CN110915311A - 带有内部压力降低的防爆壳体 - Google Patents

Abstract

根据本发明的壳体能够为了降低内部爆炸压力而在内部设有优选包围壳体的至少两个侧的由开放式多孔材料组成的衬里。附加地或备选地，在壳体中能够布置有由开放式多孔材料、尤其是粘合的纤维材料组成的成形体。

Description

带有内部压力降低的防爆壳体

技术领域

本发明的主题是一种防爆壳体、尤其是防护等级为Ex-d的单腔室或多腔室式的壳体。

背景技术

在有爆炸风险的领域中通常使用防护等级为Ex-d的壳体。这样的壳体构造成如此有抵抗能力，使得所述壳体经受住在其内部空间中发生的易爆的气体混合物的点燃并且经受住由于出现的爆炸随之而来的压力提高。此外，壳体如此设计，使得从所述壳体中没有火焰或灼热的、作为点火源起作用的颗粒能够到达外部。如果存在缝隙，则所述缝隙必须具有最小长度并且不可以超过最高宽度。存在的壳体开口设有压力卸载体，所述压力卸载体也被称为防火过滤件并且防止在壳体中点燃的火焰向外穿透并且将存在于周围环境中的有爆炸能力的混合物点燃，其中，其另一方面促使与周围环境的压力平衡。

DD 261063 A3描述了一种防爆壳体，该防爆壳体带有布置在其内部空间中的多孔的主体，所述主体例如由带有开放的连贯的孔或缝隙的矿渣棉、玻璃棉、金属或陶瓷组成。这样的布置在壳体中的主体应导致爆炸压力下降约90%。

DE 198 60 286 B4公开了一种设置成用于屏幕的壳体，该壳体的内部空间部分地以用于使爆炸压力下降的多孔的缓冲材料来填充。该材料具有大量在横截面方面小的、不闭合的、而是连贯的呈孔或缝隙的形式的通道。爆炸压力由此应被减少到仅爆炸压力的约百分之10，其在其它情况下会在空的壳体中出现。

进一步地，DE 10 2014 206433 B3提出一种在设有玻璃片材的防爆壳体中的平板电脑的组件，其中，在平板电脑中布置有由开放式多孔石棉、石英棉、玻璃棉、金属泡沫或同类物组成的缓冲元件。

已知的带有由开放式多孔材料组成的主体的壳体部分地涉及如下专门解决方案，所述专门解决方案相对占用空间的和/或与专门的给定条件、例如平板电脑非常匹配。

与此相对，DE 10 2013 109 259 A1描述了一种防护等级为抗压封装(Ex-d)的防爆壳体，在该壳体的壳体壁中设置有多孔的压力卸载体，在壳体中构建的爆炸压力能够通过该压力卸载体向外穿透。根据US 4,180,177以及根据DE 10 2010 016 782 B4的壳体也利用这种原理。

这种压力卸载体在这样的壳体的组件下在不利的周围环境下经受污染或在受天气影响的情况下经受发芽、结冰和/或腐蚀。对这样的情形的考虑导致耗费的提高。

发明内容

本发明的任务，给出一种用于防爆壳体的设计方案，该设计方案能够在许多方面被应用并且耗费少。

所述任务利用根据权利要求1所述的壳体组件以及利用根据权利要求9所述的壳体组件来解决:

根据本发明的壳体包括带有多个壁的壁组件，所述多个壁包围内部空间。在壁组件的壁中的至少两个壁处布置有开放式多孔材料。通过将开放式多孔材料布置在两个不同的例如彼此对置的或相对彼此处于一定角度下的壁处，特别高效地消除在壳体中触发的压力波。这不仅当设有开放式多孔材料的壁中的每个壁全面积地设有所述材料时适用，而且当在设有所述材料的壁中的一个或多个壁的情况中所述材料仅在所涉及的壁的部分区域上延伸时适用。

即使当仅使用相对薄的由开放式多孔材料组成的层时，利用至少两个或多个壁面用于安置开放式多孔材料(该开放式多孔材料缓冲打到其上的或沿着其传播的压力波)也导致大的主动的缓冲面积并且由此导致高的缓冲作用。由此，壳体的内部空间的可供用于容纳部件使用的部分通过开放式多孔材料仅少量减少。在壳体中，壁能够部分地或完全地以多孔的材料来进行衬里施覆(auskleiden)。多孔的材料一方面作为没有点燃能力的卸载体积起作用，并且另一方面作为针对侵入的火焰前沿的熄灭体积起作用。球形的爆炸前沿立刻尽可能快地大面积地被衬里吸收，其中，促使了未燃烧的气体的冷却和吸收。由此，一方面参与燃烧或爆炸的气体的量减少，并且另一方面通过气体冷却使压力减小。通过给壳体在内部完全地以开放式多孔材料进行衬里施覆，获得对于壳体而言理想的面积因素/体积因素。

通过布置开放式多孔材料、优选仅布置在所述壁处，获得大的连通的用于运行器件、开关和同类物的装入空间。

优选地，开放式多孔材料布置成紧挨地贴靠在至少两个壁处。由此所得到的在开放式多孔材料与壳体壁之间的热传递冷却开放式多孔材料，从而所述开放式多孔材料具有高的起降低压力作用的效果。壳体壁形成热地联接到开放式多孔材料处的蓄热件。

开放式多孔材料能够全面积地、材料配合地或仅局部材料配合地与抗压壳体的壁连接。为此，多孔的材料能够与所述壁焊接或，当壳体以铸造方法制造时通过带入到铸造模具中通过原型成形与壳体壁连接。能够利用其它机械的形状配合和/或材料配合的连接可行方案。开放式多孔材料例如能够由格栅结构镶边，该格栅结构与壁组件连接。格栅结构能够是线材格栅、带孔板材，塑料格栅或同类物。

所述多孔的材料优选构造为厚度基本上保持不变的板或垫，从而背离壁的面布置成相对于该壁平行地或以锐角的角度伸延。由此，在内部空间中，开放式多孔材料的至少两个面基本上相对而置或相对彼此成角度。这两者导致对动态穿透的火焰前沿的有效缓冲。

在所述壁的没有开放式多孔材料的部位处或在所述壁的由开放式多孔材料覆盖的部位处，能够布置有压力卸载体。开放式多孔材料本身不提供或不必提供相对火焰击穿的安全性，而向外的防火焰击穿性通过所述一个或多个压力卸载体提供。开放式多孔材料首先用于气体冷却并且由此用于吸收热能并且用于降低压力峰值。在气体流动方面，由开放式多孔材料形成的热吸收装置和防火焰击穿件依次布置。通过将不防火焰击穿的材料与防火焰击穿件相组合提供带有改善的有效性的压力卸载。这不取决于开放式多孔材料是仅安置在唯一的壳体壁的内侧处还是安置在多个壳体壁处而适用。

然而在一种优选的实施方式中，能够省去压力卸载体并且由此省去外部的压力平衡，其方式为，在内部安置在所述壁处的开放式多孔材料导致快速的冷却并且由此导致完全显著的压力降低。开放式多孔材料能够通过一个或多个由金属泡沫、烧结的金属颗粒、金属纤维、尤其是不锈钢棉、其它金属纤维、金属线材、金属条、矿物的纤维、如玻璃纤维、石棉纤维、石英纤维和同类物组成的主体来形成。开放式多孔材料能够具有格栅结构、网眼结构或织物结构并且尤其是由格栅结构、网眼结构或织物结构的多个相叠靠放的层形成。这些层能够松弛地相叠靠放或例如通过烧结或通过其它技术相互连接。由线材材料或纤维材料组成的主体能够涉及针毡的组件、也就是说杂乱纤维铺设件带有毡合的、然而在材料方面彼此不粘合的纤维。根据需要，也能够存在纤维彼此间在材料方面的粘合、例如通过粘合剂或通过烧结来粘合。所述纤维导致所吸收的压力波由于热吸收而冷却并且通过内部的、所述纤维彼此的摩擦导致压力波的动力学方面的能量的消除。优选的是带有高的蓄热容量的材料、如石棉或陶瓷棉。

所述开放式多孔材料的纤维材料能够被预压成呈板、立方体或其它形状的造型的主体，它们能够被放入、粘入或拧入到壳体中或它们通过支架来保持。然而，纤维体的压缩优选这样弱，使得多孔的材料的间距和缝隙至少处于经典的防爆炸的极限缝隙宽度之上的一些点处，也就是说冷却效果、流动效果或其它动力学的效果(其能防止存在于材料中的气体点燃或能防止火焰前沿穿透通过材料)不存在或不连续地存在。尤其是当开放式多孔材料具有高的热容量、例如在玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维、石纤维的情形中是这种情况，尽管如此仍实现高的压力降低。

所述开放式多孔材料也能够通过无机或有机粘合剂粘合到如此程度，使得产生形状稳定的开放式多孔体。所述形状稳定的开放式多孔体不必必然地联接到所述壁处。这样的预成形的粘合的纤维体也能够从四个、五个或六个侧可接近地布置在壳体中。该纤维体即使在没有壁联接的情况下也起减小压力的作用并且能够备选于或附加于之前描述的壳体的带有开放式多孔材料的衬里来应用。布置在壳体壁处的开放式多孔材料也能够通过有机或无机粘合剂在其形状方面稳定化。

附图说明

本发明的实施例由权利要求书、附图和说明书得出。其中：

图1以示意性图示示出根据本发明的带有不同的用于压力降低的措施的壳体；

图2示出来自根据图1的壳体的起降低压力作用的开放式多孔体的局部；

图3和4分别以示意性的横截面图示示出根据本发明的壳体的另外的实施方式。

具体实施方式

在图1中示出防爆壳体10，该壳体包括多个壁11,12,13,14，所述多个壁包围限界向外封闭的内部空间15。壁11至14与未进一步示出的底部和盖部一起形成壁组件16。该壳体的底部和盖部能够与壁11至14固定地亦或可脱开地连接。此外，所述底部和盖部同样被视作壁。

在内部空间15中能够布置有结构元件和部件、例如电路板17,18，所述结构元件和部件带有布置在其上的电的结构元件，所述电的结构元件能够形成点火源。

在壳体10的至少两个壁11,12处布置有开放式多孔材料19,20、例如呈板、立方体或垫的造型的开放式多孔材料，该开放式多孔材料分别完全地或部分地覆盖相应的壁11,12。开放式多孔材料能够包括呈可运动形式的或呈彼此间连接形式的纤维或颗粒。该开放式多孔材料能够包含有规律地或无规律地构造和布置的孔隙。例如能够涉及带有一个或多个彼此叠置的由金属线材、金属绳或金属条组成的格栅的格栅结构，所述金属线材、金属绳或金属条布置成格栅形的或作为织物布置。金属线材、金属绳或金属条彼此间连接或它们松弛地例如层式地相叠靠放。金属线材，金属条或金属绳也能够被成形为其它的网眼织物(Maschenware，有时称为针织品)、例如成形为针织物或层压件。线材、绳或条也能够由其它的吸收热的材料组成。

在此，开放式多孔材料优选布置成紧挨地贴靠到相应的壁11,12处并且进一步优选与所述壁连接。该连接能够通过全面积的粘接、焊接或通过其它连接措施来实现，它们导致材料配合的部分面积或全面积的连接。备选地或附加地，开放式多孔材料19,20能够保持在容纳部中，该容纳部例如通过格栅结构21形成。格栅结构21能够是带孔板材壳体、线材格栅、笼状件或同类物，其与壳体10连接并且使得开放式多孔材料19,20远离另外的内部空间15。

开放式多孔材料19,20在其相应朝着内部空间15指向的侧处具有面22,23，该面如所示出的那样相对彼此在小于180°的角度下布置。

备选于或附加于开放式多孔材料20，与开放式多孔材料19对置地布置有开放式多孔材料的另一区段24。其能够是和材料19,20一样的开放式多孔材料或其它开放式多孔材料。其能够具有相同的或不同的厚度。开放式多孔材料19,20同样能够具有相同的或不同的厚度。材料24具有朝向内部空间15的面25，该面与面22对置并且该面相对于面23在例如90°的角度下布置。

开放式多孔材料19,20和/或24形成内部的压力卸载装置。另外的内部的压力卸载装置能够通过开放式多孔体26形成，该开放式多孔体在至少四个侧处、优选在五个或六个侧处自由地、也就是说不贴靠在壁组件的壁中的一个处地布置在壳体10的内部空间15中。随后对主体26的阐释可选地也适用于开放式多孔材料19,20。

开放式多孔体26优选是纤维体，该纤维体的纤维通过粘合剂彼此间连接。图2示意性地示出来自主体26的局部。如可见的，多个纤维27以空间上不规则的布置相互交织并且在其交叉部位中的至少一些交叉部位处通过粘合剂28连接。所述纤维能够涉及金属纤维或矿物的纤维、尤其是玻璃纤维、石英纤维、石纤维、陶瓷纤维。粘合剂28能够是人造树脂、尤其是酚醛树脂。树脂份额这样小，使得存在于纤维27之间的孔隙保持开放。然而，该树脂份额这样大，使得开放式多孔体26具有显著的形状稳定性，从而该开放式多孔体在内部空间15中的爆炸被点燃时不散开并且尽可能不释放纤维或在任何情况下释放无害的量的纤维。

备选地，组成主体26的纤维、线材、丝线或颗粒也能够有规律地布置并且尽管如此仍能够利用粘合剂彼此间连接。纤维27能够涉及相同的也应用于开放式多孔材料19,20,24的纤维。所述纤维能够同样是预压缩的并且(如果期望)也设有粘合剂。

可选地，壳体10能够设有至少一个压力卸载装置29和/或30，所述至少一个压力卸载装置能在壳体内部空间与周围环境之间实现流动连接。两个压力卸载装置29,30是多孔的透气的带有防止火焰击穿的缝隙宽度和缝隙长度的主体。压力卸载装置29布置在壳体10的壁14的没有多孔的材料的区段中。附加地或备选地设置的压力卸载装置30从内部空间15看通过开放式多孔材料25覆盖。然而，所述开放式多孔材料不阻碍气体穿过。由吸收热的开放式多孔的、但不防火焰击穿的材料25与压力卸载装置30组成的这种组合方案能够独立于开放式多孔材料19,20应用。

图3示出根据本发明的壳体10的一种变型的实施方式。之前的描述内容在使用已经引入的附图标记的情况下相应地适用。区别于之前描述的壳体10，根据图3的壳体10在壳体的所有四个壁11,12,13,14处并且可选地附加地在未示出的底部和/或盖部处具有多孔的材料19,20,25,31。开放式多孔材料19,20,25,31形成沿着所述壁引导的局部中断的亦或不中断的层，该层截获在内部空间15中被点燃的火焰前沿并且吸收出现的压力波。

在图4中所示出的壳体10涉及构建在根据图3的壳体10上的实施方式。可选地，所述壳体具有压力卸载装置32，该压力卸载装置构造成防火焰击穿的并且布置在壁14中，膨胀体积33联接到该壁处。该膨胀体积能够通过子壳体34与周围环境隔开并且相对该周围环境封闭亦或具有开口，该子壳体经由所述开口与周围环境处于连接中。

附加地或备选地，在壁12中能够设置有压力卸载体35，该压力卸载体能实现朝着周围环境的压力卸载。防火焰击穿的压力卸载体35能够在内部又被多孔的材料20覆盖或裸露(freiliegen)。此外，能够设置有穿通引导装置36，其方式为，例如轴37引导通过壳体壁12。为此，轴37能够与壳体壁12确定防点燃击穿的缝隙38。轴37能够引导通过开放式多孔材料20并且将壳体10外部的元件之间的运动传递至壳体10内部的元件。

根据本发明的壳体10能够为了降低内部的爆炸压力在内部设有优选包括壳体10的至少两个侧的由开放式多孔材料组成的衬里。附加地或备选地，在该壳体中能够布置有由开放式多孔材料、尤其是粘合的纤维材料组成的成形体。

附图标记列表

10 壳体

11-14 壁

15 内部空间

16 壁组件

17,18 电路板

19,20 开放式多孔材料

21 格栅结构

22,23 开放式多孔材料的面

24 开放式多孔材料的区段

25 面

26 开放式多孔体

27 纤维

28 粘合剂

29,30 压力卸载装置

31 开放式多孔材料

32 压力卸载体

33 膨胀体积

34 子壳体

35 压力卸载体。

Claims (12)

1.一种壳体(10)、尤其是防护等级为ex-d的壳体，

所述壳体带有壁组件(16)，所述壁组件具有多个壁(11,12,13,14)，

所述多个壁包围内部空间(15)，

其中，所述壁组件(16)的壁中的至少两个壁(11,12)设有开放式多孔材料(19,20)。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述开放式多孔材料(10,20)布置成紧挨地贴靠在所述两个壁(11,12)处。

3.根据前述权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，所述材料(19,20)在安置有所述材料的所述壁(11,12)中的每个壁处具有背离壁的面(22,23)，所述面朝向所述内部空间(15)。

4.根据权利要求3所述的壳体，其特征在于，所述背离壁的面(22,23)平行于所述壁(11,12)或相对于所述壁以锐角的角度伸延地布置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，所述开放式多孔材料(19,20)是纤维材料。

6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，所述开放式多孔材料(19,20)由格栅结构(21)镶边，所述格栅结构与所述壁组件(16)连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，所述壁(11,21)的承载所述开放式多孔材料(19,20)的区域闭合地构造或仅具有防火焰击穿的缝隙(38)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，所述壁(11,21)的承载所述开放式多孔材料(19,20)的区域具有至少一个开口，所述开口设有透气的、防火焰击穿的主体(30)。

9.一种壳体，其带有壁组件(16)，所述壁组件具有多个壁(11,12,13,14)，所述多个壁包围内部空间(15)，其中，

在所述内部空间中布置有开放式多孔体(19,20,26)，

其特征在于，

所述开放式多孔体(26)由通过粘合剂(28)保持形状地粘合的、金属的或矿物的线丝组件组成。

10.根据权利要求9所述的壳体，其特征在于，所述线丝组件(26)具有金属线材、金属绳、金属条、金属纤维、玻璃纤维、石英纤维、岩石纤维、陶瓷纤维或由其组成的混合物。

11.根据权利要求9所述的壳体，其特征在于，所述粘合剂是人造树脂。

12.根据权利要求9所述的壳体，其特征在于，所述粘合剂是无机粘合物料。

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