DE3023343A1

DE3023343A1 - Current limiter resistor effective under fault condition - is flat for easy mounting in encapsulated electric operational components with intrinsic safety

Info

Publication number: DE3023343A1
Application number: DE19803023343
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Phys. Dr. 6102 Pfungstadt Eiermann
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1980-06-21
Filing date: 1980-06-21
Publication date: 1982-01-14

Abstract

The resistor is intended for encapsulated electric devices of intrinsic safety for limiting a current occurring in an emergency. It is flat and pref. arranged directly adjacent to a boundary surface of the device. The resistor is pref. in the form of a conductive track of a printed circuit, made of high-ohmic resistance material. The circuit board may form the boundary surface of the protected electric device. Resistors of this design and for this purpose may be deposited on a substrate, using thick-film technique. In this instance the substrate may form the boundary surface of the protected device. Alternately, they are formed by a thin-film technique. Resistors of this type are typically incorporated in a transmitter.

Description

Elektrische Widerstände zur Itrombe-renzune imElectrical resistances to the Itrombe-renzune im

Störungsfall Die Erfindung betrifft elektrische Widerstände, die in eigensicheren, vergossenen, elektrischen Betriebsmitteln, insbesondere Transmittern, den im Störungsfall auftretenden Strom begrenzen.Failure event The invention relates to electrical resistors that are used in intrinsically safe, encapsulated, electrical equipment, especially transmitters, limit the current that occurs in the event of a fault.

In der chemischen Verfahrenstechnik ist es üblich, die gegen Störungen empfindlichen Signale von Meßwertgebern, wie z.B. Thermoelementen oder in'oder standsthermometern, durch Verstärker, auch Transmitter genannt, auf einen Signalpegel anzuheben, der nur eine geringe Sörempfindlichkeit hat, so daß dieses Signal über große Entfernungen übertragen werden kann. So ist es zum Beispiel üblich, als zu übertragendes Signal einen durch Transmitter je nach Meßsignalgröße eingeprägten Strom zu verwenden.In chemical process engineering, it is common practice to counter interference sensitive signals from transducers, such as thermocouples or inside or floor thermometers, by amplifiers, also called transmitters, to raise them to a signal level that has only a low sensitivity to noise, so that this signal over large distances can be transferred. For example, it is common as a signal to be transmitted to use a current impressed by the transmitter depending on the measurement signal size.

Zur Verminderung der Störsignale ist es zweckmäßig, die Leitungsverbindung zwischen Meßwertgeber und Transmitter so kurz wie möglich zu halten. Deshalb werden üblicherweise solche Transmitter in unmittelbarer Nähe der Anschlußarmatur von z.B. Thermoelementen montiert.To reduce the interfering signals, it is advisable to use the line connection to keep the distance between the transducer and the transmitter as short as possible. Therefore be usually such transmitters in the immediate vicinity of the connection fitting of e.g. Thermocouples mounted.

Ideal ist es, den Transmitter in die Anschlußarmatur selbst einzubauen.It is ideal to install the transmitter in the connection fitting yourself.

Dies setzt eine kleine Bauform voraus, was zu einer Reihe technischer Schwierigkeiten führt, insbesondere wenn Forderungen der Explosionssicherheit erfüllt werden müssen.This requires a small size, which leads to a number of technical Difficulties result, especially when explosion safety requirements are met Need to become.

In chemischen Anlagen, besonders der organischen Chemie, besteht häufig Explosionsgefahr. Die in diesen Bereichen eingesetzten Betriebsmittel dürfen daher keine unerwiinschten Zündquellen enthalten. Hierüber gibt es eine Reihe entsprechender Vorschriften (z.B. VDE 0171).In chemical plants, especially organic chemistry, there is often Risk of explosion. The equipment used in these areas may therefore does not contain any undesired ignition sources. There are a number of corresponding ones about this Regulations (e.g. VDE 0171).

In explosionsgefährdeten Räumen einzusetzende Betriebsmittel bedürfen der behördlichen Genehmigung.Equipment to be used in potentially explosive areas is required regulatory approval.

Für den Explosionsschutz elektrischer Betriebsmittel sind verschiedene Schutzarten zugelassen; für Meßgeräte, wie z.B. Transmitter, hat sich besonders die Schutzart "eigensicher" eingebürgert. Bei dieser Schutzart muß dafür gesorgt werden, daß die in einem Betriebsmittel im explosionsgefährdeten Raum auftretenden Spannungen und Ströme so klein gehalten werden, daß ihre Energie für eine Zündung nicht ausreicht.There are various options for the explosion protection of electrical equipment Degrees of protection approved; for measuring devices, such as transmitters, has become particularly the "intrinsically safe" type of protection is naturalized. With this degree of protection, this must be ensured that those occurring in an equipment in the potentially explosive area Voltages and currents are kept so small that their energy is sufficient for ignition not enough.

Dies wird beispielsweise durch entsprechende, außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs angebrachte Einrichtungen (z.B. Zenerbarrieren) erreicht, die Strom- und Spannung für das angeschlossene Betriebsmittel im explosionsgefährdeten Bereich auch im Falle einer Störung sicher begrenzen.This is, for example, through appropriate, outside of the potentially explosive Facilities (e.g. Zener barriers) attached to the area, the electricity and Voltage for the connected equipment in the hazardous area safely limit even in the event of a malfunction.

Außerdem muß dafür gesorgt werden, daß es innerhalb des Betriebsmittels im explosionsgefährdeten Bereich nicht zu lokalen Überhitzungen kommen kann, die eine Explosion auslösen wurden, wenn sie mit dem zündfähigen Gemisch in Kontakt kämen. Deshalb ist es üblich, solche Betriebsmittel dicht mit speziellen Vergußmassen zu vergießen.It must also be ensured that it is within the equipment local overheating cannot occur in the potentially explosive area would trigger an explosion if in contact with the ignitable mixture would come. It is therefore customary to seal such equipment with special potting compounds to shed.

Eine solche lokale Eberhitzung muß daher auch sicher vermieden werden, wenn ein Störungsfall vorliegt, d.h. wenn z.B. im Betriebsmittel ein teilweiser oder vollständiger Kurzschluß vorliegt. Es ist daher üblich, für diesen Fall als besonders zuverlässig angesehene sogenannte Strombegrenzungswiderstände in die Vergußmasse mit einzubetten.Such local overheating must therefore also be reliably avoided, if there is a fault, i.e. if, for example, there is a partial or there is a complete short circuit. It is therefore common for this case to be considered so-called current limiting resistors, which are regarded as particularly reliable, in the potting compound to embed.

Im Störungsfall werden in diesen Widerständen Leistungen umgesetzt, die zu Übertemperaturen am Widerstand führen können, die an sich zu einer Zündung ausreichen. Durch den Verguß wird aber das zündfähige Gemisch vom heißen Widerstand ferngehalten. Es muß aber dafür gesorgt werden, daß die Außentemperatur der Vergußmasse an keiner Stelle durch die hohe Übertemperatur des Begrenzungswiderstandes so geschädigt werden kann, daß z.B. Risse entstehen und das zündfähige Gemisch den heißen Widerstand erreicht. Dies macht besonders bei kleinen Bauformen, bei denen es leicht zu einem Wärmestau kommt, Schwierigkeiten, wie z.B. bei Transmittern, die in Anschlußköpfen von Armatieren montiert werden sollen.In the event of a fault, services are implemented in these resistors, which can lead to overtemperature at the resistor, which in itself leads to ignition sufficient. But the encapsulation makes it ignitable Mixture of kept away from hot resistance. But it must be ensured that the outside temperature of the potting compound at any point due to the high excess temperature of the limiting resistor can be damaged in such a way that, for example, cracks appear and the ignitable mixture hot resistance reached. This makes especially with small designs, where heat build-up easily occurs, difficulties, e.g. with transmitters, which are to be mounted in connection heads of armatures.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, elektrische Widerstände, die in eigensicheren, vergossenen, elektrischen Betriebsmitteln den im Sörungsfall auftretenden Strom begrenzen, so auszubilden, daß auch bei kleinen Bauformen eine lokale Überhitzung verhindert wird.It was therefore the object of the present invention to provide electrical resistors, those in intrinsically safe, encapsulated, electrical equipment in the event of a malfunction Limit the current occurring, to be trained so that even with small designs a local overheating is prevented.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Widerstände flächenförmig gestaltet sind.According to the invention, this object was achieved in that the resistors are designed flat.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß sich durch die flächenförmige Ausgestaltung die im Strombegrenzungswiderstand erzeugte Wärme so gut verteilen läßt, daß sich keine lokalen Überhitzungen mehr ausbilden können.It has surprisingly been found that the planar design the heat generated in the current limiting resistor so Can be well distributed so that local overheating can no longer develop.

Elektrische Widerstände, die in eigensicheren elektrischen Betriebsmitteln im Störungsfall den Strom begrenzen sollen, werden mit in die Vergußmasse eingebettet. Vorteilhaft ist es, diese Strombegrenzungswiderstände unmittelbar neben dieser Begrenzungsfläche des Betriebsmittels anzuordnen. Es ist z.B. üblich einen Transmitter auf einer gedruckten Schaltung (Leiterplatte) mit einem Basismaterial z.B. aus Epoxydharz aufzubauen, und ihn so zu vergießen, daß er Scheibenform hat, wie es Abb. I zeigt. Vorzugsweise kann man hierbei die Strombegrenzungswiderstände als Leiterbahnen der gedruckten Schaltungen ausbildens insbesondere aus hochohmigem Widerstaiidsmaterial, wie z.B. Nickel-Chrom-Legierungen. Diese Widerstände kann man beliebig anordnen; man wird sie aber vorzugsweise parallel zu einer großen Begrenzungsfläche des Betriebsmittels anordnen. Es ist oft von Vorteil, die Leiterplatte der gedruckten Schaltung selbst als Seitenfläche des Betriebsmittels auszubilden. Oft ist es auch vorteilhaft, diesLeiterplatte, die als Strombegrenzungswiderstand wirkt, parallel zu der Leiterplatte anzuordnen, die die Bauelemente trägt.Electrical resistances used in intrinsically safe electrical equipment should limit the current in the event of a malfunction, are embedded in the casting compound. It is advantageous to have these current limiting resistors directly next to this boundary surface of the equipment. For example, it is common to have a transmitter printed on a Build a circuit (printed circuit board) with a base material, e.g. made of epoxy resin, and to cast it so that it has the shape of a disk, as Fig. I shows. Preferably you can use the current limiting resistors as printed conductors Train circuits especially made of high resistance material, such as nickel-chromium alloys. These resistors can be arranged in any way; but they are preferably parallel to a large boundary surface of the equipment arrange. It is often beneficial to use the printed circuit board itself to be designed as a side surface of the equipment. It is often also advantageous to use this circuit board, which acts as a current limiting resistor, to be arranged parallel to the circuit board, which carries the components.

Bei Transmittern, deren elektronische Schaltung in Dickfilmtechnik angeordnet ist, kann auf gleiche Weise verfahren werden. Hier ist es aber häufig zweckmäßiger, Widerstände in Dickfilmtechnik auf Keramiksubstraten zu verwenden. Bei kleineren Bauformen, bei denen die elektronischen Schaltungen in Dünnfilmtechnik auszuführen sind, kann man die Begrenzungswiderstände je nach der erforderlichen Leistung in Diokschichttechnik oder auch in Dünnfilmtechnik ausführen.For transmitters whose electronic circuit is based on thick film technology is arranged, can be proceeded in the same way. But it is common here more expedient to use resistors in thick film technology on ceramic substrates. For smaller designs in which the electronic circuits are made using thin-film technology are to be carried out, one can adjust the limiting resistors depending on the required Perform performance in film layer technology or also in thin film technology.

Besonders vorteilhaft bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Strombegrenzungswiderstände ist, daß neben der guten Wärmeverteilung mühelos auch die erforderlichen Sicherheitsabstände zwischen dem die Explosionssicherheit gewährleistendem Bauteil (= Strombegrenzungswiderstände) und den übrigen Bauteilen der Schaltung zu erreichen ist.Particularly advantageous in the embodiments according to the invention the current limiting resistors is that in addition to the good heat distribution effortlessly also the required safety distances between the explosion safety guaranteeing component (= current limiting resistors) and the other components the circuit can be reached.

Die erfindungsgemäßen Widerstände lassen sich insbesondere in Transmitter einbauen. Dabei kann der Transmitter im Anschlußkopf der Armatur eines Meßfühlers untergebracht sein. Als Meßfühler können Thermoelemente oder Widerstands thermometer oder auch Halbleitertemperaturfühler eingebaut sein.The resistors according to the invention can in particular be used in transmitters build in. The transmitter can be installed in the connection head of the fitting of a measuring sensor be housed. Thermocouples or resistance thermometers can be used as sensors or semiconductor temperature sensors can be installed.

Die Abbildungen I und II zeigen in schematischer Darstellung beispielhafte Ausführungsformen der er- findungsgemäßen Widerstände in einem Transmitter.Figures I and II show examples in a schematic representation Embodiments of the inventive resistors in a transmitter.

Bei Abbildung I ist ein einem Transmitter (1) eine Leiterplatte (2) eingegossen, die die flächenförmigen Widerstandsleiterbahnen zur Strombegrenzung tragen.In Figure I, a transmitter (1) is a printed circuit board (2) encapsulated, the sheet-like resistance conductor tracks for current limitation wear.

Außerdem enthält dieser Transmitter noch eine weitere Leiterplatte (3), die die Bauelemente trägt.This transmitter also contains another printed circuit board (3) that carries the components.

Abb. II zeigt beispielhaft den Einbau eines solchen Transmitters (4) in den Meßkopf (5) einer Meßarmatur (6) mit Meßeinsatz (7).Fig. II shows an example of the installation of such a transmitter (4) into the measuring head (5) of a measuring fitting (6) with measuring insert (7).

Claims

Electrical resistors for current limitation in the event of a malfunction. PATENT CLAIMS Electrical resistances found in intrinsically safe, encapsulated electrical equipment limit the current occurring in the event of a fault, characterized in that this Resistors are designed flat.

2. Electrical resistors according to claim 1, characterized in that that they are arranged directly next to a boundary surface of the equipment are.

3. Electrical resistors according to claim 1 and 2, characterized in that that they are designed as conductor tracks of a printed circuit.

4. Electrical resistors according to claim 1 to 3, characterized in that that the conductor tracks of the printed circuit are made of high-resistance material exist.

5. Electrical resistors according to claims 1 to 4, characterized in that that the printed circuit board as the boundary surface of the Resources is trained.

6. Electrical resistors according to claims 1 and 2, characterized in that that these resistors are applied to a substrate using thick-film technology.

7. Electrical resistors according to claim 6, characterized in that that the "substrate is designed as a boundary surface of the equipment.

8. Electrical resistors according to Claims 1 and 2, characterized in that that they are applied to a substrate in thin-film technology.

9. Electrical resistors according to claims 1 to 8, characterized in that that they are built into a transmitter.