防爆组件
阅读说明：本技术 防爆组件 (Explosion-proof assembly ) 是由 C·赫尔马诺夫斯基 T·阿恩霍尔德 于 2019-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防爆组件(10),其具有防爆的壳体(11),该壳体包围壳体内腔(13)且实施成防燃型耐压封壳。壳体内腔(13)被中间壁(15)划分成第一子腔(16)和第二子腔(17),这样使得这两个子腔(16,17)相对于彼此防爆且因此每个子腔(16,17)相应于防燃型耐压封壳。壳体(11)的外壁(12)的至少一个外壁区段(12a)防点燃击穿地且可透气地来实施并且使在第二子腔(17)与周围环境(14)之间的气体交换成为可能。在壳体内腔(13)中布置有制冷机(22),蒸发器(27)位于第一子腔(16)中而冷凝器(24)位于第二子腔(17)中。因此可将在第一子腔(16)中至少一个电气的和/或电子的设备(21)或其他热源的热量导出到第二子腔(17)中且从那里导出到周围环境(14)中。通过这些措施可防止局部形成热点,其可点燃在周围环境(14)中易爆的大气。(The invention relates to an explosion-proof assembly (10) having an explosion-proof housing (11) which surrounds a housing interior (13) and is designed as a flame-proof pressure-tight enclosure. The housing interior (13) is divided by an intermediate wall (15) into a first subcavity (16) and a second subcavity (17) in such a way that the two subcavities (16,17) are explosion-proof relative to each other and thus each subcavity (16,17) corresponds to a pressure-resistant enclosure of the flame-proof type. At least one outer wall section (12a) of the outer wall (12) of the housing (11) is designed to be ignition-resistant and gas-permeable and to enable gas exchange between the second partial chamber (17) and the surroundings (14). A refrigerator (22) is arranged in the housing interior (13), an evaporator (27) is located in the first partial chamber (16) and a condenser (24) is located in the second partial chamber (17). The heat of at least one electrical and/or electronic device (21) or other heat source in the first partial chamber (16) can thus be conducted away into the second partial chamber (17) and from there into the surroundings (14). By means of these measures, local formation of hot spots, which can ignite an explosive atmosphere in the surroundings (14), can be prevented.)
技术领域
本发明涉及一种防爆组件，其具有防爆的壳体以及用于冷却壳体内腔的制冷机(Kaeltemaschine)。
背景技术
文件DE 32 03 799 AI公开了一种防爆的冷柜。在那里易爆的组成部分安装到气密的壳体中，使得其不能点燃在壳体外的易爆的大气(Atmosphäre)。冷柜的蒸发器位于冷柜的待冷却的内腔中，而冷凝器布置在冷却室外。
防爆的壳体设立成包围点火源且防止点燃在壳体的周围环境中易爆的大气。点火源例如可以是带有电气的和/或电子的构件的设备。在将这样的设备包围在壳体中时须确保将在设备的运行中产生的热量从壳体内腔导出。也不允许整个组件在任何部位处具有会导致易爆的大气点燃的温度。
发明内容
因此可被视为本发明的目的是提供一种防爆组件，其在结构简单的情况下保证高安全性。
该目的通过带有权利要求1的特征的防爆组件来实现。
根据本发明的防爆组件具有防爆的壳体，其实施成防燃型(Zuendschutzart)耐压封壳(Ex-d)。壳体具有多个壳体外壁，其包围壳体内腔。相对于周围环境，壳体内腔被壳体的外壁包围以形成耐压封壳。
防爆的壳体此外在壳体内腔中具有中间壁，其将壳体内腔划分成第一子腔(Teilraum)和第二子腔。在第二子腔与周围环境之间可进行气体交换。至少一个邻接在第二子腔处的外壁区段可透气地来实施成且设立成使与在周围环境中的易爆大气的防点燃击穿的(zuenddurchschlagsicher)气体交换成为可能。对此，可透气的外壁区段本身可由可透气的、防点燃击穿的材料制成或者具有可透气的、防点燃击穿地实施的通过通道(Durchgangskanal)。
防爆的壳体不必强制性地是唯一的壳体。这两个子腔也可通过两个彼此接合的初始分开的壳体件来形成。例如可将带有第二子腔的壳体件法兰连结到带有第一子腔的壳体件处。
防爆组件此外具有至少一个电气的和/或电子的设备，其布置在第一子腔中。在运行中该至少一个设备发出热量到第一子腔中。为了从第一子腔中导出热量，防爆组件具有制冷机。制冷机具有布置在第一子腔中的蒸发器和布置在第二子腔中的冷凝器。
中间壁在这两个子腔之间形成防点燃击穿的屏障。两个子腔分别本身实施成防燃型耐压封壳(Ex-d)。这意味着，在第一子腔内的点燃不导致在第二子腔中的点燃或爆炸并且反之亦然。此外实现，这两个子腔的体积小于总的壳体内腔且因此与带有相同尺寸的唯一的连贯的壳体内腔的壳体相比可减小壳体须经受住的爆炸压力。
通过将蒸发器布置在第二子腔中确保，通过制冷机产生的热量在蒸发器处不能导致点燃易爆的大气。借助于制冷机可确保，由一个或多个热源在第一子腔中产生的热量被吸收且至少部分地传输到第二子腔中。通过将制冷机的流动通道布置在第一子腔中不仅可影响在第一子腔的内部中的气体温度，而且也可针对性地避免在壳体的围绕第一子腔的外壁处的热点。恰恰在这些外壁处的温度不允许在任何部位处超过预设的温度阈值，以避免通过热的壳体部位点燃周围的易爆的大气。
传输在第二子腔中的热量可通过与周围环境的气体交换被发出。同时防止在第二子腔中在冷凝器处可能存在的高温可导致点燃周围的大气，因为第二子腔还相对于周围环境耐压地封装。
当壳体具有邻接到第一子腔处的外壁区段(其将第一子腔朝向周围环境基本上气密地封闭)时，是有利的。
壳体的至少一个门、至少一个活门或至少一个盖可使能够进入第一子腔和/或第二子腔，从而在第一子腔和周围环境之间可存在防点燃击穿的间隙。通过这样的防点燃击穿的间隙不发生显著的且尤其不发生有意的气体交换。该至少一个门、该至少一个活门或该至少一个盖可气密地关闭。术语“气密地”在此可理解成这样的设计，其在壳体内腔和周围环境之间完全不允许或者至少不允许针对性地引起的、有意的气体交换。
当壳体的中间壁将第一子腔相对于第二子腔气密地封闭时，此外是有利的。由此在这两个子腔之间不发生针对性地引起的气体交换。
在一备选的实施形式中防爆组件的壳体的中间壁设计成使得在这两个子腔之间使防点燃击穿的气体交换成为可能。中间壁在此能够以与壳体的外壁的邻接到第二子腔处的可透气的外壁区段相同的方式来设计。
为了建立可透气性，相应的壁的部分或整个壁例如可由多孔材料和/或具有网眼的、类似格栅的材料制成。通过这样的构造一方面可进行气体交换，另一方面避免火焰、火花、热气等逸出。
可透气的、防点燃击穿的壁区段例如可由无定向纤维结构件(Wirrfaserstrukturteil)制成。在另一实施例中一个或多个格栅层可彼此相叠布置。可透气的、防点燃击穿的壁区段具有在大约80µm至250µm的范围中的平均的网眼或孔隙尺寸。可透气的、防点燃击穿的壁区段的厚度为至少5mm或至少10mm。防点燃击穿的、可透气的壁区段优选地由其耐温性处于至少400°C的材料制成。可透气的、防点燃击穿的壁区段例如可由铬合金钢、例如优质钢制成。
此外有利的是，制冷机具有压缩机，其布置在第一子腔中。制冷机此外具有膨胀设备，其优选地布置在第一子腔中。此外在第一子腔中和/或在第二子腔中可布置有至少一个鼓风机，以引起空气循环。如果中间壁使在这两个子腔之间的防点燃击穿的气体交换成为可能，那么将鼓风机布置在第一子腔中尤其是有利的。
在外部可在壳体处布置有保护罩，其设立成遮盖邻接到第二子腔处的防点燃击穿的、可透气的外壁区段，尤其以避免喷射水通过可透气的外壁区段侵入第二子腔中。在此，如果保护罩具有至少一个开口以实现在第二子腔与周围环境之间的气体交换，可以是有利的。该至少一个开口优选地相对于可透气的外壁区段不布置成直接的、笔直的线，尤其以实现所期望的防喷射水。
优选地，第一子腔的内部体积大于第二子腔的内部体积。
在一实施例中，防爆组件具有用于控制制冷机的控制设备。控制设备设立成与制冷机相联系控制或调节在第一子腔中和/或在第二子腔中的温度。附加地或备选地，控制设备也可操控至少一个鼓风机，其可布置在第一子腔中和/或在第二子腔中。如果至少在一子腔中存在至少一个温度传感器以测定在相关的子腔中和/或在壳体的包围相关的子腔的外壁区域处的温度，在此是有利的。
附图说明
本发明的有利的设计方案由从属权利要求、说明书和附图得出。接下来根据附图来详细阐述本发明的优选的实施例。其中：
图1显示了具有防爆的壳体以及制冷机的防爆组件的实施例的示意性的、框图状的图示，
图2和3分别显示了图1中的防爆组件的变型的实施例以及
图4和5分别显示了可透气的、防点燃击穿的结构的示意性透视图，如其在防爆组件的任一实施例中可被用于壁或壁区段那样。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了防爆组件10的一实施例，其具有防爆的壳体11。防爆的壳体11具有多个且优选地六个外壁12，在图1中以示意性的剖面图示出了其中的仅仅四个外壁。壳体11例如总体具有方形构型。壳体11也可具有其他形状，例如圆柱状的、棱柱状的或其他的带有平面和/或弯曲的外壁12的自由形状。外壁12包围壳体内腔13且将其防点燃击穿地与带有易爆的大气的围绕壳体11的周围环境14分离。壳体11构造成根据标准EN60079-1或IEC60079-1中的一个的防燃型耐压封壳(Ex-d)。
壳体内腔13被壳体11的中间壁15划分成第一子腔16和第二子腔17。中间壁15构造成使得其将第一子腔防点燃击穿地与第二子腔17分离。中间壁因此形成在这两个子腔16,17之间的防点燃击穿的屏障。两个子腔16,17分别自身防爆地构造成防燃型耐压封壳(Ex-d)。
属于防爆组件10的有至少一个设备，其可以是对于在周围环境14中的易爆的大气的点火源，示例性地至少一个电气的和/或电子的设备21，其布置在壳体11的或壳体内腔13的第一子腔16中。该至少一个电气的和/或电子的设备21防爆地安置在壳体11的第一子腔16中。从周围环境14到第一子腔16中的可能的电连接或导线被防爆地引导通过外壁12，如在防爆领域本身已知的那样。这样的导线或连接可在形成防点燃击穿的间隙的情况下或者通过浇铸(Verguss)气密地与外壁12封闭或者以其他方式防爆地通过外壁12引导到第一子腔16中。
在运行期间该至少一个电气的和/或电子的设备21产生热量。该热量被发出到第一子腔16中并且加热包围第一子腔16的外壁12。此外在该至少一个设备21运行时提高在第一子腔16中大气的温度，这对于该至少一个电气的和/或电子的设备21的运行也可以是不期望的。为了将热量从第一子腔16有效地导出，防爆组件10具有制冷机22。制冷机22提供制冷剂的闭合的流体循环，制冷剂在流体循环中呈现不同的集聚状态。制冷剂被制冷机22的压缩机23压缩且在联接到压缩机23处的载热体或冷凝器24中冷凝且因此液化。在制冷剂液化时发出热量。冷凝器24布置在第二子腔17中。
在实施例中冷凝器24通过冷凝器盘管25形成，其蛇形地或曲折状地布置在第二子腔17中。冷凝器盘管25防点燃击穿地被引导通过中间壁15且在一端部处流体地与压缩机23连接，反之，相反的端部流体地与制冷机22的膨胀设备26连接。
膨胀设备26例如可具有膨胀阀和/或毛细管。膨胀设备26减小制冷剂的压力并且在膨胀设备26下游将制冷剂导引至载热体或蒸发器27。在蒸发器27中制冷剂吸收热量且在相对低的温度下蒸发。该过程也被称为蒸发冷却(Siedekuehlung)。然后又将蒸发器27中的制冷剂输送给压缩机23且以该方式实现制冷机22的闭合的流体循环。
蒸发器27布置在第一子腔16中，以吸收在那里由盖至少一个电气的和/或电子的设备21发出的热量。在实施例中压缩机23和膨胀设备26也布置在第一子腔16中。由此可将标准构件或组件应用于制冷机。制冷机22的所有组成部分防爆地布置在第一子腔16中或者在第二子腔17中。
蒸发器27类似于冷凝器25由蛇形的或曲折状的蒸发器盘管来形成，其可在第一子腔16中被铺设成使得该至少一个电气的和/或电子的设备21的热量发出和通过制冷剂的吸收尤其通过以下方式来优化，即蒸发器盘管28的区段在空间上接近该至少一个电气的和/或电子的设备21实现。附加地或备选地，该至少一个蒸发器盘管28的区段至少可沿着邻接到第一子腔16处的一个或多个外壁12(或至少其区段)来铺设。由此可避免相关的外壁12的太强的局部加热。
为了测量至少一个温度可在第一子腔16和/或第二子腔17中布置至少一个温度感应器30，其相应产生相应的温度信号T1-T4且设立成将相应的温度信号T1-T4传输到控制设备31处。在实施例中在第一子腔16中布置有三个温度传感器30，其产生第一温度信号T1、第二温度信号T2和第三温度信号T3且传输到控制设备31处。在第二子腔17中示例性地布置有另外的温度感应器30，其产生第四温度信号T4且传输到控制设备31处。控制设备31可评估温度信号T1-T4且根据此经由第一控制信号S1操控制冷机22、例如压缩机23。
在图1中表示的实施例中以虚线示出，在第一子腔16中和/或在第二子腔17中可相应布置有至少一个鼓风机，以引起空气循环。对于每个存在的鼓风机32，控制设备31可产生相关的控制信号，例如用于在第一子腔16中的鼓风机32的第二控制信号S2和用于在第二子腔17中布置的鼓风机32的第三控制信号S3。
如在图1-3中示意性地表示的那样，邻接到第二子腔17处的外壁12的至少一个外壁区段构造为可透气的外壁区段12a。在图1中示出的实施例中邻接到第二子腔17处的外壁12中的一个完全实施为可透气的外壁，从而可透气的外壁区段12a形成整个外壁12。可透气的外壁区段12a防点燃击穿地来实施，从而第二子腔17相对于周围环境14是防爆的且示例性地满足耐压封壳(Ex-d)的要求。
在图4和5中极其示意性地相应表示了材料结构，其满足在防点燃击穿的情况下提高气体交换。例如可透气的外壁区段12a可通过多孔的材料35形成，其例如由无定向纤维结构材料制成。多孔的材料35在此具有相互交织的、不规则地布置的纤维，其可具有大约70µm至130µm的直径。多孔的材料35的孔隙尺寸可具有最小80µm和最大250µm。多孔的材料35的孔隙率优选地处于60%至80%的范围中。
附加地或备选地可透气的外壁区段12a可由网眼或格栅材料36形成(图5)。网眼尺寸大约为最小80µm和最大250µm。带有不同的格栅结构或格栅条取向的多个层37可彼此相叠布置，以便一方面使气体能够流动穿过格栅材料36且另一方面熄灭火焰、火花和热的气体。
多孔的材料35与格栅材料36的组合也是可能的，以形成防点燃击穿的、可透气的外壁区段12a。
通过该至少一个防点燃击穿的、可透气的外壁区段12a在第二子腔17与周围环境14之间的气体交换是可能的。由此可将从冷凝器24发出到第二子腔17中的热量向外导出到周围环境14中。如已阐述的那样，对此可在第二子腔17中布置有鼓风机32，以改善在第二子腔17与周围环境14之间的气体交换。
如在图1和2中所示，中间壁15也可具有至少一个防点燃击穿地实施的可透气的中间壁区段15a。防点燃击穿的、可透气的中间壁区段15a可类似于可透气的外壁区段12a来构建且为此例如具有多孔的材料35和/或格栅材料36，这一方面使在第一子腔16与第二子腔17之间的气体交换成为可能且另一方面然而维持在第一子腔16与第二子腔17之间的防点燃击穿。
在图1中示出的实施例中中间壁15类似于邻接到第二子腔17处的外壁12完全防点燃击穿地且可透气地来构造。在对此的变体中中间壁15和/或外壁12也可以是仅部分可透气的且例如具有插入件，以形成可透气的外壁区段12a和/或可透气的中间壁区段15a，如在图2中示意性所示。
在另外的备选的实施形式中，中间壁15也可以是基本上不可透气的，从而在这两个子腔16,17之间不发生有意的和故意的气体交换(图3)。
根据图1-3的实施例也可相互组合。例如在所有实施例中整个邻接到第二子腔17处的外壁12可防点燃击穿地且可透气地来实施，如在图1中所示。在图3中所示的实施例中中间壁15可相应于根据图1的实施例来设计。在其它方面根据图1-3的实施例相同，从而可参照图1的上述说明。为了清楚性原因，在图2和3中略去温度传感器30和控制设备31。
在带有基本上不可透气的中间壁15的在图3中所示的实施例中示例性地在第一子腔16中不存在鼓风机32。在该实施形式中在第二子腔17中的至少一个鼓风机32可足以支持在第二子腔17与周围环境14之间的空气循环。如果在第一子腔16内的空气循环是有利的，根据制冷机22且尤其蒸发器27的设计在根据图3的实施例中在第一子腔16中也可存在至少一个鼓风机32，以支持到蒸发器27上的传热和/或在第一子腔16中和在壳体11的邻接到第一子腔16处的外壁12处的改善的温度分布。
防爆组件10此外可选地可具有保护罩40，其设立用于遮盖该至少一个防点燃击穿的、可透气的外壁区段12a且在外部布置在壳体11处。保护罩40遮盖该至少一个可透气的外壁区段12a，尤其以便保护其免于直接对准可透气的外壁区段12a的喷射水。保护罩40具有至少一个且优选地多个开口41，以使在第二子腔17与周围环境14之间的气体交换成为可能。该至少一个开口41布置成使得其不在直的方向上面对可透气的外壁区段12a。
通过防爆组件10提供由该至少一个电气的和/或电子的设备21发出的热量从第一子腔16到第二子腔17中的有效的热量运出。在那里实现与周围环境14的空气循环，以便将热的空气向外发出且从周围环境14吸收较冷的空气。总体上实现非常均匀的热分布。由此避免在壳体11的外壁12处的较热的部位(其可用作对于在周围环境14中的易爆的大气的点火源)。为了控制或调节制冷机22，可探测在一个或多个部位处的温度，尤其还探测壳体11的外壁12的至少一个温度、尤其在存在壳体11的相关外壁12非常强烈地加热且可用作点火源的危险的部位处。
本发明涉及一种防爆组件10，具有防爆的壳体11，该壳体包围壳体内腔12且该壳体实施成防燃型耐压封壳。壳体内腔13被中间壁15这样划分成第一子腔16和第二子腔17，使得这两个子腔16,17相对于彼此防爆且因此每个子腔16,17符合防燃型耐压封壳。壳体11的外壁12的至少一个外壁区段12a防点燃击穿且可透气地来实施并且使在第二子腔17与周围环境14之间的气体交换成为可能。在壳体内腔13中布置有制冷机22，其中，蒸发器27位于第一子腔16中而冷凝器24位于第二子腔17中。来自至少一个电气的和/或电子的设备21或在第一子腔16中的其他热源的热量因此可被导出到第二子腔17中且从那里导出到周围环境14中。通过该措施可非常有效地防止形成可点燃在周围环境14中的易爆大气的局部热点。
附图标记清单
10 防爆组件
11 壳体
12 外壁
12a 可透气的外壁区段
13 壳体内腔
14 周围环境
15 中间壁
15a 可透气的中间壁区段
16 第一子腔
17 第二子腔
21 电气的和/或电子的设备
22 制冷机
23 压缩机
24 冷凝器
25 冷凝器盘管
26 膨胀设备
27 蒸发器
28 蒸发器盘管
30 温度感应器
31 控制设备
32 鼓风机
35 多孔材料
36 格栅材料
37 层
40 保护罩
41 开口
S1 第一控制信号
S2 第二控制信号
S3 第三控制信号
T1 第一温度信号
T2 第二温度信号
T3 第三温度信号
T4 第四温度信号。