DE3639486A1 - Leitungszufuehrung fuer explosionsgeschuetzte gehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitungszuführung zum Einsetzen in die Wand eines Gehäuses, das in der Explosionsschutzart "druckfeste Kapselung" ausgeführt ist.

Von den im Explosionsschutz üblichen Schutzarten interessie­ ren im folgenden die "druckfeste Kapselung" und die "erhöhte Sicherheit". Ein Gehäuse ist dann druckfest gekapselt, wenn es den Druck einer im Inneren stattfindenden Explosion aus­ hält und eine Übertragung der Explosion auf die Umgebung ver­ hindert. Letzteres erfolgt dadurch, daß Verschlüsse oder Ein­ sätze gegenüber der Gehäusewand über zünddurchschlagsichere Spalte mit Mindestspaltlänge und Mindestspaltweite anschlie­ ßen. Im Gegensatz zur Schutzart "druckfeste Kapselung" wird bei der Schutzart "erhöhte Sicherheit" davon ausgegangen, daß keine Explosion im Gehäuseinneren stattfindet, und ent­ sprechend wird alles unternommen, um das Entstehen von Zünd­ quellen zu verhindern. So sind z. B. Klemmen unter Einhal­ tung von Mindestabständen von Kriech- und Luftstrecken anzu­ ordnen und sie müssen gegen Selbstlockern gesichert und so gestaltet sein, daß ein ausreichender Kontaktdruck auf Dauer sichergestellt ist.

Elektrische Energie wird über Leitungszuführungen, nämlich entweder Leitungseinführungen oder Leitungsdurchführungen in ein explosionsgeschütztes Gehäuse geleitet. Eine Leitungsein­ führung zeichnet sich dadurch aus, daß sie zur Außenseite hin einen Kabelschwanz aufweist, dessen freies Ende in der Regel in einem nichtexplosionsgeschützten Raum angeschlossen ist. Eine Leitungsdurchführung weist dagegen nach außen zei­ gende Klemmen oder Adern auf. Diese Teile ragen in aller Re­ gel in ein Gehäuse in der Zündschutzart "erhöhte Sicher­ heit". Energie wird also von einer Energiequelle zunächst dem Gehäuse in erhöhter Sicherheit zugeführt und von dort über die Durchführung in das Gehäuse mit druckfester Kapse­ lung weitergeleitet.

Der bereits oben verwendete Begriff "Ader" bezeichnet in die­ ser Anmeldung einen elektrischen Leiter, der mit einer Iso­ lierung umgeben ist. Ist die Ader von einer weiteren Isolie­ rung umgeben, oder sind mehrere Adern von einer gemeinsamen Isolierung umgeben, was der Regelfall ist, wird von einer Leitung gesprochen. Diejenige Leitung, die mit einem Bauteil fest verbunden ist und zum Anschließen des Bauteiles dient, wird als Leitungsschwanz bezeichnet.

STAND DER TECHNIK

Sowohl Leitungseinführungen wie auch Leitungsdurchführungen weisen in dem im montiertem Zustand in das Innere eines Ge­ häuses zeigenden Innenbereich Klemmen oder Adern auf. Die Klemmen können im Gegensatz zu den im Außenbereich liegenden Klemmen, die in der Zündschutzart "erhöhte Sicherheit" ausge­ bildet sind, beliebige Klemmen sein. In der Praxis werden Zuführungen mit Adern im Innenbereich erheblich öfter verwen­ det als Zuführungen mit Klemmen im Innenbereich. Dies ist durch bessere Montierbarkeit der Adern bedingt. Es ist näm­ lich zu beachten, daß Zuführungen in der Regel in mehreren Reihen hintereinander in der Seitenwand oder im Boden eines Gehäuses angeordnet sind. Baugruppen, z. B. Schütze, Schal­ ter, Leuchten oder Anzeigegeräte sitzen dagegen auf der Rück­ wand oder der herausschwenkbaren Vorderwand. Klemmverbindun­ gen an diesen Baugruppen sind erheblich besser zugänglich als Reihen von Klemmverbindungen an den Seitenwänden oder am Boden.

Die Montage einer Zuführung mit Adern im Innenbereich und einem Leitungsschwanz oder Adern im Außenbereich erfolgt auf folgende Art und Weise. Zunächst sind die Adern bzw. der Lei­ tungsschwanz durch eine Bohrung zu ziehen, in die die Zufüh­ rung schließlich eingesetzt werden soll. Ist dieses Durchzie­ hen erfolgt, wird die Zuführung entweder durch Schrauben oder durch Stecken in der genannten Bohrung befestigt. Wird zum Kontern ein Sicherungsring oder eine Sicherungsmutter verwendet, ist dieses Bauteil über die ganze Länge der Adern oder des Leitungsschwanzes zu ziehen. Die beschriebenen Durchziehvorgänge sind mühselig, da zu beachten ist, daß in explosionsgeschützten Gehäusen in der Regel eine Vielzahl von Leitungen und Adern in möglichst dichter Packung ver­ läuft. Die Durchziehvorgänge würden zwar entfallen, wenn Zu­ führungen mit Klemmen auf beiden Seiten verwendet werden, je­ doch ergeben sich dann die oben beschriebenen Anschließpro­ bleme.

Ist eine Zuführung in der Gehäusewand montiert, muß noch die Verbindung zu einer Baugruppe im Gehäuse hergestellt werden. Werden Zuführungen mit Klemmen im Innenbereich verwendet, können schon außerhalb des Gehäuses Adern an die Baugruppen geklemmt werden. Nach dem Montieren der Baugruppen sind dann die Adern an den Klemmen anzuschließen, was mit den oben be­ schriebenen Nachteilen verbunden ist. Weisen die Zuführungen dagegen Adern im Innenbereich auf, sind diese mit ihrem freien Ende an den Baugruppen anzuschließen, was zwar einfa­ cher ist als das Anschließen an Klemmen an Zuführungen, je­ doch komplizierter als das Anschließen an Baugruppen, die sich noch außerhalb des Gehäuses befinden.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß jede der bekannten Lösungen in bezug auf jede andere Lösung Vor- und Nachteile hat. Um für jeden Einzelfall eine möglichst gute Lösung zu finden, sind in den letzten Jahrzehnten eine Vielzahl unter­ schiedlicher Kombinationen von Klemmen, Adern und Leitungs­ schwänzen, mit unterschiedlichsten geometrischen Anordnun­ gen, entwickelt worden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäße Leitungszuführungen zum Einsetzen in die Wand eines Gehäuses, das in der Explosionsschutzart "druck­ feste Kapselung" ausgeführt ist, zeichnet sich durch folgen­ de Merkmale aus:

• - eine Wandfläche, die so ausgebildet ist, daß sie zünd­ durchschlagsicheres Einsetzen der Zuführung in die Wand des Gehäuses erlaubt,
• - einen Innenbereich, der in montiertem Zustand im Gehäuse­ inneren liegt, und der als Steckvorrichtungsteil ausgebil­ det ist,
• - einen Außenbereich, der in montiertem Zustand im Raum außerhalb des Gehäuses liegt, und
• - eine zünddurchschlagsichere elektrische Verbindung zwi­ schen Außenbereich und Innenbereich.

Erfindungsgemäße Zuführungen unterscheiden sich somit von bekannten Zuführungen dadurch, daß der Innenbereich als Steckvorrichtungsteil, also als Buchsenteil oder als Stecker­ teil, ausgebildet ist. Die Erfindung macht sich hierbei die folgende Erkenntnis zunutze.

Im Explosionsschutz ist die Verwendung einfacher Steckvor­ richtungsteile, also einfacher Buchsenteile oder Steckertei­ le grundsätzlich unzulässig, da es beim Auseinanderziehen der zueinander komplementären Teile zu Funken kommt, falls noch Spannung an einem der Teile ansteht. Explosionsgeschütz­ te Steckvorrichtungen sind daher in aller Regel mit aufwendi­ gen Sperreinrichtungen versehen, die gewährleisten, daß zu­ nächst Spannung abgetrennt sein muß, bevor es möglich ist, die Steckvorrichtungsteile voneinander zu trennen. Der Erfin­ der hat nun aber erkannt, daß auf derartige Sicherungsein­ richtungen verzichtet werden kann, wenn die Steckvorrichtung im Inneren eines druckfest gekapselten Gehäuses verwendet wird. Ein druckfest gekapseltes Gehäuse muß nämlich insge­ samt so ausgebildet sein, daß es erst geöffnet werden kann, wenn keine Spannung mehr anliegt. Dies erfolgt entweder über spezielle Verriegelungsmechanismen oder dadurch, daß Ver­ schlüsse am Gehäuse als Sonderverschlüsse ausgebildet sind, zu deren Öffnen in der Regel nur Fachpersonal das Werkzeug besitzt. Das Fachpersonal weiß aber, daß es vor dem Öffnen eines Sonderverschlusses die Spannung auszuschalten hat. Dies bedeutet, daß Steckvorrichtungen an Zuführungen für Gehäuse in der Explosionsschutzart "druckfest Kapselung" im Innenbereich Steckvorrichtungsteile ohne besondere Siche­ rungseinrichtungen aufweisen können.

Unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitungszuführung erfolgt das Montieren der Zuführung und das Herstellen der Verbindung zwischen dieser und einer Baugruppe wie folgt. Zu­ nächst wird die Zuführung durch Schrauben oder Stecken in eine dafür vorgesehene Bohrung in der Wand eines Gehäuses eingesetzt. Falls ein Kontern erfolgt, ist die Kontereinrich­ tung so ausgebildet, daß sie von der Innenseite her montiert wird, wo also kein Durchziehen von Adern erforderlich ist, da dort die Steckvorrichtung vorliegt. Die Verbindungsadern zwischen der Zuführung und der Baugruppe werden bereits aus­ serhalb des Gehäuses an der Baugruppe montiert. Die freien Enden werden an ein Steckvorrichtungsteil angeschlossen, das zum Steckvorrichtungsteil an der Zuführung komple­ mentär ist. Ist dieser Anschluß außerhalb erfolgt, wird die Baugruppe auf Funktionsfähigkeit überprüft, welche Überprü­ fung vor dem Einbau zwingend erforderlich ist. Mach dem Über­ prüfen ist lediglich das Steckvorrichtungsteil von einem kom­ plementären Steckvorrichtungsteil an der Prüfeinrichtung zu lösen, die Baugruppe ist in das Gehäuse einzubauen und das Steckvorrichtungsteil an den Adern ist mit dem komplementä­ ren Steckvorrichtungsteil an der Zuführung zusammenzustek­ ken.

Wird die so montierte Baugruppe im Gebrauch defekt, ist ledig­ lich die Steckverbindung zu lösen, die Baugruppe ist auszu­ bauen, und eine neue Baugruppe mit angeschlossenen Adern mit Steckvorrichtungsteil ist wieder einzubauen. Es ist also nicht mehr erforderlich, Klemmverbindungen im Gehäuse zu lö­ sen und wieder herzustellen, sei es an der Zuführung, sei es an der Baugruppe. Damit können Wartungsarbeiten auf sehr kur­ ze Zeiten reduziert werden, was gewährleistet, daß die allge­ mein sehr teueren explosionsgeschützten Anlagen zeitlich optimal benutzt werden können.

Das Steckvorrichtungsteil am Innenbereich der Zuführung kann als Buchsenteil oder als Zapfenteil ausgebildet sein.

Im Außenbereich der Zuführung können ein Leiterschwanz (im Fall einer Einführung) oder Klemmen oder Adern (Durchfüh­ rung) vorliegen. Weiterhin ist möglich, daß nicht nur der lnnenbereich, sondern auch der Außenbereich als Steckvorrich­ tungsteil ausgebildet ist. Dieser muß jedoch der Schutzart "erhöhte Sicherheit" genügen, während, wie oben ausgeführt, das Steckvorrichtungsteil im Innenbereich ein beliebiges, einfach aufgebautes Steckvorrichtungsteil sein kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 Teillängsschnitt durch eine Leitungseinführung und durch ein von innen auf diese aufgestecktes Steck­ vorrichtungsteil, das zum Steckvorrichtungsteil an der Einführung komplementär ist; und

Fig. 2 Teillängsschnitt durch eine Leitungsdurchführung mit Steckvorrichtungsteilen im Innenbereich und im Außenbereich, und durch ein von außen aufgestecktes komplementäres Steckvorrichtungsteil.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Leitungseinführung 10 gemäß Fig. 1 weist einen Kunst­ stoffkörper 11 auf, der in die Wand 12 eines Gehäuses einge­ setzt ist. Hierzu weist der Kunststoffkörper 11 einen zylin­ drischen Wandbereich 13 auf, der passend zu einer Bohrung in der Wand 12 gearbeitet ist, so daß ein zünddurchschlagsiche­ rer Spalt 14 zwischen den aneinanderstoßenden Flächen gebil­ det ist. Der Kunststoffkörper 11 ist gegen Verschieben in axialer Richtung dadurch gesichert, daß er mit einer Stufe 15 von einer Seite an die Wand 12 anstößt, und daß er von der anderen Seite durch einen in eine Nut eingesetzten Sprengring 16 gehalten wird.

Zur Außenseite des Gehäuses hin weist der Kunststoffkörper 11 einen Außenbereich 17 auf, in dem ein Leitungsschwanz 18 eingegossen ist. Aus dem Leitungsschwanz 18 stehen Adern 19 mit abisolierten Endabschnitten 20 hervor.

Der Kunststoffkörper 11 muß nicht notwendigerweise homogen sein, wie in Fig. 1 dargestellt, was z. B. durch Umspritzen des Leitungsschwanzes 18 mit Kunststoff möglich ist, sondern der Kunststoffkörper 11 kann auch aus einer Hülse aus Metall oder Kunststoff und einem ausgegossenen Innenbereich beste­ hen. Im Fall der Ausgestaltung mit Hülse besteht der Vor­ teil, daß das Material der Hülse so gewählt werden kann, daß es sehr maßhaltig ist, um das Einhalten des zünddurchschlag­ sicheren Spaltes 14 zu gewährleisten, während das ausgießen­ de Material so gewählt werden kann, daß es die Isolierung des Leitungsschwanzes 18 beim Ausgießen bei erhöhter Tempera­ tur mit Sicherheit nicht beschädigt. Als Material für die Hülse kommt ein beliebiges Metall oder z. B. ein Polycarbo­ nat in Frage, während für das Ausgießmaterial Epoxyharze mög­ lich sind. Im Fall des Umspritzens des Leitungsschwanzendes kann ein Polyamid verwendet werden.

Der bisher beschriebene Aufbau stimmt mit dem von Ausfüh­ rungsformen bekannter Leitungseinführungen überein. Entspre­ chend können Details auch auf bekannte Art und Weise modifi­ ziert sein. So kann die Leitungseinführung 10 z. B. nicht ge­ steckt, sondern eingeschraubt sein.

Neu gegenüber bekannten Leitungseinführungen ist, daß die Leitungseinführung 10 gemäß Fig. 1 eingegossene Buchsen auf­ weist, von denen eine Buchse 21 dargestellt ist. Die Buchse 21 ist zum Innenbereich 22 der Leitungseinführung 10 hin of­ fen. Das geschlossene Ende der Buchse 21 ist mit dem abiso­ lierten Endabschnitt 20 einer Ader 19 verschweißt.

Durch Anordnung von Buchsen 21 ist der Innenbereich 22 der Leitungseinführung 10 als Steckvorrichtungsteil, nämlich als Buchsenteil ausgeführt.

In die Buchsen 21 dieses Buchsenteiles sind Zapfen 23 eines Zapfenteiles 24 eingesteckt. Die Zapfen 24 sind mit Gehäuse­ adern 25 verbunden, die im Inneren des Gehäuses die Zapfen 23 mit nicht dargestellten Anschlußstellen von elektrischen Baugruppen verbinden. Die Enden der Gehäuseadern 25 und der Zapfen 23 sind von Kunststoff umspritzt, wodurch das Zapfen­ teil 24 gebildet ist. Das Zapfenteil 24 ist über Schrauben 26 mit der Wand 12 verbunden. Dadurch ist gewährleistet, daß das Zapfenteil 24 nicht aus der Leitungseinführung 10 heraus­ gezogen werden kann, und es ist sichergestellt, daß sich das Zapfenteil 24 und die Leitungseinführung 10 nicht verdrehen können.

Falls das Zapfenteil 24 nicht durch Schrauben 26 gegen Her­ ausziehen gesichert ist, sondern falls hierzu eine Gewinde­ kappe verwendet wird, die in ein Gewinde am Innenbereich 22 der Leitungseinführung 10 angreift, ist eine andere, in be­ liebiger Weise gestaltbare Verdrehsicherung zu verwenden, die an der Leitungseinführung 10 oder am Zapfenteil 24 an­ greift.

Es ist zu beachten, daß das Gehäuse auf der Innenseite der Wand 12 in der Schutzart "druckfeste Kapselung" ausgeführt ist. Damit die druckfeste Kapselung auch an der Stelle der Leitungseinführung 10 gewährleistet ist, ist zwischen Wand 12 und Leitungseinführung 10 der oben genannte zünddurch­ schlagsichere Spalt 14 vorhanden. Ein anderer zünddurch­ schlagsicherer Spalt ist zwischen dem Kunststoffkörper 11 und der Wand jeder Buchse 21 sowie des zugehörigen abisolier­ ten Endabschnitts 20 gebildet. Durch die genannten Spalte ist den Bedingungen der Schutzart "druckfeste Kapselung" ge­ nügt, so daß bei den weiteren Bauteilen auf der Innenseite der Wand 12 nicht mehr auf besondere Schutzvorkehrungen zu achten ist. So können insbesondere der Zapfenteil 24 und der dazu komplementäre Steckvorrichtungsteil an der Leitungsein­ führung 10 auf beliebige und möglichst einfache Art und Wei­ se ausgebildet sein.

Wird die Ausführungsform gemäß Fig. 1 dadurch abgewandelt, daß anstelle der Leitungseinführung 10 Adern oder Klemmen im Außenbereich 17 vorliegen, so handelt es sich nicht mehr um eine Leitungseinführung 10, sondern um eine Leitungsdurchfüh­ rung. Derartige Durchführungen führen in aller Regel in einen Raum mit der Schutzart "erhöhte Eigensicherheit", so daß vorhandene Klemmen in eben dieser Schutzart auszuführen sind.

In Fig. 2 ist eine Leitungsdurchführung 27 dargestellt, die in einigen Merkmalen mit der Leitungseinführung 10 gemäß Fig. 1 übereinstimmt. Unterschiede bestehen z. B. dahinge­ hend, daß die Stufe 15, die in eingesetztem Zustand an der Wand 12 zur Anlage kommt, nun am Innenbereich 22 statt am Außenbereich 17 ausgebildet ist. Entsprechend liegt der si­ chernde Sprengring 16 an der Außenseite der Wand 12 an. Die Durchführung 27 ist dadurch gegen Verdrehen gesichert, daß sie am ansonsten zylindrischen Innenbereich 22 eine Ausspa­ rung mit ebener Begrenzungsfläche 28 aufweist, an der ein Anschlagplättchen 29 dicht anliegt, das mit der Wand 12 ver­ bunden ist. Um ein nicht dargestelltes, von innen auf die Leitungsdurchführung 27 aufgestecktes Zapfenteil am Heraus­ ziehen hindern zu können, weist die Leitungseinführung 10 im Innenbereich 22 ein Außengewinde 30 auf, auf das eine Siche­ rungskappe aufschraubbar ist.

Der wesentliche Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht darin, daß das zum Außenbereich 17 zeigende Ende je­ der Buchse 21, von der nur eine dargestellt ist, einen Zap­ fen 23 aufweist, der nach außen über den Kunststoffkörper 11 vorsteht. Um die zum Erzielen der Zündschutzart "erhöhte Si­ cherheit" erforderlichen Luft- und Kriechstrecken zu erzie­ len, weist der Kunststoffkörper 11 im Außenbereich 17 Stege 31 auf, von denen einer als umlaufender zylindrischer Steg 32 ausgebildet ist, der ein Außengewinde mit aufgeschraubter Sicherungskappe 33 trägt. Diese Sicherungskappe 33 hält ein Buchsenteil 34, das auf die Zapfen 23 aufgesteckt ist.

Im Buchsenteil 34 ist ein Aussparungs-Teilring 35 vorhanden, in den eine durch eine Bohrung 36 gedrehte Schraube 37 mit Innensechskant 38 eingreift. Diese Schraube wirkt als Sonder­ verschluß, d. h. als Verschluß, der nur geöffnet werden darf, nachdem das Buchsenteil 34 spannungslos geschaltet wor­ den ist.

Wesentlich für alle Ausführungsformen ist, daß die Leitungs­ zuführung, sei es eine Leitungseinführung oder eine Leitungs­ durchführung, mit zünddurchschlagsicheren Spalten ausgeführt ist und der Innenbereich als Steckvorrichtungsteil ausgebil­ det ist.

Claims (6)

1. Leitungszuführung zum Einsetzen in die Wand eines in der Explosionsschutzart "druckfeste Kapselung" ausgeführten Ge­ häuses, mit

• - einer Wandfläche, die so ausgebildet ist, daß sie zünd­ durchschlagsicheres Einsetzen der Zuführung in die Gehäuse­ wand erlaubt,
• - einem Innenbereich, der in montiertem Zustand im Gehäuse­ inneren liegt,
• - einem Außenbereich, der in montiertem Zustand im Raum au­ ßerhalb des Gehäuses liegt, und
• - einer zünddurchschlagsicheren elektrischen Verbindung zwi­ schen Außenbereich und Innenbereich,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Innenbereich (22) als Steckvorrichtungsteil (21) aus­ gebildet ist.

2. Zuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Einführung (10) ausgebildet ist, mit einem im Außen­ bereich (17) befestigten Leitungsschwanz (18).

3. Zuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Durchführung ausgebildet ist, mit Klemmen in der Explosionsschutzart "erhöhte Sicherheit" im Außenbereich.

4. Zuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Durchführung ausgebildet ist, mit im Außenbereich be­ festigten Adern.

5. Zuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Durchführung (27) ausgebildet ist, mit einem als Steckvorrichtungsteil (23) in Schutzart "erhöhte Sicherheit" ausgeführten Außenbereich (17).