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Die Erfindung betrifft ein Schutzgehäuse zur druckfesten Kapselung Zündquellen
aufweisender Betriebsmittel, insbesondere elektrischer Betriebsmittel, mit wenigstens
einem Durchgang für die Zu- oder Abführung eines Mediums, z. B. Kühlwasser, in das
bzw. aus dem Gehäuse.
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Bekanntermaßen dienen solche Schutzgehäuse zur Kapselung vor allem elektrischer
Betriebsmittel, die in explosionsgefährdeten Umgebungen, z. B. im Kohlebergbau
unter Tage, eingesetzt werden. Für die druckfeste Kapselung in Betracht kommen
u. a. Elektromotoren, Schaltgeräte zur Energieverteilung und Wandlung wie z. B.
Transformatoren oder Frequenzwandler.
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Die Verlustwärme solcher elektrischer Betriebsmittel lässt sich nicht in allen Fällen über
die Oberfläche des Schutzgehäuses abführen. Die Einhaltung der zulässigen
Höchsttemperaturen im Gehäuseinnern erfordert häufig den Einbau von Wärmetauschern.
Dementsprechend ist in das Gehäuse ein Kühlmedium einzuleiten und wieder aus
dem Gehäuse abzuführen. Die der Kühlung dienenden Inneneinbauten müssen wie
das Schutzgehäuse selbst den konstruktiven Anforderungen für die Gewährleistung
von Explosionsschutz genügen. Andernfalls würden die Inneneinbauten bei einer
Explosion im Gehäuseinneren zerstört. Über die Durchgänge für die Zu- und
Abführung des Mediums könnte eine Durchzündung nach außen erfolgen. Als
Inneneinbauten im vorangehend genannten Sinne kommen auch im Schutzgehäuse
untergebrachte Einrichtungen zur Messung von Gaskonzentrationen, z. B.
Methangaskonzentrationen, in Betracht, wobei in das Schutzgehäuse in diesem Fall Umgebungsluft
einzuleiten ist. Demgemäß müsste auch die Messeinrichtung einschließlich der
Luftzuführung gemäß den Anforderungen des Explosionsschutzes ausgelegt sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Schutzgehäuse
der eingangs erwähnten Art mit einer Zuführung für ein Medium zu schaffen, das eine
Ex-Schutzausführung von dem Medium durchströmter Inneneinbauten überflüssig
macht.
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Das diese Aufgabe lösende Schutzgehäuse nach der Erfindung ist gekennzeichnet
durch eine in dem Durchgang angeordnete druckfeste Sperre mit einer Vielzahl von
Durchlasskanälen für das Medium, wobei die Querschnitts- und
Längenabmessungen der Durchlasskanäle so gewählt sind, dass ein Zündungsdurchschlag vom
Gehäuseinnern durch die Sperre nach außen verhindert ist.
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An diesen Durchgang können sich auf der Gehäuseinnenseite Leitungen und
Einrichtungen von geringer Festigkeit anschließen, die im Falle einer Explosion zerstört
würden. Ein Zündungsdurchschlag nach außen ist dennoch ausgeschlossen, indem
in den geeignet bemessenen Durchlasskanälen heiße Explosionsgase auf
Temperaturen unterhalb der Zündtemperatur, z. B. von Methangas, abgekühlt werden.
Vorteilhaft lassen sich so unter Einsparung von Kosten und Gewicht in der Industrie
übliche Standardleitungen und -einrichtungen verwenden.
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In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sperre in einem mit dem
Schutzgehäuse druckfest verbindbaren Rohrstück angeordnet. Zweckmäßig ist die
Verbindung lösbar, so dass das Rohrstück, z. B. zwecks Reinigung der Durchlasskanäle,
von dem Schutzgehäuse abgenommen werden kann. Zur lösbaren Verbindung kann
das Rohrstück an einem Ende mit einem Außengewinde zur Verschraubung mit
einem in einer Gehäusewandöffnung vorgesehenen Innengewinde ausgebildet sein.
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Zweckmäßig ist die Sperre in einer Aufweitung des Rohrstückes angeordnet, so dass
die Sperre groß und trotz enger Durchlasskanäle mit einem gegenüber dem
Strömungsquerschnitt des übrigen Rohrstücks nicht wesentlich verkleinerten
Gesamtströmungsquerschnitt ausgebildet werden kann.
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Während es denkbar wäre, die Sperre z. B. durch eine Vielzahl längsseits miteinander
verbundener Röhrchen oder ein in einer Spirale gewundenes Band, wobei die Spirale
quer zur Bandlängsrichtung durchströmt wird, zu bilden, weist die Sperre in der
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Paket zueinander im Abstand
angeordneter Platten auf. Zwischen den, vorzugsweise zueinander parallelen, Platten kann
das Medium hindurchströmen.
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Während sich die Platten an ihrem Rand im Abstand zueinander festhalten ließen,
weisen in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Platten selbst
Abstandhalter auf, die von den Plattenflächen vorstehen. Zweckmäßig sind die
Abstandhalter durch aus der Platte herausgedrückte, z. B. kalottenförmige,
Ausbuchtungen gebildet. Einer Ausbuchtung auf einer Seite der Platte steht dann eine
entsprechende Einbuchtung auf der anderen Seite gegenüber.
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Vorteilhaft sind die Ausbuchtungen an der Platte derart angeordnet, dass bei von
Platte zu Platte um 180° drehversetzter Anordnung der Platten im Paket in der
Draufsicht auf die Platten die Ausbuchtungen benachbarter Platten zueinander versetzt
sind. Bei einer solchen Anordnung der Abstandhalter greifen die Ausbuchtungen
einer Platte nicht in die Einbuchtungen einer benachbarten Platte ein, sondern
liegen gegen die ebene Plattenfläche an, wodurch der erforderliche Spaltabstand
zwischen den Platten gesichert ist. Andererseits kann es bei verdrehtem Einbau der
Platten nicht zur Addition der Höhen zweier Ausbuchtungen und damit zu einer zu
großen Spaltbreite kommen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Platten Randausschnitte für den
Eingriff sich senkrecht zur Plattenebene erstreckender Halterungen auf. Diese, z. B.
durch Haltestäbe gebildeten Halterungen halten das Paket gegen den
Explosionsdruck zusammen. Die Platten können sich in Druckrichtung parallel zueinander nicht
verschieben. Im übrigen sorgt für einen Zusammenhalt des Pakets das Rohrstück, in
dessen Aufweitung eine Kammer gebildet sein kann, wobei die Endplatten und zwei
weitere Seiten des Pakets gegen die Kammerwand anliegen.
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Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich
auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es
zeigen:
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Fig. 1 ein Gehäuse gemäß der Erfindung mit Schleusenbaueinheiten
(Medienschleusen), in denen Sperren mit einer Vielzahl von Durchlasskanälen für in das
Gehäuse fließendes und aus dem Gehäuse abfließendes Kühlwasser gebildet
sind,
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Fig. 2 einen der beiden in Fig. 1 gezeigten Schleusenbaueinheiten in
Schraubverbindung mit der Wand des Schutzgehäuses,
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Fig. 3 ein in der Schleusenbaueinheit von Fig. 2 zur Bildung der Sperre verwendetes
Plattenpaket in einer Draufsicht, und
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Fig. 4 zwei benachbarte Platte des Plattenpakets von Fig. 3 in einer Seitenansicht.
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Fig. 1 zeigt einen zur Frequenzänderung einer Betriebsspannung dienenden
Umrichter, der im Kohlebergbau unter Tage eingesetzt wird. Der Umrichter weist ein
druckfestes Gehäuse 1 auf, das auf Trägerschienen 2 gelagert ist. Innerhalb des
druckfesten, dem Explosionsschutz des Umrichters dienenden Gehäuse 1 sind durch
Strichlinien angedeutete Wärmetauscher 3 und 4 mit Vorlaufleitungen 5 und 6 sowie
Rücklaufleitungen 7 und 8 angeordnet. Die Wärmetauscher 3 und 4 dienen der
Ableitung durch den Umrichter erzeugter Verlustwärme.
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An das druckfeste Gehäuse 1 sind ein aufgeweitetes Rohrstück umfassende
Schleusenbaueinheiten 9 und 10 anschließbar, wie dies gesondert in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Schleusenbaueinheiten 9 und 10 weisen jeweils ein Schleusengehäuse 11 auf,
welches eine kubische Kammer 14 bildet. An das Gehäuse 11 schließen sich
Rohrstücke 12 und 13 an, von denen das Rohrstück 13 mit einem Außengewinde 15
versehen ist. Das Rohrstück 13 läßt sich in eine Öffnung in der Wand 16 des druckfesten
Gehäuses 1 einschrauben, die mit einem entsprechenden Innengewinde
ausgestattet ist.
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In der Kammer 14 ist ein Plattenpaket 18 angeordnet, welches die Kammer 14 in
einen dem Schutzgehäuse 1 abgewandten Kammerabschnitt 19 und einen dem
Schutzgehäuse 1 zugewandten Kammerabschnitt 20 unterteilt.
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Das in Fig. 3 in einer Draufsicht dargestellte Plattenpaket 18 weist Platten 21 auf, von
denen jeweils neun Abstandhalter 22 jeweils gegen eine benachbarte Platte
vorstehen. Die Abstandhalter 22 sind durch aus der Platte 21 herausgedrückte
Ausbuchtungen gebildet. Entsprechend weisen die Platten 21 auf ihrer den Ausbuchtungen
abgewandten Seite Vertiefungen 23 auf.
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Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Vertiefungen 23 bzw. die Abstandhalter 22 in
bezug auf die Plattenlängsseiten asymmetrisch derart angeordnet, dass eine Platte,
die gegen eine benachbarte Platte um 180° verdreht ist, mit ihren Abstandhaltern 22nicht in die Vertiefungen 23 der betreffenden Platte eingreift und so zwischen den
Platten ein Spalt 24 verbleibt.
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Damit sind zwischen den Platten 21 des Pakets 18 Durchlaßspalte 24 gebildet,
welche den Kammerabschnitt 19 mit dem Kammerabschnitt 20 verbinden.
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Wie Fig. 3 ferner zu entnehmen ist, weisen die rechteckigen Platten 21 an ihren vier
Ecken Ausschnitte 25 auf, durch welche Zungen 26 gebildet sind. Die Ausschnitte 25
sind in ihrer Kontur an sich senkrecht zur Plattenebene erstreckende Führungs- und
Halteschienen angepasst. Die in Fig. 2 nicht gezeigten Halterungsschienen halten
das Plattenpaket 18 in Strömungsrichtung zusammen. Die Halterungsschienen 27
können einstückig mit der Wand des Gehäuses 11 ausgebildet sein.
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Die weitgehend als Schweißkonstruktion ausgebildeten Schleusenbaueinheiten 9 und
10 sind mit dem Schutzgehäuse 1 über die Gewinde 15 und 17 druckfest an das
Gehäuse 1 anschließbar, wobei die Abmessungen des Gewindespalts die
Anforderungen hinsichtlich Explosionsschutz erfüllen. Auch die Schleusenbaueinheiten 9 und
10 sind für sich druckfest, d. h. explosionssicher, ausgebildet, wobei der Plattenstapel
18 eine druckfeste Sperre bildet.
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Im Betrieb der Kühlung fließt über die Schleusenbaueinheit 9 Kühlwasser in das
Gehäuse 1. Der durch die Durchlassspalte 24 zwischen den Platten gebildete
Gesamtströmungsquerschnitt entspricht etwa dem Strömungsquerschnitt der Rohrstücke 1 l
und 13, so dass durch den Plattenstapel kein Strömungsabschnitt mit erhöhtem
Strömungswiderstand gebildet ist.
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Das Kühlwasser fließt über die Vorlaufleitungen 5 und 6 durch die Wärmetauscher 3
und 4 und über die Rücklaufleitungen 7 und 8 zurück durch die Schleusenbaueinheit
10.
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Die Wärmetauscher 3 und 4 einschließlich der Leitungen 5 bis 8 brauchen nicht
druckfest im Sinne des Explosionsschutzes ausgelegt zu sein. Kommt es im
Gehäuseinnern zu einer Explosion, so können z. B. die mit dem Rohrstück 13 in Verbindung
stehenden Leitungen 5 und 7 an der Anschlussstelle im Innern des Gehäuses
abreißen, wodurch Explosionsgase in die Kammerabschnitte 20 der
Schleusenbaueinheiten 9 und 10 gelangen.
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Die Durchlassspalte 24 des Plattenstapels 18 erfüllen in ihren Querschnitts- und
Längenabmessungen jedoch die Anforderungen hinsichtlich Explosionsschutz
(Baurichtlinien entsprechend DIN EN 50014, DIN EN 50018, DIN EN 50016), so dass sich die
Explosionsgase beim Durchströmen der Durchlasskanäle 24 ausreichend abkühlen
und z. B. in der Umgebung des Schutzgehäuses 1 befindliches Methangas nicht
zünden können.
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Ohne die Schleusenbaueinheiten 9 und 10 müssen die Wärmetauscher 3 und 4
einschließlich der Leitungen 5 bis 8 selbst druckfest ausgebildet sein, was die Anlage
wesentlich verteuert und ihr Gewicht erhöht. Zur Kühlung oder Messung von
Gaskonzentrationen können in der Industrie übliche Standardleitungen und -einrichtungen
verwendet werden.