äußere Umgebung und das Innere des Getrie bes voneinander trennt.

Eine weitere Form einer Einrichtung zum Druckausgleich wird in der DE 198 59 272 A1 beschrieben, wobei zum Druckausgleich in einem Behälterinnenraum beim Transport dieser Innenraum mittels eines Druckausgleichseinsatzes, der mit einem Schutzfolienliner fest verbunden ist, verschlossen wird. Ein entstehendes Druck potential im Schutzfolienliner wird dann über ein im Deckel des Druckausgleichseinsatzes integriertes Membranventil zur Druck ausgleichseinrichtung des Transportbehälters geleitet. Bei die sen technischen Lösungen erfüllt die Membran die Funktion eines Volumenausgleichselementes.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Druck ausgleich für optischen Geräte zu schaffen, die mit geringem Fertigungsaufwand sowie kostengünstig eine Verschmutzung opti scher Funktionsflächen der optischen Einheiten des Gerätes ver hindert und einen ständigen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung des Gehäuses eines optischen Ge rätes mit seinen optischen Einheiten gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung zum Druckaus gleich vorgeschlagen, die aus mindestens einem beidseitig luft durchlässig ausgebildeten Druckausgleichselement besteht, das in einer Gehäuseöffnung der die optischen Einheiten umschlie ßenden Gehäusewandung des optischen Gerätes angeordnet ist.

Vorteilhaft ist vorgesehen, daß das Druckausgleichselement als beidseitig luftdurchlässige und feinporige elastische Membran folie ausgebildet ist.

Dadurch, daß das Druckausgleichselement insbesondere als eine in einer Gehäuseöffnung der die optischen Einheiten umschlie ßenden Gehäusewandung angeordnete Membranfolie vorgesehen und beidseitig luftdurchlässig und feinporig ausgebildet ist, kann ein ständiger Gasaustausch erfolgen und damit ein ständiger Druckausgleich zwischen dem Innen- und Umgebungsdruck des Ge häuses des optischen Gerätes, indem Luft und Wasserdampf das Druckausgleichselement passieren können und flüssige und feste Stoffpartikel zurückgehalten werden. Außerdem werden durch die se Anordnung zum Druckausgleich sowohl die mechanische Belastung des Gehäuses des optischen Gerätes vermindert, als auch gleichzeitig damit die Anforderungen an die Dichtheit des Ge häuses reduziert, da Staub und Feuchtigkeit in Form von Nässe nicht in das Gehäuse eindringen können.

Eine bevorzugte Variante einer Ausführungsform des Druckaus gleichselementes wird darin gesehen, daß das Druckausgleichs element aus feinporigem, papierartigem Material besteht.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß das pa pierartige Material schwarz, bzw. dunkel eingefärbt ist, um Fremdlichteinfluß auf die optischen Einheiten auszuschließen.

Vorteilhaft ist, daß das Druckausgleichselement mittels einer Klebverbindung in einer Aussparung der Gehäuseöffnung befestigt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung wird darin gesehen, daß die Gehäusewandung des optischen Gerätes mehrere Gehäuseöffnun gen zur Aufnahme von Druckausgleichselementen aufweist, um den ständigen Druckausgleich für die Funktionsflächen der einzelnen optischen Einheiten zu erhöhen, so daß beim Übergang von Luft zu den optisch aktiven Funktionsflächen eine Verschmutzung dieser aktiven Funktionsflächen verhindert wird. Die Anzahl der Gehäuseöffnungen zur Aufnahmen von Druckausgleichselementen ist dabei abhängig vom Aufbau des optischen Gerätes, d. h. von der Anzahl der darin befindlichen optischen Einheiten in den ein zelnen unterschiedlichen Innenräumen des optischen Gerätes.

In Variation dazu kann auch vorgesehen sein, daß bei Vorhanden sein von unterschiedlichen Innenräumen in dem optischen Gerät diese Innenräume zusätzliche Verbindungsöffnungen zum Druckaus gleich aufweisen, um das Entstehen eines Unterdrucks in den einzelnen Innenräumen des optischen Gerätes zu verhindern.

Diese Verbindungsöffnungen sind insbesondere als Bohrungen aus gebildet.

Eine weitere vorteilhafte Variante wird darin gesehen, daß in die Verbindungsöffnungen zwischen den unterschiedlichen Innen räumen des optischen Gerätes ebenfalls Druckausgleichselemente einsetzbar sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, daß das Druckausgleichselement in einer vorgegebenen Entfernung von den optischen Funktionsflächen der optischen Einheiten, vorzugsweise in einer Gehäuseöffnung im Gehäuseboden des optischen Gerä tes angeordnet ist, um beim Arbeiten mit dem optischen Gerät das Druckausgleichselement vor Beschädigungen zu schützen.

Eine vorteilhafte Variante wird darin gesehen, daß das Druck ausgleichselement in einer Gehäuseöffnung in der Seitenwand des Gehäuses des optischen Gerätes vorgesehen ist. Dieser Anordnung eines Druckausgleichselementes in der Öffnung einer Seitenwand des Gehäuses hat den Vorteil, daß sich Staubpartikel in der Um gebungsluft nicht direkt auf dem Druckausgleichselement abla gern können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung von Druckausgleichselementen in einem op tischen Gerät;

Fig. 2 eine Detailansicht eines Druckausgleichselementes in ei ner Gehäusewandung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines optischen Gerätes 1, bei spielsweise eines Spektrometers, in dessen Gehäusewandung 2 vorzugsweise zwei Gehäuseöffnungen 3 und 4 zur Aufnahme je ei nes Druckausgleichselementes 5 und 6 in Form einer beidseitig luftdurchlässigen, vorzugsweise elastisch ausgebildeten Mem branfolie vorgesehen sind, durch die Staub und Feuchtigkeit nicht in den Innenraum des optischen Gerätes 1 eindringen und sich auf den optischen Funktionsflächen der optischen Einheiten absetzen können, die einen Gasaustausch jedoch zulassen. Die Membranfolie ist für einen effektiven Gasaustausch feinporig ausgebildet, sie kann aus papierartigem Material bestehen und ist schwarz oder dunkel eingefärbt, um Fremdlichteinfall auf die optischen Funktionsflächen der optischen Einheiten zu ver hindern. Die Größe der Druckausgleichselemente 5 und 6 ist da bei von dem Volumen, das mit der Membranfolie abgeschlossen werden soll, von der Schnelligkeit der Druckänderung und von den inneren und äußeren Temperaturänderungen abhängig. Die Druckausgleichselemente 5 und 6 (siehe Fig. 2) sind dabei je weils in einer Aussparung 7 und 8 der Gehäuseöffnungen 3 und 4 der Gehäusewandung 2 des optischen Gerätes 1 angeordnet. Damit sowohl eine normale Funktionsfähigkeit des optischen Gerätes 1 gewährleistet ist, anderseits sich nicht direkt zusätzlicher Staub in den Gehäuseöffnungen 3 und 4 ablagern kann und außerdem diese Gehäuseöffnungen 3 und 4 vor Beschädigungen geschützt sind, sind die Gehäuseöffnungen 3 und 4 vorzugsweise im Gehäu seboden 9 angeordnet. Eine zusätzliche Anforderung besteht dar in, daß die Gehäuseöffnungen 3 und 4 möglichst weit weg von den optischen Funktionsflächen angeordnet sind. Eine andere vor teilhafte Variante der Anordnung der Druckausgleichselemente 5 und 6 in der Gehäusewandung 2 wird darin gesehen, daß die Ge häuseöffnungen 3 und 4 seitlich in der Gehäusewandung 2 vorge sehen sind.

Die Druckausgleichselemente 5 und 6 werden vorzugsweise in den in den in den Gehäuseöffnungen 3 und 4 der Gehäusewandung 2 vorgesehenen Aussparungen 7 und 8 mittels einer Klebverbindung befestigt.

Um einen Druckausgleich in den unterschiedlichen Innenräumen 10,11, 12 des optischen Gerätes 1 zu gewährleisten, ist eine Verbindungsöffnung 13 vorgesehen, die als Bohrung ausgeführt sein kann und eine Verbindung zu den unterschiedlichen Innen räume 10,11, 12 ermöglicht, so daß sich der Druck in den einzel nen Innenräumen 10,11, 12 ausgleicht. Anstelle einer Verbin dungsöffnung 13 können auch mehrere Verbindungsöffnungen zwi schen den unterschiedlichen Innenräumen 10, 11, 12 vorgesehen sein, wobei alternativ auch Druckausgleichselemente 5 in diese Verbindungsöffnungen einsetzbar sind.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesent lich angesehen.

Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

optisches Gerät

2

Gehäusewandung

3

Gehäuseöffnung

4

Gehäuseöffnung

5

Druckausgleichselement

6

Druckausgleichselement

7

Aussparung

8

Aussparung

9

Gehäuseboden

10

Innenraum

11

Innenraum

12

Innenraum

13

Verbindungsöffnung

Claims

1. Anordnung zum Druckausgleich für optische Geräte, insbe sondere Spektrometer oder dergleichen optische Geräte, zum Ausgleich von durch Temperatur- und Luftdruckänderungen entstehenden Druckdifferenzen, die zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck an einem Gehäuse eines optische Einheiten umschließenden optischen Gerätes entstehen, da durch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich mindestens ein beidseitig luftdurchlässig ausgebildetes Druckaus gleichselement (5) vorgesehen ist, das in einer Gehäuse öffnung (3) der die optischen Einheiten umschließenden Ge häusewandung (2) des optischen Gerätes (1) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichselement (5) als beidseitig luftdurchlässi ge, feinporige elastische Membranfolie ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichselement (5) aus feinporigem, pa pierartigem Material besteht.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das papierartige Material schwarz, bzw. dunkel eingefärbt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Druckausgleichselement (5) mittels einer Klebverbindung in einer Aussparung (7) der Gehäuse öffnung (3) befestigt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Gehäusewandung (2) des optischen Ge rätes (1) mehrere, insbesondere zwei Gehäuseöffnungen (3, 4) zur Aufnahme von Druckausgleichselementen (5, 6) auf weist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß unterschiedliche Innenräume (10, 11, 12) des optischen Gerätes (1) Verbindungsöffnungen (13) zum Druckausgleich aufweisen.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen (13) als Bohrungen ausgebildet sind.