DE102014100492A1

DE102014100492A1 - Vorrichtung zur zünddurchschlagsfreien Durchführung eines Bauteils in ein explosionsgeschütztes Gehäuse

Info

Publication number: DE102014100492A1
Application number: DE102014100492.2A
Authority: DE
Inventors: Martina Sandow; Ingo Wolff; Artur Schlopakowski; Steffen Buhl
Original assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Current assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-07-23
Also published as: WO2015106996A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (10) zur zünddurchschlagfreien Durchführung eines Bauteils (90) durch eine Wandöffnung (21) einer Wand (20) eines explosionsgeschützten Gehäuses (15) geschaffen. In einer Ausführungsform ist unmittelbar in der Wandöffnung (21) ein elastisch und/oder plastisch verformbarer Dichtkörper (40) angeordnet. Der Dichtkörper (40) ist mit Hilfe einer Spannanordnung (59) gegen einen sich quer zu einer Durchgangsrichtung (D) verjüngenden Spannabschnitt (29) der Wand (20) gespannt. Zum Verspannen wird auf den Dichtkörper (40) mit Hilfe der Spannanordnung (59) eine axiale Spannkraft in Durchgangsrichtung (D) ausgeübt. Der Dichtkörper (D) kann sich dabei wenigstens geringfügig radial verformen und legt sich an die Wandöffnung (21) sowie das durch den Dichtkörper (40) geführte Bauteil (90) an, was zu einer zünddurchschlagsicheren Anordnung führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zünddurchschlagsfreien Durchführung eines Bauteils, insbesondere eines elektrischen Leiters, durch eine Wand eines explosionsgeschützten Gehäuses, das insbesondere in der Zündschutzart „druckfeste Kapselung” (Ex-d) oder in der Zündschutzart „erhöhte Sicherheit” (Ex-e) ausgeführt sein kann.
Zur Vermeidung einer Übertragung von Funken oder heißen Explosionsgasen aus einem Bereich mit einer Zündquelle innerhalb eines explosionsgeschützten Gehäuses oder zu deren Löschung bzw. Abkühlung sind in dem technischen Gebiet des Explosionsschutzes Vorrichtungen zur Durchführung bekannt, die einer Explosion standhalten können und Spalte aufweisen, die zünddurchschlagsicher sind.
Die DE 299 03 103 U1 zeigt beispielsweise eine Einschraubhülse mit einer sich über die gesamte axiale Erstreckung der Einschraubhülse konisch verjüngenden Öffnung. In der Öffnung ist ein Dichtring angeordnet, der mit Hilfe einer Spannanordnung mit einer Überwurfmutter in die Einschraubhülse gedrückt wird.
Die EP 0 490 637 A1 zeigt eine Kabeldurchführung mit einer Einschraubhülse mit einer Öffnung mit einem Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde, das bis zu einem an den Gewindeabschnitt angrenzenden, sich konisch verjüngenden Konusabschnitt reicht. In dem Gewindeabschnitt und in dem Konusabschnitt ist ein Dichtring angeordnet. Auf dem Dichtring liegt wiederum eine Scheibe. In das Innengewinde ist ein Körper eingeschraubt, mit dessen Stirnfläche Druck auf die Scheibe und auf den Dichtring ausgeübt wird, wobei der Dichtring axial gegen den Konusabschnitt gepresst wird.
Aus anderen technischen Gebieten ist beispielsweise aus der US 3 744 008 eine Zugentlastungsanordnung für ein Kabel bekannt, die eine Einschraubhülse mit einer Öffnung und einem sich daran anschließenden, sich zunächst konisch verjüngenden Kanal aufweist, der in einen Zylinderabschnitt des Kanals übergeht. In dem Konusabschnitt ist ein konischer elastischer Körper angeordnet, der mit Hilfe einer Spannanordnung mit einer Überwurfmutter in den Konusabschnitt des Kanals eingepresst wird und sich dabei an das durch den elastischen Körper durchgeführte Kabel andrückt, um eine Zugentlastung zu bilden.
Die DE 79 10 840 U1 zeigt eine druckdichte Wanddurchführung mit einer Einschraubhülse mit einem Kanal, der einen ersten zylindrischen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten zylindrischen Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist. In die Abschnitte sind zwei jeweils zweiteilige Druckbuchsen eingesetzt, zwischen denen ein O-Ring oder eine Stopfbuchse angeordnet ist.
Auch die DE 198 48 216 C2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung mit einer Einschraubhülse mit einer Öffnung, die einen sich an die Mündung der Öffnung anschließenden, sich konisch verjüngenden Kanalabschnitt und einem Dichtring aufweist, der im entspannten Zustand zylindrisch ist und mit Hilfe einer Überwurfmutter und einer Ringscheibe in die Öffnung der Einschraubhülse gegen eine Schrägfläche gepresst wird, wobei er sich verformt.
Ausgehend von diesem Stand kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine kostengünstig herstellbare und kompakte sowie zünddurchschlagssichere Vorrichtung zur Durchführung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und nach Patentanspruch 3 gelöst.
Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, ein Bauteil – z. B. einen starren oder flexiblen elektrischen Leiter, ein Kabel, eine Schiene, ein Rohr oder eine Fluidleitung – durch eine Wand eines explosionsgeschützten Gehäuses zu führen. Das explosionsgeschützte Gehäuse kann insbesondere elektrische und/oder elektronische Betriebsmittel enthalten, die eine Zündquelle darstellen können. Die Wand oder der Wandabschnitt, die bzw. der zu der Vorrichtung gehört, ist Teil eines Gehäuses, das den explosionsgeschützten Bereich im Inneren des Gehäuses von einer explosionsgefährdete Umgebung trennt. Das Gehäuse kann auch Teil einer Gehäuseanordnung mit mehreren explosionsgeschützten und/oder nicht explosionsgeschützten Gehäusen sein, so dass die Vorrichtung eine Durchführung zwischen zwei Innenbereichen von angrenzenden Gehäusen oder zwischen dem explosionsgeschützten Innenraum eines Gehäuses und der Umgebung bereitstellt, um ein Bauteil explosionsgeschützt durch die Wandöffnung in der Wand zu führen. Die Wand kann einen Bereich, der nach der Schutzart „druckfeste Kapselung” (Ex-d) und/oder „erhöhte Sicherheit” (Ex-e) geschützt ist, von einem Bereich, der nach der Schutzart „druckfeste Kapselung” (Ex-d) und/oder „erhöhte Sicherheit” (Ex-e) geschützt ist oder einem Feldbereich, der nach keiner Explosionsschutzart geschützt ist, trennen.
Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Durchführungsanordnung und eine Wand des explosionsgeschützten Gehäuses mit einer Wandöffnung auf, die eine Durchgangsrichtung (Axialrichtung) festlegt. Die Durchführungsanordnung ist dazu vorgesehen und eingerichtet mit der Wand insbesondere lösbar verbunden zu werden. Zu der Durchführungsanordnung gehören zumindest ein Dichtkörper sowie eine Spannanordnung mit einem Spannkörper.
Die Wandöffnung weist einen Spannabschnitt mit einer ersten Spannfläche auf und verjüngt sich in dem Spannabschnitt radial und beispielsweise konisch zum Inneren des Gehäuses hin. Die erste Spannfläche weist daher einen von null Grad verschiedenen ersten Anstellwinkel auf, in dem die Spannfläche gegenüber der Axialrichtung schräggestellt ist. Der Dichtkörper ist elastisch und/oder plastisch verformbar und bei hergestellter Verbindung in der Wandöffnung angeordnet. Der Dichtkörper weist eine Durchführungsöffnung für das Bauteil auf, durch die sich das Bauteil in montiertem Zustand der Durchführungsanordnung erstreckt. Die Querschnittskontur der Durchführungsöffnung entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Querschnittskontur des durchgeführten Bauteils und kann beispielsweise rechteckig oder rund sein. Vorzugsweise ändert sich die Querschnittskontur der Durchführungsöffnung in Durchgangsrichtung nicht.
Der Dichtkörper hat eine erste Gegenspannfläche und eine zweite Gegenspannfläche. Die erste Gegenspannfläche ist der ersten Spannfläche des Spannabschnitts der Wandöffnung zugeordnet und bei hergestellter Verbindung mit dieser in Anlage. Mittels der Spannanordnung wird der Dichtkörper beim Herstellen der Verbindung gegen den Spannabschnitt der Wandöffnung und gegen das durch die Durchführungsöffnung hindurchgeführte Bauteil gedrückt. Dazu dient der Spannkörper, der axial benachbart zu dem Dichtkörper angeordnet ist und eine zweite Spannfläche aufweist, die der zweiten Gegenspannfläche zugeordnet und bei hergestellter Verbindung mit dieser in Anlage ist. Der Dichtkörper wird mit Hilfe des Spannkörpers axial gegen die erste Spannfläche gedrückt.
Die zünddurchschlagsichere Durchführung wird durch das axiale Zusammendrücken des Dichtkörpers zwischen den beiden Spannflächen erreicht, wobei sich der Dichtkörper verformt und radial nach innen an das Bauteil gedrückt wird. Auf diese Weise werden Spalte geschlossen oder insoweit verringert, dass die Zünddurchschlagsicherheit gewährleistet ist. Dadurch, dass der Dichtkörper unmittelbar an der Wandöffnung und dem Bauteil anliegt, kann die Verbindung zwischen der Durchführungsanordnung bzw. der Spannanordnung und der Wand des Gehäuses einfach ausgeführt sein und muss selbst nicht in den engen Toleranzen, die in der Norm für Zünddurchschlagsicherheit gefordert sind ausgeführt werden. Beispielsweise ist eine zünddurchschlagsichere Gewindeverbindung zwischen der Durchführungsanordnung und der Wand des explosionsgeschützten Gehäuses nicht erforderlich. Bei einer Ausführungsform kann in der Wandöffnung in Durchführungsrichtung benachbart oder mit Abstand zum Spannabschnitt ein Innengewinde vorhanden sein, in das ein Bestandteil der Durchführungsanordnung bzw. der Spannanordnung eingeschraubt wird, wobei Standard-Gewinde ohne spezielle Explosionsschutzmaßnahmen verwendet werden können.
Vorzugsweise ist der Axialabstand des Spannabschnitts von einer die eine Seite der Wandöffnung begrenzenden ersten Ebene kleiner als von einer die jeweils andere Seite der Wandöffnung begrenzenden zweiten Ebene. Der Spannabschnitt ist vorzugsweise innerhalb eines Axialbereichs der Wandöffnung angeordnet, der sich von der ersten Ebene bis zur Hälfte der axialen Länge der Wandöffnung erstreckt, wobei die axiale Länge der Wandöffnung durch den Abstand der ersten von der zweiten Ebene bestimmt ist. Vorzugsweise ist die engste Stelle des Spannabschnitts in einem Mündungsbereich der Wandöffnung zum Inneren des Gehäuses angeordnet.
Vorzugsweise ragt der Dichtkörper nicht aus der Wandöffnung durch die erste und/oder die zweite Ebene hinaus.
Vorzugsweise weist die Wandöffnung axial benachbart, vorzugsweise angrenzend, an den Spannabschnitt einen Klemmabschnitt mit einer Klemmfläche auf. Der Dichtkörper weist eine Gegenklemmfläche auf, die mit der Klemmfläche in Anlage ist. Der Spannabschnitt verjüngt sich dabei in Durchgangsrichtung vorzugsweise von dem Klemmabschnitt weg. Die Klemmfläche ist eine von der ersten Spannfläche gesonderte Fläche. Die Klemmfläche weist vorzugsweise einen zweiten Anstellwinkel gegenüber der Axialrichtung auf, der kleiner als der erste Anstellwinkel ist. Vorzugsweise wird der Dichtkörper ausschließlich radial nach außen gegen die Klemmfläche gedrückt. Der zweite Anstellwinkel beträgt vorzugsweise null Grad. Die Klemmfläche ist ringförmig um die Durchgangsrichtung geschlossen und beispielsweise als Mantelfläche eines Zylinders ausgestaltet.
Durch die Klemmfläche wird zusätzlich zu dem Spannabschnitt eine zünddurchschlagsichere Anlage des Dichtkörpers auf der Klemmfläche erreicht, so dass der Spannabschnitt axial und/oder radial etwas kürzer ausfallen kann, ohne die Gesamtanlagefläche zu verkürzen.
Die erste Spannfläche und/oder Klemmfläche ist vorzugsweise bis auf Mikrostrukturen frei von Strukturen, weist also insbesondere keine Vorsprünge, Vertiefungen, Stege, Rillen, Nuten, Gewinde oder dergleichen auf und kann daher als ebene Fläche bezeichnet werden.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur zünddurchschlagfreien Durchführung eines Bauteils durch eine Wand eines explosionsgeschützten Gehäuses weist die Vorrichtung einen Einsatz auf, der in einer Wandöffnung des explosionsgeschützten Gehäuses angeordnet ist. Der Einsatz weist eine Einsatzöffnung auf, die eine Durchgangsrichtung (Axialrichtung) festlegt und einen Spannabschnitt mit einer ersten Spannfläche sowie einen Klemmabschnitt mit einer Klemmfläche aufweist. Die Einsatzöffnung verjüngt sich ausgehend vom Klemmabschnitt in Durchgangsrichtung in dem Spannabschnitt radial, beispielsweise konisch. Die erste Spannfläche weist daher einen von null Grad verschiedenen ersten Anstellwinkel auf, in dem die Spannfläche gegenüber der Axialrichtung schräggestellt ist. Der Einsatz ist in einer Wandöffnung des explosionsgeschützten Gehäuses in der Durchgangsrichtung unbeweglich mit einer zünddurchschlagssicheren Verbindung angeordnet. Der Einsatz ist beispielsweise mit einer zünddurchschlagsicheren Gewindeanordnung in die Wandöffnung geschraubt. Die Vorrichtung weist eine Durchführungsanordnung auf, die mit dem Einsatz insbesondere lösbar verbindbar ist und ansonsten der Durchführungsanordnung der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Die Klemmfläche ist eine von der ersten Spannfläche gesonderte Fläche und kann analog zu der Klemmfläche der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt sein.
Die Klemmfläche ermöglicht eine radial und/oder axial relativ kompakte Bauform der Vorrichtung mit einer insgesamt relativ großen Anlagefläche des Dichtkörpers an die Innenwandfläche der Einsatzöffnung. Der Dichtkörper stützt sich bei hergestellter Verbindung radial außen an der Klemmfläche ab. Die Klemmfläche des starren Einsatzes ist bei den hier herrschenden Kräften unverformbar. Der Dichtkörper wird deswegen bei einer axialen Kompression zwischen den Spannflächen hauptsächlich zum Bauteil hin verformt und presst sich gegen dessen Außenfläche. Dadurch wird auch bei elastisch verformbaren Bauteilen eine zünddurchschlagsichere Verbindung gewährleistet.
Die zweite erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise dann verwendet werden, wenn in der Wandöffnung selbst ein Spannabschnitt nicht vorgesehen werden kann oder soll, beispielsweise bei dünnwandigen Gehäusen. Allerdings muss dabei der Einsatz explosionsgeschützt, beispielsweise über ein explosionsgeschütztes Gewinde, eine stoffschlüssige Verbindung oder dergleichen, mit der Wandöffnung verbunden werden. Dies kann – wie oben erläutert – bei der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung entfallen.
Der Einsatz kann beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen.
Nachfolgend werden weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung erläutert, die bei beiden erfindungsgemäßen Lösungen eingesetzt werden können.
Die Wandöffnung kann ein Innengewinde bzw. der Einsatz kann ein Innen- und/oder Außengewinde aufweisen. Vorzugsweise sind der Spannabschnitt und der Klemmabschnittgewindefrei. Die Querschnittskontur der Wandöffnung oder der Einsatzöffnung kann rund, z. B. kreis- oder ellipsenförmig, oder eckig sein oder einer beliebigen regelmäßigen oder unregelmäßigen Kontur folgen. Die Durchgangsrichtung (Axialrichtung) kann beispielsweise durch die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Querschnitte der Wandöffnung bzw. Einsatzöffnung definiert sein.
Vorzugsweise verjüngt sich der Spannabschnitt radial ausschließlich in Durchgangsrichtung zu dem explosionsgeschützten Inneren des Gehäuses hin. Mit einer radialen Verjüngung ist eine Verengung der Wandöffnung oder Einsatzöffnung quer zur Durchgangsrichtung gemeint. Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen einzigen Spannabschnitt auf, der sich unterbrechungsfrei (stufenlos) verjüngt. Der Spannabschnitt verjüngt sich vorzugsweise konisch. Die erste Spannfläche kann beispielsweise durch die Mantelfläche eines Kegelstumpfs gebildet sein.
Der Dichtkörper ist vorzugsweise elektrisch nichtleitend. Der Dichtkörper kann aus Kunststoff, Metall, einem Elastomer, z. B Gummi, wie beispielsweise Naturkautschuk oder Silikonkautschuk, oder einem anderen Material, das sich durch Druck verformen oder komprimieren lässt, bestehen, oder zumindest ein solches Material aufweisen. Der Dichtkörper kann eine gewisse Porosität (im eingespannten und im nicht-eingespannten Zustand) aufweisen, so dass ein langsamer Gasaustausch zwischen den durch die Wand getrennten Kompartimenten stattfinden kann.
Der Dichtkörper ist vorzugsweise einteilig. Es ist bevorzugt aus einem Material oder Materialgemisch ohne Naht- oder Fügestelle einstückig hergestellt.
Der Dichtkörper weist einen Rand auf, der die Durchführungsöffnung umschließt. Vorzugsweise ist der Rand von einer radial äußeren Umfangsstelle bis zur Durchführungsöffnung mit einem Schlitz versehen. Bei mehreren vorhandenen Durchführungsöffnungen kann jeweils ein Schlitz von jeweils einer Umfangsstelle bis zu der jeweiligen Durchführungsöffnung angeordnet sein. Der Schlitz kann beispielsweise parallel oder schräg zur Durchgangsrichtung verlaufen. Jeder Schlitz öffnet die zugeordnete Durchgangsöffnung an einer Stelle radial.
Vorzugsweise weist der Dichtkörper eine radiale Erstreckung (z. B. einen Durchmesser) auf, die im unverformten Ausgangszustand maximal so groß ist wie die größte radiale Erstreckung der Wandöffnung oder Einsatzöffnung.
Vorzugsweise weist der Dichtkörper einen ersten Dichtkörperabschnitt auf, der die erste Gegenspannfläche trägt. Der erste Gegenspannabschnitt verjüngt sich vorzugsweise bereits in unverformtem Zustand, wenn der Dichtkörper nicht in die Wandöffnung bzw. Einsatzöffnung eingesetzt ist. Vorzugsweise verjüngt sich der erste Gegenspannabschnitt dabei konisch. Vorzugsweise ist der Konusöffnungswinkel des ersten Gegenspannabschnitts im unverformten Zustand des Dichtkörpers gleich einem Konusöffnungswinkel des ersten Spannabschnitts.
Die zweite Gegenspannfläche am Dichtkörper kann bei einem Ausführungsbeispiel schräg oder vorzugsweise rechtwinkelig zur Durchgangsrichtung ausgerichtet sein.
Die erste und/oder zweite Gegenspannfläche des Dichtkörpers kann – abgesehen von der Rauheit bzw. Porosität des Materials und abgesehen von einem etwaigen Schlitz im Dichtkörper – frei von Vorsprüngen und/oder Vertiefungen ausgeführt, so dass sie flächig an der jeweils zugeordneten Spannfläche anliegt.
Vorzugsweise ist der Dichtkörper axial vollständig innerhalb der Wandöffnung oder innerhalb der Einsatzöffnung angeordnet.
Die Spannanordnung kann eine Spannhülse (vorzugsweise einteilig) mit einem Gewinde aufweisen. Bei dem Gewinde der Spannhülse kann es sich um ein Innen- oder Außengewinde handeln, das mit einem entsprechenden Gegengewinde an der Wandöffnung oder der Einsatzöffnung in Eingriff steht.
Die Spannhülse kann bei einem Ausführungsbeispiel den Spannkörper der Spannanordnung bilden. Eine Stirnfläche der Spannhülse kann die zweite Spannfläche bilden, die mit der zweiten Gegenspannfläche in Anlage ist. Zwischen der Spannhülse und dem Dichtkörper kann alternativ dazu der Spannkörper als separates Bauteil, beispielsweise in Form einer Spannscheibe oder eines Spannrings eingesetzt sein, der die über die Spannhülse eingeleitete Kraft an den Dichtkörper vermittelt. Durch die in bzw. auf das Gegengewinde geschraubte Spannhülse wird die zweite Spannfläche axial gegen den Dichtkörper gedrückt.
Es ist auch möglich, eine gewindefreie Spannhülse einzusetzen, die auf den Spannkörper bzw. den Dichtkörper gepresst wird und – beispielsweise durch Verdrehen – mit einem in der Wandöffnung oder der Einsatzöffnung bzw. in der Wand oder dem Einsatz angeordneten Verriegelungseinrichtung in Eingriff gebracht wird.
Bevorzugt ist der Spannkörper axial vollständig innerhalb der Wandöffnung oder der Einsatzöffnung angeordnet.
Der Spannkörper ist vorzugsweise einteilig und in Umfangsrichtung vollständig geschlossen. Der Spannkörper kann wenigstens einen Axialsteg bzw. einen Axialfortsatz aufweisen, und zur Positionierung gegenüber der Spannhülse dienen kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine abgewandelte Spannanordnung verwendet werden. Dabei weist der Dichtkörper ein Durchgangsloch auf, wobei zu der Spannanordnung ein längliches Befestigungselement und ein Gegenspannelement, beispielsweise eine Gegenspannplatte, gehört. Das Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube, eine Stange, ein Bolzen oder dergleichen, ist durch das Durchgangsloch im Dichtkörper und mithin durch die Wandöffnung geführt. Es ist axial benachbart zu dem Dichtkörper auf der dem Spannkörper entgegengesetzten Seite angeordnet. Das Befestigungselement steht mit dem Spannkörper und dem Gegenspannelement der Spannanordnung wenigstens mittelbar in Eingriff. Beispielsweise kann das Befestigungselement ein Gewinde aufweisen, das mit einem Gewinde des Gegenspannelements oder des Spannkörpers in Eingriff steht und sich am jeweils anderen Ende am Spannkörper bzw. am Gegenspannelement abstützen. Über das Befestigungselement kann eine Zugkraft zwischen dem Spannkörper und dem Gegenspannelement übertragen werden, wodurch der Dichtkörper zwischen den beiden Spannflächen axial komprimiert wird. Dabei wird der Dichtkörper nicht nur an das durchgeführte Bauteil- wie oben beschrieben – sondern auch gegen das Befestigungselement gedrückt. Dadurch wird auch zwischen dem Befestigungselement und dem Dichtkörper ein zünddurchschlagsicherer Spalt geschaffen. Der Dichtkörper kann sich auch zusätzlich axial am Gegenspannelement abstützen. Der Spannkörper, der Dichtkörper, der Spannabschnitt und/oder das Gegenspannelement bilden sozusagen eine Sandwichstruktur.
Das Gegenspannelement ist vorzugsweise ein separates Bauteil, kann alternativ aber auch ein Bestandteil des Einsatzes oder der Wand sein.
Vorzugsweise ist der Spannkörper bei dieser abgewandelten Spannanordnung zumindest teilweise axial innerhalb der Wandöffnung oder der Einsatzöffnung angeordnet.
Vorzugsweise weist die Spannhülse und/oder der Einsatz eine Ringfläche, beispielsweise an einem Kragen oder einem Flansch, auf, die einer Wandfläche der Wand zugeordnet ist. Zwischen der Ringfläche und der Wandfläche kann eine Dichtung befestigt bzw. geklemmt werden. Dadurch lässt sich zusätzlich zu dem Explosionsschutz eine IP-Schutzart für das Gehäuse erreichen, wie z. B. Schutz gegen Staub oder Spritzwasser, etc.
In einem Randbereich der Spannhülse einen Angriffskontur (z. B. Sechskantkontur) ausgebildet sein, um die Spannhülse mit einem Werkzeug relativ zur Wand oder zum Einsatz spannen zu können. Die Angriffskontur kann beispielsweise auch an dem Flansch oder Kragen mit der Ringfläche ausgebildet sein.
Die erste Spannfläche erstreckt sich quer zur Durchgangsrichtung von einer Innenkontur bis zu einer Außenkontur. Die Innenkontur ist eine Mantelfläche, die sich koaxial zur Durchgangsrichtung erstreckt und deren Querschnittskontur durch den Kantenverlauf der Innenkante der ersten Spannfläche auf der dem Inneren des Gehäuses zugeordneten Seite vorgegeben ist. Entsprechend hierzu ist die Außenkontur eine Mantelfläche, die sich koaxial zur Durchgangsrichtung erstreckt und deren Querschnittskontur durch den Kantenverlauf der Außenkante der ersten Spannfläche auf der der Innenkante entgegengesetzten Seite vorgegeben ist. Die zweite Spannfläche ist vorzugsweise innerhalb des ringförmigen Raums angeordnet, der sich zwischen der Innenkontur und der Außenkontur befindet und ragt radial weder durch die Innenkontur noch die Außenkontur hinaus. Dadurch wird erreicht, dass eine von der zweiten Spannfläche auf den Dichtkörper eingeleitete axiale Kraftkomponente an der ersten Spannfläche abgestützt wird und den Dichtkörper insbesondere nicht durch die Innenkante an der ersten Spannfläche drückt. Besonders bevorzugt erstreckt sich die zweite Spannfläche in Umfangsrichtung um die Durchgangsrichtung entlang der Innenkontur und/oder der Außenkontur.
Die Innenkontur und die Außenkontur sind vorzugsweise jeweils kreisrund, können aber auch unterschiedlich sein und beispielsweise jeweils eckig oder ellipsenförmig sein, oder eine sonstige Konturform aufweisen.
Der Spannkörper und/oder die Spannhülse und/oder der Einsatz können beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Figurenbeschreibung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
1a, b jeweils eine stark schematisierte Prinzipdarstellung eines explosionsgeschützten Gehäuses mit einer Vorrichtung zur zünddurchschlagsicheren Durchführung eines Bauteils durch eine Wandöffnung
2 eine Vorrichtung nach 1a, 1b gemäß einer ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung in einem Längsschnitt,
2a die Vorrichtung nach 2 in einer Explosionsdarstellung in einem Längsschnitt,
3a, b ein Ausführungsbeispiel eines Dichtkörpers in einer Draufsicht und in einem Längsschnitt,
4a, b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dichtkörpers in einer Draufsicht und in einem Längsschnitt,
5 eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung in einem Längsschnitt,
6 eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung in einem Längsschnitt,
7 eine Abwandlung der Vorrichtung aus 5 in einer perspektivischen Darstellung in einem Längsschnitt.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung 10 zur explosionsgeschützten Durchführung eines Bauteils 90, beispielsweise eines Kabels, einer geerdeten Sammelschiene oder eines anderen isolierten oder nicht isolierten Leiters, durch eine Wandöffnung 21 in einer Wand 20 eines explosionsgeschützten Gehäuses 15 dargestellt. Das Bauteil 90 kann starr oder flexibel sein. Durch die Vorrichtung 10 wird das Bauteil insbesondere kraftschlüssig mit der Wand 20 verbunden, so dass auch eine Haltewirkung bzw. eine Zugentlastung erreicht werden kann.
Der Innenraum des Gehäuses 15 dient zur Aufnahme von Zündquellen, die eine explosionsgefährdete Atmosphäre in einer Umgebung 17 zünden könnten. Es handelt sich beispielsgemäß um ein explosionsgeschütztes Gehäuse 15 in der Zündschutzart „druckfeste Kapselung (Ex-d)”. Die Vorrichtung 10 verhindert, dass Zündfunken, heiße Gase, Flammen oder dergleichen, die ein Zünden der Atmosphäre auslösen könnten, aus dem geschützten Innenraum 16 durch die Wandöffnung 21 nach außen gelangen ohne dass sie gekühlt bzw. gelöscht werden. Wie die 1a und 1b dargestellt, kann die Vorrichtung 10 an bzw. in eine Wandöffnung 21 einer Wand 20 eingesetzt sein, die den explosionsgeschützten Bereich im Innenraum 16 von einem anderen Bereich – insbesondere ein Bereich mit explosionsfähiger Atmosphäre – trennt, wobei der andere Bereich beispielsweise die Umgebung 17 (1a) oder ein Innenraum 18 eines angebauten weiteren Gehäuses 19 (1b) sein kann. Das weitere Gehäuse 19 kann eine explosionsfähige Atmosphäre enthalten oder ebenfalls explosionsgeschützt ausgeführt sein. Die Wand 20 hat eine erste Wandfläche 22 und eine entgegengesetzte zweite Wandfläche 28. Beispielsgemäß ist die zweite Wandfläche 28 dem Innenraum 16 zugewandt und die erste Wandfläche 22 davon abgewandt.
Das explosionsgeschützte Gehäuse 15 und mithin die Wand 20 kann beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen.
Die 2 und 2a stellen eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 10 dar. In der Wand 20 ist die Wandöffnung 21 angeordnet, die einen in die erste Wandfläche 22 mündenden Wandöffnungsabschnitt aufweist. Dieser Wandöffnungsabschnitt ist bei der vorliegenden Ausführungsform zylindrisch und vorzugsweise kreiszylindrisch konturiert und daher als Zylinderabschnitt 23 bezeichnet, wobei seine Zylinderachse beispielsgemäß senkrecht zur ersten Wandfläche 22 verläuft. In den Zylinderabschnitt 23 ist von der Wandfläche 22 teilweise und hier bis etwa zur Hälfte der Axialerstreckung 24 des Zylinderabschnitts 23 ein Innengewinde 25 geschnitten. Die verbleibende Wandöffnungsfläche der Wandöffnung 21 und/oder des Zylinderabschnitts 23 ist bis auf Mikrostrukturen bzw. die Rauheit strukturlos ausgeführt und weist keine Vorsprünge oder Vertiefungen auf, so dass die verbleibende Wandöffnungsfläche als ebene Fläche bezeichnet werden kann. Dadurch schließt sich an das Innengewinde 25 eine ebene Zylinderwandfläche 26 mit einem Durchmesser 27 an.
Angrenzend an den Zylinderabschnitt 23 weist die Wandöffnung 21 einen sich in Richtung zu der zweiten Wandfläche 28 hin verjüngenden Spannabschnitt 29 auf. Der sich beispielsgemäß konisch verjüngende Spannabschnitt 29 weist eine erste Spannfläche 30 auf, die beispielsgemäß die Mantelfläche eines Kegelstumpfes ist.
Die erste Spannfläche 30 ist somit in einem Längsschnitt an jeder Umfangsstelle gerade, kann aber in Abwandlung hierzu beispielsweise auch gekrümmt sein, so dass die Spannfläche 30 einen Teil einer Torusfläche bildet.
Die Zylinderwandfläche 26 des ersten Zylinderabschnitts 23 geht stufenlos auf die erste Spannfläche 30 über, wobei der Übergang eine scharfen Kante oder einen gerundete Übergangsbereich aufweisen kann. Der erste Spannabschnitt 29 oder, wie beim Ausführungsbeispiel, ein sich an den ersten Spannabschnitt 29 anschließender Endabschnitt 31 mündet in die zweite Wandfläche 28. Der Endabschnitt 31 ist beispielsgemäß zylindrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch, und kann bei anderen Ausführungsformen auch entfallen.
Die erste Spannfläche 30 geht stufenlos unter Bildung einer Kante oder einer gerundeten Übergangsfläche in die Fläche 32 des Endabschnitts 31 über. In der dargestellten Vorrichtung 10 fallen die Achsen des Zylinderabschnitts 23 und des Spannabschnitts 29 und des optional vorhandenen Endabschnitts 31 zusammen und legen eine Durchgangsrichtung D fest. Die erste Spannfläche 30 ist in einem Anstellwinkel W1 gegenüber der Durchgangsrichtung D schräggestellt. Der Betrag des Anstellwinkels W1 liegt im Bereich von 35° bis 65° und vorzugsweise von 45° bis 55°. Die Zylinderwandfläche 26 verläuft koaxial zur Durchgangsrichtung D.
Zu der Vorrichtung 10 gehört eine Durchführungsanordnung 35, die einen elastisch und/oder plastisch verformbaren Dichtkörper 40 aufweist. Der Dichtkörper 40 ist bei hergestellter Verbindung der Durchführungsanordnung 35 mit der Wand 20 in der Wandöffnung 21 angeordnet. Der Dichtkörper 40 kann beispielsweise aus Silikon und/oder Kautschuk oder dergleichen bestehen.
In den 3a und 3b ist ein Ausführungsbeispiel des Dichtkörpers 40 für die in 2 und 2a dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 10 im unverformten Ausgangszustand außerhalb der Wandöffnung 21 dargestellt. Der Dichtkörper 40 ist einteilig ausgeführt. Er weist einen kegelstumpfförmigen ersten Dichtkörperabschnitt 41 und einen zylindrischen zweiten Dichtkörperabschnitt 42 auf. Der zweite Dichtkörperabschnitt 42 schließt an die Seite mit größerem Durchmesser des ersten Dichtkörperabschnitts 41 an. In dem Dichtkörper 40 ist zentral entlang der Zylinderachse eine Durchführungsöffnung 43 für das Bauteil 90 angeordnet. Die Durchführungsöffnung 43 ist in ihrer Form und Größe vorzugsweise an das Bauteil 90 angepasst. Im Ausführungsbeispiel ist die Durchführungsöffnung 43 zylindrisch und ihr Durchmesser 44 ist im nicht in die Wandöffnung 21 einbauten Zustand beispielsgemäß geringfügig kleiner als der des durchzuführenden Bauteils 90, das hier eine zylindrische Kontur aufweist. Zum leichteren Einführen des Bauteils 90 in die Durchführungsöffnung 43 ist ein Rand 45, der die Durchführungsöffnung ringförmig umschließt, an einer Umfangsstelle 46 bis zu der Durchführungsöffnung 43 mit einem Schlitz 48 versehen. Der Schlitz 48 verläuft in einer Radialebene gegenüber der Achse der Durchgangsöffnung 43 kann aber alternativ auch unter einem von null Grad verschiedenen Winkel dazu ausgerichtet sein.
Der erste, konische Dichtkörperabschnitt 41 weist einen Konusöffnungswinkel W2 auf. Der Betrag des Konusöffnungswinkels ist beispielsgemäß doppelt so groß wie der Betrag des Anstellwinkels W1 der ersten Spannfläche 30 gegenüber der Durchgangsrichtung D. Der zweite Dichtkörperabschnitt 42 ist im Ausführungsbeispiel zylindrisch, kann aber beispielsweise ebenfalls konisch sein und dabei insbesondere einen Konusöffnungswinkel aufweisen, der kleiner ist als der Konusöffnungswinkel W2 des ersten Dichtkörperabschnitts 41.
Der erste Dichtkörperabschnitt 41 weist eine erste Axialerstreckung 50 und der zweite Dichtkörperabschnitt 42 weist eine zweite Axialerstreckung 51 auf. Die zweite Axialerstreckung 51 ist vorzugsweise wenigstens so groß wie die halbe erste Axialerstreckung 50. Die maximale Radialerstreckung 52 des Dichtkörpers 40 entspricht dem Durchmesser des zweiten Dichtkörperabschnitts 42.
Der Dichtkörper 40 schließt axial mit einer ersten Stirnfläche 53 des ersten Dichtkörperabschnitts 41 und einer zweiten Stirnfläche 54 des zweiten Dichtkörperabschnitts 42 ab. Die Stirnflächen 53, 54 sind im Wesentlichen eben und sind rechtwinkelig zur Axialrichtung der Durchgangsöffnung 43 und in Einbaulage des Dichtkörpers rechtwinkelig zur Durchgangsrichtung D ausgerichtet.
Die Radialerstreckung 52 des Dichtkörpers 40 ist so gewählt, dass sich der Dichtkörper 40 möglichst ohne zu klemmen in der Wandöffnung 21 einer in 1 beispielhaft dargestellten Wand 20 anordnen und insbesondere in Durchgangsrichtung D einführen lässt. Die Radialerstreckung 52 des Dichtkörpers 40 ist dazu beispielsweise so groß wie der Durchmesser 27 des Zylinderabschnitts 23 der Wandöffnung 21, der die größte innere Radialerstreckung der Wandöffnung 21 darstellt. Vorzugsweise ist die Radialerstreckung 52 des Dichtkörpers 40 um ein Einführspiel von beispielsweise höchstens 1 bis 3 mm kleiner. Die Summe der Axialerstreckungen 50, 51 des Dichtkörpers 40 ist vorzugsweise höchstens so groß, das der Dichtkörper 40 in dem in die Wandöffnung 21 eingesetzten bzw. eingespannten Zustand axial nicht über die erste Wandfläche 22 und/oder die zweite Wandfläche 28 übersteht. Vorzugsweise ist der Dichtkörper 40 axial ganz innerhalb der Wandöffnung 21 angeordnet.
In 2 ist ein Dichtkörper 40 gemäß der 2a, 3a, 3b in einem eingespannten Zustand dargestellt. Der Dichtköper 40 ist gegen den Spannabschnitt 29 der Wandöffnung 21 gespannt, wobei eine Konusmantelfläche des ersten Dichtkörperabschnitts 41 an die erste Spannfläche 30 angepresst ist und eine erste Gegenspannfläche 55 des Dichtkörpers 40 bildet. Eine zweite Gegenspannfläche 56 wird durch zumindest einen ringförmigen Bereich und beispielsgemäß den radial äußersten ringförmigen Randbereich der zweiten Stirnfläche 54 gebildet. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bildet die Zylinderwandfläche 26 eine Klemmfläche 33 und die Umfangsfläche des zweiten Dichtkörperabschnitts 42 eine Gegenklemmfläche 57.
Zum Einspannen oder Klemmen des Dichtkörpers 40 in die Wandöffnung 21 wird eine Spannanordnung 59 mit einem Spannkörper 60 verwendet, an dem eine zweite Spannfläche 61 vorhanden ist. Die zweite Spannfläche 61 ist vorzugsweise entsprechend der ersten Spannfläche 30 und/oder der Klemmfläche 33 eben ohne Vertiefungen oder Vorsprünge ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2, 2a ist der Spannkörper 60 ringförmig ausgeführt und hat eine ringförmig geschlossene zweite Spannfläche 61. Die zweite Spannfläche 61 ist der zweiten Gegenspannfläche 56 zugeordnet und liegt bei hergestellter Verbindung der Durchführungsanordnung 35 mit der Wand 20 an dieser an. Vorzugsweise befindet sich der ringförmige Spannkörper 60 dabei vollständig innerhalb der Wandöffnung 21.
Der Spannkörper 60 weist an seiner der Spannfläche 61 entgegengesetzten Oberseite 62 einen ringförmigen Axialfortsatz 63 auf. Der Außendurchmesser dieses Axialfortsatzes 63 ist gegenüber dem die zweite Spannfläche 61 aufweisenden Ringabschnitt 64 verringert, wodurch um den Axialfortsatz 63 herum eine Anlagefläche 65 gebildet ist.
Beispielsgemäß ist dem Spannkörper 60 eine Spannhülse 80 zugeordnet. Die Spannhülse 80 liegt in Einbaulage mit einer Stirnseite 81 an der Anlagefläche 65 des Spannkörpers 60 an. Die Anlagefläche 65 und die Stirnseite 81 bilden ein Gleitlager. Die Spannhülse 80 trägt ein Außengewinde 82, das mit dem Innengewinde 25 der Wandöffnung 21 in Eingriff bringbar ist. In Abwandlung zum vorliegenden Ausführungsbeispiel können der Spannkörper 60 und Spannhülse 80 auch aus einem einzigen Teil ohne Naht- und Fügestelle hergestellt sein.
Die Spannhülse 80 weist eine Angriffskontur 83, beispielsweise eine Außensechskantkontur für ein Werkzeug auf. Die Angriffskontur 83 ist beispielsgemäß an einem radial über das Außengewinde 82 vorstehenden Kragen 84 ausgebildet. Der Kragen 84 ist auf der der Stirnseite 81 axial entgegengesetzten Seite der Spannhülse 80 angeordnet. Der Kragen 84 überragt in Einbaulage einen Umfangsbereich der Wandöffnung 21 an der ersten Wandfläche 22. Zwischen dem Kragen 84 und der ersten Wandfläche 22 kann ein Dichtring 85 angeordnet und eingeklemmt werden.
In der Einbaulage, also bei hergestellter Verbindung der Durchführungsanordnung 35 mit der Wand 20, befindet sich die zweite Spannfläche 61 innerhalb eines Ringraumes 72. Dieser Ringraum 72 ist radial innen durch eine Innenkontur 70 und radial außen durch eine Außenkontur 71 begrenzt. Die Innenkontur 70 ist eine Zylindermantelfläche, deren Querschnittskontur mit dem Innenrand 30a der ersten Spannfläche 30 übereinstimmt, wobei die Außenkontur 71 eine Zylindermantelfläche ist, deren Querschnittskontur mit dem Außenrand 30b der ersten Spannfläche 30 übereinstimmt. Die Innenkontur 70 erstreckt sich beispielsgemäß entlang der Fläche 32 des Endabschnitts 31 und die Außenkontur 71 erstreckt sich beispielsgemäß entlang Zylinderwandfläche 26 des Zylinderabschnitts 23 zusammenfällt.
Die Vorrichtung 10 kann wie folgt zusammengesetzt werden:
Die Spannhülse 80, der optionale Dichtring 85, der Spannkörper 60 und der Dichtkörper 40 werden auf das Bauteil 90 gezogen bzw. gesteckt. Der Dichtkörper 40 wird an der Stelle an dem Bauteil positioniert, an der das Bauteil 90 die Wandöffnung 21 durchsetzen soll. Dann wird der Dichtkörper 40 in der Wandöffnung 21 positioniert.
Die Spannhülse 80 wird in das Innengewinde 25 der Wandöffnung 21 geschraubt. Durch den Axialfortsatz 63 wird der Spannkörper 60 relativ zur Spannhülse 80 positioniert, so dass seine zweite Spannfläche 61 an der zweiten Gegenspannfläche 56 anliegt. Dabei überträgt der Spannkörper 60 die Axialkraft der Schraubverbindung zwischen der Spannhülse 80 und der Wand 20 auf die zweite Gegenspannfläche 56 des Dichtkörpers 40. Aufgrund des Gleitlagerkontaktes zwischen der Spannhülse 80 und dem Spannkörper 60, dreht sich der Spannkörper 60 nicht und bewegt sich nur in Durchgangsrichtung D. Die Drehbewegung der Spannhülse 80 in Umfangsrichtung um die Durchgangsrichtung D wird somit nicht auf den Dichtkörper 40 übertragen.
Der Dichtkörper 40 wird axial in Durchgangsrichtung D gegen die erste Spannfläche 30 gedrückt und mithin zwischen den beiden Spannflächen 30, 61 zusammengedrückt und verformt sich dabei radial. Dadurch wird der Dichtkörper 40 im Bereich seiner Durchführungsöffnung 43 gegen das Bauteil 90 radial nach innen und beispielsgemäß außerdem mit seiner Gegenklemmfläche 57 gegen die Klemmfläche 33 gepresst. Der unter Kompression stehende Dichtkörper 40 legt sich daher zumindest abschnittsweise flächig an die erste Spannfläche 30, die Klemmfläche 33 sowie das Bauteil an. Dadurch wird sowohl in der Anlage zum Bauteil 90 als auch in der Anlage zur Wandöffnung 21 jeweils ein zünddurchschlagsicherer Spalt geschaffen.
Durch die Stellbewegung der Spannhülse 80 wird der Dichtring 85 zwischen den Kragen 84 und die erste Wandfläche 22 gespannt. Dadurch kann eine zusätzliche Abdichtung (z. B. IP-Schutz) der Vorrichtung 10 erreicht werden.
Dadurch dass der Dichtkörper 40 nicht nur gegenüber dem Bauteil 90, sondern auch unmittelbar gegenüber der Wandöffnung 21 eine zünddurchschlagsichere Verbindung herstellt, ist es nicht erforderlich, die Gewindeverbindung zwischen dem Innengewinde 25 und dem Außengewinde 82 zünddurchschlagsicher auszuführen, was die Herstellung der Vorrichtung 10 vereinfacht.
5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Durchführungsanordnung 35 mit einem ebenfalls abgewandelten Dichtkörper 40, der in 4a, b gezeigt ist.
Im Unterschied zu der Wandöffnung 21 aus 1 ist hier eine abgewandelte Spannanordnung 59 verwendet, wobei keine direkte Schraubverbindung mit der Wandöffnung 21 erfolgt. Der erste Zylinderabschnitt 23 der Wandöffnung 21 weist bei dieser Ausführungsform (5) deswegen kein Innengewinde auf. Die Spannhülse 80 ist nicht vorhanden. Der Endabschnitt 31 kann entfallen. Die Spannanordnung weist ein Befestigungselement wie etwa einen Spannbolzen und beispielsgemäß eine Schraube 95 auf, die den Spannkörper 60 mit einem Gegenspannelement, beispielsgemäß mit einer Gegenspannplatte 97 verbindet. Der Spannkörper 60 ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 plattenförmig ausgeführt und weist für jedes durchzuführende Bauteil 90 eine Bauteilöffnung 101 auf, die hier außermittig, beispielsweise um den Umfang verteilt, insbesondere mit gleichmäßigem Abstand, angeordnet sind. Mittig entlang seiner Längsachse weist der Spannkörper 60 eine Durchbrechung 102 für das Befestigungselement, also beispielsgemäß die Schraube 95 auf. Mit einem Kopf 103 liegt die Schraube 95 am Umfangsbereich um die Durchbrechung 102 am Spannkörper 60 an. Der Spannkörper 60 hat bei dieser Ausführungsform einen Kragen 84, der bei der ersten Ausführungsvariante an der Spannhülse 80 angeordnet ist. An den Kragen 84 schließt sich ein zylindrischer Spannteil 96 mit der stirnseitig angeordneten zweiten Spannfläche 61 an. Der Spannteil 96 und mithin die Spannfläche 61 sind hier von den Bauteilöffnungen 101 und der Durchbrechung 102 durchsetzt. Das Spannteil 96 kann einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner ist, als der Durchmesser des Zylinderabschnitts 23 der Wandöffnung 21 und mit diesem einen in Umfangsrichtung ringförmigen Radialspalt bilden.
Der Dichtkörper 40 weist ein Durchgangsloch 104 für den Spannbolzen bzw. die Schraube 95 auf, die in Einbaulage mit der Durchbrechung 102 des Spannkörpers 60 fluchtet. Um das Durchgangsloch 104 sind beispielsgemäß mehrere Durchführungsöffnungen 43 für jeweils ein Bauteil 90 angeordnet, die in Einbaulage mit jeweils einer Bauteilöffnung 101 des Spannkörpers 60 fluchten. Jede Durchführungsöffnungen 43 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit jeweils einem Schlitz 48 durch den Rand 45 des Dichtkörpers 40 an einer Umfangsstelle 46 geöffnet.
Die zweite Axialerstreckung 51 des zylindrischen zweiten Dichtkörperabschnitts 42 ist größer als die erste Axialerstreckung 50 des ersten Dichtkörperabschnitts 41. Im Übrigen entspricht der Dichtkörper aus 4a, b dem aus 3a, b.
Die Gegenspannplatte 97 hat entsprechend dem Spannkörper 60 und dem Dichtkörper 40 für jedes durchzuführende Bauteil eine Durchbrechung 100 die jeweils mit einer Durchführungsöffnung 43 fluchten. Außerdem hat die Gegenspannplatte 97 in der Mitte ein Loch, beispielsgemäß eine Gewindebohrung 99, das bzw. die mit dem Durchgangsloch 104 fluchtet.
Die Gegenspannplatte 97 ist beispielsgemäß bis auf die Durchbrechungen 100 und das Loch bzw. die Gewindebohrung 99 geschlossen. Der Spannkörper 60 ist analog hierzu bis auf die Durchbrechung 102 und die Bauteilöffnungen 101 geschlossen.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Gegenspannplatte 97 ein von der Wand 20 gesondertes Teil, kann aber auch ein integraler Bestandteil der Wand 20 sein. Dementsprechend kann die Gegenspannplatte 97 aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen.
Zum Spannen des Dichtkörpers 40 gegen den Spannabschnitt 29 zieht die Schraube 95 den Spannkörper 60 und die Gegenspannplatte 97 aufeinander zu, wodurch die zweite Spannfläche 61 gegen die zweite Gegenspannfläche 56 des Dichtkörpers 40 drückt. Der Dichtkörper 40 wird dabei zwischen den beiden Spannflächen 30, 61 axial komprimiert und axial sowie radial verformt, analog zum ersten Ausführungsbeispiel. Der Dichtkörper 40 wird dadurch gegen die Bauteile 90 und die Schraube 95 gedrückt und stellt die zünddurchschlagsichere Anlage her. Der Dichtkörper 40 kann sich auch an der Gegenspannplatte 97 abstützen, insbesondere dann, wenn – wie hier veranschaulicht – der Spannabschnitt 29 bzw. die Spannfläche 30 der Wandöffnung unmittelbar an die zweite Wandfläche 28 angrenzt. Dadurch wird verhindert, dass der Dichtkörper 40 aus dem Spannabschnitt 29 oder sogar aus der Wandöffnung 21 herausgedrückt wird.
Weist die Wandöffnung 21 bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel einen Endabschnitt 31 auf, so kann die Gegenspannplatte 97 bei einer abgewandelten Ausführungsform ein vorzugsweise zylindrisches Abstützteil aufweisen, das in den Endabschnitt 31 hineinragt, um den Dichtkörper 40 im Übergang zwischen dem Spannabschnitt 29 und dem Endabschnitt 31 abzustützen.
Die hier verwendete Schraube 95 kann zur Montage der Vorrichtung sehr einfach mit der Gewindebohrung 99 der Gegenspannplatte 97 verschraubt werden und sich mit ihrem Kopf 103 am Spannkörper 60 abstützen. Dabei liegt der Kragen 84 des Spannkörpers 60 an der ersten Wandfläche 22 und die Gegenspannplatte 97 an der zweiten Wandfläche 28 an. Ansonsten entspricht der Ablauf der Montage im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, die einen Einsatz 105 aufweist, der in die Wandöffnung 21 geschraubt ist. Die Wandöffnung ist hier ausschließlich zylindrisch ausgeführt und hat ein Ex-Innengewinde, das mit einem Ex-Außengewinde an einem Gewindeteil 107 zusammenwirkt, um eine zünddurchschlagsichere Gewindeverbindung zwischen dem Einsatz 105 und der Wandöffnung 21 herzustellen. Der Gewindeteil 107 ist hohlzylindrisch und weist ein erstes Ende 109 des Einsatzes 105 auf.
Der Einsatz 105 auf der dem ersten Ende 109 entgegengesetzten Seite ein weiteren hohlzylindrisches Aufnahmeteil 108 mit einer Einsatzöffnung 106 auf, die an einem zweiten Ende 110 mündet. Die Längsachse der Einsatzöffnung 106 legt die Durchgangsrichtung D fest. Im Übergang zwischen dem Aufnahmeteil 108 und dem Gewindeteil 107 ist eine Ringstufe 111 gebildet, die in Einbaulage der ersten Wandfläche 22 zugeordnet ist und daran anliegen oder dazwischen eine Dichtring 85 aufnehmen kann. An dem Aufnahmeteil 108, beispielsweise in Höhe der Ringfläche 111, kann eine Angriffskontur 83 (z. B. Sechskant-Außenkontur) für ein Werkzeug ausgebildet sein.
Die Einsatzöffnung 106 ist beispielsgemäß analog zu der Wandöffnung 21 bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 ausgestaltet. Im Aufnahmeabschnitt 108 ist der konische Spannabschnitt 29 mit der ersten konischen Spannfläche 30 vorhanden, die vorzugsweise eine Kegelstumpfmantelfläche ist. Der Spannabschnitt 29 verjüngt sich konisch in Richtung zum Gewindeteil 107 hin.
Axial anschließend an die den größeren Durchmesser aufweisende Seite der Spannfläche 30 weist der Aufnahmeteil 108 den Zylinderabschnitt 23 auf. In Anschluss an das zweite Ende 110 hat der Zylinderabschnitt 23 ein Innengewinde 25 für die Spannhülse 80. Die verbleibende gewindefreie Zylinderwandfläche 26 des Zylinderabschnitts 23 bildet die Klemmfläche 33 des Klemmabschnitts 23. Die Zylinderwandfläche 26 des ersten Zylinderabschnitts 23 geht stufenlos in die erste Spannfläche 30 über. Die erste Spannfläche 30 geht stufenlos in einer scharfen Kate oder abgerundet in die innere Fläche 32 des sich an den Spannabschnitt 29 anschließenden Endabschnitts 31 der Einsatzöffnung 106 über, die im Gewindeteil 107 angeordnet ist.
In dem Aufnahmeteil 108 ist ein Dichtkörper 40 innerhalb der Einsatzöffnung 106 angeordnet, wie er im Zusammenhang mit 1 bis 3 beschrieben wurde. Der zylindrische zweite Dichtkörperabschnitt 42 weist jedoch in der Ausführungsform aus 6 eine zweite Axialerstreckung 51 auf, die größer ist als die erste Axialerstreckung 50 des ersten Dichtkörperabschnitts 41 (wie z. B. auch in 4a, b gezeigt). Dementsprechend ist auch die Gegenklemmfläche 57 des Dichtkörpers axial länger als die erste Gegenspannfläche 55.
In dieser Ausführungsform wird der Spannkörper 60 und die Spannhülse 80 wie in der Ausführungsform der 1 und 2a, 2b zum Spannen des Dichtkörpers 40 gegen den Spannabschnitt 29 verwendet, wobei der Spannkörper 60 vollständig innerhalb der Einsatzöffnung 106 angeordnet sind. Auch analog zu dieser ersten Ausführungsform wird die Spannhülse 80, deren Stirnseite 81 an der Anlagefläche 65 des Spannkörpers 60 anliegt, zum Spannen des Dichtkörpers 40 zwischen die zweite Spannfläche 61 des Spannkörpers 60 und die erste Spannfläche 30 des Einsatzes 105 mit ihrem Außengewinde 82 in das Innengewinde 25 des Einsatzes 105 geschraubt. Nach dem Einschrauben des Einsatzes 105 in die Wandöffnung 21 kann der Dichtkörper 40, der Spannkörper 60 und die Spannhülse 80 analog zu der Vorgehensweise beim ersten Ausführungsbeispiel am Bauteil 90 angeordnet und mit dem Einsatz 105 verbunden werden.
7 zeigt eine Abwandlung der in 6 dargestellten Ausführungsform mit einem Einsatz 105, der mehrere Einsatzöffnungen 106 aufweist und in einer Wandöffnung 21 (nicht dargestellt) angeordnet werden kann.
Bei allen Ausführungsbeispielen können eine Spannanordnung 59 mit Spannhülse 80 oder mit Spannbolzen bzw. Schraube 95 und einem Gegenspannelement, beispielsweise in Form einer Gegenspannplatte 97 verwendet werden. Es ist bei allen Ausführungsbeispielen möglich, ein oder mehrere Bauteile 90 durchzuführen und entsprechend viele Durchgangsöffnungen 43 im Dichtkörper 40 und erforderlichenfalls auch in den anderen Bauteilen vorzusehen.
Es wird eine Vorrichtung 10 zur zünddurchschlagfreien Durchführung eines Bauteils 90 durch eine Wandöffnung 21 einer Wand 20 eines explosionsgeschützten Gehäuses 15 geschaffen. In einer Ausführungsform ist unmittelbar in der Wandöffnung 21 ein elastisch und/oder plastisch verformbarer Dichtkörper 40 angeordnet. Der Dichtkörper 40 ist mit Hilfe einer Spannanordnung 59 gegen einen sich quer zu einer Durchgangsrichtung D verjüngenden Spannabschnitt 29 der Wand 20 gespannt. Zum Verspannen wird auf den Dichtkörper 40 mit Hilfe der Spannanordnung 59 eine axiale Spannkraft in Durchgangsrichtung D ausgeübt. Der Dichtkörper D kann sich dabei wenigstens geringfügig radial verformen und legt sich an die Wandöffnung 21 sowie das durch den Dichtkörper 40 geführte Bauteil 90 an, was zu einer zünddurchschlagsicheren Anordnung führt.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
15: Explosionsgeschütztes Gehäuse
16: Innenraum des explosionsgeschützten Gehäuse
17: Umgebung
18: Innenraum des weiteren Gehäuses
19: Weiteres Gehäuse
20: Wand
21: Wandöffnung
22: Erste Wandfläche
23: Zylinderabschnitt
24: Axialerstreckung
25: Innengewinde
26: Zylinderwandfläche
27: Durchmesser
28: Zweite Wandfläche
29: Spannabschnitt
30: Erste Spannfläche
30a: Innenrand
30b: Außenrand
31: Endabschnitt
32: Fläche des Endabschnitts
33: Klemmfläche
35: Durchführungsanordnung
40: Dichtkörper
41: Erster Dichtkörperabschnitt
42: Zweiter Dichtkörperabschnitt
43: Durchführungsöffnung
44: Durchmesser
45: Rand
46: Umfangsstelle
48: Schlitz
50: Erste Axialerstreckung
51: Zweite Axialerstreckung
52: Radialerstreckung
53: Erste Stirnfläche
54: Zweite Stirnfläche
55: Erste Gegenspannfläche
56: Zweite Gegenspannfläche
57: Gegenklemmfläche
59: Spannanordnung
60: Spannkörper
61: Zweite Spannfläche
62: Oberseite
63: Axialfortsatz
64: Ringabschnitt
65: Anlagefläche
70: Innenkontur
71: Außenkontur
72: Ringraum
80: Spannhülse
81: Stirnseite
82: Außengewinde
83: Stellabschnitt
84: Kragen
85: Dichtring
90: Bauteil
95: Schraube
96: Spannteil
97: Gegenspannplatte
99: Gewindebohrung
100: Durchbrechung in der Gegenspannplatte
101: Bauteilöffnung
102: Durchbrechung im Spannkörper
103: Kopf
104: Durchgangsloch des Dichtkörpers
105: Einsatz
106: Einsatzöffnung
107: Gewindeteil
108: Aufnahmeteil
109: Erstes Ende
110: Zweites Ende
111: Ringstufe
D: Durchgangsrichtung
U: Umfangsrichtung
W1: Anstellwinkel
W2: Konusöffnungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29903103 U1 [0003]
EP 0490637 A1 [0004]
US 3744008 [0005]
DE 7910840 U1 [0006]
DE 19848216 C2 [0007]

Claims

Vorrichtung (10) zur zünddurchschlagfreien Durchführung eines Bauteils (90) durch eine Wand (20) eines explosionsgeschützten Gehäuses (15), – wobei die Wand (20) eine Wandöffnung (21) aufweist, die eine axiale Durchgangsrichtung (D) festlegt und einen Spannabschnitt (29) mit einer ersten Spannfläche (30) aufweist, wobei sich die Wandöffnung (21) in dem Spannabschnitt (29) radial verjüngt, – mit einer Durchführungsanordnung (35) mit einem elastisch und/oder plastisch verformbaren, in der Wandöffnung (21) angeordneten Dichtkörper (40), der eine Durchführungsöffnung (43) für das Bauteil (90), eine erste Gegenspannfläche (55) und eine zweite Gegenspannfläche (56) aufweist, wobei die erste Gegenspannfläche (55) mit der ersten Spannfläche (30) in Anlage ist, – mit einer Spannanordnung (59) zum Spannen des Dichtkörpers (40) gegen den Spannabschnitt (29) der Wandöffnung (21) und gegen das durch die Durchführungsöffnung (43) hindurch geführte Bauteil (90), wobei die Spannanordnung (59) einen Spannkörper (60) aufweist, der axial benachbart zu dem Dichtkörper (40) angeordnet ist und eine zweite Spannfläche (61) aufweist, die mit der zweiten Gegenspannfläche (56) in Anlage ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandöffnung (21) axial benachbart zu dem Spannabschnitt (29) einen Klemmabschnitt (23) mit einer Klemmfläche (33) aufweist und dass der Dichtkörper eine Gegenklemmfläche (57) aufweist, die mit der Klemmfläche (33) in Anlage ist.
Vorrichtung (10) zur zünddurchschlagfreien Durchführung eines Bauteils (90) durch eine Wand (20) eines explosionsgeschützten Gehäuses (15) mit – einem Einsatz (105), der in einer Wandöffnung (21) der Wand (20) angeordnet ist, mit einer Einsatzöffnung (106), die eine axiale Durchgangsrichtung (D) festlegt und einen Spannabschnitt (29) mit einer ersten Spannfläche (30) aufweist, wobei sich die Einsatzöffnung (106) in dem Spannabschnitt (29) radial verjüngt, wobei der Einsatz (105) in der Wandöffnung (21) in Durchgangsrichtung (D) unbeweglich mittels einer zünddurchschlagsicheren Verbindung (107) angeordnet ist, – einer Durchführungsanordnung (35) mit einem elastisch und/oder plastisch verformbaren, in der Einsatzöffnung (106) angeordneten Dichtkörper (40), der eine Durchführungsöffnung (43) und eine erste Gegenspannfläche (55) und eine zweite Gegenspannfläche (56) aufweist, wobei die erste Gegenspannfläche (55) mit der ersten Spannfläche (30) in Anlage ist, – mit einer Spannanordnung (59) zum Spannen des Dichtkörpers (40) gegen den Spannabschnitt (29) der Einsatzöffnung (106) und gegen das durch die Durchführungsöffnung (43) hindurch geführte Bauteil (90), wobei die Spannanordnung (59) einen Spannkörper (60) aufweist, der axial benachbart zu dem Dichtkörper (40) angeordnet ist und eine zweite Spannfläche (61) aufweist, die mit der zweiten Gegenspannfläche (56) in Anlage ist, – wobei die Einsatzöffnung (106) axial benachbart zu dem Spannabschnitt (29) einen Klemmabschnitt (23) mit einer strukturfreien Klemmfläche (33) aufweist und dass der Dichtkörper eine Gegenklemmfläche (57) aufweist, die mit der Klemmfläche (33) in Anlage ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannanordnung (59) eine Spannhülse (80) mit einem Gewinde (82) aufweist, das mit einem Gegengewinde (25) an der Wandöffnung (21) der Wand (20) oder an der Einsatzöffnung (106) des Einsatzes (105) in Eingriff steht.
Durchführungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (40) ein Durchgangsloch (104) aufweist, und dass die Spannanordnung (59) ein längliches Befestigungselement (95) und ein Gegenspannelement (97) aufweist, wobei das Befestigungselement (95) durch das Durchgangsloch (102) und durch die Wandöffnung (21) oder die Einsatzöffnung (106) geführt ist, wobei das Gegenspannelement (97) axial benachbart zu dem Dichtkörper (40) auf der dem Spannkörper (60) entgegengesetzten Seite angeordnet ist und wobei das Befestigungselement (95) mit dem Spannkörper (60) und dem Gegenspannelement (97) der Spannanordnung (59) verbunden ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (95) den Spannkörper (60) gegen den Dichtkörper (40) spannt und der Dichtkörper (40) dadurch gegen das Befestigungselement (95) gedrückt wird.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkörper (60) zumindest teilweise axial innerhalb der Wandöffnung (21) oder der Einsatzöffnung (106) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (40) eine radiale Erstreckung (52) aufweist, die im unverformten Ausgangszustand maximal so groß ist wie die größte radiale Erstreckung (27) der Wandöffnung (21) oder der Einsatzöffnung (106).
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkörper (60) oder die Spannhülse (80) oder der Einsatz (105) einen Kragen (84) oder eine Ringfläche (111) aufweist, der bzw. die einen Umfangsbereich einer Wandfläche (22) um die Wandöffnung (21) überragt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Spannfläche (30) quer zur Durchgangsrichtung (D) von einer Innenkontur (70) bis zu einer Außenkontur (71) erstreckt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Spannfläche (61) innerhalb des Raums (72) befindet, der durch die Innenkontur (70) und die Außenkontur (71) begrenzt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (40) einen Rand (45) aufweist, der an einer Umfangsstelle (46) bis zur Durchführungsöffnung (43) eine Schlitz (48) aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (40) vollständig innerhalb der Wandöffnung (21) oder innerhalb der Einsatzöffnung (106) angeordnet ist.