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DE102023005055A1 - Explosion-proof housing - Google Patents

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DE102023005055A1
DE102023005055A1 DE102023005055.5A DE102023005055A DE102023005055A1 DE 102023005055 A1 DE102023005055 A1 DE 102023005055A1 DE 102023005055 A DE102023005055 A DE 102023005055A DE 102023005055 A1 DE102023005055 A1 DE 102023005055A1
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DE
Germany
Prior art keywords
explosion
glass spheres
housing
enclosure
hollow
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023005055.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Kevin Rogers
Hubert Dornberger
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.)
Bartec GmbH
Original Assignee
Bartec GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0209—Thermal insulation, e.g. for fire protection or for fire containment or for high temperature environments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)

Abstract

Das explosionsgeschützte Gehäuse ist mit einem eine Flammenausbreitung verhindernden Füllgut gefüllt. Um ohne Beeinträchtigung des Explosionsschutzes eine einfache Handhabung des Gehäuses zu ermöglichen, besteht zumindest ein Teil des Füllgutes aus hohlen, porösen Glaskugeln. Dadurch wird das Gewicht des Gehäuses wesentlich reduziert, so dass es einfach transportiert, montiert und installiert werden kann. Die hohlen, porösen Glaskugeln haben nur geringes Gewicht, erfüllen aber dennoch ihre Aufgabe beim Explosionsschutz. Der Vorteil eines geringen Gewichtes wird somit nicht durch Einbußen beim Explosionsschutz erreicht. Durch die Porosität wird die Oberfläche der Glaskugeln sehr stark vergrößert, was dazu führt, dass im Falle einer Explosion bzw. einer Flammbildung im Gehäuse eine sehr hohe Wärmeübertragung auf die porösen Glaskugeln erreicht wird. Dies führt zu einem Effekt, durch welchen die Explosion sehr rasch zum Stoppen gebracht wird.

Figure DE102023005055A1_0000
The explosion-proof enclosure is filled with a material that prevents the spread of flame. To enable easy handling of the enclosure without compromising explosion protection, at least part of the filling material consists of hollow, porous glass spheres. This significantly reduces the weight of the enclosure, making it easy to transport, assemble, and install. The hollow, porous glass spheres are lightweight yet still fulfill their explosion protection function. The advantage of low weight is therefore not achieved at the expense of explosion protection. The porosity greatly increases the surface area of the glass spheres, which means that in the event of an explosion or flame formation in the enclosure, a very high heat transfer to the porous glass spheres is achieved. This creates an effect that stops the explosion very quickly.
Figure DE102023005055A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein explosionsgeschütztes Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an explosion-proof housing according to the preamble of claim 1.

Bei der Zündschutzart Sandkapselung nach Norm DIN EN 60079-5 (Ex-q) werden Gehäuse eingesetzt, in denen elektrische/elektronische Bauteile untergebracht sind. Der Leerraum zwischen diesen Bauteilen wird mit Füllgut in Form von massiven Glaskugeln gefüllt. Eine evtl. auftretende Explosion läuft sich in den Zwischenräumen zwischen den massiven Glaskugeln schnell tot. Aufgrund dieses Füllgutes haben die Gehäuse ein erhebliches Gewicht, was zu Problemen beim Transport, der Montage und der Installation führt.For the type of protection sand encapsulation according to standard DIN EN 60079-5 (Ex-q) enclosures are used to house electrical/electronic components. The empty space between these components is filled with solid glass spheres. Any explosion that may occur will quickly dissipate in the spaces between the solid glass spheres. Due to this filling material, the enclosures are extremely heavy, which poses problems during transport, assembly, and installation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsmäße explosionsgeschützte Gehäuse so auszubilden, dass ohne Beeinträchtigung des Explosionsschutzes eine einfache Handhabung des Gehäuses möglich ist.The invention is based on the object of designing the generic explosion-proof housing in such a way that easy handling of the housing is possible without impairing the explosion protection.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Gehäuse erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in the generic housing with the characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht zumindest ein Teil des Füllgutes aus hohlen, porösen Glaskugeln. Dadurch wird das Gewicht des Gehäuses wesentlich reduziert, so dass die Gehäuse einfach transportiert, montiert und installiert werden können. Die hohlen, porösen Glaskugeln haben nur geringes Gewicht, erfüllen aber dennoch ihre Aufgabe beim Explosionsschutz. Der Vorteil eines geringen Gewichtes wird somit nicht durch Einbußen beim Explosionsschutz erreicht. Durch die Porosität wird die Oberfläche der Glaskugeln sehr stark vergrößert, was dazu führt, dass im Falle einer Explosion bzw. einer Flammbildung im Gehäuse eine sehr hohe Wärmeübertragung auf die porösen Glaskugeln erreicht wird. Dies führt zu einem Effekt, durch welchen die Explosion sehr rasch zum Stoppen gebracht wird.In the inventive design, at least part of the filling material consists of hollow, porous glass spheres. This significantly reduces the weight of the housing, making it easy to transport, assemble, and install. The hollow, porous glass spheres are lightweight yet still fulfill their explosion protection function. The advantage of low weight is therefore not achieved at the expense of explosion protection. The porosity greatly increases the surface area of the glass spheres, which means that in the event of an explosion or flame formation in the housing, a very high heat transfer to the porous glass spheres is achieved. This creates an effect that stops the explosion very quickly.

Die Glaskugeln bestehen in vorteilhafter Weise aus geschäumtem Material. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung der Glaskugeln möglich. Zudem trägt das geschäumte Material zu einer hohen Sicherheit beim Explosionsschutz bei.The glass beads are advantageously made of foamed material. This allows for simple and cost-effective production. Furthermore, the foamed material contributes to a high level of explosion protection safety.

Vorzugsweise ist das Material der Glaskugeln amorphes anorganisches Silikatglas, das meist aus Quarzsand und Siliziumdioxid und weiterer Zusatzstoffe besteht.The material of the glass beads is preferably amorphous inorganic silicate glass, which usually consists of quartz sand and silicon dioxide and other additives.

Die Glaskugeln haben in vorteilhafter Weise einen Durchmesser, der zwischen etwa 0,5 mm und etwa 1 mm liegt. Durch diese kleinen Glaskugeln ergeben sich im Füllgut des Gehäuses viele kleine Zwischenräume, die dazu beitragen, dass eine evtl. Explosion im Gehäuse rasch abgebaut wird.The glass beads advantageously have a diameter of between approximately 0.5 mm and approximately 1 mm. These small glass beads create numerous small spaces within the housing's contents, which help ensure that any explosion within the housing dissipates quickly.

Optimal ist es, wenn das gesamte Füllgut aus den hohlen porösen Glaskugeln besteht.It is optimal if the entire filling material consists of hollow, porous glass spheres.

Aber auch wenn nicht das gesamte Füllgut aus Glaskugeln besteht, kann immer noch eine deutliche Gewichtsreduzierung bei gleichbleibendem Explosionsschutz erreicht werden. So kann der Anteil der Glaskugeln beispielsweise im Bereich von 40% bis 90% des gesamten Füllgutes liegt.But even if not all of the contents consist of glass beads, a significant weight reduction can still be achieved while maintaining the same level of explosion protection. For example, the proportion of glass beads can range from 40% to 90% of the total contents.

Eine optimale Gewichtsverringerung ergibt sich, wenn die Glaskugeln eine Schüttdichte von etwa 250 kg/m3 bis etwa 300 kg/ m3 haben.An optimal weight reduction is achieved when the glass beads have a bulk density of about 250 kg/m 3 to about 300 kg/m 3 .

Das Gehäuse ist vorteilhaft so ausgebildet, dass es eine Druckfestigkeit von etwa 1 bar bis etwa 1, 5 bar aufweist. Dann ist ein hoher Explosionsschutz durch die Gehäuseausbildung gewährleistet.The housing is advantageously designed to have a pressure resistance of approximately 1 bar to approximately 1.5 bar. This ensures a high level of explosion protection.

Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The subject matter of the application arises not only from the subject matter of the individual patent claims, but also from all information and features disclosed in the drawings and the description. Even if they are not the subject matter of the claims, they are claimed as essential to the invention insofar as they are novel, individually or in combination, over the prior art.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Further features of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

  • 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes explosionsgeschütztes Gehäuse.
  • 2 in schematischer Darstellung mehrere im Gehäuse gemäß 1 untergebrachte hohle, poröse Glaskugeln,
  • 3 in schematischer und vergrößerter Darstellung eine der Glaskugeln im Gehäuse gemäß 1.
The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing.
  • 1 a schematic representation of an explosion-proof housing according to the invention.
  • 2 in schematic representation several in the housing according to 1 housed hollow, porous glass spheres,
  • 3 in schematic and enlarged representation one of the glass balls in the housing according to 1 .

1 zeigt in schematischer Darstellung ein explosionsgeschütztes Gehäuse 1, in dem sich ein zu schützender elektronischer Einbau 2 befindet, der eine potentielle Zündquelle bildet. Der Einbau 2 kann beispielsweise elektronische Schaltungen, Schalter, eigensichere elektrische Betriebsmittel und dgl. enthalten. 1 shows a schematic representation of an explosion-proof enclosure 1 containing an electronic component 2 to be protected, which constitutes a potential ignition source. The component 2 may contain, for example, electronic circuits, switches, intrinsically safe electrical equipment, and the like.

Das Gehäuse 1 ist für die Zündschutzart Sandkapselung nach Norm DIN EN ISO 60079-5 (Ex-q) vorgesehen. Bei dieser Zündschutzart ist das Gehäuse 1 mit einem Füllgut 3 gefüllt, das erfindungsgemäß wenigstens zum Teil aus hohlen Glaskugeln besteht. Es handelt sich hierbei um Schaumglaskugeln, die durch einen Schäumvorgang hergestellt werden. Die Glaskugeln 3 haben vorteilhaft einen Durchmesser, der etwa im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm liegt.The housing 1 is designed for the powder filling type of protection according to DIN EN ISO 60079-5 (Ex-q). With this type of protection, the housing 1 is filled with a filling material 3, which, according to the invention, consists at least partially of hollow glass spheres. These are foam glass spheres produced by a foaming process. The glass spheres 3 advantageously have a diameter approximately in the range of 0.5 mm to 1 mm.

Wie aus 2 hervorgeht, verbleiben zwischen den Glaskugeln 3 Zwischenräume 4. Die Glaskugeln liegen nicht, wie in 2 zur Verdeutlichung der Zwischenräume 4 dargestellt ist, mit Abstand voneinander, sondern liegen aneinander. Die Zwischenräume 4 sorgen dafür, dass im Falle einer Zündung im Gehäuse 1 sich die Flamme in den Zwischenräumen 4 totläuft, so dass im Gehäuse 1 keine Explosion auftreten kann und eine explosionsfähige Atmosphäre außerhalb des Gehäuses 1 nicht zündet.As from 2 As can be seen, there are 3 spaces between the glass balls 4. The glass balls do not lie, as in 2 To clarify the gaps 4, they are not spaced apart from one another, but lie adjacent to one another. The gaps 4 ensure that in the event of an ignition in the housing 1, the flame dies out in the gaps 4, so that no explosion can occur in the housing 1 and an explosive atmosphere outside the housing 1 does not ignite.

Die Oberfläche 5 der Glaskugeln 3 ist größer ausgebildet, wie schematische in 3 dargestellt ist. Die Porosität führt zu einer vergrößerten Oberfläche im Vergleich zu herkömmlichen massiven Glaskugeln, die aufgrund ihres Herstellungsprozesses i.d.R. eine glatte Oberfläche haben. Die poröse Oberfläche 5 erzeugt im Zündfall einen abkühlenden Effekt, wodurch eine Flamme im Gehäuse 1 sehr rasch gestoppt werden kann. Die poröse Oberfläche 5 führt zu einem optimalen Wärmeübertrag auf die Glaskugel 3 im Zündfall, was zum raschen Abklingen der Flammbildung in optimaler Weise beiträgt.The surface 5 of the glass spheres 3 is larger, as schematically shown in 3 The porosity results in an enlarged surface compared to conventional solid glass spheres, which generally have a smooth surface due to their manufacturing process. The porous surface 5 creates a cooling effect in the event of ignition, allowing a flame in the housing 1 to be extinguished very quickly. The porous surface 5 results in optimal heat transfer to the glass sphere 3 in the event of ignition, which optimally contributes to the rapid extinction of the flame.

Die hohlen Glaskugeln 3 haben eine verhältnismäßig geringe Schüttdichte, die beispielsweise nur bei etwa 250 kg/m3 bis 300 kg/m3 beträgt. Dies hat den weiteren Vorteil, dass das mit den Glaskugeln 3 gefüllte Gehäuse 1 ein entsprechend geringes Gewicht aufweist.The hollow glass spheres 3 have a relatively low bulk density, which is, for example, only approximately 250 kg/m 3 to 300 kg/m 3. This has the further advantage that the housing 1 filled with the glass spheres 3 has a correspondingly low weight.

Das Gehäuse 1 ist so ausgebildet, dass es die durch die oben genannte Norm geforderte Druckfestigkeit von 1,0 bis 1,5 bar aufweist.The housing 1 is designed to have the pressure resistance of 1.0 to 1.5 bar required by the above-mentioned standard.

Die Glaskugeln 3 können auch für die Zündschutzart Ex-d (druckfeste Kapselung) nach DIN EN ISO 60079-1 verwendet werden. Auch bei dieser Zündschutzart bringt der Einsatz der hohlen Glaskugeln 3 erhebliche Vorteile, wie geringes Gewicht des druckfest gekapselten Gehäuses und eine rasche Beendigung der Explosion beim Auftreten der Zündung in der Kapselung aufgrund es beschriebenen schnellen Wärmeübertrages.The glass spheres 3 can also be used for the type of protection Ex-d (flameproof enclosure) according to DIN EN ISO 60079-1 be used. Even with this type of protection, the use of hollow glass spheres 3 offers significant advantages, such as the low weight of the flameproof enclosure and rapid termination of the explosion when ignition occurs in the enclosure due to the rapid heat transfer described above.

Das Gehäuse 1 ist für diese Zündschutzart entsprechend der genannten Norm ausgebildet. Es ist explosionsdruckfest ausgebildet und mit zünddurchschlagsicheren Spalten an den Gehäuseöffnungen versehen.Enclosure 1 is designed for this type of protection in accordance with the specified standard. It is explosion-proof and features flameproof gaps at the enclosure openings.

Optimal ist es, wenn das Gehäuse 1 in den genannten Zündschutzarten Ex-d und Ex-q vollständig mit den porösen hohlen Glaskugeln 3 gefüllt ist. Es ist aber auch möglich, die für diese Schutzart(en) eingesetzten massiven Vollglaskugeln teilweise durch die porösen hohlen Glaskugeln 3 zu ersetzen. Auch dies führt bereits zu einer beträchtlichen Gewichtsreduzierung und zur Verbesserung des Wärmeübertrages im Falle einer Zündung im Gehäuse 1.It is optimal if the housing 1 is completely filled with the porous hollow glass spheres 3 in the aforementioned types of protection Ex-d and Ex-q. However, it is also possible to partially replace the solid glass spheres used for this type(s) of protection with the porous hollow glass spheres 3. This also leads to a considerable weight reduction and to improved heat transfer in the event of an ignition in the housing 1.

Als Material für die hohlen Glaskugeln 3 kommt vorzugsweise amorphes anorganisches Silikatglas in Betracht, das meist aus Quarzsand und Siliziumdioxid und weiteren Zuschlagstoffen besteht.The preferred material for the hollow glass spheres 3 is amorphous inorganic silicate glass, which usually consists of quartz sand and silicon dioxide and other additives.

Materialien auf Mineralbasis, beispielsweise Keramik, sind ebenfalls. denkbar.Mineral-based materials, such as ceramics, are also conceivable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN 60079-5 [0002]DIN EN 60079-5 [0002]
  • DIN EN ISO 60079-1 [0022]DIN EN ISO 60079-1 [0022]

Claims (7)

Explosionsgeschütztes Gehäuse, das mit einem eine Flammenausbreitung verhindernden Füllgut gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Füllgutes aus hohlen, porösen Glaskugeln (3) besteht.Explosion-proof housing which is filled with a filling material which prevents the spread of flames, characterized in that at least part of the filling material consists of hollow, porous glass spheres (3). Explosionsgeschütztes Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskugeln (3) aus geschäumtem Material bestehen.Explosion-proof housing according to Claim 1 , characterized in that the glass balls (3) consist of foamed material. Explosionsgeschütztes Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskugeln (3) einen Durchmesser zwischen etwa 0,5 mm und etwa 1 mm haben.Explosion-proof housing according to Claim 1 or 2 , characterized in that the glass balls (3) have a diameter between about 0.5 mm and about 1 mm. Explosionsgeschütztes Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskugeln (3) einen Anteil von 40% bis 90% des Füllgutes (3) ausmachen.Explosion-proof enclosure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the glass balls (3) make up a proportion of 40% to 90% of the filling material (3). Explosionsgeschütztes Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Füllgut (3) aus den Glaskugeln (3) besteht.Explosion-proof enclosure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the entire filling material (3) consists of the glass balls (3). Explosionsgeschütztes Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskugeln (3) eine Schüttdichte von etwa 250 kg/m3 bis etwa 300 kg/m3 haben.Explosion-proof enclosure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the glass spheres (3) have a bulk density of about 250 kg/m 3 to about 300 kg/m 3 . Explosionsgeschütztes Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Druckfestigkeit von etwa 1 bar bis etwa 1,5 bar aufweist.Explosion-proof enclosure according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the housing (1) has a pressure resistance of approximately 1 bar to approximately 1.5 bar.
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