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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Anschlußblock zum Verbinden sowohl
von Schaltungen mit der Zündschutzart "erhöhte Sicherheit" als auch von Schaltungen
mit der Zündschutzart "eigensicher". Insbesondere betrifft
die Erfindung einen Anschlußblock
innerhalb eines Gehäuses,
der sowohl Schaltungen mit erhöhter
Sicherheit als auch eigensichere Schaltungen verbindet. Noch spezieller
betrifft die Erfindung einen Anschlußblock, der ermöglicht,
das Gehäuse
zu öffnen,
indem die Schaltungen mit erhöhter
Sicherheit innerhalb eines umschlossenen Bereichs im Gehäuse körperlich
eingeschlossen sind, um Lichtbogenbildung mit den eigensicheren Schaltungen
zu verhindern.
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Problem
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Verbreitet
werden elektronische Schaltungen in explosionsgefährdeten
Umgebungen verwendet. Explosionsgefährdete Umgebungen sind Umgebungen,
die flüchtiges
Material enthalten, das durch Wärme
oder Funken von elektronischen Schaltungen gezündet werden könnte. Einige
Beispiele für
flüchtige Materialien
sind solche Gase wie Wasserstoff. Da elektronische Schaltungen in
diesen Umgebungen verwendet werden müssen, nehmen mehrere Aufsichtsbehörden, z.
B. die UL in den USA, CENELEC in Europa, CSA in Kanada und TIIS
in Japan, Einteilungen (Zündschutzart)
der elektronischen Schaltungen zum Gebrauch in diesen explosionsgefährdeten Umgebungen
vor. Die Zündschutzart
elektronischer Schaltungen erfordert, daß das Gehäuse um die Schaltungen die
elektronischen Schaltungen daran hindert, das flüchtige Material zu zünden.
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Eine
solche Zündschutzart
für elektronische Bauelemente
lautet "eigensicher". Eine eigensichere Schaltung
ist eine Schaltung, die unter einem bestimmten Energieniveau arbeitet.
Das bestimmte Energieniveau ist ausreichend niedrig, um zu gewährleisten,
daß die
Schaltung keinen Funken oder genügend
Wärme erzeugen
kann, um das flüchtige
Material zu zünden.
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Eine
zweite derartige Zündschutzart
lautet "erhöhte Sicherheit". Eine Schaltung
mit erhöhter
Sicherheit arbeitet auf einem höheren
Energieniveau als eine eigensichere Schaltung. Gleichwohl hat eine Schaltung
mit erhöhter
Sicherheit noch viele Sicherheitsmerkmale, um Lichtbogenbildung
in der Schaltung zu verhindern.
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Ein
Problem ist, daß bei
Verwendung von Schaltungen mit unterschiedlichen Zündschutzarten in
derselben Umgebung die Schaltungen getrennt bleiben müssen, um
die Zündschutzarten
beizubehalten. Wird z. B. eine Schaltung mit erhöhter Sicherheit in derselben
explosionsgefährdeten
Umgebung wie eine eigensichere Schaltung verwendet, muß die Schaltung
mit erhöhter
Sicherheit von der eigensicheren Schaltung für die Zündschutzart eigensicher körperlich
getrennt sein. Die Wahrung der Sicherheitseinteilung kann wichtig
sein, damit die eigensichere Schaltung in einem weniger schützenden
Gehäuse
eingebaut sein kann.
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Ein
System, in dem zwei Schaltungen mit unterschiedlicher Zündschutzart
in einer explosionsgefährdeten
Umgebung vorliegen können,
ist ein Coriolis-Durchflußmesser.
Ein Coriolis-Massendurchflußmesser
mißt den
Massendurchfluß und
andere Informationen über
eine Rohrleitung durchströmende
Materialien auf die Weise, die in der
US-A-4491025 (J. E. Smith, et al., 1. Januar
1985) und Re. 31450 (J. E. Smith, 11. Februar 1982) beschrieben
ist. Ein Coriolis-Massendurchflußmesser hat ein oder mehrere Durchflußrohre mit
einer gekrümmten
oder ge raden Konfiguration. Jede Durchflußrohrkonfiguration in einem
Coriolis-Massendurchflußmesser
hat einen Satz von Eigenschwingungsformen, die von einem einfachen
Biegungs-, Torsions-, Radial- oder gekoppelten Typ sein können. Jedes
Durchflußrohr
wird so angesteuert, daß es
in einer dieser Eigenschwingungen resonant schwingt. Die Eigenschwingungsformen der
schwingenden materialgefüllten
Systeme werden teilweise durch die kombinierte Masse der Durchflußrohre und
des Materials in den Durchflußrohren
festgelegt. Material strömt
in den Durchflußmesser
aus einer angeschlossenen Rohrleitung auf der Einlaßseite des
Durchflußmessers.
Danach wird das Material durch das oder die Durchflußrohre geleitet
und tritt aus dem Durchflußmesser
in eine auf der Auslaßseite
angeschlossenen Rohrleitung aus.
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Ein
Ansteuerelement übt
eine Schwingungskraft auf das Durchflußrohr aus. Durch die Kraft
wird das Durchflußrohr
in Schwingung versetzt. Durchfließt kein Material den Durchflußmesser,
schwingen alle Punkte entlang einem Durchflußrohr mit identischer Phase.
Beginnt ein Material, das Durchflußrohr zu durchfließen, verursachen
Coriolis-Beschleunigungen, daß jeder
Punkt entlang dem Durchflußrohr eine
unterschiedliche Phase im Hinblick auf andere Punkte entlang dem
Durchflußrohr
hat. Die Phase auf der Einlaßseite
des Durchflußrohrs
eilt dem Ansteuerelement nach, während
die Phase auf der Auslaßseite
dem Ansteuerelement voreilt. An zwei unterschiedlichen Punkten am
Durchflußrohr
sind Sensoren plaziert, um sinusförmige Signale als Darstellung der
Bewegung des Durchflußrohrs
an den beiden Punkten zu erzeugen. Eine Phasendifferenz der beiden
von den Sensoren empfangenen Signale wird in Zeiteinheiten berechnet.
Die Phasendifferenz zwischen den beiden Sensorsignalen ist proportional zum
Massenstrom des Materials, das das oder die Durchflußrohre durchfließt.
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Die
Sensoren senden die sinusförmigen
Signale zu einem Signalformer. Der Signalformer erzeugt Parametersignale,
die Eigenschaften des Materials anzeigen, das den Durchflußmesser
durchfließt.
Außerdem
erzeugt der Signalformer ein Ansteuersignal, das am Ansteuerelement
angelegt wird, um die Durchflußrohre
in Schwingung zu versetzen. Danach werden die Parametersignale zu
einem Host-System gesendet, das die gewünschten Eigenschaften für einen
Benutzer bereitstellt.
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In
diesem System ist die dem Host-System zugeführte Leistung so groß, daß die Stromempfangsschaltung
nur die Zündschutzart "erhöhte Sicherheit" haben kann. Allerdings
können
der Prozessor und der Signalformer mit ausreichend niedriger Leistung
arbeiten, um als eigensicher eingestuft zu sein. Daher erfordert
ein Anschlußblock
zum Verbinden von Leistung und eines Sekundärprozessors mit dem Host-System
die körperliche
Trennung der Leistungs- von den anderen Kreisen.
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Lösung
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Durch
das Anschlußblockgehäuse der
Erfindung werden diese und weitere Probleme gelöst und ein Fortschritt in der
Technik erreicht. Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Schaltungen
mit erhöhter
Sicherheit von den eigensicheren Schaltungen getrennt sind. Ein
zweiter Vorteil ist, daß das
Gehäuse geöffnet werden
kann, da die Schaltungen mit erhöhter
Sicherheit abgedeckt sind, um die körperliche Trennung zu wahren,
wenn das Gehäuse
geöffnet
ist. Ein dritter Vorteil der Erfindung ist, daß eine Abdeckung über Anschlußklemmen
für den
Anschluß mit erhöhter Sicherheit
geöffnet
werden kann, um die Anschlußklemmen
zu inspizieren.
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Erfindungsgemäß ist ein
explosionsgeschütztes
Anschlußblockgehäuse zum
Verbinden von eigensicheren Schaltungen und Schaltungen mit erhöhter Sicherheit
auf die im folgenden dargestellte Weise hergestellt. Ein Gehäuse umschließt einen
Bereich. Innerhalb des Gehäuses
sind Öffnungen
durch eine erste Oberfläche
an einem ersten Ende des Gehäuses
vorhanden. Ein erster Satz von Leitern zum Verbinden eigensicherer
Schaltun gen ist mit den Anschlußklemmen
innerhalb des Gehäuses
verbunden und erstreckt sich durch die Öffnungen.
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Ein
zweiter Satz von Leitern zum Verbinden von Schaltungen mit erhöhter Sicherheit
ist mit Anschlußklemmen
im Gehäuse
verbunden und erstreckt sich durch die Öffnungen in der ersten Oberfläche. Eine
Wand, die sich von der ersten Oberfläche zwischen zwei Seiten des
Gehäuses
nach oben erstreckt, trennt die Anschlußklemmen des ersten Satzes
von Leitern von den Anschlußklemmen
des zweiten Satzes von Leitern. Eine Abdeckung über dem zweiten Satz von Leitern
erstreckt sich von einer Oberseite der Wand im wesentlichen zu einer
Seite des Gehäuses,
um den zweiten Satz von Leitern innerhalb des umschlossenen Bereichs
einzuschließen.
Durch die Wand und die Abdeckung, die die Schaltung mit erhöhter Sicherheit
körperlich
umschließen,
kann das Gehäuse
geöffnet
werden.
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Ferner
kann das Anschlußblockgehäuse eine Öffnung in
einem zweiten Ende des Gehäuses und
einen Deckel aufweisen, der auf die Öffnung gesetzt wird, um das
Gehäuse
zu verschließen.
Der Deckel und die Seiten innerhalb des Gehäuses können Gewinde auf dem Deckel
aufweisen, um den Deckel mit der Öffnung zu paaren. Durch das
Gewinde kann das Gehäuse
geöffnet
werden, während
ein Flammenweg (zünddurchschlagsichere
Spaltlänge)
im geschlossenen Zustand explosionsgeschützt bleibt.
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Die
Abdeckung kann eine erste Kante haben, die mit einer Oberseite der
Wand gekoppelt ist. Durch eine Kupplung kann die Abdeckung bewegt werden,
um den zweiten Satz von Leitern freizulegen. Ein Verriegelungsmechanismus
kann die Bewegung der Abdeckung verhindern, damit der zweite Satz
von Leitern umschlossen bleibt. Die Kupplung kann ein Gelenk auf
einer Oberseite der Wand und eine erste Kante der Abdeckung sein,
um die Abdeckung an der Wand zu befestigen. Der Verriegelungsmechanismus
kann ein Sicherungsbolzen sein, der durch eine Öffnung in der Abdeckung paßt und an
einer Öffnung
auf einer Unterseite der Abdeckung befestigt wird, um die Abde ckung
an Ort und Stelle zu verriegeln. Die erste Oberfläche des
Gehäuses
kann auch U-förmige
Wände haben,
die sich von der ersten Oberfläche
nach außen
erstrecken, um jeden Leiter des ersten Satzes von Leitern auf drei
Seiten zu umschließen.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung hat der Anschlußblock innerhalb
des Gehäuses
ein Formteil mit einer Basis mit einer ersten Oberfläche, die
eine Form hat, die U-förmige
Wände und
die Wand bildet, die sich von der ersten Oberfläche nach außen erstreckt, einer zweiten
Oberfläche,
die auf der ersten Oberfläche
des ersten Endes des Gehäuses
ruht, Öffnungen
durch die Basis, durch die sich der erste und zweite Satz von Leitern
erstrecken, und einer Seitenwand, die sich von einem ersten Ende der
ersten Oberfläche
zu einem zweiten Ende der Wand nach außen erstreckt, um einen umschlossenen
Bereich zu bilden, der den zweiten Satz von Leitern beherbergt.
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Die
Basis kann ferner einen ersten Hohlraum in der zweiten Oberfläche des
Formteils um die Öffnungen
für den
ersten Satz von Leitern aufweisen. Vorhanden sein kann auch ein
zweiter Hohlraum in der zweiten Oberfläche des Formteils um die Öffnungen
für den
zweiten Satz von Leitern. Ein Dichtungsmittel kann in den ersten
und zweiten Hohlraum eingespritzt sein, um die Spaltlänge zum
Leiter zu begrenzen. Das Dichtungsmittel kann ein O-Ring oder ein
eingespritztes Epoxidharz sein.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und weitere Aspekte der Erfindung werden aus der näheren Beschreibung
und den beigefügten
Zeichnungen verständlich.
Es zeigen:
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1 eine
von oben dargestellte explodierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen explosionsgeschützten Anschlußblockgehäuses;
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2 eine
von oben dargestellte explodierte Seitenansicht eines Formteils
für eine
Basis in einem explosionsgeschützten
Anschlußgehäuse der
Erfindung; und
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3 eine
von unten gezeigte Seitenansicht des Formteils für eine Basis.
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Nähere
Beschreibung
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben, in
denen Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt sind. Dem Fachmann wird klar sein, daß die Erfindung
in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden kann und nicht so
aufzufassen ist, als sei sie auf die hier vorgestellten Ausführungsformen
beschränkt;
statt dessen dienen diese Ausführungsformen
zur gründlichen
und vollständigen
Offenbarung und vermitteln dem Fachmann vollkommen den Schutzumfang
der Erfindung. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen
durchweg gleiche Elemente.
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1 veranschaulicht
ein erfindungsgemäßes explosionsgeschütztes Anschlußblock-Gehäusesystem 100.
Ein Gehäuse 101 ist
ein Gehäuse
mit der Einteilung "explosionsgeschützt". Die Einteilung explosionsgeschützt bedeutet,
daß das
Gehäuse 101 eine
Explosion von flüchtigem
Material innerhalb des Gehäuses
ohne Bruch im Gehäuse
eindämmen kann,
durch den die Explosion möglicherweise
entweicht. Die Festlegungen für
ein explosionsgeschütztes
Gehäuse
sind durch die verschiedenen Aufsichtsbehörden vorgegeben, z. B. die
Underwriters Laboratories (UL) und den Kanadischen Normenverband
(CSA). Das Gehäuse 101 umschließt eine
Kammer 115. In der Kammer 115 sind die Anschlußgehäuse 107 und 125 (siehe 2)
untergebracht, die durch Leiter 104 und 105 mit
Schaltungen innerhalb des Gehäuses 101 zu
verbinden sind. Für Zwecke
der Erfindung ist eine Diskussion der zu verbindenden Schaltungen
ohne Belang.
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Innerhalb
der Kammer 115 des Gehäuses 101 befindet
sich eine erste Oberfläche 102 an
einem ersten Ende des umschlossenen Bereichs. Vorhanden sind Öffnungen 103,
die sich durch die erste Oberfläche 102 entweder
zu einer weiteren Kammer im Gehäuse 101 oder
durch das Ende des Gehäuses 101 erstrecken.
Leiter 104 und Leiter 105 erstrecken sich durch
die Öffnungen 103,
um Schaltungen auf einer Seite der Oberfläche 102 mit Schaltungen
auf einer zweiten Seite der Oberfläche 102 zu verbinden.
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Die
Leiter 104 sind ein erster Satz von Leitern, die eigensichere
Schaltungen auf einer Seite der Oberfläche 102 mit eigensicheren
Schaltungen auf einer zweiten Seite der Oberfläche 102 verbinden.
Anschlußklemmen 107 liegen
oben auf den Leitern 104 und ermöglichen die Verbindung einer
Zuleitung mit jedem Leiter. Bei den Leitern 105 handelt
es sich um einen zweiten Satz von Leitern, die Schaltungen mit erhöhter Sicherheit
auf einer Seite der Oberfläche 102 mit
Schaltungen mit erhöhter
Sicherheit auf einer zweiten Seite der Oberfläche 102 verbinden.
Die Leiter 105 erstrecken sich durch Öffnungen 103 durch
ein erhöhtes
Teil 136, das von der Oberfläche 102 vorsteht.
Dem Fachmann wird klar sein, daß das
erhöhte
Teil 136 zur praktischen Umsetzung der Erfindung nicht
erforderlich ist.
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Eine
Wand 106 ist eine Sperre, die sich von der ersten Oberfläche 102 zwischen
den Leitern 104 und Leitern 105 nach außen erstreckt.
Die Wand 106 stellt eine körperliche Trennung zwischen
dem ersten und zweiten Satz von Leitern dar, um die Trennung aufrecht
zu halten, die zur Wahrung der Sicherheitseinteilung "eigensicher" erforderlich ist.
Eine Abdeckung 108 erstreckt sich über den Leitern 105 zwischen
der Oberseite der Wand 106 und den Seiten der Kammer 115.
Die Abdeckung 108 vervollständigt einen totalen Einschluß der Leiter 105,
um eine totale Trennung der Leiter 104 und 105 innerhalb
der Kammer 115 zu komplettieren. Durch diesen totalen Einschluß kann die
Kammer 115 geöffnet
werden, da die Leiter 105 nicht durch das öffnen der
Kammer 115 freigelegt werden.
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Zum
Einschließen
der Kammer 115 ist ein Deckel 109 an einer zweiten
Seite 140 des Gehäuses 101 befestigt.
Der Deckel 109 hat Gewindeseiten 111, die mit
Gewinden 110 auf den Seiten der Kammer 115 gepaart
werden. Die Gewinde 110 und 111 sorgen für eine Spaltlänge, die
lang genug ist, damit das Gehäuse 101 explosionsgeschützt sein
kann. Da die Anschlußklemmen
für die
Leiter 105 mit erhöhter Sicherheit
abgedeckt sind, kann der Deckel 109 entfernt werden, um
die mit den eigensicheren Leitern 104 verbundenen Anschlußklemmen
freilegen zu können.
Dadurch kann ein Benutzer Zuleitungen mit den Anschlußklemmen
körperlich
verbinden.
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2 zeigt
eine von oben dargestellte explodierte Seitenansicht eines Formteils 200,
das in einer bevorzugten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung in
die Kammer 115 eingesetzt ist. Das Formteil 200 hat
eine Basis 201 mit einer ersten oder Oberseite 202.
Die Wand 106 erstreckt sich von der ersten Seite 202 im
wesentlichen senkrecht nach außen,
um Öffnungen 205 von Öffnungen 206 zu
trennen. Die Öffnungen 205 und 206 sind
mit den Öffnungen 103 in
der Oberfläche 102 gepaart.
Die Öffnungen 205 nehmen
den ersten Satz von Leitern 104 auf, und die Öffnungen 206 nehmen
den zweiten Satz von Leitern 105 auf. Die Anschlußgehäuse 125 sind
Nischen in der Wand 106, die die Öffnungen 206 umschließen, um
Lichtbogenbildung zwischen den Leitern 105 bei Kurzschluß zu verhindern.
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U-förmige Wände 221,
die sich aus der Oberfläche 202 erstrecken,
können
ebenfalls Bestandteil des Formteils 200 sein. Die U-förmigen Wände 221 umschließen im wesentlichen
die Öffnungen 205 für den ersten
Satz von Leitern 104 auf drei Seiten, um Lichtbogenbildung
zwischen Anschlußklemmen
bei Kurzschluß zu
verhindern. Die U-förmigen
Wände 221 umschließen die
Anschlußklemmen jedes
Leiters des ersten Satzes von Leitern 104. Außerdem verhindern
die U-förmigen
Wände 221,
daß lose
Zuleitungen einander kontaktieren.
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In
einer bevorzugten exemplarischen Ausführungsform ist jeder Leiter 104 und 105 ein
Stift 210. Jeder Stift 210 hat einen Kopf 211 mit
einem Schaft 212, der sich von einem Ende des Kopfs 211 erstreckt.
Eine Gewindeöffnung 213 in
jedem Kopf 211 nimmt eine Gewindeschraube (nicht gezeigt)
auf, um Zuleitungen an jedem Stift 210 zu befestigen.
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Die
Abdeckung 108 erstreckt sich von der Wand 106 und
deckt die Anschlußgehäuse 125 ab. An
der Wand 106 ist die Abdeckung 108 durch eine Kupplung
befestigt, durch die die Abdeckung 108 geöffnet werden
kann, um Zuleitungen mit dem zweiten Satz von Leitern 105 zu
verbinden. Normalerweise werden die Zuleitungen mit dem zweiten
Satz von Leitern 105 bei der Installation verbunden, wonach die
Abdeckung so verriegelt wird, daß die Abdeckung 108 nicht
geöffnet
werden kann. In einer bevorzugten exemplarischen Ausführungsform
ist die Abdeckung 108 an der Wand 106 durch ein
Gelenk befestigt, das aus Stäben 225 und
Aufnahmekerben 124 hergestellt ist. Dem Fachmann wird klar
sein, daß die
Stäbe und
Kerben ausgetauscht sein können
und daß andere
Konfigurationen möglich
sind.
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Die
Abdeckung 108 hat eine Öffnung 129. Eine
unverlierbare Schraube bzw. ein Sicherungsbolzen 120 paßt sich
durch die Öffnung 129 und
in eine Gewindeöffnung 141 in
der Oberfläche 102 von 1 ein,
um die Abdeckung 108 in geschlossener Position zu verriegeln.
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3 zeigt
eine Unterseite oder zweite Oberfläche 203 des Formteils 200.
Die zweite Oberfläche 203 ist
an der ersten Oberfläche 102 auf
gewisse Weise befestigt, z. B. mit einem Epoxidharz. Die zweite
Oberfläche 203 hat
einen ersten Hohlraum 230 um die Öffnungen 205 für den ersten
Satz von Leitern 104 und einen zweiten Hohlraum 231 um die Öffnungen 206 für den zweiten
Satz von Leitern 105. Ein Dichtungsmittel ist im ersten
und zweiten Hohlraum 230 und 231 plaziert, um
die Spaltlänge durch
den Anschlußblock
zu den Leitern 104 und 105 zu reduzieren. In einer
bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich bei dem Dichtungsmittel um O-Ringe 116 und 117.
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Vorstehend
wurde ein erfindungsgemäßes explosionsgeschütztes Anschlußgehäuse beschrieben.