DE10357092A1 - Verbessertes Kapselungsverfahren für sandgekapselte elektrische und elektronische Betriebsmittel für den Einsatz in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre - Google Patents

Abstract

Bei der Ausführung von sandgekapselten, elektrischen Einrichtungen ist das innere freie Volumen des Kapselungsgehäuses häufig nur zu einem geringen Teil mit elektrischen Bauelementen bzw. sonstigen Teilen des Betriebsmittels ausgefüllt. Das freie Restvolumen muss vollständig mit Füllgut aufgefüllt werden. Hierdurch ergeben sich zahlreiche Nachteile, wie z. B. ein hohes Gewicht und schlechte Wärmeableitung. Durch die Erfindung wird das freie Volumen innerhalb der Kapselung und damit die Menge an Füllgut verringert. DOLLAR A Durch den Einsatz von Festkörpern bzw. flüssigkeitsgefüllten Hohlkörpern unterschiedlicher Geometrie, die zur Verringerung des freien Volumens innerhalb der Kapselung eingesetzt werden, wird eine Reduzierung der benötigten Füllgutmenge erreicht. Hierdurch wird das Gewicht der Kapsel reduziert, bzw. bei Verwendung von Körpern mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit die Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Kapsel erhöht. DOLLAR A Konzeption und Aufbau sandgekapselter, elektrischer Betriebsmittel für den Einsatz in explosionsgefährdeten Atmosphären, welche die Zündschutzart Sandkapselung (Ex-q) nach EN 50017 verwenden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein verbessertes Kapselungsverfahren für sandgekapselte elektrische und elektronische Betriebsmittel für den Einsatz in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre, welche die Zündschutzart Sandkapselung (Ex-q) nach EN 50017 („Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche; Sandkapselung (q)") verwenden.
• Solche Kapselungen werden ebenfalls in DE 3632676 A1 beschrieben.
• Der Zündschutzart Sandkapselung liegt der Gedanke zu Grunde, dass die Teile eines elektrischen Betriebsmittels, die zu einer Zündquelle werden können, fest in Ihrer Position angeordnet und vollständig von einem Füllgut umgeben sind, um die Zündung einer äußeren explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern.
• Als geeignetes Füllgut kommen z.B. Quarzsand oder Glaspartikel zum Einsatz.
• Die Zündschutzart vermag dabei nicht in jedem Fall das Eindringen der umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre in das Betriebsmittel und eine eventuelle Entzündung durch die elektrischen Stromkreise zu verhindern. Eine äußere Explosion ist jedoch durch die kleinen freien Volumina im Füllgut und durch die Unterdrückung einer möglicherweise durch die Kanäle im Füllgut fortschreitenden Flamme verhindert.
• Damit jederzeit eine sichere Umhüllung der elektrischen Bauteile und Stromkreise gewährleistet ist, muss bei der Ausführung der Kapselung darauf geachtet werden, dass keine Hohlräume innerhalb des Füllgutes verbleiben, sowie dass freie Volumen innerhalb der sandgekapselten elektrischen Betriebsmittel vollständig mit Füllgut gefüllt sind.
• Ebenso sind Mindestabstände zwischen elektrisch leitfähigen Teilen des Betriebsmittels sowie isolierten Bauteilen einerseits und der inneren Oberfläche des Gehäuses andererseits einzuhalten.
• Wenn elektrische Betriebsmittel innerhalb der Kapsel Bauteile enthalten, die ein umschlossenes freies Volumen aufweisen, welches nicht mit Füllgut gefüllt werden kann (z.B. Kontakträume von Relais), so gelten entsprechend der EN50017 besondere Bedingungen für den Einbau der Betriebsmittel. Eine wesentliche Forderung hierbei ist z.B., dass alle freien Volumina innerhalb der Kapsel ein Gesamtvolumen von 30 cm³ nicht überschreiten dürfen.
• Bei der praktischen Ausführung von sandgekapselten, elektrischen Einrichtungen ist das innere freie Volumen des Gehäuses der Kapselung häufig nur zu einem geringen Teil mit elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen bzw. sonstigen Teilen des Betriebsmittels ausgefüllt. Das freie Restvolumen muss vollständig mit Füllgut aufgefüllt werden. Hierdurch ergeben sich beim Stand der Technik die, im Folgenden, beschriebenen Nachteile.
• Durch das hohe spezifische Gewicht des Füllgutes (Glas bzw. Quarzsand) resultiert ein, in Relation zum Gehäuse sowie den elektrischen Einbauten gesehenes, hohes Gewicht des gekapselten Gesamtsystems. Darüber hinaus sind seitens der Norm eng tolerierte Siebgrenzwerte für das Füllgut vorgeschrieben, die hohe Kosten seitens des Füllgutes und damit auch des gesamten Systems verursachen. Ein weiterer Nachteil entsteht durch die begrenzte Wärmeleitfähigkeit des Füllgutes, die in vielen Fällen nur unzureichend ist. Hierdurch können Bauelemente oder Baugruppen mit hoher Wärmeentwicklung oft nur mit begrenzter Leistung betrieben werden, bzw. sind für den Einsatz in einer Sandkapsel nicht geeignet.
• Bei der vorliegenden Erfindung dagegen, wird durch den Einsatz von homogenen Festkörpern bzw. flüssigkeitsgefüllten Hohlkörpern unterschiedlicher Geometrie, die zur Verringerung des freien Volumens innerhalb der Kapselung führen, eine Reduzierung der benötigten Füllgutmenge erreicht. Diese Festkörper können ebenfalls aus einem Verbund verschiedener Materialien ausgeführt sein.
• Hierdurch können je nach Anwendung Gewicht und Kosten eingespart, bzw. bei Verwendung von Körpern mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit die Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Kapsel zu deren Außenwand und damit an die Umgebung gewährleistet werden. Gleichfalls können diese Körper zur Befestigung weiterer, in der Kapsel befindlicher Komponenten genutzt werden.
• Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielhaft erklärt werden.
• Man erkennt in rein schematischer und beispielhafter Darstellung ein Gehäuse (1) zur Aufnahme elektrischer und elektronischer Betriebsmittel (2). Damit das Gehäuse (Kapsel) samt der darin befindlichen, nicht eigensicheren elektrischen Einbauten in einer explosionsgefährdeten Umgebung betrieben werden darf, ist die Gehäusekapsel mit einem Füllgut (3) vollständig aufgefüllt. Beim Stand der Technik sind aufgrund des meist großen freibleibenden Volumens innerhalb der Kapsel relativ große Mengen an Füllgut erforderlich, damit keine Hohlräume verbleiben.
• Bei der vorliegenden Erfindung hingegen werden zusätzliche Körper geeigneter Geometrie (4) eingesetzt, die Teile des freien Volumens der Kapsel ausfüllen. Diese Körper bestehen vorzugsweise aus einem nichtorganischen Material. Weiterhin sind sie zur Sicherstellung des Füllgrades nur unter erhöhtem Druck kompressibel. Beispiele für geeignete Körper sind z.B. Kunststoffe oder Aluminiumschaum.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Claims (4)

1. Verbessertes Kapselungsverfahren für sandgekapselte elektrische und elektronische Betriebsmittel (2) für den Einsatz in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre mit der Zündschutzart Sandkapselung (Ex-q) nach EN 50017, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Einsatz homogener Festkörper bzw. flüssigkeitsgefüllter Hohlkörper geeigneter Geometrie (4), welche zur Verringerung des freien Volumens innerhalb des Kapselungsgehäuses (1) führen, eine Reduzierung der benötigten Menge an Füllgut (3), bzw. eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Kapsel zu deren Außenwand erreicht wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Körper (4) aus einem homogenen, nichtorganischen Material bestehen und zur Sicherstellung des Füllgrades nur unter erhöhtem Druck kompressibel sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Körper (4) aus einem Verbund verschiedener Materialien bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Körper (4) im innern mit einer Flüssigkeit gefüllt sind.