CZ20235A3 - Svítidlo, zejména do výbušného prostředí - Google Patents

Abstract

Svítidlo, zejména do výbušného prostředí, zahrnující uzavřené pouzdro (1), ve kterém je uspořádán světelný zdroj (2) s napáječem a elektronikou (3). Pouzdro (1) je opatřeno vývodkou (4) pro kabely. Pouzdro (1) je rozděleno přepážkou (5) na komoru (6) světelného zdroje (2) a na komoru (7) elektroniky (3). V přepážce (5) mezi komorami (6, 7) je uspořádána jednak průchodka (8) pro kabely a jednak vyrovnávač (9) tlaku Ex d. Komora (7) elektroniky (3) je opatřena vývodkou (4) pro kabely a je s okolním prostředím propojena vyrovnávačem (10) tlaku Ex e.

Description

Svítidlo, zejména do výbušného prostředí

Oblast techniky

Vynález se týká svítidla, zejména do výbušného prostředí, zahrnujícího uzavřené pouzdro, ve kterém je uspořádán světelný zdroj s napáječem a elektronikou a pouzdro je opatřeno vývodkou pro kabely.

Dosavadní stav techniky

Výrobci osvětlení do výbušného prostředí využívají několik základních typů ochrany, které jsou specifikovány normami z řady EN 60079 (převzatá ČSN EN 60079, mezinárodní IEC 60079). Existuje tedy více způsobů jak zabránit vznícení okolní výbušné atmosféry od elektrického zařízení. Nejběžněji uplatňované způsoby ochrany pro svítidla jsou popsány v normách:

EN 60079-0: Výbušné atmosféry

EN 60079-1: Plyn - Pevný závěr „d“

EN 60079-7: Plyn - Zajištěné provedení „e“

EN 60079-11: Plyn - Jiskrová bezpečnost „i“

EN 60079-15: Plyn - Typ ochrany „n“

EN 60079-18: Plyn a prach - Zalití zalévací hmotou „m“

EN 60079-31: Prach - Ochrana krytem „t“

V dané oblasti techniky se používají následující označení:

Ex e - Označení ochrany využívající - EN 60079-7: Plyn - Zajištěné provedení „e“

Ex d - Označení ochrany využívající - EN 60079-1: Plyn - Pevný závěr „d“

Ex de - Označení ochrany využívající - EN 60079-7: Plyn - Zajištěné provedení „e“ a EN

60079-1: Pevný závěr „d“

Ex t - Označení ochrany využívající - EN 60079-31: Prach - Ochrana krytem „t“

IP krytí - IP - ochrana proti vniknutí cizího tělesa (ang. Ingress Protection) udává odolnost elektrických zařízení proti vniknutí cizího tělesa a vniknutí kapalin

IP 66 - Úplná ochrana proti vniknutí prachu a ochrana proti intenzivně stříkající vodě

IP 68 - Úplná ochrana proti vniknutí prachu a ochrana proti potopení do vody

LED - Elektroluminiscenční dioda (Light-Emitting Diode) j e dioda emituj ící světlo, j edná se tedy o zdroj světla

Zóna 1/21 - Kombinace následujících pojmů: Zóna 1 - Prostor, ve kterém může vzniknout výbušná plynná atmosféra za normálního provozu

- 1 CZ 2023 - 5 A3

Zóna 21 - Prostor, ve kterém může výbušná atmosféra tvořena oblakem zvířeného hořlavého prachu ve vzduchu vznikat příležitostně v normálním provozu

Jsou známá provedení svítidel, u kterých je prostor s elektronikou a světelnými zdroji, dnes již obvykle tvořenými LED čipy, uzavřen v komoře, která má stupeň ochrany Ex d (EN 60079-1), Ex t (EN 60079-31) a výrobci se obvykle snaží dosáhnout stupně krytí IP66 a IP68.

Nevýhodou tohoto řešení je riziko kondenzace vodních par v komoře u konstrukčních provedení, které využívají zejména zatmelené spáry a dosahují vysokého IP krytí. Zde dochází k úplnému nebo částečnému utěsnění systému.

V důsledku změny vnitřní teploty, z důvodu tepelných ztrát, při provozu zařízení se ohřívá vnitřní atmosféra komory a tím dochází ke změně tlaku v komoře. Při uvažování teplotního gradientu mezi okolím a vnitřním prostorem je riziko kondenzace vody ve vnitřním prostoru násobně vyšší.

Důsledkem kondenzace vody je riziko poškození citlivé elektroniky, které vede k nefunkčnosti zařízení. Dále pokud se kondenzát vyskytuje na průhledných částech svítidla, potom negativně ovlivní celkovou efektivitu i směr svícení a tím tedy snižuje celkovou účinnost osvětlení.

Cílem vynálezu je tedy navrhnout takové provedení svítidla do výbušného prostředí, které by odstraňovalo nedostatky stavu techniky.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje svítidlem, zejména do výbušného prostředí, zahrnujícím uzavřené pouzdro, ve kterém je uspořádán světelný zdroj s napáječem a elektronikou a pouzdro je opatřeno vývodkou pro kabely, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pouzdro je rozděleno přepážkou na komoru světelného zdroje a na komoru elektroniky, přičemž v přepážce mezi komorami je uspořádána jednak průchodka pro kabely a jednak vyrovnávač tlaku Ex d a komora elektroniky je opatřena vývodkou pro kabely a je s okolním prostředím propojena vyrovnávačem tlaku Ex e.

Hlavní výhodou svítidla podle vynálezu při porovnání se svítidly podle stavu techniky je možnost výměny vzduchu s okolím a tím eliminace srážení vodní vlhkosti uvnitř svítidla a to při zachování vysokého IP krytí svítidla.

Podle výhodného provedení vyrovnávač tlaku Ex d zahrnuje duté těleso s krycím víčkem a těsnicím kroužkem, přičemž duté těleso je vyplněno porézní kovovou výplní pro zajištění výměny vzduchu resp. vyrovnání tlaku a případně uhašení plamene eventuálního výbuchu.

Podle dalšího výhodného provedení vyrovnávač tlaku Ex e zahrnuje duté těleso s krycím víkem a těsnicím kroužkem, přičemž v dutém tělesu je uspořádána membrána pro zajištění výměny vzduchu mezi komorou elektroniky a vnější atmosférou a k odvodu vzdušné vlhkosti.

Podle dalšího výhodného provedení je průchodka je tvořena průchodkou Ex d.

Podle dalšího výhodného provedení je vývodka je tvořena vývodkou s ochranou Ex e, Ex t, IP66, IP68.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže popsán na příkladu konkrétního provedení svítidla podle vynálezu, zobrazeného na přiložených vyobrazeních, na kterých představují:

- 2 CZ 2023 - 5 A3 obr. 1 - schématické zobrazení svítidla do výbušného prostředí obr. 2 - příklad provedení svítidla do výbušného prostředí se skleněným tubusem obr. 3 - schématické zobrazení vyrovnávače tlaku Ex d obr. 4 - schématické zobrazení vyrovnávače tlaku Ex e

Příklady uskutečnění vynálezu

Svítidlo podle obr. 1 je určené pro použití v zóně 1/21 s ochranou Ex de a stupněm krytí IP68, tedy v prostředí s možným výskytem výbušné atmosféry. Svítidlo zahrnuje uzavřené pouzdro 1, které je rozděleno přepážkou 5 na komoru 6 světelného zdroje 2 a na komoru 7 elektroniky 3.

Komora 6 světelného zdroje 2 má ochranu Ex d, Ex t. Ochrany Ex d a Ex t se dosahuje splněním požadavků norem EN 60079-0, EN 60079-1 a EN 60079-31, kde jsou vypsány všechny možné požadavky, od specifikace, jak lze konstruovat spáry mezi jednotlivými částmi krytu, až po předepsané laboratorní zkoušky.

Na obr. 2 je schematicky zobrazeno konkrétní provedení svítidla podle vynálezu. Komoru 6 světelného zdroje tvoří polykarbonátový nebo skleněný tubus 13 uzavřený na obou stranách hliníkovými odlévanými víčky 11, 12. Ve větším víčku 12 je uspořádána přepážka 5 a současně umístěna komora 7 elektroniky 3, která má ochranu Ex e, Ex t. Ochrany Ex e, Ex t se dosahuje splněním požadavků norem EN 60079-0, EN 60079-7 a EN 60079-31, kde jsou vypsány všechny možné požadavky, od přesné specifikace, jaká elektronická zařízení mohou být v komoře umístěna (musí být nejiskřivá a certifikovaná) až po předepsané laboratorní zkoušky.

V komoře 6 světelného zdroje je uspořádán hliníkový profil, který na jedné straně nese světelný zdroj 2, tvořený LED čipy a na opačné straně napáječ pro transformaci střídavého proudu ze sítě na stejnosměrný proud pro napájení světelného zdroje 2.

V přepážce 5 mezi komorami 6, 7 (viz obr. 1) je uspořádána průchodka 8 Ex d pro kabely a vyrovnávač 9 tlaku Ex d.

Komora 7 elektroniky 3 je s okolním prostředím propojena vývodkou 4 pro kabely s ochranou Ex e, Ex t, IP66, IP68 a vyrovnávačem 10 tlaku Ex e.

Vyrovnávač 9 tlaku Ex d (viz obr. 3), uspořádaný v přepážce 5 mezi komorami 6, 7, tvoří duté těleso 14 s krycím víčkem 15 a těsnicím kroužkem 16, přičemž duté těleso 14 je vyplněno porézní kovovou výplní 17 pro zajištění výměny vzduchu resp. vyrovnání tlaku a případně uhašení plamene eventuálního výbuchu. Kovová výplň 17 je v popisovaném příkladu provedení zhotovena spékáním kuliček kovu při zachování mezer mezi nimi napříč celým objemem, takže vzduch může proudit přes kovovou výplň 17 oběma směry, ale v případě prudkého nárůstu tlaku (například výbuch) je průtočné množství a rychlost proudění v pórovité struktuře kovové výplně 17 výrazně sníženo, takže případný plamen po cestě touto výplní 17 zhasne a ven už vyjde jen uhašený plyn.

Vzduch z dutého tělesa 14 proudí volně oběma směry. Krycí víčko 15 je jen krycí prvek, nemá žádné zvláštní těsnící vlastnosti. Po obvodu krycího víčka 15 jsou otvory, které proudění zjednodušují. Krycí víčko 15 ale není těsně nasazeno a po celém obvodu jsou spáry mezi krycím 15 víčkem a dutým tělesem 14.

Vyrovnávač 10 tlaku Ex e (viz obr. 4) mezi komorou 7 elektroniky 3 a vnějším prostředím, tvoří duté těleso 18 s krycím víkem 19 a těsnicím kroužkem 20, přičemž v dutém tělesu 18 je uspořádána

- 3 CZ 2023 - 5 A3 membrána 21. Vyrovnávač 10 tlaku Ex e slouží k zajištění výměny vzduchu mezi komorou 7 elektroniky 3 a vnějším prostředím a k odvodu vzdušné vlhkosti.

Membrána 21 je propustná, takže vzduch může z dutého tělesa 18 proudit oběma směry. Membrána 5 21 slouží i jako ochrana proti vodě, aby neměla přímou cestu skrz vyrovnávač 10 tlaku Ex e.

Sekundární funkce membrány 21 může být taková, že jedním směrem nepropouští vzdušnou vlhkost (hydrofobní materiál), to ovšem nemusí být nutně pravidlem. Mezi dutým tělesem 18 a krycím víkem 19 jsou vytvořeny otvory, kterými vzduch volně proudí.

Světelný zdroj 2, tvořený LED čipy, je sice vysoce účinný a efektivní, ale přesto přetváří určité procento elektrické energie v odpadní teplo. Pokud je okolní atmosféra výrazně chladnější, než je provozní teplota svítidla, hrozí srážení vlhkosti ve svítidle, což by mohlo způsobit poškození citlivé elektroniky a také snížení efektivity svícení.

U svítidla podle vynálezu je problém kondenzace vody ve vnitřních prostorách svítidla eliminován tím, že vyrovnávač 9 tlaku Ex d mezi komorami 6, 7 a následně vyrovnávač 10 tlaku Ex e z komory 7 elektroniky 3 do okolního prostředí zajišťují volný průtok atmosféry mezi okolím a vnitřními prostory svítidla, aniž by negativně ovlivňovaly stupeň ochrany, při současném dosažení krytí IP66 a IP68.

Claims (5)

1. Svítidlo, zejména do výbušného prostředí, zahrnující uzavřené pouzdro (1), ve kterém je uspořádán světelný zdroj (2) s napáječem a elektronikou (3) a pouzdro (1) je opatřeno vývodkou (4) pro kabely, vyznačující se tím, že pouzdro (1) je rozděleno přepážkou (5) na komoru (6) světelného zdroje (2) a na komoru (7) elektroniky (3), přičemž v přepážce (5) mezi komorami (6, 7) je uspořádána jednak průchodka (8) pro kabely a jednak vyrovnávač (9) tlaku Ex d a komora (7) elektroniky (3) je opatřena vývodkou (4) pro kabely a je s okolním prostředím propojena vyrovnávačem (10) tlaku Ex e.

2. Svítidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že vyrovnávač (9) tlaku Ex d zahrnuje duté těleso (14) s krycím víčkem (15) a těsnicím kroužkem (16), přičemž duté těleso (14) je vyplněno porézní kovovou výplní (17) pro zajištění výměny vzduchu resp. vyrovnání tlaku a případně uhašení plamene eventuálního výbuchu.

3. Svítidlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vyrovnávač (10) tlaku Ex e zahrnuje duté těleso (18) s krycím víkem (19) a těsnicím kroužkem (20), přičemž v dutém tělesu (18) je uspořádána membrána (21) pro zajištění výměny vzduchu mezi komorou (7) elektroniky (3) a vnější atmosférou a k odvodu vzdušné vlhkosti.

4. Svítidlo podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že průchodka (8) je tvořena průchodkou Ex d.

5. Svítidlo podle nároku 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že vývodka (4) je tvořena vývodkou s ochranou Ex e, Ex t, IP66, IP68.