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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,
wobei in dem Durchgang eine druckfeste Sperre angeordnet ist.
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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. 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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Ein Schutzgehäuse der eingangs erwähnten Art
geht aus der
DE 198
26 911 C2 hervor. Als Durchgang weist dieses bekannte Schutzgehäuse Entlastungsöffnungen
auf, in welche druckfeste Flammenspenen eingesetzt sind. Durch die
Entlastungsöffnungen
wird ein Teil der mit einer Explosionsfront anlaufenden Explosionsgase
sicher nach außen
geleitet und so der Druck auf zündsichere
Spalte des Gehäuses
reduzierf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein neues Schutzgehäuse der eingangs erwähnten Art
zu schaffen, das eine Ex-Schutzausführung von einem Medium durchströmter Inneneinbauten überflüssig macht.
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Das diese Aufgabe lösende Schutzgehäuse nach
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die druckfeste Sperre
eine Vielzahl von Durchlasskanälen
für das
Medium aufweist, 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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Anders als die bekannten porösen Körper ermöglicht eine
solche Druckspene den Durchfluss in das Gehäuse einzuführender Kühlflüssigkeit.
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An den 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 bevor zugten 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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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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2 einen
der beiden in 1 gezeigten Schleusenbaueinheiten
in Schraubverbindung mit der Wand des Schutzgehäuses,
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3 ein
in der Schleusenbaueinheit von 2 zur
Bildung der Sperre verwendetes Plattenpaket in einer Draufsicht,
und
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4 zwei
benachbarte Platte des Plattenpakets von 3 in einer Seitenansicht.
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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 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 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 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 22 nicht 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 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 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 11 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 verfeuert und ihr Gewicht erhöht. Zur
Kühlung
oder Messung von Gaskonzentrationen können in der Industrie übliche Standardleitungen
und -einrichtungen verwendet werden.