DE3639485A1

DE3639485A1 - Explosionsgeschuetztes elektrisches geraet

Info

Publication number: DE3639485A1
Application number: DE19863639485
Authority: DE
Inventors: Karl Kapfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1986-11-18
Publication date: 1988-05-26
Also published as: DE3639485C2

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein explosionsgeschütztes elektri sches Gerät in der Zündschutzart "druckfeste Kapselung". Bei dieser Schutzart ist das Gehäuse so ausgebildet, daß es bei einer Explosion im Gehäuseinneren dem entstehenden Druck standhält und eine Übertragung der Explosion auf die das Ge häuse umgebende Atmosphäre verhindert ist. Letzteres wird dadurch erzielt, daß an Durchführungen und Verschlüssen Spal te verhindert oder zünddurchschlagsichere Spalte mit Mindest spaltweiten und Mindestspaltlängen angeordnet werden.

STAND DER TECHNIK

Elektrische Energie gelangt über sogenannte Leitungseinfüh rungen in das Innere von explosionsgeschützten Gerätegehäu sen. Es handelt sich dabei um ein Bauteil mit einem nach aus sen führenden Leitungsschwanz mit in Kunststoff eingebette tem Schwanzende. Das Bauteil ist unter Einhalten eines zünd durchschlagsicheren Spaltes in das Gehäuse eingesetzt. Die durchführenden elektrischen Leiter durchdringen unter Einhal tung von ebenfalls zünddurchschlagsicheren Spalten gegenüber einem Kunststoffverguß die Einführung. Auf der Innenseite der Einführung sitzen bei bekannten Geräten Klemmen oder es sind Adern aus der Einführung herausgeführt. Mit Hilfe der Klemmen oder der Adern erfolgt eine Verbindung zu einer im Inneren des Gerätegehäuses angeordneten elektrischen Baugrup pe.

Bei sehr kleinen Geräten, wie z. B. Leuchten, Tastern oder Schaltern, bestehen auch Ausführungen dahingehend, daß Kon takte der elektrischen Baugruppe direkt mit abisolierten Aderenden eines Leitungsschwanzes verbunden sind, z. B. durch Löten. Das so gebildete Bauteil wird in ein zylinder förmiges Gehäuse eingeschoben, das dann nach unten hin durch eine eingepreßte Platte verschlossen wird, die nur die Lei tung durchläßt. Dann wird das Gehäuseinnere mit Kunststoff so weit ausgegossen, daß alle Teile, an denen Funken entstehen können, durch den Verguß überdeckt sind. Nach oben hin wird das Gehäuse z. B. durch durchsichtige Abdeckungen oder durch Bedienelemente verschlossen, die unter Einhaltung zünddurch schlagsicherer Spalte in den vergossenen Bereich führen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ein erfindungsgemäßes explosionsgeschütztes elektrisches Gerät in der Schutzart "druckfeste Kapselung" weist folgende Teile auf:

- ein Gerätegehäuse,
- eine Leitungseinführung, die als gesondertes Bauteil aus geführt ist, das unter Einhalten eines zünddurchschlag sicheren Spaltes in das Gehäuse eingesetzt ist, und die nach außen hin einen Leitungsschwanz mit in Kunststoff eingebettetem Schwanzende und ins Gehäuseinnere hin eine Steckvorrichtung aufweist, und
- eine elektrische Baugruppe, die über ein Baugruppen-Steck vorrichtungsteil direkt mit dem Einführungs-Steckvorrich tungsteil zusammengesteckt ist.

Das erfindungsgemäße Gerät ist erheblich einfacher montier bar als bekannte Geräte, da das Kontaktieren zwischen der Leitungseinführung und der elektrischen Baugruppe durch ein faches Zusammenstecken erfolgt, so daß jegliches Herstellen von Klemmverbindungen entfällt, was bei bekannten Geräten grundsätzlich erforderlich war.

Besonders deutlich wird der genannte Vorteil dann, wenn die Leitungseinführung zugleich den Verschluß des Gehäuses z. B. dessen Deckel oder Boden bildet und die Baugruppe so ausge bildet und im Gehäuse angeordnet ist, daß sie beim Einsetzen der Leitungseinführung in eine Öffnung des Gehäuses kontak tiert wird. Die erforderlichen Arbeitsschritte zum Anordnen von Bauteilen und zum Herstellen von Kontaktierungen sind dadurch auf ein Minimum reduziert.

Gegenüber Geräten der oben genannten Ausführung mit vergosse ner Baugruppe bringt das erfindungsgemäße Gerät neben dem Vorteil vereinfachter Montierbarkeit noch den Vorteil verrin gerter Lagerhaltung mit sich. Wenn z. B. von bekannten Gerä ten Leuchten mit vier verschiedenen Farben sowie ein Taster und ein Schalter, jeweils in beleuchteter und unbeleuchteter Ausführung, mit jeweils vier unterschiedlichen Leitungs schwanzlängen an Lager zu halten sind, bedeutet dies die La gerhaltung von 32 unterschiedlichen kompletten Artikeln. Wei sen die genannten Geräte dagegen erfindungsgemäße Ausführun gen auf, sind lediglich vier Leitungseinführungen mit unter schiedlichen Leitungsschwanzlängen, acht elektrische Baugrup pen und für alle Geräte gleiche Gehäuse auf Lager zu halten.

Bei allen Ausführungsformen ist die Austauschbarkeit von Bau gruppen oder der Ersatz defekter Baugruppen sehr erleich tert, da lediglich die Leitungseinführungen vom Gehäuse zu lösen sind und die vorhandenen Baugruppen abzuziehen und durch jeweils neue zu ersetzen sind.

Es ist zu beachten, daß die Steckvorrichtungsteile an der Leitungseinführung und der elektrischen Baugruppe Teile ein facher und möglichst billiger Steckvorrichtungen sein kön nen. Dies, weil die Steckverbindung im Inneren eines Gerätes mit druckfester Kapselung liegt. Die verwendbaren Steckvor richtungen stehen damit im Gegensatz zu den ansonsten grund sätzlich bei explosionsgeschützten Anlagen verwendeten Steck vorrichtungen, die Verriegelungseinrichtungen aufweisen, die gewährleisten, daß die Steckvorrichtung nur dann gelöst wer den kann, wenn die Spannungszuführung zur Steckvorrichtung unterbrochen ist. Beim erfindungsgemäßen Gerät ist die Siche rung dagegen, daß beim Trennen der beiden Steckvorrichtungs teile Funken entstehen könnten, dadurch gewährleistet, daß die Leitungseinführung unter Einhalten eines zünddurchschlag sicheren Spaltes in das Gehäuse in der Schutzart "druckfeste Kapselung" eingesetzt ist. Ein derartig eingesetztes Bauteil darf aber nur gelöst werden, wenn das Gerät zunächst span nungsfrei geschaltet ist. Damit das Montagepersonal diese Pflicht zum Spannungsfreischalten erkennt, weisen mit zünd durchschlagsicherem Spalt in ein Gerät in der Schutzart "druckfeste Kapselung" eingesetzte Bauteile eine besondere Kennzeichnung auf. Gemäß den deutschen Vorschriften besteht die Kennzeichnung darin, daß das Bauteil, im vorliegenden Fall die Leitungseinführung, über einen Verschluß in der Aus führungsart "Sonderverschluß" mit der Gerätewand verbunden ist. Ein Sonderverschluß ist z. B. eine Schraube mit einem Kopf mit dreieckigem Querschnitt oder eine Innensechskant schraube, jeweils mit einem Schutzkragen. Derartige Sonder verschlüsse können nur mit Sonderwerkzeugen, also nicht mit einem Schraubendreher oder einer Zange geöffnet werden.

Für den Aufbau des erfindungsgemäßen Gerätes ist es also von besonderer Bedeutung, daß die Leitungseinführung unter Ein halten eines zünddurchschlagsicheren Spaltes in das Gehäuse eingesetzt ist. Um die erforderlichen Toleranzen zu gewähr leisten, kann die Leitungseinführung eine metallische Außen hülse aufweisen, in deren Inneres das Einführungs-Steckvor richtungsteil und das Kabelschwanzende eingegossen sind, oder statt der metallischen Hülse kann eine Hülse aus einem auch bei Temperaturschwankungen gut maßhaltigen Kunststoff, z. B. einem Polycarbonat, verwendet werden. Von besonderem Vorteil ist es, das Einführungs-Steckvorrichtungsteil und das Kabelschwanzende mit Kunststoff zu umspritzen. Der Kunst stoff ist dabei so auszuwählen, daß er gut maßhaltig ist und eine Spritztemperatur aufweist, bei der die Isolierung der Leitung nicht zerstört wird. Hierfür eignen sich besonders Polyamide.

Die elektrische Baugruppe kann ohne Beachten weiterer Maßnah men mit der Leitungseinführung zusammengesteckt sein. Von be sonderem Vorteil ist es jedoch, die Baugruppe in einem Schutzgehäuse anzuordnen, so daß sie nicht durch Kräfte zer stört werden kann, die beim Zusammenstecken und Lösen der Steckverbindung auftreten. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich um Baugruppen für sehr kleine Geräte, wie Signal leuchten, Taster oder Schalter handelt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die beigefügte Figur betrifft ein Ausführungsbeispiel eines explosionsgeschützten elektrischen Gerätes in Form einer kleinen Leuchte 1 mit einem zylindrischen Gehäuseteil 2 aus Metall von etwa 18 mm Außendurchmesser und 2 mm Wandstärke. An demjenigen Ende, von dem die Leuchte abstrahlt, im folgen den in Übereinstimmung mit der Stellung in der Figur "obe res" Ende genannt, befindet sich ein nach innen stehender Bund 3 am Gehäuseteil 2. Von unten sind folgende Bauteile in das Gehäuseteil 2 geschoben, die jeweils zylindrische Außen form aufweisen, mit einem Außendurchmesser, der dem Innen durchmesser des Gehäuseteils 2 entspricht: Eine transparente Kappe 4, ein Schutzgehäuse 5 und eine Leitungseinführung 6 mit eingegossenem Leitungsschwanz 7. Die Leitungseinführung 6 weist an ihrem unteren Ende eine Nase 8 auf, die in eine entsprechende Aussparung im Gehäuseteil 2 greift, wodurch die Leitungseinführung 6 gegen Verdrehen gesichert ist. Die genannten Bauteile werden dadurch im Gehäuseteil 2 gehalten, daß eine Kappe 9 mittels einer Verschraubung 10 von außen auf das Gehäuseteil 2 geschraubt ist. Die Kappe 9 weist in ihrer Mitte eine Öffnung 11 auf, durch die hindurch der Lei tungsschwanz 7 nach außen tritt. Die Kappe 9 ist dadurch ge gen Verdrehen gesichert, daß die Leitungseinführung 6 am un teren Ende eine Aussparung 12 aufweist, in die eine durch die Kappe 9 gedrehte Schraube 13 greift. Diese Schraube weist einen Innensechskant auf und ist versenkt, weswegen sie als Sonderverschluß im Sinne der deutschen Explosions schutzbestimmungen wirkt.

Die transparente Kappe 4 hält gegenüber dem Gehäuseteil 2 einen zünddurchschlagsicheren Spalt 15 ein. Einen weiteren zünddurchschlagsicheren Spalt 16 hält die Leitungseinführung 6 gegenüber dem Gehäuseteil 2 ein. Durch diese Maßnahmen ist das Gehäuseinnere nach allen Seiten zünddurchschlagsicher ab geschlossen. Durch diese Spalte und durch die Tatsache, daß die Wände der transparenten Kappe 4 und des Gehäuseteils 2 so stark ausgebildet sind, daß sie den höchstmöglichen Explo sionsdrücken im Gehäuseinneren standhalten, ist insgesamt ein Gehäuse in der Schutzart "druckfeste Kapselung" erzielt. Daß diese Schutzart vorliegt, ist dem Fachmann unter anderem daran erkennbar, daß der Sonderverschluß aufgrund der Schrau be 13 mit dem Innensechskant 14 vorliegt. Dem Fachmann ist bekannt, daß er diese Schraube 13 erst öffnen und damit die Leuchte 1 auseinanderbauen darf, wenn er die Leuchte span nungsfrei geschaltet hat.

Die Leitungseinführung 6 besteht aus einer Hülse 17, aus einem Polycarbonat, wie es z. B. unter dem Warenzeichen Makrolon im Handel erhältlich ist. Der Kunststoff ist auch bei Temperaturänderungen maßhaltig, so daß das Einhalten des zünddurchschlagsicheren Spaltes 16 zwischen dem Gehäuseteil 2 und der Einführung 6 gewährleistet ist. In die Hülse 17 sind zwei Buchsen 18 eingesetzt, an die jeweils ein abiso liertes Ende 19 einer von zwei Adern 20 des Leitungsschwan zes 7 angeschweißt oder angelötet sind. Der verbleibende Innenraum der Hülse 17 ist durch einen Verguß 21 aus einem Epoxyharz ausgefüllt.

Das Schutzgehäuse 5 weist die Form eines Hohlzylinders mit einem gegenüber dem unteren Ende des Zylinders etwas hochge setzten Boden 22 auf, in den Kontaktstifte 23 eingesetzt sind, die nach unten und oben über den Boden 22 überstehen. Die obere Hälfte der Stifte 23 kontaktieren eine Leiterplat te 24, an deren oberem Ende zwei Leuchtdioden 25 angeordnet sind. Auf der Leiterplatte 24 befindet sich eine nicht darge stellte Schaltung zum Ansteuern der Leuchtdioden 25. In zu sammengesetztem Zustand der Leuchte 1 erhält die Leiterplat te 24 elektrische Energie dadurch, daß die Stifte 23 in die Buchsen 18 in der Leitungseinführung 6 eingreifen.

Es ist leicht ersichtlich, daß sich eine defekte Leiterplat te 24 oder eine defekte Leuchtdiode 25 leicht austauschen lassen, indem die Verschlußkappe 9 abgeschraubt wird (nach dem die Leuchte spannungsfrei geschaltet ist und der Sonder verschluß durch die Schraube 13 geöffnet ist) und die Lei tungseinführung 6 mitsamt dem Schutzgehäuse 5 herausgezogen wird. Danach wird das letztere von der Einführung 6 abgezo gen und durch ein neues Schutzgehäuse mit neuer Leiterplatte und neuen Leuchtdioden ersetzt. Entsprechend ist es möglich, die Farbe der Leuchte durch Einsetzen eines Schutzgehäuses mit andersfarbigen Leuchtdioden zu ändern, oder die Leuchte in einen Taster umzubauen, in dem auch noch die transparente Kappe 4 entnommen wird und statt dieser Kappe und dem Schutz gehäuse 5 mit den Leuchtdioden ein Schutzgehäuse mit einem Schalterbauteil und einem unter Einhalten eines zünddurch schlagsicheren Spaltes im Gehäuseteil 2 geführten Bedienungs teil eingesetzt wird. Alle diese Bauteile können sehr kom pakt ausgeführt sein, da nicht irgendwelche Klemm- oder Löt verbindungen zum Montieren herzustellen sind, sondern nur Steckverbindungen. Zur kompakten Bauweise trägt auch wesent lich bei, daß eine Leitungseinführung mit eingegossenem Lei tungsschwanz 7 verwendet wird, also nicht etwa eine Durchfüh rung mit nach außen zeigenden Klemmen, die in der Schutzart "erhöhte Sicherheit" ausgeführt sein müßten und demgemäß er heblichen Platz beanspruchen würden.

Abwandlungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels sind z.B. dadurch möglich, daß die druckfeste Kapselung nach vorne hin nicht durch einen zünddurchschlagsicheren Spalt 15 zwischen dem Gehäuseteil 2 und der transparenten Kappe 4 be werkstelligt wird, sondern daß das Schutzgehäuse 5 selbst in druckfester Kapselung ausgeführt ist und unter Einhalten eines zünddurchschlagsicheren Spaltes gegenüber dem Gehäuse teil 2 in dieses eingesetzt ist. Auch können die transparen te Kappe 4 und das Schutzgehäuse 5 einstückig ausgebildet sein. Dabei ist das Schutzgehäuse selbst nicht druckfest ge kapselt, es weist jedoch nach vorne hin eine solche Wandstär ke auf, daß diese Wand dem durch eine Explosion im Schutzge häuse verursachten Druck standhält. Weitere Änderungen sind dahingehend möglich, daß das Gehäuseteil 2 nicht zylinderför mig, sondern in einer anderen Form, z. B. quaderförmig, aus gebildet ist. Wichtig ist jedoch auch bei solchen Ausfüh rungsformen, daß die Leitungseinführung ein Steckvorrich tungsteil aufweist, auf das eine elektrische Baugruppe di rekt aufgesteckt ist, und das unter Einhalten eines zünd durchschlagsicheren Spaltes in das Gehäuse eingesetzt ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur ist die Verschrau bung 10 so ausgebildet, daß die Verschlußkappe 9 durchdreht wenn sie ihre vorderste zu erzielende Lage erreicht hat. Dies ermöglicht es, die Kappe 9 so weit zu verdrehen, daß die Schraube 13 in die Aussparung 12 greifen kann. Eine ande re bevorzugte Ausführungsform, die es ermöglicht, daß die Schraube 13 gerade in die Aussparung 12 treffen kann, ist die, daß statt der Verschraubung 10 ein Bajonettverschluß zwischen Verschlußkappe 9 und dem Gehäuseteil 2 verwendet wird.

Claims

01) Explosionsgeschütztes elektrisches Gerät in der Schutz art "druckfeste Kapselung" mit
- - einem Gerätegehäuse,
- - einer Leitungseinführung, die einen nach außen führenden Leitungsschwanz mit in Kunststoff eingebettetem Schwanzende aufweist, und die als gesondertes Bauteil ausgeführt ist, das unter Einhalten eines zünddurchschlagsicheren Spaltes in das Gehäuse eingesetzt ist, und
- - einer elektrischen Baugruppe, die über die Leitungseinfüh rung mit elektrischer Energie versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Leitungseinführung (6) ins Gehäuseinnere hin als Steck vorrichtungsteil (18) ausgebildet ist und
- - die elektrische Baugruppe (24) über ein Baugruppen-Steck vorrichtungsteil (23) direkt mit dem Einführungs-Steckvor richtungsteil zusammengesteckt ist.
02) Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinführung (6) den Verschluß des Gehäuses (2, 4, 6) bildet und die Baugruppe (24) so ausgebildet und im Gehäuse angeordnet ist, daß sie beim Einsetzen der Leitungs einführung in eine Öffnung des Gehäuses kontaktiert wird.
03) Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinführung eine Kunststoffhülse aufweist, in die Steckerteile eingesetzt sind, an die die Aderenden des Lei tungsschwanzes angeschlossen sind, und daß der verbleibende Innenraum der Hülse ausgegossen ist.
04) Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teile des Einführungs-Steckvorrichtungsteils und das Leitungsschwanzende mit Kunststoff umspritzt sind.
05) Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polyamid ist.
06) Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Baugruppe (24) in ein Schutzgehäuse (5) ein gebaut ist.
07) Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse in Richtung der Außenseite des Gerätege häuses eine Wand aufweist, die so stark ist, daß sie dem Druck standhält, wie er durch eine Explosion im Inneren des Schutzgehäuses hervorgerufen wird, und es in das Gerätege häuse unter Einhalten eines zünddurchschlagsicheren Spaltes eingesetzt ist.
08) Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung (9) der Leitungseinführung (6) am Geräte gehäuse (2) durch einen Verschluß (13) der Sicherungsart "Sonderverschluß" gesichert ist.
09) Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinführung (6) durch eine Verschlußkappe (9) im Gehäuse (2) gehalten wird, das Gehäuse eine Aussparung (12) aufweist, in die ein in der Kappe geführtes Sonderverschluß mittel (13/14) eingreift, und die Kappe entweder durch einen Bajonettverschluß mit dem Gehäuse verbunden ist, oder durch eine Verschraubung (10), die so ausgebildet ist, daß die Kap pe durchdreht, wenn sie in ihre vorderste Lage geschraubt ist.