DE202004006886U1

DE202004006886U1 - Lichtschrankenanordnung für explosionsgefährdete Umgebungen

Info

Publication number: DE202004006886U1
Application number: DE202004006886U
Authority: DE
Original assignee: Fiessler Elektronik OHG
Current assignee: Fiessler Elektronik OHG
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2014-04-30

Abstract

Lichtschrankenanordnung für explosionsgefährdete Umgebungen, mit wenigstens einem eine Lichtsenderanordnung (10) oder eine Lichtempfängeranordnung (11) oder eine Lichtsender-Empfängeranordnung der Lichtschrankenanordnung aufnehmenden lichtdurchlässigen Schutzgehäuse (15), das gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und Mittel zur Überdruckbeaufschlagung des Innenraums mit Druckluft oder Schutzgas besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschrankenanordnung für explosionsgefährdete Umgebungen, in denen besondere Sicherheitsvorschriften für elektrische Geräte gelten, zu denen auch Lichtschrankenanordnungen gehören.
Lichtschrankenanordnungen werden häufig als Sicherheitsschranken, beispielsweise für Maschinen oder Fördereinrichtungen, eingesetzt, bei denen sich bewegende Teile Gefahren darstellen. Derartige, Lichtschrankenanordnungen aufweisende Schutzeinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 2750234 B1 , der DE 19717299 A1 , der WO 97/25568, der EP 0264349 B1 , der EP 0146460 A1 oder der DE 10232795 A1 bekannt und dienen insbesondere dazu, Bedienungspersonen zu schützen und zu verhindern, dass Körperteile eingeklemmt oder verletzt werden. Der Schutz beschränkt sich dabei nicht nur auf Körperteile, sondern schützt die sich bewegende Vorrichtung auch selbst.
Lichtschrankenanordnungen können als Einweg-Lichtschrankenanordnungen ausgebildet sein, bei denen am einen Ende der Lichtstrecke eine Lichtsenderanordnung und am anderen Ende der Lichtstrecke eine Lichtempfängeranordnung positioniert ist, oder als Reflexionslichtschranken, bei denen am einen Ende der Lichtstrecke eine Lichtsender-Empfängeranordnung und am anderen Ende eine Reflexionseinrichtung angeordnet ist. Dabei können die Lichtschrankenanordnungen im einfachsten Falle einen Lichtstrahl besitzen, sie können auch sehr viele parallele Lichtstrahlen aufweisen und als sogenannte Lichtvorhänge ausgebildet sein. Da solche Lichtschrankenanordnungen elektrische Geräte darstellen, können sie nicht ohne weiteres in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden. So sind die bekannten Lichtschrankenanordnungen nicht für solche Umgebungen geeignet oder zulässig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lichtschrankenanordnung zu schaffen, die für explosionsgefährdete Umgebungen geeignet und einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lichtschrankenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lichtschrankenanordnung kann kleinvolumig realisiert werden und benötigt in explosionsgefährdeten Umgebungen lediglich einen Druckluft- bzw. Schutzgasanschluss. Es wird dabei sicher verhindert, dass explosionsfähige Gase an elektrische Bereiche der Lichtschrankenanordnung gelangen können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Lichtschrankenanordnung möglich.
Das Schutzgehäuse oder ein eine Gehäuseöffnung dichtend verschließender Deckel ist mit einem Gaseinlass, einem Gasauslass und einer elektrischen Leitungsdurchführung versehen. Dadurch sind alle erforderlichen Anschlüsse leicht zugänglich und können mit den erforderlichen Leitungen verbunden werden. Diese können dann gemeinsam zu- bzw. abgeführt werden.
Der Gaseinlass ist zweckmäßigerweise an einer Stirnseite der Lichtsenderanordnung oder der Lichtempfängeranordnung oder der Lichtsender-Empfängeranordnung im Schutzgehäuse angeordnet, und der Gasauslass befindet sich an der anderen Stirnseite. Dadurch ist sichergestellt, dass das zugeführte Gas alle Oberflächenbereiche der Anordnung im Schutzgehäuse überstreicht.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist das Schutzgehäuse als Schutzrohr aus lichtdurchlässigem Kunststoff oder Glas ausgebildet, das endseitig jeweils durch einen Deckel dichtend verschlossen ist, wobei der Gaseinlass, der Gasauslass und die elektrische Leitungsdurchführung an einem der Deckel oder an beiden Deckeln verteilt angeordnet sind. Hierdurch lassen sich besonders kleinvolumige, langgestreckte Anordnungen realisieren.
Zum dichtenden Verschließen des Schutzrohrs besteht wenigstens einer der Deckel aus zwei miteinander verschraubbaren Deckelscheiben, wobei ein sich beim Verschrauben dichtend ge gen die Innenwandung des Schutzrohrs drückender Dichtring zwischen den Deckelscheiben angeordnet ist. Dadurch wird der Deckel beim Verschrauben der Deckelscheiben gleichzeitig mechanisch fixiert und abgedichtet.
Der Durchmesser der einen Deckelscheibe entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Schutzrohrs und der Durchmesser der anderen Deckelscheibe im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Schutzrohrs. Dadurch können die Endbereiche des Schutzrohrs ohne überstehende Teile oder Vertiefungen ausgeführt werden.
Zur mechanischen Positionierung der Lichtsenderanordnung oder der Lichtempfängeranordnung oder der Lichtsender-Empfängeranordung im Schutzrohr stützt sich die jeweilige Anordnung bevorzugt an wenigstens einem der beiden Deckel elastisch ab, wobei sich zur elastischen Abstützung insbesondere eine Federelementanordnung eignet, wobei ein in den Deckel verschiebbar eingreifendes Positionierelement vorgesehen ist. Die elastische Abstützung an einem der beiden Deckel ist ausreichend, sodass der von der Abstützung entfernte Endbereich am anderen Deckel angelegt oder fixiert werden kann.
Der Gaseinlass und/oder der Gasauslass sind bevorzugt als Steckanschlüsse ausgebildet, um die erforderlichen Verbindungen schnell und einfach herstellen zu können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine in einem Schutzrohr angeordnete Lichtsenderanordnung und
2 eine als Lichtvorhang ausgebildete Lichtschrankenanordnung bestehend aus einer Lichtsenderanordnung und einer Lichtempfängeranordnung, die jeweils in einem Schutzrohr angeordnet sind.
Die in den 1 und 2 dargestellte Lichtschrankenanordnung besteht gemäß 2 aus einer Lichtsenderanordnung 10 und einer Lichtempfängeranordnung 11, wobei die Lichtsenderanordnung eine Vielzahl von Lichtsendern 12 und die Lichtempfängeranordnung 11 eine Vielzahl von Lichtempfängern 13 besitzt, die jeweils in einer langgestreckten Reihe angeordnet sind. Dadurch bildet sich im Betrieb ein sogenannter Lichtvorhang 14 aus, der aus einer Vielzahl von Einzellichtstrahlen besteht. Bei Unterbrechung eines oder mehrerer Lichtstrahlen des Lichtvorhangs 14 wird dies in den entsprechenden Lichtempfängern 13 erkannt, was zur Auslösung einer für diesen Fall vorgesehenen Sicherheitsfunktion führt, beispielsweise das Abschalten einer Maschine, der Stopp einer Fördereinrichtung oder einer Maschinenbewegung, die Auslösung eines optischen und/oder akustischen Signals, die Registrierung in einer elektronischen Einrichtung oder dergleichen. Die Zahl der Lichtstrahlen kann im Einzelfall auch wesentlich geringer sein, sodass im Grenzfall nur ein einziger Lichtstrahl vorliegen kann.
Eine Vielzahl von Lichtsendern 12 kann auch dadurch erreicht werden, dass ein einzelner Lichtsender seinen Lichtstrahl durch eine optische Einrichtung, insbesondere eine Spiegeleinrichtung, auf viele Einzellichtstrahlen aufteilt. Auch die Lichtempfängeranordnung kann anstelle der Vielzahl von einzelnen Lichtempfängern 13 durch größere Lichtempfängereinheiten gebildet werden, wobei dann die Lichtschwächung bei der Unterbrechung eines der Lichtstrahlen registriert wird.
Anstelle der beschriebenen Einweglichtschranke kann eine Lichtschrankenanordnung auch als Reflexionslichtschranke ausgebildet sein, bei der eine kombiniert Lichtsender-Empfängeranordnung das ausgesendete und mittels einer Spiegelanordnung reflektierte Licht selbst wieder empfängt.
Um eine Lichtschrankenanordnung in einer explosionsgefährdeten Umgebung betreiben zu können, muss sichergestellt sein, dass explosionsfähige Gase nicht an elektrisch wirksame Bereiche einer elektrischen Anordnung gelangen können, wie sie auch eine Lichtschrankenanordnung darstellt. Gemäß 1 ist hierzu ein als Schutzrohr 15 ausgebildetes Schutzgehäuse aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff, wie Acrylglas, oder aus Glas vorgesehen. Dieses Schutzrohr 15 ist oben durch einen Deckel 16 und unten durch einen Deckel 17 dichtend verschlossen. Der obere Deckel 16 besteht aus einer äußeren Deckel scheibe 18 und einer inneren Deckelscheibe 19, die mittels Schrauben 20 miteinander verschraubbar sind. Die äußere Deckelscheibe 18 besitzt einen dem Durchmesser des Schutzrohrs 15 entsprechenden Durchmesser, greift jedoch mit einem kleinen Absatz 21 in das Schutzrohr 15 ein. Zwischen den beiden Deckelscheiben 18, 19 ist ein innen am Schutzrohr 15 anliegender, als O-Ring ausgebildeter Dichtring 9 angeordnet, der beim Verschrauben der beiden Deckelscheiben 18, 19 miteinander dichtend gegen das Schutzrohr 15 gepresst wird, sodass gleichzeitig der Deckel 16 fixiert und das Schutzrohr 15 abgedichtet wird.
Der untere Deckel 17 ist entsprechend aufgebaut, wobei sich entsprechende Bauteile und Elemente jeweils ein um die Zahl 4 erhöhtes Bezugszeichen tragen. Der untere Deckel 17 besitzt zusätzlich gegenüber dem oberen Deckel einen Gaseinlass 26 zur Zuführung von Schutzgas oder Druckluft sowie einen entsprechenden Gasauslass 27. Wenigstens der Gaseinlass 26, bei Bedarf auch der Gasauslass 27 sind als Steckanschlüsse zur schnellen Verbindung mit entsprechenden, nicht dargestellten Gasleitungen ausgebildet. Weiterhin besitzt der untere Deckel 17 eine dichtende Leitungsdurchführung 28 zur Durchführung einer elektrischen Leitungsanordnung 29 ins Innere des Schutzrohrs 15, um dort die elektrischen Anschlüsse für die Lichtsenderanordnung 10 erstellen zu können bzw. um diese Lichtsenderanordnung 10 mit einer externen Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung zu verbinden. Die Lichtempfängeranordnung 11 gemäß 2 ist in einem entsprechenden Schutz rohr 15 untergebracht. Auch eine Lichtsender-Empfängeranordnung wird in einer explosionsgefährdeten Umgebung in einem solchen Schutzrohr untergebracht. Bei der Reflexionseinrichtung kann diese Maßnahme entfallen, da dort keine elektrisch wirksamen Vorgänge ablaufen.
Die Lichtsenderanordnung 10 besitzt am oberen Ende einen Zentrierstift 30, der verschiebbar in eine entsprechende Ausnehmung der inneren Deckelscheibe 19 eingreift. Weiterhin sind zwei Druckfedern 31 am oberen Ende der Lichtsenderanordnung 10 angeordnet, durch die sich die Lichtsenderanordnung 10 elastisch am Deckel 16 abstützt. Im Ausführungsbeispiel greifen die beiden Druckfedern 31 in entsprechende Ausnehmungen der inneren Deckelscheibe 19 ein, sie könnten sich jedoch prinzipiell auch an der Innenfläche der inneren Deckelscheibe 19 abstützen. Die Zahl und Anordnung von Zentrierstiften 30 und Druckfedern 31 ist selbstverständlich nicht auf die des Ausführungsbeispiels beschränkt. Prinzipiell kann der Zentrierstift 30 auch an der inneren Deckelscheibe 19 fixiert sein und in eine entsprechende Ausnehmung am oberen Ende der Lichtsenderanordnung 10 eingreifen.
Der untere Endbereich der Lichtsenderanordnung 10 liegt am unteren Deckel 23 an oder ist an diesem fixiert. Dabei können beispielsweise die Leitungsdurchführung 28 und/oder der Gaseinlass 26 und/oder der Gasauslass 27 oder andere Positionierelemente zur Positionierung bzw. Zentrierung der Licht senderanordnung 10 dienen. Prinzipiell kann auch am unteren Ende eine elastische Abstützung vorgesehen sein.
Im Betrieb wird Schutzgas oder Druckluft über den Gaseinlass 26 so zugeführt, dass im Inneren des Schutzrohrs 15 ein ständiger Überdruck gegenüber der Umgebung herrscht, wodurch verhindert wird, dass explosionsfähige Gase in das Schutzrohr 15 eindringen und an die Lichtsenderanordnung 10 gelangen können. Die Gaszuführung und Ableitung erfolgt von einem nicht dargestellten Überwachungsgerät aus.
Der Strömungsverlauf im Inneren des Schutzrohrs 15 ist durch Pfeile gekennzeichnet. Das Gas tritt an der unteren Stirnseite der Lichtsenderanordnung 10 in diese ein, durchströmt sie, tritt an der oberen Stirnseite aus, wird zur Gegenseite umgeleitet und tritt dann am unteren Ende am Gasauslass 27 wieder aus.
Die Ausführungen zur Befestigung der Lichtsenderanordnung 10 und zur Gasführung gelten entsprechend selbstverständlich auch für eine Lichtempfängeranordnung 11 oder eine Lichtsender-Empfängeranordnung.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Anwendung bei einer Lichtschrankenanordnung gemäß 2 beschränkt, sondern gilt auch beispielsweise für kaskadierte Lichtschranken, Gitterlichtschranken, Umgrenzungslichtschranken und dergleichen.

Claims

Lichtschrankenanordnung für explosionsgefährdete Umgebungen, mit wenigstens einem eine Lichtsenderanordnung (10) oder eine Lichtempfängeranordnung (11) oder eine Lichtsender-Empfängeranordnung der Lichtschrankenanordnung aufnehmenden lichtdurchlässigen Schutzgehäuse (15), das gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und Mittel zur Überdruckbeaufschlagung des Innenraums mit Druckluft oder Schutzgas besitzt.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (15) oder ein eine Gehäuseöffnung dichtend verschließender Deckel (17) mit einem Gaseinlass (26), einem Gasauslass (27) und einer elektrischen Leitungsdurchführung (28) versehen ist.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (26) zu einer Stirnseite der Lichtsenderanordnung oder der Lichtempfängeranordnung oder der Lichtsender-Empfängeranordnung im Schutzgehäuse (15) hin gerichtet ist und der Gasauslass (27) an der anderen Stirnseite angeordnet ist.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (15) als Schutzrohr aus lichtdurchlässigem Kunststoff oder Glas ausgebildet ist, das endseitig jeweils durch einen Deckel (16, 17) dichtend verschlossen ist, wobei der Gaseinlass (26), der Gasauslass (27) und die elektrische Leitungsdurchführung (28) an einem der Deckel (17) oder an beiden Deckeln verteilt angeordnet sind.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Deckel (16, 17) aus zwei miteinander verschraubbaren Deckelscheiben (18, 19; 22, 23) besteht, wobei ein sich beim Verschrauben dichtend gegen die Innenwandung des als Schutzrohr ausgebildeten Schutzgehäuses (15) drückender Dichtring (9) zwischen den Deckelscheiben (18, 19; 22, 23) angeordnet ist.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der einen Deckelscheibe (19, 23) im Wesentlichen dem Innendurchmesser des als Schutzrohr ausgebildeten Schutzgehäuses (15) und der Durchmesser der anderen Deckelscheibe (18, 22) im Wesentlichen dem Außendurchmesser entspricht.
Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lichtsenderanordnung (10) oder Lichtempfängeranordnung (11) oder Lichtsender-Empfängeranordung im als Schutzrohr ausgebildeten Schutzgehäuse (15) an wenigstens einem der beiden Deckel (16) elastisch abstützt.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsenderanordnung (10) oder Lichtempfängeranordnung (11) oder Lichtsender-Empfängeranordnung im als Schutzrohr ausgebildeten Schutzgehäuse (15) an einem der Deckel (17) unmittelbar anliegt oder befestigt ist.
Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur elastischen Abstützung eine Federelementanordnung (31) vorgesehen ist, wobei ein in den Deckel (16) verschiebbar eingreifendes oder an diesem fixiertes Positionierelement (30) vorgesehen ist.
Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (26) und/oder der Gasauslass (27) als Steckanschluss ausgebildet sind.
Lichtschrankenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an einer Lichtschrankengrenze angeordnete Lichtsenderanordnung (10) eine Reihe von lichtemittierenden Bereichen (12) und die an der anderen Lichtschrankengrenze angeordnete Lichtempfängeranordnung (11) eine Reihe von lichtsensitiven Elementen besitzt.
Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an einer Lichtschrankengrenze angeordnete Lichtsender-Empfängeranordnung eine Reihe von lichtemittierenden und lichtsensitiven Bereichen besitzt, wobei an der anderen Lichtschrankengrenze eine lichtreflektierende Anordnung ohne Schutzgehäuse positioniert ist.