DE10313203A1

DE10313203A1 - Vereinfachtes System zum Betreiben elektrischer Geräte in explosionsgefährdeter Atmosphäre

Info

Publication number: DE10313203A1
Application number: DE2003113203
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Goennheimer; Christoph Goennheimer
Original assignee: Gonnheimer Hans Peter Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Gonnheimer Hans Peter Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

Vor Inbetriebnaheme einer überdruckgekapselten Einrichtung nach IEC 60079-2 muss das verwendete Gehäuse mit einem Schutzgas durchspült werden, wenn Reste von zündfähigen Gasen in seinem Inneren vorhanden sind. Die korrekte Durchspülung des Gehäuses muss hierbei überwacht werden. Dazu wird bei den bekannten Vorrichtungen der Durchfluss am Spülgas-Auslass durch einen Durchflusswächter detektiert. Dieser Durchflusswächter stellt einen großen Hardware- und Kostenaufwand innerhalb der Einrichtung dar. DOLLAR A Die Erfindung stellt eine verbesserte Vorrichtung für die Überdruckkapselung nach IEC 60079-2 dar, welche die oben beschriebenen Anforderungen mit deutlich reduziertem Hardwareaufwand erfüllt, da nur eine proportionale Druckmesseinrichtung für die Detektion des Durchflusses während der Spülphase sowie für die Messung des Gehäuseinnendrucks erforderlich ist. DOLLAR A Betrieb von elektrischen und elektronischen Geräte in einer zündfähigen Atmosphäre (Explosionsschutz).

Description

Die Erfindung betrifft eine vereinfachte Vorrichtung zum Betreiben von elektrischen und elektronischen Geräten, die mit einem Gehäuse der Zündschutzart „Überdruckkapselung E Exp nach IEC 60079-2" ausgerüstet sind, in einer zündfähigen Atmosphäre.

Solche Überdruckvorrichtungen werden ebenfalls in DE 40 33 598 A1 , DE 44 18 158 C2 und DE 198 31 764 C1 beschrieben.

Der Zündschutzart Überdruckkapselung nach IEC 60079-2 liegt der Gedanke zugrunde, im Innern eines elektrischen Gerätegehäuses einen ständigen Überdruck eines Schutzgases aufrechtzuerhalten, um zu verhindern, dass explosionsfähige Gase in das Gerätegehäuse eindringen können.

Vor Inbetriebnahme der gekapselten Einrichtung muss das Gehäuse im Innern mit einem Schutzgas durchspült werden, um eventuelle Reste von zündfähigen Gasen zu beseitigen. Die Gerätegehäuse sind dazu mit einem Spülgas-Einlass sowie einem Spülgas-Auslass versehen. Am Spülgas-Einlass befindet sich eine Drosselstelle bzw. ein Ventil, um den Druck des eingeleiteten Spülgases zu reduzieren und die Spülgasmenge zu variieren. Am Spülgas-Auslass sind ein Durchflusswächter sowie ein nachgeschaltetes mechanisches oder elektromechanisches Ventil angebracht, welches während der Spülphase öffnet und die Spülluft aus dem Gehäuse entweichen lässt.

Der Durchflusswächter meldet das Durchflusssignal an eine Steuervorrichtung. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Gehäuse vollständig durchspült wird und nicht etwa in der Nähe des Spülgas-Einlasses das Spülgas durch eine Leckage aus dem Gehäuse entweichen kann.

Die Steuervorrichtung verringert nach Ablauf einer vorgegebenen Spülzeit bzw. Durchflussmenge des Spülgases die Lufteinströmung am Spülgaseinlass. Um einen Überdruck der Einrichtung gegenüber der explosionsfähigen Umgebung auch nach abgeschlossener Spülphase aufrechtzuerhalten, wird nun der Öffnungsquerschnitt des Spülgas-Auslassventils reduziert bzw. komplett geschlossen.

Damit während des gesamten Betriebes der Einrichtung ein Mindestüberdruck des Gehäuseinneren gegenüber der äußeren, explosionsgefährdeten Atmosphäre sichergestellt ist, muss der Gehäuseüberdruck gemessen und auf einen minimalen Wert überwacht werden.

Ebenfalls erforderlich ist die Messung des Maximaldruckes innerhalb des Gehäuses, da ein unzulässig hoher Überdruck vermieden werden muss, da hierdurch das Gehäuse selbst, sowie eingebaute Komponenten beschädigt werden können.

Die Messung des Gehäuseinnendrucks wird mit Hilfe einer Messung des Differenzdruckes zur Umgebung der Einrichtung durchgeführt.

Die korrekte Durchspülung des Gehäuses muss, wie oben bereits beschrieben, überwacht werden. Dazu wird der, während der Spülphase, vorhandene Durchfluss am Spülgas-Auslass detektiert. Diese Detektion geschieht über einen Durchflusswächter, welcher auf Basis einer Differenzdruckmessung an einer Blende bzw. Venturidüse, auf Basis einer Stauklappe bzw. durch ein Hitzdrahtprinzip realisiert ist.

Dieser Durchflusswächter ist nur durch einen großen Hardwareaufwand zu realisieren, was mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur oben geschriebenen Sicherstellung der erforderlichen Gehäuseinnendrücke sowie der Spülgasdurchflussdetektion anzugeben, welches die Anforderungen mit deutlich reduziertem Hardwareaufwand und damit deutlich verminderten Kosten erfüllt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielhaft erklärt werden.

Man erkennt in rein schematischer Darstellung ein Elektrogeräte-Gehäuse (4) mit einem Spülgas-Einlass (1,3) mit eingesetztem Ventil (2), einem Spülgas-Auslass (5) mit eingesetztem Druckmessgerät (6) und eingesetztem Auslassventil (7).
Man erkennt ferner eine übergeordnete Steuer- und Messeinrichtung (5), die die Messsignale vom Druckmessgerät verarbeitet und das Ventil (2) sowie gegebenenfalls das Ventil (7) steuert.
Beim Stand der Technik befindet sich neben dem Druckmessgerät (6) noch eine separate Durchflussüberwachungseinrichtung auf Basis einer Differenzdruckmessung an einer Blende oder Venturidüse, einer Stauklappe bzw. auf Basis des Hitzdrahtprinzips.
Diese Durchflussüberwachungseinrichtung wird genutzt, um einen korrekt ablaufenden Spülvorgang zu detektieren.
Bei der vorliegenden Erfindung dagegen wird für die Detektion der Spülphase ein Spüldruck im Innern des Gehäuses vorgegeben, der größer ist, als der Öffnungsdruck des Auslassventils (7). Dadurch ist sichergestellt, dass beim Erreichen dieses Spüldruckes das Auslassventil (7) geöffnet ist, und über das geöffnete Ventil ein Luftaustausch innerhalb des Gehäuses (4) erfolgt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Druckmessgerät (6) auf Basis eines proportionalen Drucksensors für die Messung des Gehäuseinnendrucks (Minimaldruck und Maximaldruck) sowie für die Spülphasendetektion benötigt wird. Das Ausgangssignal der Druckmesseinrichtung wird an die übergeordnete Steuereinheit (5) geleitet. Sobald die Druckmesseinrichtung einen Gehäuseinnendruck misst, der größer ist, als der Öffnungsdruck des Auslassventils (7) erkennt die Steuereinheit (5) den Zustand „Spülen". Somit kann die separate Durchflussüberwachungseinrichtung ersatzlos entfallen.
Die übergeordnete Steuer- und Messeinrichtung (5) kann bevorzugt auf Basis eines Mikrocontrollers realisiert werden, der sowohl die erforderliche Datenvorverarbeitung der Messwerte sowie die Steuerungs- und Regelungs- und Überwachungsaufgaben übernimmt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Claims

Vereinfachte Vorrichtung zum Betreiben von elektrischen und elektronischen Geräten, die mit einem Gehäuse (4) der Zündschutzart „Überdruckkapselung E Exp nach IEC 60079-2" ausgerüstet sind, in einer zündfähigen Atmosphäre, umfassend eine einleitende Spülphase, während der in das Gehäuse (4) eingedrungene zündfähige Gase durch Spülen mit Spülgas beseitigt werden, und eine Betriebsphase, während der das Eindringen von zündfähigen Gasen in das Gehäuse (4) durch Aufrechterhalten eines Gehäuseüberdrucks verhindert wird, wobei der Zustand „Spülen" eingeleitet und überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass hierfür keine separate Durchflussüberwachungseinrichtung erforderlich ist, sondern mit einer einzigen proportionalen Druckmesseinrichtung der Gehäuseinnendruck (Minimal- und Maximaldruck) als auch die Detektion der Spülphase erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck des Gehäuses (4) während der Spülphase größer oder mindestens gleich groß wie der Öffnungsdruck des Auslassventils (7) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsventil (7) ein rein mechanisches Ventil ist, welches durch den Gehäuseinnendruck geöffnet und geschlossen wird (Überdruckventil).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsventil (7) ein elektromechanisches Ventil ist, welches aktiv von der Steuereinrichtung angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsventil (7) ein pneumatisch angesteuertes Ventil ist, welches aktiv von der Steuereinrichtung beeinflusst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die übergeordnete Steuereinheit auf der Basis eines Mikrocontrollers aufgebaut ist.