DE202009017392U1

DE202009017392U1 - Elektrotechnisches Gerät

Info

Publication number: DE202009017392U1
Application number: DE202009017392U
Authority: DE
Original assignee: Bartec GmbH
Current assignee: Bartec GmbH
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2019-12-23

Abstract

Elektrotechnisches Gerät mit einem Gehäuse (1), das zur Sicherung gegen eine Explosion ein Füllmaterial beinhaltet, das als Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) ausgebildet ist, der ringsum geschlossene und/oder teilweise miteinander verbundene Hohlzellen (11) aufweist, die von nachgiebigen Wänden (12) begrenzt und volumenändernd verformbar sind, indem das Gesamtvolumen des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) und das Volumen der Hohlzellen (11) nach dem Einbau in das Gehäuse (1) kleiner sind als vor dem Einbau.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrotechnisches Gerät mit einem Gehäuse, das zur Sicherung gegen eine Explosion ein Füllmaterial beinhaltet.
In explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzte elektrotechnische Geräte müssen den Anforderungen der Explosionsschutznormen genügen. Um Leervolumina innerhalb der explosionsgeschützten Betriebsmittel zu minimieren, ist es zum Beispiel bekannt, Sandkapselungen vorzusehen, vorgeformte Füllstücke in das Gehäuse einzusetzen oder das Gehäuseinnere mit einem Gießharz auszugießen. Derartige Füllmaterialien weisen unterschiedliche Nachteile auf, wie hohes Füllgewicht, aufwendige Füllstückformgebung, sorgfältige Vergussmassenabdichtung und Gießprozessdurchführung, schwierige oder keine Zugänglichkeit im Reparaturfall.
Aus der DE 42 32 961 A1 ist ein Bleiakkumulator bekannt, dessen Blockkastengehäuse in mehrere Zellen unterteilt ist. Unter dem Deckel ist eine kompressible Faservliesmatte vorgesehen, die entsprechend den Deckelausschnitten ausgestanzt und zwischen dem Blockkastengehäuse und dem Deckel verschweißbar ist. Im Falle einer Explosion übt die Faservliesmatte durch Zusammendrücken der Fasern eine Federwirkung aus, wodurch der von der Explosion verursachte volle Explosionsdruck ähnlich der Funktion eines Stoßdämpfers mechanisch gedämpft werden soll.
Die DE 198 60 383 B4 offenbart einen Bildschirm mit einem im Sinne des Explosionsschutzes druckfesten Gehäuse, das eine durchsichtige Scheibe und in einem Raum ein LCD-Display aufweist. In dem Gehäuse ist zwischen einer Rückwand eines Grundkörpers und einer Rückseite des LCD-Displays ein Explosionsdruckdämpfungsmaterial angeordnet, das eine Vielzahl kleiner, nicht geschlossener Kanäle für die Aufnahme eines Explosivgemisches aufweist. Diese kleinen, nicht geschlossenen Kanäle bewirken im Falle einer Explosion, dass der Explosionsdruck in dem Gehäuse niedriger ist als in einem nicht gedämpften Gehäuseraum.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektrotechnisches Gerät der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorbeschriebenen Nachteile vermieden und mit einfachen Mitteln eine hohe Sicherheit und dauerhaft zuverlässige Explosionsdruckunterbindung erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Gerätes mit eingebauten Zellstrukturkörpern in einer vergrößerten Schnittdarstellung,
2 einen Teil des Zellstrukturkörpers vor dem Einbau in das Gerät der 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung.
Der in der 1 dargestellte Teil des erfindungsgemäßen elektrotechnischen Gerätes weist ein Gehäuse 1 auf, das von einer Wandung 2 begrenzt ist, die aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein kann. Das Gerät ist für eine Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen und kann zum Beispiel ein stationäres Steuergerät oder ein mobiler Computer oder dergleichen sein.
In dem Gehäuse 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind zwei auf Abstand parallel zueinander angeordnete Platinen 3, 4 positioniert, die hier nicht näher dargestellte elektrische Leiterbahnen aufweisen können. Auf beiden Seiten der Platinen 3, 4 sind eine Vielzahl von elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen 5 angeordnet, die sowohl in ihrer Funktion als auch in ihrer Größe unterschiedlich sein können. Die Bauteile 5 sind an den elektrischen Leiterbahnen kontaktiert.
Um dem Gerät eine ausreichende Eigenstabilität zu geben, kann es günstig sein, in dem Gehäuse 1 eine Versteifungsplatte 6 vorzusehen. Diese Versteifungsplatte 6 kann aus einem Metall oder Kunststoff bestehen und zweckmäßig etwa in der Mitte des zwischen den beiden Platinen 3, 4 bestehenden Abstands angeordnet sein.
Der 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass zwischen der unteren Wandung 2 des Gehäuses 1 und der Platine 3 ein Zellstrukturkörper 7 angeordnet ist. Darüber befindet sich zwischen der Platine 3 und der Versteifungsplatte 6 ein im Wesentlichen gleicher Zellstrukturkörper 8. Und zwischen der Versteifungsplatte 8 und der darüber befindlichen Platine 4 ist ein weiterer ähnlicher Zellstrukturkörper 9 vorgesehen. Außerdem ist auf der oberen Platine 4 ein ähnlicher Zellstrukturkörper 10 angeordnet. Dabei ist zu erkennen, dass die Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 sowohl an der einen Seitenfläche der Wandung 2 und an beiden Seiten der Platinen 3, 4 und der Versteifungsplatte 6 als auch an den Außenflächen der Bauteile 5 anliegen und dabei zudem die zwischen den Bauteilen 5 bestehenden Abstände ausfüllen, so dass innerhalb des Gehäuses 1 keine Freiräume bestehen.
Die 2 verdeutlicht, dass der Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 in seinem Ausgangszustand, also vor dem Einbau in das Gehäuse 1, deutlich voluminöser ist als im Einbauzustand. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Dicke des dargestellten Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 vor dem Einbau ungefähr viermal größer als im Einbauzustand gemäß der 1.
Das Volumen des Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 wird größtenteils von Hohlzellen 11 gebildet, die überwiegend jede für sich ringsum geschlossen sind. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, zumindest einen Teil der Hohlzellen 11 so auszubilden, dass zwei oder mehr aneinander angrenzende Hohlzellen nicht voneinander getrennt, sondern miteinander verbunden sind. Im zusammengedrückten Zustand des Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 können diese miteinander verbundenen Hohlzellen dann wiederum die Form einzelner, geschlossener Hohlzellen annehmen. Die Hohlzellen 11 sind von nachgiebigen, insbesondere elastischen Wänden 12 umschlossen, die das Volumen der Hohlzellen 11 begrenzen. Dieser Aufbau ermöglicht es, den Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 elastisch zu verformen, wobei durch Zusammendrücken sowohl das Gesamtvolumen des Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 als auch das Volumen der jeweiligen Hohlzellen 11 erheblich verkleinert werden kann. Wenn das Zusammendrücken aufgehoben wird, nimmt der Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 auf Grund der integrierten Rückstellkräfte wieder ungefähr seine Ausgangsform ein, so dass eine oftmalige Wiederverwendung möglich ist.
In bevorzugter Ausführung besteht der Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 aus einem Zellkautschuk, wobei unter besonderer Berücksichtigung der Einsatzbedingungen und -anforderungen Elastomere wie Naturkautschuk, EPDM, Neoprene und Nitril für die Herstellung herangezogen werden können. Für den Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen und zur Erzielung einer hohen Sicherheit kann es beim Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 besonders vorteilhaft sein, die thermische Dauerbeständigkeit für mindestens 90°C auszulegen, das Brandverhalten den Anforderungen der europäischen Brandschutz-Normen und/oder der US-Norm UL 94 HF1 sowie die Flammwidrigkeit der US-Norm UL 94 zu unterwerfen und die Kriechstromfestigkeit hoch anzusetzen, wobei der CTI-Wert bevorzugt > 600 ist.
Außerdem kann es für eine hohe Sicherheit beim Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen günstig sein, wenn sich in dem Innenraum der Hohlzellen 11 des Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 möglichst wenig, am besten überhaupt kein Sauerstoff befindet. Dazu kann es zweckmäßig sein, den Innenraum der Hohlzellen 11 des Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 mit einem nicht brennbaren Gas zu füllen, beispielsweise mit Stickstoff oder mit einem Edelgas wie Argon. Sind die Hohlzellen 11 wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel allerdings relativ klein, können sie durchaus Sauerstoff beinhalten, ohne dass eine Explosionsgefahr besteht, denn das Zellenvolumen ist so gering, dass es nicht ausreicht, eine Explosion zu verursachen.
Die Hohlzellen 11 des in der 2 dargestellten Zellstrukturkörpers 7, 8, 9, 10 sind bezüglich ihres Volumens und in ihrer Form nicht genau gleich, sondern etwas unterschiedlich. Es ist aber zu erkennen, dass die Hohlzellen 11 ungefähr blasenförmig rund geformt sind. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Hohlzellen anders zu formen, so dass sie zum Beispiel lang gestreckt oder mäanderförmig sind. Beim Betrachten der 1 ist festzustellen, dass die Hohlzellen 11 in den erheblich komprimierten Zellstrukturkörpern 7, 8, 9, 10 ebenfalls stark zusammengedrückt sind, und zwar so, dass das Volumen nur noch ein Bruchteil des ursprünglichen Volumens ist. Die komprimierten Hohlzellen 11 weisen dabei überwiegend eine flache, längliche Form auf, deren Rauminhalt sehr gering ist.
Durch die in dem Gehäuse 1 angeordneten komprimierten Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 sind die freien Volumina im Gehäuseinneren auf ein Minimum reduziert. Dadurch kann sich in dem Gehäuse 1 keine für eine Explosion ausreichende Menge eines zündfähigen Gemisches etablieren und somit auch gar keine Explosion ereignen, wodurch eine hohe Sicherheit gewährleistet ist. Der Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 ist einfach und kostengünstig herstellbar und ist deshalb ein sehr wirtschaftliches Füllmaterial. Er weist zudem ein sehr gutes Anpassungsvermögen auf und schmiegt sich optimal auch an sehr komplizierte und unregelmäßige Oberflächen der Bauteile, Platinen, Einbauten und Gehäusewandflächen an. Im Falle einer notwendig werdenden Reparatur des elektrotechnischen Gerätes kann der Zellstrukturkörper 7, 8, 9, 10 unproblematisch entfernt und nach erfolgter Reparatur genauso einfach wieder eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4232961 A1 [0003]
- DE 19860383 B4 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- US-Norm UL 94 HF1 [0017]
- US-Norm UL 94 [0017]

Claims

Elektrotechnisches Gerät mit einem Gehäuse (1), das zur Sicherung gegen eine Explosion ein Füllmaterial beinhaltet, das als Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) ausgebildet ist, der ringsum geschlossene und/oder teilweise miteinander verbundene Hohlzellen (11) aufweist, die von nachgiebigen Wänden (12) begrenzt und volumenändernd verformbar sind, indem das Gesamtvolumen des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) und das Volumen der Hohlzellen (11) nach dem Einbau in das Gehäuse (1) kleiner sind als vor dem Einbau.
Elektrotechnisches Gerät nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) elastisch ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Hohlzellen (11) des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) sauerstofffrei oder sauerstoffarm ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Hohlzellen (11) des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) mit einem nicht brennbaren Gas gefüllt ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) aus einem Zellkautschuk, insbesondere Naturkautschuk, EPDM, Neoprene, Nitril, besteht.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (12) des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) aus einem elastischen Werkstoff bestehen.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Dauerbeständigkeit des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) größer als 90°C beträgt.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brandverhalten des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) den Anforderungen der europäischen Brandschutz-Normen und/oder der amerikanischen Norm UL 94 HF1 genügt.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammwidrigkeit des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) den Anforderungen der amerikanischen Norm UL 94 genügt.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvolumen des Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) vor dem Einbau in das Gehäuse (1) etwa eineinhalb- bis zehnmal, bevorzugt etwa zwei- bis fünfmal größer ist als im komprimierten Einbauzustand.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Hohlzellen (11) des in das Gehäuse (1) eingesetzten Zellstrukturkörpers (7, 8, 9, 10) etwa eineinhalb- bis zehnmal, bevorzugt etwa zwei- bis fünfmal kleiner ist als vor dem Einsetzen in das Gehäuse (1).
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil (5) angeordnet ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) an einer Wandung (2) des Gehäuses (1) und/oder an dem Bauteil (5) anliegt.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) in einem zwischen den Bauteilen (5) und/oder zwischen einem Bauteil (5) und der Wandung (2) des Gehäuses (1) bestehenden Abstand angeordnet ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (5) an einer in dem Gehäuse (1) vorgesehenen Platine (3, 4) angeordnet ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) mindestens eine Versteifungsplatte (6) gelagert ist.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) zwei oder mehr mit mindestens einem Bauteil (5) bestückte Platinen (3, 4) vorgesehen sind.
Elektrotechnisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstrukturkörper (7, 8, 9, 10) zwischen der Wandung (2) des Gehäuses (1) und der Platine (3, 4) und/oder zwischen der Versteifungsplatte (6) und der Platine (3, 4) und/oder zwischen zwei Platinen (3, 4) angeordnet ist.