Welche verfahrenstechnischen Unterschiede gibt es zwischen explosionsgeschützten und konventionellen Endoskopen?

Herkömmliche Endoskope streben nach hoher Leistung, hoher Auflösung und Langlebigkeit, während bei explosionsgeschützten Endoskopen absolute Sicherheit und Zuverlässigkeit an erster Stelle stehen. Dieser grundlegende Unterschied spiegelt sich in jedem Prozessschritt wider, vom Design über die Materialien und Schaltkreise bis hin zur Fertigung. Im Folgenden sind die wichtigsten Unterschiede in ihren Prozessen aufgeführt:

1. Schaltungsdesign und Komponentenverarbeitung

Konventionelle Endoskope:

Ziel: Leistung optimieren. Streben Sie nach einer höheren Bildauflösung, einer helleren Beleuchtung und schnelleren Übertragungsgeschwindigkeiten.

Verarbeitung: Verwenden Sie gängige elektronische Standardkomponenten und Schaltungsdesigns. Es können Hochleistungs-LEDs, leistungsstarke CMOS-Sensoren und komplexe Verarbeitungschips verwendet werden. Beim Layout der Leiterplatte (PCB) stehen Signalintegrität und Leistung im Vordergrund.

Explosionsgeschützte Endoskope (Kern eigensicher):

Ziel: Energiebegrenzung. Stellen Sie sicher, dass die Energie der von den Schaltkreisen erzeugten Funken oder thermischen Effekte unter allen Normal- oder Fehlerbedingungen unter der Mindestzündenergie brennbarer Gase bleibt.

Verarbeitung:

Präzise Strom-/Spannungsbegrenzungsschaltungen: Präzisionswiderstände, Spannungsreglerdioden, Sicherungen und andere Komponenten müssen verwendet werden, um eine mehrschichtige Schutzschaltung zu bilden, um Spannung und Strom strikt auf Sicherheitsschwellen zu begrenzen. Strenge Komponentenprüfung: Alle Komponenten müssen nicht nur von hoher Qualität sein, sondern auch über äußerst stabile und konsistente Parameter (wie Kapazität, Induktivität und Leistung) verfügen, um eine präzise Energieberechnung und -steuerung zu ermöglichen.

Steuerung der Energiespeicherkomponenten: Für die Kondensatoren und Induktivitäten im Schaltkreis (insbesondere für den Mikro-LED-Treiberschaltkreis und den Sensorschaltkreis an der Sondenspitze) gelten äußerst strenge Spezifikationen. Ihre gespeicherte Energie muss so berechnet werden, dass auch im Kurzschlussfall die freigesetzte Energie nicht ausreicht, um Sprengstoffe in der Umgebung zu zünden.

Sicheres PCB-Layout: Leiterbahnabstände und Kriechstrecken müssen den Explosionsschutznormen entsprechen, um Durchschläge oder Leckagen zwischen Hochspannungsdifferenzialleitungen zu verhindern.

2. Strukturdesign und Dichtungsprozess

Gewöhnliche Endoskope:

Ziel: Staubdicht, wasserdicht und korrosionsbeständig. Typischerweise wird ein für normale Umgebungen geeignetes Schutzniveau verwendet, um den Schutz vor Schäden durch Flüssigkeiten und Staub im täglichen Gebrauch zu gewährleisten.

Verarbeitung: Es kommen gängige Dichtungsmethoden wie O-Ringe und Dichtstoffe zum Einsatz.

Explosionsgeschützte Endoskope:

Ziel: Funkenbildung und Oberflächenüberhitzung verhindern. Prozess: Druckfestes Gehäuse (komplette Einheit): Das Gehäuse besteht typischerweise aus isolierenden Materialien und verfügt über einen robusten Dichtungsprozess.

Verbesserte Abdichtung: Auch wenn die Sonde nicht unbedingt druckfest ist, sind ihre Anforderungen an die Abdichtung weitaus höher als bei Standardendoskopen und stellen so sicher, dass brennbare Gase nicht in die internen Schaltkreise gelangen können.

Schraubenlose Bauweise oder Spezialschrauben: Das Gehäuse wird häufig mit Schrauben aus speziellen, nicht magnetischen oder korrosionsbeständigen Materialien befestigt, die ein bestimmtes Drehmoment erfordern, um eine gleichmäßige Verbindungsfläche zu gewährleisten.

3. Materialauswahl und -prozess

Standard-Endoskope:

Ziele: Leicht, langlebig und kostengünstig.

Materialien: Umfangreiche Verwendung von technischen Kunststoffen, Standard-Edelstahl und leichten Aluminiumlegierungen.

Explosionsgeschützte Endoskope:

Ziele: Antistatisch, schlagfest, korrosionsbeständig und temperaturkontrolliert.

Materialien:

Antistatische Materialien: Im Gehäuse, beispielsweise im Griff, werden spezielle Kunststoffe oder Gummis mit leitfähigen Füllstoffen verwendet, um sicherzustellen, dass statische Elektrizität sicher abgeleitet wird und eine Ansammlung verhindert wird. Explosionsgeschütztes Gehäuse: Die Hauptfunktion des Gehäuses besteht darin, die eigensicheren Schaltkreise im Inneren vor physischer Beschädigung, Eindringen von Staub, Feuchtigkeit und dem Eindringen nicht eigensicherer Energie zu schützen. Es können Kunststoffe mit spezifischen Funktionalitäten verwendet werden.

Korrosionsbeständige Beschichtung: Metallkomponenten erhalten oft spezielle Beschichtungen, um Korrosion zu verhindern, die kritische Abmessungen explosionsgeschützter Verbindungen und die Aufprallsicherheit verändern können.

Wärmeleitende Materialien: Sorgfältig konzipierte Wärmeableitungspfade unter Verwendung von Wärmeleitpaste und Kühlkörpern sorgen für eine gleichmäßige Wärmeableitung von den Komponenten und vermeiden lokalisierte „Hot Spots“, die zu übermäßigen Oberflächentemperaturen führen könnten.

4. Herstellungs- und Qualitätsprüfungsprozess

Gewöhnliche Endoskope:

Schwerpunkt der Qualitätsprüfung: Bildqualität, Funktionsintegrität und Wasserdichtigkeit.

Explosionsgeschützte Endoskope:

Schwerpunkt der Qualitätsprüfung: 100 % sicherheitstechnische Prüfung.

Verfahren:

Strenge Toleranzkontrolle: Die Abmessungen explosionsgeschützter Verbindungen werden überprüft, um die Einhaltung der Explosionsschutzanforderungen sicherzustellen.

Druckprüfung: Explosionsgeschützte Gehäuse werden einer Probendruckprüfung unterzogen, um sicherzustellen, dass sie dem angegebenen internen Explosionsdruck ohne Beschädigung oder bleibende Verformung standhalten. Prüfung der elektrischen Parameter: Der Stromkreis jedes Geräts wird getestet, um sicherzustellen, dass Parameter wie Spannung und Strom strikt den Zertifizierungsdokumenten für Eigensicherheit entsprechen.

Zertifizierung und Rückverfolgbarkeit: Jedes explosionsgeschützte Endoskop muss eine eindeutige Identifizierung haben und alle wichtigen Komponenten und Herstellungsprozesse werden aufgezeichnet und rückverfolgbar. Die gesamte Produktlinie muss von einer national benannten Explosionsschutz-Inspektionsstelle zertifiziert sein.

Zusammenfassung und Vergleich

Kurz gesagt, der Herstellungsprozess explosionsgeschützter Endoskope kann als eine äußerst strenge „Sicherheitsbarriere“ zur Präzisionsfertigung herkömmlicher Endoskope angesehen werden. Diese Barriere führt zu komplexeren Designs, teureren Materialien und strengeren Herstellungs- und Prüfprozessen. Letztendlich wird dadurch sichergestellt, dass das Endoskop in gefährlichen Umgebungen stabil bleibt und nicht zu einem Faktor wird, der Explosionen verursacht.