КОЖУХ УСТРОЙСТВА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ Российский патент 2011 года по МПК H05K5/06 E21F17/18 F21V25/12 B22F3/11 

Изобретение относится к кожуху согласно преамбуле п.1.

Громкоговорители или другие устройства с электрическим приводом, питающиеся от электрической энергии, должны быть особыми способами защищены в условиях, в которых существует опасность взрывов. Особо распространенной защитой является взрывозащищенная конструкция типа "взрывобезопасное исполнение", позволяющая применять громкоговоритель в газоопасной атмосфере. С появлением нового Европейского стандарта IEC 60079-1:2003 (EN 60079-1:03.2004) стали возможны усовершенствованные варианты "взрывобезопасного или стойкого к давлению исполнения".

При защите от воспламенения типа "взрывобезопасная оболочка" возможно и допустимо воспламенение при взрыве внутри какой-либо единицы оборудования, но за счет способности выдерживать давление или прочности на разрыв под действием внутреннего давления должно быть гарантировано, что кожух не разрушится. Кроме того, должно быть предотвращено распространение взрыва в окружающую атмосферу через зависящие от конструкции отверстия в кожухе. Взрывы должны быть, если можно так выразиться, заперты за счет соответствующего исполнения зазоров, предотвращающих распространение взрыва в потенциально взрывоопасную среду (D.Markus, U.Klausmeyer, F.Engelmann и A.Hillinger: Neue Materialien in der Druckfesten Kapselung, Ex-Zeitschrift, 2004 г., стр.52-56).

Известен способ отвода взрывчатых газов, образующихся внутри взрывозащищенного кожуха, в котором с помощью делителей потока уменьшают количество газов, поступающих в зазор кожуха (DE 19826911 С2). Вместо делителей потока также могут быть предусмотрены выпускные отверстия, снабженные отражателями пламени.

В другом известном защитном кожухе для обеспечения стойкого к давлению исполнения электрического оборудования предусмотрен соединительный канал для охлаждающей воды, в котором находится стойкий к давлению барьер (DE 10152510 В4). Стойкий к давлению барьер в данном случае включает множество выходных каналов с такими размерами в поперечном сечении и по длине, что предотвращается прорыв воспламенения изнутри кожуха наружу через барьер.

Также известен закрытый взрывозащищенный кожух для электрических деталей, который имеет отверстие, закрытое пористой пробкой (ЕР 0157285 В1).

В другой электрической схеме, имеющей конструкцию взрывозащищенного типа, предусмотрен диск из пористого материала, который служит средством выравнивания давления (DE 8409870.8 U). Таким диском является, например, пористый керамический диск, спеченный фильтр или мелкоячеистая проволочная сетка.

В известных конструкциях и устройствах, включающих пористый материал, из него выполнены лишь некоторые детали, а остальные детали выполнены из обычного материала.

Задачей изобретения является размещение узлов в полном сборе в пространстве, подверженном опасности взрывов, таким образом, чтобы взрывы, которые могут происходить в узлах, не распространялись наружу.

Решение этой задачи обеспечивают признаки п.1.

Изобретение также относится к кожуху устройства с электрическим приводом, находящемуся в условиях, в которых существует опасность взрывов. Кожух выполнен из газопроницаемого и негорючего материала. Приемлемым материалом может являться, например, пористый металл.

Преимущество, обеспечиваемое изобретением, в частности, заключается в том, что скачок давления в случае взрыва, происходящего внутри кожуха, ослабляется за счет самого кожуха.

Так, уже воспламененный, а также еще способный воспламениться газ или смесь газов внутри закрытого кожуха через стенки кожуха с открытыми порами выводят наружу, рассредоточивают и охлаждают. За счет этого предотвращается воспламенение среды снаружи кожуха. Фракции газа, которые остаются внутри кожуха во время взрыва и еще не израсходованы, также перемещают со всех сторон наружу, чтобы они не могли участвовать во взрыве.

Далее более подробно описан примерный вариант осуществления изобретения, который показан на чертежах. На чертежах показано:

на фиг.1 - цилиндрический кожух из ячеистого материала с открытыми порами,

на фиг.2 - разрез корпуса, показанного на фиг.1,

на фиг.3 - осветительное устройство со стойким к давлению кожухом.

На фиг.1 показан цилиндрический кожух 1, включающий цилиндрическую часть 2, закрытую крышкой 3. Цилиндрическая часть 2 и крышка 3 состоят из ячеистого материала с открытыми порами, например спеченного металла или пористого металла. Крышка 3 соединена с цилиндрической частью 2 двумя резьбовыми соединениями 4, 5. Подразумевается, что вместо двух резьбовых соединений также может быть предусмотрено несколько резьбовых соединений. На крышке 3 находится соединение 6 для подачи электрического напряжения.

На фиг.2 показан продольный разрез кожуха 1. Видно, что внутри кожуха 1 находится громкоговоритель 7, который линиями 9, 10 соединен с электрической деталью 8. Деталь 8 линиями 11, 12 соединена с соединением 6. За счет этого стойкий к давлению внутренний объем 13 кожуха 1 отделен от взрывоопасной внешней среды 14 кожухом 1. Звуковые волны 15 указывают, что материал цилиндрической части 2 является звукопроницаемым. Вместо громкоговорителя также могут использоваться другие генераторы звука, например звонки или другие устройства с электрическим приводом.

Чтобы звуковые волны 15 могли проникать наружу преимущественно без затухания, необходимо соответствующим образом оптимизировать толщину материала, размер и густоту пор. Вместе с тем, это необходимо делать исключительно с учетом уже описанных функциональных возможностей защиты от взрывов. Способ определения размера и густоты пор установлен стандартами ISO 4003 и ISO 4892. Безопасная толщина стенок в зависимости от размера пор должна быть определена согласно стандарту IEC 60079-1:2003 (EN 60079-1:03.2004).

Материалом может являться пористый алюминий, или никель, или пористая сталь. Для получения пористых металлов применяют методы плавления и порошковой металлургии, а также методы нанесения металлопокрытий. Пористый алюминий известен, например, под названиями Duocel, Alporas и Formgrip, а пористый никель или никель-хром известен под названием Incofoam. Пористость может быть открытой или закрытой. Duocel имеет открытую пористость от 88% до 98%. Incofoam также имеет открытую пористость от 91% до 98%. В отличие от них Alporas имеет закрытую пористость от 91% до 93%.

Если в детали 8, которая среди прочего может включать усилитель, или между линиями 9, 10 возникает короткое замыкание, сначала воспламеняются части газа во внутреннем пространстве 13. В результате этого во внутреннем пространстве происходит скачок давления. Это скачок давления выдавливает газы из внутреннего пространства 13 кожуха 1 в наружное пространство 14 через ячеистые стенки кожуха 1 с открытыми порами. Таким образом, уже во время взрыва давление взрыва относительно быстро снижается за счет того, что газы выдавливаются наружу практически через всю внутреннюю поверхность кожуха 1. Кроме того, материал, из которого состоит кожух, оказывает охлаждающее действие на выделяющиеся газы, которое настолько велико, что в наружном пространстве 14 газ не достигает температуры воспламенения.

В плоскости 16 разделения между цилиндрической частью 2 и крышкой 3 расположен зазор 17, 18 в стыке, который может быть выполнен в виде зазора в сцеплении согласно стандартам IEC 60079-1:2003 (EN 60079-1:03.2004).

На фиг.3 показана фотовспышка 30, включающая импульсную лампу 31 с окружающим ее стеклянным колпачком 45. Импульсная лампа 31 соединена с электромонтажной деталью 32, которая в вертикальном направлении закрыта цилиндрическим кожухом 33 с крышкой 34 на его нижней стороне. Позицией 35 обозначен кабельный ввод, от которого электрические линии 36, 37 ведут к электромонтажной детали 32. Стеклянный колпачок 45, крышка 34 и кожух 33 образуют стойкую к давлению камеру 38. Известный стандартный защищенный от пробоя промежуток воспламенения в данном случае также определяется формой и размером пор. Стеклянный колпачок 45 имеет расположенный на его нижнем конце кольцевой горизонтальный удлинитель 39, между которым и кожухом 33 находится плотно прилегающий шов 40. Крышка 34 имеет выступ 41, направленный в камеру 38, при этом между выступом 41, крышкой 34 и кожухом 33 образуется сочленение 42. Крышка 34 соединена с кожухом 33 резьбовыми соединениями 43, 44.

Кожух 33 и крышка 34 состоят из пористого, прессованного или ячеистого материала с открытыми порами. Если, например, используется пористый металл, сшитый вспененный полиуретан покрывают никелем и затем удаляют полиуретан путем термодеструкции. После этого никель может быть необязательно преобразован в хромоникелевый сплав.

В качестве материала кожуха может использоваться полученный согласно реакции Шликера (SRSS) сплав спеченного пористого железа, содержащий по меньшей мере 15% хрома. В этом случае образование пор происходит в результате реакции, протекающей при температуре окружающей среды.

Сначала смешивают твердые компоненты, металлический порошок и диспергирующее вещество, например слоистый силикат. В зависимости от содержания в сплаве металлического порошка добавляют порообразователь в виде тонкоизмельченного химически активного металлического порошка. Затем в растворитель, такой как воду и/или спирт, кислоту, разлагающуюся в воде, добавляют концентрированную фосфорную кислоту. После смешивания твердых и жидких компонентов образуется суспензия, в которой параллельно протекают две реакции.

Так, в ходе химической реакции между частицами чистого металла и кислотой образуются пузырьки водорода, которые вызывают непосредственное вспенивание суспензии, и образуется, например, фосфат металла, выполняющий функцию связующего вещества, в результате чего происходит отвердение пеноструктуры. Первоначально пеноструктура имеет закрытые поры, и только после испарения растворителя получают структуру с открытыми порами. Получаемый таким способом сырец спекают в восстановительной среде с целью получения ячеистого металла с открытыми порами.

Источником воспламенения газовой смеси в стойкой к давлению камере 38 может являться монтажная деталь 32. В случае внутреннего взрыва происходит не подъем предельного эталонного давления, а немедленное снижение давления взрыва, поскольку стенки устройства являются газопроницаемыми.

То, что кожух окружает по меньшей мере электрическую деталь, подразумевает, что кожух окружает ее не со всех сторон, а, как показано на фиг.3, только в одном направлении. В примере, показанном на фиг.3, этим направлением является вертикальное направление. Вместе с тем, им также может являться горизонтальное направление. Важно только, чтобы электрическая деталь 8, 32 не выступала из кожуха.

Группа изобретений относится к электротехнике, в частности к кожуху устройства с электрическим приводом и к способу получения пористого металла для данного кожуха, и предназначена для использования на производствах, связанных с взрывоопасной средой. Техническим результатом является ослабление скачка давления в случае взрыва за счет самого кожуха, способность выводить наружу через стенки кожуха смесь воспламененных газов, предотвращение воспламенения среды снаружи корпуса, охлаждающее действие материала кожуха на выделяющиеся газы, способность звуковых волн проникать наружу без затухания. Кожух устройства с электрическим приводом, применимый в условиях, в которых существует опасность взрывов, содержит громкоговоритель, соединенный с электрической деталью. При этом громкоговоритель и электрическая деталь, за исключением электрического соединения, полностью окружены кожухом, состоящим из газопроницаемого и негорючего материала. Изобретение также касается кожуха устройства с электрическим приводом, содержащего источник света, а также способа получения пористого металла для данных кожухов. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Кожух устройства с электрическим приводом, применимый в условиях, в которых существует опасность взрывов, отличающийся тем, что устройством с электрическим приводом является громкоговоритель (7), соединенный с электрической деталью (8), при этом громкоговоритель (7) и электрическая деталь (8), за исключением электрического соединения (6), полностью окружены кожухом (1), состоящим из газопроницаемого и негорючего материала.

2. Кожух устройства с электрическим приводом, применимый в условиях, в которых существует опасность взрывов, отличающийся тем, что устройством с электрическим приводом является источник (30) света, снабженный электрической деталью (32), при этом все элементы конструкции источника света, за исключением стеклянного колпачка (45) источника (30) света и электрического соединения (6), окружены кожухом (33), состоящим из газопроницаемого, но негорючего материала.

3. Кожух по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал представляет собой ячеистый материал с открытыми порами.

4. Кожух по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал состоит из металлического порошка.

5. Кожух по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал состоит из SRSS-железа, содержащего, по меньшей мере, 15% хрома.

6. Кожух по п.1 или 2, отличающийся тем, что кожух состоит из пористого металла.

7. Кожух по п.1, отличающийся тем, что кожух (1) включает цилиндрический корпус (2) и крышку (3).

8. Кожух по п.1, отличающийся тем, что в крышке (3) предусмотрено соединение (6) для подачи электроэнергии.

9. Кожух по п.1, отличающийся тем, что крышка (3) соединена с цилиндрическим корпусом (2) резьбовыми соединениями.

10. Кожух по п.2, отличающийся тем, что источник (30) света включает импульсную лампу (31).

11. Кожух по пп.2 и 10, отличающийся тем, что импульсная лампа (31) окружена стеклянным колпачком (45), который имеет расположенный на его нижнем конце кольцевой горизонтальный удлинитель (39), при этом кожух (33) оканчивается над упомянутым удлинителем (39).

12. Способ получения пористого металла по п.6, отличающийся тем, что сшитый вспененный полиуретан покрывают никелем, удаляют полиуретан путем термодеструкции, после чего преобразуют никель в хромоникелевый сплав.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что преобразование никеля в хромоникелевый сплав происходит посредством диффузии из газовой фазы.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что пористый металл уплотняют.