EP2566585A1 - Druckentlastungsvorrichtung für druckfest gekapselte gehäuse - Google Patents

Druckentlastungsvorrichtung für druckfest gekapselte gehäuse

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Publication number
EP2566585A1
EP2566585A1 EP11718060A EP11718060A EP2566585A1 EP 2566585 A1 EP2566585 A1 EP 2566585A1 EP 11718060 A EP11718060 A EP 11718060A EP 11718060 A EP11718060 A EP 11718060A EP 2566585 A1 EP2566585 A1 EP 2566585A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
relief device
pressure relief
edge
pressure
porous body
Prior art date
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Granted
Application number
EP11718060A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2566585B1 (de
Inventor
Helmut Würz
Bernd Limbacher
Wolf Hermann
Julia HORNIG
Detlef MARKUS
Uwe Klausmeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
R Stahl Schaltgeraete GmbH
Original Assignee
R Stahl Schaltgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by R Stahl Schaltgeraete GmbH filed Critical R Stahl Schaltgeraete GmbH
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Publication of EP2566585A1 publication Critical patent/EP2566585A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2566585B1 publication Critical patent/EP2566585B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C4/00—Flame traps allowing passage of gas but not of flame or explosion wave

Definitions

  • the invention relates to a Druckentlastungsvorrich ⁇ device for a protective housing for pressure-resistant encapsulation of resources that can form ignition sources.
  • Such protective housings are used primarily for encapsulating electrical equipment that can be used in potentially explosive environments.
  • electrical equipment may as ignition sources we ken ⁇ circumstances. Are in the flameproof enclosure explosionsfä ⁇ hige gases or gas mixtures penetrated, this ver ⁇ puff or explode. The resulting pressure must not damage in a way or destruc ⁇ ren the housing so that the flame or hot particles pass to the outside. The housing must withstand the occurring maximum explosion pressure.
  • the US 4,180,177 proposes to form a window on a flameproof enclosure, in which a plate made of a foam, consisting of stainless steel, is provided.
  • This metal foam sheet has a out.
  • the ⁇ ches pore volume and thus permits the outflow of both unburned and burned gases from the housing volume, the metal foam at the same time acts as a result of its cooling ⁇ effective as an effective flame arrestor.
  • DE 1170346 proposes as a flame arrester also porous metal body as well as metal wool before. Next ceramic filters and porous sintered Eisenkör mentioned ⁇ by the flame arrester.
  • each channel leading from the inside of the housing must have a narrow gap width and a considerable length.
  • the flame arrester ensures this by appropriate dimensioning of mesh size or pore size and pore volume.
  • the conditions with regard to the gap width occurring and thus the flame penetration safety must be observed not only on the filter body itself, but also at its transition to its enclosure. This must insbesonde ⁇ re also be ensured in the case of acting on the filter body housing increased internal pressure that can occur during an explosion or deflagration in the housing interior.
  • the pressure relief device has a receiving body with a passage in which a porous body is arranged. This is taken at its edge in or on the receiving body, which may be formed as a separate component or part of the housing wall.
  • the edge comprises the outer peripheral surface and the two radially outer edge zones of the preferably flat surfaces, through which gases can flow into and out of the housing.
  • the edge is already provided with a pore closure, if at least one of the aforementioned surfaces have closed pores. This can Flammen press- particular proposals at the edge of the porous body by avoiding the ⁇ . Thereby improving the vorgenomme ⁇ ne of the porous body marginal pore closure, the safety of the pressure relief device ⁇ against flame.
  • the porous body may be formed for example by a Fa ⁇ ser für. It may be here to irregular shapes ⁇ SSIG arranged fibers, for example made of metal, which are joined together, for example by sintering, so as to form a rigid metal felt-like body with ho ⁇ hem pore volume.
  • the fibers may consist of a ⁇ a uniform or different metals.
  • porous body of wire ⁇ For example, a mesh or a knitted fabric made of wire, a single-layer or multi-layer fabric made of wire, wire mesh structures or the like can serve for this purpose.
  • multi-layered constructed wire mesh composite panels consist for example of interconnected planar mesh ⁇ arrangements of wire. In this case can the same or different wires with the same or different diameters and material characteristics for use kom ⁇ men in the individual layers, as well as in the different layers.
  • porous body metal body in the shape of several layers of expanded metal or Bandwickelanord ⁇ voltages.
  • the porous body may be a tall Me ⁇ sintered body made by sintering individual interconnected metal particles.
  • the metal particles may be metal balls ⁇ uniform or different diameters or otherwise formed metal ⁇ body of the same or different metals.
  • the edge-side closure according to the invention pores of the body obstructs a ent ⁇ yaken for example, in the case the flame path in the edge area of the fiber structure.
  • the edge-side Porenver ⁇ circuit prevents the bypass of the porous body by the flame. Thus, even at the edge of the porous body no flame penetration.
  • a pre ⁇ voltage of the edge of the porous body may be placed against a provided on the receiving body seat to complete by a fixed abutment of the edge on the seat surface, the pores of the porous body to the outside.
  • the fixed contact between the edge and the seat is preferably achieved by a clamping device.
  • the seat can be conical.
  • the edge is then preferably before ⁇ a similar conical, machined bearing surface.
  • the mechanical processing can ⁇ example, be a grinding operation, a laser cutting processing or similar processing which leaves a smooth surface.
  • smooth here is an area verstan ⁇ whose surface roughness is at most as large as the maximum pore cross-section of the porous body.
  • the roughness of the contact surface is, however, lower.
  • the thus given gap-free fit of the porous body are disposed between the porous material and the surrounding material, so the seat surface, no column is present, the big ⁇ SSER than that of the porous material are. thus, an environmental Preventing the porous body due to hot gases, particles or flames.
  • the pore closure causes the resulting flames to remain trapped in the housing and not escape to the outside.
  • the pressure relief device allows (ge ⁇ cooled) gases escape and thus reduces the peak pressure occurring in the housing. The mechanical strength of the protective housing required for pressure-resistant encapsulation can thus be reduced.
  • this material forms a porous body to the edge of the closing ⁇ tire, on the one hand closes the pores and on the other without a gap sits in the receiving body.
  • ⁇ to additionally these tires can be ⁇ glued or by any other sealant in this gesi ⁇ chert in the receiving body.
  • the edge of the porous body enclosing material metal or non-metal
  • This seal preferably forms a plas ⁇ table in the peripheral pores of the porous body.
  • a collar may be provided on the tire is sealingly ver ⁇ connected to the receiving body for example by potting.
  • the seal is axially spaced from the porous body. Deformations of the porous body, for example, as a result of explosions inside the housing do not damage the seal, so that marginal gap freedom emergege ⁇ remains.
  • the tire and the collar also separate the potting from the porous body, so that the penetration of possibly low-viscosity potting compound is avoided in the porous body.
  • a membrane can also be provided, preferably gas permeable ⁇ the passage of Aufnähme stressess but it watertight seals.
  • the Membrane can also be formed of gas-impermeable and or vapor-impermeable material. Additionally or alternatively, a splash guard may be provided.
  • FIG. 2 shows the pressure relief device according to FIG. 1, in a perspective vertical sectional view
  • Figure 3-6 various structures for an applicable in the pressure relief device of Figure 2 porö ⁇ sen body
  • FIG. 7 shows a modified embodiment of the pressure relief ⁇ apparatus of Figure 1, in perspective, vertical sectional view,
  • FIG. 8 shows a porous body with pore closure, in a separate perspective vertical sectional view
  • Figure 9 shows the edge of the body of Figure 8, in perspec ⁇ TiVi shear vertical sectional view
  • FIG. 11 u. 12 different porous bodies for the Pressure relief device according to Figure 10, in perspektivi ⁇ shear vertical sectional view,
  • FIG. 13 shows a further modified embodiment of the pressure relief device according to the invention, in a perspective vertical sectional view
  • a protective housing 10 which houses several not illustrated components, wherein ⁇ game as electrical devices such as circuit boards, operating equipment, electronic or electrical components and the like which may act operation or in the event of an error as sources of ignition.
  • the protective housing has a pressure-resistant wall 11, which encloses the interior 12 of the protective housing 10.
  • the interior 12 is not hermetically sealed against the environment. It can thus reach combustible gases in the interior 12.
  • the wall 11 is so far dense, as at any point openings or gaps are provided through which a flameout could occur.
  • the wall 11 comprises side parts 13, 14, an upper end 15 and a bottom 16. Both at the side parts 13, 14 and at the upper end 15 and / or the bottom 16 may be provided an opening 17 into which a pressure relief device 18th is used. This establishes a gas-permeable connection between the interior 12 and the environment, wherein it preferably has a low flow resistance, in order to reduce the size of the resulting pressure peaks even when expiring explosive reactions in the interior 12 by emerging gases can flow out quickly and easily.
  • the pressure relief device 18 is illustrated separately in FIG. 2 in a first embodiment.
  • the pressure relief device 18 has a receiving body 19 with a central through-passage 20.
  • the receiving body 19 may, as shown, in all embodiments ⁇ forms a separate part or alternatively also be formed as part of the housing wall 11. This one is for this purpose seen to connect the interior 12 of the protective housing 10 with the um ⁇ environment in pressure-compensating manner.
  • Passage channel 20 may be limited in cross section round or polygonal.
  • the cross section is circular.
  • the receiving body 19 may be provided at its upper in Figure 2, in use the interior 12 of the protective housing 10 ⁇ facing end with a flange 21 which rests against the inside of the wall 11, for example on the bottom 16.
  • the outer periphery of the receiving body 19 may be provided with attachment means 22 such as an external thread, which serves to secure the pressure relief device 18 in the opening ⁇ 17th This can be provided with a corresponding internal thread.
  • the receiving body 19 to receive a securing nut on the outer thread 22 or ⁇ be provided with Other pe ⁇ gen securing or fastening means.
  • a porous body 23 is arranged, which serves as a flame barrier.
  • the porous body 23 is formed as a flat disc-shaped body having a circular outline and a uniform thickness.
  • the receiving body 19 has a transversely through the passage 20 extending screen bottom 24, which may for example be integral part of Aufnah ⁇ me stressess 19 and is rigid. It has a large number of holes that allow free passage of gas.
  • the porous body 23 is located on the inner side 12 facing side of the sieve tray 24th
  • the porous body 23 preferably has a close-meshed scaly structure.
  • it consists, as shown in Fi gur ⁇ 2, arranged in several superimposed wire grids.
  • the multiple grid layers 25 can be arranged loosely on ⁇ each other or connected to each other.
  • each mesh layer 25 is composed of groups in parallel on ⁇ parent wires, wherein the wires of one group cross the wires of the other group and are provided at the crossing points, for example spot welds, the lattice layers 25 may also be connected by welds, solder bumps or the like with each other.
  • the grid layers 25 may also be wire mesh or wire mesh, wherein the various ⁇ mesh layers 25 may be interconnected or may be arranged loosely on top of each other.
  • the porous body 23 has a surface 26 facing the interior 12, a surface 27 lying on the sieve bottom 24 and an edge 28.
  • the edge 28 is at least partially, at least on the outer Randflä ⁇ che 28 a of a sleeve 29 made of soft metal, in ⁇ example, tin , which also passes at least ei ⁇ ner side, for example, the side 26, in an annular collar 30 which rests on an outer annular zone of the surface 26.
  • the sleeve 29 and the annular collar 30 are so soft that they sealingly presses under pressure at least on the outer ring ⁇ zone of the surface 26 and thus forms a pore closure 31.
  • the cuff 29 is a plastic seal.
  • a clamping nut 33 is screwed, which, for example, on the surface 26 side facing ei ⁇ ne groove for receiving the annular collar 30 may have. If the clamping nut 33 is tightened, it presses the annular collar 30 in the axial direction to the outer edge of the surface 26 and leaves the plastic material of the sleeve 29 axially and then possibly radially inwardly flow, so that the outer pores of the porous body 23 at its edge 28 securely closed. All may be facing ⁇ handenen gaps are sealed so far that no Flam ⁇ ⁇ men pressschlag is mög Lich bypassing the porous body 23 here.
  • the passage 20 may also be closed with a diaphragm 34.
  • a diaphragm 34 This consists for example of a material, as it is used for many weatherproof clothing ⁇ pieces.
  • the diaphragm 34 may be secured by a rubber boot 35 or similar means to the outboard port of the pressure relief device 18.
  • the membrane 34 may be formed of a non-vapor permeable material.
  • the membrane 34 can be supported from the inside by a grid 36.
  • the pressure relief device 18 described so far operates as follows:
  • the screwed into the opening 17 pressure relief ⁇ device 18 keeps the porous body 23 in connection with the Aufnähme Sciences 19 in gapless composite.
  • the porous body 23 forms a pressure relief filter, which at the edge is covered with a soft metal ring, for example in the form of the sleeve 29.
  • the membrane 34 closes the passage 20 waterproof to the outside.
  • the membrane 34 is preferably atmungsak ⁇ tive and can thus be befindliches in the inner space 12 gasför ⁇ Miges water (water vapor) escape from the inner space 12, whereby an excessive moistening of the inner space 12 is the vermie ⁇ .
  • FIG. 3 An alternative embodiment of such a body 23 is shown in Figure 3, which reproduces the plan view of such a body in sections.
  • the body 23 here consists of a tissue cooling Mate ⁇ rials, such as wire, wire rope, ceramic rope o- or the like. Several such layers can be connected together to form a fle ible ⁇ or rigid body.
  • FIG. 4 it is alternatively possible to form the body 23, as shown in FIG. 4 in a fragmentary plan view, by means of an unordered arrangement of fibers or threads, for example made of a metal or other materials such as ceramic or a mixture of different fibers, eg also ceramic fibers and metal fibers can exist.
  • Figure 4 shows the top view of a sintered metal fiber ⁇ body, which is designed so that the pores in it are indeed different sizes, but no pore is so large that a flameout would be possible.
  • the porous body 23 is ⁇ be there from a number of interconnected metal beads preferably of predominantly the same size. They may have been interconnected by a sintering process.
  • the mold body 23, as shown in 6 in egg ⁇ ner fragmentary plan view may show, be formed by corrugated pointwise interconnected metal strips, which are arranged for example in several layers one above the other lie ⁇ quietly to form the air permeable body 23rd
  • the forming in the body 23 according to Figure 6 bands can also have a width which coincides with the Ge ⁇ feliere of the body 23 in which are formed in this embodiment advantageously straight passage gaps, which have a very low flow resistance.
  • a molded body or Pul ⁇ ver may be disposed in the space below the sieve plate 24 or also between the sieve plate 24 and the mold body 23. These can absorb foreign substances from the air. This ensures that foreign substances ⁇ ge ⁇ long in the pores of the body 23 and into the housing can be prevented.
  • the insides of the passage opening 20 may be provided with a coating, which constantly releases silver ions. Characterized the surfaces are lasting protection against germs and bacteria, so that can not form micro-organisms that would clog the Po ⁇ ren the filter or porous body 23rd
  • the pores of the porous body 23 may also be provided with a coating which releases silver ions to preclude germination.
  • the entire pressure relief device 18 or parts dersel ⁇ ben, such as the body 23 and / or the membrane 34 exchange or replace.
  • the rubber sleeve 35 or any other buildin ⁇ actuating ring and optionally torn membrane 34 is removed and replaced by new parts.
  • Figure 7 illustrates a modified embodiment of the pressure relief device 18, for which the previous description, except as explained below, Be ⁇ special features applies accordingly:
  • the passage body 19 is designed without a sieve bottom in order to explain by way of example that this is optional in all embodiments.
  • a flat annular seat 36 is formed to replace the sieve plate 24, which serves to receive the body 23.
  • the body 23 may be madebil ⁇ det according to one of the aforementioned types. It is illustrated separately in FIG. As can be seen, its edge 28 is provided with a pore closure 31, which is formed for example by a plastic material (or a metal). The material around ⁇ closes the edge surface 28a and the outer edges of the Pages 26, 27 without gaps and penetrates into the outer areas of the pores present there.
  • the tire body 37 formed in this way has, as the detail in FIG.
  • FIG. 9 shows in particular, a cylinder jacket-shaped outer side 38 and a flat underside 39 and a planar annular upper side 40. From the latter, a tubular axial extension 41 may extend away, which adjoins the inner edge of the upper side 40.
  • the annular space formed between the wall of the through-channel 20 and the axial extension 41 can be filled with potting compound 42, which ensures a gap-free seating of the body 23 in the passage 20. In addition, it is prevented that the Ver ⁇ casting compound 42 in an uncontrolled manner and penetrates into the porous body 23 before ⁇ closes it.
  • clamping nut 33 can be screwed into the passage 20 to secure the filter body formed from the body 23 and its sheath firmly in the passage 20.
  • FIG. 10 A further embodiment of the pressure relief device 18 is illustrated in FIG. 10 in conjunction with FIG. 11.
  • the preceding statements apply to the embodiments described so far, with the exception of the following explanations:
  • the porous body 23, which may be structured according to each of the aforementioned types, here has a conical edge surface 28a instead of a cylindrical edge surface 28a.
  • This is preferably machined, preferably ⁇ , finely machined, for example by grinding, laser cutting, La ⁇ or the like, so that a machined bearing surface is generated 43rd
  • This one is a preferably also associated with a conical seat 44, which is arranged subsequent to the support surface 36 and concentric with the ⁇ ser.
  • the clamping nut 33 presses with its annular end face on the outer edge of the surface 26 and thus presses the abutment surface 43 against the seat surface 44, to effect a gap-free fit of the body 23.
  • the pore sealing can be formed by a tire-like enclosure of the body 23, 31 also in this form of the receiving body 19, this enclosure preferably again except a plastic material, for example a thermoplastic or a thermoset curing resin or egg ⁇ nem soft metal, eg tin.
  • the enclosure around ⁇ gives the edge 28 of the body 23 and penetrates at least partially ⁇ in the existing there open pores to close them.
  • the enclosure body 45 thus formed may be provided on the outside with a conical bearing surface 46 which cooperates with the seat surface 44 without gaps.
  • the locknut 33 can be used to bias the seat and suppress the formation of crevices.
  • Figure 13 illustrates a further embodiment of the pressure relief device 18 with a passage body 19 is formed, for example, in reference to the From ⁇ operation example according to FIG 10th
  • the body 23 of FIG. 12 may be used.
  • the porous body 23 in an annular Um chargedsisson 45, preferably ⁇ example of a soft metal insert.
  • the example cylindrical edge of the body 23 abuts against the cylindrical inner surface of the enclosure body 45, which lies with its ko ⁇ African outer surface of the conical seat surface of the receiving body 19.
  • an axial compression spring 46 and optionally a pressure distribution ring 47 is arranged between the enclosing body 45 and the clamping nut 33.
  • the clamping nut 33 can be secured with a lock nut 48.
  • the compression spring 46 is formed, for example, in the manner of a plate spring.
  • the enclosure body 45 is preferably made of a soft metal or a
  • Plastic or an elastomer plastic or an elastomer.
  • a shaped body On the outside of the body 23 may be provided with a plurality of labyrinth openings a shaped body. This can serve as splash protection. Preferably, this shaped body when properly installed down.
  • the lower end can form the previously described membrane 34 with a suitable attachment, for example in the form of the rubber boot 35.
  • a suitable attachment for example in the form of the rubber boot 35.
  • an extension be provided on which a further diaphragm 49 is held, for example, with ei ⁇ ner sleeve 50.
  • the diaphragm 49 may be formed in conformity with the diaphragm 34. Before ⁇ zugswiese it is separated in the middle to be able to open at an Exp ⁇ losion easily to the body 23 out.
  • FIG 14 another embodiment of the invention ⁇ He is illustrated.
  • the receiving body 19 is reduced here to a threaded ring 51.
  • a tubular extension 52 is seated, which is glued or vulcanized into the threaded ring 51, for example.
  • the extension 52 consists for example of a polymer, egg ⁇ nem elastomer or other plastic. He goes o- bergur of the threaded ring 51 in a flange 53 about the ⁇ sen flat annular lower surface on the inside of Wan ⁇ extension 11 of the protective housing 10 comes into abutment without a gap to be sealed there.
  • the flange 53 consists of a Ma ⁇ material which has been molded around the periphery 28 of the body 23 around which it is turned ⁇ partially penetrated into the pores of the edge 28th Preferably, it is also in the pores of an outer annular region of the surfaces 26, 27 of the body 33 penetrated ⁇ and thus summarizes this form-fitting under ⁇ education of the pore closure 31. If the relief device 18 thus formed in a protective housing 10 inserted- builds, it works according to the above description.
  • the threaded ring 51 is dispensable.
  • the thread can be applied externally directly to the extension 52.
  • the extension 52 and the flange 53 form the receiving body, which seals the porous body 23, wherein at the edge 28 again the already explained pore closure 31 is given.
  • FIG. 15 A further possibility for achieving the Porenver ⁇ circuit 31 at the edge 28 of the body 23 is illustrated in figure 15 °.
  • the clamping nut 33 is provided on its body 23 facing the end face with an annular rib 54 which presses when tightening the clamping nut 33 in the outer edge of the surface 26.
  • the surface 36 may be provided with a rib 55 which presses when tightening the clamping nut 33 in the surface 27 of the body 23.
  • a pressure relief device 18 is provided which comprises a porous body 23. This is provided at its edge with a pore closure 31 to prevent a ⁇ strike a flame at its edge.
  • the surrounding component forms the receiving body 19 for the pressure relief device.
  • the pore closure is in Ver ⁇ connection to the receiving body 19 a gapless composite.
  • the porous unprocessed body 23 may be surrounded at the edge region with a soft metal ring and be pressed for example by a predetermined conical contour ei ⁇ nes receiving body and a pressure ring so that a gapless embedding is achieved by the deformation.
  • the deformation can be permanently maintained by resilient elements in order to compensate for thermal expansion of the various materials with temperature fluctuations.
  • the receiving body 19 may also be formed, for example, by the wall 11 itself.
  • the edge region of the body 23 by coating with materials such as plastic, metal, etc. modified so that the casing together with the receiving body 19 by gluing or potting can form a positive bond that meets the ex-protection ⁇ requirements.

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Abstract

Bei einem Schutzgehäuse der Bauart druckfeste Kapselung ist eine Druckentlastungsvorrichtung (18) vorgesehen, die einen porösen Körper (23) umfasst. Dieser ist an seinem Rand mit einem Porenverschluss (31) versehen, um ein Durchschlagen einer Flamme an seinem Rand zu verhindern. Der Porenverschluss bildet in Verbindung mit dem umgebenden Aufnahmekörper (19) einen spaltlosen Verbund. Zum Beispiel kann der poröse unbearbeitete Körper (23) am Randbereich mit einem weichen Metallring umfasst sein und zum Beispiel durch eine vorgegebene kegelartige Kontur eines Aufnahmekörpers und einem Druckring so gepresst werden, dass durch die Verformung eine spaltlose Einbettung erreicht wird. Zusätzlich kann die Verformung durch federnde Elemente dauerhaft aufrechterhalten werden, um bei Temperaturschwankungen die Wärmeausdehnung der verschiedenen Materialien auszugleichen.

Description

DRUCKENTLASTUNGSVORRICHTUNG FÜR DRUCKFEST GEKAPSELTE GEHÄUSE
Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungsvorrich¬ tung für ein Schutzgehäuse zur druckfesten Kapselung von Betriebsmitteln, die Zündquellen bilden können.
Solche Schutzgehäuse dienen zur Kapselung vor allem elektrischer Betriebsmittel, die in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden können. Solche elektrischen Betriebsmittel können unter Umständen als Zündquellen wir¬ ken. Sind in das druckfest gekapselte Gehäuse explosionsfä¬ hige Gase oder Gasgemische eingedrungen, können diese ver¬ puffen oder explodieren. Der dadurch entstehende Druck darf das Gehäuse nicht in einer Weise beschädigen oder zerstö¬ ren, dass Flammen oder heiße Partikel nach außen gelangen. Das Gehäuse muss dem auftretenden maximalen Explosionsdruck standhalten .
Die US 4,180,177 schlägt dazu vor, an einem druckfest gekapselten Gehäuse ein Fenster auszubilden, in dem eine Platte aus einem Schaum, bestehend aus rostfreiem Stahl, vorgesehen ist. Diese Metallschaumplatte weist ein erhebli¬ ches Porenvolumen auf und gestattet somit das Ausströmen von sowohl unverbrannten als auch verbrannten Gasen aus dem Gehäusevolumen, wobei der Metallschaum infolge seiner Kühl¬ wirkung zugleich als wirksame Flammensperre wirkt.
Als Flammensperre schlägt zum Beispiel die DE 1170346 ebenfalls poröse Metallkörper wie auch Metallwolle vor. Weiter werden Keramikfilter und poröse gesinterte Eisenkör¬ per als Flammensperre erwähnt.
Um den Flammendurchschlag wirksam zu verhindern, muss jeder vom Gehäuseinnenraum nach außen führende Kanal eine enge Spaltweite und eine erhebliche Länge aufweisen. Die Flammensperre stellt dies durch entsprechende Bemessung der Maschengröße oder Porengröße und des Porenvolumens sicher. Die Verhältnisse hinsichtlich der auftretende Spaltweite und somit der Flammendurchschlagsicherheit müssen nicht nur am Filterkörper selbst, sondern auch an seinem Übergang zu seiner Einfassung eingehalten werden. Dies muss insbesonde¬ re auch für den Fall des auf den Filterkörper einwirkenden erhöhten Gehäuseinnendrucks sichergestellt sein, der während einer Explosion oder Verpuffung im Gehäuseinnenraum auftreten kann.
Davon ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Druckentlastung für ein Schutzgehäuse zur druckfesten Kap¬ selung zu schaffen, das auf einfache Weise eine hohe Si¬ cherheit gegen Flammendurchschlag aufweist.
Diese Aufgabe wird mit der Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße Druckentlastungsvorrichtung weist einen Aufnahmekörper mit einem Durchgang auf, in dem ein poröser Körper angeordnet ist. Dieser ist an seinem Rand in oder an dem Aufnahmekörper gefasst, der als gesondertes Bauteil oder Teil der Gehäusewand ausgebildet sein kann. Der Rand umfasst die Außenumfangsfläche sowie die beiden radial äußeren Randzonen der vorzugsweise flachen Flächen, durch die Gase in das und aus dem Gehäuse strömen können. Der Rand ist schon dann mit einem Porenverschluss versehen, wenn wenigstens eine der vorgenannten Flächen verschlossene Poren aufweisen. Dadurch können insbesondere Flammendurch- schläge am Rand des porösen Körpers vorbei vermieden wer¬ den. Damit verbessert der an dem porösen Körper vorgenomme¬ ne randseitige Porenverschluss, die Sicherheit der Druck¬ entlastungsvorrichtung gegen Flammendurchschlag.
Der poröse Körper kann beispielsweise durch eine Fa¬ serstruktur gebildet sein. Es kann sich hier um unregelmä¬ ßig angeordnete Fasern beispielsweise aus Metall handeln, die miteinander zum Beispiel durch Sintern verbunden sind, so dass sich ein steifer Metallfilz-artiger Körper mit ho¬ hem Porenvolumen bildet. Die Fasern können aus einem ein¬ heitlichen oder unterschiedlichen Metallen bestehen.
Es ist auch möglich, den porösen Körper aus Draht aus¬ zubilden. Beispielsweise kann dazu ein Geflecht oder ein Gestrick aus Draht, ein- oder mehrlagiges Gewebe aus Draht, Drahtgitterstrukturen oder dergleichen dienen. Vorzugsweise mehrlagig aufgebaute Drahtgewebe-Verbundplatten bestehen zum Beispiel aus untereinander verbundenen ebenen Maschen¬ anordnungen aus Draht. Dabei können in den einzelnen Lagen, wie auch in den verschiedenen Lagen jeweils gleiche oder unterschiedliche Drähte mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern und Materialeigenschaften zur Anwendung kom¬ men .
Weiter ist es möglich, als porösen Körper Metallkörper in Gestalt mehrerer Streckmetalllagen oder Bandwickelanord¬ nungen vorzusehen. Außerdem kann der poröse Körper ein Me¬ tall-Sinterkörper sein, der aus einzelnen durch Sinterung miteinander verbundene Metallpartikeln besteht. Die Metall¬ partikel können Metallkugeln einheitlichen oder unterschiedlichen Durchmessers oder anderweitig geformte Metall¬ körper aus gleichen oder unterschiedlichen Metallen sein.
Der erfindungsgemäße randseitige Porenverschluss des Körpers versperrt einer zum Beispiel in dem Gehäuse ent¬ standenen Flamme den Weg in den Randbereich der Faserstruktur. Insbesondere verhindert der randseitige Porenver¬ schluss die Umgehung des porösen Körpers durch die Flamme. So kann auch am Rand des porösen Körpers kein Flammendurchschlag erfolgen.
Zu dem Porenverschluss kann beispielsweise eine Vor¬ spannung des Randes des porösen Körpers gegen eine an dem Aufnahmekörper vorgesehen Sitzfläche gegeben sein, um durch eine feste Anlage des Rands an der Sitzfläche die Poren des porösen Körpers nach außen abzuschließen. Die feste Anlage zwischen dem Rand und der Sitzfläche wird vorzugsweise durch eine Spanneinrichtung erzielt. Zum Beispiel kann die Sitzfläche konisch ausgebildet sein. Der Rand ist dann vor¬ zugsweise eine ebensolche konische, mechanisch bearbeitete Anlagefläche. Die mechanische Bearbeitung kann beispiels¬ weise eine Schleifbearbeitung, eine Laserschneidbearbeitung oder eine ähnliche Bearbeitung sein, die eine glatte Fläche hinterlässt. Unter „glatt" wird dabei eine Fläche verstan¬ den, deren Rautiefe höchstens so groß ist, wie der maximale Porenquerschnitt des porösen Körpers. Vorzugsweise ist die Rauheit der Anlagefläche jedoch geringer. Durch den somit gegebenen spaltfreien Sitz des porösen Körpers sind zwischen dem porösen Material und dem umgebenden Werkstoff, also der Sitzfläche, keine Spalte mehr vorhanden, die grö¬ ßer als die des porösen Materials sind. Damit wird eine Um- gehung des porösen Körpers durch heiße Gase, Partikel oder Flammen verhindert.
Der Porenverschluss bewirkt, dass entstehende Flammen in dem Gehäuse eingeschlossen bleiben und nicht nach außen treten. Die Druckentlastungsvorrichtung lässt jedoch (ge¬ kühlte) Gase austreten und mindert somit den im Gehäuse auftretenden Spitzendruck. Die zur druckfesten Kapselung erforderliche mechanische Festigkeit des Schutzgehäuses kann somit gesenkt werden.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, Mittel vorzusehen, die den spaltfreien Anschluss des porösen Körpers an den Aufnahmekörper auch dann sicherstellen, wenn sich der poröse Körper, beispielsweise infolge der auf ihn ein¬ wirkenden Last, etwas bewegt oder verformt. Hierzu kann der Körper an randseitigen Ringzonen gefasst und vorzugsweise fest eingespannt sein. Weiter kann es vorteilhaft sein, den Rand des porösen Körpers konisch so auszubilden, dass er sich vom Gehäuseinneren aus gesehen nach außen hin verjüngt. In dem Gehäuse auftretender Explosionsdruck bewirkt dadurch ein festeres Anpressen der randseitigen Anlageflä¬ che des porösen Körpers an die Sitzfläche des Aufnahmekör¬ pers und somit eine verbesserte Abdichtung an dieser Stel¬ le.
Es ist auch möglich, den porösen Körper mit einer Randeinspannung zu fassen, die einen so hohen Spanndruck aufbringt, dass die Poren des porösen Körpers im Einwir- kungsbereich der Randeinspannung kollabieren, wodurch wie¬ derum der Porenverschluss gegeben ist. Dies ist insbesonde¬ re (aber nicht ausschließlich) bei porösen Körpern aus Draht zweckmäßig. Weiter hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den randseitigen Porenverschluss des Körpers durch ein Material herzustellen, das die Poren verschließt, beispielsweise in¬ dem es in die Poren zumindest etwas eindringt. Es kann sich bei diesem Material um ein weiches plastisches Metall, wie beispielsweise Zinn, einen Kunststoff, zum Beispiel einen thermoplastischen oder einen duroplastischen Kunststoff, ein Elastomer oder dergleichen handeln. Vorzugsweise bildet dieses Material einen den Rand des porösen Körpers um¬ schließenden Reifen, der einerseits die Poren verschließt und andererseits spaltfrei in dem Aufnahmekörper sitzt. Zu¬ sätzlich kann dieser Reifen in den Aufnahmekörper einge¬ klebt oder durch sonstige Dichtungsmittel in diesem gesi¬ chert sein. Das den Rand des porösen Körpers umschließende Material (Metall oder Nichtmetall) kann als Dichtung ange¬ sehen werden. Diese Dichtung formt sich vorzugsweise plas¬ tisch in die randseitigen Poren des porösen Körpers ein.
An dem Reifen kann ein Kragen vorgesehen sein, der mit dem Aufnahmekörper z.B. durch Vergussmasse abdichtend ver¬ bunden ist. Damit wird die Abdichtung axial von dem porösen Körper beabstandet. Verformungen des porösen Körpers z.B. infolge von Explosionen im Gehäuseinneren schädigen nicht die Abdichtung, so dass randseitige Spaltfreiheit sicherge¬ stellt bleibt. Der Reifen und der Kragen trennen außerdem den Verguss von dem porösen Körper, so dass das Eindringen von womöglich dünnflüssiger Vergussmasse in den porösen Körper vermieden wird.
Weiter kann zusätzlich eine Membrane vorgesehen sein, die den Durchgang des Aufnähmekörpers vorzugsweise gas¬ durchlässig, dabei aber wasserundurchlässig abdichtet. Die Membrane kann aber auch aus gasundurchlässigem und oder dampfundurchlässigem Material ausgebildet sein. Ergänzend oder alternativ kann ein Spritzschutz vorgesehen sein.
Weitere vorteilhafte Details von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung oder der Zeich¬ nung sowie gegebenenfalls von Unteransprüche. Es zeigen:
Figur 1 ein Schutzgehäuse mit Druckentlastungsvorrich¬ tung, in schematisierter Darstellung,
Figur 2 die Druckentlastungsvorrichtung nach Figur 1, in perspektivischer Vertikalschnittdarstellung,
Figur 3-6 verschiedene Strukturen für einen in der Druckentlastungsvorrichtung nach Figur 2 anwendbaren porö¬ sen Körper,
Figur 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Druck¬ entlastungsvorrichtung nach Figur 1, in perspektivischer Vertikalschnittdarstellung,
Figur 8 einen porösen Körper mit Porenverschluss , in separater perspektivischer Vertikalschnittdarstellung,
Figur 9 den Rand des Körpers nach Figur 8, in perspek¬ tivischer Vertikalschnittdarstellung,
Figur 10 eine weitere Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung, in perspektivi¬ scher Vertikalschnittdarstellung,
Figur 11 u. 12 verschiedene poröse Körper für die Druckentlastungsvorrichtung nach Figur 10, in perspektivi¬ scher VertikalSchnittdarstellung,
Figur 13 eine weiter abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung, in perspektivischer VertikalSchnittdarstellung,
Figur 14 eine einfache Alternativausführungsform für die erfindungsgemäße Druckentlastungsvorrichtung, in per¬ spektivischer VertikalSchnittdarstellung
Figur 15 eine weitere Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung, in perspektivi¬ scher VertikalSchnittdarstellung .
In Figur 1 ist ein Schutzgehäuse 10 veranschaulicht, das mehrere nicht weiter veranschaulichte Komponenten, bei¬ spielsweise elektrische Einrichtungen wie Leiterplatten, Betriebsgeräte, elektronische oder elektrische Komponenten und dergleichen beherbergt, die betriebsmäßig oder im Fehlerfalle als Zündquellen wirken können. Das Schutzgehäuse weist eine druckfeste Wandung 11 auf, die den Innenraum 12 des Schutzgehäuses 10 umschließt. Der Innenraum 12 ist gegen die Umgebung nicht hermetisch abgedichtet. Es können somit brennbare Gase in den Innenraum 12 gelangen. Jedoch ist die Wandung 11 insoweit dicht, als an keiner Stelle Öffnungen oder Spalten vorgesehen sind, durch die ein Flammendurchschlag erfolgen könnte.
Die Wandung 11 umfasst Seitenteile 13, 14, einen oberen Abschluss 15 und einen Boden 16. sowohl an den Seitenteilen 13, 14 als auch an dem oberen Abschluss 15 und/oder dem Boden 16 kann eine Öffnung 17 vorgesehen sein, in die eine Druckentlastungsvorrichtung 18 eingesetzt ist. Diese stellt eine gasdurchlässige Verbindung zwischen dem Innenraum 12 und der Umgebung her, wobei sie vorzugsweise einen geringen Strömungswiderstand aufweist, um auch bei Ablauf explosionsartiger Reaktionen in den Innenraum 12 die Größe der entstehenden Druckspitzen zu vermindern, indem entstehende Gase schnell und leicht ausströmen können.
Die Druckentlastungsvorrichtung 18 ist in Figur 2 in einer ersten Ausführungsform gesondert veranschaulicht. Die Druckentlastungsvorrichtung 18 weist einen Aufnahmekörper 19 mit einem zentralen Durchgangskanal 20 auf. Der Aufnahmekörper 19 kann, wie dargestellt, bei allen Ausführungs¬ formen ein gesondertes Teil oder alternativ auch als Teil der Gehäusewand 11 ausgebildet sein. Dieser ist dafür vor- gesehen, den Innenraum 12 des Schutzgehäuses 10 mit der Um¬ gebung in druckausgleichender Weise zu verbinden. Der
Durchgangskanal 20 kann im Querschnitt rund oder polygonal begrenzt sein. Im vorliegenden Beispiel ist der Querschnitt kreisförmig .
Der Aufnahmekörper 19 kann an seinem in Figur 2 oberen, in Gebrauch dem Innenraum 12 des Schutzgehäuse 10 zu¬ gewandten Ende mit einem Flansch 21 versehen sein, der an der Innenseite der Wandung 11, beispielsweise an dem Boden 16 anliegt. Der Außenumfang des Aufnahmekörpers 19 kann mit Befestigungsmitteln, wie beispielsweise einem Außengewinde 22 versehen sein, das der Befestigung der Druckentlastungs¬ vorrichtung 18 in der Öffnung 17 dient. Diese kann dazu mit einem entsprechenden Innengewinde versehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Aufnahmekörper 19 an seinem Außen¬ gewinde 22 eine Sicherungsmutter aufnehmen oder mit sonsti¬ gen Sicherungs- oder Befestigungsmitteln versehen sein.
In dem Durchgangskanal 20 ist ein poröser Körper 23 angeordnet, der als Flammensperre dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der poröse Körper 23 als flacher, scheibenförmiger Körper mit kreisförmigem Umriss und gleichförmiger Dicke ausgebildet. Zur Abstützung des porö¬ sen Körpers 23 weist der Aufnahmekörper 19 einen sich quer durch den Durchgangskanal 20 erstreckenden Siebboden 24 auf, der zum Beispiel einstückiger Bestandteil des Aufnah¬ mekörpers 19 sein kann und steif ausgebildet ist. Er weist eine große Anzahl von Löchern auf, die freien Gasdurchtritt gewähren. Der poröse Körper 23 liegt an der dem Innenraum 12 zugewandten Seite des Siebbodens 24.
Der poröse Körper 23 weist vorzugsweise eine engma- schige Struktur auf. Beispielsweise besteht er, wie in Fi¬ gur 2 dargestellt, aus mehreren übereinander angeordneten Drahtgittern. Die mehreren Gitterlagen 25 können lose auf¬ einander liegend angeordnet oder untereinander verbunden sein. Wenn jede Gitterlage 25 aus gruppenweise parallel an¬ geordneten Drähten besteht, wobei die Drähte der einen Gruppe die Drähte der anderen Gruppe kreuzen und an den Kreuzungspunkten zum Beispiel Schweißpunkte vorgesehen sind, können die Gitterlagen 25 untereinander ebenfalls durch Schweißpunkte, Lötpunkte oder dergleichen verbunden sein. Es kann sich bei den Gitterlagen 25 jedoch auch um Drahtgewebe oder Drahtgeflecht handeln, wobei die verschie¬ denen Gitterlagen 25 untereinander verbunden oder auch lose aufeinander liegend angeordnet sein können.
Der poröse Körper 23 weist eine dem Innenraum 12 zugewandte Fläche 26, eine auf dem Siebboden 24 liegende Fläche 27 und einen Rand 28 auf. Zu dem Rand 28 gehören eine der Fläche eines Zylindermantels folgenden Randfläche 28a sowie radial äußere Ringzonen der Flächen 26 und 27. Der Rand 28 ist zumindest teilweise, zumindest an der äußeren Randflä¬ che 28a von einer Manschette 29 aus weichem Metall, bei¬ spielsweise Zinn, eingefasst, die außerdem zumindest an ei¬ ner Seite, beispielsweise der Seite 26, in einem Ringbund 30 übergeht, der auf einer äußeren Ringzone der Fläche 26 aufliegt. Die Manschette 29 und der Ringbund 30 sind so weich, dass sie unter Druck abdichtend zumindest an der äu¬ ßeren Ringzone der Fläche 26 anliegt und somit einen Poren- verschluss 31 bildet. Die Manschette 29 ist eine plastische Dichtung .
Um den Ringbund 30 fest an den porösen Körper 23 anzupressen, ist in dem Durchgang 20 bzw. in ein dort vorgese- henes Innengewinde 32 eine Spannmutter 33 eingeschraubt, die zum Beispiel an der der Fläche 26 zugewandten Seite ei¬ ne Nut zur Aufnahme des Ringbunds 30 aufweisen kann. Wird die Spannmutter 33 festgezogen, presst sie den Ringbund 30 in Axialrichtung an den äußeren Rand der Fläche 26 und lässt das plastische Material der Manschette 29 axial und dann gegebenenfalls auch radial nach innen fließen, so dass die äußeren Poren des porösen Körpers 23 an seinem Rand 28 sicher verschlossen werden. Alle hier möglicherweise vor¬ handenen Spalte sind so weit abgedichtet, dass kein Flam¬ mendurchschlag unter Umgehung des porösen Körpers 23 mög¬ lich ist.
Optional kann der Durchgang 20 außerdem mit einer Membrane 34 verschlossen sein. Diese besteht beispielsweise aus einem Material, wie es für viele wetterfeste Kleidungs¬ stücke verwendet wird. Es kann sich um eine atmungsaktive Polymerfolie aus einem Blockpolymer handeln, wobei sich in dem Polymer z.B. hydrophile und hydrophobe Abschnitte ab¬ wechseln. Die Membrane 34 kann durch eine Gummimanschette 35 oder ähnliche Mittel an dem außen liegenden Stutzen der Druckentlastungsvorrichtung 18 gesichert werden. Alternativ kann die Membrane 34 aus einem nicht dampfdurchlässigen Material ausgebildet sein. Außerdem kann die Membrane 34 von innen her durch ein Gitter 36 abgestützt werden.
Die insoweit beschriebene Druckentlastungsvorrichtung 18 arbeitet wie folgt:
Die in die Öffnung 17 eingeschraubte Druckentlastungs¬ vorrichtung 18 hält den porösen Körper 23 in Verbindung mit dem Aufnähmekörper 19 in spaltlosem Verbund. Der poröse Körper 23 bildet einen Druckentlastungsfilter, der am Rand- bereich mit einem weichen Metallring zum Beispiel in Gestalt der Manschette 29 umfasst ist. Durch Festziehen, d.h. axiales Spannen der Spannmutter 23 und die damit einherge¬ hende Verformung der weichen Manschette 29 wird eine spalt¬ lose Einbettung des porösen Körpers 23 erreicht.
Die Membrane 34 schließt den Durchgang 20 wasserdicht nach außen ab. Die Membrane 34 ist vorzugsweise atmungsak¬ tiv und kann somit in dem Innenraum 12 befindliches gasför¬ miges Wasser (Wasserdampf) aus dem Innenraum 12 austreten lassen, womit eine Überfeuchtung des Innenraums 12 vermie¬ den wird.
Kommt es in dem Innenraum 12 zu einer Explosion oder Verpuffung geht damit ein plötzlicher Druckanstieg in dem Innenraum 12 einher. Es kann sich eine durch den porösen Körper 23 kaum behinderte Gasströmung nach außen bilden. Diese kann die Membrane 34 von der Druckentlastungsvorrich¬ tung 18 absprengen, sie aufreißen oder anderweitig öffnen. Die durch den porösen Körper 23 austretende Gasströmung wird von dem Körper 23 hinreichend gekühlt, so dass keine heißen Partikel oder Flammen aus der Druckentlastungsvorrichtung 18 entkommen. Damit wird ein Zünden eines außerhalb des Schutzgehäuses 10 möglicherweise vorhandenen zünd¬ fähigen Gasgemisches sicher ausgeschlossen.
Durch den geringen Strömungswiderstand und die relativ große Fläche des porösen Körpers 23 wird ein übermäßiger Druckanstieg in dem Innenraum 12 verhindert. Dies kann bei der Bemessung der Druckfestigkeit des Schutzgehäuses 10 be¬ rücksichtigt werden. Somit kann durch Einsatz der erfin¬ dungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung 18 der Materialaufwand und der konstruktive Aufwand für das Schutzgehäuse 10 gemindert werden. Außerdem kann es gelingen, das Schutz¬ gehäuse 10 für außergewöhnliche tiefe Temperaturen auszule¬ gen, bei denen eine größere Menge zündfähigen Gases in das Gehäuse dringen kann und das für den Aufbau der Wandung 11 verwendete Material, zum Beispiel infolge zunehmender Sprö- digkeit, eine abnehmende mechanische Festigkeit hat.
In die Druckentlastungsvorrichtung 18 nach Figur 2 können prinzipiell alle geeignete etwa scheibenförmigen po¬ rösen Körper 23 eingesetzt werden, die geeignet sind, ei¬ nerseits eine weitgehend ungehinderten Gasauslass zu ermög¬ lichen und dabei andererseits so enge Spalt- oder Porenwei¬ ten haben, dass ein Flammendurchschlag zuverlässig ausge¬ schlossen wird.
Eine alternative Ausführungsform eines solchen Körpers 23 geht aus Figur 3 hervor, die die Draufsicht auf einen solchen Körper ausschnittsweise wiedergibt. Wie ersichtlich besteht der Körper 23 hier aus einem Gewebe kühlenden Mate¬ rials, wie beispielsweise Draht, Drahtseil, Keramikseil o- der dergleichen. Mehrere solcher Lagen können zu einem fle¬ xiblen oder auch starren Körper miteinander verbunden sein.
Es ist alternativ möglich, den Körper 23, wie Figur 4 in einer ausschnittsweisen Draufsicht zeigt, durch eine un¬ geordnete Anordnung von Fasern oder Fäden zu bilden, die zum Beispiel aus einem Metall oder auch anderen Materialien wie Keramik oder einem Gemisch verschiedener Faser, z.B. auch Keramikfasern und Metallfasern, bestehen können. Figur 4 zeigt die Draufsicht auf einen gesinterten Metallfaser¬ körper, der so ausgebildet ist, dass die in ihm vorhandenen Poren zwar unterschiedlicher Größe sind, wobei jedoch keine Pore so groß ist, dass ein Flammendurchschlag möglich wäre. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit für den porösen Körper 23 veranschaulicht Figur 5. Der poröse Körper 23 be¬ steht dort aus einer Anzahl miteinander verbundener Metall- kügelchen vorzugsweise von vorwiegend gleicher Größe. Sie können durch einen Sinterprozess untereinander verbunden worden sein.
Alternativ kann der Formkörper 23, wie Figur 6 in ei¬ ner ausschnittsweisen Draufsicht zeigt, durch gewellte punktweise miteinander verbundene Metallbänder gebildet sein, die zum Beispiel in mehreren Lagen übereinander lie¬ gend angeordnet sind, um den luftdurchlässigen Körper 23 zu bilden. Alternativ können die im Körper 23 gemäß Figur 6 bildenden Bänder auch eine Breite haben, die mit der Ge¬ samthöhe des Körpers 23 übereinstimmt, wobei bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise gerade Durchgangsspalte entstehen, die einen besonders niedrigen Strömungswiderstand haben.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann wie auch alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen durch weitere Details ergänzt werden. Beispielsweise kann in dem Raum unterhalb des Siebbodens 24 oder auch zwischen dem Siebboden 24 und dem Formkörper 23 ein Formkörper oder Pul¬ ver angeordnet werden. Diese können Fremdstoffe aus der Luft aufnehmen. Dadurch kann verhindert werden, dass Fremd¬ stoffe in die Poren des Körpers 23 bzw. in das Gehäuse ge¬ langen .
Um die Funktion der Druckentlastungsvorrichtung 18 auf lange Zeit sicherzustellen, können die Innenseiten der Durchgangsöffnung 20 mit einer Beschichtung versehen sein, die ständig Silberionen freisetzt. Dadurch werden die Oberflächen nachhaltig vor Keimen und Bakterien geschützt, so dass sich keine Mikroorganismen bilden können, die die Po¬ ren des Filters bzw. porösen Körpers 23 verstopfen würden.
Auch die Poren des porösen Körpers 23 können mit einer Beschichtung versehen sein, die Silberionen freisetzt, um einen Keimbewuchs auszuschließen.
Es kann vorgesehen werden, nach einer Explosion die gesamte Druckentlastungsvorrichtung 18 oder Teile dersel¬ ben, wie beispielsweise den Körper 23 und/oder die Membrane 34 auszutauschen bzw. zu ersetzen. Im einfachsten Fall wird lediglich die Gummimanschette 35 oder ein sonstiger Befes¬ tigungsring und die gegebenenfalls zerrissene Membrane 34 entfernt und durch neue Teile ersetzt.
Figur 7 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Druckentlastungsvorrichtung 18, für die die vorige Beschreibung mit Ausnahme der nachfolgend erläuterten Be¬ sonderheiten entsprechend gilt:
Der Durchgangskörper 19 ist ohne Siebboden ausgebildet um beispielhaft zu erläutern, dass dieser bei allen Ausführungsformen optional ist. In dem Durchgangskanal 20 ist zum Ersatz des Siebbodens 24 einen ebene ringförmige Sitzfläche 36 ausgebildet, die zur Aufnahme des Körpers 23 dient. Der Körper 23 kann nach einer der vorgenannten Arten ausgebil¬ det sein. Er ist in Figur 8 gesondert veranschaulicht. Wie ersichtlich ist sein Rand 28 mit einem Porenverschluss 31 versehen, der beispielsweise durch ein Kunststoffmaterial (oder auch ein Metall) gebildet wird. Das Material um¬ schließt die Randfläche 28a sowie die äußeren Ränder der Seiten 26, 27 spaltfrei und dringt in die äußeren Bereiche der dort vorhandenen Poren ein. Der so gebildete Reifenkörper 37 weist, wie insbesondere das Detail in Figur 9 zeigt, eine zylindermantelförmige Außenseite 38 sowie eine plane Unterseite 39 und eine plane ringförmige Oberseite 40 auf. Von letzterer kann sich ein rohrförmiger Axialfortsatz 41 weg erstrecken, der an den inneren Rand der Oberseite 40 anschließt. Wie Figur 7 erkennen lässt, kann der zwischen der Wandung des Durchgangskanals 20 und dem Axialfortsatz 41 gebildete Ringraum mit Vergussmasse 42 gefüllt werden, die einen spaltfreien Sitz des Körpers 23 in dem Durchgang 20 sicherstellt. Außerdem wird verhindert, dass die Ver¬ gussmasse 42 unkontrolliert in den porösen Körper 23 vor¬ dringt und diesen verschließt.
Bei Bedarf kann zusätzlich die Spannmutter 33 in den Durchgangskanal 20 eingeschraubt werden, um den aus dem Körper 23 und seiner Ummantelung gebildeten Filterkörper fest in dem Durchgang 20 zu sichern.
Eine weitere Ausführungsform der Druckentlastungsvor¬ richtung 18 veranschaulicht Figur 10 in Verbindung mit Figur 11. Es gelten die vorigen Ausführungen zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen entsprechend, mit Ausnahme nachfolgender Erläuterungen:
Der poröse Körper 23, der nach jeder der vorgenannten Arten strukturiert sein kann, weist anstelle einer zylindrischen Randfläche 28a hier eine konische Randfläche 28a auf. Diese ist vorzugsweise mechanisch bearbeitet, vorzugs¬ weise feinbearbeitet, beispielsweise durch Schleifen, La¬ serschneiden oder dergleichen, so dass eine mechanisch bearbeitete Anlagefläche 43 erzeugt ist. Dieser ist eine vor- zugsweise ebenso konische Sitzfläche 44 zugeordnet, die im Anschluss an die Auflagefläche 36 und konzentrisch zu die¬ ser angeordnet ist. Die Spannmutter 33 drückt mit ihrer ringförmigen Stirnfläche auf den äußeren Rand der Fläche 26 und presst somit die Anlagefläche 43 gegen die Sitzfläche 44, um einen spaltfreien Sitz des Körpers 23 zu bewirken. Auf die Fläche 26 einwirkender Explosionsdruck erhöht den Anpressdruck zwischen der Anlagefläche 43 und der Sitzflä¬ che 44 und verhindert so, dass sich auch nur kurzzeitig Spalte ausbilden würden. Somit bilden die Anlagefläche 43 und die Sitzfläche 44 in ihrer beschriebenen Ausbildung ge¬ meinsam wiederum den Porenverschluss 31.
Wie Figur 12 veranschaulicht, kann der Porenverschluss 31 auch bei dieser Form des Aufnahmekörpers 19 durch eine reifenartige Umfassung des Körpers 23 gebildet sein, wobei diese Umfassung vorzugsweise wiederum außer einem Kunststoffmaterial beispielsweise einem thermoplastischen oder einem duroplastischen aushärtenden Kunststoff oder auch ei¬ nem weichen Metall, z.B. Zinn, besteht. Die Umfassung um¬ gibt den Rand 28 des Körpers 23 und dringt zumindest teil¬ weise in die dort vorhandenen offenen Poren ein, um diese zu verschließen. Der so gebildete Umfassungskörper 45 kann außen mit einer konischen Anlagefläche 46 versehen sein, die mit der Sitzfläche 44 spaltfrei zusammenwirkt. Wiederum kann die Spannmutter 33 dazu verwendet werden, den Sitz vorzuspannen und die Ausbildung von Spalten zu unterdrücken .
Figur 13 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform für die Druckentlastungsvorrichtung 18 mit einem Durchgangskörper 19, der zum Beispiel in Anlehnung an das Aus¬ führungsbeispiel nach Figur 10 ausgebildet ist. In diesem Beispiel kann der Körper 23 nach Figur 12 verwendet werden. Es ist aber auch möglich, wie dargestellt, den porösen Körper 23 in einen ringförmigen Umfassungskörper 45, vorzugs¬ weise aus einem weichen Metall einzusetzen. Der z.B. zylindrische Rand des Körpers 23 liegt an der zylindrischen Innenfläche des Umfassungskörpers 45 an, der mit seiner ko¬ nischen Außenfläche an der konischen Sitzfläche des Aufnahmekörpers 19 liegt. Es kann jedoch auch die Ausführungsform des Körpers 23 gemäß Figur 11 oder, falls keine konische Sitzfläche 44, sondern eine zylindrische Umfassung vorgese¬ hen ist, jede andere der vorbeschriebenen Ausführungsformen für die Fassung des Körpers 23 vorgesehen werden.
Vorliegend ist zwischen den Umfassungskörper 45 und der Spannmutter 33 eine axiale Druckfeder 46 und gegebenenfalls ein Druckverteilungsring 47 angeordnet. Außerdem kann die Spannmutter 33 mit einer Kontermutter 48 gesichert werden. Die Druckfeder 46 ist beispielsweise nach art einer Tellerfeder ausgebildet. Der Umfassungskörper 45 besteht vorzugsweise aus einem weichen Metall oder auch einem
Kunststoff oder einem Elastomer.
An der Außenseite des Körpers 23 kann ein Formkörper mit einer Vielzahl von Labyrinthöffnungen vorgesehen sein. Dieser kann als Spritzwasserschutz dienen. Vorzugsweise weist dieser Formkörper bei ordnungsgemäßem Einbau nach unten .
Den unteren Abschluss kann die bereits vorbeschriebene Membrane 34 mit einer geeigneten Befestigung zum Beispiel in Gestalt der Gummimanschette 35 bilden. Insoweit wird auf die vorige Beschreibung verwiesen. Wie hier veranschaulicht kann wie bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen eben- falls oberhalb des Flansches 21 ein Fortsatz vorgesehen sein, an dem eine weitere Membrane 49 zum Beispiel mit ei¬ ner Manschette 50 gehalten ist. Die Membrane 49 kann in Ü- bereinstimmung mit der Membrane 34 ausgebildet sein. Vor¬ zugswiese ist sie in der Mitte getrennt, um bei einer Exp¬ losion leicht zu dem Körper 23 hin aufklappen zu können. So wird der Durchgangskanal bei Druckaufbau im Gehäuse freige¬ geben und vermieden, dass durch die Flamme Spaltprodukte z.B. aus der Verbrennung der Membrane entstehen, die in die Poren des Filters gelangen und dieses verstopfen. Auch hier kann wiederum durch eine Silberionenbeschichtung an der In¬ nenseite der Spannmutter 33 und/oder anderen Teilen, z.B. dem Körper 23, eine biologische Besiedlung und somit Poren¬ verstopfung vermieden werden.
In Figur 14 ist eine weitere Ausführungsform der Er¬ findung veranschaulicht. Der Aufnahmekörper 19 ist hier auf einen Gewindering 51 reduziert. In seinem zentralen Durch¬ gang sitzt ein rohrförmiger Fortsatz 52, der in den Gewindering 51 zum Beispiel eingeklebt oder einvulkanisiert ist. Der Fortsatz 52 besteht zum Beispiel aus einem Polymer, ei¬ nem Elastomer oder einem sonstigen Kunststoff. Er geht o- berhalb des Gewinderings 51 in einen Flansch 53 über, des¬ sen ebene ringförmige Unterseite an der Innenseite der Wan¬ dung 11 des Schutzgehäuses 10 in Anlage kommt, um dort spaltlos abzudichten. Der Flansch 53 besteht aus einem Ma¬ terial, das um den Rand 28 des Körpers 23 herum geformt ist, wobei es teilweise in die Poren des Rands 28 einge¬ drungen ist. Vorzugsweise ist es auch in die Poren eines äußeren Ringbereichs der Flächen 26, 27 des Körpers 33 ein¬ gedrungen und fasst diesen somit formschlüssig unter Aus¬ bildung des Porenverschlusses 31. Ist die so ausgebildet Entlastungsvorrichtung 18 in ein Schutzgehäuse 10 einge- baut, arbeitet sie entsprechend der vorstehenden Beschreibung .
Bei ausreichender Festigkeit des zur Herstellung des Fortsatzes 52 und des Flansches 53 verwendeten Kunststoffs ist der Gewindering 51 entbehrlich. Das Gewinde kann außen direkt auf den Fortsatz 52 aufgebracht werden. Damit bilden der Fortsatz 52 und der Flansch 53 den Aufnahmekörper, der den porösen Körper 23 abdichtet, wobei an dem Rand 28 wieder der schon erläuterte Porenverschluss 31 gegeben ist.
Anstelle des Außengewindes auf dem Gewindering 19 oder auf dem Flansch 52 bzw. auf dem Aufnahmekörper 19 können auch alle anderen geeigneten dichten Befestigungsmittel einschließlich Klebe- oder Schweißverbindung vorgesehen werden .
Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung des Porenver¬ schlusses 31 an dem Rand 28 des Körpers 23 ist in Figur 15 veranschaulicht. Die Spannmutter 33 ist an ihrer dem Körper 23 zugewandten Stirnfläche mit einer ringförmigen Rippe 54 versehen, die sich beim Festziehen der Spannmutter 33 in den äußeren Rand der Fläche 26 eindrückt. Ebenso kann die Fläche 36 mit einer Rippe 55 versehen sein, die sich beim Festziehen der Spannmutter 33 in die Fläche 27 des Körpers 23 eindrückt. Dadurch wird der Rand 28 des vorzugsweise aus einem Drahtmaterial bestehenden Körpers 23 soweit zusammen¬ gedrückt, dass vorhandene Poren weitgehend kollabieren. Das Porenvolumen an dem Rand 28 des Körpers 23 ist soweit redu¬ ziert, dass ein Porenverschluss 31 gebildet ist. Die Rippen 54, 55 bilden somit das Mittel zur Erzielung des Porenverschlusses 31. Bei einem Schutzgehäuse der Bauart druckfeste Kapselung ist eine Druckentlastungsvorrichtung 18 vorgesehen, die einen porösen Körper 23 umfasst. Dieser ist an seinem Rand mit einem Porenverschluss 31 versehen, um ein Durch¬ schlagen einer Flamme an seinem Rand zu verhindern. Das umgebende Bauteil bildet den Aufnahmekörper 19 für die Druckentlastungsvorrichtung. Der Porenverschluss bildet in Ver¬ bindung mit dem Aufnahmekörper 19 einen spaltlosen Verbund. Zum Beispiel kann der poröse unbearbeitete Körper 23 am Randbereich mit einem weichen Metallring umfasst sein und zum Beispiel durch eine vorgegebene kegelartige Kontur ei¬ nes Aufnahmekörpers und einem Druckring so gepresst werden, dass durch die Verformung eine spaltlose Einbettung erreicht wird. Zusätzlich kann die Verformung durch federnde Elemente dauerhaft aufrechterhalten werden, um bei Temperaturschwankungen die Wärmeausdehnung der verschiedenen Materialien auszugleichen. Der Aufnahmekörper 19 kann auch z.B. durch die Wandung 11 selbst gebildet sein.
Alternativ kann der Randbereich des Körpers 23 durch Ummantelung mit Materialen wie Kunststoff, Metall, usw. so modifiziert werden, dass die Ummantelung zusammen mit dem Aufnahmekörper 19 durch Verkleben oder Vergießen einen formschlüssigen Verbund bilden können, der die Ex-Schutz¬ anforderungen erfüllt.
Bezugs zeichen
10 Schutzgehäuse
11 Wandung
12 Innenraum
13 Seitenteil
14 Seitenteil
15 Oberer Abschluss
16 Boden
17 Öffnung
18 Druckentlastungs orrichtung
19 Aufnähmekörper
20 Durchgangskanal
21 Flansch
22 Außengewinde
23 Poröser Körper
24 Siebboden
25 Gitterlage
26 Dem Innenraum 12 zugewandte Fläche
27 Fläche
28 Rand
28a Randfläche
29 Manschette
30 Ringbund
31 Porenverschluss
32 Innengewinde
33 Spannmutter
34 Membrane
35 Gummimanschette
36 Sitzfläche
37 Reifenkörper
38 Mantelfläche Unterseite
Oberseite
Axialfortsatz
Vergussmasse
Anlagefläche
Sitzfläche
Umfassungskörper
Druckfeder
Druckverteilungsring
Kontermutter
Membrane
Manschette
Gewindering
Fortsatz
Flansch
Rippe
Rippe

Claims

Patentansprüche :
Druckentlastungsvorrichtung (18) für ein Schutzgehäuse (10) zur druckfesten Kapselung von Betriebsmitteln, die Zündquellen bilden können, mit einem Aufnahmekörper (19), der einen Durchgang (20) aufweist, mit einem porösen Körper (23) , der in dem Durchgang (20) angeordnet ist und zwei voneinander weg weisende freiliegende Flächen (26, 27) und einen Rand (28) aufweist, wobei der Körper (23) an seinem Rand (28) mit einem Porenverschluss (31) versehen ist.
Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (23) eine Draht- oder Faserstruktur aus Metall mit geordnet oder ungeordnet angeordneten Drähten oder Fasern ist.
3. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (23) aus einem Metall¬ schaum oder Sintermetall besteht.
4. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenverschluss (31) durch eine Vorspannung einer an dem Rand (28) vorgesehenen Anlagefläche (43) gegen eine an dem Aufnahmekörper (19) vorgesehene Sitzfläche (44) gegeben ist, um durch feste Anlage der Anlagefläche (43) an der Sitzfläche (44) den Porenverschluss (31) auszubilden.
5. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (44) konisch aus¬ gebildet ist.
6. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Anlagefläche (43) flächenhaft me¬ chanisch bearbeitet ist.
7. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (43) in gleicher Weise wie die Sitzfläche (44) konisch ausge¬ bildet ist. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (26, 27) an dem Rand (28) des Körpers (23) jeweils eine Ringzone aufwei¬ sen, wobei der Körper (23) an den beiden Ringzonen ge- fasst und dabei vorzugsweise eingespannt ist.
Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenverschluss (31) an dem Rand (28) angeordnetes, die Poren des Körpers (23) verschließendes Material umfasst.
Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein weiches, plastisches Metall, ein Kunststoff, ein Thermoplast, ein Duroplast, ein Elastomer ist oder enthält.
Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material an dem Rand (28) in
Hohlräume und/oder Poren des Körpers (23) eingebracht ist .
Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material einen
Flansch (37, 53) bildet.
13. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (37, 53) ein Kra¬ gen (41, 52) vorgesehen ist, der mit dem Aufnahmekörper (19, 51) abdichtend verbunden ist.
14. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Durchgang (20) des Aufnahmekörpers (19) eine wasserundurchlässige Membrane (34, 49) vorgesehen ist.
15. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Durchgang (20) des Aufnahmekörpers (19) ein Spritzschutz (48) ange¬ ordnet ist.
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