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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Berstschutzvorrichtung zum Schutz eines Anschlusskastens einer elektrischen Maschine vor einem Bersten. Die Vorrichtung besitzt eine Wand, die eine Öffnung aufweist und einen Deckel, der an der Öffnung angeordnet ist.
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Größere elektrische Maschinen weisen häufig Anschlusskästen auf, die eine elektrische Schnittstelle zwischen der elektrischen Maschine und einer Energiequelle beziehungsweise einem Stromnetz darstellen. Ein derartiger Anschlusskasten besitzt Außenwände, die zusammen ein in der Regel dichtes Gehäuse um die Leitungskomponenten im Inneren des Anschlusskastens bilden. Der Anschlusskasten dient im Wesentlichen dazu, die elektrischen Leiter nach außen insbesondere für den Personenschutz unzugänglich zu machen. Er dient aber auch dazu, die elektrischen Leiter vor Umwelteinflüssen zu schützen. Daher sollte gewährleistet sein, dass von außen keine Gase, Dämpfe, Staub und dergleichen in den Anschlusskasten gerät.
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Es ist nicht auszuschließen, dass in einem Anschlusskasten ein Kurzschluss auftritt. Dabei entstehende Überschläge führen zu explosionsartigen Druckanstiegen mit hohen Wärmeentwicklungen. Daher wird ein Anschlusskasten regelmäßig mit einem Berstschutz versehen. So werden beispielsweise hohe Drücke, die bei einem Kurzschluss im Inneren eines Anschlusskastens entstehen können, über Berstklappen abgeleitet, um einen ausreichenden Personenschutz zu gewährleisten.
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Bekannt sind beispielsweise Berstschutzklappen, die mittels Laser in eine Wand des Anschlusskastens geschnitten werden. Die Berstschutzklappe ist damit einteilig mit der Anschlusskastenwand gebildet. Nicht durchschnittene Teile des Rands der Berstschutzklappe dienen als Scharnier der Klappe. Gegebenenfalls wird gegenüber dem oder den Scharnieren beim Laserschneiden eine Sollbruchstelle stehen gelassen, die bei einem bestimmten Druck reißt, so dass die Berstschutzklappe öffnet.
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Die mit dem Laser in die Anschlusskastenwand eingeschnittenen Schlitze werden anschließend mit beispielsweise Silikon abgedichtet, so dass die Dichtigkeit des Anschlusskastens wieder gewährleistet ist. Durch das Silikon entstehen jedoch Probleme bei der Lackierung des Anschlusskastens. Ein wesentlich gravierenderes Problem ist jedoch, dass eine derartige Berstschutzklappe lediglich einmal ihren Dienst verrichten kann. Anschließend muss die gesamte Wand des Anschlusskastens einschließlich der Berstschutzklappe oder der gesamte Anschlusskasten ersetzt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Berstschutzvorrichtung für einen Anschlusskasten einer elektrischen Maschine vorzuschlagen, die einfach herstellbar und wiederverwendbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Berstschutzvorrichtung zum Schutz eines Anschlusskastens einer elektrischen Maschine vor einem Bersten mit einer Wand, die eine Öffnung aufweist, und einem Deckel, der an der Öffnung angeordnet ist, wobei der Deckel von der Wand so beabstandet ist, dass zwischen der Wand und dem Deckel ein Schlitz besteht, und in oder an dem Schlitz ein elastisches Dichtelement angeordnet ist, welches den Schlitz bei einem ersten Druckgradienten senkrecht zu der Wand öffnet und den Schlitz bei einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten Druckgradienten und bei keinem Druckgradienten verschließt.
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In vorteilhafter Weise wird somit eine Berstschutzvorrichtung bereitgestellt, die ein Dichtelement aufweist, welches die Funktion eines Ventils besitzt. Das elastische Dichtelement schließt den Schlitz an der Öffnung im Normalfall ab, wenn der Druck innerhalb und außerhalb des Anschlusskastens gleich ist oder wenn der Druck außen höher ist als innen. Andernfalls, wenn der Druck innen höher ist als außen, öffnet das Dichtelement, so dass Gas nach außen strömen kann. Der Deckel selbst wird in der Regel unbeweglich sein.
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Vorzugsweise ist die Öffnung in der Wand kreisförmig gestaltet. Derartige Öffnungen sind leicht zu realisieren.
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Auch der Deckel der Berstschutzvorrichtung kann kreisförmig gebildet sein. Bei konzentrischer Anordnung mit einer kreisförmigen Öffnung ergibt sich ein ringförmiger Schlitz zwischen beiden Komponenten als Ausströmöffnung.
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Das Dichtelement kann ringförmig ausgebildet sein. Dies bietet sich an, wenn der Schlitz zwischen Deckel und Öffnung ebenfalls ringförmig ist. Derartige ringförmige Dichtelemente sind sehr zuverlässig in ihrer Dichtungsfunktion im Gegensatz zu Dichtelementen mit anderen Geometrien.
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In einer Ausführungsform kann der Deckel einen Zylindermantelabschnitt aufweisen, der das ringförmige Dichtelement trägt. Somit kann ein einfaches und zuverlässiges Trägerelement für das Dichtelement bereitgestellt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtelement einen V-förmigen Querschnitt auf, dessen Querschnittsspitze zum Zentrum der Öffnung gerichtet ist. Wenn dann radial von außen Druck auf das Dichtelement wirkt, spreizen sich die Schenkel des Dichtelements auseinander, so dass eine erhöhte Abdichtwirkung erzielt wird. Im anderen Fall, wenn Druck radial vom Zentrum der Öffnung aus wirkt, werden die Schenkel des Dichtelements zusammengedrückt, so dass das Dichtelement den Schlitz öffnet.
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Der Deckel der Berstschutzvorrichtung kann an die Wand angeschweißt sein. Damit ist eine sehr stabile und leicht herstellbare Montage gegeben. Alternativ kann der Deckel auch an die Wand angeschraubt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Deckel bei geeigneter Schraubenpositionierung unterschiedlich gedreht beziehungsweise ausgerichtet werden kann.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Deckel einen Ausblasschacht aufweist, der einen den Schlitz passierenden Gasstrom im Wesentlichen in eine einzige Richtung lenkt. Damit kann ein verbesserter Personenschutz erreicht werden, denn der in der Regel heiße Gasstrom wird in eine definierte Richtung gelenkt.
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In einer bevorzugten Anwendung ist ein Anschlusskasten mit der erfindungsgemäßen Berstschutzvorrichtung ausgestattet, wobei die Wand der Berstschutzvorrichtung eine Außenwand des Anschlusskastens bildet und aus Aluminium oder Grauguss gefertigt ist. Diese Materialien erlauben in der Regel kein Ausstanzen von Schlitzen für Berstschutzklappen, wie es konventionell bei Blechen durchgeführt wird. Vielmehr lässt sich dann mit der erfindungsgemäßen Berstschutzvorrichtung bei solchen Anschlusskästen ein zuverlässiger und einfacher Berstschutz realisieren.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 eine Berstschutzvorrichtung an einem Anschlusskasten in der Seitenansicht bei geschlossenem Dichtelement;
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2 die Berstschutzvorrichtung von 1 bei geöffnetem Dichtelement;
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3 eine kreisförmige Berstschutzvorrichtung ohne Dichtring;
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4 die Berstschutzvorrichtung von 3 mit Dichtring;
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5 eine Berstschutzvorrichtung mit Ausblasschacht, der nach unten gerichtet ist;
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6 eine Berstschutzvorrichtung mit Ausblasschacht, der seitlich ausgerichtet ist;
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7 einen Ausblasschacht in der Rückseitenansicht; und
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8 einen kreisenden Ausblasschacht im montierten Zustand.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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In 1 ist symbolisch ein Anschlusskasten 1 dargestellt, in dessen eine Außenwand 2 eine hier nicht sichtbare Öffnung eingearbeitet ist. Über der Öffnung befindet sich ein Deckel 3, der die Öffnung selbst nicht abdichtet. Vielmehr ergibt sich zwischen dem Deckel 3 und der Öffnung ein Schlitz, in den ein hier ringförmiges Dichtelement 4 eingebracht ist. Das ringförmige Dichtelement wird auf einem Zylindermantelabschnitt (in 1 nicht sichtbar; ähnliche wie in 7), der mit dem Deckel 3 verbunden ist, getragen. Das Dichtelement 4 besitzt einen V-förmigen Querschnitt mit einem ersten Schenkel 5 und einem zweiten Schenkel 6. Der erste Schenkel 5 stützt sich an einem Abschnitt des Deckels 3 ab, während der zweite Schenkel 6 bei Druckausgleich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Anschlusskastens 1 an der Wand 2 des Anschlusskastens 1 anliegt. Damit kann beispielsweise weder Wasser noch Staub in den Anschlusskasten 1 dringen. Steigt der Druck außerhalb des Anschlusskastens 1 gegenüber dem inneren Druck des Anschlusskastens 1 höher an, so drücken die Schenkel 5 und 6 stärker an den Deckel 3 beziehungsweise die Wand 2, so dass die Dichtwirkung verbessert wird.
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In 2 ist der Fall dargestellt, dass der Druck im Anschlusskasten 1 höher ist als außerhalb. Durch den erhöhten Druck im Inneren wird der zweite Schenkel 6 des ringförmigen Dichtelements 4 an den ersten Schenkel 5 gedrückt und die Dichtung öffnet sich, so dass ein Schlitz 7 zwischen Deckel 3 und Wand 2 beziehungsweise der Öffnung in der Wand 2 geöffnet wird. Gas kann somit aus dem Inneren des Anschlusskastens 1 durch den Schlitz 7 nach außen dringen.
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In 3 ist die Berstvorrichtung von den 1 und 2 in perspektivischer Ansicht von außerhalb des Anschlusskastens 1 dargestellt. Hier ist auch die Öffnung 8 zu erkennen, die kreisförmig in der Wand 2 des Anschlusskastens 1 ausgebildet ist. Zwischen dem kreisförmigen Deckel 3 und der kreisförmigen Öffnung 8 ergibt sich der Schlitz 7. Es ist in 3 außerdem der zylinderförmige Mantelabschnitt 9 zu erkennen, der zum Tragen eines in 3 nicht dargestellten Dichtrings dient. An den Mantelabschnitt 9 sind hier am Umfang gleich verteilt vier Nocken 10 axial angeformt, die zum Befestigen des Deckels 3 an die Wand 2 dienen.
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In 4 ist die Berstvorrichtung von 3 dargestellt, wobei jedoch der V-förmige Dichtring 4 auf den Deckel 3 aufgebracht ist. Damit ist der Schlitz 7 beziehungsweise die Öffnung 8 abgedichtet.
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In dem Beispiel der 1 bis 4 ist der Deckel 3 an die Wand 2 des Anschlusskastens 1 angeschweißt. Alternativ kann der Deckel 3 beispielsweise aber auch an die Wand 2 angeschraubt sein.
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In 5 ist ein Deckel 13 dargestellt, der rechteckförmige beziehungsweise quadratische Außenkontur besitzt. Er ist hier an die Wand 2 mit Schrauben 11 angeschraubt. Der Deckel 13 besitzt an drei seiner Ränder jeweils eine schmale Seitenwand 12. Diese Seitenwände 12 liegen im montierten Zustand des Deckels 13 an der Wand 2 des Anschlusskastens 1 an. An der Unterseite besitzt der Deckel 13 hier jedoch keine Seitenwand, so dass das Gas nach unten abgeleitet wird. Der als Ausblasschacht realisierte Deckel 13 hat also eine Ausblasöffnung, die eine definierte Ausblasrichtung gewährleistet.
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Alternativ kann der Deckel 13 auch mit nur zwei oder einer einzigen Seitenwand 12 ausgestattet sein. Dementsprechend wird dann nur verhindert, dass das Gas in Richtung dieser Seitenwände 12 ausströmt.
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Dadurch, dass der Deckel 13 anschraubbar ist und die Schrauben 11 symmetrisch angeordnet sind, lässt sich der Deckel 13 hier auch so montieren, dass die Ausblasöffnung 14 gemäß 6 auf die Seite nach links weist. Die Ausblasöffnung 14 kann also je nach den jeweiligen Erfordernissen ausgerichtet werden.
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7 zeigt den Deckel 13 im demontierten Zustand. In dieser Ansicht ist die Funktion als Ausblasschacht gut zu erkennen. Die Seitenwände 12 umgeben den rechteckigen Deckel 13 an drei Seiten. Die vierte, offene Seite bildet die Ausblasöffnung 14.
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Der Deckel 13 weist an seiner Innenseite den Zylindermantelabschnitt 9 auf, der das Dichtelement 4 mit dem V-förmigen Querschnitt trägt. Gut sind hier auch die beiden Schenkel 5 und 6 des Dichtelements 4 zu erkennen, wobei der erste Schenkel 5 an der Innenseite des Deckels 3 anliegt.
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Der Deckel 13 besitzt außerdem hier vier nach innen ragende Bolzen 15, mit denen der Deckel 13 an der Wand 2 des Anschlusskastens 1 angeschraubt werden kann. Zudem sind hier Abstandshalter 16, 17 angedeutet, die gewährleisten, dass der Mantelabschnitt 9 im montierten Zustand des Deckels 13 nicht unmittelbar an der Wand 2 des Anschlusskastens 1 anliegt, sondern vielmehr ein Schlitz 7 verbleibt (vergleiche 3). Die Ausdehnung des Dichtrings 4 in seiner axialen Richtung ist größer als die Ausdehnung der Abstandshalter 16 und 17 in der gleichen Richtung, so dass im montierten Zustand des Deckels 13 auch bei Druckausgleich eine Dichtwirkung durch den Dichtring 4 erzielt wird.
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In 8 ist ein alternativer Deckel 23 einer Berstschutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Deckel 23 ist im Zentrum praktisch genauso gestaltet wie der Deckel 3 von 4. Er besitzt hier jedoch vier radial abstehende Fortsätze 20, an deren äußerem Ende ein zu dem kreisrunden Deckelinnenelement 21 konzentrischer Zylindermantel 22 angeformt beziehungsweise befestigt ist. Der zylinderförmige Mantel 22 erstreckt sich also senkrecht zu der Wand 2 des Anschlusskastens 1. Er liegt außerdem an der Wand 2 an. Er hat die Funktion, dass er das zwischen dem Dichtring 4 und der Wand 2 austretende Gas in axialer Richtung bezüglich des runden Deckels 23 beziehungsweise der runden Öffnung in der Wand 2 umlenkt.
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Die oben dargestellten Deckel 3, 13 und 23 sind relativ einfach zu fertigen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Berstschutzvorrichtung besteht darin, dass sie beispielsweise mit dem V-Ring sehr kompakt und austauschbar realisiert werden kann. Ein nachträgliches Abdichten mit Dichtmittel (z. B. Silikon) ist nicht notwendig. Außerdem ist kein Auswechseln eines Dünnblechanschlusskastengehäuses nach einer Deformation der Druckausgleichsklappe durch einen Störfall mehr notwendig. Ebenso wenig ist kein aufwändiges Ausrichten und Zurückbiegen der Druckausgleichsklappe, und infolge kein Abdichten mit Spezialdichtmittel gegen Spritzwasser erforderlich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau ist das Auswechseln des Dichtrings je nach Ausführung ohne großen Werkzeugaufwand möglich und außerdem ist sofort nach dem Einbau Spritzwasserfestigkeit gegeben. Als weiterer Vorteil ist zu verzeichnen, dass auch Anschlusskästen in Aluminium- oder in Graugussausführung mit der erfindungsgemäßen Berstschutzvorrichtung hergestellt werden können.
