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Die Erfindung betrifft das Gebiet des elektrischen Explosionsschutzes und konkreter der Gefahrenabwehr beim Befüllen von Gebinden (Behälter, Fässer, etc.) mit entzündbarem und/oder explosivem Gefahrengut.
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Insbesondere in der chemischen Industrie schreiben Normen (IEC 60079-32-1) zum Schutz vor Zündungen durch elektrostatische Ladungen eine Reihe von Verfahrensregeln vor. Ein Aspekt hierbei ist, dass elektrisch leitende Komponenten, die an einem Prozess beteiligt sind, mit der gleichen elektrischen Masse verbunden sein müssen. Diese Komponenten können stationäre Anlagenteile, mobile Anlagenteile, Personen, Fahrzeuge, Gebinde und dergleichen sein.
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Bevorzugt geschieht die Erdung mittels einem überwachten Erdungssystem, das unter ständiger Überwachung steht und in der Lage ist, eine unzureichende Verbindung zu einer Komponente automatisch zu erkennen. Das Erdungssystem verfügt zu diesem Zweck nicht nur über eine leitende Verbindung mit der Erdmasse, über die elektrostatische Ladung von den Komponenten zur Erde hin abgeleitet wird, sondern auch parallel dazu über eine Kontrollleitung, mit der der leitende Durchgang durch die Oberfläche der angeschlossenen Komponente überwacht wird. Erst wenn ein ausreichend geringer Leitungswiderstand gemessen wird, ist sichergestellt, dass der Kontakt zwischen der elektrisch leitenden Komponenten und der Erdmasse ausreicht, elektrostatische Aufladungen sicher abzuleiten. Für die Verbindung der elektrisch leitenden Komponenten zum Erdungspunkt ist der Norm zufolge ein Widerstandswert von maximal 10 Ohm sicherzustellen.
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Ist das Erdungssystem mit geeigneten potentialfreien Kommunikationsausgängen versehen und sind diese mit am Prozess beteiligten Geräten wie beispielsweise Pumpen oder Schiebern verbunden, kann ein entsprechendes Steuersignal dazu verwendet werden, den Prozess anzuhalten bzw. gar nicht starten zu lassen, falls der Leitungswiderstand erhöht oder der Kontakt gar nicht hergestellt ist. Auch kann eine Schnittstelle vorgesehen sein, die ein Signal an ein Alarmsystem, eine Anzeige und/oder ein Speichermedium zum Aufzeichnen der Prozessparameter auszugeben im Stande ist.
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Aufgrund der Mobilität einiger am Prozess beteiligter Komponenten ist eine dauerhafte Verbindung der Leitungen des Erdungssystems nicht überall gewünscht. Beispielsweise beim Befüllen von Gebinden (Behältern, Fässern), was einen Prozess im obigen Sinne, bei dem elektrostatische Aufladungen stattfinden können, darstellt, muss die Verbindung mit dem Gebinde vor dem Starten des Befüllvorgangs hergestellt und nach dessen Beendigung wieder gelöst werden, um das Gebinde abtransportieren zu können. Ein häufiger Wechsel erfordert eine schnell anzubringende, lösbare und zugleich sichere elektrische Verbindung. Hierzu kommen sogenannte Erdungsklammern zum Einsatz. Diese haben zwei Hebelarme, die mittels einer Hebelfeder so vorgespannt sind, dass die Klammer im Maulbereich zugehalten wird. In jenem Maulbereich befinden sich in der Regel zwei oder mehr elektrische Kontakte, die durch die Vorspannung relativ fest auf die Oberfläche der zu kontaktierenden Komponente angedrückt werden. Da manche Komponenten, insbesondere Gebinde, nicht oder schwach leitend lackierte oder beschichte Oberflächen aufweisen, sind die Kontakte als spitz zulaufende Zähne oder Dornen ausgebildet, die aufgrund der Federkraft durch die Lackierung oder Beschichtung bis zum Kontakt mit der darunter liegenden Metalloberfläche eingedrückt werden.
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Beispielweise für Fässer, die keine zum Anbringen solcher Erdungsklammern geeignete Falz aufweisen oder diese aufgrund einer zu engen Aufstellung mehrerer Fässer nicht ausreichend zugänglich ist, gibt es Lösungen, die eine Erdungsvorrichtung mit magnetischer Halterung vorsehen. Beispielhaft wird auf die Schriften
EP 2 262 060 A1 und
DE 20 2015 008 409 U1 verwiesen. Eine solche Erdungsvorrichtung weist an einer der zu kontaktierenden Komponente zugewandten Montageseite einen oder mehrere Permanentmagnete auf, die für eine kraftschlüssige Verbindung auch an einer für die Klammern ungeeigneten Oberfläche, beispielsweise an einem Umfangsabschnitt eines Stahlfasses, sorgen. Ferner weisen die bekannten Erdungsvorrichtungen elektrische Kontakte mit montageseitigen Spitzen auf, die durch die Anziehungskraft der Magnete, wie bei den Klammern, fest auf die Oberfläche der zu kontaktierenden Komponente angedrückt werden. Anschlussseitig sind die elektrischen Kontakte mit einem Anschlusskabel versehen, welches mittels Steckverbindung mit der Masse bzw. dem überwachten Erdungssystem verbindbar ist. Die Erdungsvorrichtungen sind dementsprechend sowohl einpolig als auch zweipolig bekannt.
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Nachteilig an den bekannten Systemen ist, dass je nach Anforderung eine Umrüstung von den bekannten Erdungsklammern auf die magnetisch befestigbaren Erdungsvorrichtungen oder umgekehrt notwendig sein kann. Jede Umrüstung kostet Zeit und verringert damit die Effizienz des Prozesses.
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Aufgabe ist es daher eine Erdungsvorrichtung bereitzustellen, mit der sich die Effizienz des in Rede stehenden Prozesses steigern lässt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Erdungsvorrichtung mit einem oder mehreren Erdungskontakten und einem oder mehreren Magneten, wobei eine oder mehrere Anschlussfahnen vorgesehen sind, die mit dem oder den Erdungskontakten elektrisch leitend verbunden sind und wobei die Anschlussfahne oder Anschlussfahnen zum Anklemmen einer Erdungsklammer ausgebildet sind.
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Die erfindungsgemäße Erdungsvorrichtung ist auf einfache Weise auch an Komponenten anzubringen, die selbst keine Anbringungsmöglichkeit für Klammern bereitstellen. Gleichzeitig stellt die Erdungsvorrichtung selbst eine solche Anbringungsmöglichkeit für Klammern bereit, so dass es keiner Umrüstung von Erdungsklammern auf die magnetisch befestigbare Erdungsvorrichtung bedarf. Dadurch kann der Prozess nahezu ohne Zeitverzögerung fortgeführt werden, auch wenn die am Prozess beteiligten, zu erdenden Komponenten strukturell sehr unterschiedlich sind. Beispielsweise können Fässer mit und ohne eine für Erdungsklammern ausreichende Anschlussmöglichkeit im Wechsel befüllt werden, ohne, dass die elektrische Kontaktierung noch signifikante Umrüstzeiten erfordern würde.
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Bevorzugt sind wenigstens zwei elektrisch getrennte Erdungspotentiale, mindestens zwei Erdungskontakte und mindestens zwei Anschlussfahnen vorgesehen, wobei jeweils einer der mindestens zwei Erdungskontakte und eine der mindestens zwei Anschlussfahnen mit einem der zwei elektrisch getrennten Erdungspotentiale elektrisch leitend verbunden sind.
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Auf diese Weise wird eine zweipolige Erdungsvorrichtung bereitgestellt, die den Betrieb mit einem überwachten Erdungssystem ermöglicht. Die zwei elektrisch getrennten Anschlussfahnen sind hierzu passend zur Ausgestaltung der Erdungsklammern besonders bevorzugt parallel nebeneinander in einer Ebene angeordnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Erdungspotentiale von zwei elektrisch getrennten Leiterplatten bereitgestellt. Diese sind besonders bevorzugt massiv, das heißt, in Abgrenzung zu Beschichtungen, eigenstabil.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Erdungskontakte durch längenverstellbare Bolzen bereitgestellt werden. Auf diese Weise lassen sich die Erdungskontakte individuell auf unterschiedliche Längen einstellen und somit auf die geforderten Oberflächentopographien anpassen.
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Eine besonders vorteilhafte Kombination beider Ausgestaltungen sieht vor, dass die längenverstellbaren Bolzen mittels Gewinde in die Leiterplatten geschraubt und mittels jeweils einer Kontermutter fixiert sind. Die Leiterplatte erfüllt hier eine Doppelfunktion, nämlich als elektrischer Leiter und als Strukturelement der Erdungsvorrichtung.
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In an sich bekannter Weise sind die längenverstellbaren Bolzen an ihrem freien Ende, das heißt montageseitig, angespitzt.
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Ein anderer Vorteil der elektrisch getrennten Leiterplatten ist, dass die Anschlussfahnen jeweils einstückig an einer der Leiterplatten angeformt sind. Die Leiterplatinen können also zusammen mit den Anschlussfahnen in einem Stück beispielsweise aus einem Plattenmaterial geformt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass wenigstens drei Erdungskontakte vorgesehen sind und dass der oder die Magnete innerhalb einer von den wenigstens drei Erdungskontakten aufgespannten Fläche angeordnet ist.
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Die wenigstens drei Erdungskontakte definieren bei dieser Ausführungsform die Kontakt- oder Auflageebene. Diese kann, muss jedoch nicht, gekrümmt sein. Die zwischen den Erdungskontakten, idealerweise in der Summe zentrisch in der von den wenigstens drei Erdungskontakten aufgespannten Fläche wirkenden Magnete sorgen für eine stabile Auflage und gleichmäßige Andruckkraft verteilt auf alle Erdungskontakte.
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Weiterhin bevorzugt sind wenigstens zwei Magnete vorgesehen, die so zueinander ausgerichtet sind, dass sich ihre Magnetfeldachsen schneiden, besonders bevorzugt unter einem spitzen Winkel schneiden.
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Dies hat den Vorteil, dass der Magnetfeldgradient jedes Magneten bei gekrümmten Oberflächen senkrecht auf der Oberfläche der Komponente steht und dabei eine noch definierte Andruckkraft herrscht. Besonders bevorzugt ist die Winkelstellung der Magnetfeldachsen justierbar. So lässt sich die Erdungsvorrichtung auf unterschiedliche Krümmungsradien anpassen.
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Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Handhabe auf, damit die Erdungsvorrichtung manuell einfach an der Komponente angebracht und von dieser entfernt werden kann. Als Handhabe kommt beispielsweise ein Knauf, ein Bügelgriff oder dergleichen in Betracht.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung und
- 2 eine Seitenansicht derselben Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung.
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Die Figuren zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung 10 mit vier Erdungskontakten 12 und zwei Magneten 14. Zwei Erdungspotentiale werden von zwei elektrisch getrennten Leiterplatten 16 und 18 bereitgestellt. Die Leiterplatten sind massiv ausgeführt und dienen somit als Strukturbauteile. Die Leiterplatten 16, 18 sind so auf einer gemeinsamen Isolatorplatte 20 befestigt, das zwischen den Leiterplatten ein Spalt 22 ausgebildet ist.
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Die vier Erdungskontakte 12 sind als Gewindestifte oder -bolzen ausgebildet, die sich durch die Isolatorplatte 20 hindurch in die beiden Leiterplatten 16 und 18 erstrecken, wo sie zu je zweien in Gewindelöcher eingeschraubt und mittels Rändelmuttern 24 fixiert sind. Auf diese Weise lassen sich die Erdungskontakte 12 individuell auf unterschiedliche Längen einstellen und somit auf die geforderten Oberflächentopographien anpassen. Die wenigstens drei Erdungskontakte definieren die Kontakt- oder Auflageebene, die somit plan oder gekrümmt sein kann. Die Erdungskontakte 12 sind an ihrem, der Leiterplatte entfernten, freien Ende angespitzt, um etwaige Beschichtungen auf der zu kontaktierenden Komponentenoberfläche zu durchdringen.
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Die beiden Leiterplatten 16 und 18 weisen als einstückig angeformtes Element jeweils eine Anschlussfahne 26 und 28 auf. Jede Anschlussfahne ist demgemäß mit jeweils zwei Erdungskontakten 12 elektrisch leitend verbunden. Die Anschlussfahnen 26 und 28 sind zum Anklemmen einer Erdungsklammer ausgebildet, wobei der Abstand und die Breite der Anschlussfahnen in der Richtung senkrecht zum Spalt 22 auf die Maulweite der Erdungsklammer bzw. den Abstand der zwei elektrischen Kontakte im Maul der Erdungsklammer angepasst ist.
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Die Magnete 14 sind mittelt jeweils eines Distanzstückes 30 an der Isolatorplatte 20 befestigt. Die Magnete 14 liegen räumlich zwischen den Erdungskontakten 12. Genauer gesagt wirken sie in der Projektion auf die Kontakt- oder Auflageebene betrachtet in der Summe zentrisch in der von den Erdungskontakten aufgespannten Fläche.
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Die Isolatorplatte 20 weist mittig, parallel zum Spalt 22 einen Knick auf, so dass die beiden plan auf der Isolatorplatte 20 aufgebrachten Leiterplatten 16 und 18 in zwei unter einem stumpfen Winkel zueinander verschwenkten Ebenen liegen.
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Da die Bolzen der Erdungskontakte 12 und die Distanzstücke 30 mit den Magneten 14 jeweils senkrecht zu den Leiterplatten 16, 18 in Richtung der Montagefläche hervorstehen, sind ihre Zentrumsachsen bzw. Magnetfeldachsen so zueinander ausgerichtet, dass sie sich unter einem spitzen Winkel schneiden. Die Magnetkraft steht somit senkrecht auf einer entsprechend gekrümmten Oberfläche und übt hier eine noch definierte Andruckkraft aus. Bei gleicher Länge der Erdungskontakte 12 kann die erfindungsgemäße Erdungsvorrichtung 10 aufgrund des Knickes an Gebinden mit einem kleineren Durchmesser, bzw. mit einer stärker gewölbten Oberfläche in definierter Lage angebracht werden, ohne dass die Magnete auf der Oberfläche aufliegen und die Erdungsvorrichtung kippen könnte.
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Die Anschlussfahnen 26, 28 liegend hingegen an ihrem freien Ende in einer gemeinsamen Ebene, um eine sicheres Anschließen der Erdungsklammer zu ermöglichen. Daher weisen die Anschlussfahnen 26, 28 im Übergang von den zueinander verschwenkten Leiterplatten 16, 18 zu deren freien Enden hin jeweils einen gewundenen Übergangsabschnitt 34, 36 auf.
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Eine Abwandlung der hier gezeigten Ausführungsform sieht vor, dass die Isolatorplatte 20 parallel zu dem Spalt 22 beispielsweise mittels eines Scharniers oder Gelenks schwenkbar und somit die Ausrichtung der Bolzen und der Magnete einstellbar ist.
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Die Erdungsvorrichtung weist eine Handhabe 32 in Form eines Knaufes auf, mit der die Erdungsvorrichtung manuell einfach an der Komponente angebracht und bequem von dieser entfernt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Erdungsvorrichtung
- 12
- Erdungskontakt
- 14
- Magnet
- 16
- Leiterplatte
- 18
- Leiterplatte
- 20
- Isolatorplatte
- 22
- Spalt
- 24
- Rändelmutter
- 26
- Anschlussfahne
- 28
- Anschlussfahne
- 30
- Distanzstück
- 32
- Handhabe
- 34
- Übergangsabschnitt
- 36
- Übergangsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2262060 A1 [0006]
- DE 202015008409 U1 [0006]
