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Title:
SWITCHING DEVICE SUCH AS A CONTACTOR AND METHOD FOR THE PREPARATION OF SAID SWITCHING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/028829
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching device for mining purposes, comprising at least one housing, an electrical power component such as a contactor, an electric/electronic control unit and pertaining electrical lines. Renovation or inspection of said switching device can be carried out easily and at low cost. To this end, the housing has at least two housing units, namely a first (1) and a second (2) housing unit. The power component is accommodated in the first housing unit (1). The electrical connection lines to operate the power component are grouped together in at least one multipole connector plug (6a, 6b). The control unit is arranged in the second housing unit (2). The electrical connection lines to operate the power unit are grouped accordingly in at least one multipole socket. The first housing unit (1) has an adapter plate (3) which is provided with the connector plug and the second housing unit has an adapter frame (4) provided with the socket. The second housing unit (2) with the adapter frame (4) can be mounted on the first housing unit (1) with the adapter plate (3) by electrically connecting the connector plug (6a, 6b) to the socket.

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Inventors:
RODE KURT
Application Number:
PCT/EP1997/007220
Publication Date:
July 02, 1998
Filing Date:
December 20, 1997
Export Citation:
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Assignee:
HANSEN & REINDERS GMBH (DE)
International Classes:
E21F17/06; H02B1/26; H02B1/28; (IPC1-7): H02B1/28
Foreign References:
DE3619289A11987-12-17
DE3235331A11984-03-29
EP0482414A11992-04-29
EP0096652A21983-12-21
US4796159A1989-01-03
Attorney, Agent or Firm:
Palgen, Peter (Essen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schaltvorrichtung, insbesondere für den Bergbau, mit zumindest einem Gehäuse, einem elektrischen Leistungs teil, wie ein Schütz, einer elektrischen/elektronischen Steuerungseinheit und zugehörigen elektrischen Leitun gen, dadurch gekennzeichnet, dap das Gehäuse wenigstens zwei, nämlich eine erste (1) und eine zweite (2) Gehäuseeinheit aufweist; in der ersten Gehäuseeinheit (1) der Leistungsteil untergebracht ist; die elektrischen Anschlu leitungen zum Betrieb des Leistungsteils in wenigstens einem mehrpoligen Stecker teil (6a, 6b) zusammengefa t sind; die Steuereinheit in der zweiten Gehäuseeinheit (2) untergebracht ist; die elektrischen Anschlu leitungen zum Betreiben des Leistungsteils entsprechend in wenigstens einer mehr poligen Steckerbuchse zusammgefa t sind; und die erste Gehäuseeinheit (1) eine mit dem Steckerteil versehene Adapterplatte (3) und die zweite Gehäusee inheit (2) einen mit der Steckerbuchse versehenen Adap terrahmen (4) aufweist, wobei die zweite Gehäuseeinheit (2) mit dem Adapterrah men (4) auf die erste Gehäuseeinheit (1) mit der Adap terplatte (3) unter elektrischem Anschlup des Stecker teils (6a, 6b) an die Steckerbuchse montierbar ist.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dap die Gehäuseeinheiten (1, 2) in montiertem Zustand ein schlagwetterfestes Gehäuse bilden.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dap in der zweiten Gehäuseeinheit (2) weitere elektrische/elektronische Bauteile, wie Über wachungseinrichtungen und/oder im Bergbau übliche Schutzfunktionskomponenten, angeordnet sind.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dap die Datenübertragung zu den Einrichtungen der zweiten Gehäuseeinheit von au en, bevorzugt mittels Lichtwellenleitern (54), erfolgt.
5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dap die Adapterplatte (3) und der Adapterrahmen (4) mechanische Führungsmittel auf weisen.
6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dap die mechanischen Führungsmittel einerseits Führungsstifte (9), andererseits entsprechend ausgebil dete Führungsbohrungen (15) sind.
7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dap die Adapterplatte (3) an verschiedene, im Bergbau verwendete Schütze anbringbar ist.
8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dap die Adapterplatte (3) über die Plattenfläche verteilt angebrachte Befestigungslöcher (11, 12, 13) aufweist, die für das Befestigen der Adapterplatte (3) an den verschiedenen Schützen ausgelegt sind.
9. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dap für einen Gleichspannungs schütz in dem zweiten Gehäuseteil (2) ein Gleichrichter mit entsprechender Varistorbeschaltung angeordnet ist.
10. Schaltkasten, dadurch gekennzeichnet, dap im Inneren des Schaltkastens (50) mehrere Schaltvorrichtungen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angeordnet sind, wobei an dem Schaltkasten eine Rechnereinheit (61) an geordnet ist, die mit den einzelnen Schaltvorrichtungen (100) für eine Datenübertragung, insbesondere mittels Lichtwellenleitern (54), verbunden ist.
11. Verfahren zur Bereitstellung von Schaltvorrichtungen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Schritte: Umrüsten eines bestehenden Schütz derart, dap im wesentlichen nur das Leistungsteil samt zugehöri ger Leitungen in dem ersten Gehäuseteil (1) ange ordnet ist Anschliepen der Leitungen an ein Steckerteil (6a, 6b) Montieren einer Adapterplatte (3) an die erste Gehäuseeinheit (1) Anordnen der Steuereinrichtungen und/oder der die üblichen Schutz funktionen bewirkenden Komponenten in der zweiten Gehäuseeinheit (2), wobei die zwei te Gehäuseeinheit (2) den Adapterrahmen (4) mit Steckerbuchse aufweist.
Description:
Schaltvorrichtung wie Schütze sowie Verfahren zur Bereitstellung solcher Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, wie ein Schütz, insbesondere für den Bergbau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bereitstellung sol- cher Schaltvorrichtungen.

Schaltvorrichtungen und Schaltkästen werden zur gegebenen- falls explosionsgeschützten oder einer anderen Schutzart entsprechenden Unterbringung elektrischer Schalt- und Steu- erelemente verwendet, die z. B. aus einem Leistungsteil, wie einem Schütz, und einem Steuerungsteil, wie elektronischen oder elektrischen Steuerelementen, bestehen.

Im Bergbau, insbesondere im Untertagebergbau, werden Maschi- nen und Antriebsvorrichtungen verwendet, die mit relativ gro en elektrischen Leistungen versorgt werden müssen. Da insbesondere im Untertagebergbau wegen des Explosionsrisikos aufgrund austretender Grubengase hohe Sicherheitsanforderun- gen bestehen, müssen sämtliche Maschinen mit Schaltvorrich- tungen abgesichert sein.

Aus der DE 43 32 814 C2 ist beispielsweise ein Schaltkasten bekannt, dessen gegebenenfalls mit Gas-Überdruck befüllbares Gehäuse mit einer öffen- und schlie baren Klappe ausgestat- tet ist, wobei die elektrischen/elektronischen Bauteile in Module zusammengefa t auf Platinen befestigt an Führungen in

verschiedenen Richtungen aus dem Schaltkasten herausnehmbar sind. Dazu ist der Schaltkasten in zwei vertikale Einbauebe- nen unterteilt, wobei die Leistungsteile, wie Schütze, bezo- gen auf die Klappe vorrangig im hinteren Bereich des Schalt- kastens und die elektrischen/elektronischen Steuerteile vorrangig im vorderen Schaltkastenbereich angeordnet sind.

Die Leitungen der Leistungsteile bzw. Steuermodule laufen jeweils als Kabelbaum in einem sogenannten Rangiertableau zusammen.

Ein Gro teil der Untertage eingesetzten Schaltvorrichtungen ist vergleichsweise alt und mu daher in naher Zukunft auf- grund der bestehenden Sicherheitsrichtlinien ausgetauscht werden. Dazu wird von einigen Herstellern vorgeschlagen, die vorhandenen, alten Schaltvorrichtungen gegen vollständig neue Schaltvorrichtungen auszutauschen. Dieses Vorgehen ist für die betroffenen Bergbauunternehmen, die wirtschaftlich nur bei knapp kalkulierten Budgets weltweit konkurrieren können, existenzbedrohend, da die Kosten für eine neue Schaltvorrichtung DM 60.000,- und mehr betragen. Gleichzei- tig müssen sämtliche Untertage eingesetzten Steuerelemente nach gesetzlich vorgeschriebenen Zeitintervallen überprüft und technisch überholt werden. Daher besteht bei der vor- genannten Vorgehensweise das Risiko, dap nach Ablauf des Zeitintervalls wiederum die vollständigen Anschaffungskosten fällig werden.

Interne Aufzeichnungen und Bestandsaufnahmen der Anmelderin haben gezeigt, dap in nahezu allen Fällen des Versagens vorbezeichneter Schaltvorrichtungen der Fehler in den Steu- erelementen bzw. Steuerteilen aufgetreten ist, während die Leistungsteile, wie Schütze, auch jahrelang fehlerfrei ar- beiten.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Schaltvorrichtungen so zu gestalten, dap eine Renovierung bzw. Inspektion der Schalt-

vorrichtungen einfach und möglichst kostengünstig durchführ- bar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltvorrichtung nach An- spruch 1 gelöst. Basierend auf dem internen Wissen, dap die Leistungsteile selbst nahezu wartungsfrei sind, besteht die Erfindung in ihrem allgemeinsten Gedanken darin, dap ein zweiteiliges Gehäuse für die Schaltvorrichtung verwendet wird, wobei in dem einen Gehäuse der Leistungsteil, in dem anderen Gehäuse sämtliche Komponenten, die die üblichen Schutz funktionen bewirken können, als ein Block unterge- bracht sind. Die beiden Gehäuseeinheiten sind über eine Adapterplatte bzw. einen Adapterrahmen aneinander montier- bar, wobei der elektrische Anschlup über eine Steckverbin- dergruppe bewirkt wird.

Ein derartiger Aufbau der Schaltvorrichtungen hat zur Folge, dap der konventionelle Aufbau mit Steuerplatte, Verbindungs- baum und Rangiertableau entfallen kann. Aufgrund der Steck- verbindergruppen (Steckerteil, Steckerbuchse) ist die Ver- drahtung erheblich vereinfacht und wesentlich rationeller herzustellen.

Durch die erfindungsgemä e Ausgestaltung kann als weiterer, besonderer Vorteil zum Tragen kommen, dap die Leistungsteile nahezu aller bisher Untertage verwendeter Schaltvorrichtun- gen, Schaltkästen und Schütze weiter verwendet werden kön- nen. Da die Gehäuseabmessungen der Untertage verwendeten Schaltvorrichtungen trotz der verschiedenen Hersteller rela- tiv gleich sind, mu die Adapterplatte nur "leistungsteilge- häuseseitig" an die vorhandene Schaltvorrichtung angepa t werden, während "steuerteilseitig" bei allen erfindungsgemä- den Schaltvorrichtungen die gleiche Gehäuseeinheit verwendet werden kann.

Ein Verfahren zur Bereitstellung erfindungsgemä er Schalt- vorrichtungen ist in Anspruch 10 wiedergegeben.

Aus dem Vorhergesagten ist ersichtlich, dap für den ersten Umbau die komplette Schaltvorrichtung einmalig umgebaut werden mup, um das Leistungsteil und das Steuerteil in un- terschiedlichen Gehäuseeinheiten anordnen zu können. Da zumindest ein Teil der verwendeten Bauteile in den Schalt- vorrichtungen wieder verwendet wird und für zukünftige In- standhaltungs und Renovierungsarbeiten keine Verdrahtungs- arbeiten am Steuerteil mehr anfallen, amortisiert sich diese Vorgehensweise bereits nach den ersten Instandsetzungsarbei- ten. Zur Kostenminderung trägt weiter bei, dap wesentlich weniger Ersatzteile auf Lager gehalten werden müssen, da bei sämtlichen Schaltvorrichtungen das gleiche Austauschteil (zweite Gehäuseeinheit) verwendbar ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, auch neu zu installierende Schaltvorrichtungen mit dem erfindungsgemä en Aufbau auszu- statten. Auch können sämtliche aufeinander abgestimmte Bau- teile wie Steckerbuchse/Steckerteil oder Adapterrahmen/- platte an der jeweils anderen Gehäuseeinheit angeordnet sein.

Die erfindungsgemä zu verwendenen Bauteile unterliegen in ihrer Grö e, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dap die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkrite- rien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeich- nung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 perspektivisch die beiden Gehäuseeinheiten der Schaltvorrichtung in auseinandergebautem Zustand; Fig. 2a schematisch einen Schnitt durch einen Schaltkasten mit mehreren Schaltvorrichtungen; Fig. 2b den Schaltkasten aus Fig. 2a in Seitenansicht; Fig. 3a einen Adapterrahmen; und Fig. 3b eine Adapterplatte.

In der Fig. 1 ist eine insgesamt mit 100 bezeichnete Schalt- vorrichtung zu sehen, bei der die erste Gehäuseeinheit 1 und die zweite Gehäuseeinheit 2 noch nicht aufeinander montiert wurden. In der ersten Gehäuseeinheit 1 ist der Leistungs- teil, beispielsweise ein Schütz, untergebracht. In der zwei- ten Gehäuseeinheit 2 sind die Steuereinheiten, die Überwa- chungseinrichtungen, der Steuertrafo und sonstige die im Bergbau üblichen Schutz funktionen übernehmenden Komponenten untergebracht. Da das Erfindungswesentliche in der Auftei- lung der Komponenten und nicht in der Ausgestaltung der Komponenten besteht, ist hier weder eine abschlie ende Auf- zählung gegeben noch sind der Leistungsteil oder die weite- ren insgesamt mit Steuereinheit bezeichneten elektrischen/- elektronischen Bauteile dargestellt worden.

Die Abmessungen der ersten Gehäuseeinheit ergeben sich in der Regel aus den Abmessungen des vor dem Umrüsten, d.h. dem Ausbau der gesamten Steuereinheit aus dem Schütz, vorliegen- den Abmessungen. Das Gewicht des Leistungsteils ist im Ver- gleich zu dem Gewicht der Steuereinheit und damit dem Ge- wicht der Gehäuseeinheit 2, welches beispielsweise ca. 10 kg beträgt, wesentlich höher. Bei einer Inspektion der Schalt- vorrichtung bzw. einem Austausch der defektanfälligeren Steuereinheit braucht daher nur die Gehäuseeinheit 2 und

damit ein geringeres Gewicht durch die teilweise sehr langen Schachtgänge getragen zu werden.

Die Montage der zweiten Gehäuseeinheit auf die erste Gehäu- seeinheit wird über die Adapterplatte 3 bzw. den Adapterrah- men 4 ermöglicht. Die Gehäuseeinheit 2 und der Adapterrahmen 4 sind bevorzugt für alle Ausführungsformen gleich gestal- tet. Ein Ausführungsbeispiel für Adapterplatte und Adapter- rahmen ist in den Fign. 3a und 3b gegeben. Die in der Fig.

3b gezeigte Adapterplatte 3 besteht aus einer Metall- oder Kunststoffplatte, in die zwei rechteckige Aussparungen 5a, 5b zur Aufnahme zweier Steckerteile (6a, 6b in Fig. 1) aus- gebildet sind. Weiterhin sind an der Adapterplatte Gewinde- bohrungen 7 angebracht, in die Befestigungsschrauben (8 in Fig. 1) zur Befestigung der zweiten Gehäuseeinheit 2 ein- schraubbar sind, Führungsstifte 9 und Befestigungslöcherpaa- re 10, 11 bzw. 12 angebracht. Das Vorsehen mehrerer Paare von Befestigungslöchern 10, 11, 12 ermöglicht, dap die glei- che Adapterplatte 3 auf die Schütze verschiedener Hersteller montiert werden kann. Zur Befestigung dienen die nicht ge- zeigten, im ursprünglichen Schütz bzw. der Gehäuseeinheit 1 vorhandenen und neu verwendeten Abstandshalter. Die Adapter- platte wird durch die Befestigungslöcher 10, 11, 12 mit Senkschrauben befestigt. Der in der Fig. 3a gezeigte Adap- terrahmen pa t von seinen Abmessungen her abdichtend auf die Adapterplatte. Im Adapterrahmen sind Durchgangsbohrungen 13 für den Durchgriff der Befestigungsschrauben, eine Ausspa- rung 14, in der die Steckerbuchse angeordnet ist und in die die Steckerteile 6a, 6b bei der Montage eingeführt werden, sowie mit den Führungsstiften 9 zusammenpassende Führungs- bohrungen 15 vorgesehen.

Die Führungsstifte 9 und Führungsbohrungen 15 dienen dazu, nur ein pa genaues Aufsetzen der zweiten auf die erste Ge- häuseeinheit zuzulassen. Da es Untertage meist dunkel ist, die Gehäuseeinheit 2 nicht leicht zu heben ist und trotz des

begrenzt zur Verfügung stehenden " Hantierraumes " eine Be- schädigung der Gehäuseeinheiten verhindert werden soll, unterstützen die Führungsmittel 9, 15 ein erleichtertes Montieren.

Die Datenübertragung in die Gehäuseeinheit 2 hinein kann über Lichtwellenleiter erfolgen, die durch die Eintrittsöff- nungen 16 in Fig. 1 in die Gehäuseeinheit 2 eintreten kön- nen. Weiterhin können auch Überwachungseinrichtungen und Einstellknöpfe 17 optional an der Gehäuseeinheit 2, insbe- sondere an seiner Frontplatte 20, vorgesehen sein.

In den Fig. 2a und 2b ist eine Anwendung der Schaltvorrich- tung in einem Schaltkasten 50 mit mehreren unabhängig von- einander wirkenden Schaltvorrichtungen 100 gezeigt. Die einzelnen Schaltvorrichtungen 100 sind mittels eines Licht- wellenleiters bzw. Lichtwellenleiterbündels 54 mit einer Rechnereinheit 56 verbunden. Die Schaltkasteneinheit 60 und die Rechnerkasteneinheit 61 sind räumlich voneinander ge- trennt. Die Zuführung des Lichtwellenleiters/Lichtwellenlei- terbündels 54 erfolgt durch eine Lichtwellenleiterdurchfüh- rung 55. Zur unabhängigen Steuerung der Schaltvorrichtungen 100 weist der Rechner eine Display-Anzeige 57 samt Tastatur 58 auf.

Bezugszeichenliste 1 erste Gehäuseeinheit 2 zweite Gehäuseeinheit 3 Adapterplatte 4 Adapterrahmen 5a, b Aussparung 6a, b Steckteil 7 8 Befestigungsschraube 9 Führungsstifte 10 Befestigungslöcher 11 Befestigungslöcher 12 Befestigungslöcher 13 Durchgangsbohrungen 14 15 Führungsbohrung 16 Eintrittsöffnungen 17 Einstellknöpfe 20 Frontplatte 50 Schaltkasten 54 Lichtwellenleiter/-bündel 55 Lichtwellenleiterdurchführung 56 Rechnereinheit 57 Display-Anzeige 58 Tastatur 60 Schaltkasteneinheit 61 Rechnerkasteneinheit 100 Schaltvorrichtung