CN114097150B - 防爆壳体的模块 - Google Patents

Abstract

根据本发明，提出了一种用于制造壳体（10）特别是抗压封装防护等级的壳体（10）的模块（11、11'），其中，所述壳体（10）包围内部空间（13），该内部空间适合于容纳可能形成点火源的组件。所述模块（11、11'）限定至少一个模块内部空间（22a、22b），该模块内部空间经由连接开口（26a、26b）与所述壳体（10）的内部空间（13）流体地连接。利用该模块可以制造具有不同内部容积大小的泄压的壳体。

Description

防爆壳体的模块

技术领域

本发明涉及特别是根据“抗压封装”防护等级（Ex d）的防爆壳体领域。

背景技术

防爆壳体在现有技术中是已知的。例如，DE 10 2017 112 159 A1公开了一种具有壳体壁的壳体，其带有内部空腔，这些内部空腔一方面有助于内部空间的泄压，并且另一方面有助于提高壳体壁的构造强度。

需要一种用于制造具有泄压的内部空间的壳体的改进方案。

发明内容

为了解决该问题，提出了一种根据权利要求1的模块：

根据本发明的模块形成根据本发明的用于制造壳体的模块化系统的模块类型。壳体可以特别根据抗压封装防护等级来设计。这种壳体必须能够承受爆炸性气体混合物的在壳体内部中发生的点燃和随后的压力提高。此外，壳体应经过设计，从而没有火焰或作为点火源的炽热颗粒能向外逸出。如果存在间隙，则这些间隙必须具有最小长度，且不得超过最大宽度。壳体开口可以配备透气的但阻燃的泄压体，这些泄压体也可以称为防火过滤器，并且防止在壳体内被点燃的爆炸向外逸出并点燃存在于周围环境中的爆炸性混合物。壳体包围内部空间，该内部空间用于容纳可能形成点火源的组件。

该模块限定了至少一个模块内部空间，该模块内部空间通过连接开口与壳体的内部空间流体地连接。连接开口可以属于模块。替代地或附加地，模块内部空间可以通过另一模块的连接开口与壳体的内部空间流体地连接。

根据本发明，也提出了一种用于制造具有模块的壳体的方法和一种至少带有该模块的模块化系统。

根据本发明的模块、根据本发明的壳体、根据本发明的方法和根据本发明的模块化系统的其它有利特征由以下说明得到：

模块内部空间可以与壳体的周围环境隔绝。替代地，在制造壳体时，模块内部空间通过壳体的至少一个吹出开口与壳体的周围环境流体地连接。

模块内部空间的壁面具有吸热作用，从而模块内部空间有助于降低压力峰值，并因此有助于降低壳体壁的机械负荷。模块内部空间可以通过一个或多个连接开口与内部空间连接。模块内部空间在此用作冷却-及泄压容积，由此减轻在内部空间中发生爆炸时的压力峰值。模块内部空间优选地具有比壳体的内部空间更大的表面积/容积比，从而侵入的气体比在内部空间中更好地冷却。

模块可以具有基本元件，该基本元件保持至少一个界定模块内部空间的壁元件。基本元件例如可以是L形（形成角度的）或U形。基本元件可以是框架形的。基本元件可以是铸件。至少一个壁元件可以是板材元件。模块内部空间可以在至少两个壁元件之间被界定，这些壁元件设置在基本元件的一侧上或基本元件的对置侧（例如内侧与外侧）上。

优选地，模块化系统的多个模块，例如多个（至少两个）同类的模块（相同类型的多个样品）和/或不同类型的模块可并排布置，以便形成由流体地连贯的模块内部空间组成通道。模块内部空间本身优选是通道状的、纵长的。模块例如可以布置成一排，以便形成通道。在比如由模块化系统规定的并排布置的模块的情况下，模块内部空间的接口优选彼此对齐。这些接口尤其可以彼此对齐地定向。这些接口可以彼此邻接。因此，把模块内部空间连接成组装的通道特别简单。

模块可以具有连接开口。连接开口优选利用透气的泄压体被部分地或完全地封闭。在任何情况下，气体可以优选地穿过泄压体流入模块内部空间中。泄压体具有防止火焰穿透的优选狭窄的孔和/或间隙。这防止已经位于模块内部空间中的气体被点燃，这减弱了爆炸并进一步降低压力峰值。无论泄压体是否阻燃，这种泄压体都可以从穿流的气体中获取热量，并在必要时附加地通过膨胀例如由于焦耳-汤姆逊效应和/或通过绝热膨胀和/或通过其吸热能力来对该气体进行冷却。这些效应有助于体积减小，从而有助于泄压。

泄压体例如可以是线材网烧结体、缠结纤维体、另一种烧结体、金属的或陶瓷的泡沫等。泄压体具有开孔的材料，即气体可以通过泄压体中的间隙穿过泄压体，并且在此可以将热量排放至泄压体。

还提出一种利用根据本发明的模块中的至少一个模块来制造的壳体。壳体优选地具有吹出开口，该吹出开口使得模块内部空间与壳体的周围环境流体地连接。吹出开口优选地设置在通道的至少一端，该通道由至少一个模块内部空间形成或由多个（至少两个）组装的模块内部空间形成。模块内部空间的联接开口优选地朝壳体的吹出开口上定向。模块内部空间的联接开口可以与吹出开口对齐。联接开口可以与吹出开口邻接。在实施方式中，联接开口可以形成壳体的吹出开口。

可行的是，连接开口以不阻燃的方式封闭，从而内部空间中的爆炸原则上会导致在中间容积中的气体点燃，该中间容积由一个或多个必要时组装的模块内部空间形成。然而，尤其是当连接开口被可透气的泄压体封闭时，中间容积有助于压力降低。如果模块内部空间通过吹出开口而连通，则这些吹出开口必须阻燃地封闭，如果壳体要阻燃的话。相反，如果连接开口是阻燃的，以便使得壳体内部空间阻燃地与模块内部空间隔开，则吹出开口不必阻燃地封闭。然而，这些吹出开口仍然可以阻燃地封闭，以便防止模块内部空间中的气体的爆炸引燃到周围环境中。

附图说明

本发明的其他示例性特征由从属权利要求、以下描述和附图中得到。其中：

图1为根据本发明的壳体的实施例的立体图；

图2为根据图1的壳体的另一个立体图；

图3a示出用于例如制造根据图1和图2的壳体的模块化系统的壁模块的子模块；

图4为壳体的侧视图；

图5为根据图1、2的壳体的一侧的平面图；

图6为根据图4的平面图，其具有利用泄压体封闭的吹出开口；

图7示出由两个板材模块组成的壁模块的示例；

图8a示出用于根据图7的壁模块的第一板材模块；

图8b示出用于根据图7的壁模块的第二板材模块。

具体实施方式

图1示出了防爆地设计的根据本发明的壳体10，优选地根据抗压封装防护等级（例如按照EN60079-0的Ex d）来设计。壳体10由根据本发明的用于制造壳体10的模块化系统的壁模块11构成。图2示出了壳体10的朝向壳体10的后侧12观察的另一个立体图。

图3a示出了模块化系统的模块类型11的样品。图3b、3c和3d示出了模块类型11的各种不同的元件（子模块）。

模块11是壁模块，其将壳体10的内部空间13与壳体10的周围环境14隔开，该内部空间被设置用于布置可能形成点火源的组件。模块11形成壳体10的壁的至少一部分。模块11是成角度的或L形的。根据本发明的模块的其他实施方式可以是U形的。成角度的或U形的模块可以包括壳体的边缘或边缘部分。因此可以省去通过把两个模块连接成边缘部分来形成边缘部分。其他实施方式又可以是基本平坦的，并且必要时具有与模块的表面成一定角度突伸的凸肩，以用来与相邻模块固定。

如所示，模块11可以具有框架状的基体15（参见图3b）作为基本元件，该基体带有形成角度的两个平坦部分15a、15b。部分15a、15b中的至少一个部分或两个部分15a、15b可以具有由固定区域17a、17b包围的凹部16a、16b。基体15可以是铸件。基体15的至少一个或两个肋部分18a、18b可以使部分15a、15b的角度稳定。肋部分18a、18b可以布置在基体15的相对置的边缘上。如所示，肋部分18a、18b可以在基体的相对置的端部处分别由一个固定部分19a、19b连接。肋部分18a、18b可以具有彼此成对地相对置的开口20a、20b、21a、21b，这些开口形成一个或多个（在所示实施例中为两个）模块内部空间22a、22b的接口。

这个凹部或这些凹部16a、16b可以在组装的壁模块中通过一个或多个第一元件23封闭。这个或这些第一元件23例如可以是板材元件。图3c示出了成角度的或L形的板材元件，作为用于封闭两个凹部16a、16b的第一元件23。替代地，可以设置两个单独的板材元件，用来封闭凹部16a、16b。用于封闭这个凹部或这些凹部16a、16b的这个或这些第一元件23由基体15保持。

板材元件23可以在外部布置在基体15上，如所示，或者在内部布置在基体15上。这个或这些第一元件23可以在壁模块11中与基体15特别地焊接和/或粘接。板材元件23可以与这个或这些固定部分19a、19b例如焊接或粘接。

至少一个第二板材元件24可以布置在第一板材元件23的至少一部分上，以便与第一板材元件23限定至少一个例如通道状的例如具有矩形横截面的模块内部空间22a、22b。壁模块11相应地包含与壳体内部空间13分隔开的模块内部空间22a、22b。第二板材元件24与第一板材元件23相邻地布置在基体15的内侧上。在一些可行的实施方式中，无论第一板材元件23还是第二板材元件24都布置在外侧上。在一些可行的实施方式中，无论第一板材元件23还是第二板材元件24都布置在基体15的内侧上。

为了与第一板材元件23形成至少一个通道状的模块内部空间22a，第二板材元件24可以具有至少一个或多个（如所示例如两个）隆起凸棱（Hochsicken）25a、25b。这些隆起凸棱25a、25b与相对置的第一板材元件23一起形成平坦的通道22a、22b。在一些可行的实施方式中，布置在内部的板材元件24没有凸棱，并且布置在外部的第一板材元件23具有凸棱。在一些可行的实施方式中，无论第一板材元件还是第二板材元件23、24都具有凸棱，这些凸棱可以相邻地布置，以便形成通道状的内部空间22a、22b的两个半部。

隆起凸棱25a、25b中的至少一个或每个隆起凸棱可以具有连接开口26a、26b。连接开口26a、26b将壳体内部空间13与模块内部空间22a、22b连接。

连接开口26a、26b可以利用泄压体27a、27b封闭。这意味着，气体为了通过连接开口26a、26b而必须事先、期间或之后流动穿过泄压体27a、27b，以便从壳体10的内部空间11流入模块内部空间22a、22b中。泄压体27a、27b可以是阻燃的（zünddurchschlagsicher），并且因此阻燃地封闭连接开口26a、26b，使得来自壳体10的内部空间13的热气体和/或颗粒只能冷却地如此进入到模块内部空间22a、22b中，使得模块内部空间22a、22b中存在的气体不被点燃。在其他实施方式中，利用泄压体27a、27b对连接开口26a、26b的封闭不是阻燃的。泄压体27a、27b具有开孔，在这些实施方式中这些开孔形成又窄又长的间隙，从而防止火焰穿透间隙。由于大的孔表面，泄压体27a、27b无论它们是否阻燃都可以从穿流的气体中获取热量，并且必要时附加地通过例如由于焦耳-汤姆逊效应所致的膨胀和/或通过绝热膨胀（adiavatische Expansion）从该气体中获取热量。

泄压体27a、27b例如可以由多个线材网层、特别是线材编织层组成，这些线材网层可以通过烧结相互连接成实心体（fester Körper）。替代地，泄压体27a、27b例如可以由金属颗粒特别是金属球、陶瓷球等通过烧结而产生。在一些实施方式中，缠结纤维体可形成泄压体27a、27b。

在两个板材元件23、24之间形成的通道形纵长的模块内部空间22a、22b例如可以在两端与肋部分18a、18b中的各一个联接开口20a、20b或者21a、21b连接。

第二板材元件24与基体15的连接例如也可以通过粘接和/或焊接进行。如果模块内部空间22a、22b应阻燃地与壳体内部空间13分开，则第一板材元件23和基体15之间的和第二板材元件和基体之间的焊接缝和/或粘接缝优选是密封接缝，以便能够在密封接缝的位置处放弃阻燃的间隙（Ex间隙）。

如由图1和2可见，上述模块类型11的每两个样品一起以U形包围壳体10的内部空间13的一部分。通过在延伸方向（例如高度）上改变模块11的这样的配对的数量，利用根据图3a的壁模块类型11可以制造不同尺寸的壳体10。在所示的根据图1和2的实施例中，所描述的壁模块类型11的四对样品彼此并排串联布置。这些并排成对的基体15形成框架状的壳体基体，该壳体基体借助板材元件23、24部分地封闭。

原则上，模块化系统还可以包括其他的模块类型，例如另一种模块类型、第一种模块类型的变体可以在图3a中示出。这基本上可以像根据图3a的模块类型11那样构造。然而，对于这种模块类型或者对于第一模块类型11的变型方案，可以省去设置用于形成模块内部空间22a、22b的第二板材元件24，从而该模块类型不限定模块内部空间22a，22b。

在壳体10的该实施例中，两排平行的壁模块11中的每一排形成至少一个（在所示实施例中为两个）流动通道，这些流动通道分别由该排的模块11的通道部分22a、22b形成，这些通道部分在纵向或者排方向上流体地相互连接。模块的通道或者模块内部空间22a、22b在排方向上延伸，使得在模块11彼此并排布置时，联接开口20a、20b或者21a、21b自动地对齐彼此邻接地布置。这使得把模块内部空间22a、22b连接成连贯的通道特别容易，因为这发生在彼此邻接的模块11的连接过程中。在图4中，这借助在排方向上邻接的一排两个壁模块11的侧视图示出。沿排方向延伸的模块内部空间22a、22b的走向由虚线示出，这些模块内部空间在壁模块11并排地排列时相互对齐。

在一对之内彼此邻接的模块11和/或沿排方向彼此邻接的模块11例如可以相互焊接和/或粘接，以便形成壳体10。在一对中或沿排方向彼此邻接的模块11之间的对接接缝例如可以通过埋弧焊工艺来焊接。在成对的壁模块11之间和/或在沿排方向邻接的壁模块11（例如根据图3a的类型）之间，优选形成密封接缝。这可以是焊接接缝和/或粘接接缝。设置密封接缝的方式替代了在这里确保阻燃的间隙的方式。

在模块化系统的实施方式中，模块11—按照根据本发明的用于制造壳体10的方法—被布置成壳体10或壳体部分，并且成对地和/或逐个排部分地对齐，然后例如通过粘接和/或焊接和/或拧紧将所述对齐进行固定。为此，基体可以具有对齐机构，例如肋部分中的孔34。附加于或替代于对相对较大的公差的补偿，可以通过优选借助对齐机构进行的对齐来确保：邻接的模块11的模块内部空间的联接开口20a、20b、21a、21b以正确的位置彼此邻接，以便由模块内部空间20a、20b、21a、21b形成连贯的通道。

如由图1和2可见，壳体10的通过由配对组成的排以U形的方式包围的内部空间13在该排的两端分别用板状元件30、31封闭。板状元件30、31可以与壁模块11在形成密封接缝的情况下焊接和/或粘接。板状元件30、31这二者可以使得由模块内部空间22a、22b形成的通道相对于周围环境14封闭。这些通道由此形成了不与壳体10的周围环境14连接的内部泄压容积。

在优选的实施方式中，板元件30、31中的至少一个，优选至少在壳体的使用中处于上面的板元件31，具有开口32a-d或凹部或缺口，流动通道以最后一排模块11的其联接开口20a、21a与这些开口连接，以便形成用于流动通道的吹出开口33a-33d。图5示出了这一点，该图为根据图1和图2的壳体10的顶面在一种状态下的平面图，在该状态下，透过在板状元件31中的开口32a-d可看到最上排的壁模块11的联接开口20a、21a。这些联接开口20a、21a形成由模块内部空间22a、22b组成的通道的联接开口，这些联接开口与吹出开口33a-33d对齐地邻接或形成吹出开口。板元件31可以形成模块化系统的模块，其经过尺寸设计，从而当板元件31布置在成对的模块11的排上时，邻接的模块11的模块内部空间22a、22b的联接开口20a、21a与板元件31中的开口32a-d邻接。吹出开口33a-33d优选阻燃地封闭（见图6），例如通过焊接到开口32a-d上的可透气的阻燃的泄压体35a-d封闭。可以借助保护元件来保护泄压体免受环境影响、例如污垢和/或湿气，以便防止泄压体的孔被污垢和/或湿气封闭。在壳体的内部空间中发生爆炸的情况下，保护元件可以自动被爆破或破坏，以便经由吹出开口通过可透气的泄压体35a-d开通连接。

在所示的实施例中，模块11经过布置（见图1），使得模块内部空间22a、22b固定在壳体10的侧壁中。在一些实施方式中，图3a中所示的模块11可以（变化地）经过布置，从而替代地或附加地把模块内部空间22a、22b固定在壳体10的后壁12中。

使用根据图3a的模块化系统的模块11，可以制造不同高度的壳体10。替代地或附加地，在根据本发明的模块化系统中可以设置模块11，通过这些模块可制造具有不同基部面积、不同周长和/或与长方体形状不同的造型10的壳体10。模块11可以被设计用于不仅限定长方体形的内部空间13，而且还例如限定带拐角的例如呈L形或U形的内部空间。模块内部空间22a、22b可以沿着壳体的延伸方向例如纵向延展、宽度延展、深度延展而对齐。替代地或附加地，模块内部空间22a、22b可以在周缘方向上延伸，以便例如形成U形通道。

模块内部空间22a、22b优选地必要时除了布置在其中以便封闭连接开口的泄压体27a、27b之外是空的。空的空腔形成用于来自内部空间13的压力波的吸收空间。空腔此外可以有助于壳体壁的构造强度，即有助于提高刚度和承载性。

在壳体的内部空间中发生爆炸的情况下，泄压体27a、27b主要用作冷却体。如所述，泄压体27a、27b不一定必须设计为防火的，特别是如果模块内部空间22a、22b对外封闭的话。不必强制排除在壳体10的内部空间13中发生的爆炸持续到模块内部空间22a、22b中。因此，连接开口26a、26b处的泄压体27a、27b也可以省去，或必要时不是阻燃的。然而，在优选的实施方式中，泄压体27a、27b不仅原则上存在，而且此外设计为防火的，由此在内部空间13中的爆炸被点燃时防止爆炸继续到模块内部空间22a、22b中。模块内部空间22a、22b因此特别有效地用作压力槽。相应气体混合物的在壳体10的内部空间13中被点燃的爆炸经由必要时存在的泄压体27a、27b或者也经由保持打开的连接开口26a、26b穿透到在壳体壁中形成空腔的模块内部空间22a、22b中。气体混合物在该过程中且在模块内部空间22a、22b的壁上经历快速冷却，这导致体积减小，进而导致压力减小。这个或这些模块内部空间22a、22b的表面积与容积之间的比例优选地显著大于壳体内部空间13的表面积与容积之比。以此并且通过可能存在的用于透气地封闭一个连接开口或多个连接开口26a、26b的多孔的泄压体27a、27b的作用和/或通过吹出开口33a-33d来实现由于爆炸而变热的气体的快速冷却，并且因此实现了显著的压力降低。因此，壳体壁在一些部分中设有相对较薄的壁厚就足够了。在一些实施方式中，第一元件23和第二元件24例如仅具有板材厚度。

根据本发明的方案特别适用于具有500升或更大或者甚至1000升或更大的壳体内部容积的大壳体10。该方案同样也可用于较小的壳体10。由于在排方向上分布地布置的形成泄压开口26a、26b的连接开口，特别是在大壳体10的情况下，如果存在于壳体内部空间13中的气体混合物的仅仅一部分体积被点燃，压力波可以通过至少一个泄压开口26a、26b得以减小，并且未燃烧的气体可以经由沿着侧面分布的泄压开口或连接开口26a、26b从壳体10的内部空间13进入由模块内部空间22a、22b形成的连贯的中间容积内，使该气体不会点燃。

作为模块11的材料，例如考虑钢、铝和/或塑料。基体15例如可以由灰口铸铁、铸钢或塑料铸件制成。板材元件23、24例如可以是钢板材、铝板材或塑料板材。

图6示出了根据本发明的模块化系统的壁模块11'的一个实施例，该壁模块由板材部件36、37构成。如所示（见图7a），第一板材部件36例如可以是形成角度的或L形的。在其他实施方式中，第一板材部件36可以是平坦的，具有或没有用于固定邻接的模块的固定边缘。在其他实施方式中，模块可以是U形的。第二板材部件37（见图7b）可以具有至少一个隆起凸棱38，以便在第一板材部件36和第二板材部件37之间限定纵长的模块内部空间22。模块11'可以与同一模块类型的样品连接成一对。若干对可以在排方向上并排布置，其中，这些模块内部空间22以它们的联接开口彼此邻接，以便由模块内部空间22形成连贯的通道。例如在隆起凸棱38中可以设置连接开口26，其用于在隆起凸棱与第一板材部件36之间将壳体内部空间14与模块内部空间流体地连接，该连接开口可以用透气的泄压体封闭。

根据本发明，提出了一种用于制造壳体10、特别是抗压封装防护等级的壳体10的模块11、11'，其中，壳体10包围内部空间13，该内部空间适合于容纳可形成点火源的组件。电的或电子的组件可以与至少一个被阻燃的电引线（未示出）的导体连接，以便从壳体10的外部电接触这些组件。引线例如可以布置在第一元件23中。模块11、11'限定至少一个模块内部空间22a、22b，该模块内部空间经由连接开口26a、26b与壳体10的内部空间13流体连接。利用该模块可以制造具有不同内部容积大小的泄压壳体。

附图标记列表

10壳体

11、11'壁模块

12后侧

13内部空间

14周围环境

15基体

15a第一部分

15b第二部分

16a凹部

16b凹部

17a固定区域

17b固定区域

18a肋部分

18b肋部分

19a固定部分

19b固定部分

20a、20b开口

21a、21b开口

22模块内部空间

22a、22b模块内部空间

23第一元件

24第二元件

25a、25b隆起凸棱

26连接开口

26a连接开口

26b连接开口

27a泄压体

27b泄压体

30板状元件

31板状元件

32a-d开口

33a-33d吹出开口

34孔

35a-d泄压体

36第一板材部件

37第二板材部件

38隆起凸棱

Claims (7)

1.一种具有多个模块(11、11')的模块化系统，所述模块用于制造壳体(10)，其中，所述壳体(10)包围内部空间(13)，所述内部空间适合于容纳能够形成点火源的组件，其中，所述模块(11、11')分别限定至少一个模块内部空间(22a、22b)，所述模块内部空间经由连接开口(26a、26b)与所述壳体(10)的内部空间(13)流体地连接，

其中，所述模块化系统的多个模块(11、11')能够并排布置，以便由流体地连贯的模块内部空间(22a、22b)形成通道，其方式为：其模块内部空间(22a、22b)被构造为通道部分，所述通道部分在两个端部分别具有联接开口(20a、20b、21a、21b)，

其中，在模块(11、11')并排布置时，所述模块内部空间(22a、22b)的联接开口(20a、20b、21a、21b)相对于彼此对齐地定向并且彼此邻接。

2.根据权利要求1所述的模块化系统，其中，所述壳体(10)是抗压封装防护等级的壳体(10)。

3.根据权利要求1所述的模块化系统，其中，每个模块(11、11')都具有基本元件(15)，所述基本元件保持至少一个界定所述模块内部空间(22a、22b)的壁元件(23、24)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其中，每个模块(11、11')的连接开口(26a、26b)利用透气的泄压体(27a、27b)来封闭。

5.根据权利要求4所述的模块化系统，其中，所述泄压体(27a、27b)阻燃地封闭相应的连接开口(26a、26b)。

6.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的模块化系统的壳体(10)，其中，所述壳体(10)具有吹出开口(33a-33d)，所述吹出开口将所述模块内部空间(22a、22b)之一与所述壳体(10)的周围环境流体地连接起来。

7.根据权利要求6所述的壳体(10)，其中，所述模块内部空间(22a、22b)之一的联接开口(20a、20b、21a、21b)朝所述壳体(10)的吹出开口(33a-33d)上定向或形成所述吹出开口。