Forschung zur Explosionssicherheit von Umweltprüfgeräten

Umweltprüfgeräte simulieren verschiedene natürliche Bedingungen wie hohe und niedrige Temperaturen, Luftfeuchtigkeit, Infrarotstrahlung, niedrigen Druck, Staub und Schimmel und stellen hohe Anforderungen an die Simulationsgenauigkeit. Mit der Weiterentwicklung der Branche benötigen immer mehr Kunden neben der Simulation dieser Umweltbedingungen auch explosionsgeschützte Geräte, um ein breiteres Spektrum an Prüfproben abdecken zu können. Explosionsschutz sollte primär die Fähigkeit zur Messung der Konzentration brennbarer Gase im Prüfraum während der Simulation berücksichtigen. Bei einer festgestellten Anomalie muss der Prüfraum Maßnahmen zur Reduzierung der Gaskonzentration ergreifen, um Unfälle wie Verbrennung und Explosion zu verhindern. Im Falle einer Explosion sind die Stabilität der Konstruktion und die Schutzmaßnahmen des Prüfraums von entscheidender Bedeutung. Ein angemessener Schutz minimiert wirtschaftliche und Sachschäden und verhindert Personenschäden.

1. Kontrolle von hohen und niedrigen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit im explosionsgeschützten Gehäuse
Explosionen entstehen durch heftige chemische Reaktionen wie Verbrennung. Um die Verbrennungsreaktion von Proben in der Hoch- und Tieftemperatur- und Feuchtigkeitsprüfkammer während des Tests zu verhindern, kann die Steuerung der Kammer so ausgelegt werden, dass bei Entstehung geringer Mengen brennbarer Gase Frischluft zugeführt wird. Testbox für hohe und niedrige Temperaturen und LuftfeuchtigkeitDie Konzentration brennbarer Gase im Prüfstand kann durch Zufuhr von Frischluft von außen in einem sicheren Bereich gehalten werden. Bei kritischen Situationen wie offenem Feuer oder Explosionen im Prüfstand steigt die Temperatur im Inneren rapide an. In diesem Fall muss die Steuerung des Prüfstands über eine Brandbekämpfungseinrichtung verfügen, um ein Feuer im Prüfstand rechtzeitig zu kontrollieren und zu löschen. Dadurch wird verhindert, dass sich das Feuer oder die Explosion außerhalb des Prüfstands ausbreitet und Schäden an umliegenden Geräten, Gebäuden oder Personenschäden verursacht.
2 Elektrische Auslegung des explosionsgeschützten Gehäuses für Hoch- und Tieftemperatur- sowie Feuchtigkeitstests
Um die explosionsgeschützte Frühwarnung vor hohen und niedrigen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten in der Prüfkammer zu realisieren, die Konzentration brennbarer Gase in der Prüfkammer zu kontrollieren und das Feuer nach Verbrennung und Explosion automatisch zu löschen, sind einige spezielle Konstruktionen im elektrischen Bereich erforderlich.
2.1 Sensor für brennbare Gase
An der Vorderseite des Hoch- und Tieftemperatur- und Feuchtigkeitsprüfstands (z. B. unterhalb der Tür) ist ein Sensor zur Messung der Brenngaskonzentration installiert. Dieser Sensor saugt die Gase im Prüfstand an und analysiert sie. Die Probenahmeöffnung befindet sich am Luftauslass des Prüfstands. Das Bedienfeld des Brenngassensors ermöglicht die Einstellung und Anzeige von zwei Alarmschwellen. Überschreitet die Brenngaskonzentration im Prüfstand die eingestellte Alarmschwelle, gibt der Sensor ein Warn- oder Gefahrensignal aus und sendet über den integrierten Ausgang ein entsprechendes Unterbrechungssignal. Sobald die SPS erkennt, dass das entsprechende DI-Eingangssignal unterbrochen ist, löst sie die entsprechende DO-Ausgangsaktion aus und steuert so die Aktivierung von Sicherheitseinrichtungen wie Lüftungsanlagen und CO₂-Feuerlöschanlagen.
2.2 Heizung
Um offene Flammen zu vermeiden, dürfen in explosionsgeschützten Gehäusen keine herkömmlichen Nickel-Chrom-Heizdrähte verwendet werden. Stattdessen müssen Rippenheizkörper mit gepanzerten Lamellen eingesetzt werden, deren Rohre und Lamellen aus Edelstahl gefertigt sind. Diese Heizkörper erzeugen weder offene Flammen noch verursachen sie durch äußere Einflüsse wie Explosionen Folgeschäden wie Kurzschlüsse.
2.3 Lüftungsklappe
An beiden Seiten des Türkörpers sind Lüfter, Lüftungsventile und Klappen angebracht und über einen Luftkanal (Ø 100 mm) mit dem Gehäuse verbunden. Am Anschluss an die Gehäusewand befindet sich eine Rückschlagventilplatte. Bei fehlendem Luftaustausch findet kein Gasaustausch zwischen dem Gehäuse und der Außenwelt statt. Lüftungsventil und Lüfter sind außen am Gehäuse angebracht und mit einer Schutzabdeckung versehen. Die Luftmenge des Lüfters muss mindestens 5 m³/min betragen.
2.4 Automatische CO2-Einspritz-Feuerlöschanlage
Bei einem Brand oder einer Explosion steigt die Temperatur im Hoch- und Niedrigwasserbereich. Temperatur-Feuchtigkeits-Test Die Temperatur in der Kammer steigt rapide an. Diese ungewöhnliche Temperaturänderung wird von einem speziellen Temperatursensor erfasst und das entsprechende Signal an das Steuerungssystem der Testkammer weitergeleitet. Das System sprüht daraufhin CO₂ ein, indem es das elektrische Ventil öffnet.
2.5 Erkennung von Temperaturabweichungen
Ausgestattet mit zwei Temperatursensoren, die an jeder beliebigen Position in der Kammer positioniert werden können, um die Oberflächentemperatur der Probe zu erfassen. Sobald die Oberflächentemperatur der Probe einen anormalen Wert überschreitet, leuchten gleichzeitig die rote Alarmleuchte des Geräts und die Hochtemperaturanzeige in der Kammer auf. Das Gerät schaltet sich daraufhin ab und unterbricht die Stromzufuhr zur Probe über den Teststromanschluss.
2.6 Not-Aus-Schalter
Wenn der Bediener eine Anomalie in der Kammer feststellt, drückt er sofort den Not-Aus-Schalter. Das Gerät stoppt den Betrieb der Kammer und unterbricht die sekundäre Stromversorgung der Prüfkammer über den Wechselstromschütze. Das Sicherheitssystem (Belüftung, CO2-Einspritzung usw.) ist davon jedoch nicht betroffen und arbeitet normal weiter.
2.7 Anzeigefeld der Sicherheitsbetriebseinrichtung
Die Bedienelemente sind an der am einfachsten zu bedienenden Stelle des Geräts angebracht, d. h. rechts an der Vorderseite des Gehäuses. Hier befinden sich der Schalter für die Lüftungsanlage, der manuelle/automatische Schalter für die CO₂-Feuerlöschanlage, der Not-Aus-Schalter, die Gaswarnleuchte und die Anzeigeleuchte für anormale Temperaturen.
2.8 USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)
Dient zur Stromversorgung des Gasalarmkreises, der Lüftungsanlage, der CO2-Feuerlöschanlage, des Temperaturanzeigealarmkreises und des Bedienfelds der Sicherheitseinrichtung, wenn die Stromversorgung unterbrochen ist oder der Fehlerstromschutzschalter und der automatische Schutzschalter des Prüfkastens ausgelöst werden, um den normalen Betrieb des Sicherheitssystems im Falle eines Stromausfalls oder einer Explosion zu gewährleisten.
2.9 Dreifarbige Alarmleuchte
An der auffälligsten Stelle oben auf dem Gerät angebracht.
3. Explosionsgeschützte Gehäusekonstruktion für Tests bei hohen und niedrigen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten
3.1 Kastenverstärkung
Die Außenseite des Gehäuses ist mit 100 mm starkem U-Profilstahl verstärkt, um zu verhindern, dass das Gehäuse des Prüfkastens bei einer Explosion, einem sich ausbreitenden Feuer oder umherfliegenden harten Gegenständen stark verformt und beschädigt wird und dadurch versehentliche Verletzungen verursacht. Der Deckel ist in kleine Blöcke unterteilt, um die Position des U-Profilstahls zu vermeiden. Dies erleichtert die Demontage, Montage und die tägliche Wartung des Prüfkastens.
3.2 Sicherheitstür
Zusätzlich zur Tür mit Sichtfenster am Prüfkasten sollte eine verstärkte Sicherheitstür installiert werden. Achten Sie darauf, dass die Steuerung und das Sichtfenster des Prüfkastens nicht verdeckt werden. Die Sicherheitstür ist mit einem Endschalter zur Erkennung des Türöffnungszustands ausgestattet. Bei geöffneter Sicherheitstür stoppt der Prüfkasten; er kann nur betrieben werden, wenn die Sicherheitstür geschlossen und der Endschalter in der geschlossenen Position ist.
3.3 Druckbegrenzungsventil
Das Überdruckventil muss den Druck nach oben und nicht zur Seite oder zum Boden des Gehäuses ablassen, um Verletzungen zu vermeiden. Es öffnet sich bei einem plötzlichen Druckanstieg im Gehäuse und entlastet es. Das Überdruckventil muss mit einem metallischen Schutzgitter versehen sein. Die Ausdehnung und Freisetzung des Explosionsgases im Schutzgitter reduziert die Auswirkungen der Explosion nach außen.
3.4 Beobachtungsfenster
Die Größe des Beobachtungsfensters sollte nicht zu groß sein; eine runde Form ist vorzuziehen. Der äußere Ring und die Tür der Testkammer können mit doppelwandigen Edelstahlbefestigungen fixiert werden. Das Glas muss aus gehärtetem explosionsgeschütztem Glas bestehen. Zum Schutz vor Glassplittern, die im Falle einer Explosion Personen verletzen könnten, ist außen ein Schutzgitter anzubringen.
3,5-Zoll-Bleibohrung
Zusätzlich zum Isoliergummistopfen sollte die Anschlussöffnung mit einer Gewindeschutzkappe versehen sein. Diese Kappe weist ein kleines Loch auf und verfügt über ein vorverlegtes Schutzrohr zur Gewindebefestigung. Bei einem plötzlichen Druckanstieg im Gehäuse verhindert die Kappe, dass der Gummistopfen herausschießt und Personen verletzt.
3.6 Installationsort
Um einen Druckanstieg um die Testkammer herum beim Hoch- und Niedrigdruck zu vermeiden Temperatur- und Feuchtigkeitsprüfkammer Da die Prüfkammer drucklos ist, muss der Aufstellungsort ausreichend groß sein und darf keine Hindernisse in der Nähe aufweisen. Um einen durch die Druckentlastung verursachten Brand in der Prüfkammer und Folgeschäden zu vermeiden, muss ein bestimmter Abstand zwischen der Oberseite der Prüfkammer und deren Dach eingehalten werden. Das Dach muss aus einer feuerfesten Stahlbetonkonstruktion bestehen; bei Verwendung einer abgehängten Decke sind schwer entflammbare Materialien zu verwenden.
4. Schlussfolgerung
Die explosionsgeschützte Funktion der Hoch- und Tieftemperatur-Feuchtigkeitsprüfkammer erfüllt die Anforderungen der Elektronik-, Militär- und anderer Branchen.