ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ КОРПУС СО СБРОСОМ ДАВЛЕНИЯ
EXPLOSION-PROOF PRESSURE RELIEF HOUSING

Изобретение относится к корпусу для размещения элементов, которые могут формировать источники инициирования взрыва, причем корпус пригоден для применения во взрывоопасной среде.
Взрывозащищенные корпуса известны в различных конструктивных формах. В типичном случае такие корпуса снабжены по меньшей мере одним отверстием сброса давления, на котором расположено предохранительное устройство проскока пламени. Такой корпус показан, например, в GB 778040, в котором корпус имеет прямоугольное отверстие сброса давления, на котором посредством зажимной рамки закреплено предохранительное устройство проскока пламени в форме пористого элемента.
В US 4180177 А показан взрывозащищенный корпус с отверстием сброса давления, в котором расположен пористый элемент в качестве предохранительного устройства проскока пламени. Кроме того, отверстие сброса давления может быть закрыто подвижно установленной крышкой.
Как показано в DE 102005042565 В4, уже предлагалось выполнять взрывозащищенный корпус в сборе из материала, газопроницаемого вследствие его пористости, однако предотвращающего проскок пламени. Корпус содержит тогда трубчатую или чашеобразную часть корпуса, образующую стенку корпуса и отделяющую внутреннее пространство от окружающей среды.
Далее, в DE 102006048943 А1 описан цилиндр выравнивания давления с трубчатой мембраной. Трубчатая диафрагма состоит из пористого материала и потому является газопроницаемой. Она вставлена в цилиндр выравнивания давления на обоих концах, причем цилиндр выравнивания давления имеет на одном конце впускные отверстия, а на своем другом конце выпускное отверстие газа. В цилиндр выравнивания давления могут быть вставлены также несколько таких трубчатых мембран.
Задачей изобретения является создание корпуса для размещения элементов, которые могут служить источники инициирования взрыва, причем лежащая в основе схема должна быть подходящей также для особо больших корпусов.
Эта задача решена посредством корпуса по п. 1 формулы изобретения.
Корпус согласно изобретению обеспечивает применение элементов выравнивания давления, газопроницаемая поверхность которых больше, чем поперечное сечение отверстия сброса давления. Тем самым, образовавшемуся в случае происходящего в корпусе взрыва и подлежащему выведению из корпуса объему газа возможно противопоставить особо низкое аэродинамическое сопротивление, что противодействует нарастанию пика давления в корпусе. Тем самым толщина стенки упомянутого корпуса может быть уменьшена, без ущерба для надежности и целостности корпуса.
Элемент выравнивания давления расположен непосредственно во внутреннем пространстве корпуса, это, прежде всего, означает, что он не заключен в отдельный корпус. Это также способствует предотвращению дросселирования потока газа, необходимого для выравнивания давления. С другой стороны, элемент выравнивания давления находится во внутреннем пространстве корпуса и защищен от воздействий окружающей среды. Поскольку для отверстия выравнивания давления нужно небольшое поперечное сечение, механическая устойчивость стенки корпуса из-за отверстия выравнивания давления не страдает.
Элемент выравнивания давления выполнен трубчатым и имеет поры, ширина которых настолько мала и длина которых настолько велика, что пламя или раскаленные частицы не могут попадать из внутреннего пространства во внутренний проточный канал элемента сброса давления, причем проточный канал выходит через отверстие сброса давления в атмосферу.
Изобретение обеспечивает эффективный вывод газов из особенно больших корпусов без чрезмерного увеличения площади отверстия(-ий) в стенках корпуса и без чрезмерного ослабления корпуса.
Элемент выравнивания давления в первой форме выполнения может быть выполнен и расположен полностью пересекающим внутреннее пространство. При этом он каждым своим концом предпочтительно соединен с соответствующим отверстием выравнивания давления, а значит в целом с двумя отверстиями выравнивания давления. Такая схема позволяет использовать отверстия выравнивания давления с особо малым поперечным сечением и пригодна, прежде всего, для применения в особо больших корпусах.
Однако возможно также выполнять элемент выравнивания давления чашеобразным с только одним открытым концом, причем его открытый конец соединяется с отверстием выравнивания давления, а его закрытый конец выступает во внутреннее пространство.
Элемент выравнивания давления механически соединен отверстием выравнивания давления со стенной компоновкой корпуса. Для этого элемент выравнивания давления может быть, предпочтительно, приварен кольцевым сварным швом к краю отверстия выравнивания давления. Трубчатый элемент выравнивания давления может для этого пронизывать отверстие выравнивания давления или торцовой стороной прилегать к внутренней стороне стенки корпуса. Сварной шов, соединяющий элемент выравнивания давления со стенкой корпуса, может быть помещен на внутренней стороне стенки корпуса или на ее же внешней стенке. Возможно также вставлять трубчатый элемент выравнивания давления в гнездо, соединенное, в свою очередь, со стенкой корпуса. Для вставки элемента выравнивания давления в гнездо элемент выравнивания давления может быть соединен с гнездом, прежде всего, неразъемно, например, посредством склеивания, сварки или пайки. Гнездо может быть приклеено, приварено или привинчено к корпусу.
Отверстие выравнивания давления может быть закрыто защитным устройством, таким, например, как предохранительная мембрана, крышка, диафрагма или пробка, причем это защитное устройство открывается в зависимости от давления. Предпочтительно, защитное устройство образовано заглушкой, которая закрывает отверстие выравнивания давления от насекомых и предотвращает проникновение влаги или воды.
Элемент выравнивания давления выполнен чашеобразным или трубчатым. Под трубчатым элементом выравнивания давления понимается любой элемент выравнивания давления, который включает в себя канал выравнивания давления с, по меньшей мере, частично газопроницаемой стенкой. Поперечное сечение этого элемента выравнивания давления может быть ограничено кругом или многоугольником. Например, элемент выравнивания давления может быть образован прямоугольной трубой, которая на своих боковых сторонах имеет один или несколько вырезов, закрытых соответственно плоскими элементами выравнивания давления. Они могут быть приварены, приклеены, привинчены к прямоугольной трубе или установлены на ней иным образом. Возможно также выполнять элемент выравнивания давления полностью из газопроницаемого материала. Газопроницаемый материал может представлять собой, например, металл, металлический сплав, керамику, стекло или также негорючий органический прочный материал или смесь указанных материалов. Материал имеет поры и может наличествовать в виде пены, в виде спутанных между собой и/или склеенных между собой и/или спеченных проволок, в виде порошка или частиц, которые посредством склеивания, пайки, спекания, сварки или механически соединены между собой. Волокна, нити, проволока, частицы могут также удерживаться в корпусе как сыпучий наполнитель, причем заполненный корпус образует элемент сброса давления.
Предпочтительные подробности изобретения следуют из чертежа, соответствующего описания или дополнительных пунктов формулы изобретения. Показано на:
Фиг. 1 - корпус согласно изобретению, упрощенный вид в перспективе,
Фиг. 2 - корпус согласно фиг. 1, упрощенный вид в вертикальном разрезе,
Фиг. 3 - форма выполнения элемента сброса давления, вид в поперечном разрезе,
Фиг. 4 - другая форма выполнения элемента сброса давления, вид в поперечном разрезе, и
Фиг. 5-10 - другие формы выполнения корпуса согласно фиг. 1 соответственно, упрощенный вид в вертикальном разрезе.
На фиг. 1 наглядно представлен корпус 11, выполненный для применения во взрывоопасной среде. Корпус 11 служит для размещения компонентов, например, электрических или электронных конструктивных элементов, которые во время эксплуатации могут служить источниками инициирования взрыва для взрывчатой газовой смеси. Для размещения таких компонентов корпус 11, как показано на фиг. 2, образован стенной компоновкой 12, к которой относятся основной корпус 13 и крышка 14. Стенная компоновка 12 охватывает внутреннее пространство 15, в котором могут располагаться указанные выше компоненты. Внутреннее пространство может иметь объем от нескольких литров до нескольких сотен литров. По существу, такая схема корпуса применима также для корпусов меньших размеров.
Стенная компоновка 12 имеет, к примеру, в области основного корпуса 13 или также на крышке 14 по меньшей мере одно, предпочтительно два отверстия 16, 17 сброса давления, которые расположены, предпочтительно, на двух расположенных параллельно на расстоянии между собой стеновых участках 18, 19. Отверстия 16, 17 сброса давления установлены, предпочтительно, соосно между собой. Между стеновыми участками 18, 19 расположен элемент 20 сброса давления, который полностью или частично выполнен из газопроницаемого пористого, но огнестойкого материала и заполняет расстояние между стеновыми участками 18, 19. К примеру, элемент сброса давления может состоять из спеченных металлических шариков, металлических порошков, нескольких лежащих друг на друге слоев проволочной сетки, намотанных в виде трубы, или т.п. Элемент 20 сброса давления выполнен трубчатым (например, как труба круглого сечения или как труба полигонального сечения) и своими обоими концами 21, 22 соединен со стенной компоновкой 12, в частности, с первым стеновым участком 18 и вторым стеновым участком 19. При этом элемент 20 сброса давления, как видно на фиг. 3, может быть выполнен как цилиндрическая труба, которая своими торцовыми сторонами прилегает к внутренней стороне стеновых участков 18, 19 и там, например, посредством кольцевых сварных швов 23, 24 соединена со стеновыми участками 18, 19.
Элемент 20 сброса давления имеет поры, ширина которых настолько мала и длина которых настолько велика, что пламя из внутреннего пространства 15 не может попадать во внутренний проточный канал 25 элемента 20 сброса давления. Раскаленные частицы также не могут этим путем попадать в проточный канал 25. Проточный канал 25 выходит через оба отверстия 16, 17 сброса давления в атмосферу. Элемент 20 сброса давления может быть выполнен из металлического или неметаллического материала. Упомянутый материал, а именно металл, керамика, стекло или т.п. может быть сформирован в виде частиц, шариков, нитей или пены посредством спекания, склеивания или механического соединения в устойчивый элемент.
Схема трубчатого элемента 20 сброса давления может быть осуществлена также в форме полигональной трубы, как показано на фиг. 4 с помощью прямоугольной трубы. Элемент 20 сброса давления согласно фиг. 4 состоит из прямоугольной трубы 26 прямоугольного или квадратного сечения, которая на своих боковых сторонах имеет отверстия 27 для выхода газов, образующие в поперечном направлении к заданному проточным каналом 25 направлению потока соединение между внутренним пространством 15 и проточным каналом 25. Отверстия для выхода газов снабжены пламезащитными фильтрами 28, 29, 30, 31, которые могут быть, предпочтительно, выполнены как плоские пластины. Эти пламезащитные фильтры 28-31, как и элемент 20 сброса давления согласно фиг. 3, могут быть выполнены из металлического или керамического материала или стекла, наличествующего в виде частиц, шариков, волокон или смеси этих видов и посредством механического соединения, спекания или склеивания связаны в прочный элемент. Пламезащитные фильтры 28-31 имеют отверстия для выхода газов в виде пор, настолько узких и длинных, что пламя и раскаленные частицы не могут проникать через них.
В то время как пламезащитные фильтры 28-31 согласно фиг. 4 установлены на служащей в качестве опоры прямоугольной трубе, пламезащитные фильтры можно также непосредственно соединять между собой без использования опоры, например, посредством сварки.
Элемент 20 сброса давления согласно фиг. 4 может найти применение вместо элемента 20 сброса давления согласно фиг. 3 в каждой из описанных выше и ниже форм выполнения. Также может быть выбрана отличающаяся форма. Вместо прямоугольной трубы 26 могут быть предусмотрены трубы полигонального сечения, например треугольного сечения, пятиугольного сечения, шестиугольного сечения и т.д. Можно также элемент 20 сброса давления согласно фиг. 3 выполнять с отличающимся от круглого поперечным сечением, например, с треугольным сечением, четырехугольным сечением, пятиугольным или шестиугольным сечением и т.д.
Описанный в данном случае корпус 11 функционирует следующим образом.
При эксплуатации крышка 14 плотно соединена с основным корпусом, причем соответствующие соединительные средства, а именно зажимы, винты или т.п., на фиг. 1 и 2 не показаны. Во внутреннем пространстве 15 находятся компоненты, которые могут формировать источники инициирования взрыва, как, например, реле, транзисторы, резисторы или подобные элементы, которые могут нагреваться во время работы. Если корпус 11 находится во взрывоопасной атмосфере, горючие или взрывоопасные газы могут попадать во внутреннее пространство 15. Если они там воспламеняются, возникающий взрыв приводит к расширению задействованных газов. Они протекают, остывая при этом, через элемент 20 сброса давления в проточный канал 25 и оттуда через отверстия 16, 17 сброса давления в атмосферу. При прохождении через элемент 20 сброса давления газы охлаждаются настолько, что поступающие в проточный канал 25 газы больше не представляют собой источник инициирования взрыва для взрывоопасной окружающей среды.
Вследствие большой поверхности элемента 20 сброса давления он представляет собой для расширяющихся газов лишь небольшое аэродинамическое сопротивление, так что возникающее при взрыве повышение давления во внутреннем пространстве 15 может быть ограничено малыми значениями.
Соединение между стеновыми участками 18, 19 посредством элемента 20 сброса давления может придавать корпусу устойчивость. Это справедливо, прежде всего, в случае имеющих большой объем тонкостенных корпусов. Прочность элемента сброса давления при растяжении может использоваться для того, чтобы предотвратить коробление стеновых участков 18, 19.
Корпус 11 может содержать несколько элементов 20 сброса давления согласно каждому из описанных выше и ниже конструктивных выполнений. Это справедливо, прежде всего, для имеющих большой объем корпусов, а именно шкафов комплектных распределительных устройств или т.п.
На фиг. 5 показана видоизмененная форма выполнения корпуса 11. Как видно, элемент 20 сброса давления проникает через оба выполненных в стеновых участках 18, 19 отверстия 16, 17 сброса давления. Для соединения между элементом 20 сброса давления и соответствующим стеновым участком 18, 19 может быть предусмотрен соответственно кольцевой сварной шов 32, 33, который проходит вокруг конца элемента 20 сброса давления или дополнительно не показанной, охватывающей его соответствующей конец манжеты и соединяет его или ее с соответствующим стеновым участком 18, 19. Преимущество такой формы выполнения состоит в улучшенной доступности соединения между элементом 20 сброса давления и стеновым участком 18, 19, например, при выполнении сварного шва 32, 33. Такая конструктивная форма пригодна для всех типов указанных выше или ниже и описанных элементов 20 сброса давления.
Другая видоизмененная форма корпуса 11 показана на фиг. 6. Элемент 20 сброса давления вставлен там в гнезда 34, 35, которые, в свою очередь, соединены с соответствующими стеновыми участками 18, 19. Например, гнездо 34 может в соответствующем месте принимать элемент сброса давления и для этого быть механически соединенным с элементом 20 сброса давления, например, посредством зажатия, скрепления резьбовым соединением, а также неразъемно, например, посредством склеивания, сварки или пайки. Гнездо 34 может пронизывать отверстие сброса давления стенового участка 18 и быть соединенным с геометрическим замыканием со стеновым участком 18, например, посредством сварки или, например, посредством гайки 36.
Предпочтительно, противолежащая стенка корпуса имеет на стеновом участке 19 отверстие с диаметром, который больше внешнего диаметра гнезда 34. Тем самым, оно может быть вставлено через отверстие стенового участка 19. Для фиксирования гнезда 35 на стеновом участке 19, например, несколько гаек 37, 38 могут быть навинчены на внешнюю резьбу гнезда 35. Однако возможно также приварить гнездо 35 к стеновому участку 19.
В случае формы выполнения согласно фиг. 7 элемент 20 сброса давления может быть прикреплен к стенной компоновке 12 любым указанным выше или ниже образом. Элемент 20 сброса давления, например, в виде полого цилиндра, может иметь распорную трубу 39, стенки которой имеют несколько крупных отверстий 40, причем пористый материал элемента сброса давления прилегает снаружи к распорной трубе 39. Распорная труба 39 может придавать жесткость элементу 20 сброса давления и повышать его механическую устойчивость.
Возможно также выполнять корпус 11 таким образом, что элемент 20 сброса давления сообщается только с одним отверстием 16 сброса давления и на своем удаленном от него конце 22 закрыт, как показано на фиг. 8 и 9. Они служат только для наглядного представления в качестве примера и представляют собой варианты типа крепления согласно фиг. 2 и 5, на которых элемент 20 сброса давления закреплен соответственно посредством сварного шва 23 или же 32 изнутри или снаружи на стеновом участке 18. Любой другой описанный тип крепления, например, согласно фиг. 6 посредством гнезда 34 или гнезда 35, также может использоваться. Отстоящий от отверстия 16 сброса давления конец 22 может быть закрыт прочной газонепроницаемой заглушкой 41 или также газопроницаемым дном 42. Такой тип расположения элементов 20 сброса давления в корпусах 11 особенно пригоден для корпусов, в которых полностью пересекающий внутреннее пространство элемент сброса давления служил бы помехой или в которых элемент или элементы 20 сброса давления следует присоединять к отверстиям сброса давления, пронизывающим крышку 14. Кроме того, могут быть предусмотрены два или несколько таких открытых с одной стороны элементов 20 сброса давления, чтобы располагать на разных местах крышки 14 и/или основного корпуса 13 предусмотренные отверстия сброса давления.
В случае каждой из описанных выше форм выполнения отверстие 16 и/или 17 сброса давления может быть снабжено заглушкой 43, 44. Заглушка может быть механическим средством любой формы, которое предотвращает проникновение насекомых, грязи и/или влаги в проточный канал 25, однако не предотвращает или длительно не предотвращает вытекание из него газа. Такие заглушки 43, 44 могут быть насадными колпачками, колпачками с фиксатором или привинчиваемыми колпачками, как показано на фиг. 10 на примере заглушки 43. Такие колпачки сконструированы, прежде всего, таким образом, что они, если в проточном канале 25 существует достаточное избыточное давление, отрываются, разрываются или открываются иным образом. Заглушка может также быть вставленным в отверстие сброса давления запирающим элементом, как показано на фиг. 10 на примере заглушки 44 в отверстии 17 сброса давления. Заглушка может быть удерживаемым в отверстии 17 сброса давления с геометрическим замыканием, неразъемно или иным образом элементом, который в случае избыточного давления в проточном канале 25 выталкивается из отверстия 17 сброса давления или разрывается сам и, тем самым, освобождает путь потоку. Также вместо отрывных или разрывных запорных элементов могут быть предусмотрены поворотные заслонки или т.п.
Корпус 11 согласно изобретению имеет элемент 20 сброса давления, выполненный в виде трубчатого элемента и простирающийся через внутреннее пространство 15 корпуса 11. Элемент 20 сброса давления соединен по меньшей мере одним концом 21, предпочтительно своими обоими концами 22, со стеновыми участками 18, 19, так что его проточный канал расположен на одной прямой с отверстиями 16, 17 сброса давления. Такое расположение обеспечивает изготовление тонкостенных и потому легких взрывобезопасных корпусов 11.
Перечень ссылочных обозначений:
11 корпус
12 стенная компоновка
13 основной корпус
14 крышка
15 внутреннее пространство
16 первое отверстие сброса давления
17 второе отверстие сброса давления
18 первый стеновой участок
19 второй стеновой участок
20 элемент сброса давления
21 первый конец элемента сброса давления
22 второй конец элемента сброса давления
23, 24 сварные швы
25 проточный канал
26 прямоугольная труба
27 отверстия для выхода газов
28-31 пламезащитные фильтры
32, 33 сварной шов
34 первое гнездо
35 второе гнездо
36-38 гайки
39 опорная труба
40 отверстия
41 газонепроницаемая заглушка
42 газопроницаемое дно
43 первая заглушка
44 вторая заглушка.