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Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschützte elektrische Vorrichtung, insbesondere eine elektrische Leuchte, mit einem Anschluss für eine elektrische Energieversorgung und mit einem gegenüber der Umgebungsatmosphäre abgedichteten Gehäuse, wobei die Vorrichtung mit einer Trenneinrichtung zur Unterbrechung der Energieversorgung bei einer Beschädigung des Gehäuses ausgestattet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine hierfür bestimmte Trenneinrichtung zur Unterbrechung der Energieversorgung explosionsgeschützter elektrischer Vorrichtungen.
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Derartige explosionsgeschützte elektrische Vorrichtungen werden in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt, in denen beispielsweise zündfähige Gemische aus Luft, Gasen, Dämpfen und Festkörpern vorhanden sind oder sein können.
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Die einschlägigen Sicherungsbestimmungen, insbesondere der VDE oder DIN, bestimmen für elektrische Vorrichtungen, dass weder im Betrieb noch während der Ausführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten zündfähige Funken entstehen dürfen, welche die explosiven Gemische entzünden können.
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Solche Entzündungen, die meist explosionsartig erfolgen, führen im Regelfall zu nicht unbeträchtlichen Personen- und Materialschäden. Die elektrische Vorrichtung schließt daher im Inneren des Gehäuses die wesentlichen, für die Funktion der Vorrichtung notwendigen Bauteile schützend ein. Solche elektrische Vorrichtungen sind beispielsweise als explosions- oder schlagwettergeschützte Leuchten in der Schutzart "erhöhte Sicherheit" bekannt.
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Dabei ist es üblich, bei Reparatur- oder Wartungsarbeiten an solchen elektrischen Vorrichtungen, bei denen das Gehäuse geöffnet wird, eine automatische Betätigung oder Aktivierung des Trennschalters, beispielsweise eines Reedschalters, zur Netztrennung einzusetzen.
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Die
DD 155 736 A1 betrifft eine explosions- und schlagwettergeschützte Leuchte, insbesondere eine Natriumdampflampe, für den Einsatz in explosions- und schlagwettergefährdeten Bereichen.
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Aus der
DE 34 02 376 A1 ist bereits eine Leuchte in der Schutzart "erhöhte Sicherheit" mit Aufnahmevorrichtungen zur Kontaktgabe und Halterung der Sockelstifte einer Leuchtstofflampe bekannt, bei der die Leuchtstofflampe eine Zweistiftsockel-Leuchtstofflampe ist und die Aufnahmevorrichtungen als lockerungsfreie und gesicherte Klemmvorrichtungen für die Sockelstifte ausgebildet sind.
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Bei der
DE 36 33 351 A1 wird einerseits ein lockerungssicherer Kontaktdruck auf die Sockelstifte und die Anschlussleitungen ausgeübt, was die Sicherheit der Leuchte wesentlich erhöht, und andererseits ein einfaches Wechseln der Leuchtstofflampe ermöglicht. Zu diesem Zweck sind lediglich die die Sockelstifte klemmenden Klemmfedern mittels eines geeigneten Werkzeuges, beispielsweise eines Schraubendrehers, durch Niederdrücken zu lösen und die federbelastete Fassung zu verschieben.
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Eine Lampe zum Einsatz in explosionsgeschützten Leuchten mit zumindest einer in einem Hüllkolben eingekapselten Innenlampe und einer mit dieser elektrisch verbundenen Lampenfassung, bei der ein zwischen Hüllkolben und Innenlampe gebildeter Isolierraum zumindest teilevakuiert ist, ist beispielsweise aus der
DE 32 36 529 A1 bekannt. Dadurch kann eine Leuchte in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, in denen beispielsweise brennbare Gase, Dämpfe oder Nebel vorhanden sind, welche durch die Temperatur der Innenlampe gezündet werden könnten.
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Ferner bezieht sich die
DE 93 21 531 U1 auf eine sensorgesteuerte Abschaltung für eine Strahlerleuchte, die hierzu mit einer internen Funktionsüberwachung ausgestattet ist, um die Leuchte abzuschalten, wenn eine Fehlfunktion erkannt wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine schnelle und zuverlässige Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung im Falle einer Beschädigung der Vorrichtung, insbesondere des Gehäuses zu erreichen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hierfür geeignete Trenneinrichtung zu schaffen.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei welcher das Gehäuse zumindest eine mit einem gasförmigen Medium mit einem gegenüber einem Umgebungsdruck der Umgebungsatmosphäre erhöhten Innendruck gefüllte Kammer einschließt und die Trenneinrichtung zumindest einen Drucksensor aufweist, der bei einer Unterschreitung einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck eine Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung auslöst. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung bei einer Beschädigung des Gehäuses erreicht. Indem also eine Beschädigung des Gehäuses zu einem Ausströmen des gasförmigen Mediums aus dem Inneren des Gehäuses bzw. der betroffenen Kammer in die Umgebung führt, wird der damit verbundene Druckabfall mittels des Drucksensors zuverlässig detektierbar. Mit diesem erfindungsgemäßen Funktionsprinzip sind zwei wesentliche Vorteile verbunden. Zum einen wird eine Beschädigung des Gehäuses jedweder Art zuverlässig erkannt, sodass insbesondere auch partielle Verformungen, die bei einer visuellen Überprüfung kaum erkennbar sind, jedoch die Dichtigkeit des Gehäuses beeinträchtigen, ebenso erkannt werden wie ein Bruch oder ein Loch in dem Gehäuse oder in einer Abdeckscheibe, beispielsweise einer Glasscheibe. Zum anderen verhindert der Überdruck in dem Gehäuse das Eindringen der Umgebungsatmosphäre in den Innenraum des Gehäuses, sodass diese nicht mit stromführenden oder erhitzten Komponenten der elektrischen Vorrichtung in Kontakt kommen kann. Anders als beim Stand der Technik, bei dem die Beschädigung des Gehäuses als solches detektiert wird, wird erfindungsgemäß unabhängig von Art und Umfang der Beschädigung der Druckabfall erfasst, der infolge einer Beschädigung eintritt. Somit wird erfindungsgemäß eine wesentlich zuverlässigere und schnellere Erfassung von Undichtigkeiten infolge von Beschädigungen oder von Verschleißerscheinungen erreicht und zudem das Eindringen von Umgebungsgasen in das Gehäuse wesentlich verzögert und daher die Betriebssicherheit deutlich erhöht.
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Eine besonders Erfolg versprechende Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Drucksensor ein durch den Innendruck des gasförmigen Mediums beaufschlagbares Trennmittel, beispielsweise eine Membrane aufweist, die mit einem Stellmittel gekoppelt ist. Hierdurch wirkt der Gasdruck auf das Stellmittel, sodass eine Druckdifferenz zu einer Auslenkung des Stellmittels führt. Die hiermit verbundene Abweichung von der Sollposition dient somit der Identifizierung des Druckabfalls und führt bei Erreichen des Schwell- oder Grenzwertes zur Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung. Hierzu kann das Stellmittel als ein Druckschalter oder ein Drucktaster unmittelbar eine Unterbrechung des Stromflusses bewirken oder aber ein Signal auslösen, welches beispielsweise von einer Steuereinheit erfasst wird, um die Unterbrechung der Energieversorgung gegebenenfalls in einem örtlich getrennten Bereich der Vorrichtung vornehmen zu können.
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Selbstverständlich könnte die Membrane die Verlagerung des Stellmittels bewirken. Besonders zuverlässig ist es hingegen, wenn das Stellmittel aufgrund der Einwirkung des Überdruckes des gasförmigen Mediums entgegen einer Federkraft ausgelenkt ist und somit die Rückstellbewegung des Stellmittels aufgrund eines Druckabfalls ausgelöst und die erforderliche Rückstellkraft durch ein Federelement aufgebracht wird. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn eine einmal erfolgte Auslösung des Stellmittels unumkehrbar ist, mithin also auch einströmende Umgebungsluft nicht zu einer Rückführung des Stellmittels in die entgegen der Federkraft ausgelenkte Ruhelage führen kann.
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Der erfindungsgemäße Gedanke kann auf eine Vielzahl elektrischer Geräte und Anlagen übertragen werden. Weiterhin kann die Vorrichtung auch auf die Funktion eines Schaltelementes beschränkt sein, welches unabhängig von der eigentlichen Funktion des zu schützenden Gerätes in diesen Innenraum eingesetzt werden kann. Ferner könnte das erfindungsgemäße Prinzip auch bei Bruchsensoren, beispielsweise für Fensterscheiben, eingesetzt werden. Besonders praxisnah ist es auch, wenn die Vorrichtung als eine mit einer Lichtquelle ausgestattete Leuchte ausgeführt ist, deren transluzente Abdeckung nicht selten beschädigt wird.
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Bei einer anderen, ebenfalls besonders sinnvollen Ausgestaltung der Erfindung hat die Vorrichtung ein zumindest abschnittsweise doppelwandiges Gehäuse, insbesondere eine doppelwandige Abdeckung, wobei der Druckschalter in den Zwischenraum hineinreicht. Hierdurch wird der mit dem gasförmigen Medium zu füllende Raum wesentlich minimiert, wenn dieser zwischen einem doppelwandigen Gehäuseabschnitt oder einer doppelwandigen Abdeckung eingeschlossen ist. Nach diesem Prinzip können beispielsweise auch lediglich besonders zu schützende Bereiche entsprechend ausgestattet sein. Zudem bleibt der von den doppelwandigen Gehäuseabschnitten eingeschlossene Innenraum von der Beschädigung in vielen Fällen unbeeinträchtigt, sodass das Umgebungsgas nicht bis in den Bereich elektrischer Kontakte oder Bauelemente vordringen kann.
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Dabei hat es sich auch bereits als besonders gewinnbringend erwiesen, wenn die Trenneinrichtung zumindest zwei Drucksensoren in einer redundanten Anordnung aufweist, sodass die Unterbrechung aufgrund der Auslösung zumindest eines Drucksensors aktivierbar ist. Hierdurch wird die Unterbrechung der Energieversorgung bereits bei der Aktivierung durch zumindest einen Drucksensor erreicht. Beispielsweise ist hierzu eine Reihenschaltung von Drucksensoren denkbar, die jeweils in den Stromkreis integriert sind. Sofern die Drucksensoren lediglich ein Signal erzeugen, ist in der Steuereinheit eine entsprechende Signalverarbeitung vorgesehen.
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Vorzugsweise weist das gasförmige Medium inerte Eigenschaften auf, ist also insbesondere unbrennbar. Demgegenüber kann das gasförmige Medium jedoch auch Geruchsstoffe enthalten, die der leichteren Identifizierbarkeit dienen.
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Die zweitgenannte Aufgabe, eine Trenneinrichtung zu schaffen, wird erfindungsgemäß durch zumindest eine mit einem gasförmigen Medium mit einem gegenüber einem Umgebungsdruck der Umgebungsatmosphäre erhöhten Innendruck gefüllte Kammer gelöst, wobei die Trenneinrichtung zumindest einen Drucksensor aufweist, der bei einer Unterschreitung einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Umgebungsdruck eine Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung auslöst, um so aufgrund des Druckverlustes infolge einer Beschädigung und Undichtigkeit der Kammer eine Aktivierung der Trennvorrichtung und somit eine Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung zu erreichen. Die Trenneinrichtung kann dadurch in einfacher Weise als Bruchsensor eingesetzt werden, ohne dass es zu einem direkten Kontakt der Umgebungsatmosphäre mit elektrischen Bauteilen der Trenneinrichtung kommt. Dabei kann der Drucksensor sowohl als Signalgeber als auch als elektrisch wirkender Drucktaster oder Druckschalter ausgeführt sein.
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Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
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1 eine perspektivische Ansicht einer explosionsgeschützten Leuchte mit einer Trenneinrichtung;
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2 eine geschnittene Seitenansicht der in 1 gezeigten Leuchte.
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Eine erfindungsgemäße, als Signalleuchte ausgeführte explosionsgeschützte elektrische Vorrichtung 1 wird nachstehend anhand der 1 und 2 näher erläutert. Die Vorrichtung 1 ist mit einer nicht gezeigten elektrischen Energieversorgung verbunden und mit einer handelsüblichen Lichtquelle 2 ausgestattet, wobei die Lichtabstrahlung durch einen Reflektor 3 gerichtet erfolgt. Ein Gehäuse 4 der Vorrichtung 1 umfasst einen Sockel 5 sowie einen damit mittels einer Dichtung 6 gasdicht verbundenen Glaskolben 7 als transparente Abdeckung für die Lichtquelle 2. Auf diese Weise ist die Vorrichtung 1 gegenüber der Umgebungsatmosphäre mit dem Umgebungsdruck p1 abgedichtet, sodass ein Eindringen von Umgebungsatmosphäre in das Innere des Gehäuses 4 ausgeschlossen ist. Für den Fall einer Beschädigung des Gehäuses 4 ist die Vorrichtung 1 mit einer Trenneinrichtung 8 zur Unterbrechung der Energieversorgung ausgestattet, um so eine mögliche Funkenbildung oder gar Entzündung des eindringenden Umgebungsgases an den stromführenden Bauelementen der Vorrichtung 1 zuverlässig zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 4 mit einem gasförmigen Medium aus inertem Gas mit einem Innendruck p2, der wesentlich größer ist als der Umgebungsdruck p1, gefüllt, sodass also das gasförmige Medium gegenüber einem Umgebungsdruck p1 der Umgebungsatmosphäre einen Überdruck als Druckdifferenz Δp aufweist. Die Trenneinrichtung 8 hat dementsprechend einen Drucksensor, durch den die Druckdifferenz Δp zwischen dem Innendruck p2 und dem Umgebungsdruck p1 detektiert wird. In einem unbeschädigten Gebrauchszustand der Vorrichtung 1 wirkt der Innendruck p2 des gasförmigen Mediums auf ein als eine Membrane ausgeführtes Trennmittel 9, die mit einem Stellmittel 10 gekoppelt ist, welches aufgrund der Einwirkung des Überdruckes des gasförmigen Mediums entgegen einer Rückstellkraft F eines Federelementes 11 ausgelenkt ist. Bei Unterschreitung einer vorbestimmten Druckdifferenz Δp zwischen dem Innendruck p2 und dem Umgebungsdruck p1 kommt es unter dem Einfluss der Rückstellkraft F zu einer Verlagerung des Stellmittels 10 und einer Aktivierung eines nicht gezeigten Signalgebers mittels des Stellmittels 10, durch den mittels einer nicht gezeigten Steuereinheit eine Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung ausgelöst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 155736 A1 [0006]
- DE 3402376 A1 [0007]
- DE 3633351 A1 [0008]
- DE 3236529 A1 [0009]
- DE 9321531 U1 [0010]
