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Die
Erfindung betrifft ein Kabelverbindungsmodul nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solches Kabelverbindungsmodul ist z.B. aus
DE 197 19 730 C1 bekannt.
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Bei
der Montage von Sensoren bzw. Aktoren innerhalb explosionsgefährdeter
Bereiche besteht häufig
die Notwendigkeit, diese an nichteigensicheren Stromkreisen anzuschließen.
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Dazu
ist es bekannt, ein Gehäuse
einer Sensor-/Aktor-Einheit in druckfester Kapselung entsprechend
der europäischen
Norm EN 50 018 auszuführen.
Die Sensor-/Aktor-Elektronik wird in diesem Fall direkt mit dem
zugeführten
nichtbegrenzten Stromkreis betrieben. Tritt dabei aufgrund eines
Elektronikdefekts eine überhöhte Temperatur
sowie eine dadurch bedingte Zündung
eines Gasgemisches in dem Elektronikraum auf, so bleiben die Auswirkungen
auf das Gehäuseinnere
begrenzt. Die druckfeste Kapselung verhindert dabei zuverlässig eine
Ausbreitung der Explosion auf die Gehäuseumgebung.
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Nachteilig
ist allerdings bei dieser Lösung der
sehr hohe Gehäuseaufwand
und die Tatsache, dass das Gehäuse
unter Spannung nicht geöffnet werden
darf, um Einstellvorgänge
vornehmen zu können.
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Des
Weiteren ist es nachteilig, dass eventuell vorhandene Anzeigeelemente
nur durch Panzerglas sichtbar gemacht werden können.
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Eine
weitere bekannte Möglichkeit
besteht darin, ein zweigeteiltes Gehäuse zu verwenden, welches aus
einem ersten nichtdruckfest gekapselten Teil mit eigensicher gespeister
Elektronik und einem zweiten druckfest gekapselten Teil besteht,
in dem sich der Klemmraum für
die nichteigensichere Gerätezuleitung
befindet. Des Weiteren enthält
dieses Gehäuse
eine Strom/Spannungsbegrenzungseinrichtung, welche den zugeführten nicht
eigensicheren Stromkreis in einen eigensicheren umwandelt. Beide Gehäuseteile
sind dabei über
eine druckdichte Kabeldurchführung
elektrisch miteinander verbunden.
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Nachteilig
bei dieser Lösung
ist ebenfalls der sehr hohe Gehäuseaufwand
in Bezug auf die Herstellungskosten, dem Bauvolumen, dem Gewicht
sowie die Tatsache, dass für
diese Anwendung in einem explosionsgefährdeten Bereich ein eigener
Gehäusetyp
benötigt
wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kabelverbindungsmodul
der eingangs genannten Art anzugeben, das es gestattet, eine Sensor-/Aktor-Einheit,
die mit einem nicht druckfest gekapselten Standardgehäuse ausgeführt ist,
in einem explosionsgefährdeten
Bereich an eine nichteigensichere Zuleitung anzuschließen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kabelverbindungsmodul mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Ein
sicherer Schutz ist dadurch gewährleistet,
dass die Strom/Spannungsbegrenzungseinrichtung in einem Vergussmittel
gekapselt ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften,Ausführungsform
ist es möglich,
an dem den Ausgangsleitungen abgewandten Ende des Gehäuses eine
Kabelverschraubung vorzusehen.
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Diese
Kabelverschraubung ist regelmäßig in der
Schutzart "erhöhte Sicherheit" entsprechend der europäischen Norm
EN 50 019 ausgeführt.
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Obwohl
es durchaus ausreichend ist, die Kabelverschraubung direkt in das
Gehäuse
einzuschrauben, ist es aus Stabilitätsgründen vorteilhaft, wenn die
Kabelverschraubung über
einen Schraubdeckel, der an dem Gehäuse angeordnet ist, angeschlossen
ist.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine der Ausgangsleitungen eine
Potentialausgangsleitung ist, die an Masse bzw. Erde anschließbar ist.
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Vorteilhaft
ist es außerdem,
wenn an dem nach außen
weisenden Ende der Anschlussklemmen ein Klemmenraum angeordnet ist.
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Wenn
das Kabelverbindungsmodul mit einem Conduit-System verwandt werden
soll, ist es möglich,
an dem den Ausgangsleitungen abgewandten Ende des Gehäuses ein
Anschlusselement anzubringen, das für dieses Conduit-System ausgelegt ist.
In diesem Fall muss der Klemmenraum druckdicht ausgebildet sein.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das an den Ausgangsleitungen angrenzende
Ende des Gehäuses
mit einem Außengewinde
versehen ist, da es damit einfach möglich ist, dieses Kabelverbindungsmodul
dicht an das Gehäuse
der Sensor-/Aktor-Einheit einzuschrauben.
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Dabei
ist es besonders kostengünstig,
wenn das Außengewinde
in eine standardmäßige Kabelverschraubung
eines Gehäuses
der Sensor-/Aktor-Einheit einschraubbar- ist.
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Vorteilhafterweise
besteht die Vergussmasse aus einem Elastomer, einem Thermoplast
oder einem Duromer.
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Das
erfindungsgemäße Kabelverbindungsmodul
zeichnet sich durch niedrige Herstellungskosten, durch geringeres
Bauvolumen und Gewicht, durch Verwendbarkeit von Standardgehäusen, durch Nachrüstbarkeit
sowie durch geringeren Zertifizierungsaufwand der Sensor-/Aktor-Einheit
durch Verwendung eines bereits Explosionsschutz zugelassenen Begrenzermoduls
aus.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
von zwei Ausführungsbeispielen
sowie der dazugehörenden
Figuren. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Kabelverbindungsmoduls in Schnittdarstellung, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Kabelverbindungsmoduls in Schnittdarstellung.
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Das
Kabelverbindungsmodul 10 von 1 weist
ein Gehäuse 12 auf,
in dem mindestens zwei Eingangsleitungen 14 sowie mehrere
Ausgangsleitungen 16 angeordnet sind.
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Zwischen
den Eingangsleitungen 14 und den Ausgangsleitungen 16 ist
innerhalb des Gehäuses 12 eine
an sich bekannte Strom/Spannungsbegrenzungseinrichtung 18 entsprechend
EN 50 020 angeordnet, an der sowohl die Eingangsleitungen 14 als auch
die Ausgangsleitungen 16 angeschlossen sind. Die Strom-Spannungs begrenzungseinrichtung 18 ist der
Einfachheit halber lediglich mit ihrer Schaltungsplatine ohne Schaltungselemente
gezeigt. Die Eingangsleitungen 14 sind wiederum an einer
Anschlussklemme 22 befestigt,die ebenfalls in dem Gehäuse 12 angeordnet
ist .
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Die
Anschlussklemme 22' sitzt
in einem Klemmenraum 28, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
von einem mit einer Öffnung
versehenen Schraubdeckel 26 abgeschlossen ist.
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In
diesen Schraubdeckel 26 ist eine Kabelverschraubung 24 eingeführt.
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Des
Weiteren ist der die Strom-/Spannungsbegrenzungseinrichtung 18 sowie
die Eingangsleitungen 14 und die Ausgangsleitungen 16 enthaltene Innenraum
des Gehäuses 12 mit
einem Vergussmittel 20 ausgefüllt. Das Vergussmittel kann
auch noch in einem mit einem Außengewinde 30 versehenen Fortsatz
für die
Ausgangsleitungen 16 vorhanden sein.
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Das
Vergussmittel 20 erfüllt
explosionsschutztechnisch die Aufgabe einer Vergusskapselung gemäß „m" nach EN 50 028.
Durch diese Vergusskapselung können
in eigensicheren Stromkreisen Speicher, wie Kondensatoren oder Spulen,
eingeschaltet werden, die unter Verguss nicht mit explosionsfähiger Atmosphäre in Verbindung
kommen. Außerdem
kann durch den Verguss ein vergünstigtes thermisches
Verhalten erreicht werden, weil Übertemperaturen
an z. B. kleinen Bauteilen sich nicht so ungünstig auswirken wie an Luft.
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Bei
dieser Zündschutzart-Vergusskapslung sind
alle elektrischen/elektronischen Bauteile, die in der Lage sind,
eine explosionsfähige
Atmosphäre
zu zünden,
in einer gegenüber
Umge bungseinflüssen genügend widerstandsfähigen Vergussmasse
eingebettet, so dass weder durch Funken, Lichtbögen oder unzulässige Temperaturen,
die innerhalb der Vergussmasse entstehen können, eine Zündung der äußeren explosionsfähigen Atmosphäre möglich ist.
Als Vergussmasse kommen z. B. Elastomere, Thermoplaste oder Duromere
oder Mineralstoffe zur Anwendung.
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Das
Kabelverbindungsmodul 10 kann mit seinem einen Ende, das
das Außengewinde 30 aufweist,
in ein Gehäuse
einer Sensor/Aktor-Einheit eingeschraubt und auf diese Weise mit
diesem Gehäuse mechanisch
verbunden werden. Bei der hierzu an dem Gehäuse der Sensor-Aktor-Einheit
verwendeten Öffnung
handelt es sich vorzugsweise um eine derartige Öffnung, die standardmäßig für Kabelverschraubungen
vorgesehen ist.
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An
seinem anderen Ende weist das Kabelverbindungsmodul 10 die
Kabelverschraubung 24 auf, die in der Schutzart "erhöhte Sicherheit" ausgeführt ist,
durch die das nichteigensichere Anschlusskabel in das Kabelverbindungsmodul 10 eingeführt wird.
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Die
Kabelverschraubung 24 ist an dem Schraubdeckel 26 befestigt,
der auf das Gehäuse 12 des
Kabelverbindungsmoduls 10 aufgeschraubt ist.
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Dieser
Schraubdeckel 26 kann aber auch gegebenenfalls entfallen,
wenn die Kabelverschraubung 24 derart ausgeführt ist,
dass sie sich mit dem Gehäuse 12 direkt
verschrauben lässt.
Dies ist in der Figur nicht dargestellt.
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Das
in das Kabelverbindungsmodul 10 eingeführte Kabel wird an die Anschlussklemme 22,
die ebenfalls vorteilhafter weise in der Schutzart "erhöhte Sicherheit" ausgeführt ist,
angeschlossen.
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Dabei
ist die Anschlussklemme mit mindestens zwei Eingangsleitungen 14 mit
der Strom-/Spannungsbegrenzungseinrichtung 18 verbunden.
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Diese
Strom-/Spannungsbegrenzungseinrichtung 18 wandelt das zuführte nichteigensichere Signal
in ein eigensicheres um, welches über die Ausgangsleitungen 16 aus
dem Kabelverbindungsmodul 10 herausgeführt wird.
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Die
Ausgangsleitungen 16 sind an die Klemmen der Sensor/Aktor-Einheit
anschließbar,
wobei eine der Ausgangsleitungen 16 vorzugsweise eine Potentialausgleichsleitung
ist, die an Masse bzw. Erde angeschlossen werden kann.
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Bei
dem zu wandelnden Signal handelt es sich vorzugsweise um eine 4
bis 20 mA Stromschleife oder eine Feldbussignalleitung.
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Bei
der in der 2 dargestellten
Variante des Ausführungsbeispiels
ist es möglich,
das Kabelverbindungsmodul 10 an das in den USA übliche Conduit-System
anzuschließen.
Zu diesem Zweck entfällt
die Kabelverschraubung 24, an deren Stelle ein Betreiber
der Anordnung ein entsprechendes Anschlusselement des Conduit-Systems
anbringt.
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Dabei
ist der Klemmenraum 28 druckdicht ausgeführt, das
heißt,
die Gewinde und die mechanische Stabilität des Gehäuses 12 erfüllen die
Bauvorschriften der Explosionsschutzart "druckfeste Kapselung".
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Dabei
muss die Anschlussklemme 22 nicht unbedingt in der Schutzart "erhöhte Sicherheit" ausgeführt werden.
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Wie
in 2 erkennbar, ragt
die hohlzylindrische Gehäusewandung
12 im Vergleich zum Kabelverbindungsmodul von 1 deutlich weiter über die Anschlussklemme 22 hinaus.
In dem die Anschlussklemme 22 überragenden Bereich ist die
Innenwandung des hohlzylindrischen Gehäuses 12 mit einem Gewinde 31 versehen,
das an die Anforderungen des Conduit-Rohrsystems angepasst ist.
Die im Zusammenhang mit 1 erläuterte Kabelverschraubung 24 und
der Schraubdeckel 26 sind bei der Ausführungsvariante von 2 nicht mehr vorhanden.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante
kann im Bereich der Anschlussklemme 22 zusätzlich ein seitlich
angebrachter Schraubdeckel zum Anschluss der Klemme bei bereits
montiertem Conduit-Rohrsystem vorgesehen werden. Eine andere Modifikation
besteht darin, die Lage der Conduit-Anschlussöffnung und den Schraubdeckel
zu vertauschen, das heißt,
dass die Conduit-Anschlussöffnung mit
dem Gewinde 31 senkrecht zu dem Anschluss mit dem Gewinde 30 und
dem Schraubendeckel angeordnet ist.
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Die übrigen Teile
des Kabelverbindungsmoduls 10 entsprechen denen des oben
beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Allerdings hat dabei das Vergussmittel 20 die zusätzliche
Funktion einer druckdichten Durchführung, so dass auch dafür kein zusätzliches
Teil verwandt werden muss.
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- 10
- Kabelverbindungsmodul
- 12
- Gehäuse
- 14
- Eingangsleitungen
- 16
- Ausgangsleitungen
- 18
- Strom-/Spannungsbegrenzungseinrichtung
- 20
- Vergussmittel
- 22
- Anschlussklemme
- 24
- Kabelverschraubung
- 26
- Schraubdeckel
- 28
- Klemmenraum
- 30
- Außengewinde