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Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchführungsvorrichtung zur Durchführung elektrischer Leitungen zwischen einem Anschlussraum und einem Elektronikraum, wobei die beiden Räume durch mindestens ein, eine Durchführungsöffnung aufweisendes, explosionsschützendes Gehäuse voneinander getrennt sind, wobei an einem dem Anschlussraum zugeordneten Anschlussende der Durchführungsvorrichtung eine an die elektrischen Leitungen angeschlossene Anschlussleiste angeordnet ist, und wobei an einem dem Elektronikraum zugeordneten Elektronikende der Durchführungsvorrichtung elektrische Kontakte zur Kontaktierung mit einer Leiterplatte angeordnet sind, und wobei die Leitungen zwischen dem Anschlussende und dem Elektronikende von einer zylindrischen Ummantelung zur formschlüssigen Anordnung in der Durchführungsöffnung umschlossen sind.
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Stand der Technik
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf zumindest teilweise explosionsgefährdete Vorrichtungen, bei denen wenigstens eine explosionsgefährdete Zone von anderen Räumen abgeschirmt werden muss, wobei gleichzeitig elektrische Verbindungen zwischen den verschiedenen Räumen vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung ist in erster Linie anwendbar bei Vorrichtungen mit Räumen der explosionsgefährdeten Zonen 1 und 2, wobei Zone 1 nur gelegentlich also beispielsweise täglich, aber seltener als während 50% der Betriebsdauer und Zone 2 nur kurzzeitig, unter einer Zeitdauer von etwa 30 Minuten im Jahr und im Normalbetrieb normalerweise gar nicht explosionsgefährdet ist. Man unterscheidet ebenfalls zwischen den Zündschutzarten der jeweiligen Räume, wobei Zündschutzart d eine druckfeste Kapselung, Zündschutzart e eine erhöhte Sicherheit beispielsweise gegen das Entstehen von Funken und Zündschutzart n eine im Normalbetrieb ungefährliche Zündgefahr bezeichnen.
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Bei entsprechenden Anlagen und Vorrichtungen sind üblicherweise Gehäuse vorgesehen, die verschiedene Räume voneinander trennen, wobei diese Gehäuse die jeweiligen Räume nicht komplett voneinander abschotten sondern eine Durchführungsöffnung aufweisen, durch die elektrische Leitungen verlegt werden können. Üblicherweise sind diese elektrischen Leitungen in Form eines Leitungsbaums ausgebildet, der in einem mittleren Teil von einer Ummantelung umgeben ist, die formschlüssig in die Öffnung des die Räume trennenden Gehäuses passt. Auf einer Anschlussseite des Leitungsbaums fächern die einzelnen Leitungskabel dann auseinander und werden einzeln beispielsweise an einer Klemmleiste montiert, so dass ein Benutzer beliebige elektrische Komponenten an diese Klemmleiste anschließen kann. An dem anderen Ende des Leitungsbaums, dem Verbindungsende, endet der Kabelbaum dann in mehreren Steckverbindern, die auf eine Leiterplatte gesteckt werden. Beispielsweise befindet sich dann die Leiterplatte in einer Zone 1 der Zündschutzart d und die Klemmleiste in einer Zone 1 der Zündschutzart e.
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Nachteilhaft an diesem allgemein bekannten Stand der Technik ist vor allem, dass der Kabelbaum auf beiden Seiten viel Platz einnimmt, und das der Montageaufwand aufgrund der vielen einzelnen Leitungen nicht nur hoch ist sondern auch Möglichkeiten für Fehler, wie falsche Belegung von Steckplätzen, eröffnet.
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Aufgabe und Lösung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Durchführungsvorrichtung zur elektrischen Verbindung von explosionsgefährdeten Räumen zu schaffen, die eine einfache und platzsparende Montage erlaubt.
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Gegenstand der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Durchführungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die elektrischen Leitungen als parallel zur zylindrischen Ummantelung ausgerichtete Kontaktstifte ausgebildet sind, die am Anschlussende elektrisch und mechanisch starr mit der Anschlussleiste verbunden sind, und die am Verbindungsende parallel axial über die Ummantelung ragen, zur Kontaktierung mit Kontaktflächen einer geeignet angeordneten Leiterplatte.
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Die zylindrische Ummantelung muss dabei im Querschnitt nicht kreisrund sein, allerdings wird die Ausführungsform bevorzugt. Die Leitungen können insbesondere sowohl Signale als auch Leistung transportieren. Die Anschlussleiste ist bevorzugt als Klemmenleiste ausgebildet.
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Der Vorteil der Erfindung ist vor allem daran zu sehen, dass hierbei komplett auf freie, bewegliche Kabel verzichtet wird, so dass zur Montage der Durchführungsvorrichtung in einem Gehäuse nur die Ummantelung in der dafür vorgesehenen Durchführungsöffnung angebracht werden muss, und zur Kontaktierung mit einer Leiterplatte am Verbindungsende diese Leiterplatte nur auf die axial über die Ummantelung ragenden Kontaktstifte angebracht werden muss. Eine solche Vorrichtung ist vorteilhafterweise sehr platzsparend und schließt die Möglichkeit einer falschen Belegung sowohl der anschlussseitigen als auch der elektronikseitigen Verbindungen aus.
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Bei einer insbesondere für Räume der Zone 1 bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zylindrische Ummantelung aus einem Metall gefertigt, wobei die darin angeordneten Kontaktstifte durch einen elektrisch isolierenden Kontaktstifthalter parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Eine solche metallene Ummantelung ist besonders geeignet, um möglicherweise auftretenden Explosionen zu widerstehen. Da eine metallene Ummantelung aber elektrisch leitet und daher nicht zur mechanischen Fixierung der Kontaktstifte geeignet ist, ist ein beispielsweise aus Plastik gefertigter Kontaktstifthalter hier besonders vorteilhaft.
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Eine Verbesserung dieser Ausführungsform sieht vor, dass der Kontaktstifthalter nur im Elektronikende der Ummantelung angeordnet ist und eine Öffnung zum übrigen Inneren der Ummantelung aufweist, wobei das übrige Innere der Ummantelung mit einem elektrisch isolierenden Füllmaterial gefüllt ist.
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Vorteilhafterweise wird dadurch insbesondere die mechanische Belastbarkeit der Ummantelung, beispielsweise für den Fall einer Explosion, stark erhöht. Die Öffnung in dem Kontaktstifthalter ist besonders gut dazu geeignet, das elektrisch isolierende Füllmaterial von außen in das Innere der Ummantelung hinein zu füllen.
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Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die zylindrische Ummantelung als elektrisch isolierender Kontaktstifthalter ausgebildet ist.
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Diese Variante ist insbesondere bei Räumen der Zone 2 vorteilhaft, bei denen weniger hohe Anforderungen an die mechanische Stabilität des Gehäuses und der Ummantelung gestellt werden. Vorteilhaft ist vor allem, dass die Fixierung in der Öffnung des Gehäuses, die Halterung der Kontaktstifte und deren Isolierung durch ein einzelnes Bauteil realisiert werden.
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Besonders bevorzugt sind die Kontaktstifte in eine Anschlussplatte der Anschlussleiste eingelötet. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Kontaktstifte auch an diese Anschlussplatte eingesteckt sein.
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Dadurch wird vorteilhafterweise besonders einfach eine elektrische Verbindung und auch eine mechanisch stabile Fixierung erreicht. Bevorzugterweise stehen dann also die Kontaktstifte und auch die Ummantelung senkrecht auf der Anschlussplatte der Anschlussleiste.
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Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform der Durchführungsvorrichtung, bei der diese einen Sicherungsring zur Befestigung an dem mindestens einen Gehäuse aufweist.
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Dadurch wird die mechanische Fixierung insbesondere der Ummantelung besonders einfach, beispielsweise durch Verschraubung oder Einrasten des Sicherungsrings, verstärkt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Elektronikende der Durchführungsvorrichtung, also an dem Elektronikende der Ummantelung, ein axial über die Ummantelung ragendes Montageelement zur Befestigung einer Leiterplatte an der Durchführungsvorrichtung angeordnet ist.
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Durch ein solches Montageelement kann sich dann vorteilhafterweise eine externe Leiterplatte zuverlässig ausrichten und/oder befestigen lassen. Vorteilhaft ist beispielsweise ein Montageelement mit einer Rastierung, die beim Aufstecken der Leiterplatte einrastet, oder ein Montageelement welches lediglich als Führung dient.
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Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausbildungsform der Erfindung, bei welcher die Kontaktstifte als Federkontaktstifte ausgebildet sind. Dabei ist bevorzugt vor allem, aber nicht notwendig ausschließlich, das am Elektronikende angeordnete Ende der Kontaktstifte gefedert.
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Solche Federkontaktstifte, oder Federkontakte oder Federstifte, sind besonders gut zur einfachen und sicheren Steckverbindung mit einer beispielsweise angedrückten Leiterplatten geeignet.
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Spezieller Beschreibungsteil
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Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von sechs Figuren erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung hierdurch beschränkt wird. Es zeigen:
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1 eine Durchführungsvorrichtung aus dem Stand der Technik,
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2 eine erfindungsgemäße Durchführungsvorrichtung mit Leiterplatte,
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3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Durchführungsvorrichtung insbesondere für Räume der Zone 1 ohne Verguss,
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4 einen Querschnitt durch eine Durchführungsvorrichtung insbesondere für Räume der Zone 1 in einer weiteren Ausführungsform mit Verguss
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5 einen Querschnitt durch eine Durchführungsvorrichtung insbesondere für Räume der Zone 2 und
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6 den Querschnitt einer in ein Gehäuse eingesetzten Durchführungsvorrichtung.
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Gemäß 1 umfasst eine Durchführungsvorrichtung 1 des Standes der Technik zur explosionsgeschützten Durchführung elektrischer Leitungen 2 zwischen einem hier nicht weiter dargestellten Anschlussraum und einem ebenfalls nicht weiter dargestellten Elektronikraum eine an einem Anschlussende 3 angeordnete Anschlussleiste 4. Diese dient dem Anschluss von beliebigen elektrischen Komponenten durch einen Benutzer in dem hier nicht weiter dargestellten Anschlussraum an die elektrischen Leitungen 2. Außerdem umfasst die Durchführungsvorrichtung 1 an einem Elektronikende 5 elektrische Kontakte in Form von Steckverbindern 6, die im elektrischen Kontakt mit einer Leiterplatte 7 stehen.
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Zur Durchführung der elektrischen Leitungen 2 durch das hier nicht dargestellte Gehäuse 8 ist eine zylindrische Ummantelung 9 vorgesehen, die mit einem Füllmaterial gefüllt ist, um die in der Ummantelung 9 angeordneten elektrischen Leitungen 2 mechanisch zu fixieren und um die Stabilität der gesamten Anordnung zu erhöhen.
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Die an beiden Enden auseinanderzweigenden Leitungen nehmen dabei unvorteilhaft viel Platz ein und erfordern aufgrund der vielen einzelnen Leitungen am Anschlussende 3 und aufgrund der Steckverbinder 6 am Elektronikende 5 einen hohen Wartungs- oder Montageaufwand.
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Gemäß 2 umfasst eine erfindungsgemäße Durchführungsvorrichtung 1 ebenfalls ein Anschlussende 3 mit einer Anschlussleiste 4 und ein Elektronikende 5, in dem eine externe Leiterplatte 7 angeordnet ist. Die Leitungen 2 sind hier allerdings als Kontaktstifte 11 ausgebildet.
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Diese Kontaktstifte 11 kontaktieren dabei jeweils unmittelbar im Anschlussende 3 eine Anschlussplatte 12 der Anschlussleiste 4 und im Elektronikende 5 eine Leiterplatte 7.
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Die parallel zueinander verlaufenden Kontaktstifte 11 sind dabei von der ebenfalls parallel dazu ausgerichteten Ummantelung 9 umschlossen.
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Dadurch besteht eine besonders kompakte und sehr einfach zusammenzusetzende, zu montierende und zu wartende Durchführungsvorrichtung 1.
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Gemäß 3 besteht eine insbesondere für Räume der Zone 1 bevorzugte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Durchführungsvorrichtung 1 aus einer am Anschlussende 3 vorgesehenen Anschlussleiste 4, welche auf einer Anschlussplatte 12 befestigt ist. Ebenfalls in die Anschlussplatte 12 eingesteckt und daran angelötet sind die elektrischen Leitungen 2 in Form von Federkontaktstiften 13, welche senkrecht auf der Anschlussplatte 12 stehen und parallel zueinander durch das Innere einer sie umschließenden metallenen Ummantelung 9 verlaufen. Am Elektronikende 5 der Durchführungsvorrichtung 1 ist dabei ein Kontaktstifthalter 14 aus Plastik in der Ummantelung 9 angeordnet, welcher die Federkontaktstifte 13 voneinander elektrisch isoliert und mechanisch starr parallel zueinander ausrichtet. Die Federkontaktstifte 13 ragen dabei mit einem federnden, also druckfederbelasteten, Ende über die Ummantelung 9 und somit auch über den darin angeordneten Kontaktstifthalter 14 hinaus. Ebenfalls im Bereich des Kontaktstifthalters 14 angeordnet ist ein Montageelement 16 zur Befestigung an einer, hier nicht dargestellten, externen Leiterplatte 7.
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Insbesondere durch die sehr stabile metallene Ummantelung 9 ist diese Ausbildungsform der Erfindung für explosionsgefährdete Räume, beispielsweise Zone 1, geeignet.
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Gemäß 4 ist abweichend von der in 3 gezeigten Durchführungsvorrichtung 1 ein elektrisch isolierendes Füllmaterial 17 in das Innere der Ummantelung 9 gefüllt. Zum Auffüllen des Innenraums der Ummantelung 9 eignet sich besonders die Öffnung 15 des Kontaktstifthalters 14. Dadurch erhält die Ummantelung 9 eine besonders hohe mechanische Stabilität, um gegebenenfalls Explosionen widerstehen zu können.
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Gemäß 5 ist eine besonders für Räume der Zone 2, die weniger explosionsgefährdet sind, bevorzugte Durchführungsvorrichtung 1 vorgesehen, bei welcher die Ummantelung 9 gleichzeitig als Kontaktstifthalter 14 ausgebildet ist. Im Gegensatz zu den beiden zuvor genannten Ausführungsbeispielen wird auf eine metallene Ummantelung 9 verzichtet, da in einer Zone 2 die Explosionsgefahr vergleichsweise niedrig ist.
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Gemäß 6 ist eine Durchführungsvorrichtung 1 in einem Gehäuse 8 angebracht. Das Gehäuse 8 unterteilt dabei einen ersten Raum 20 der Zündschutzart d und einem zweiten Raum 21 der Zündschutzart e.
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Im zweiten Raum 21 der Zündschutzart e sind dabei die Anschlussleiste 4 mit der Anschlussplatte 12 am Anschlussende 3 der Durchführungsvorrichtung 1 angeordnet. Um elektrische Leistung oder elektrische Signale von der Anschlussleiste 4 zu einer hier nicht dargestellten Leiterplatte 7 am Elektronikende 5 in dem ersten Raum 20 der Zündschutzart d zu leiten, sind elektrische Leitungen 2 in Form von Federkontaktstiften 13 vorgesehen, die von einer metallenen Ummantelung 9 umschlossen sind. Diese Ummantelung 9 steckt dabei formschlüssig in einer Durchführungsöffnung 18 des Gehäuses 8. Außerdem ist die Ummantelung 9 durch einen, hier eingerasteten Sicherungsring 19 fest mit dem Gehäuse 8 verbunden. Der Sicherungsring kann aber auch anders befestigt sein.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass die Ummantelung im Querschnitt eine andere als eine kreisrunde Form aufweist. Ebenfalls denkbar sind Kontaktstifte, die an beiden Enden federvorbelastet sind. Ebenso könnte der zweite Raum 21 die Schutzart „i“ oder eine kombinierte Schutzart „e“ & „i“ aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Durchführungsvorrichtung
- 2
- Leitungen
- 3
- Anschlussende
- 4
- Anschlussleiste
- 5
- Elektronikende
- 6
- Steckverbinder
- 7
- Leiterplatte
- 8
- Gehäuse
- 9
- Ummantelung
- 11
- Kontaktstifte
- 12
- Anschlussplatte
- 13
- Federkontaktstifte
- 14
- Kontaktstifthalter
- 15
- Öffnung
- 16
- Montageelement
- 17
- Füllmaterial
- 18
- Durchführungsöffnung
- 19
- Sicherungsring
- 20
- erster Raum der Zündschutzart „d“
- 21
- zweiter Raum der Zündschutzart „e“
