DE10052421C1 - Gekapseltes elektrisches Gerät - Google Patents

Abstract

Eine zur herkömmlichen Überdruckkapselung alternative Kapselung für ein elektrisches Gerät (1) weist ein das elektrische Gerät (1) aufnehmendes Gehäuse (6) auf, welches mit einem Spülgas (8) bei einem Mindestdurchfluss und einem den Atmosphärendruck übersteigenden Spülgasdruck beströmt wird. An einem Spülgas-Auslass (9) des Gehäuses (6) ist ein Gaswächter (13) angeordnet, der im Falle der Detektion von vorgegebenen gefährlichen Gaskomponenten in dem Spülgas ein Alarmsignal auslöst. Ein in dem Spülgas-Auslass (9) angeordneter Durchflusswächter erzeugt ein weiteres Alarmsignal (16), wenn der Spülgasdurchfluss einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.

Description

Aus der DE 44 18 158 C2 und der DE 198 31 764 C1 sind Über­ druckkapselungen für elektrische Geräte nach DIN EN 50016 be­ kannt. Dabei ist das elektrische Gerät in einem Gehäuse ent­ halten, in dessen Inneren ein ständiger Überdruck eines Zünd­ schutzgases aufrechterhalten wird. Der Überdruck ist dabei sowohl gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck als auch im Falle von beispielsweise elektrischen Geräten zur Analyse leicht entzündlicher Messgase gegenüber dem Messgasdruck ein­ zuhalten, so dass weder entzündliche Gase von außen in das Gerät eindringen können noch Messgase aus diesem nach außen entweichen können. Vor Inbetriebnahme des elektrischen Geräts muss das Gehäuse mit einer vorgegebenen mehrfachen Menge sei­ nes Volumens gespült werden, um Reste von zündfähigen Gasen zu beseitigen. Nach dieser Vorspülphase wird der geforderte Schutzgasüberdruck überwacht und durch Nachregeln aufrecht­ erhalten. Diese Art der bekannten Überdruckkapselung ist kostenintensiv, weil zum einen die Vorspülphase erforderlich ist und diese überwacht werden muss und weil zum anderen der Schutzgasüberdruck sowohl gegenüber dem Atmosphärendruck als auch gegenüber dem Messgasdruck überwacht und ausgeregelt werden muss. Hinzu kommt, dass gemäß DIN EN 50016 der Schutz­ gasdruck den Messgasdruck um mindestens 0,5 mbar übersteigen muss. Daraus ergibt sich in Abhängigkeit vom Messgasdruck ein Schutzgasdruck, der je nach Gehäusedichtigkeit zu einem hohen Schutzgasverbrauch führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand bei der Kapselung eines elektrischen Geräts zu verringern.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch ein gekapseltes elektrisches Gerät gelöst, mit einem das elektrische Gerät aufnehmenden Gehäuse, welches mit einem Spülgas bei einem Mindestdurchfluss und einem dem Atmosphärendruck übersteigenden Spülgasdruck beströmt wird und dazu einen Spülgas-Einlass und einen Spülgas-Auslass aufweist, wobei an dem Spülgas-Aus­ lass ein Gaswächter angeschlossen ist, der im Falle der De­ tektion von vorgegebenen gefährlichen Gaskomponenten in dem Spülgas ein Alarmsignal auslöst, und wobei in dem Spülgas- Auslass ein Durchflusswächter angeordnet ist, der ein weite­ res Alarmsignal erzeugt, wenn der Spülgasdurchfluss einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.

Unter gefährlichen Gaskomponenten sind hier brennbare oder toxische Gase zu verstehen. Als Gaswächter kommen dabei u. a. Metalloxid-Gassensoren, Flammenionisationsdetektoren oder Infrarotsensoren in Betracht.

Im Unterschied zu der bekannten Überdruckkapselung ist, soweit dies im Rahmen heutiger oder künftiger Sicherheits­ bestimmungen zulässig ist, bei dem erfindungsgemäßen gekap­ selten elektrischen Gerät keine Vorspülphase erforderlich, da der Gaswächter gefährliche Gaskomponenten im Spülgasweg sofort detektiert und ein Alarmsignal auslöst; mit dem Alarmsignal kann dann beispielsweise das elektrische Gerät abgeschaltet bzw. das Einschalten des Gerätes verhindert werden. Um sicherzustellen, dass ständig Spülgas aus dem Gehäuse dem Gaswächter zugeführt wird, überwacht der Durch­ flusswächter den Spülgasdurchfluss am Spülgas-Auslass. Da das Spülgas nicht die Funktion eines Schutzgases hat, sondern dazu dient, in das Gehäuse eindringende gefährliche Gas­ komponenten dem Gaswächter zuzuführen, bestehen keine beson­ deren Anforderungen an die Qualität des Spülgases, so dass in vorteilhafter Weise anstelle von teurem Inertgas, z. B. Stickstoff, Außenluft aus einem nicht explosionsgefährdeten Bereich verwendet werden kann.

Um zu verhindern, dass beim Einsatz des gekapselten elektri­ schen Geräts in einem explosionsgefährdeten Bereich entzünd­ liche Gase von außen in das Gerät eindringen können und ein Alarmsignal durch den Gaswächter auslösen können, ist der Spülgasdruck in dem Gehäuse größer als der Atmosphärendruck. Die Einhaltung dieses Überdrucks ist jedoch unkritischer als bei der bekannten Überdruckkapselung, weil ein mögliches Ein­ dringen von gefährlichen Gasen in das Gehäuse durch den Gas­ wächter sofort erkannt wird.

Der Überdruck des Spülgases lässt sich in einfacher Weise durch eine Drossel in dem Spülgas-Auslass hinter dem Gas­ wächter aufbauen. Zusätzlich können zur Druckregelung und zur Vermeidung von zu hohen Spülgasdrücken ein Druckregelventil und ein Überdruckventil im Spülgas-Einlass angeordnet sein.

Die Überwachung des Spülgasdruckes erfolgt in einfachster Weise durch einen Differenzdruckschalter, der an dem Spülgas- Auslass angeschlossen ist und ein Alarmsignal erzeugt, wenn der Spülgasdruck einen vorgegebenen Abstand zum Atmosphären­ druck unterschreitet. Bei Auslösen eines Alarmsignals durch den Differenzdruckschalter und/oder den Durchflusswächter kann das elektrische Gerät sofort abgeschaltet werden oder es kann zunächst die Spülgaszufuhr im Sinne einer Erhöhung des Spülgasdruckes bzw. des Spülgasdurchflusses geregelt werden, wozu in dem Spülgas-Einlass ein Proportionalventil angeordnet und eine Steuereinrichtung vorgesehen sein kann, die das Proportionalventil weiter öffnet, wenn der Durchflusswächter und/oder Differenzdruckschalter ihr jeweiliges Alarmsignal erzeugen.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das erfindungsgemäße gekapselte elektrische Gerät ein Gasanalysengerät mit einem von einem Messgas durchströmten Analysenteil ist. In diesem Fall kann nämlich das Analysenteil im Unterschied zu Geräten mit der bekannten Überdruckkapselung mit erheblich höheren Messgasdrücken beaufschlagt werden, weil ein Entweichen von Messgas aus dem Analysenteil ebenfalls von dem Gaswächter detektiert wird. Der Spülgasdruck muss daher nicht im Hin­ blick auf den Messgasdruck geregelt werden. Insbesondere kann der Messgasdruck größer als der Spülgasdruck sein, so dass das Messgas für die Analyse direkt aus einem Prozess entnommen und diesem danach wieder zugeführt werden kann, ohne dass dazu der Prozessgasdruck vermindert werden muss.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Ein zur Gasanalyse dienendes elektrisches Gerät 1 enthält ein Analysenteil 2, das über einen Messgas-Einlass 3 zur Zufüh­ rung eines Messgases 4 und über einen Messgas-Auslass 5 ver­ fügt. Das elektrische Gerät 1 ist in einem Gehäuse 6 angeord­ net, welches einen Spülgas-Einlass 7 zur Zuführung eines Spülgases 8, hier Außenluft aus einem nicht explosionsgefähr­ deten Bereich, und einen Spülgas-Auslass 9 aufweist. Im Spül­ gas-Einlass 7 sind ein Druckregelventil 10 und ein Überdruck­ ventil 11 angeordnet, die den sich gegen eine Drossel 12 im Spülgas-Auslass 9 aufbauenden Spülgas-Überdruck im Inneren des Gehäuses 6 auf einen den äußeren Atmosphärendruck über­ steigenden Wert einregeln.

An dem Spülgas-Auslass 9 ist in Strömungsrichtung vor der Drossel 12 ein Gaswächter 13 angeschlossen, der das Spülgas 8 beim Verlassen des Gehäuses 6 auf Vorhandensein von vorge­ gebenen brennbaren oder toxischen Gaskomponenten überwacht und bei Detektion solcher Gaskomponenten ein Alarmsignal 14 erzeugt. Hinter der Drossel 12 ist in dem Spülgas-Auslass 9 ein Durchflusswächter 15 angeordnet, der ein weiteres Alarm­ signal 16 erzeugt, wenn der Spülgasdurchfluss einen vorge­ gebenen Schwellenwert unterschreitet. Schließlich ist an dem Spülgas-Auslass 9 vor der Drossel 12 ein Differenzdruck­ schalter 17 angeschlossen, der ein zusätzliches Alarmsignal 18 erzeugt, wenn der Spülgasdruck einen vorgegebenen Abstand zum Atmosphärendruck unterschreitet. Die Alarmsignale 14, 16 und 18 werden einer Auswerteeinrichtung 19 zugeführt, die ein Abschaltsignal 20 für das elektrische Gerät 1 erzeugt, wenn eines der Alarmsignale 14, 16 und 18 erzeugt wird. Bei der Abschaltung des elektrischen Gerätes 1 wird dieses stromlos geschaltet, die Messgaszufuhr unterbrochen und eine Fehler­ meldung abgegeben.

Wie gestrichelt angedeutet ist, können die Alarmsignale 16 und 18 des Durchflusswächters 15 und des Differenzdruckschal­ ters 17 einer Steuereinrichtung 21 zugeführt werden, die an­ stelle des Druckregelventils 10 ein Proportionalventil 22 im Spülgas-Einlass 7 im Sinne einer Erhöhung des Spülgasdurch­ flusses bzw. Spülgasdruckes weiter öffnet. Wenn daraufhin in­ nerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht beide Alarm­ signale 16 und 18 erlöschen, wird das elektrische Gerät 1 abgeschaltet. Es besteht auch die Möglichkeit, den Durch­ flusswächter 15 und den Differenzdruckschalter 17 mit jeweils zwei Stellenwerten vorzusehen oder insgesamt zwei Durchfluss­ wächter und zwei Differenzdruckschalter mit jeweils unter­ schiedlichen Schwellenwerten vorzusehen, wobei beim Unter­ schreiten des höheren Schwellenwertes das Proportionalventil 22 betätigt wird und beim Unterschreiten des jeweils niedri­ geren Schwellenwertes das elektrische Gerät 1 abgeschaltet wird.

Claims (9)

1. Gekapseltes elektrisches Gerät (1), mit einem das elektrische Gerät (1) aufnehmenden Gehäuse (6), welches mit einem Spülgas (8) bei einem Mindestdurchfluss und einem den Atmosphärendruck übersteigenden Spülgasdruck beströmt wird und dazu einen Spülgas-Einlass (7) und einen Spülgas-Auslass (9) aufweist, wobei an dem Spülgas-Auslass (9) ein Gaswächter (13) angeschlossen ist, der im Falle der Detektion von vorge­ gebenen gefährlichen Gaskomponenten in dem Spülgas (8) ein Alarmsignal (14) auslöst, und wobei in dem Spülgas-Auslass (9) ein Durchflusswächter (15) angeordnet ist, der ein weite­ res Alarmsignal (16) erzeugt, wenn der Spülgasdurchfluss einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.

2. Gekapseltes elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas (8) Außenluft aus einem nicht explosionsgefährdeten Bereich verwendet wird.

3. Gekapseltes elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spülgas-Auslass (9) hinter dem Gaswächter (13) eine Drossel (12) angeordnet ist.

4. Gekapseltes elektrisches Gerät nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Spül­ gas-Einlass (7) ein Druckregelventil (10) und ein Über­ druckventil (11) angeordnet sind.

5. Gekapseltes elektrisches Gerät nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spülgas-Auslass (9) ein Differenzdruckschalter (17) angeschlossen ist, der ein zusätzliches Alarmsignal (18) erzeugt, wenn der Spülgasdurchfluss einen vorgegebenen Abstand zum Atmosphärendruck unterschreitet.

6. Gekapseltes elektrisches Gerät nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Gerät (1) bei Auslösen mindestens eines der Alarmsignale (14, 16, 18) abgeschaltet wird.

7. Gekapseltes elektrisches Gerät nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spülgas-Einlass (7) ein Proportionalventil (22) ange­ ordnet ist und dass eine Steuereinrichtung (21) vorgesehen ist, die das Proportionalventil (22) weiter öffnet, wenn der Durchflusswächter (15) und/oder der Differenzdruckschalter (17) ihr jeweiliges Alarmsignal (16 bzw. 18) erzeugen.

8. Gekapseltes elektrisches Gerät nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Gerät (1) ein Gasanalysengerät mit einem von einem Messgas (4) durchströmten Analysenteil (2) ist.

9. Gekapseltes elektrisches Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgasdruck den Spülgasdruck überschreitet.