DE2854025A1

DE2854025A1 - Explosionsschutzeinrichtung fuer elektrische anlagen

Info

Publication number: DE2854025A1
Application number: DE19782854025
Authority: DE
Inventors: Philip Greenwood Tyrer
Original assignee: Pyroban Ltd
Current assignee: Pyroban Ltd
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1979-07-19
Also published as: JPS5496751A; ZA786928B; GB1604410A

Description

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Il postfach (p.o.box) 701542

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DIPL. ING. H. SCHAEFER Telegrammadresse:patentiwe

DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _11Λ11ΙΜ 12. Dezember 1978

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PYROBAN LIMITED , Endeavour Works

Dolphin Road, Shoreham-by-Sea, Sussex BN4 6PB, England

Explosionsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen

Die Erfindung betrifft eine Explosionsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, um diese an explosionsgefährdeten Orten einsetzen zu können.

Elektrische Anlagen werden zu vielen Zwecken beispielsweise auf ölbohrplattformen, im Bergbau oder an anderen Orten eingesetzt, wo entzündliche Materialien zugegen sind, die selbst oder in Form ihrer Dämpfe bei Funkenbildung die Gefahr der Entzündung mit sich bringen.

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{ DMMl.R/UANK HAMIHJRÜ 22/58226 (BLZ2004UU(IU) S W 11 Γ COI)I-: COHADE HH · POSTSCHl-.CKAMT IIAMBUKli 225058-208 (BLZ2OU 1UÜ20)

Diese Materialien sind meistens Kohlenwasserstoffe. Ea kommen jedoch auch andere Materialien infrage, die bei Funkenbildung zur Entzündung bzw. Explosion neigen.

Im Folgenden werden alle solche Orte, bei denen diese Gefahr besteht, als explosionsgefährdete Orte bezeichnet.

Erfindungsgemäß besteht ein Abschaltsystem für elektrische Anlagen zum Gebrauch an explosionugefährdeten Or ben aus einem Sensor zum Nachweis entflammbarer Gemische in der Umgebung der Anlagen sowie Einrichtungen , die bei Vorliegen eines Signals von dem Sensor die Anlagen abschalten.

Die Abschalteinrichtung kann aus einer Steuereinrichtung , einer Niederspannungs-Stromversorgung sowie einer Betätigungseinrichtung bestehen, welche einen Tx'ennschalter zwischen der Anlage und deren Stromversorgung betätigt, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie den Trennschalter bei Empfang eines Signales durch Anschluß an die Stromversorgung betätigt.

Die Steuereinrichtung kann derart ausgelegt bzw. programmiert sein, daß sie den Trennschalter bei Empfang eines Signals

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von dem Sensor betätigt, welches einen Schwellenwert der Konzentration der entflammbaren Mischung in Luft anzeigt, der z.B„ 20 % desjenigen unteren Grenzwertes der Konzentration dieser Mischung entspricht, ab der Explosionsgefahr besteht. Es ist günstig, an einem explosionsgefährdeten Ort die Art der möglicherweise auftretenden entflammbaren Mischung zu kennen, damit die Steuervorrichtung auf einen entsprechenden Wert eingestellt werden kann.

Bisher wurden für explosionsgefährdete Orte vorgesehene elektrische Anlagen durch Einkapseln explosionssicher gemacht. Dadurch wurde der Kontakt der umgebenden Atmosphäre mit Oberflächen der Anlage, die die Gefahr von Funkenbildung aufweisen, weit^jaöglichst reduziert. Die Kapselung muß jedoch etwa im Inneren auftretende Zündung oder Explosionen, die dennoch auftreten können, abschirmen. Solche Techniken sind daher teuer und ergeben eine Vergrößerung des apparativen Aufwandes sowie der Betriebskosten.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung werden die elektrischen Anlagen genau/ aufgebaut und betrieben wie bei einer Anwendung an nicht gefährdeten Orten. Es ist nur die

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erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung vorzusehen, die jedoch bei ungefährlicher Atmosphäre einen völlig normalen Betrieb zuläßt. Sobald jedoch eine Grenzkonzentration eines entflammbaren Gas-Luftgemisches vorliegt, wird dies schon vor Erreichen der explosiven Konzentration von dem Sensor angezeigt, wodurch die Anlage abgeschaltet wird, sodaß bereits vor Eintreten der Explosionsgefahr keine Funkenbildung mehr möglich ist.

Die Einrichtung kann ferner mit einer Quelle eines nicht entflammbaren Strömungsmediums versehen sein, die von weiteren, auf das Signal des Sensors ansprechenden Einrichtungen in die Umgebung der elektrischen Anlagen eingelassen werden, beispielsweisea in den Raum, in dem die elektrische Anlage aufgestellt ist oder in einen Zwischenraum zwiüchen der Anlage und einem diese abdeckenden Gehäuse. Das Strömungsmedium kann gleichzeitig mehrere Anlagenteile beaufschlagen und kann aus einem in Erdgas z.B. CO₀ oder einem halogenisierten Gas bestehen, welches z.B. unter dem Handelsnamen "Halon" erhältlich ist.

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Die Steuereinrichtung kann zusätzlich zur Betätigung des Trennschalters zur Betätigung der Einlaßeinrichtung für das Strömungsmedium ausgebildet sein, wobei dieses bei demselben oder einem anderen Konzentrationswert des entflammbaren Gemisches eingelassen wird.

Als Betätigungseinrichtung kann ein elektrisch gezündeter, linear wirkender Explosionsbetätiger verwendet werden, wie er z.B. unter dem Handelsnamen "Metron" erhältlich ist. Es kann jedoch auch ein elektromagnetischer Betätiger verwendet werden. Eine solche Betätigungseinrichtung kann auch für den Auslaß des Strömungsmediums verwendet werden.

Ein batteriegetriebenes Fahrzeug oder eine sonstige batteriegetriebene Einrichtung kann vorteilhaft mit der erfindungsgemäßen Abschalteinrichtung versehen sein. Diese trennt den Motor des Fahrzeuges bzw. der Anlage von den Batterien, wenn der Sensor eine vorbestimmte Konzentration des entflammbaren Gemisches anzeigt. Zusätzlich zur Trennung des Motors an den Batterien kann ein Inertgas in den Batterieraum und den Motorraum eingelassen werden.

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In derselben Weise findet die elektrische Trennung des Motors bzw. dei· elektrischen Anlagen sowie das Einlasscm von liiu ΐ·Ι,(^;ιϋ auch Anwendung boi. an oinc is χ L erne -Strom— ersorgung angeschlossenen Geräten, wobei diese dann von der externen Stromversorgung getrennt und gegebenenfalls mit Inertgas beaufschlagt werden.

Weiterhin vorteilhaft werden elektrische Anlagen explosionsgeschützt in der Weise betrieben, daß sie in normaler Betriebsweise arbeiten, bis der Sensor eine vorbestimmte Konzentration einer entflammbaren Mischung anzeigt. Dann erst wird abgeschaltet. Die Trennung von der Stromversorgung kann gegebenefalls durch Einsatz von ]y\eri&us in die Umgebung begleitet worden. Wenn die Gt ιό raversorgung aus Batterien besteht, wird auch in deren Umgebung bzw. in den Raum, in dem diese angeordnet sind, Inertgas eingeleitet.

Wenn als Strömungsmedium ein Inertgas verwendet wird, wird dieses vorteilhaft in einem Druckbehälter zur Verfugung gehalten, der durch Rohrleitungen mit der elektrischen Anlage verbunden ist. Durch das Ausströmen des Gases aus dem 2 kann der elektrische Trennschalter pneumatisch

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betätigt werden. Dieser kann von einem mit einem Nocken und einer Klinke versehe tie η Up errniech aiii smus gegen Federkraft in geschlossener Stellung gehalten sein, welcher Sperrmechanismus von dem Gas pneumatisch gelöst wird. Zur pneumatischen Betätigung kann ein pneumatisch Sufschlagbarer Zylinder vorgesehen sein, dessen Kolbenstange beim Ausfahren den Sperrmechanismus betätigt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Die drei Figuren zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung.

Wie aus den Figuren ersichtlich,ist eine elektrische Anlage 12 z.B. ein Elektromotor mit einer elektrischen Energiequelle 10 z.B. einer Batteriebank oder einem Netzanschluß über einen Trennschalter 11 verbunden. Der Trennschalter 11 ist von einer Feder in Öffnungsrichtung beaufschlagt und wird entgegen deren Krafteinwirkung von einem ITocken/Klinkenmechanismus in geschlossener Stellung gehalten, wenn die elektrische Anlage 12 in Betrieb ist.

Ein Gassensor 15 ist in der Umgebung der elektrischen Anlage 12 angeordnet und gibt bei Anwesenheit entflammbarer Medien in der Luft ein Signal an eine elektronische Steuereinrichtung 20.

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Die Steuereinrichtung 20 besitzt eine Nickel - Cadmium-Stromversorgung niederer Spannung, die ihrer Natur nach sicher ist. Die Steuereinrichtung ist derart programmiert, daß sie den Trennschalter 11 durch Verbindung der Stromversorgung mit einem Betätiger 22 betätigt, wenn sie ein Signal von dem Sensor 15 empfängt, das einen vorbestimmten Gehalt eines entflammbaren Mediums in der Luft anzeigt.

Als Betätiger 22 ist ein "Metron"-ikixj)losionsbetätiger vorgesehen, der den Nocken/Klinkenmechanismus bei Zündung schaltet, wenn er mit der Stromversorgung der Steuereinrichtung 20 verbunden wird. Dann kann der Trennschalter 11 unter Einwirkung seiner Federvorspannung öffnen und trennt die elektrische Anlage 12 von ihrer elektrischen Energiequelle 10.

Wenn die Anordnung an einem explosionsgefährdeten Ort verwendet wird, wo Kohlenwasserstoffe und andere übliche entflamnbare Industriegase die Hauptgefahr bilden, wird ein geeigneter vorbestimmter Konzentrationswert des entflammbaren Gemisches in Luft von beispielsweise dO vol % des unteren explosiven Grenzwertes dieses Mediums eingestellt, so daß die elektrische Anlage schon vor Eintreten der Entzündungsgefahr abgeschaltet und somit gesichert wird. Bis zum

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Auftreten dieses Konzentrationswertes kann die elektrische Anlage 12 in normal ein Betrieb arbeiten, ohne daß übliche Explosionssicherungs^uni'ichtungeri oder -Vorkehrungen notwendig wären.

Firgur 2 zeigt eine Anlage, die derjenigen gemäß Figur 1 weitgehend entspricht. IJs ist hier jedoch ein weiterer "rietron"-iJxplosionsbetätiger 23 vorgesehen, der von der entsprechend programmierten (Steuereinrichtung 20 gezündet wii'd. Diesex· weitere Betätigen· 23 ist am Kopf eines Zylinders P^lj> vorgesehen, der das inertete I luor wasserstoffgas

"Halon" unter Druck enthält. Bei Zündung des Betätigers 23 wird ein nicht dargestelltes iSiegel im Lc)J)I" des Zylinders 2¹J durchbrochen und erlaubt ein Ausst römen des Gases übex· Rohrleitungen 30 und 31 » die zu der el ektri sche-n Energiequelle 10 und der elektrischen Anlage 12 rühren. Wenn das (las an die elektrische Anlage 12 gelangt, macht es dessen umgebende Atmosphäre inert und somit sicher gegen Entzündung des angezeigten entflammbax-en Iludiums.

Die {Steuereinrichtung kann derart programmiert sein, daß die beiden Betätiger 22 und 23 gleichzeitig oder nacheinander gezündet wex'den, je naclAien gewünschten Bot''iebsanfoi-derungen.

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ORIGINAL INSPECTED

Firgur 3 zeigt eine Einrichtung, die weitgehend derjenigen gemäß Figur 2 entspricht. Der Betätiger 22 ist he^.r jedoch durch einen pneumatischen Zylinder 50 ersetzt, der über eine Rohrleitung 35 mit dem Kopf des Zylinders 25 verbunden ist* Bei Zündung des Betätigers 23 wird eine Kolbenstange 51 des pneumatischen Zylinders 50 aus diesem heraus geschoben und löst den Nocken/Klinkenmechanismus des Trennschalters 11 , so daß diesel aufgrund seiner B'edervorspannung Öffnet und die elektrische Anlage 12 von ihrer Energiequelle 10 trennt. Der pneumatische Zylinder 50 ist mit seitlichen Auslässen versehen, an die die Rohrleitungen 30 und 31 angeschlossen sind. Dadurch wird die Versorgung der Energiequelle 10 und der Anlage 12 mit inertgas in entsprechender Weise wie gemäß -b'igur 2 sichergestellt.

In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen können an Stelle von "Metron"-Explosivbetätigern andere elektromagnetische oder mechanische Betäfciger vorgesehen sein.

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Leerseite

Claims

ANSPR UC II£;

1. Abschalteinrichtung fur elektrische Anlagen Tür explosionsgefährdete Orte mit einem Sensor zum Nachweis entflammbarer Medien in der Nähe der Anlagen und mit Einrichtungen zum Abschalten der Anlagen bei Vorliegen eines Signales des Sensors.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichuot, daß die Abschalteinrichtung eine Steureeinrichtung, eine Niederspannungs-Stromversorgung und einen Betätiger aufweist, der einen Trennschalter zwischen der Anlage und deren Energiequelle betätigt, wobei dLt-· Steuereinrichtung derart ausgelegt bzw. programmiert ist, daß sie den Trennschalter bei Empfang eines Signales von dem Sensor durch Verbinden des Betätigers mit der Stromversorgung betätigt.

ORIGINAL INSPECTED

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3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennteichnet, daß die Abschalteinrichtung auf ein Signal des Sensors ansjjx'icht, dan eine Konzentration eines eritfluininbai'en Gases unzeigt, die etwa 20 % des untex'en Grenzwertes der Explosionsfähigkeit des Gases beträgt.

4-. Einrichtung nach einem der vorhex-gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle eines nicht entflammbaren Strömungsmediums vorgesehen ist sowie eine Einrichtung, die auf Signale des Sensors ansprechend das Strömungsmedium in die Umgebung der Anlagen ausströmen läßt.

5· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium in den Raum, eingelassen wird, in dem die Anlage aufgestellt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium in den Zwischenraum zwischen der Anlage und einem diese umgebenden Gehäuse eingelassen wird.

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ORIGHNAt !NSPECTEO

Einrichtung nach einem der ^ Ansprüche 4· - 6_? dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium gleichzeitig mehrere Teile einer Anlage "beaufschlagt.

8ο Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-7? dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsmedium ein Inertgas Verwendung findet _β

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 8 ", dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium ausgelassen wird, wenn der Sensor ein Signal abgibt, das eine Konzentration entflammbaren Gases anzeigt, welche 20 % des unteren Grenzwertes der Explosionsfähigkeit dieses Gases entspricht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-9» dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger ein elektrisch zünd-

cms barer linear wirkender Explosiybetätiger ist.

11« Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätiger ein elektromagnetischer Betätiger verwendet wird«,

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12. Einrichtung nach einem der Ansprüche ¹V - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtuiig für das Strömungsmedium aus einem elektrisch gezündeten linear wirkenden Explosionsbetätigt!!¹ besteht.

13· Einrichtung nach einem der Ansprüche 4- - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung für das Strömungsmedium aus einem elektromagnetischen Betätiger besteht.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung aus einer Quelle nicht entflammbaren ßtrömungsmediums besteht, aus der das Strömungsmedium bei Vorliegen eines Signales des Sensors in die Umgebung der Anlage abgegeben wird, wobei durch Freigabe des Strömungsmediums der Trennschalter zwischen der Anlage und deren Stromversorgung pneumatisch betätigt wird.

15· Einrichtung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Strömungsmediums durch einen elektrisch betätigten linearen Explosionsbetätiger erfolgt.

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16. Einrichtung nach Anapruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Ströiaungsmediums durch einen elektromagnetischen Betätiger erfolgt.

17. Abachalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für batteriegetriebene elektrische Fahrzeuge oder Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nachweis einer vorgegebenen Konzentration entflammbarer Dämpfe durch den Sensor diö Abachulteinrieb lung don Motor von seinen Batterien trennt.

18. Einrichtung nach Anspruch Ί"}· , dadurch gekennzeichnet, daß bei Trennung des Motors von seinen Batterien Inertgas in die die Batterien sowie den Motor umgehenden Räume eingelassen wird.

19· Abschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-16 für netzgetriebene Motoren oder sonstige mit· Motor versehene Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nachweis eines vorgegebenen Pegels entflammbarer Dämpfe durch den Sensor

■■" . die Abachalteinrichtung den Motor von der Energieversorgung trennt.

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20. Einrichtung nach Anspruch Wj , dadurch gekennzeichnet, daß mit der Trennung dea Motors von seiner Energiequelle Inertgas in den Motorraum eingeleitet wird.

21. Verfahren zum explosionsgeschützten Betrieb elektrischer Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein normaler Betrieb erfolgt bis ein vorgegebener Konzentrationswert ent-

civrcl·]
flammbarer Gase/einen Sensor in der Nähe der Anlagen angezeigt wird, und daß dann automatische Abschalteinrichtungen die Anlagen von ihren Stromversorgungen trennen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Abtrennung der Anlagen von iher Stromversorgung Inertgas in ihre Aufstellungsräume gegeben wird.

23· Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, zum Betrieb batteriegetriebener Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abtrennung der Batterie Inertgas in den Batterieraum gegeben wird.

24·. Verfahren nach einem der Ansjirüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebaene Konzentrationswerfc

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20 % des unteren Grenzwertes der Explosionsfähigkeit des entflammbaren Gases beträgt.

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