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Verwandte Anmeldungen
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Diese
Anmeldung betrifft und beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/990 681 mit dem
Titel ”Druckentlastungsvorrichtung”, welche
am 28. November 2007 eingereicht wurde und welche hier durch Bezugnahme
in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
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Gebet der Erfindung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein eine Entlüftungs- oder Druckentlastungsvorrichtung,
welche ausgelegt ist zur Anwendung in einem umschlossenen Bereich,
wie z. B. einem Kraftfahrzeug, und insbesondere eine Druckentlastungsvorrichtung,
welche gegen das Eindringen von Schmutzteilchen und Feuchtigkeit
schützt.
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Hintergrund der Erfindung
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Innenkabinen
von Fahrzeugen weisen typischerweise Kabinenentlüftungen oder Druckentlastungsvorrichtungen
auf. Ohne solche Vorrichtungen könnte
der Luftdruck innerhalb der Fahrzeugkabine die Trommelfelle der
Insassen beschädigen.
Ferner muss, wenn eine Fahrzeugtür
geschlossen wird, der Luftdruck innerhalb des Fahrzeugs abgebaut
werden oder die Tür
schließt
nicht. Wenn ein Airbag in einem Fahrzeug aktiviert wird, welches
keine Entlüftungs- oder
Druckentlastungsvorrichtung aufweist, können die Trommelfelle eines
Insassen beschädigt
werden.
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Druckentlastungsvorrichtungen
sind üblicherweise
nicht zu sehen. Eine Druckentlastungsvorrichtung kann in einem Kofferraum
oder an einer Karrosserieaufbau-Stützstruktur gefunden werden.
Jede Druckentlastungsvorrichtung ist ausgelegt, Luft aus einer umschlossenen
Struktur austreten zu lassen, während
sie auch verhindert, dass eine bedeutsame Menge an Luft, Staub,
Wasser oder anderen Verunreinigungen in den umschlossenen Bereich
eintritt. Daher sind Druckentlastungsvorrichtungen im wesentlichen
Einwegventile oder Einwegsperrventile und sind so ausgelegt, dass
sie einen kleinen Gegendruckbetrag je nach Kundenvorschrift aufrechterhalten.
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1 zeigt
eine isometrische Ansicht einer herkömmlichen Druckentlastungsvorrichtung 10.
Die Druckentlastungsvorrichtung 10 weist einen Kunststoff-Hauptkörper 12 mit
einer Mehrzahl von Luftdurchgängen 14 auf.
Eine leichte Membran 16 ist über den Luftdurchgängen 14 angeordnet
und ist so ausgelegt, dass sie Luft in einer Richtung strömen lässt. Um
Luft durchströmen
zu lassen, öffnet
sich die leichte Membran 16 vom Hauptkörper 12 weg als Antwort
auf einen Luftstrom. Typischerweise ist eine Dichtung (nicht dargestellt)
um den Hauptkörper 12 herum
vorgesehen und wirkt als Abdichtung des Loches in der Aufnahme-Struktur
(nicht dargestellt) bei der Montage. Die Dichtung wird typischerweise
in einem sekundären
Formungsvorgang um den Hauptkörper 12 herum
geformt, oder kann durch Klebstoff oder chemisch an dem Hauptkörper 12 befestigt
werden.
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Während des
Einbaus kann die Druckentlastungsvorrichtung 10 an einer
Struktur eingerastet werden. Typischerweise drückt ein Nutzer auf die vier Ecken
der Druckentlastungsvorrichtung 10, um sie in einem entsprechenden
Loch in einer Struktur zu befestigen.
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Wenn
Flüssigkeit
die Druckentlastungsvorrichtung 10 kontaktiert oder sich
an ihr ansammelt, läuft
die Flüssigkeit
zu einem Abflussloch oder -kanal. Die Schwerkraft und die vertikale
Ausrichtung der Druckentlastungsvorrichtung 10 helfen dabei,
die Flüssigkeit
aus der Druckentlastungsvorrichtung 10 abzuleiten oder
zu kanalisieren.
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In
großen
Fahrzeugen, wie z. B. Sattelschleppern, ist es bekannt, dass herkömmliche
Druckentlastungsvorrichtungen das Eindringen von Wasser oder anderen
Flüssigkeiten
in den umschlossenen Bereich ermöglichen
aufgrund der Größe der Vorrichtung
und der Menge des vorhandenen Wassers. Zum Beispiel während eines
Hochdruck-Reinigungsverfahrens kann sich eine beträchtliche
Menge an Wasser an der Druckentlastungsvorrichtung ansammeln und
an ihr vorbei eindringen.
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Ferner
kann, wenn die Membran 16 oder ein anderes solches Element
flattert, wenn Luft durch die Vorrichtung 10 strömt, ein
beträchtliches
Flattergeräusch
für einen
Fahrzeuginsassen hörbar
sein. Einige herkömmliche
Druckentlastungsvorrichtungen enthalten Sanopren-Membranen, welche,
während sie
eine effektive Dichtung liefern, dazu neigen, ein unerwünschtes
Flattergeräusch
zu erzeugen. Die Sanopren-Membran
weist auch gestanzte Laschen auf, welche so ausgelegt sind, dass
sie mit im Gehäuse
vorgesehenen Schlitzen zusammenpassen. Diese Anordnung ist dafür bekannt,
dass sie leckt. Ferner ist der Montagevorgang mühsam.
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Andere
herkömmliche
Druckentlastungsvorrichtungen weisen schaumstoff-ähnliche
Membranen auf, um das Flattergeräusch
zu minimieren. Diese Vorrichtungen weisen gestanzte Löcher auf,
die so ausgelegt sind, dass sie über
Laschen passen, welche im Gehäuse
vorgesehen sind. Die Schaumstoffmembranen brechen jedoch oft oder
reißen
nahe den kleinen gestanzten Löchern.
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Noch
andere herkömmliche
Druckentlastungsvorrichtungen weisen mechanische Verriegelungsarme
im Gehäuse
auf, welche ausgelegt sind, den Rand der Membran mechanisch zu erfassen.
Typischerweise weist der Rand der Membran Löcher oder Schlitze auf, die über ein
passendes Element am Gehäuse
passen, um beim Montageprozess zu helfen. Sobald sie positioniert
ist, wird der Verriegelungsarm geschlossen. Diese Vorrichtungen
erzeugen jedoch wiederum Flattergeräusche und der Montageprozess
ist oft mühsam.
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Andere
herkömmliche
Druckentlastungsvorrichtungen weisen eine Klappe auf, die direkt
in das Gehäuse
eingeformt ist. Während
der Montageprozess weniger beschwerlich sein kann als bei anderen Konstruktionen,
erzeugen diese Vorrichtungen noch unerwünschte Futtergeräusche.
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Einige
herkömmliche
Druckentlastungsvorrichtungen enthalten eine Ablagerung von Kunststoff oder
gummi-ähnlichem
Material nahe der Ventilklappen/Gehäuse-Schnittstelle, um die Robustheit der Ventilklappe
zu erhöhen
und minimieren dadurch die Flatterbewegung. Es kann jedoch sein,
dass der äußere Rand
der Ventilklappe oder Membran nicht fest an der Gehäusekante
anliegt, was die Dichtung beeinträchtigt und noch ein hörbares Flattergeräusch erzeugen
kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bestimmte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung liefern eine Druckentlastungsanordnung,
welche ein Hauptgehäuse
aufweist mit einer Luftdurchgangskammer und einer in der Luftdurchgangskammer
positionierten Ventilklappe. Die Ventilklappe weist eine Membranklappe
und ein Stabilisierungselement auf, das sich zu einem Mittelpunkt
der Membranklappe hin erstreckt. Wahlweise kann das Stabilisierungselement
an einer Stelle angeordnet sein, an welcher es sich von einem anderen Teil
der Membranklappe aus als dem Mittelpunkt erstreckt. Das Stabilisierungselement
verhindert, dass der Mittelpunkt der Membranklappe aufklappt, aber ermöglicht den äußeren freien
Rändern
der Membranklappe aufzuklappen, wenn ein Luftstrom mit einem bestimmten
Druck auf die Membranklappe von einer Öffnungsrichtung her einen Druck
ausübt.
Die äußeren freien
Ränder
der Membranklappe können sich öffnen, um
eine parabolische Gestalt anzunehmen, wenn Luft, die einen bestimmten
Druck übersteigt,
von der Öffnungsrichtung
her einen Druck auf die Membranklappe ausübt.
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Das
Maß der
Bewegung der äußeren Ränder der
Membranklappe erhöht
sich, je weiter sie vom Stabilisierungselement entfernt sind. Zum
Beispiel ist eine Randecke der Membranklappe in der Lage sich mehr
zu bewegen als ein äußerer Randteil
der Membranklappe, der längs
einer Mittelachse angeordnet ist, die mit dem Stabilisierungselement
ausgerichtet ist.
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Die
Ventilklappe kann eine Basis aufweisen, die mit dem Stabilisierungselement
verbunden ist. Das Stabilisierungselement kann einen geraden Träger aufweisen,
der sich senkrecht von der Basis wegerstreckt. Wahlweise kann das
Stabilisierungselement einen dreieckigen Hauptkörper aufweisen, welcher mindestens
zwei gekrümmte
Seiten hat.
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Die
Luftdurchgangskammer kann durch eine Mehrzahl von Wänden begrenzt
sein, wie z. B. seitliche, obere und untere Wände, wobei sich eine Luftdurchgangswand
dazwischen erstreckt. Die Luftdurchgangswand winkelt sich von einem
unteren Teil einer Wand zu einem oberen Teil einer anderen Wand
ab.
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Das
Hauptgehäuse
kann einen Bolzenhalter aufweisen, welcher einen Bolzenhalteschlitz
hat. Die Ventilklappe kann einen Verbindungsbolzen aufweisen, wobei
der Bolzen in dem Bolzenhalteschlitz gehalten wild.
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Der
Bolzen kann eine Drehstange aufweisen, welche schwenkbar in dem
Bolzenhalter befestigt ist. Die Drehstange kann so ausgelegt sein,
das sie in dem Bolzenhalter schwenkt, wodurch sie bewirkt, dass
das Stabilisierungselement sich als Antwort darauf dreht. Der Bolzen
kann auch mindestens ein Anschlagelement aufweisen, das ausgelegt
ist, einen Schwenkbewegungsbereich zu begrenzen.
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Der
Bolzen kann mit Bezug auf das Stabilisierungselement abgewinkelt
sein. Zum Beispiel kann der Winkel zwischen dem Bolzen und dem Stabilisierungselement
spitz sein.
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Der
Bolzenhalter kann einen Vorsprung aufweisen, der innerhalb des Bolzenhalterschlitzes
eine Kraft auf den Bolzen ausübt.
Wahlweise kann der Bolzenhalter ein Loch aufweisen, das durch ihn
hindurch gebildet ist, wobei der Bolzen so ausgelegt ist, dass er
verriegelbar und abdichtbar in dem Loch befestigt ist.
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Die
Membranklappe kann eine Mehrzahl von Verstärkungsrippen und/oder Bereiche
variierender Dicke aufweisen.
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Die
Druckentlastungsanordnung kann eine Klappendichtung aufweisen, welche
aus einem Elastomermaterial gebildet ist, welches in dem Hauptgehäuse befestigt
ist und mit den äußeren Rändern der Membranklappe
dichtend in Eingriff ist, wenn die Membranklappe sich in einer geschlossenen
Position befindet. Die Anordnung kann auch eine äußere Dichtung um einen äußeren Umfang
des Hauptgehäuses
aufweisen. Die äußere Dichtung
kann integral mit der Klappendichtung verbunden sein.
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Kurze Beschreibung einiger
Ansichten der Zeichnungen
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1 zeigt
eine isometrische Ansicht einer herkömmlichen Druckentlastungsvorrichtung.
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2 zeigt
eine isometrische Vorderansicht eines Druckentlastungsgehäuses nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine isometrische Vorderansicht von Luftdurchgangskammern eines
Druckentlastungsgehäuses
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe, welche eine
Luftdurchgangswand eines Druckentlastungsgehäuses zuverlässig bedeckt, wodurch sie eine
Druckentlastungsanordnung nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bildet.
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6 zeigt
eine vereinfachte Vorderansicht einer Membranklappenöffnung über einer
Luftdurchgangswand nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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7 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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9 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10 zeigt
eine isometrische Vorderansicht eines Druckentlastungsgehäuses gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 zeigte
eine isometrische Rückansicht eines
Druckentlastungsgehäuses
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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12 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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13 zeigt
eine isometrische Rückansicht einer
Ventilklappe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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14 zeigte
eine isometrische Vorderansicht eines Schwenkbolzens einer Ventilklappe
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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15 zeigt
eine isometrische Vorderansicht eine Schwenkbolzens mit einer Anschlagsstange,
welche sich von einem zylindrischen Stab senkrecht nach oben erstreckt,
und einen Anschlagsträger,
der sich von einem Träger
nach oben erstreckt, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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16 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe, welche zuverlässig eine
Luftdurchgangswand eines Druckentlastungsgehäuses bedeckt, wobei sie eine
Druckentlastungsanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet.
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17 zeigt
eine isometrische Vorderansicht eines Schwenkbolzens einer Ventilklappe,
welche schwenkbar innerhalb der Bolzenhalterkammer eines Druckentlastungsgehäuses befestigt
ist gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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18 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Luftdurchgangskammer eines
Druckentlastungsgehäuses
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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19 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe, die zuverlässig eine
Luftöffnung
eines Druckentlastungsgehäuses
bedeckt, wodurch eine Druckentlastungsanordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
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Bevor
die Ausführungsformen
der Erfindung im Detail erläutert
werden, sollte es klar sein, dass die Erfindung in ihrer Anwendung
nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten,
welche in der folgenden Beschreibung dargelegt sind oder in den
Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt ist. Die Erfindung ist
zu anderen Ausführungsformen
in der Lage und kann auf verschiedene Arten ausgeübt oder
ausgeführt
werden. Es sollte auch klar sein, dass die hier verwendete Ausdrucksweise
und Terminologie zum Zweck der Beschreibung sind und nicht als beschränkend betrachtet
werden sollten. Die Verwendung von ”einschließend” und ”aufweisend” und Variationen davon bedeuten, dass
die danach aufgeführten
Gegenstände
und Äquivalente
davon sowie zusätzliche
Gegenstände und Äquivalente
davon umfasst werden sollen.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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2 zeigt
eine isometrische Vorderansicht eines Druckentlastungsgehäuses 20 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Druckentlastungsgehäuse 20 weist
eine Mehrzahl von Luftdurchgangskammern 22 auf, von welchen jede
seitliche Wände 24 aufweist,
welche integral mit oberen und unteren Wänden 26 bzw. 28 verbunden sind.
Die Luftdurchgangskammern 22 haben wie dargestellt eine
rechteckige Gestalt, können
aber in verschiedenen anderen Formen ausgebildet sein. Eine Luftdurchgangswand 30 erstreckt
sich zwischen den seitlichen, oberen und unteren Wänden 24, 26 bzw. 28.
Die Luftdurchgangswand 30 kann eine Mehrzahl von Öffnungen 32 aufweisen,
welche so ausgelegt sind, dass sie Luft hindurchströmen lassen.
Wie in 2 dargestellt, winkelt sich die Luftdurchgangswand 30 von
der oberen Wand 26 zur unteren Wand 28 hin nach
oben ab. Der Winkel der Luftdurchgangswand 30 kann variieren
basierend auf einem gewünschten
Betrag der Kuppen-Widerstandskraft.
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Das
Gehäuse 20 kann
aus einem Kunststoff, wie z. B. Acryl gebildet sein. Das Gehäuse 20 kann durch
einen Warmformprozess gebildet sein, was allgemein eine effiziente
und wirtschaftliche Weise zur Herstellung verschiedener Kunststoffvorrichtungen ist.
Während
des Herstellungsverfahrens wird eine Rolle aus Kunststoff in eine
Aushöhlung
eingeführt und
dann wird der Kunststoff geformt unter Verwendung von Wärme und
Druck.
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Anstelle
einer Mehrzahl von Luftdurchgangskammern 22 kann das Gehäuse 20 eine
einzige Luftdurchgangskammer 22 aufweisen, welche mehr
oder weniger Öffnungen 32 als
die dargestellten aufweisen kann. Die Luftdurchgangswand 30 kann wahlweise
auch mit der ebenen Unterseite des Gehäuses 20 koplanar sein
anstatt abgewinkelt.
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3 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe 34 gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die Ventilklappe 34 weist einen
steifen Trägerbalken 36 mit
einem abgesenkten Rand 38. Ein Verbindungsbolzen 40 winkelt sich
von einer zentralen Stelle des Trägerbalkens 36 nach
oben ab. Lücken 42 in
dem abgesenkten Rand 38 sind auf jeder Seite des Bolzens 40 gebildet.
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Der
Bolzen 40 weist einen Querbalken 44 auf, der mit
einem im allgemeinen senkrechten Balken 46 verbunden ist,
der sich vom Trägerbalken 36 unter
einem Winkel mit Bezug zur Ebene des Trägerbalkens 36 erstreckt.
Der Bolzen 40 kann wahlweise vom Trägerbalken 36 durch
Lücken
oder Kanäle
getrennt sein. Ein Stabilisierungsarm 48 erstreckt sich von
einer Basis 50 des Balkens 46, nahe des Verbindungsstücks von
Trägerbalken 36 und
Balken 46, und kann im allgemeinen koplanar und/oder parallel zum
Trägerbalken 36 sein.
Wie in 3 dargestellt bildet der Bolzen 40 im
allgemeinen eine ”T”-Form. Anstelle
des Querbalkens 44 kann der Bolzen eine passende Struktur
aufweisen, welche verschiedene andere Gestalten hat, wie z. B. kreisförmig, kugelförmig, dreieckig,
D-förmig
oder ähnliches.
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Zusätzlich kann
der Bolzen 40 und der Stabilisierungsbalken 48 außermittig
positioniert sein. D. h. anstatt längs einer zentralen Achse (vertikale
Achse, wie in 3 dargestellt) der Ventilklappe 34 ausgerichtet
zu sein, können
der Bolzen 40 und der Balken 48 an verschiedenen
anderen Stellen der Ventilklappe 34 angeordnet sein.
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Eine
elastische flexible Membranklappe 52, welche so ausgelegt
ist, dass sie eine Luftdurchgangswand 30, in 2 dargestellt,
bedeckt, erstreckt sich von dem Trägerbalken 36 und dem
Stabilisierungsarm 48. Die Membranklappe 52 kann
aus einem flexiblen thermoplastischen Elastomer, wie z. B. Polypropylen,
Hytrel, Lexan, Tyvac oder Mylar, gebildet sein. Wie in 3 dargestellt
weist die Membranklappe 52 einen proximalen Rand 54 auf,
der an dem Trägerbalken 36 oder
in ihm befestigt ist. Der Stabilisierungsarm 48 ist über der
Membranklappe 52 positioniert und erstreckt sich zu ihrem
Zentrum hin. Der Stabilisierungsarm 48 kann einfach nur über der
Mitte der Membranklappe 52 sitzen oder er kann mit einem
Teil der Membranklappe 52 verbunden sein. Wahlweise kann
der Stabilisierungsarm 48 einen Längsschlitz aufweisen, in welchem
die Membranklappe 52 positioniert wird. Seitliche Ränder 58 und
der distale Rand 60 der Membranklappe 52 sind frei
(d. h. nicht am Trägerbalken 36 des
Stabilisierungsarms 48) befestigt.
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4 zeigt
eine isometrische Vorderansicht der Luftdurchgangskammern 22 des
Druckentlastungsgehäuses 20.
Wie in 4 dargestellt, winkelt sich die Luftdurchgangswand 30 nach
oben oder neigt sich von einem unteren Teil der oberen Wand 26 zu
einem oberen Teil der unteren Wand 28.
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Ein
Bolzenhalter 62 ist an einem Verbindungsstück der oberen
Wand 26 und der Luftdurchgangswand 30 positioniert
und ist im allgemeinen längs
einer zentralen vertikalen Achse der oberen Wand 26 angeordnet,
abhängig
davon, ob der Bolzen 40 der Ventilklappe 34 längs einer
zentralen Achse der Ventilklappe 34 angeordnet ist. Das
heißt,
wenn der Bolzen 40 und der Stabilisierungsarm 48 an
anderen Stellen an der Ventilklappe 34 angeordnet sind,
wird der Bolzenhalter 62 in ähnlicher Weise ausgerichtet.
Der Bolzenhalter 62 weist gegenüberliegende gebogene Haltewände 64 auf,
die durch einen vertikalen Schlitz 64 getrennt sind, wodurch
sie einen Bolzenhalteschlitz 68 dazwischen bilden. Ein vorsehendes
Kissen 70 erstreckt sich von der oberen Wand 26 in
die Haltekammer 68. Anstelle eines vorstehenden Kissens
kann ein anderer Vorsprung, wie z. B. ein Stoßdämpfer, eine Rippe oder ähnliches
sich von der oberen Wand erstrecken.
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5 zeigt
eine isometrische Vorderansicht der Ventilklappe 34, welche
fest die Luftdurchgangswand 30 des Druckentlastungsgehäuses 20 bedeckt, wodurch
eine Druckentlastungsanordnung gebildet wird, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der abgesenkte Rand 38 (in 2 dargestellt)
liegt an einem unteren Rand der oberen Wand 26 an. Die
Lücken 42 (in 2 dargestellt)
auf jeder Seite des Bolzens 40 ermöglichen es dem Bolzen 40,
in den Bolzenhalteschlitz 68 (in 4 dargestellt)
zu gelangen. Wenn der Bolzen 40 sich in der Bolzenkammer 68 befindet,
drückt
das vorstehende Kissen 70 den Querbalken 44 in
innere Oberflächen der
gebogenen Haltewände 64.
So ist der Querbalken 44 sandwichartig zwischen dem vorstehenden Kissen
und der gebogenen Haltewand 64 eingeklemmt. Während er
sich in dem Bolzenhalteschlitz 68 befindet, passt sich
der Bolzen 40 an, wie z. B. durch Biegen, Ausdehnen, Kontrahieren
oder ähnlichem,
um den verbleibenden Raum darin zu füllen. In dieser Position, in
welcher der abgesenkte Rand 38 an einem unteren Rand der
oberen Wand 26 anliegt und der Bolzen 40 in dem
Bolzenhalteschlitz 68 befestigt ist, ist die Klappe 34 sicher
in Position über
der Luftdurchgangswand 30 verkeilt.
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Im
allgemeinen kann der Bolzen 40 in dem Bolzenhalteschlitz 68 so
befestigt sein, dass es kein nennenswertes Schwimmen des Stabilisierungsarms 48 gibt.
Dieser Befestigungseingriff des Schlitzes 40 in der Kammer 68 verbessert
die richtige Funktion der Druckentlastungsanordnung und minimiert
ein unerwünschtes
Flattern.
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Die
Membranklappe 52 ist so ausgelegt, das sie dem Luftdruck
bis zu einem gewissen Punkt widersteht. Das heißt, die Membranklappe 52 kann
so ausgelegt sein, dass sie vollständig über der Luftdurchgangswand 30 sitzen
bleibt bis ein gewisser Luftdruckbetrag auf die Membranklappe 52 ausgeübt wird.
Wenn daher Luft durch die Luftdurchgangwand 30 freigesetzt
wird, öffnen
sich die äußeren freien Ränder der
flexiblen Membranklappe 52, um es der Luft zu ermöglichen
hindurchzuströmen.
Nachdem die Luft hindurchgeströmt
ist, wodurch der Luftdruck abgebaut wird, biegen sich die äußeren freien
Ränder
der flexiblen Membranklappe 52, schnappen oder springen
zurück über die
Luftdurchgangswände 30,
um zu verhindern, dass Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen
hindurchgelangen.
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Wenn
sich die Membranklappe 52 öffnet, verhindert der Stabilisierungsarm 48,
dass die Membranklappe 52 die ganze Strecke zur oberen
Wand 26 hin zurückklappt.
Das heißt,
der Stabilisierungsarm 48 hält die Mitte der Membranklappe 52 an
Ort und Stelle. So werden die seitlichen Ränder 58 und der distale
Rand 60 um den Stabilisierungsarm 48 nach oben
gedrängt,
wodurch sie sich in einer im allgemeinen parabolischen Form öffnen.
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Mit
Bezug auf die 2–5 ist der
Bolzen 40 abgewinkelt oder geneigt in Bezug auf die Membranklappe 52 und
die Luftdurchgangswand 30. Das heißt, während der Bolzen 40 sich
in dem Bolzenhalteschlitz 68 befindet, ist er im allgemeinen
parallel zur oberen Wand 26, während der Stabilisierungsarm 48 mit
der Membranklappe 52 und der Luftdurchgangswand 30 ausgerichtet
ist. Wie oben erwähnt,
steigt die Luftdurchgangswand 30 vom unteren Teil der oberen
Wand 26 zu einem oberen Teil der unteren Wand 28 nach
oben an. Daher ermöglicht
ein einfaches Ziehen an der Membranklappe 52 keine Demontage
der der Ventilklappe 34 von der Luftdurchgangskammer 22.
Es ist eine gewisse Menge an Manipulation des Stabilisierungsarms 48 im
Verhältnis zur
Luftdurchgangskammer 22 erforderlich, um die Ventilklappe 34 zu
entfernen. Die versetzte oder abgewinkelte Natur des Verbindungsbolzens 40 mit
Bezug auf den Stabilisierungsarm 48 hilft bei der Positionierung
der Membranklappe 52, indem sie die Membranklappe 52 mit
einer gewissen Menge an Kraft oder Druck in die Luftdurchgangswand 30 drückt. Es wurde
festgestellt, dass diese Konfiguration dazu neigt, zu verursachen,
dass die äußeren Ränder der Membranklappe 52 gegen
die äußeren Ränder der Luftdurchgangswand 30 gedrückt werden,
wenn die Membranklappe 52 sich in der vollständig aufsitzenden
Position befindet. So wird ein unerwünschtes Flattern minimiert.
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6 zeigt
eine vereinfachte Vorderansicht der Membranklappe 52 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche sich über der Luftdurchgangswand 30 öffnet. Der
Stabilisierungsarm 48 verankert die Mitte der Membranklappe 52 in
Position, während
die Teile der Membranklappe 52, welche vom Stabilisierungsarm 48 entfernt
angeordnet sind, mehr nach oben gedrängt werden als die Teile der
Membranklappe 52 näher
zum Stabilisierungsarm 48. Daher ähneln in der vollständig geöffneten
Position die seitlichen Ränder 56 und
der distale Rand 60 einer Parabel. Es wurde herausgefunden,
dass die parabolische Öffnungsbewegung
der Membranklappe 52 die unerwünschten Flattergeräusche minimiert,
wie solche, welche von Vorrichtungen erzeugt werden, welche man
vollständig
aufklappen lässt.
Wenn der Luftstrom abnimmt, kehren die Membranklappen 52 in
ihre aufsitzenden Positionen über
der Luftdurchgangswand 30 zurück.
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7 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe 80 gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die Ventilklappe 80 ist ähnlich wie
die Ventilklappe 34, welche zum Beispiel in 3 dargestellt
ist, mit der Ausnahme, dass die Ventilklappe 80 anstelle
eines geraden Stabilisierungsarms, der sich vom Trägerbalken 82 erstreckt, einen
stabilisierenden Dreieckskörper 84 mit
zwei nach innen gewölbten,
mit der Basis 82 verbundenen Seiten 86 aufweist.
Die einwärts
verlaufende Krümmung
der Seiten 86 ermöglicht
ein größeres Maß der Randbewegung
als bei geraden Seiten. Die Basis 82 erstreckt sich auch
nicht über
die gesamte horizontale Länge
des Randes der Membranklappe 88. So können die freien Enden 90 des
proximalen Randes der Membranklappe 88 sich mit zunehmendem
Luftstrom nach oben bewegen, Der stabilisierende Dreieckskörper 84 stabilisiert
einen größeren Teil
der Membranklappe 88, wodurch die Aufwärtsbewegung der Membranklappe 88 begrenzt
wird. So ist die parabolische Aufwärtsbewegung der Membranklappe 88 geringer
als die der Membranklappe 52 (zum Beispiel in 6 dargestellt).
Diese Konfiguration kann verwendet werden, wenn eine kleinere Luftklappenöffnung erwünscht ist.
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8 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe 100 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Ventilklappe 100 weist
einen verkürzten
Stabilisierungsarm 102 und eine Membranklappe 104 auf,
welche eine Mehrzahl von Versteifungsrippen 106, 108, 110 und 112 aufweist.
Die Rippen 106, 108, 110 und 112 erstrecken
sich horizontal von einem ersten seitlichen Rand 114. Die
Rippe 106 endet am Stabilisierungsarm 102. Die übrigen Rippen 108, 110 und 112 weisen
gekrümmte
Teile 116, 118 bzw. 120 auf, welche sich
zum proximalen Rand 122 der Membranklappe 104 hin
krümmen.
Wie dargestellt weist die Membranklappe 104 eine Reihe
von Ebenen oder Plateaus variierender Dicke auf. Die dickste Ebene
ist ein Plateau, das zwischen der Rippe 106, dem seitlichen Rand 114,
dem proximalen Rand 122 und dem Stabilisierungsarm 102 begrenzt
ist. Die zweitdickste Ebene befindet sich zwischen den Rippen 106 und 108. Die
drittdickste Ebne befindet sich zwischen den Rippen 108 und 110,
während
zwischen den Rippen 110 und 112 eine verringerte
Dicke besteht. Der dünnste Teil
der Membranklappe 104 ist zwischen dem seitlichen Rand 124,
dem distalen Rand 126 und dem gekrümmten Teil 120 der
Rippe 112 begrenzt. Das variierende Maß der Dicke liefert eine Membranklappe 104 mit
Bereichen variierender Flexibilität. Je dicker der Teil der Membranklappe 104,
desto geringere Flexibilität
hat er. Membranklappen mit variierender Plateaustärke können verwendet
werden in Abhängigkeit
von der gewünschten
Flexibilität
der besonderen Anwendung.
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9 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe 130 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Ventilklappe 130 weist
eine Membranklappe 132 mit einer Reihe von Plateaus 134, 136, 138, 140 und 142 variierender
Dicke auf. Das am nächsten
angeordnete Plateau 134 ist das dickste, wodurch es die
geringste Menge an Flexibilität
bietet, während
das am entferntesten angeordnet Plateau 142 das dünnste ist,
wodurch es die größte Menge
an Flexibilität
liefert. Im Gegensatz zur Ventilklappe 100 sind die Plateaus
im allgemeinen symmetrisch.
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Rippen
und verstärkte
Plateaus der Membranklappe verringern im allgemeinen unerwünschte Flatter-
bzw. Klappergeräusche.
Die Rippen verstärken
zum Beispiel die Membranklappe, wodurch sie einer Flatterbewegung
widersteht. Die verstärkten Plateaus
widerstehen einer Flatterbewegung direkt proportional zu ihrer Dicke.
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Der
Bolzen und die Stabilisierungsarme, welche in 7–9 dargestellt
sind, können
an verschiedenen anderen Orten als längs einer zentralen Vertikalachse
(wie in den Figuren dargestellt) an den jeweiligen Ventilklappen
angeordnet sein.
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10 und 11 zeigen
isometrisch Vorder- bzw. Rückansichten
eines Druckentlastungsgehäuses 150 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf die 10 und 11 ist
anstelle eines vorstehenden Kissens, das sich von der oberen Wand 152 erstreckt,
ein Loch 154 durch die obere Wand 152 in dem Bolzenhalteschlitz 156 gebildet.
Das Loch 154 ist so ausgelegt, dass es einrastbar, verriegelbar
oder anderweitig ein entsprechendes Element des Verbindungsbolzens fest
hält, um
eine Ventilklappe über
der Luftdurchgangswand 158 zu befestigen. Das entsprechende Element
des Verbindungsbolzens und/oder der Bolzen selbst ist so bemessen,
dass es/er das Loch 154 füllt und abdichtet.
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12 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Ventilklappe 160 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Ventilklappe 160 kann ähnlich sein
wie die oben beschriebenen Ventilklappen. Die Ventilklappe 160 weist
eine Membranklappe 162 auf, welche mit einem Schwenkbolzen 164 durch
einen Stabilisierungsarm 166 verbunden ist. Spielraumlücken 168 können auf jeder
Seite des Schwenkbolzens 164 sein.
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13 zeigt
eine isometrische Rückansicht der
Ventilklappe 160. Die Membran 162 kann Dichtungsränder 170 und
ausgehöhlte
Teile 172 aufweisen, die zwischen den Dichtungsrändern 170 begrenzt
sind. Die ausgehöhlten
Teile verringern das Gewicht der Ventilklappe 160, wodurch
eine verbesserte Reaktion auf den Luftstrom geschaffen wird. Die
Dichtungsränder 170 sind
so ausgelegt, dass sie mit Wandteilen eines Druckentlastungsgehäuses dichtend
in Eingriff gelangen.
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14 zeigt
eine isometrische Vorderansicht des Schwenkbolzens 164 der
Ventilklappe 160. Der Schwenkbolzen 164 weist
eine zylindrische Stange 174 auf, die senkrecht mit einem
Balken 176 verbunden ist, welcher wiederum mit dem Stabilisierungsarm 166 verbunden
ist. Die zylindrische Stange 174 ist so ausgelegt, dass
sie in einer Bolzenhaltekammer schwenkt. Wie in 14 dargestellt,
erstreckt sich ein Anschlagsblock 178 vom Balken 176 nach
oben. Der Anschlagsblock 178 ist so ausgelegt, dass er
die Bewegung der Ventilklappe 160 in einem Druckentlastungsgehäuse begrenzt.
Das heißt,
der Anschlagsblock 178 ist so ausgelegt, dass er an einer
Wand des Druckentlastungsgehäuses
bei maximaler Aufwärtsdrehung
des Schwenkbolzens 164 anschlägt, wodurch eine weitere Aufwärtsdrehbewegung
verhindert wird.
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15 zeigt
eine isometrische Vorderansicht des Schwenkbolzens 164' mit einem Anschlagsstab 180,
welcher sich von der zylindrischen Stange 174 nach oben
erstreckt, und einem Anschlagsbalken 182, welcher sich
vom Balken 176 nach oben erstreckt, gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Anstatt einen Anschlagsblock 178 zu
haben, weist der Schwenkbolzen 164' die Anschlagsstange 180 auf,
welche vom Anschlagsbalken 182 beabstandet ist. Die zweifachen
Anschlagsvorsprünge
steuern die Aufwärtsdrehung
der Ventilklappe effektiver als nur ein einzelner Anschlagsblock.
Das heißt,
die zylindrische Anschlagsstange 180 gelangt mit einer
Wand des Druckentlastungsgehäuses
in Eingriff, aber da sie rund ist, ermöglicht sie eine weitere Schwenkbewegung, wenn
gleich mit einer langsameren Geschwindigkeit als wenn es keine Anschlagsstange
gäbe. Sobald
der Anschlagsbalken 182 an der Wand des Druckentlastungsgehäuses anliegt,
wird eine weitere Aufwärtsschwenkbewegung
verhindert.
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16 zeigt
eine isometrische Vorderansicht der Ventilklappe 160, die
fest eine Luftdurchgangswand 190 eines Druckentlastungsgehäuses 192 bedeckt,
wodurch eine Druckentlastungsanordnung gebildet wird, gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Der Schwenkbolzen 164 oder 164' ist schwenkbar
in einer Bolzenhaltekammer 194 befestigt. Der Schwenkbolzen 164 oder 164' kann zum Beispiel
in die Bolzenhaltekammer 194 einrasten, welche dann den
Schwenkbolzen 164 oder 164' fest an seinem Platz hält.
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17 zeigt
eine isometrische Vorderansicht des Schwenkbolzens 164' der Ventilklappe 160, der
schwenkbar in der Bolzenhaltekammer 194 eines Druckentlastungsgehäuses 192 befestigt
ist, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Stabilisierungsarm 166 verläuft durch
eine Öffnung 196,
die in der Bolzenhaltekammer 194 gebildet ist. Die Enden
der Wände
der Bolzenhaltekammer 194 nahe des Stabilisierungsarms 166 können abgeschrägt sein,
so dass die Wände
nicht den Arm 166 behindern. Der zylindrische Schwenkbolzen 164' ist schwenkbar
in der Bolzenhaltekammer 194 befestigt. Nasen 195 hängen über die
Enden der Stange 174, wodurch sichergestellt wird, dass
der Bolzen 164' oder 164 in
der Bolzenhaltekammer 194 bleibt.
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Im
Gegensatz zu den Ventilklappen, die mit Bezug auf 2–11 dargestellt
und beschrieben wurden, schwenken die Schwenkbolzen 164' oder 164 nach
oben (im Gegensatz zum festen Verbleib an Ort und Stelle und nur
Bewegen der Membranklappe) bei zunehmendem Luftstrom. Das heißt mit Bezug
auf 12–17,
wenn Luftdruck einer Unterseite der Membranklappe 162 zugeführt wird, schwenkt
die zylindrische Stange 174 nach oben mit Bezug auf die
Bolzenhaltekammer 194. So kann der Stabilisierungsarm 166 sich
nach oben bewegen anstatt nur die Membran 162. Eine Schwenktoleranz kann
eingestellt oder reguliert werden, um einen gewünschten Betrag an Schwenkwiderstand
zu schaffen. Das heißt,
der Schwenkbolzen 164 oder 164' kann bei einem bestimmten Luftdruck
in eine offene Position schwenken und zurück in eine geschlossene Position,
wenn der Luftdruck unter dem bestimmten Druck liegt. Der Anschlagsblock 178 und/oder
die Anschlagstange 180 und der Anschlagsbalken 182 steuern
den Bereich der Aufwärtsdrehung,
wie oben beschrieben.
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18 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Luftdurchgangskammer 200 eines
Druckentlastungsgehäuses 202 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Luftdurchgangskammer 200 kann
die gleiche sein wie die oben beschriebenen, mit dem Zusatz einer
Klappendichtung 204, welche eine Luftöffnung 206 um einen Rand 208 eines
Klappensitzes 210 umgibt. Die Klappendichtung 204 kann
aus einem Elastomermaterial gebildet sein, wie z. B. Gummi, und
liefert eine fluiddichte Barriere. Die Klappendichtung 204 kann
auf dem Klappensitz 210 angeformt sein.
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Eine
Wand 212 des Druckentlastungsgehäuses 202 kann einen
Kanal 214 aufweisen, welcher ein Dichtungsband 216 aufnimmt
und festhält,
das die innere Klappendichtung 204 mit einer äußeren Dichtung 218 verbindet,
welche einen äußeren Umfang
des Druckentlastungsgehäuses 202 umgibt.
Es können
mehr oder weniger Dichtungsbänder 216 verwendet
werden. Zum Beispiel kann ein Dichtungsband die Klappendichtung 204 mit
der äußeren Dichtung
in Bereichen über
jede der vier Wände
verbinden. Ferner können
das Dichtungsband 216 und die Klappendichtung 204 miteinander
durch ein angrenzendes Stück
Elastomermaterial verbunden sein, das die Wände des Gehäuses 202 bedeckt.
Daher können
die innere Klappendichtung 204 und die äußere Dichtung 218 als
ein einstückiges
Elastomermaterial gebildet sein, das (i.) eine Dichtungsschnittstelle
mit einer Öffnung
in einem Rahmen bildet, in welchem das Druckentlastungsgehäuse positioniert ist,
und (ii.) eine Dichtungsschnittstelle zwischen der Klappendichtung 210 und
einer Ventilklappe. Wahlweise können
die innere Klappendichtung 204 und die äußere Dichtung 218 als
separate und einzelne Teile gebildet sein, welche nicht durch das
Dichtungsband 216 verbunden sind. Nichtsdestotrotz ermöglicht ein
als eine Einheit ausgebildetes Dichtungselement, wie in 18 dargestellt,
einen schnelleren und effizienteren Formungs- und Montageprozess.
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19 zeigt
eine isometrische Vorderansicht einer Klappe 220, welche
die Luftöffnung 206 des
Druckentlastungsgehäuses 202 fest
bedeckt (in 18 dargestellt), wodurch eine
Druckentlastungsanordnung gebildet wird. In der geschlossenen Position
sitzen die äußeren Ränder der
Ventilklappe 220 über
der Klappendichtung 210, so dass sie direkt an der inneren
Klappendichtung 204 anliegen, was eine Dichtungsschnittstelle
dazwischen schafft.
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Die
in 18 und 19 dargestellten
und beschriebenen Dichtungselemente können bei alten oben beschriebenen
Ausführungsformen
verwendet werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung liefern Membranklappen, welche so ausgelegt sind,
dass sie an ihren Rändern
sich von den Luftdurchgangswänden
abheben, und nicht als gesamter Körper. So verringern oder minimieren
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung hörbare
Flattergeräusche.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung liefern eine robuste Druckentlastungsanordnung,
welche abgestimmt und angepasst werden kann, um Luftstrom- und Dichtungsanforderungen
eines speziellen Nutzers zu erfüllen.
Ferner können
die oben beschriebenen Ausführungsformen
durch einfache Bearbeitung hergestellt werden. Ein Nutzer positioniert
zum Beispiel nur den Bolzen der Ventilklappe in der Bolzenkammer
des Gehäuses,
wodurch ein schneller und einfacher Montageprozess geschaffen wird.
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Außerdem liefern
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Druckentlastungsanordnungen mit geringerer
Tiefe, leichterem Gewicht und verringerter Größe im Vergleich zu herkömmlichen
Designs. Dies ist der Fall, da Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, im Gegensatz zu herkömmlichen
Konstruktionen, sich nicht vollständig auf Gravitation verlassen,
um die Ventilkappe geschlossen zu halten.
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Während verschiedene
räumliche
Begriffe, wie obere, untere, mittlere, seitlich, horizontal, vertikal
und ähnliches
verwendet werden können,
um Teil der beschriebenen Ausführungsformen
zu beschreiben, ist es klar, dass solche Begriffe nur mit Bezug auf
die in den Zeichnungen dargestellten Ausrichtungen verwendet werden.
Die Ausrichtungen können umgekehrt,
gedreht oder anderweitig geändert
werden, so dass z. B. ein oberer Teil ein unterer Teil ist und umgekehrt,
horizontal vertikal wird, und ähnliches.
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Variationen
und Modifikationen des Vorstehenden liegen im Umfang der Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung. Es ist klar, dass hier offenbarte und definierte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sich auf alle alternativen Kombinationen
von zwei oder mehr der einzelnen Merkmale erstrecken, welche im
Text erwähnt
wurden oder aus ihm offensichtlich sind und/oder aus den Zeichnungen.
Alle dieser unterschiedlichen Kombinationen stelle verschiedene
alternative Aspekte der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar. Die hier beschriebenen Ausführungsformen
erläutern
die besten bekannten Arten zu Ausführung der Erfindung und versetzen
andere Fachleute in die Lage, die Erfindung anzuwenden. Die Patentansprüche sollen
so ausgelegt werden, dass sie alternative Ausführungsformen in dem durch den
Stand der Technik erlaubten Ausmaß einschließen.
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Verschiedene
Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Patentansprüchen dargelegt.
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Zusammenfassung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung liefern eine Druckentlastungsanordnung,
welche ein Hauptgehäuse
(20) mit einer Luftdurchgangskammer (22) und einer
Ventilklappe (34), welche auf oder in der Luftdurchgangskammer
angeordnet ist, aufweisen kann. Die Ventilklappe weist eine Membranklappe
(52) und ein Stabilisierungselement (48) auf,
das sich zu einer Mitte der Membranklappe hin erstreckt. Das Stabilisierungselement
verhindert, dass die Mitte der Membranklappe aufklappt, aber ermöglicht äußeren freien
Rändern
der Membranklappe sich zu öffnen,
wenn ein Luftstrom mit einem bestimmten Druck aus einer Öffnungsrichtung
auf die Membranklappe wirkt.