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Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungseinrichtung für ein explosionsgeschütztes Gehäuse.
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Die Druckentlastungseinrichtungen ist dazu eingerichtet, eine Gasströmung zwischen einem Innenraum eines explosionsgeschützten Gehäuses und einer außerhalb des Gehäuses vorhandenen explosionsgefährdeten Umgebung zu ermöglichen. Mittels der Druckentlastungseinrichtungen kann zum einen im Falle einer Explosion der Druck im Innenraum des Gehäuses begrenzt werden. Zum anderen kann beim Betrieb von elektrischen und/oder elektronischen Einrichtungen im Innenraum des Gehäuses eine Gaszirkulation zwischen dem Innenraum und der Umgebung erzeugt werden, um Wärme aus dem Innenraum abzuführen.
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EP 2 503 199 B1 zeigt eine Druckentlastungseinrichtung mit Filterfunktion. Dazu ist ein offenporiges Element, beispielsweise ein Vliesstoff vorhanden. Der mittlere Porendurchmesser soll zwischen 2 und 100 µm betragen. Das Vliesmaterial soll oliophob und hydrophob sein.
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DE 20 2005 011 301 U1 offenbart eine atmungsaktive Kabel- oder Schlauchdurchführung, die einseitig hygroskopisch ist. Um atmungsaktiv zu sein und das Eindringen von Wasser zu vermeiden, ist ein semipermeables Membranventil in einem Luftkanal angeordnet.
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Auch
DE 10 2005 047 662 B4 beschreibt eine Druckausgleichsverschraubung mit einem Druckausgleichselement, das eine Membran enthält.
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Die aus
DE 10 2010 016 782 B4 bekannte Druckentlastungseinrichtung weist einen porösen Körper im Gasströmungspfad auf. Der poröse Körper kann beispielsweise aus mehreren Lagen von Drahtgittern gebildet werden. Optional kann außerdem eine Membran vorhanden sein, um den Gasströmungspfad zu schließen, beispielsweise ein Polymer mit hydrophilen und hydrophoben Abschnitten.
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In
DE 10 2016 003 780 A1 ist ein Gehäuse für ein elektrisches Gerät beschrieben. Ein Gasströmungspfad zwischen einem Innenbereich und der Umgebung ist durch einen Faserkörper hindurch möglich. Der Faserkörper soll gegen das Eindringen von Schwallwasser oder Spritzwasser schützen. Er soll auch als Berstschutz dienen und im Falle einer Explosion zumindest teilweise aus seiner Halterung herausgedrückt werden.
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Bei der Konstruktion von explosionsgeschützten Gehäusen besteht häufig ein Konflikt. Einerseits sollen die im Innenraum des explosionsgeschützten Gehäuses angeordneten, potentiellen Zündquellen vor der explosiven Atmosphäre in der Umgebung getrennt werden, andererseits ist eine Gasströmung zur Druckbegrenzung oder zum Druckausgleich sowie zum Wärmetransport in vielen Fällen erwünscht oder erforderlich. Abhängig von den Umgebungsbedingungen kann es dabei notwendig sein, den Gasströmungspfad zu schützen, um das Eindringen von Wasser, insbesondere Spritzwasser oder Strahlwasser zu schützen. Ein solcher Schutz wiederum kann den Volumenstrom des Gases entlang des Gasströmungspfades limitieren, was wiederum nicht erwünscht ist.
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Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine zünddurchschlagsichere Druckentlastungseinrichtung zu schaffen, die einen Schutz gegen das Eindringen von Spritzwasser und/oder Strahlwasser bildet, und die dennoch einen hohen Volumenstrom der Gasströmung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Druckentlastungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die Druckentlastungseinrichtung ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, in einem Gasströmungspfad angeordnet zu werden. Der Gasströmungspfad ermöglicht eine Gasströmung zwischen einem Innenraum eines explosionsgeschützten Gehäuses und einer explosionsgefährdeten Atmosphäre in der Umgebung. Beispielsweise kann die Druckentlastungseinrichtung in eine Wandöffnung des Gehäuses eingesetzt werden.
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Die Druckentlastungseinrichtung hat eine Lamellenanordnung mit einer ersten Öffnung und einer mit der ersten Öffnung in Strömungsverbindung stehenden zweiten Öffnung. Gas kann zwischen den beiden Öffnungen in einer Strömungsrichtung strömen. Die Strömungsrichtung ist insbesondere eine Richtung, die rechtwinklig zu einer Ebene ausgerichtet ist, die parallel zu der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ausgerichtet ist. Die Strömungsrichtung ist insbesondere rechtwinklig zu einer Ebene ausgerichtet, parallel zu der sich die Gehäusewand erstreckt, durch die der Gasströmungspfad hergestellt wird.
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Die Lamellenanordnung weist mehrere Lamellen auf, die rechtwinklig zur Strömungsrichtung in einer Querrichtung nebeneinander angeordnet sind. Zwei in Querrichtung unmittelbar benachbarte Lamellen begrenzen einen gemeinsamen Strömungskanal.
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Jeder Strömungskanal kann optional zünddurchschlagsicher sein. Die Zünddurchschlagsicherheit jedes Strömungskanals kann dadurch hergestellt werden, dass das Verhältnis des Strömungsquerschnitts geteilt durch die Weglänge entlang des Strömungskanals ausreichend klein ist, so dass die in den Normen festgelegten Anforderungen an die Zünddurchschlagsicherheit erfüllt sind (insbesondere EN60079-0). Dadurch kann die Lamellenanordnung und mithin die Druckentlastungseinrichtung zusätzlich zünddurchschlagsicher ausgebildet sein.
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Jede Lamelle hat mehrere Biegungen und/oder Knicke. Eine Lamelle erstreckt sich daher nicht vollständig geradlinig in Strömungsrichtung zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung, sondern zumindest abschnittsweise gleichzeitig auch in Querrichtung. Vorzugsweise haben die Lamellen keinen zweidimensionalen Abschnitt, der sich parallel zur Strömungsrichtung erstreckt. Durch diese Form der Lamellen sind nicht geradlinige (vorzugsweise zünddurchschlagsichere) Strömungskanäle gebildet. Das Gas kann zumindest nicht überall parallel zur Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle strömen. Jeder Strömungskanal kann zwei, drei oder mehr Stellen aufweisen, an denen die Gasströmung entlang des Strömungskanals die Richtung ändert.
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Aufgrund der Biegungen und/oder Knicke aufweisenden Lamellen und der geringen Kanalbreite (Abstand zweier unmittelbar benachbarter Lamellen in Querrichtung) der Strömungskanäle ein Schutz gegen das Eindringen von Wasser, insbesondere Sprühwasser und/oder Spritzwasser und/oder Strahlwasser, in den Innenraum des Gehäuses erreicht. Wassertropfen können zwar in die Strömungskanäle eindringen, treffen dort jedoch wegen der nicht geradlinig verlaufenden Strömungskanäle auf die Seitenwand einer Lamelle auf, die den Strömungskanal begrenzt. Sammeln sich mehrere Wassertropfen an, berührt die angesammelte bzw. angestaute Wassermenge beide den Strömungskanal begrenzende Lamellen. Aufgrund von Adhäsionskräften zwischen dem Wasser und den Lamellen wird verhindert, dass das Wasser vollständig durch den Strömungskanal hindurch in den Innenraum des Gehäuses eindringt.
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Die angesammelte oder angestaute Wassermenge in einem Strömungskanal sind relativ gering und kann mit der Zeit, insbesondere durch die Abgabe von warmer Luft aus dem Innenraum in Richtung der Umgebung, verdunsten und mitgenommen werden.
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Die Druckentlastungseinrichtung lässt sich einfach herstellen. Durch die Gestalt der Lamellen bzw. der Strömungskanäle wird ein Schutz gegen das Eindringen von Wasser gemäß einer IP-Schutzart (Norm ISO20653 bzw. EN60529) erreicht. Optional kann mittels der Druckentlastungseinrichtung zusätzlich auch die Ausführung entsprechend einer normgerechten Zündschutzart erreicht werden.
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Insbesondere weist die Druckentlastungseinrichtung keine separate, zusätzliche Wasserbarriere auf. Die Druckentlastungseinrichtung ist vorzugsweise ohne porösen Körper oder Membran ausgeführt. Jeder von zwei Lamellen begrenzte Strömungskanal kann ein Freiraum ohne Füllung oder Membranverschluss sein.
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Das die Druckentlastungseinrichtung aufweisende explosionsgeschützte Gehäuse kann beispielsweise in der Zündschutzart druckfeste Kapselung (Ex d) entsprechend einer der Normen EN60079-1 oder IIC60079-1 ausgeführt sein.
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Die Lamellenanordnung weist insbesondere zwei äußere Lamellen und wenigstens eine zwischen den beiden äußeren Lamellen angeordnete innere Lamelle auf. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von inneren Lamellen vorhanden. Jede innere Lamelle grenzt unmittelbar an zwei Strömungskanäle an. Jede äußere Lamelle grenzt nur mit einer Seitenfläche an einen Strömungskanal an.
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Vorzugsweise ist die Druckentlastungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Gasströmung entlang eines Gasströmungspfades ausschließlich durch die Strömungskanäle zuzulassen. Weitere Gasströmungsöffnungen sind nicht vorhanden.
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Vorzugsweise hat jede Lamelle mindestens drei Biegungen und/oder Knicke. An jeder Biegung bzw. an jedem Knick schließt die Lamelle einen Winkel ein, der vorzugsweise kleiner ist als 150° und weiter vorzugsweise kleiner als 120°. Die Winkel an mehreren Biege- oder Knickstellen einer Lamelle können jeweils gleich groß oder unterschiedlich groß sein.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind alle Lamellen der Lamellenanordnung symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet. Die Mittelebene erstreckt sich rechtwinklig zur Strömungsrichtung und kann beispielsweise mittig zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung angeordnet sein.
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Bei einer Ausführungsform hat jede Lamelle eine der ersten Öffnung zugewandte oder zugeordnete erste Kante und einer der zweiten Öffnung zugewandte oder zugeordnete zweite Kante. Die erste Kante und die zweite Kante können sich in einer Hochrichtung geradlinig erstrecken. Die Hochrichtung ist rechtwinklig zur Strömungsrichtung und rechtwinklig zur Querrichtung ausgerichtet.
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Jede Lamelle weist außerdem eine dritte Kante und eine vierte Kante auf, die mit Abstand zueinander verlaufen und jeweils die erste Kante und die zweite Kante miteinander verbinden. Die dritte Kante und die vierte Kante erstrecken sich nicht geradlinig. Sie haben bevorzugt einen wellenförmigen und/oder abgewinkelten Verlauf mit mehreren Biege- oder Knickstellen.
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Vorzugsweise sind die Kanten der Lamellen der Lamellenanordnung derart angeordnet, dass alle ersten Kanten eine gemeinsame erste Ebene berühren, alle zweiten Kanten eine gemeinsame zweite Ebene berühren, alle dritte Kanten eine gemeinsame dritte Ebene berühren und alle vierten Kanten eine gemeinsame vierte Ebene berühren. Die dritte Ebene und die vierte Ebene können parallel zueinander ausgerichtet sein. Die erste Ebene und die zweite Ebene können parallel zueinander ausgerichtet sein. Vorzugsweise sind die erste Ebene und die zweite Ebene rechtwinklig zu der dritten Ebene und der vierten Ebene ausgerichtet. In Querrichtung betrachtet begrenzen die vier Ebenen ein Viereck, insbesondere ein Rechteck oder ein Quadrat.
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In Querrichtung hat jeder Strömungskanal eine Kanalbreite. Die Kanalbreite ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel konstant.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Strömungskanäle wenigstens eine lokale Engstelle aufweisen, an der die Kanalbreite in Querrichtung verringert ist und ein lokales Minimum aufweisen kann. An der Engstelle ist die Kanalbreite bzw. der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals geringer als die maximale Kanalbreite bzw. der maximale Strömungsquerschnitt und/oder geringer als der durchschnittliche Strömungsquerschnitt bzw. die durchschnittliche Kanalbreite. Mittels der wenigstens einen Engstelle kann das Aufhalten von angesammeltem Wasser im Strömungskanal verbessert werden. Wasseransammlungen werden durch die Adhäsionskräfte am Eintritt in den Innenraum gehindert, indem sie an beiden den Strömungskanal begrenzenden Lamellen anhaften. Durch die lokale Engstelle kann die Wassermenge reduziert werden, die erforderlich ist, um ein Anhaften an beiden Lamellen zu erreichen. Dadurch, dass der Strömungskanal nur an einer oder mehreren lokalen Engstellen eine reduzierte Kanalbreite aufweist, kann ein ausreichender Volumenstrom für das hindurchströmende Gas erreicht werden.
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Es ist bevorzugt, wenn jede Engstelle durch einen Vorsprung an zumindest einer der beiden den Strömungskanal begrenzenden Lamellen gebildet ist. Der Vorsprung kann beispielsweise durch einen Umformvorgang, beispielsweise einen Prägevorgang gebildet werden. Bei dem Vorsprung kann es sich somit um einen Umformvorsprung oder Prägevorsprung handeln. Entlang der Erstreckung des Strömungskanals zwischen den Öffnungen kann sich der Vorsprung vollständig entlang der Lamelle erstrecken. Zusätzlich oder alternativ kann ein Vorsprung in Erstreckungsrichtung des Strömungskanals deutlich kürzer sein als der Strömungskanal und beispielsweise durch einen noppenartigen Vorsprung gebildet sein.
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Jeder Strömungskanal hat an der ersten Öffnung eine erste Kanalmündung und an der zweiten Öffnung eine zweite Kanalmündung. Es ist bevorzugt, wenn die beiden Kanalmündungen in Strömungsrichtung fluchtend angeordnet sind.
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Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jede Lamelle eine konstante Wandstärke aufweist. Vorzugsweise ist die Wandstärke aller Lamellen gleich groß.
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Vorzugsweise ist die maximale und/oder durchschnittliche Kanalbreite höchstens 15-mal oder höchstens 10-mal so groß wie die Wandstärke der Lamellen. Dadurch kann ein ausreichender Volumenstrom bei gleichzeitig geringer Abmessung der Lamellenanordnung in Querrichtung erreicht werden.
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Die Wandstärke der Lamellen beträgt vorzugsweise maximal 2 mm oder maximal 1 mm oder maximal 0,7 mm. Die maximale und/oder durchschnittliche Kanalbreite ist vorzugsweise nicht größer als 10 mm oder 7 mm oder 4 mm.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines explosionsgeschützten Gehäuses mit einer erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Druckentlastungseinrichtung in einer schematischen Ansicht in eingebautem Zustand,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Lamelle einer Druckentlastungseinrichtung aus den 1 und 2,
- 4 eine schematische Ansicht eines durch zwei benachbarte Lamellen begrenzten Strömungskanals der Druckentlastungseinrichtung gemäß der 1 und 2,
- 5 eine perspektivische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Druckentlastungseinrichtung gemäß 2 in teilmontiertem Zustand,
- 6 eine perspektivische Teildarstellung des Ausführungsbeispiels der Druckentlastungseinrichtung aus 5,
- 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Lamellen der Druckentlastungseinrichtung zur Bildung von wenigstens einer Engstelle in einem Strömungskanal in einer schematischen Ansicht und
- 8 und 9 jeweils eine schematische Seitenansicht in einer Querrichtung auf eine wenigstens einen Vorsprung aufweisende Lamelle zur Bildung einer Engstelle.
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1 ist schematisch ein explosionsgeschütztes Gehäuse 10 schematisch im Querschnitt veranschaulicht. Das explosionsgeschützte Gehäuse 10 weist mehrere Gehäusewände 11 auf, die einen Innenraum 12 umschließen. Mittels des explosionsgeschützten Gehäuses 10 ist der Innenraum 12 entsprechend einer vorgegebenen Zündschutzart von einer das Gehäuse 10 umgebenden explosionsgefährdeten Atmosphäre in der Umgebung 13 getrennt. Das explosionsgeschützte Gehäuse 10 kann beispielsweise in der Zündschutzart „druckfeste Kapselung (Ex d)“ ausgebildet sein.
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Im Innenraum 12 des explosionsgeschützten Gehäuses 10 können eine oder mehrere als Zündquellen dienende Einrichtungen, wie beispielsweise elektrische und/oder elektronische Einrichtungen 14 angeordnet und betrieben werden. Heiße Gase, Flammen, Zündfunken oder andere Zündmedien können aus dem Innenraum 12 des Gehäuses 10 nicht in die Umgebung 13 gelangen, um die dort vorhandene explosionsgefährdete Atmosphäre zu zünden.
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Das explosionsgeschützte Gehäuse 10 weist wenigstens eine Druckentlastungseinrichtung 18 auf. Jede Druckentlastungseinrichtung 18 kann in einer Wandöffnung 19 einer Gehäusewand 11 oder einem anderen Strömungskanal zwischen dem Innenraum 12 und der Umgebung 13 angeordnet sein und diesen Strömungskanal zünddurchschlagsicher ausbilden bzw. abdecken. Die Druckentlastungseinrichtung 18 ist dazu eingerichtet, eine Gasströmung entlang eines Gasströmungspfades zwischen dem Innenraum 12 und der Umgebung 13 zuzulassen und gleichzeitig das Entkommen von Zündmedien aus dem Innenraum 12 in die Umgebung 13 zu verhindern. Außerdem ist die Druckentlastungseinrichtung 18 dazu eingerichtet, das Eindringen von Wasser, insbesondere Sprühwasser und/oder Spritzwasser und/oder Strahlwasser, aus der Umgebung 13 in den Innenraum 12 zu unterbinden und entspricht somit einer IP-Schutzklasse, beispielsweise einer der IP-Schutzarten IP3 bis IP6 entsprechend ISO20653 oder EN60529.
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Entlang des Gasströmungspfades kann Gas G von der Umgebung 13 in den Innenraum 12 strömen und/oder Gas G kann vom Innenraum 12 in die Umgebung 13 strömen. Auf diese Weise kann beispielsweise auch ein Wärmetransport von wärmeren Gasen aus dem Innenraum 12 in die Umgebung 13 erfolgen und kühleres Gas kann von der Umgebung 13 in den Innenraum 12 strömen, beispielsweise um eine dort betriebene Einrichtung zu kühlen und ein Aufheizen der Gehäusewände 11 zu begrenzen.
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Die Druckentlastungseinrichtung 18 weist erfindungsgemäß eine Lamellenanordnung 20 auf. Die Lamellenanordnung 20 hat eine erste Öffnung 21 und eine in Strömungsrichtung S mit Abstand dazu angeordnete zweite Öffnung 22. Die erste Öffnung 21 kann der Umgebung 13 zugewandt sein, während die zweite Öffnung 22 dem Innenraum 12 zugewandt sein kann. Die beiden Öffnungen 21, 22 sind beispielsgemäß parallel zu einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet, wobei die Strömungsrichtung S rechtwinklig zu dieser Ebene orientiert ist. Die Strömungsrichtung S ist beim Ausführungsbeispiel rechtwinklig zu der Gehäusewand 11 ausgerichtet, in der sich die Druckentlastungseinrichtung 18 befindet. Abhängig von der Anordnung der Druckentlastungseinrichtungen 18 können die Strömungsrichtungen S unterschiedlicher Druckentlastungseinrichtungen 18 parallel, schräg oder rechtwinklig zueinander ausgerichtet sein.
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Die Lamellenanordnung 20 hat eine Mehrzahl von Lamellen 23, die in einer Querrichtung Q mit Abstand zueinander aufgereiht sind. In Querrichtung Q bilden die beiden Lamellen 23, die den größtmöglichen Abstand aufweisen, jeweils eine äußere Lamelle 23a. Zwischen diesen beiden äußeren Lamellen 23a sind mehrere innere Lamellen 23i angeordnet.
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Beim Ausführungsbeispiel sind sämtliche Lamellen 23 identisch ausgebildet. Sie haben jeweils dieselbe äußere Kontur und dieselbe Form. Jede Lamelle 23 kann nach ihrer Herstellung sowohl als äußere Lamelle 23a, als auch als innere Lamelle 23i verwendet werden.
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Zwei in Querrichtung Q unmittelbar benachbarte Lamellen 23 begrenzen gemeinsam einen dazwischen angeordneten Strömungskanal 26. Die Anzahl der Strömungskanäle 26 ist um Eins kleiner als die Anzahl der Lamellen 23. Jede innere Lamelle 23i grenzt unmittelbar an zwei Strömungskanäle 26 an bzw. trennt diese Strömungskanäle 26 voneinander. Jede äußere Lamelle 23a grenzt nur an einen einzigen Strömungskanal 26 an.
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Jeder Strömungskanal 26 hat an der ersten Öffnung 21 der Lamellenanordnung 20 eine erste Kanalmündung 27 und an der zweiten Öffnung 22 der Lamellenanordnung 20 eine zweite Kanalmündung 28. In Strömungsrichtung S sind die erste Kanalmündung 27 und die zweite Kanalmündung 28 jedes Strömungskanals 26 beim Ausführungsbeispiel fluchtend angeordnet, wie es insbesondere anhand der gestrichelten Linie in 4 zu erkennen ist.
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Jede Lamelle 23 hat eine an der ersten Öffnung 21 bzw. an der ersten Kanalmündung 27 angeordnete erste Kante 29 und eine an der zweiten Öffnung 22 bzw. der zweiten Kanalmündung 28 angeordnete zweite Kante 30. Die erste Kante 29 und die zweite Kante 30 erstrecken sich in einer Hochrichtung H rechtwinklig zur Strömungsrichtung S und rechtwinklig zur Querrichtung Q geradlinig.
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Jede Lamelle 23 hat außerdem eine dritte Kante 31 und eine vierte Kante 32, die in Hochrichtung H mit Abstand und vorzugsweise mit konstantem Abstand angeordnet sind. Die dritte Kante 31 und die vierte Kante 32 sind in Hochrichtung fluchtend angeordnet. Die dritte Kante 31 und die vierte Kante 32 haben einen wellenförmigen Verlauf zwischen der ersten Kante 29 und der zweiten Kante 30. Dadurch hat die Lamelle 23 mehrere und beim Ausführungsbeispiel drei Biegungen 35.
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An jeder Biegung 35 bildet die Lamelle 23 an der einen Seitenfläche eine konkave Vertiefung und an der entgegengesetzten Seitenfläche eine konvexe Erhebung. Der durch zwei Lamellen 23 begrenzte Strömungskanal 26 hat somit zwischen der ersten Kanalmündung 27 und der zweiten Kanalmündung 28 keinen geradlinigen, sondern einen mehrfach gekrümmten Verlauf. Das Gas G kann entlang des Strömungskanals 26 daher nicht geradlinig zwischen den Kanalmündungen 27, 28 strömen, sondern wird entsprechend der Anzahl der Biegungen 35 der Lamellen 23 mehrfach in seiner Strömungsrichtung abgelenkt. Den Weg, den das Gas G entlang des Strömungskanals 26 zurücklegen muss, ist daher größer als der Abstand zwischen der ersten Kanalmündung 27 und der zweiten Kanalmündung 28 in Strömungsrichtung S.
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Mit Blick auf die dritte Kante 31 oder die zweite Kante 32 hat die Lamelle 23 einen wellenförmigen Verlauf mit jeweils einer Krümmung an jeder Biegung 35. Vorzugsweise ist die Lamelle 23 ohne Winkel oder Knicke ausgebildet, was eine verbesserte Gasströmung durch den Strömungskanal 26 ergibt. Alternativ oder zusätzlich kann jede Lamelle 23 zwischen der ersten Kante 29 und der zweiten Kante 30 auch einen oder mehrere Knicke aufweisen.
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Vorzugsweise hat jede Lamelle 23 - abgesehen von einer herstellungstechnisch erforderlichen Toleranz - eine konstante Wandstärke d. Die Wandstärke d ist vorzugsweise kleiner als 2 mm, weiter vorzugsweise kleiner als 1 mm und weiter vorzugsweise kleiner als 0,7 mm.
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Beim Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand zu den Lamellen 23 in Querrichtung Q einer Kanalbreite b. Die Kanalbreite b ist bei einem Ausführungsbeispiel konstant (4).
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An der ersten Öffnung 21, die der Umgebung 13 zugewandt ist, kann die Druckentlastungseinrichtung 18 eine gasdurchlässige Abdeckung 36 aufweisen. Im Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 36 durch eine perforierte Platte mit einer Mehrzahl von Löchern 37 gebildet. Durch die Löcher 37 kann Gas G und Wasser W zur Lamellenanordnung 20 gelangen. Der ausreichende Schutz vor Sprühwasser, Spritzwasser oder Strahlwasser wird durch die Abdeckung 36 nicht erreicht. Die Abdeckung 36 dient hauptsächlich dem Schutz der Lamellenanordnung 20 vor Beschädigungen mechanischen Einwirkungen, da die Lamellen 23 sehr dünn sind und leicht verbiegen können.
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Die Lamellenanordnung 20 stellt den Schutz vor dem Eindringen von Wasser W in den Innenraum 12 her und kann bevorzugt zusätzlich die Zünddurchschlagsicherheit bewirken. Dies ist durch die Ausgestaltung der Lamellen 23 und die dadurch begrenzten Strömungskanäle 26 erreicht.
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Zur optionalen Erzielung der Zünddurchschlagsicherheit wird der Strömungsquerschnitt der Strömungskanäle 26 im Verhältnis zur gekrümmten Strömungslänge durch einen Strömungskanal 26 ausreichend klein ausgebildet, so dass heiße Gase, Funken oder Flammen gelöscht bzw. gekühlt werden, bevor sie aus dem Innenraum 12 in die Umgebung 13 gelangen können. Dadurch wird vermieden, dass eine explosionsgefährdete Atmosphäre in der Umgebung 13 gezündet werden kann.
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Wenn Wasser W in Form von Sprühwasser, Spritzwasser oder Strahlwasser auf die erste Öffnung 21 auftritt, können die einzelnen Wassertropfen nicht geradlinig von der ersten Kanalmündung 27 zur zweiten Kanalmündung 28 durch die Lamellenanordnung 20 hindurch gelangen, sondern treffen auf eine Seitenwand einer Lamelle 23 angrenzend an einen Strömungskanal 26 auf. Die sich ansammelnden Wassertropfen bilden eine Wasseransammlung und gelangen dadurch in Kontakt mit beiden den Strömungskanal 26 begrenzenden Lamellen 23. Aufgrund der Adhäsionskraft der Ansammlung von Wasser W in einem Strömungskanal und den angrenzenden Lamellen 23 wird verhindert, dass Wasser W vollständig durch den Strömungskanal 26 hindurchströmt und in den Innenraum 12 gelangt.
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Die sich in einem Strömungskanal anstauende Ansammlung von Wasser W ist für das erste und bisher beschriebene Ausführungsbeispiel der Druckentlastungseinrichtung 18 schematisch in den 2 und 6 veranschaulicht. In 1 ist durch die Blockpfeile angedeutet, dass das Wasser W zwar durch die Abdeckung 36 hindurch in die Lamellenanordnung 20, aber nicht in den Innenraum 12 gelangt.
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Wasser W, das sich in einem Strömungskanal 26 ansammelt, kann beispielsweise im Laufe der Zeit verdunsten und den Strömungskanal 26 wieder vollständig freigeben.
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In den 7-9 sind schematisch weitere Ausführungsbeispiele zur Ausgestaltung der Lamellen 23 veranschaulicht. Bei diesen Ausgestaltungen hat jeder Strömungskanal 26 in der ersten Kanalmündung 27 und/oder an der zweiten Kanalmündung 28 eine maximale Kanalbreite b. Zwischen der ersten Kanalmündung 27 und der zweiten Kanalmündung 28 weist jeder Strömungskanal 26 wenigstens eine Engstelle 40 mit reduziertem Strömungsquerschnitt bzw. in Querrichtung Q reduzierter Kanalbreite b auf (7). Durch die wenigstens eine Engstelle 40 wird das Anhaften einer Wasseransammlung W an beiden Lamellen 23 auch bei geringeren Mengen von Wasser W verursacht, so dass die Adhäsionskräfte zunehmen und das Wasser W nicht aus der an der zweiten Öffnung 22 angeordneten zweiten Kanalmündung 28 austritt.
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Die wenigstens eine Engstelle 40 kann durch wenigstens einen Vorsprung 41 gebildet sein, der von einer dem Strömungskanal 26 zugewandten Seitenwand einer Lamelle 23 vorsteht und dadurch den Strömungsquerschnitt und/oder die Kanalbreite in Querrichtung Q verringert. Der wenigstens eine Vorsprung 41 kann vorzugsweise durch Umformen einer Lamelle 23 hergestellt werden, beispielsweise durch Prägen. Im Bereich des wenigstens einen Vorsprungs 41 kann die Wandstärke d der Lamelle 23 verändert und insbesondere verringert sein verglichen mit der Wandstärke d an einem Abschnitt ohne Vorsprung 41.
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Wie es in den 8 und 9 veranschaulicht ist, kann eine Lamelle 23 zur Bildung einer jeweiligen Engstelle einen sich in Hochrichtung H vollständig entlang der Lamelle 23 erstreckenden Vorsprung 41 aufweisen (8). Wird der Vorsprung 41 durch ein Umformen oder Prägen erzeugt, ist er auf einer Seite konvex und auf der anderen Seite nutförmig konkav geformt.
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Zusätzlich oder alternativ kann an der Engstelle 40 durch jeweils mehrere separate und voneinander beabstandete Vorsprünge 41 erzeugt werden, die sich beispielsweise in Hochrichtung H in einer Reihe entlang der Lamelle 23 erstrecken (9). Jeder Vorsprung 41 kann die Form einer Kugelkalotte haben oder eine andere beliebige geometrische Gestalt. Auch diese Mehrzahl von Vorsprüngen 41 an jeder Engstelle 40 kann durch Umformen bzw. Prägen hergestellt werden.
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Werden die Lamellen 23 aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise durch Spritzgießen, kann ein Vorsprung 41 auch während des Spritzgießens und somit durch Urformen hergestellt werden. Die Lamellen 23 können auch aus einer metallischen Legierung bestehen und beispielsweise auf einem Stahlblech durch biegen und/oder Umformen hergestellt werden.
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Die Lamellenanordnung 20 hat bei sämtlichen Ausführungsbeispielen eine kastenförmige Gestalt. Die ersten Kanten 29 aller Lamellen 23 stehen in Berührung mit einer gemeinsamen ersten Ebene an der ersten Öffnung 21. Sämtliche zweiten Kanten 30 stehen in Berührung mit einer gemeinsamen zweiten Ebene an der zweiten Öffnung 22. Die erste Ebene und die zweite Ebene sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. Sämtliche dritte Kanten 31 erstrecken sich vorzugsweise in einer gemeinsamen dritten Ebene und sämtliche vierten Kanten 32 erstrecken sich vorzugsweise in einer gemeinsamen vierten Ebene. Die dritte Ebene und die vierte Ebene sind beispielsgemäß parallel zueinander ausgerichtet. Außerdem können die dritte Ebene und die vierte Ebene rechtwinklig zu der ersten Ebene und der zweiten Ebene ausgerichtet sein.
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Wie es beispielhaft in 2 veranschaulicht ist, können die Lamellen 23 symmetrisch zu einer Mittelebene M ausgebildet sein. Die Mittelebene M ist beim Ausführungsbeispiel mittig zwischen der ersten Öffnung 21 bzw. der ersten Eben und der zweiten Öffnung 22 bzw. der zweiten Ebene angeordnet und erstreckt sich rechtwinklig zur Strömungsrichtung S.
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Die Lamellen 23 können eine Oberfläche aufweisen, die zumindest partiell oder vollständig mit Wasser benetzbar ist. Das Material und/oder die Oberflächenstruktur, insbesondere deren Rauheit, kann so gewählt werden, dass die Oberfläche der Lamellen 23 benetzbar ist. Ein Kontaktwinkel zwischen einem Wassertropfen und der Lamellenoberfläche kleiner sein als 90° oder kleiner als 60° oder kleiner als 30°. Die Angaben beziehen sich auf eine Luftatmosphäre bei 20 °C und 1013 mbar.
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Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungseinrichtung 18 für ein explosionsgeschütztes Gehäuse 10. Die Druckentlastungseinrichtung 18 hat eine Lamellenanordnung 20 mit einer Mehrzahl von Lamellen 23. Die Lamellen 23 sind in einer Querrichtung Q mit Abstand zueinander angeordnet und begrenzen dadurch Strömungskanäle 26 jeweils zwischen zwei Lamellen 23. Jeder Strömungskanal 26 stellt eine Strömungsverbindung zwischen einer ersten Öffnung 21 und einer zweiten Öffnung 22 der Lamellenanordnung 20 her, die in Strömungsrichtung S mit Abstand zueinander angeordnet sind. Jeder Strömungskanal 26 hat einen nicht geradlinigen, vorzugsweise mäandrierenden bzw. wellenförmigen Verlauf zwischen der ersten Öffnung 21 und der zweiten Öffnung 22 und kann optional zünddurchschlagsicher sein. Wassertropfen, die sich in einem Strömungskanal 26 ansammeln, werden durch den Kontakt mit den beiden benachbarten Lamellen 23 aufgrund der Adhäsionskräfte zurückgehalten. Dadurch ist die Druckentlastungseinrichtung 18 ohne zusätzliche weitere Maßnahmen auch als Schutz gegen das Hindurchströmen von Wasser W ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- explosionsgeschütztes Gehäuse
- 11
- Gehäusewand
- 12
- Innenraum
- 13
- Umgebung
- 14
- elektrische und/oder elektronische Einrichtung
- 18
- Druckentlastungseinrichtung
- 19
- Wandöffnung
- 20
- Lamellenanordnung
- 21
- ersten Öffnung
- 22
- zweite Öffnung
- 23
- Lamelle
- 23a
- äußere Lamelle
- 23i
- innere Lamelle
- 26
- Strömungskanal
- 27
- erste Kanalmündung
- 28
- zweite Kanalmündung
- 29
- erste Kante
- 30
- zweite Kante
- 31
- dritte Kante
- 32
- vierte Kante
- 35
- Biegung
- 36
- Abdeckung
- 37
- Loch
- 40
- Engstelle
- 41
- Vorsprung
- b
- Kanalbreite
- d
- Wandstärke
- H
- Hochrichtung
- M
- Mittelebene
- Q
- Querrichtung
- S
- Strömungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2503199 B1 [0003]
- DE 202005011301 U1 [0004]
- DE 102005047662 B4 [0005]
- DE 102010016782 B4 [0006]
- DE 102016003780 A1 [0007]
