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一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构
申请号	CN201610420327.3	申请日	2016-06-14	公开(公告)号	CN105927772B	公开(公告)日	2019-04-19
申请人	深圳市宏电技术股份有限公司;			发明人	李丛; 赵军华; 徐利平; 周志明;
摘要	本发明公开了一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，包括固定在设备上的安装模块和配合安装在所述安装模块上的金属通气件，安装模块具有通道与设备内部连通，所述金属通气件内部设置有导气通道，所述导气通道为贯穿金属通气件的通孔，所述金属通气件与安装模块在两者的连接处设置有ePTFE微孔膜，所述ePTFE微孔膜位于安装模块的通道与金属通气件的导气通道之间。该种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构具有防水透气性能好、应用范围广、使用寿命长等现有技术所不具备的优点。
权利要求	1.一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，其特征在于：包括固定在设备(1)上的安装模块(2)和配合安装在所述安装模块(2)上的金属通气件(3)，安装模块(2)具有通道与设备内部连通，所述金属通气件(3)内部设置有导气通道，所述导气通道为贯穿金属通气件(3)的通孔，所述金属通气件(3)与安装模块(2)在两者的连接处设置有ePTFE微孔膜(5)，所述ePTFE微孔膜(5)位于安装模块(2)的通道与金属通气件(3)的导气通道之间，所述ePTFE微孔膜(5)上下两侧设置有防水圈(4)，其中一个防水圈(4)抵靠到金属通气件(3)的端部，另一个防水圈(4)抵靠到安装模块(2)上对应的位置，所述ePTFE微孔膜(5)、所述防水圈(4)和所述金属通气件(3)共同构成防水透气模块，所述导气通道和所述金属通气件共同构成压差平衡模块，所述金属通气件(3)为金属螺柱，所述金属螺柱侧部开设有导气槽(31)，所述导气槽(31)从金属螺柱的侧部延伸到金属螺柱的头部并与金属通气件(3)上的导气通道的出口连通，所述金属螺柱上套设有防水胶套(6)，所述导气槽(31)与金属螺柱的外部空间连通。 2.根据权利要求1所述的一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，其特征在于：所述安装模块(2)为固定安装在设备(1)上的金属螺母，所述金属通气件(3)为与金属螺母配合螺纹连接的金属螺柱，所述ePTFE微孔膜(5)位于金属螺母与金属螺柱之间，ePTFE微孔膜(5)的上下两侧设置有防水圈(4)。 3.根据权利要求2所述的一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，其特征在于：所述设备(1)为塑胶外壳设备，所述金属螺母通过注塑成型技术注塑在设备(1)外壳上。 4.根据权利要求1所述的一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，其特征在于：所述设备(1)为金属外壳设备，所述安装模块(2)为设备金属外壳上开设的安装螺孔，所述安装螺孔为金属螺孔，所述金属通气件(3)为与所述安装螺孔配合连接的金属螺柱，所述ePTFE微孔膜(5)位于所述金属螺孔内。 5.根据权利要求4所述的一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，其特征在于：所述金属螺孔内部具有一阶梯位，所述ePTFE微孔膜(5)的周沿下侧面压在所述阶梯位上，所述金属螺柱安装在金属螺孔上并将ePTFE微孔膜(5)压紧在所述阶梯位上，ePTFE微孔膜(5)的上下两侧设置有防水圈(4)。
说明书全文	一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构技术领域 [0001] 本发明涉及一种防水透气技术领域的方案，特别是一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构。背景技术 [0002] 防水透气的结构，市面上现在有很多同类型的设计和产品。但目前几乎都是片面强调基于PTFE的防水防尘透气结构设计，却忽略一些关键因素：并不是所有的PTFE都具有防水防尘透气的功能，只有ePTFE微孔膜才真正具有优异的防水防尘透气性能；ePTFE微孔膜边缘受力不均匀时导致表面褶皱变形；长时间泡水和内外压差导致的ePTFE微孔膜破裂。这些因素会导致设备短期内可以防水，但长期工作却存在漏水的安全隐患。 [0003] ePTFE微孔膜是近几年来应用越来越广泛的一种防水透气材料，既能够像传统的密封胶一样防水，又能够防尘透气，十分适用于要求同时具备防水防尘、透气的设备和环境。 [0004] ePTFE是以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成的多微孔膜。具有无数个孔径为0.1～0.5μm的微孔，比轻雾直径(20μm)小得多，而远远大于水蒸气的直径(0.0004μm)，因而水蒸气可透过，但水由于表面张力的阻抗而通不过，某些有毒气体或气溶胶也通不过，可广泛应用于防水防尘、透气的环境。 [0005] 在一定的气压范围内，使系统内外压差保持动态平衡。即当系统外的压强增大时，通过导气槽内的液体位置变化，保证被控系统压强相应增大。反之，当系统外的压强减小时，导气槽内的液体被排出，保证被控系统压强相应减小。再加上ePTFE微孔膜的防水防尘透气性能，能够保证设备内的传感器一端压力与外界大气压相同，使得压差测量模式保证测量不受到空气密度、温度、海拔和外界环境变化的影响。 [0006] 专利201420858097.5(实用新型)公开了一种带有透气膜的透气胶塞，包括ePTFE微孔膜和透气胶塞，其中在透气胶塞内注塑、压接有ePTFE微孔膜。此透气胶塞避免了组装时漏装ePTFE微孔膜的情况，能够保证防水性能。此专利无法在生产时注塑到其他塑胶结构件上，也无法很牢固的固定在金属结构件上，适用范围很窄。 [0007] 专利201420778418.0(实用新型)公开了一种表压传感器外壳防水结构，包括防水透气阀、传感器外壳和传感器电路，其中防水透气阀通过安装孔固定在传感器外壳上，传感器电路安装在内腔里，内腔之间通过小孔连通，所述传感器外壳完成安装后满足密封防水。这种设计能够在满足传感器外壳内腔与外部大气环境相通，保持外壳内外压力平衡，消除因气压差导致的测量误差，同时阻隔污染物、水和其他腐蚀性液体等进入内腔侵害传感器电路。此专利无法应用到包含传感器在内的整体设备，而且水会和防水透气阀内部的防水透气膜直接接触，在使用时会缩短防水透气膜的使用寿命。 [0008] 专利201110143500.7(发明专利)公开了一种屏蔽防水透气阀，包括主体、密封塞、内密封圈、外密封圈和防水透气膜，所述主体由倒置的盖和螺纹管构成的T型管，所述盖的底面没有与螺纹管内腔相通的通孔，所述盖的上端设有两个相对轴心对称的第一开口槽，所述防水透气膜安装于盖的内腔底部，所述内密封圈安装于防水透气膜的上面，所述密封塞安装于内密封圈的上面并将内密封圈压紧，所述外密封圈安装于所述螺纹管的上端，其中还包括屏蔽网，所述屏蔽网安装于防水透气膜的下面。该发明通过在主体的盖内腔底部安装屏蔽网，使该阀保持防水透气效果的同时具有屏蔽机壳外部磁场的作用，且灰尘不能进入机壳内腔。这种屏蔽防水透气阀主要利用防水透气膜直接遇水阻隔的特点实现防水，借助于屏蔽丝等材料实现电磁屏蔽性。此专利的缺点同专利201420778418.0，无法应用到包含传感器在内的整体设备，而且水会和防水透气阀内部的防水透气膜直接接触，在使用时会缩短防水透气膜的使用寿命。 [0009] 专利201210338554.3(发明专利)公开了一种内置气压计的终端设备的防水结构及控制方法，包括防尘网、防水筛网、水滴检测装置、控制阀以及气压计。具体方案为：防水结构为终端设备的内置腔体，防水结构在终端设备的外壳上具有开口，以使得防水结构内的气压与外界气压连通，防水结构内部设置有气压计，开口与气压计之间设置有防尘网，并且防尘网与气压计之间设置有防水筛网，防水筛网与气压计之间设置有水滴检测装置，水滴检测装置与气压计之间设置有控制阀；水滴检测装置和控制阀电连接，当水滴检测装置检测到的水量达到水量阀值时，关闭控制阀。主要利用的是电磁感应原理，电磁铁在通电的同时产生磁性、吸住铁磁性隔板，铁磁性隔板和电磁铁表面都涂有防水硅胶，闭合之后达到防水的目的。此方法结构复杂，需要防尘网、防水筛网、水滴检测装置、控制阀以及气压计一起才能做到防水，任何一个环节出现问题，都可能导致设备整体防水失效。在设备长时间被水浸泡时，电磁铁一直导通，功耗大、浪费电能，在电池供电环境时尤不可取。 [0010] 在偏远复杂的野外环境，很多设备都依靠电池和太阳能等结合的方式供电。为尽可能的减少更换电池和ePTFE微孔膜的频率，依靠消耗电能来实现防水甚不可取。 [0011] 上述的现有设备具有适用范围窄、受环境影响大、防尘防水性能不佳、使用寿命短等技术缺陷，所述种种缺陷严重限制了本领域进一步向前发展和推广应用。发明内容 [0012] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，解决了现有技术防尘防水性能差、使用范围局限、使用寿命短等技术缺陷。 [0013] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： [0014] 一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，包括固定在设备上的安装模块和配合安装在所述安装模块上的金属通气件，安装模块具有通道与设备内部连通，所述金属通气件内部设置有导气通道，所述导气通道为贯穿金属通气件的通孔，所述金属通气件与安装模块在两者的连接处设置有ePTFE微孔膜，所述ePTFE微孔膜位于安装模块的通道与金属通气件的导气通道之间。 [0015] 作为上述技术方案的改进，所述ePTFE微孔膜上下两侧设置有防水圈，其中一个防水圈抵靠到金属通气件的端部，另一个防水圈抵靠到安装模块上对应的位置。 [0016] 作为上述技术方案的进一步改进，所述金属通气件为金属螺柱，所述金属螺柱侧部开设有导气槽，所述导气槽从金属螺柱的侧部延伸到金属螺柱的头部并与金属通气件上的导气通道的出口连通，所述金属螺柱上套设有防水胶套，所述导气槽与金属螺柱的外部空间连通。 [0017] 作为上述技术方案的另一种改进，所述金属通气件为金属螺母，所述导气通道为贯穿金属螺母的导气通孔，所述金属螺母的导气通孔的出口向着下方设置。 [0018] 作为上述技术方案的进一步改进，所述安装模块为固定安装在设备上的金属螺母，所述金属通气件为与金属螺母配合螺纹连接的金属螺柱，所述ePTFE微孔膜位于金属螺母与金属螺柱之间，ePTFE微孔膜的上下两侧设置有防水圈。 [0019] 作为上述技术方案的进一步改进，所述设备为塑胶外壳设备，所述金属螺母通过注塑成型技术注塑在设备外壳上。 [0020] 作为上述技术方案的另一种改进，所述设备为金属外壳设备，所述安装模块为设备金属外壳上开设的安装螺孔，所述安装螺孔为金属螺孔，所述金属通气件为与所述安装螺孔配合连接的金属螺柱，所述ePTFE微孔膜位于所述金属螺孔内。 [0021] 作为上述技术方案的进一步改进，所述金属螺孔内部具有一阶梯位，所述ePTFE微孔膜的周沿下侧面压在所述阶梯位上，所述金属螺柱安装在金属螺孔上并将ePTFE微孔膜压紧在所述阶梯位上，ePTFE微孔膜的上下两侧设置有防水圈。 [0022] 本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，所述防水透气结构通过安装模块(金属螺母或金属螺孔)、金属通气件(金属螺柱)和ePTFE微孔膜等形成防水透气模块和压差平衡模块，实现ePTFE微孔膜和液体隔离、防尘防水和压差平衡的功能，具有适用范围广、性能可靠、实施方便、使用寿命长的优点。该种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构解决了现有技术防尘防水性能差、使用范围局限、使用寿命短等技术缺陷。附图说明 [0023] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0024] 图1是本发明实施例1的原理示意图； [0025] 图2是本发明实施例1的结构拆分图； [0026] 图3是本发明实施例1中金属通气件的结构示意图； [0027] 图4是本发明实施例1中安装模块的结构示意图； [0028] 图5是本发明实施例1的工作流程示意图； [0029] 图6是本发明实施例2的原理示意图； [0030] 图7是本发明实施例2的结构拆分图； [0031] 图8是本发明实施例2的工作流程示意图。具体实施方式 [0032] 以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1-8。 [0033] 实施例1：具体参照图1-5。 [0034] 一种基于ePTFE微孔膜和压差平衡技术的防水透气结构，包括固定在设备1上的安装模块2和配合安装在所述安装模块2上的金属通气件3，安装模块2具有通道与设备内部连通，所述金属通气件3内部设置有导气通道，所述导气通道为贯穿金属通气件3的通孔，所述金属通气件3与安装模块2在两者的连接处设置有ePTFE微孔膜5，所述ePTFE微孔膜5位于安装模块2的通道与金属通气件3的导气通道之间。 [0035] 优选地，所述ePTFE微孔膜5上下两侧设置有防水圈4，其中一个防水圈4抵靠到金属通气件3的端部，另一个防水圈4抵靠到安装模块2上对应的位置。 [0036] 优选地，所述金属通气件3为金属螺柱，所述金属螺柱侧部开设有导气槽31，所述导气槽31从金属螺柱的侧部延伸到金属螺柱的头部并与金属通气件3上的导气通道的出口连通，所述金属螺柱上套设有防水胶套6，所述导气槽31与金属螺柱的外部空间连通。 [0037] 优选地，所述安装模块2为固定安装在设备1上的金属螺母，所述金属通气件3为与金属螺母配合螺纹连接的金属螺柱，所述ePTFE微孔膜5位于金属螺母与金属螺柱之间，ePTFE微孔膜5的上下两侧设置有防水圈4。 [0038] 在一种实施方案中，所述设备1为塑胶外壳设备，所述金属螺母通过注塑成型技术注塑在设备1外壳上。 [0039] 在另一种实施方案中，所述设备1为金属外壳设备，所述安装模块2为设备金属外壳上开设的安装螺孔，所述安装螺孔为金属螺孔，所述金属通气件3为与所述安装螺孔配合连接的金属螺柱，所述ePTFE微孔膜5位于所述金属螺孔内。 [0040] 在实施时，当设备1为非金属件时，因为金属和塑胶的伸缩性不同，无法保证安装效果。故需要将金属螺母采用注塑等方法做到防水设备上，且金属螺母和金属螺柱选用相同材质。 [0041] 当设备1为金属件时，可直接在设备1上打孔攻丝做出安装螺孔，此时金属螺孔为防水设备上打孔攻丝做出的安装孔，和相同材质的金属螺柱螺纹配套，所述安装螺孔作为上述的安装模块2使用。 [0042] 优选地，所述金属螺孔内部具有一阶梯位，所述ePTFE微孔膜5的周沿下侧面压在所述阶梯位上，所述金属螺柱安装在金属螺孔上并将ePTFE微孔膜5压紧在所述阶梯位上，ePTFE微孔膜5的上下两侧设置有防水圈4。 [0043] 在上述实施例中，包含有防水透气模块和压差平衡模块。 [0044] (1)防水透气模块 [0045] ePTFE微孔膜5是该模块的核心，参照图1，图1是总体结构示意图。防水透气模块主要由ePTFE微孔膜5、防水圈A、防水圈B、金属螺母或金属螺孔、金属螺柱组成。在外界液位高出设备1太多时，压差平衡模块失效，液体通过导气槽进入到金属螺柱内部，ePTFE微孔膜5起到隔离液体的作用，在防水的同时、保证设备的内外压差平衡。 [0046] (2)压差平衡模块 [0047] 导气槽31和防水胶套6该模块的核心，参照图1。压差平衡模块主要有导气槽31、防水胶套6金属螺母或金属螺孔、金属螺柱组成，在设备1被液体淹没时、压差平衡模块开始起作用。 [0048] 参照图5， [0049] A.设备1内气压大于等于设备1外液压与气压的压力之和。 [0050] 此时说明液体没有淹没设备1，设备1处于一种内外气压平衡状态。 [0051] B.设备1内气压小于设备1外液压与气压的压力之和。 [0052] I、当液位淹没设备1的高度小于高度限制时，此时液体只有一小部分进入到导气槽31中，未进入到金属螺柱内部。当设备外部的液位降低时，液体在压差平衡系统的作用下被排出出导气槽31外，压差平衡系统达到新的平衡。 [0053] II、当液位淹没设备1的高度大于高度限制时，液体通过导气槽31进入到金属螺柱内部，和ePTFE微孔膜5直接接触，此时主要是ePTFE微孔膜5在起作用。当设备1外部的液位重新下降时，在压差平衡作用下，金属螺柱内部的液体可通过导气槽31部分排出，压差平衡系统达到新的平衡。 [0054] 液位的限制高度用于评估液位超过设备1多高时ePTFE微孔膜会起作用，对防水效果本身影响不大。而液位的限制高度，仅取决于导气槽的长度。 [0055] 充分利用压差平衡原理，在不耗能的前提下实现设备1内外压差的动态平衡和整个设备1的防水透气效果，做到防水防尘、透气；且通过将非腐蚀性液体和ePTFE微孔膜5的隔离，大大延长ePTFE微孔膜5的使用寿命。当外界环境条件变化时，ePTFE微孔膜5还能够极大的降低设备1内部结雾和结露的概率，在极端环境下使用寿命长且无故障免维护，经济实惠、安全可靠。 [0056] 实施例2：参照图6-8。 [0057] 本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于：所述金属通气件3为金属螺母，所述导气通道为贯穿金属螺母的导气通孔32，所述金属螺母的导气通孔32的出口向着下方设置。 [0058] 此实施例与实施例1的原理基本相同，参照图8，当设备1被液体淹没时，系统外的压强增大，外界空气通过ePTFE微孔膜5进入设备内，而液体被阻隔在设备外，保证被控系统内部的压强相应增大。反之，当系统外的压强减小时，设备1内的气体通过ePTFE微孔膜5排出，保证被控系统压强相应减小。再加上ePTFE微孔膜5的防水防尘透气性能，能够保证设备1内的传感器一端压力与外界大气压始终保持相同，使得压差测量模式保证测量不受到空气密度、温度、海拔和外界环境变化的影响。 [0059] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。