EP1674732B1 - Explosionsschutz für ein nichtelektrisches Gerät - Google Patents
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- EP1674732B1 EP1674732B1 EP05023602.5A EP05023602A EP1674732B1 EP 1674732 B1 EP1674732 B1 EP 1674732B1 EP 05023602 A EP05023602 A EP 05023602A EP 1674732 B1 EP1674732 B1 EP 1674732B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0077—Safety measures
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
- A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
Definitions
- the invention provides an explosion protection for a non-electric, hot in the operating state device or unit, in particular for a centrifugal pump for hot fluids.
- the GB-A-2 075 643 discloses an enclosed machine assembly in a noise and / or heat insulated machine housing.
- the enclosed machine unit consists of a diesel engine and a compressor, which are arranged in a sound-absorbing housing.
- the inner wall of the housing is covered with an insulating layer. To cool the unit, the inner wall is provided with cooling surfaces, which are connected to a coolant supply.
- explosion protection in short: explosion protection, for devices or units referred essentially to the ex-protection-compliant selection of electrical components and non-sparking material combinations of devices.
- a new European guideline (RL 94/9 EC) now also considers non-electrical devices as sources of ignition with regard to their potential dangers and accordingly requires measures for safe use in potentially explosive areas. It must be ensured, among other things, that the surface temperature of the device or unit is below the maximum permissible ignition temperature of the relevant hazardous area.
- the ignition temperatures are usually divided into temperature classes.
- the invention is therefore an object of the invention to provide an ex-protection for a non-electric, hot in operation device or unit, which ensures high security with little effort.
- the object is achieved according to the invention by a partial areas, in particular a hot zone, the surface of the device or unit with enclosing enclosing enclosure, wherein a non-explosive, heat dissipating gas is passed with positive pressure in the enclosure and discharged through openings from the enclosure, where gaps remain between the surface of the device or aggregate and the enclosure.
- the invention makes use of a technique which is already known in its principle, but has hitherto been used for other purposes and with a different design: the encapsulation of machine aggregates, which was used in particular for reducing the noise emission.
- the capsule was usually provided on its inner wall with a sound-absorbing layer.
- the preferably made of metal, earthed housing of the invention shields the hot surface of the device or aggregate from the environment, wherein the gas delivered into the enclosure has different effects be generated: around the device or aggregate an ex-free zone is created. Since the gas creates an overpressure in the enclosure, no gas, and thus no explosive atmosphere, can penetrate from the outside. Rather, a constant flow of the pumped gas is maintained to the outside, which otherwise results in a steady current to dissipate heat, which in turn keeps the surface temperature of the enclosure below the required limit.
- the loading of the interior of the enclosure is preferably carried out by an inert gas.
- an inert gas for example, nitrogen can be used. But it can also system air or non-Ex-ambient air are passed through a suitable conveyor system in the enclosure.
- the discharge of the introduced gas from the enclosure can be done in various ways and in different ways. Preference is given to non-contacting gaps between the surface of the device and the housing. This has the advantage that temperature-resistant seals between the hot surface and the housing can be saved as well as a separate device for discharging the introduced gas.
- a device for monitoring the pressure within the enclosure is recommended. This results in a very early warning device that reacts, inter alia, already on a deterioration in the promotion of the heat dissipating gas. An unacceptably high pressure build-up in the enclosure is thereby prevented.
- a device for monitoring any leakage of the device or aggregate may be useful, as this also allows an early response to possible disturbances.
- the drawing shows a driven by a separately mounted electric motor 1 centrifugal pump 2, which serves to promote a more than 200 ° C hot medium.
- the housing 5 of the centrifugal pump 2 is heated after a certain delivery time to a maximum value, which would also be over 200 ° C in the event of non-cooling.
- the surface temperature of the assembly consisting of the electric motor 1 and the centrifugal pump 2 that is exposed to the atmosphere 6 must not exceed the limit of 200 ° C. at any point. To meet this requirement, the surface of the housing 5 must be shielded from the atmosphere 6.
- the shielding of the housing 5 with respect to the atmosphere 6 is done by an enclosure 7, which encloses the hot zone and an adjacent cooler area of the centrifugal pump 2, but without having contact with the different surface areas. In fact, gaps 8 remain between the surface of the centrifugal pump 2 and the enclosure 7.
- the housing 7 forms an explosion-proof room 9, which is fed via a pipe 10 with a non-explosive gas from a - not shown - source. It is ensured that the pressure in the space 9 is always above the pressure of the surrounding atmosphere 6. Therefore, no air from the environment can flow into the housing 7. Above all, however, there is a constant, over the column 8 effluent gas leakage from the room 9 in the area. Due to the constant flow of gas into the room 9 Thus, a continuous gas flow, which dissipates part of the heat present in the space 9 in the environment 6. Starting temperature and amount of gas pressed into the space 9 are chosen so that the surface temperature of the enclosure 7 always remains below 200 ° C. This is monitored by means of a thermometer 11.
- thermometer 12 the surface temperature of the pump housing 5 is monitored. This monitoring allows an early reaction to any disturbances, since an increase in the medium temperature is detected at this point rather than at the housing 7. Moreover, can be determined based on the temperature measured here, the time at which the housing 7 may be opened: this is the case when the pump temperature is 195 ° C or less.
- a pressure switch 13 is also provided, with which the pressure in the room 9 is monitored. A malfunction in the system which supplies the gas to the room 9, too much leakage from the room 9 or an impermissible increase in pressure are indicated early, so that remedial measures can be taken in time.
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Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Explosionsschutz für ein nichtelektrisches, im Betriebszustand heißes Gerät oder Aggregat, insbesondere für eine Kreiselpumpe für heiße Fördermedien.
- Die
offenbart ein gekapseltes Maschinenaggregat in einem geräusch- und/oder hitzeisolierten Maschinengehäuse. Das gekapselte Maschinenaggregat besteht aus einem Dieselmotor und einem Kompressor, die in einem schalldämmenden Gehäuse angeordnet sind. Die Innenwandung des Gehäuses ist mit einer Isolierstoffschicht abgedeckt. Zur Kühlung des Aggregates ist die Innenwandung mit Kühlflächen versehen, die mit einer Kühlmittelversorgung verbunden sind.GB-A-2 075 643 - Der Explosionsschutz, kurz: Ex-Schutz, für Geräte oder Aggregate bezog sich in der Vergangenheit im wesentlichen auf die Ex-Schutz-konforme Auswahl elektrischer Bauteile und nichtfunkender Werkstoffkombinationen von Geräten. Durch eine neue europäische Richtlinie (RL 94/9 EG) werden nun auch nichtelektrische Geräte bezüglich ihres Gefahrenpotentials als Zündquelle betrachtet und dementsprechend Maßnahmen zum sicheren Einsatz im Ex-Bereich verlangt. So ist unter anderem sicherzustellen, daß die Oberflächentemperatur des Gerätes bzw. Aggregates unterhalb der maximal zulässigen Zündtemperatur des jeweils in Frage kommenden Ex-Bereiches liegt. Dabei werden die Zündtemperaturen üblicherweise in Temperaturklassen eingeteilt.
- Aufgrund der nun gültigen Regelung müssen fallweise auch für Kreiselpumpen mit hohen Mediumstemperaturen Maßnahmen für den Ex-Schutz getroffen werden. Dies gilt beispielsweise für Pumpen, deren Mediumstemperatur 200°C überschreitet, die aber in Temperaturklasse T3 mit einer maximal zulässigen Temperatur von 200°C betrieben werden sollen. Hier bieten sich auf den ersten Blick verschiedene Maßnahmen an, die aber unter Umständen aus unterschiedlichen Gründen verworfen werden müssen:
- eine Isolierung der Pumpe ist unzulässig, da durch Leckage und Aufkonzentration eine Zündgefahr entstehen könnte;
- eine effektive Kühlung der Pumpe durch ein Fremdmedium, z.B. Wasser, erfordert hohen zusätzlichen Aufwand, der oft nicht bereitgestellt werden kann;
- eine "schwadenhemmende Kapselung" gemäß der europäischen Norm EN13463-3 ist bei bestimmten Ex-Zonen und aufgrund der komplexen Geometrie des abzudichtenden Gegenstandes häufig nicht anwendbar.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Ex-Schutz für ein nichtelektrisches, im Betriebszustand heißes Gerät oder Aggregat zu schaffen, der bei geringem Aufwand eine hohe Sicherheit gewährleistet.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine nur Teilbereiche, insbesondere eine heiße Zone, der Oberfläche des Gerätes oder Aggregates mit Abstand umschließende Einhausung, wobei ein nicht explosionsfähiges, Wärme abführendes Gas mit Überdruck in die Einhausung geleitet und über Öffnungen aus der Einhausung abgeführt wird, wobei Spalte zwischen der Oberfläche des Gerätes oder Aggregates und der Einhausung verbleiben.
- Die Erfindung greift hier auf eine Technik zurück, die in ihrem Prinzip bereits bekannt ist, bisher jedoch für andere Zwecke und mit anderer Gestaltung verwandt wurde: die Kapselung von Maschinenaggregaten, die insbesondere zur Reduzierung der Geräuschemission eingesetzt wurde. Zu diesem Zweck war die Kapsel meist an ihrer Innenwandung noch mit einer schalldämpfenden Schicht versehen.
- Die vorzugsweise aus Metall bestehende, geerdete Einhausung der Erfindung schirmt die heiße Oberfläche des Gerätes oder Aggregates gegenüber der Umgebung ab, wobei durch das in die Einhausung geförderte Gas verschiedene Wirkungen erzeugt werden: Um das Gerät oder Aggregat herum wird eine Ex-freie Zone geschaffen. Da durch das Gas ein Überdruck in der Einhausung erzeugt wird, kann kein Gas, also auch keine Ex-Atmosphäre, von außen eindringen. Vielmehr wird ein ständiger Strom des geförderten Gases nach außen aufrechterhalten, womit sich im übrigen ein stetiger Strom zur Abführung von Wärme ergibt, was wiederum die Oberflächentemperatur der Einhausung unter dem geforderten Grenzwert hält.
- Die Beaufschlagung des Innenraumes der Einhausung erfolgt vorzugsweise durch ein inertes Gas. So kann beispielsweise Stickstoff verwendet werden. Es kann aber auch Systemluft oder Nicht-Ex-Umgebungsluft durch ein geeignetes Fördersystem in die Einhausung geleitet werden.
- Die Abführung des eingeleiteten Gases aus der Einhausung kann auf verschiedene Weise und auf verschiedenen Wegen erfolgen. Bevorzugt werden nichtberührende Spalte zwischen der Oberfläche des Gerätes und der Einhausung. Dies hat den Vorteil, daß temperaturbeständige Dichtungen zwischen der heißen Oberfläche und der Einhausung ebenso eingespart werden wie eine separate Vorrichtung zur Abführung des eingeleiteten Gases.
- Zur Erreichung einer erhöhten Sicherheit wird empfohlen, eine Vorrichtung zur Überwachung der Oberflächentemperatur des Gerätes und der Einhausung vorzusehen. Hierdurch wird nicht nur die Einhaltung einer vorgeschriebenen Maximaltemperatur sichergestellt. Überdies werden Störungen, die sich durch einen Temperaturanstieg bemerkbar machen, frühzeitig erkannt, was wiederum die Übermittlung eines Störsignals und/oder die frühzeitige Abschaltung des betroffenen Gerätes oder Aggregates ermöglicht.
- Außerdem wird eine Vorrichtung zur Überwachung des Druckes innerhalb der Einhausung empfohlen. Hierdurch ergibt sich eine sehr früh ansprechende Warneinrichtung, die unter anderem bereits auf eine Beeinträchtigung in der Förderung des Wärme abführenden Gases reagiert. Ein unzulässig hoher Druckaufbau in der Einhausung wird hierdurch verhindert.
- Schließlich kann auch eine Vorrichtung zur Überwachung etwaiger Leckagen des Gerätes oder Aggregates von Nutzen sein, da auch diese ein frühzeitiges Reagieren auf mögliche Störungen erlaubt.
- Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine durch einen separat aufgestellten Elektromotor 1 angetriebene Kreiselpumpe 2, die der Förderung eines mehr als 200°C heißen Mediums dient.
- Durch das über einen Saugstutzen 3 eintretende und über einen Druckstutzen 4 austretende Fördermedium wird das Gehäuse 5 der Kreiselpumpe 2 nach einer gewissen Förderdauer auf einen Maximalwert erhitzt, der bei nicht erfolgender Kühlung ebenfalls über 200°C läge. Um in der Ex-Temperaturklasse T3 einsetzbar zu sein, darf aber die der Atmosphäre 6 ausgesetzte Oberflächentemperatur des aus Elektromotor 1 und Kreiselpumpe 2 bestehenden Aggregates an keiner Stelle die Grenze von 200°C überschreiten. Um dieser Forderung zu genügen, muß die Oberfläche des Gehäuses 5 gegenüber der Atmosphäre 6 abgeschirmt werden. Dies kann allerdings nicht in einer Weise geschehen, wie bei den mit dem Saugstutzen 3 und dem Druckstutzen 4 der Kreiselpumpe 2 verbundenen - hier nicht dargestellten - Rohrleitungen, nämlich durch eine auf der Oberfläche angebrachte Isolierung. Würde nämlich am Pumpengehäuse 5 eine nicht mit Sicherheit auszuschließende Leckage auftreten, entstände eine Zündgefahr.
- Die Abschirmung des Gehäuses 5 gegenüber der Atmosphäre 6 geschieht durch eine Einhausung 7, die die heiße Zone und einen angrenzenden kühleren Bereich der Kreiselpumpe 2 umschließt, ohne jedoch Kontakt mit den verschiedenen Oberflächenbereichen zu haben. Tatsächlich verbleiben Spalte 8 zwischen der Oberfläche der Kreiselpumpe 2 und der Einhausung 7.
- Die Einhausung 7 bildet einen Ex-geschützten Raum 9, der über eine Rohrleitung 10 mit einem nicht explosionsfähigen Gas aus einer - nicht dargestellten - Quelle beschickt wird. Dabei ist sichergestellt, daß der Druck im Raum 9 stets über dem Druck der umgebenden Atmosphäre 6 liegt. Daher kann keine Luft aus der Umgebung in die Einhausung 7 einströmen. Vor allem aber ergibt sich eine ständige, über die Spalte 8 abfließende Leckage des Gases aus dem Raum 9 in die Umgebung. Aufgrund des ebenfalls ständigen Nachfließens von Gas in den Raum 9 entsteht so ein steter Gasstrom, der einen Teil der im Raum 9 vorhandenen Wärme in die Umgebung 6 abführt. Ausgangstemperatur und Menge des in den Raum 9 gedrückten Gases sind so gewählt, daß die Oberflächentemperatur der Einhausung 7 stets unterhalb von 200°C bleibt. Dies wird mit Hilfe eines Thermometers 11 überwacht.
- Durch ein Thermometer 12 wird die Oberflächentemperatur des Pumpengehäuses 5 überwacht. Diese Überwachung erlaubt ein frühzeitiges Reagieren auf etwaige Störungen, da ein Ansteigen der Mediumstemperatur an dieser Stelle eher erkannt wird als an der Einhausung 7. Im übrigen läßt sich anhand der hier gemessenen Temperatur der Zeitpunkt bestimmen, zu dem die Einhausung 7 geöffnet werden darf: dies ist der Fall, wenn die Pumpentemperatur 195°C oder weniger beträgt.
- Schließlich ist auch noch ein Druckwächter 13 vorgesehen, mit dem der Druck im Raum 9 überwacht wird. Eine Störung in dem System, welches das Gas für den Raum 9 liefert, eine zu starke Leckage aus dem Raum 9 oder ein unzulässiger Druckanstieg werden frühzeitig angezeigt, so daß abhelfende Maßnahmen rechtzeitig eingeleitet werden können.
Claims (8)
- Explosionsschutz für ein nichtelektrisches, im Betriebszustand heißes Gerät oder Aggregat, insbesondere für eine Kreiselpumpe (2) für heiße Fördermedien, gekennzeichnet durch eine nur Teilbereiche, insbesondere eine heiße Zone, der Oberfläche des Gerätes oder Aggregates (2) mit Abstand umschließende Einhausung (7), wobei ein nicht explosionsfähiges, Wärme abführendes Gas mit Überdruck in die Einhausung (7) geleitet und über Öffnungen (8) aus der Einhausung (7) abgeführt wird, wobei Spalte zwischen der Oberfläche des Gerätes oder Aggregates (2) und der Einhausung (7) verbleiben.
- Explosionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gas in die Einhausung (7) geleitet wird.
- Explosionsschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abführung des eingeleiteten Gases die Spalte (8) zwischen der Oberfläche des Gerätes oder Aggregates (2) und der Einhausung (7) vorgesehen sind.
- Explosionsschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Oberfläche des Gerätes oder Aggregates (2) und der Einhausung (7) vorhandenen Spalte (8) mit einem temperaturbeständigen isolierenden Dichtmittel verschlossen sind, wobei für die Abführung des eingeleiteten Gases eine separate Vorrichtung vorgesehen ist.
- Explosionsschutz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (11, 12) zur Überwachung der Oberflächentemperatur des Gerätes oder Aggregates (2) und der Einhausung (7).
- Explosionsschutz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (13) zur Überwachung des Druckes innerhalb der Einhausung (7).
- Explosionsschutz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Überwachung etwaiger Leckagen des Gerätes oder Aggregates (2).
- Explosionsschutz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhausung (7) aus Metall besteht und geerdet ist.
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