在潜在爆炸区域中使用的开关元件的制作方法

本发明涉及在潜在爆炸区域中使用的开关元件。本发明还涉及在潜在爆炸区域中使用开关元件以连接电路，且从而防止由于发生在开关元件内的开关电弧而点燃存在于潜在爆炸区域中的爆炸性混合物。
背景技术：
：在潜在爆炸区域(也称为“防爆区域”)中使用的开关元件(例如继电器)目前被制成为使得潜在爆炸区域中的爆炸性气体混合物不能进入开关元件的内部。如果爆炸性混合物进入保护元件的内部，其可能被发生在开关元件的两个触头之间的开关火花或开关电弧点燃，并导致爆炸。由爆炸释放的能量将破坏开关元件，且被突然地释放至开关元件周围的区域。结果，开关元件附近的能量密度将非常高，这可能导致整个防爆区域中的爆炸性混合物被点燃。为了防止爆炸性混合物渗入开关元件的内部，开关元件被密封，例如借助于焊接在缝隙处的金属胶囊(metalcapsule)。胶囊的密封度(tightness)可以在技术上实现，但需要相当大的努力。然而，标准的开关元件由合成材料制成，且焊接缝隙通常是合适的粘合剂。与密封度相关的一个难题在于焊接缝隙可能由于热量的影响而损坏，例如当在继电器连接上进行焊接时。另外，继电器是机电部件，由于其性质而经受磨损和撕扯。例如，接触电阻可能由于触头的磨损和撕裂而增加，并且这可能导致热量的产生的增加并最终导致泄漏。因此，本发明的目标是提供一种开关元件，优选为继电器，以在潜在爆炸区域中使用，其内部不需要密封，以便限制由于发生在其内部的开关火花或开关电弧而引起的爆炸，并且防止传播到周围的易燃区域。技术实现要素：该目标根据独立权利要求的特征来实现。本发明的有利的进一步的发展是从属权利要求的主题。本发明是基于以下想法：为开关元件提供通向外部的开口，并且在其他位置(otherwise)与外部密封。在这里，开口被制成为使得其在足够长的时间段内传播开关元件内的爆炸期间释放的任何逸出的爆炸能量，足够长的时间段使得逸出至外部的爆炸能量不会点燃潜在爆炸区域中的爆炸性混合物。本发明使得潜在爆炸区域的爆炸性混合物能够渗入到开关元件的内部，并且其由于开关元件内的开关火花或开关电弧而被点燃或引起爆炸。本发明还使得由该爆炸释放的能量能够向外传递到潜在爆炸区域中，而不是突然地，而是在更长的时间段上传播。按照这种方式，在开关元件的紧邻附近的能量密度保持为很低，以致不足以点燃潜在爆炸区域中的爆炸性混合物。根据本发明的开关元件对应于标准IEC60079-15的第22.4.3段，因此其适用于潜在爆炸区域。附图说明为了更好地理解本发明，将通过下面附图中所示的示范性实施例更详细地描述本发明。在这里，相同的部件提供有相同的附图标记和相同的部件名称。附图示出了以下内容：图1a是根据从下方的第一示范性实施例的开关元件的透视图，以及间隙位置处的、沿着基板和顶部之间的缝隙的详细视图；图1b是从上方的根据第一示范性实施例的开关元件的透视图，以及间隙位置处的、通过基板和顶部之间的缝隙的截面图；图2是根据第二示范性实施例的开关元件的透视图，以及开口/孔位置处的通过顶部的横截面的截面图；图3是根据第三示范性实施例的开关元件的透视图，以及具有栅格的开口的详细视图。具体实施方式本发明的示范性实施例具有基板和顶部。在这里，顶部覆盖/封闭基板的表面，使得在基板的该表面和顶部之间产生腔体。用于闭合或断开电路的触头设置在腔体中。可以借助于穿过基板的连接端子来将电压施加至这些触头。由于该电压，当闭合或断开触头时，可能发生开关花火或开关电弧。该开关花火或开关电弧可能点燃位于开关元件内的爆炸性混合物，并导致其爆炸。第一示范实施例图1a和图1b示出了根据本发明的第一示范性实施例的开关元件的透视图。在这里，图1a示出了从开关元件100的基板101的下方的视图，图1b示出了从开关元件100的顶部102的上方的视图。附图标记111标识了基板101的周界。可从图1a容易地看出，缝隙沿周界111在基板101和顶部102之间延伸。除了设置在基板101的相反侧上的两个间隙/接缝105和105′以外，用填料104将开关元件100与外部密封。另外，图1a示出了间隙105位置处的沿基板101和顶部102之间的缝隙的详细视图，图1b示出了间隙105位置处的通过基板101和顶部102之间的缝隙的截面。如从这些附图可见，间隙105沿基板101和顶部102之间的缝隙延伸，并由基板101的侧面107以及顶部102的侧壁106形成。在这里，基板101的侧面107由顶部102的侧壁106完全地覆盖。间隙105’形成为类似于间隙105。没有填料104设置在基板101的设置有间隙105和105′的位置处。根据本发明，间隙105具有小于0.1mm的宽度(或幅度)109。同样地，根据本发明，间隙105具有大于1毫米的高度108。类似地，间隙105′具有小于0.1mm的宽度和大于1毫米的高度。另外，对于本发明来说关键的是，间隙105和105′的长度的总和小于基板101和顶部102之间的缝隙的周界111的长度的三分之一。两个间隙105和105′构成开关元件100的通向外部的开口，在开关元件100内的爆炸期间释放的爆炸能量可以经由该开口逸出至外部，例如在潜在爆炸区域中。然而，本发明的第一示范性实施例的两个间隙105和105′具有的尺寸使得它们在足够长的时间段内传播逸出进入潜在爆炸空间的爆炸能量。在这里，足够长的时间段被选择为使得逸出至外部的爆炸能量不能点燃潜在爆炸区域的爆炸性混合物或导致其爆炸。换言之，足够长的时间段使得逸出至外部的爆炸能量不会增加开关元件紧邻附近的能量密度而使得触发潜在爆炸区域中的爆炸。在图1a和图1b所示的示范性实施例中，开关元件100具有带有两个接缝105和105′的开口，且具有基本上矩形平行六面体形式。然而，本发明不限于该示范性实施例，而是还包含这样的示范性实施例：其中开关元件具有i)仅一个间隙，或者ii)基板和顶部之间有两个以上的间隙。在情形i)，开关元件具有的开口沿基板和顶部之间的缝隙形成为基板和顶部之间的间隙。在这里，充当开口的间隙具有的长度小于基板和顶部之间的缝隙的周界的长度的三分之一。基板和顶部之间的缝隙的不是间隙的部分的部分被密封。同样地，基板和连接端子之间的缝隙被密封。充当开口的间隙的宽度小于0.1mm，且其高度大于1毫米。在情形ii)，开关元件具有的开口是沿着基板和顶部之间的缝隙的基板和顶部之间的多个间隙的形式。在这里，多个间隙具有的总长度小于基板和顶部之间的缝隙的周界的长度的三分之一。基板和顶部之间的缝隙的不形成多个间隙的部分的部分被密封。同样地，基板和连接端子之间的缝隙被密封。多个间隙中的每个间隙的宽度小于0.1mm且其高度大于1毫米。另外，图1a和图1b所示的示范性实施例形成为使得基板101和顶部102之间的缝隙沿基板101的周界111延伸并且顶部102的侧壁106完全覆盖基板的侧面107。然而，本发明不限于该示范性实施例，而是还包含这样的示范性实施例，其中顶部沿着缝隙仅部分地覆盖基板的侧面。在这种情况下，至少在设置间隙或多个间隙的点处，基板必须具有大于1毫米的厚度。本发明还包含这样的示范性实施例，其中顶部的下部边缘安置在具有用于闭合和断开电路的触头的基板的表面上。在这种情况下，顶部和基板之间的缝隙的周界基本上由顶部的下部边缘的周界预先确定。第二示范性实施例图2示出了根据本发明的第二示范性实施例的开关元件200的透视图。第二示范性实施例在基板(其未在图2示出)中或顶部202中具有开口或孔205。在图2中，孔或开口205设置在顶部302中。在其他位置，开关元件200与外部密封。特别地，用填料密封基板和顶部202之间的缝隙，以及基板和连接端子(其未在图2中示出)之间的缝隙。另外，图2示出了通过设置有开口/孔205的点处的帽的横截面的截面图在第二示范性实施例中，孔205是圆柱形。孔205具有小于0.4mm的直径209，以及大于1.2mm的高度/深度208。在根据第二示范性实施例的开关元件200中，在开关元件200内的爆炸期间释放的爆炸能量可以经由孔205逸出至外部，例如进入潜在爆炸区域。然而，孔205具有的直径使得其在足够长的时间段内传播逸出进入潜在爆炸空间的爆炸能量；并且其传播使得逸出至外部的爆炸能量不会导致潜在爆炸区域的爆炸性混合物爆炸。在图2所示的示范性实施例中，孔设置在顶部202的中间。然而，孔205在顶部202或基板上的位置对于本发明来说并不关键。事实上，孔205可以位于顶部202上的任何位置或基板上的任何位置。另外，本发明不限于圆柱形孔205。事实上，孔的截面区域可以是任何形式，例如椭圆形、矩形或正方形。在这些情况下，对于本发明来说也是关键的是，孔的截面区域具有小于0.1256mm2的面积以及大于1.2mm的深度或高度。本发明还包含这样的示范性实施例，其中孔(或开口)在纵向方向上是锥形的。优选地，在这种情况下，孔向内或向外渐缩。孔还可以在纵向方向上具有双锥形或曲折形式。优选地，如果孔具有双锥形形式，则孔在其中间部分或在其端部渐缩。对于本发明来说关键的是，在孔的截面区域具有不同的表面积的所有的情况下，孔的截面区域在其最窄点处具有小于0.1256mm2的表面积，以及大于1.2mm的高度或深度。第三示范性实施例图3示出了根据本发明的第三示范性实施例的开关元件300的透视图。第三示范性实施例在基板(其未在图3中示出)或顶部202中具有开口或孔305，开口或孔305从外部由金属栅格311覆盖，且其具有小于0.1mm的网格尺寸。在图3中，孔或开口305设置在顶部302中。在其他位置，开关元件300与外部密封。特别地，用填料密封基板和顶部302之间的缝隙、以及基板和连接端子之间的缝隙。另外，图3示出了具有金属栅格311的开口305的详细视图。在第三示范性实施例中，金属栅格311具有表面积小于0.01mm2的矩形或或正方形网格。开口或孔305的形状、其高度或深度、以及在其最窄点处的截面区域的表面积对于本发明来说并不关键。然而，孔305不能太小。孔305在基板上或顶部302上的位置对于本发明来说也不关键。在根据第三示范性实施例的开关元件300中，在开关元件300内的爆炸期间释放的爆炸能量可以经由由栅格311覆盖的孔305逸出至外部，例如进入潜在爆炸区域。然而，栅格311，特别是其网格尺寸312，具有的尺寸使得其首先在足够长的时间段内传播逸出进入潜在爆炸空间的爆炸能量，其次自身吸收/存储爆炸能量的一部分。这两种效果的组合最终导致逸出至外部的爆炸能量不能导致潜在爆炸区域的爆炸性混合物爆炸。第三示范性实施例中使用的栅格311不需要由金属制成。事实上，栅格可以由覆盖有金属或含有金属的塑料制成；或者栅格可以由覆盖有金属或含有金属的陶瓷栅格制成。网格312的形式对于本发明来说也不关键。事实上，网格可以是任何形式，例如圆形、椭圆形或菱形。在所有这些情况下，对于本发明来说必要的是，网格312的表面积小于0.01mm2。根据本发明的开关元件优选为继电器。根据本发明的第一、第二或第三示范性实施例的继电器已在特殊实验室中根据标准IEC60079-15第22.4.3段进行过测试。测试显示这些继电器符合标准IEC60079-15第22.4.3段，且从而适合于作为潜在爆炸区域中的开关元件来使用。根据本发明的开关元件例如用于在潜在爆炸区域连接主电压(对于单相交流电压是230V，对于三相交流电压是400V)，以便避免由于发生在开关元件内的开关火花/开关电弧而点燃存在于潜在爆炸区域中的混合物。附图标记列表：附图标记描述100根据第一范性实施例的开关元件101基板102顶部103用于密封的填料104连接端子105，105′基板和顶部之间的间隙106顶部的侧壁107基板的侧面108间隙的高度109间隙的宽度/幅度110沿基板的周界方向的间隙的长度111基板的周界200根据第二示范性实施例的开关元件202顶部205开口/孔208开口的深度/高度209开口的直径300根据第三示范性实施例的开关元件302顶部305开口/孔311闭合的具有网格的栅格312栅格的网格当前第1页1 2 3