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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit elektrischen
Anschlüssen und elektrischen und/oder elektronischen Einbauten.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektrisches Gerät
der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass
in extrem gefährdeten Bereichen und explosiver Atmosphäre
ohne Abschaltung der elektrischen Betriebseinrichtung mit einfachen
Mitteln ein gefahrloser, sicherer Wechsel der elektrischen und elektronischen
Einbauten erzielt wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
der Ansprüche 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die
Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Weitere
Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer
Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt.
Es stellen dar:
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1 ein
erfindungsgemäßes elektrisches Gerät
mit einem Rahmengehäuse, einem Modulgehäuse und
einem Betätigungsschieber in einer Sprengdarstellung,
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2 das
Gerät der 1 in einer montierten Endstellung,
teilweise geschnitten,
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3 das
ein Teil des Rahmengehäuses, des Betätigungsschiebers
und einer Führungskulisse,
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4 ein
Teil des Gerätes ähnlich der 2 mit
dem aus dem Rahmengehäuse teilweise hinausgeschobenen Modulgehäuse,
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5 eine
vergrößerte Darstellung des entkuppelten Steckverbindungsbereichs
der 4,
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6 der
Teil des Gerätes gemäß der 4, jedoch
mit dem aus dem Rahmengehäuse noch etwas weiter hinausgeschobenen
Modulgehäuse,
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7 der
Teil des Gerätes gemäß der 6, jedoch
mit dem aus dem Rahmengehäuse noch weiter hinausgeschobenen
Modulgehäuse.
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Das
erfindungsgemäße elektrische Gerät ist für
den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen
und weist im Wesentlichen ein Rahmengehäuse 1,
ein Modulgehäuse 2 und einen Betätiger 3 auf,
der zu einer lösbaren Verriegelung des in das Rahmengehäuse 1 einsteckbaren
Modulgehäuses 2 beiträgt.
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Das
bevorzugt annähernd als Rechteckkörper ausgeführte
Rahmengehäuse 1 besitzt für das Modulgehäuse 2 einen
Aufnahmeraum 4, der von einer in der Zeichnung unten befindlichen
Grundwand 5, zwei einander gegenüberliegenden
und annähernd parallel verlaufenden Breitseitenwänden 6, 7 und
zwei ebenfalls einander gegenüberliegenden und annähernd
parallelen Schmalseitenwänden 8, 9 begrenzt
ist. Die Grund- und Seitenwände 5 bis 9 bestehen
zweckmäßig aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff.
Die der Grundwand 5 gegenüberliegende Seite des
Rahmengehäuses 1 weist eine Öffnung 10 auf,
durch die das Modulgehäuse 2 in den Aufnahmeraum 4 eingeführt
werden kann. An der Grundwand 5 kann zudem eine hier nicht
dargestellte Befestigung vorgesehen sein, mittels der das Rahmengehäuse 1 zum
Beispiel an einer Montageschiene oder dergleichen positioniert werden
kann. Für die elektrische Versorgung des Gerätes
können an dem Rahmengehäuse 1 außerdem
hier nicht dargestellte Anschlüsse ausgebildet sein, an
denen elektrische Zu-, Ab- und Verbindungsleitungen angeschlossen werden
können.
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Innerhalb
des Aufnahmeraums 4 befindet sich eine Steckeraufnahme 11,
die an der Grundwand 5 angeordnet ist und sich in Richtung
der Öffnung 10 hin erstreckt. Die Steckeraufnahme 5 besitzt eine
bevorzugt kreiszylindrische, aus vorzugsweise ebenfalls elektrisch
isolierendem Kunststoff bestehende Ringwand 12, innerhalb
der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vier elektrische
Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 angeordnet
sind. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, mehr oder weniger als
vier Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 innerhalb
der Ringwand 12 vorzusehen. Die Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 können
mit den Leitungsanschlüssen elektrisch verbunden und in
einem Isolierkörper 17 angeordnet sein, der axial
ungefähr gleich oder etwas länger ist als die
Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16,
so dass die in der Zeichnung obere Stirnseite des Isolierkörpers 17 und
die Enden der Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 etwa
eine gemeinsame Ebene bilden.
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Am
Grund der Steckeraufnahme 11 ist eine kreisförmige
Ringnut 18 ausgebildet, deren Nutbreite etwa dem Abstand
zwischen der Umfangsfläche des Isolierkörpers 17 und
der Innenfläche der Ringwand 12 entspricht. Die
Ringwand 12 ist so ausgeführt, dass sie in axialer
Richtung deutlich länger ist als der Isolierkörper 17 und
die Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ringwand 12 etwa
doppelt so lang wie die Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 und
der Isolierkörper 17.
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Das
vorzugsweise als Rechteckkörper ausgebildete Modulgehäuse 2,
in dem unterschiedliche elektrische und/oder elektronische Bauteile
angeordnet sein können, besitzt eine Bodenwand 19,
zwei einander gegenüberliegende, bevorzugt parallele Breitseitenflächen 20, 21,
zwei einander ebenfalls gegenüberliegende und bevorzugt
parallele Schmalseitenflächen 22, 23 sowie
eine Deckwand 24.
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An
der Bodenwand 19 ist ein Stecker 25 angeordnet,
der sich in der Zeichnung in Richtung nach unten hin erstreckt.
Der Stecker 25 besitzt eine bevorzugt kreiszylindrische,
aus vorzugsweise elektrisch isolierendem Kunststoff bestehende Ringhülse 26,
innerhalb der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vier
elektrische Kontaktstifte 27, 28, 29, 30 angeordnet
sind. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, mehr oder weniger als
vier Kontaktstifte 27, 28, 29, 30 innerhalb
der Ringhülse 26 vorzusehen. Die Kontaktstifte 27, 28, 29, 30 können
mit den im Modulgehäuse 2 angeordneten elektrischen
und/oder elektronischen Bauteilen elektrisch verbunden und in einem
Isolierstück 31 angeordnet sein, das axial kürzer ist
als die Kontaktstifte 27, 28, 29, 30,
so dass letztere aus dem Isolierstück 31 herausragen.
Die Ringhülse 26 ist so ausgeführt, dass
sie das Isolierstück 31 und die Kontaktstifte 27, 28, 29, 30 in
axialer Richtung deutlich überragt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Ringhülse 26 etwa doppelt so lang wie die
aus dem Isolierstück 31 herausragenden Kontaktstifte 27, 28, 29, 30.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ringhülse 26 des
Steckers 25 ist so ausgeführt, dass ihre axiale
Länge ungefähr gleich der axialen Länge
des Isolierkörpers 17 der Steckeraufnahme 11 ist.
Der Innendurchmesser der Ringhülse 26 ist nur geringfügig
größer als der Durchmesser des Isolierkörpers 17 und
der Außendurchmesser der Ringhülse 26 ist
nur etwas kleiner als der Innendurchmesser der Ringwand 12 der
Steckeraufnahme 11. Die Wanddicke der Ringhülse 26 ist
nur ein wenig kleiner als der Abstand zwischen der Innenfläche
der Ringwand 12 und der Umfangsfläche des Isolierkörpers 17 und
entspricht annähernd der radialen Breite der Ringnut 18.
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Damit
ist gewährleistet, dass beim Einführen des Modulgehäuses 2 in
das Rahmengehäuse 1 und somit auch beim Einführen
des Steckers 25 in die Steckeraufnahme 11 eine
präzise und weitgehend spielfreie Steckverbindung gegeben
ist, wobei die Ringwand 12 die Ringhülse 26 formschlüssig übergreift,
die Kontaktstifte 27, 28, 29, 30 in
die Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 eingreifen
und zwischen der Außenfläche der Ringhülse 26 und
der Innenfläche der Ringwand 12 ein ringförmiger,
den Anforderungen der DIN EN 50014, DIN
EN 50018 sowie DIN EN 60079 entsprechender
zünddurchschlagsicherer Spalt 32 besteht. Es liegt
selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung, die Steckverbindung
so auszuführen, dass die Ringhülse 26 des
Steckers 25 im Durchmesser größer ist
als die der Steckeraufnahme 11 zugehörige Ringwand 12 und
letztere somit formschlüssig übergreift. In diesem
Falle befindet sich der zünddurchschlagsichere Ringspalt 32 zwischen
der Außenfläche der Ringwand 12 und der
Innenfläche der Ringhülse 26.
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In
dem in der Zeichnung oberen Teil des Rahmengehäuses 1 ist
der Betätiger 3 angeordnet, mittels dem eine Ver-
und Entriegelung des in das Rahmengehäuse 1 eingesteckten
Modulgehäuses 2 erzielt werden kann. Der Betätiger 3 weist
zwei einander beabstandete, im Wesentlichen parallele Führungsstege 34, 35 auf,
die sich in dem Rahmengehäuse 1 etwa parallel
zu den Breitseitenwänden 6, 7 erstrecken
und über einen Griffteil 36 verbunden sind, so
dass der Betätiger 3 ungefähr U-förmig
gestaltet ist. Der vorzugsweise bogenförmig gestaltete Griffteil 36 ragt
an der Schmalseitenwand 8 des Rahmengehäuses 1 heraus.
An den einander zugewandten Innenseiten der Führungsstege 34, 35 ist
je ein vorstehender Nocken 37, 38 angeordnet.
Der Betätiger 3 ist in Längsrichtung
der Führungsstege 34, 35 quer zur Einsteckrichtung
des Modulgehäuses 2 verschiebbar gelagert, wofür
die Führungsstege 34, 35 im Bereich der
Breitseitenflächen 20, 21 formschlüssig
zwangsgeführt sind, so dass eine dauerhaft spielfreie Schiebefunktion
gegeben ist.
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Die
Nocken 37, 38 des Betätigers 3 greifen
in zwei zu einer Gehäuseschnittebene spiegelbildliche Führungskulissen 39 ein,
von denen je eine an den einander gegenüberliegenden Breitseitenflächen 20, 21 des
Modulgehäuses 2 ausgebildet ist. Die Führungskulissen 39 sind
als im Querschnitt bevorzugt rechteckförmige Nut ausgebildet,
die an der Bodenwand 19 beginnt und hier eine Einfuhröffnung 40 besitzt.
Ausgehend von der Einfuhröffnung 40 erstreckt sich
in Richtung zur Deckwand 24 ein Geradteil 41 der
nutförmigen Führungskulisse 39. Von diesem Geradteil 41 aus
strebt in einem stumpfen Winkel von ungefähr 100° bis
130°, vorzugsweise etwa 110°, ein erster Schrägteil 42 ab
in Richtung zum Griffteil 36 des Betätigers 3.
Von diesem Schrägteil 42 aus strebt in einem spitzen
Winkel von ungefähr 20° bis 80°, vorzugsweise
etwa 40°, ein zweiter Schrägteil 43 ab in
Richtung zu dem Ende des Betätigers 3, das vom Griffteil 36 entfernt
ist. Somit bilden die den spitzen Winkel einschließenden
beiden Schrägteile 42, 43 der Führungskulisse 39 ein
V. Am Ende des zweiten Schrägteils 43 kann zur
Arretierung des Nockens 37, 38 eine Rastsicke 44 ausgebildet
sein.
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Beim
Einsetzen des Modulgehäuses 2 in das Rahmengehäuse 1 ist
der Betätiger 3 ganz eingeschoben, so dass nur
noch der Griffteil 36 herausragt, und die Breit- und Schmalseitenflächen 20 bis 23 des
Modulgehäuses 2 werden von den Breit- und Schmalseitenwänden 6 bis 9 des
Rahmengehäuses 1 und/oder den Führungsstegen 34, 35 des
Betätigers 3 eng umschlossen. Die Nocken 37, 38 gleiten durch
die Einfuhröffnung 40 in den Geradteil 41 der Führungskulisse 39 hinein,
bis sie zu dem Abzweig des ersten Schrägteils 42 gelangen
(7).
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Durch
Herausziehen des Betätigers 3 wird das Modulgehäuse 2,
bedingt durch die formschlüssige Gleitlagerung der Nocken 37, 38 in
der Führungskulisse 39, mittels des ersten Schrägteils 42 weiter
in den Aufnahmeraum 4 des Rahmengehäuses 1 hineingezogen
(6).
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Wird
der Betätiger 3 anschließend wieder in seine
Ausgangsstellung zurückgeschoben, wird das Modulgehäuse 2 durch
das Verschieben der Nocken 37, 38 in dem zweiten
Schrägteil 43 noch tiefer in das Rahmengehäuse 1 hingezogen
bzw. -geschoben, bis die Nocken 37, 38 am Ende
des Schrägteils 43 in die Rastsicke 44 eingreifen
(2). In dieser Endstellung befindet sich auch der
Stecker 25 vollständig in der Steckeraufnahme 11 und
das elektrische Gerät ist funktionsbereit.
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Bei
der Demontage und Montage des Modulgehäuses 2,
beispielsweise im Falle einer notwendig werdenden Erneuerung, ist
es auch in explosiver Atmosphäre nicht erforderlich, die
elektrische Betriebseinrichtung vorher abzuschalten. Der Austausch kann
bei Aufrechterhaltung der Betriebsspannung gefahrlos durchgeführt
werden. Bei der Demontage wird der Betätiger 3 herausgezogen
und die Nocken 37, 38 verlassen die Rastsicke 44 und
gleiten in dem zweiten Schrägteil 43 in Richtung
zur Winkelspitze der V-förmigen Führungskulisse 39.
Dabei wird das Modulgehäuse 2 aus dem Rahmengehäuse 1 hinausgeschoben
und gleichzeitig wird die stromführende Steckverbindung
getrennt (5), so dass eine Mindestluftstrecke
zwischen den freien Enden der Kontaktstifte 27, 28, 29, 30 und
den Kontaktbuchsen 13, 14, 15, 16 gegeben
ist. In dieser Position übergreift die Ringhülse 26 noch
immer einen Teil des Isolierkörpers 17. Von besonderer
Bedeutung ist aber, dass in dieser Position die Ringwand 12 noch
immer einen großen Teil der Ringhülse 26 so
weit übergreift, dass die normgemäße
axiale Mindestspaltlänge für den Ringspalt 32 zuverlässig
gegeben ist. Es ist zu erkennen, dass die axiale Länge
des Ringspaltes 32 deutlich größer ist
als die dargestellte Mindestluftstrecke. Somit ist in dieser Position
innerhalb der Steckverbindung ein druckfester Raum gewährleistet.
Sollte beim Trennen der Steckkontakte durch Funkenbildung eine Explosion
in dem druckfesten Raum entstehen, kann dadurch kein Schaden entstehen,
denn der zünddurchschlagsichere Ringspalt 32 verhindert
eine Ausbreitung des Explosion. Und das Modulgehäuse 2 mit
dem Stecker 25 kann durch den Explosionsdruck innerhalb
der Steckverbindung nicht nach außen gedrückt
werden, da die Rastnocken 37, 38 sich noch so
im Spitzwinkelbereich der Führungskulisse 39 befinden,
dass ein weiteres Hinausschieben des Modulgehäuses 2 verhindert
bzw. gesperrt ist. Nur wenn der Betätiger 3 wieder
in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, gleiten
die Nocken 37, 38 in dem ersten Schrägteil 42 in
Richtung zum Geradteil 41, wodurch das Modulgehäuse 2 weiter
aus dem Rahmengehäuse 1 hinausgeschoben und die
Steckverbindung weiter getrennt wird. Durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen wird somit sichergestellt, dass es beim Abnehmen
und Einsetzen des Modulgehäuses 2 unter Betriebsspannung
und in explosiver Atmosphäre nicht zu einer Entzündung der
Umgebungsatmosphäre kommen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN 50014 [0020]
- - DIN EN 50018 [0020]
- - DIN EN 60079 [0020]