DE69031414T2

DE69031414T2 - Explosionssicherer Druckraum

Info

Publication number: DE69031414T2
Application number: DE69031414T
Authority: DE
Inventors: Mitsuyoshi Obata; Noboru Takagi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2010-10-06
Also published as: DE424206T1; DE69031414D1; JPH074792B2; JPH03121793A; EP0424206A3; US5146105A; EP0424206B1; EP0424206A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein explosionssicheres Innendruck-System und insbesondere auf ein explosionssicheres Innendruck-System zur Verwendung mit einem elektrisch betriebenen Roboter oder dergleichen, der in einer explosiblen Umgebung verwendet wird.
Verschiedene explosionssichere Innendruck-Systeme der erwähnten Art sind bereits bekannt, so beispielsweise aus DB- A-1 640 064, die den nächstliegenden Stand der Technik beschreibt. Ein anderes Beispiel eines derartigen herkömmlichen explosionssicheren Innendruck-Systems ist beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 63-131 390 offenbart. Das explosionssichere Innendruck-System ist in Fig. 1 gezeigt. Bezugnehmend auf Fig. 1 ist das explosionssichere Innendruck-System allgemein mit Bezugszeichen 1a bezeichnet und es ist derart aufgebaut, daß ein Schutzgas von einem Verdichter 8 mittels eines Versorgungsrohres 4 und eines Paares von Luftreglern 15, das in dem Versorgungsrohr 4 dazwischengesetzt ist, in einen luftdichten Behälter 3a und danach in eine Vielzahl luftdichter Behälter 3b zugeführt wird, die sämtlich in einem explosionsgefährdetem Bereich eingebaut sind, der durch eine Linie a mit sich abwechselnden kurzen und langen Strichen in Fig. 1 definiert ist. Das Schutzgas wird danach nach außen mittels Ablaßrohren 5 abgelassen, die mit den luftdichten Behältern 3b einzeln verbunden sind. Eine elektrische Anlage, wie beispielsweise ein Servomotor N oder dergleichen, die einen Funken oder Feuer erzeugen kann, ist in dem Inneren jedes luftdichten Behälters 3b eingebaut. Um zu verhindern, daß ein explosibles Gas in die luftdichten Behälter 3a und 3b eingelassen wird, wird der Innendruck jedes luftdichten Behälters 3a und 3b auf eine etwas höhere Stufe als der Druck einer umliegenden explosiblen Umgebung eingestellt.
Um zu verhindern, daß ein explosibles Gas aus der Umgebung um die luftdichten Behälter 3a und 3b in irgendeinen der luftdichten Behälter 3a und 3b eingelassen wird, wenn der Innendruck des luftdichten Behälters 3a oder 3b abfällt oder wenn der luftdichte Behälter 3a oder 3b zum Zwecke seiner Inspektion auseinandergebaut wird, ist des weiteren ein Druckschalter 10 zum Erfassen eines Innendrucks eines luftdichten Behälters 3b für jeden luftdichten Behälter 3b in der durch einen breiten Pfeil gezeigten Gaszuführrichtung an der stromabwartigen Seite bezogen auf ein Hauptventil 17 vorgesehen, das an einem Anschlußende des Ablaßrohrs 5 für den luftdichten Behälter 3b angeordnet ist. Der Druckschalter 10 wirkt ebenfalls als Druckeinstelleinrichtung zum manuellen Einstellen des Innendrucks des luftdichten Behälters 3a oder 3b auf eine vorbestimmte Stufe, die etwas höher als die umliegende explosible Umgebung ist.
In der Zwischenzeit können, falls der Motor M oder dergleichen eine lange Zeitspanne lang eine Betriebspause hatte, die Innendrucke der luftdichten Behälter 3a und 3b auf den gleichen Druck wie jener der umliegenden explosiblen Umgebung während einer derartigen Betriebspause abgefallen sein, und ein explosibles Gas aus der explosiblen Umgebung kann in die luftdichten Behälter 3a und 3b eingelassen worden sein. Wenn irgendeiner der Servomotoren M aus einer derartigen Situation zu starten ist, sind die Hauptventile 17 normalerweise geöffnet, so daß ein Gas in den Druckbehältern 3a und 3b durch Schutzgas ersetzt werden kann.
Ein anderes explosionssicheres Innendruck-System, das so aufgebaut ist, daß ein an einem innersten Abschnitt eines luftdichten Behälters vorhandenes Gas nach außen herausgelassen wird, bevor ein Servomotor nach einer Betriebspause von einer langen Zeitspanne gestartet wird, ist in der japanischen Patentoffenlegungschrift Nr. 61-125 791 offenbart In dieser Weise umfaßt ein elektrisch betriebener Roboter, wie beispielsweise ein Beschichtungsroboter, der in einer explosiblen Umgebung verwendet wird, normalerweise ein explosionssicheres Innendruck-system, durch das die Explosionssicherheit mit Gewißheit garantiert wird.
Jedoch ist das vorstehend beschriebene herkömmliche explosionssichere Innendruck-System dahingehend nachteilhaft, daß eine Belüftung in dem Rohr 5 unzureichend sein wird, wenn ein Bogen oder eine Einschnürung eines Ablaßrohres 5 zwischen dem jeweiligen Druckschalter 10 und Hauptventil 17 vorhanden ist. Folglich kann durch den Druckschalter 10 fehlerhafterweise abgeschätzt werden, daß der Druck innerhalb der luftdichten Behälter 3a und 3b innerhalb eines normalen Bereiches verbleibt, während in Wirklichkeit in einigen der luftdichten Behälter 3a und 3b ein Gas noch nicht ausreichend durch ein Schutzgas ausgespült worden ist. Folglich kann die Explosionssicherheit nicht ausreichend garantiert werden.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein explosionssicheres Innendruck-System zu schaffen, mittels dem ein Elektromotor oder dergleichen solange nicht wirksam gemacht wird, bis ein Gas in einem luftdichten Behälter mit Gewißheit durch ein Schutzgas ersetzt wurde.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß ein explosionssicheres Innendruck-System nach Anspruch 1 geschaffen.
Bei dem explosionssicheren Innendruck-System wird, wenn ein vorbestimmtes Überprüfen auszuführen ist, wie beispielsweise, wenn die elektrische Anlage, wie beispielsweise ein Elektromotor, die einen Funken oder Feuer erzeugen kann, nach einer Betriebspause einer langen Zeitspanne gestartet wird, zuerst Schutzgas in den luftdichten Behälter zugeführt und eine Ablaßmenge des Schutzgases, die den luftdichten Behälter und das Ablaßrohr durchlaufen hat, wird dann durch die Gasströmungsmengen- Meßvorrichtung erfaßt. Wenn die Ablaßmenge die vorbestimmte Stufe erreicht, die beispielsweise eine zum Spülen eines explosiblen Gases in dem luftdichten Behälter und in dem Ablaßrohr mit Gewißheit erforderliche Luftmenge sein kann, und überdies der Innendruck des luftdichten Behälters die vorbestimmte Stufe erreicht, ermöglicht die Steuereinrichtung den Betrieb der elektrischen Anlage. Demgemäß wird, falls das Spülen an dem Ablaßrohr nicht ausreichend ist, die Ablaßmenge nicht die vorbestimmte Stufe erreichen und die elektrische Anlage wird nicht wirksam gemacht. Oder anders ausgedrückt wird die elektrische Anlage nicht wirksam gemacht, bis ein Gas in dem luftdichten Behälter durch ein Schutzgas vollständig ersetzt ist und überdies der Druck in ihm auf einen Druck gestiegen ist, der höher als die vorbestimmte Stufe ist. Folglich wird ein derartiges Problem eines ungenügenden Spülens des Inneren des luftdichten Behälters beseitigt und die Explosionssicherheit ist mit Gewißheit garantiert.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Teile in allen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine Kreislaufdarstellung eines herkömmlichen explosionssicheren Innendruck-Systems, und
Fig. 2 zeigt eine Kreislaufdarstellung eines explosionssicheren Innendruck-Systems eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es wird auf Fig. 2 bezug genommen, in der ein explosionssicheres Innendruck-Systems gezeigt ist, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist. Das explosionssichere Innendruck-System ist allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und hat gegenüber dem hierbei unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen herkömmlichen explosionssicheren Innendruck-System 1a einen etwas allgemeinen Aufbau. Das explosionssichere Innendruck-System 1 ist von dem herkömmlichen explosionssicheren Innendruck- System 1a von Fig. 1 prinzipiell dahingehend verschieden, daß ein Paar von Luftströmungsmessern 6a und 6b der Intergrationsbauart zum Erfassen der Mengen an Ablaßluft, die als Schutzgas dient, an Anschlußenden eines Paares von Ablaßrohren 5a und 5b vorgesehen ist und daß ein (nicht gezeigter) Mikroprozessor vorgesehen ist, der das Antreiben der Elektromotoren M1 bis M6 ermöglicht, wenn die Strömungsmengen, die durch die Luftströmungsmesser 6a und 6b beim Zuführen von Luft in einen Manipulator oder einen luftdichten Behälter 3 vor dem Starten irgendeines der Elektromotoren M1 bis M6 nach einer Betriebspause erfaßt werden, beispielsweise eine vorbestimmte Stufe erreichen, um ein explosibles Gas in dem Manipulator 3 und in den Ablaßrohren 5a und 5b mit Gewißheit zu spülen, und überdies der Innendruck des Manipulators 3 eine voreingestellte Stufe überschreitet.
Der Mikroprozessor kann eine Zentrairecheneinheit (CPU) für allgemeine Zwecke und einen nicht gezeigten Speicher umfassen und ist in einer Steuervorrichtung 7 vorgesehen. Eine Energieleitung 13 zum Hindurchliefern von Energie und eine Signalleitung 14 zum Ausgeben von Start- und Anhaltebefehlssignalen erstrecken sich von der Steuervorrichtung 7 zu den Elektromotoren M1 bis M6. Die Energieleitung 13 und die Signalleitung 14 sind an ihren Abschnitten, die in einer explosiblen Umgebung liegen, die links von einer Linie a mit sich abwechselnden kurzen und langen Strichen in Fig. 2 gezeigt ist, in Spülluftströmungsbahnen natürlich gewunden.
Von einem Verdichter 8 gelieferte Luft wird in eine Steuerluft und eine Spülluft in einem Luftschaltkasten 9 verzweigt. Die Spülluft wird in dem Manipulator 3 in zwei Strömungen geteilt, die eine Strömung, die an die Elektromotoren M1 und M2 in dem Manipulator 3 geliefert wird, und eine andere Strömung umfaßt, die an die Elektromotoren M3 bis M6 geliefert wird. Danach wird die Spülluft der beiden Strömungen mittels der Ablaßrohre 5a beziehungsweise 5b nach außen abgelassen.
Andererseits wird die Steuerluft von einem Luftregler 15 mittels eines Solenoidventils 16 in ein Steuerrohr 12 eingeführt, das mit einem Paar von Hauptventilen 17 verbunden ist. Wenn ein Einlassen des explosiblen Gases in den Manipulator 3 möglich ist, beispielsweise wenn keine Spülluft geliefert wird und einer eines Paares von für die Ablaßrohre 5a und 5b vorgesehenen Druckschaltern 10 einen Druck erfaßt, der geringer als der voreingestellte Druck ist, oder wenn irgendeiner der Elektromotoren M1 bis M6 nach einer Betriebspause zu starten ist, wird somit das Solenoidventil 16 im Ansprechen auf einen Befehl von der Steuereinrichtung 7 wirksam gemacht. Folglich werden die Hauptventile 17 geöffnet und ein Gas in dem Manipulator 3 wird durchspülluft ersetzt.
Bei dem explosionssicheren Innendruck-System 1 wird eine zum sicheren Spülen eines explosiblen Gases in dem Manipulator 3 und in den Ablaßrohren 5a und 5b erforderliche Luftmenge für jede Strömungsbahn vorher effektiv gemessen. Insbesondere wird, nachdem ein Gas, das kein Luftbeständteil ist, wie beispielsweise Kohlensäuregas, in dem Manipulator 3 aufgefüllt ist, Spülluft in den Manipulator 3 geliefert und wenn die Konzentration des Kohlensäuregases in dem Manipulator 3 auf 0 Volumenprozent verringert ist, werden die erforderlichen Luftmengen einzeln von den Strömungsmessern 6a und 6b effektiv gemessen oder herausgelesen. Danach werden derartige erforderliche Luftmengen als vorbestimmte Strömungsmengendaten in dem Speicher der Steuervorrichtung 7 gespeichert.
Demgemäß werden bei dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten explosionssicheren Innendruck-System 1, selbst wenn ein Bogen oder eine Einschnürung eines der Ablaßrohre 5a und 5b zwischen dem jeweiligen Druckschalter 10 und dem Hauptventil 17 vorhanden ist und eine Belüftung in dem Rohr beim Starten des Manipulators 3 nach einer Betriebspause unzureichend ist, augenblickliche Integrationswerte der Luftströmungsmesser 6a und 6b mit den entsprechenden vorbestimmten Strömungsmengendaten durch den Mikroprozessor der Steuereinrichtung 7 verglichen. Danach werden die Elektromotoren M1 bis M6 nicht wirksam gemacht, falls die Integrationswerte geringer als die vorbestimmten Strömungsmengendaten sind, das heißt falls ein Gas in dem Manipulator 3 nicht ausreichend durch die Spülluft ersetzt wurde.
Im Gegensatz dazu werden, falls die Integrationswerte die vorbestimmten Strömungsmengendaten überschreiten und überdies der Innendruck des Manipulators 3 die vorbestimmte Stufe überschreitet, die Elektromotoren M1 bis M6 in einen Zustand gesetzt, bei dem sie jederzeit angetrieben werden können. Danach wird ein Schließbefehl von der Steuervorrichtung 7 zu dem Solenoidventil 16 übermittelt und im Ansprechen auf einen derartigen Schließbefehl wird die Lieferung von Steuerluft angehalten und die Hauptventile 17 werden geschlossen. Folglich wird das Innere des Manipulators 3 unter einem Druck aufrechterhalten, der ein wenig höher als der Druck der ihn umgebenden explosiblen Umgebung ist.
Auf diese Weise kann ein Austreten von Gas aus dem Manipulator 3 überwacht werden, indem der Innendruck des Manipulators 3 erfaßt wird, und ein Einlassen von explosiblem Gas in den Manipulator 3 nach einem derartigen Spülvorgang wird verhindert.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden bei dem explosionssicheren Innendruck-System 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Elektromotoren M1 bis M6 nicht wirksam gemacht, bis ein Gas in dem Manipulator 3 vollständig durch Spülluft ersetzt ist. Folglich kann die Explosionssicherheit mit Gewißheit garantiert werden.
Es ist zu beachten, daß, während Luftströmungsmesser der Integrationsbauart für die Luftströmungsmesser 6a und 6b bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden, diese nicht von einer derartig bestimmten Bauart sein müssen und Luftströmungsmesser irgendeiner anderen Bauart, wie beispielsweise der Bauart zum Messen der momentanen Durchflußleistung, als derartige Luftströmungsmesser 6a und 6b angewendet werden können. Bei diesem Beispiel werden zeitintegrierte Werte von momentanen Meßmengen verwendet.
Des weiteren kann eine Änderung der Strömungsmenge, die durch Änderungen des Drucks und der Temperatur in der Strömungsbahn der Spülluft, die vorstehend beschrieben ist, bewirkt wird, durch das Vorsehen eines Temperaturerfassers und eines Druckerfassers in der Strömungsbahn der Spülluft und durch Ausführen einer Strömungsbahnkorrekturberechnung mittels der Steuervorrichtung 7 für den Manipulator 3 bewältigt werden. Es sollte beachtet werden, daß ein Luftströmungsmesser mit einer Temperatur- und Druckkorrekturfunktion für jeden der vorstehend beschriebenen Luftströmungsmesser angenommen werden kann. Der vorstehend beschriebene Druck und die vorstehend beschriebene Temperatur werden unter Verwendung der nachstehend angegebenen bekannten Ausdrücke (1) und (2) korrigiert:
Ct = [(273 + t&sub0;) / (273 + t] ..................... (1)
Cp = [1,033 + P) / (1,033 + P&sub0;)] ................... (2)
wobei Ct ein Gastemperaturkorrekturkoeffizient, t&sub0; eine Temperatur des Berechnungszustands, t eine tatsächlich gemessene Temperatur, Cp ein Gasdruckkorrekturkoeffizient, P&sub0; ein Normaldruck des Berechnungszustands und P ein tatsächlich gemessener Normaldruck ist. Aufgrund derartiger Temperaturkorrekturen kann, selbst falls sich die Gesamtrohrlänge von dem Verdichter 8 bis zu dem Anschlußende des Ablaßrohres 5a oder 5b durch den Manipulator 3 ändert oder sich der Einschnürungsgrad außerhalb des Rohres ändert, so daß sich der Rohrströmungswiderstand der Spülluft ändert, eine genaue Strömungsmenge gemäß des Umstandes der derartigen Änderung erfaßt werden. Folglich kann die Strömungsmenge der Spülluft verringert werden und entsprechend kann eine Verringerung der Spülzeit erreicht werden.

Claims

1. Explosionssicheres Innendruck-System (1) mit zumindest einem luftdichten Behälter (3), in dem elektrische Anlagen untergebracht sind, die einen Funken oder ein Feuer erzeugen können,

einem Zuführrohr, das mit dem luftdichten Behälter (3) verbunden ist, zum Hindurchführen von druckbeaufschlagtem Schutzgas in den luftdichten Behälter (3);

einem Ablaßrohr, das mit dem luftdichten Behälter (3) verbunden ist, zum Hindurchablassen des Schutzgases aus dem luftdichten Behälter und

einer Steuereinrichtung, die zu einer Einrichtung zum Erfassen eines Gasdruckes und einer Einrichtung der Integrationsbauart zum Erfassen einer Gasströmungsmenge zugehörig ist und angepaßt ist, den Betrieb der elektrischen Anlagen zu ermöglichen,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) der luftdichte Behälter (3) in einem Manipulator enthalten ist, in dem zumindest zwei Gruppen elektrischer Anlagen (M&sub1;, M&sub2;; M&sub3; ... , M&sub6;) untergebracht sind,

b) das System für jede Gruppe elektrischer Anlagen (M&sub1;, M&sub2;; M&sub3; ..., M&sub6;) ein entsprechendes Ablaßrohr (5a, 5b) aufweist, dessen Schutzgasströmungswiderstand sich aufgrund des Betriebs des Manipulators ändern kann,

c) jedes Ablaßrohr (5a, 5b) in der Schutzgasablaßrichtung mit folgenden aufeinanderfolgenden Einrichtungen versehen ist:

einer Druckerfassungseinrichtung (10), die stromaufwärtig des Teiles des Ablaßrohres (5a, 5b) angeordnet ist, dessen Gasströmungswiderstand sich ändern kann, um zu erfassen, ob der Druck im Inneren des luftdichten Behälters (3) über einer vorbestimmten Druckhöhe ist,

einem Hauptventil (17), das zum Schließen des Ablaßrohres (5a, 5b) angepaßt ist, und

einer Gasströmungsmengen-Meßvorrichtung (6a, 6b) der Integrationsbauart, die an einem Anschlußende des Ablaßrohres (5a, 5b) vorgesehen ist und angepaßt ist, einen integrierten Wert der Schutzgasströmungsmenge vorzusehen, die das Ablaßrohr durchlaufen hat,

d) Steuereinrichtungen (7) vorgesehen sind und angepaßt sind, um zu prüfen, ob die von der Gasströmungsmengen Meßvorrichtung (6a, 6b) vorgegebenen integrierten Werte der Gasströmungsmenge entsprechende vorbestimmte Strömungsmengendaten übersteigen, um die Hauptventile (17) zu schließen, und um zu prüfen, ob nach dem Schließen des entsprechenden Hauptventils (17) die durch die Druckerfassungseinrichtung (10) vorgegebenen entsprechenden Werte des Innendrucks eine vorbestimmte Druckhöhe übersteigen, um den Betrieb der elektrischen Anlagen zu ermöglichen.