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Die Erfindung betrifft eine Systemeinheit zum Betrieb eines untertägigen hydraulischen Schreitausbaus gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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In vollmechanisierten Abbaubetrieben sind Gewinnungsmaschine, Strebförderer, Strebausbau und Streb-Streckübergang ein einheitliches Gewinnungssystem. Der Strebausbau dient zum Offenhalten des Strebraums und dem Schutz der Bergleute vor Stein- und Kohlenfall. Gleichzeitig ist der Strebausbau auch das Wiederlager für die Gewinnungsmaschinen mit der Fördereinrichtung. Heute erfolgt der Strebausbau fast ausschließlich mit hydraulisch bewegtem Schreitausbau.
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Als Schreitausbau werden alle Ausbauarten bezeichnet, die hydraulisch bewegt werden und aus zwei oder mehreren Stempeln, Kappenzug, Bodenrahmen und Schreitzylindern bestehen. Ein sogenannter Schildausbau hat zusätzlich Bruchschilde und statt des Bodenrahmens Kufen. Die einzelnen Ausbauarten werden zu Gespannen zusammengesetzt.
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Das Schreiten einzelner Schreitausbaue erfolgt durch Nachziehen der Baue an den Strebförderer. Beim Schreiten von Ausbaugespannen werden die Baue wechselweise gelöst und vorgeschoben bzw. nachgezogen.
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Seit Einführung des Schreitausbaus im untertägigen Kohlebergbau werden die hierfür erforderlichen Steuerungen fortlaufend verbessert.
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In den Anfängen bediente man sich meist rein hydraulischer Steuerungen, welche nach und nach durch komplexe elektrohydraulische Ausbausteuerungen ersetzt wurden. Der moderne Schreitausbau ist mit verschiedensten Sensoren ausgestattet, deren Signale über ein computergestütztes Datennetzwerk erfasst und ausgewertet werden. Die einzelnen Ausbaueinheiten weisen dabei Ausbausteuergeräte in Form eines Steuermoduls auf, über welche die jeweilige Ausbaueinheit kontrolliert werden kann. Über eine visuelle Anzeige werden verschiedenste Systemparameter dargestellt. Für die Mess- und Steuerfunktionen ist das Steuermodul mit entsprechenden Sensoren und Aktoren verbunden.
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Parallel hierzu wird ein weiteres System betrieben, welches aus einem elektronischen Kommunikationsmodul besteht, das wiederum eine Unterbrechereinheit beinhaltet. Das Kommunikationsmodul dient der untertägigen Sprechverbindung. Die Unterbrechereinheit dient dabei dem Abschalten des hydraulischen Ausbaugestells, wobei es in Form eines Notaus für die Stillsetzung der Antriebe und Motoren dient.
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Die oftmals geringmächtigen Flöze erlauben dem Bergmann keinen aufrechten Stand. Zudem müssen sämtliche erforderlichen Maschinen und Geräte trotz der geringen Abmessungen des Arbeitsraums in diesen verbracht werden. Vor diesem Hintergrund bieten insbesondere die baulichen Abmessungen der erforderlichen Geräte nach Raum für Verbesserungen. Hinzu kommt die zumeist aufwendige und mehrere hundert Meter lange Peripherie in Form von Datenübertragungseinrichtungen sowie Spannungsversorgungen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlichere Systemeinheit zum Betrieb eines untertätigen hydraulischen Schreitausbaus aufzuzeigen, welche verbesserte Eigenschaften insbesondere in beengten Platzverhältnissen bietet und dabei weniger Peripherie benötigt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Systemeinheit gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.
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Die Systemeinheit besteht aus einem elektronischen Steuermodul und einem elektronischen Kommunikationsmodul. Darüber hinaus ist auch eine Unterbrechereinheit angeordnet, welche zum Abschalten des Schreitausbaus dient. Das Steuermodul und das Kommunikationsmodul sind mit einer Datenübertragungseinrichtung und mit einer Spannungsversorgung gekoppelt. Erfindungsgemäß ist das Steuermodul mit dem Kommunikationsmodul und/oder der Unterbrechereinheit zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst. Hierbei weist nur das Steuermodul eine direkte Kopplung mit der Spannungsversorgung auf. Sowohl beide Module als auch die Unterbrechereinheit sind mit jeweils voneinander getrennten Übertragungswegen der Datenübertragungseinrichtung gekoppelt.
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Der besondere Vorteil liegt in einer baulichen und somit räumlichen Zusammenlegung des Kommunikationsmoduls und/oder der Unterbrechereinheit mit dem Steuermodul. Die verringerten Außenabmessungen erlauben bei komfortabler Bedienbarkeit den Einsatz auch in beengtesten Platzverhältnissen. Durch die individuelle Anpassbarkeit kann eines der Systeme aus der geschaffenen Einheit separiert sein, während das andere mit dem Steuermodul zusammengelegt ist. Grundsätzlich können die beiden Module und die Unterbrechereinheit als gemeinsame Baueinheit zusammengefasst sein.
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Neben der Materialeinsparung für das Gehäuse wird auch die Peripherie verschlankt. Insbesondere die gemeinsame Nutzung einer einzelnen Spannungsversorgung in Kombination mit nur noch einer Datenübertragungseinrichtung spart Ressourcen gegenüber dem Stand der Technik. Beim Einbau in bestehende Datenübertragungseinrichtungen können diese effizienter genutzt werden.
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Das Steuermodul ist direkt mit der Spannungsversorgung gekoppelt. Weiterhin ist das Steuermodul auch direkt mit der Datenübertragungseinrichtung verbunden. Das jeweilige zu einer Baueinheit mit dem Steuermodul zusammengefasste System wird mit getrennten Übertragungswegen der Datenübertragungseinrichtung gekoppelt. Das jeweils von dem Steuermodul separierte System, näherhin das Kommunikationsmodul oder die Unterbrechereinheit, ist über entsprechende Übertragungswege sowie einem entsprechenden Anschluss zur Spannungsversorgung mit dem Steuermodul gekoppelt.
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Generell weist das Steuermodul einen zentralen Anschluss zur Datenübertragungseinrichtung auf, welche sich daraufhin in einzelne, von einander getrennte Übertragungswege verzweigt. Die verzweigten Übertragungswege sind innerhalb der Baueinheit mit dem Steuermodul und dem jeweiligen mit diesem zusammengefassten System verbunden. Die weiteren Übertragungswege sind aus der Baueinheit hinaus geführt und mit dem jeweiligen separierten System verbunden.
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Bevorzugt ist das von der Baueinheit separierte System über eine angebundene Datenübertragungseinrichtung sowie eine angebundene Spannungsversorgung mit dem Steuermodul verbunden. Die angebundene Datenübertragungseinrichtung kann Übertragungswege der zentralen Datenübertragungseinrichtung aufweisen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
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Die Erfindung sieht vor, dass die einzelnen Übertragungswege der Datenübertragungseinrichtung eine physische Trennung voneinander aufweisen. Auch wenn die einzelnen Übertragungswege über nicht stoffliche Wege, beispielsweise durch eine Funkübertragung auf unterschiedlichen Kanälen, erfolgen können, sind diese in vorteilhafter Weise auf eine Datenübertragung mittels körperlicher Bauteile ausgelegt.
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Die Übertragungswege der Datenübertragungseinrichtung sind dabei aus einzelnen Kabeln gebildet. Bei den verwendeten Kabeln kann es sich beispielsweise um Lichtleiterkabel handeln. In vorteilhafter Weise handelt es sich bei den Kabeln um einen mehradrigen Verbund einzelner Drähte, welche mit einer geeigneten Isolatorhülle umgeben sind. Grundsätzlich können diese auch einadrig ausgeführt sein. Die einzelnen, unabhängig voneinander verlaufenden Kabel der Datenübertragungseinrichtung weisen dabei eine physische Trennung voneinander auf.
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In vorteilhafter Weise ist das ausgehende Signal des Kommunikationsmoduls ein frequenzmoduliertes Differenzsignal. Auch die ausgehenden Signale der Unterbrechereinheit sind bevorzugt frequenzmodulierte Differenzsignale. Bei diesem Modulationsverfahren wird die verwendete Trägerfrequenz durch das zu übertragende Signal verändert. Gegenüber einer Amplitudenmodulation ermöglicht die Frequenzmodulation einen höheren Dynamikumfang des Informationssignals.
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Der besondere Vorteil frequenzmodulierter Differenzsignale liegt in der weitgehenden Störunempfindlichkeit in Bezug auf die zu übertragenden Daten. Insbesondere eine über längere Strecken hinweg erfolgende Datenübertragung kann somit in Bezug auf ihre Störanfälligkeit verbessert werden.
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Grundsätzlich wird auch die Datenübertragung im Bereich von Strecken mit hoher Störeinstrahlung durch das gewählte Frequenzmodulationsverfahren verbessert.
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Die Erfindung sieht weiterhin einen Akkumulator vor, welcher in der Baueinheit angeordnet ist. Grundsätzlich kann der Akkumulator auch außerhalb der Baueinheit angeordnet sein. Bei dem verwendeten Akkumulator handelt es sich um einen Energiespeicher. In vorteilhafter Weise ist der Akkumulator leicht zugänglich innerhalb der Baueinheit angeordnet, um einen schnellen und bedienerfreundlichen Wechsel zu ermöglichen.
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Der Akkumulator ist mit der Spannungsversorgung des Steuermoduls gekoppelt. Weiterhin ist der Akkumulator über die Spannungsversorgung des Steuermoduls sowohl aufladbar als auch überwachbar. Der jeweilige Betriebszustand des Akkumulators ist dabei über die Datenübertragungseinrichtung an eine Überwachungsstelle als übergeordnete Stelle übertragbar.
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Es ist vorgesehen, dass der Akkumulator mit dem Kommunikationsmodul und der Unterbrechereinheit gekoppelt ist. Das Steuermodul ist bei einem Ausfall der Spannungsversorgung abschaltbar. Beim Ausfall der Spannungsversorgung erfolgt die Energieversorgung des Kommunikationsmoduls und der Unterbrechereinheit über den geladenen Akkumulator. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch beim Ausfall der Spannungsversorgung eine Kommunikation zwischen den einzelnen Stellen ermöglicht wird. Die Tatsache, dass ein Streb mehrere hundert Meter Länge aufweisen kann, verdeutlicht die Wichtigkeit der Aufrechterhaltung der internen Kommunikation. Auch ein lokaler Ausfall der Spannungsversorgung ermöglicht das Auslösen der Unterbrechereinheit, so dass auch die Funktion des Notaus gewahrt bleibt.
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Die vorteilhafte Kombination der einzelnen Module ermöglicht, dass Fehlermeldungen vom Steuermodul erfassbar sind und über einen Lautsprecher des Kommunikationsmoduls akustisch darstellbar sind. Neben geeigneten Warntönen kann die Baueinheit einen entsprechenden Sprachbaustein aufweisen, welcher als elektronisches Bauteil die darauf abgespeicherten und je nach eingehender Fehlermeldung aufgerufenen Sprachausgaben aktiviert. Die Sprachkarte kann darüber hinaus eine Hinterlegung in mehreren Sprachen aufweisen, so dass ein globaler Einsatz ermöglicht wird. Die jeweilige Landessprache kann dabei beispielsweise über das Steuermodul eingestellt werden.
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Die Systemparameter des Kommunikationsmoduls und der Unterbrechereinheit sind über die Datenübertragungseinrichtung einstellbar. In Form einer Fernwartung kann so beispielsweise die Lautstärke des im Kommunikationsmodul enthaltenen Lautsprechers über die Datenübertragungseinrichtung eingestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Systemeinheit stellt ein universal einsetzbares Gerät zur Verfügung. Durch die Zusammenlegung der einzelnen Module wird eine deutlich Platz sparendere Baueinheit ermöglicht, welche insbesondere in beengten Platzverhältnissen den Forderungen nach einer möglichst geringen Bauart entgegenkommt. Überdies werden diverse Ressourcen gespart, welche neben einem geringeren Materialverbrauch für die im Stand der Technik voneinander getrennten Gehäuse der einzelnen Module auch mit weniger Peripherie auskommt. Die sonst mehrfach vorhandenen Datenübertragungseinrichtungen sowie Spannungsversorgungen können dabei auf ein Minimum reduziert werden.
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Der aus Sicherheitsgründen bestehenden Forderung, dass das Kommunikationsmodul und die Unterbrechereinheit datenmäßig vom Steuermodul getrennt sein müssen, wird dabei durch die Nutzung freier Übertragungswege innerhalb der Datenübertragungseinrichtung ermöglicht. Insbesondere ein etwaiger Austausch der Systemeinheit reduziert sich gegenüber dem Stand der Technik auf ein Minimum zu entkoppelnder Verbindungen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch darstellten Beispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 voneinander getrennte Module in einer Ansicht gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine erfindungsgemäße Systemeinheit mit zusammengelegten Modulen gemäß der Darstellungsweise von 1;
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3 eine erste Variante der erfindungsgemäßen Systemeinheit aus 2 in gleicher Darstellungsweise sowie
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4 eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Systemeinheit der 2 und 3 in gleicher Darstellungsweise.
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1 zeigt zwei voneinander getrennte Module nach dem Stand der Technik, so wie sie zum Betrieb eines nicht näher dargestellten untertägigen hydraulischen Schreitausbaus benötigt werden. Die einzelnen Module bestehen aus einem Steuermodul A und einem Kommunikationsmodul B. Das Kommunikationsmodul B beinhaltet eine Unterbrechereinheit C. Das Steuermodul A weist eine Bedienfront 1 auf, welche jeweils in Reihen und Spalten angeordnete Bedienungstasten 2 umfasst. Neben den Bedienungstasten 2 weist die Bedienfront 1 auch eine graphische Anzeige 3 auf.
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Das Kommunikationsmodul B weist an seiner Bedienfront 4 einen Lautsprecher 5 auf. Die innerhalb des Kommunikationsmoduls B angeordnete Unterbrechereinheit C ist auf der Bedienfront 4 mit einem Notschalter 6 in Form eines Notaus verbunden.
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Beide Module A, B sind jeweils mit einer Datenübertragungseinrichtung sowie mit einer Spannungsversorgung gekoppelt. Das Steuermodul A ist hierbei mit einer ersten Datenübertragungseinrichtung 7a sowie mit einer ersten Spannungsversorgung 8a gekoppelt. Das Kommunikationsmodul B ist mit einer zweiten Datenübertragungseinrichtung 7b sowie mit einer zweiten Spannungsversorgung 8b gekoppelt.
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Die jeweiligen Bedienfronten 1, 4 der beiden Module A, B sind an nicht näher dargestellten, voneinander getrennten Gehäusen angeordnet.
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Mit Bezug auf die Erfindung zeigt 2 eine Systemeinheit 9, welche die beiden in 1 dargestellten Module A, B in einer gemeinsamen Baueinheit 10 zusammenfasst. Die Systemeinheit 9 dient dem Betrieb eines auch hier nicht näher dargestellten untertägigen hydraulischen Schreitausbaus. Die Unterbrechereinheit C ist dabei von der Baueinheit 10 separiert. Die Unterbrechereinheit C ist über eine angebundene Datenübertragungseinrichtung 7c mit der Baueinheit 10, näherhin mit dem Steuermodul A, verbunden. Weiterhin ist die Unterbrechereinheit C über eine angebundene Spannungsversorgung 8c mit dem Steuermodul A verbunden. Der in 1 dargestellte Lautsprecher 5 ist nicht auf einer gemeinsamen Bedienfront 11 der Baueinheit 10 angeordnet, sondern auf einer Seitenfläche des nicht näher dargestellten Gehäuses der Baueinheit 10.
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Die mit der Baueinheit 10 verbundene Peripherie der Systemeinheit 9 ist auf eine zentrale Datenübertragungseinrichtung 7 sowie eine zentrale Spannungsversorgung 8 reduziert. Sowohl die Datenübertragungseinrichtung 7 als auch die Spannungsversorgung 8 sind direkt an das Steuermodul A angeschlossen. Die einzelnen Übertragungswege der Datenübertragungseinrichtung 7 sind nicht näher dargestellt. Hierbei handelt es sich um physisch voneinander getrennte Übertragungswege, welche in Form einzelner Kabel innerhalb der Datenübertragungseinrichtung 7 angeordnet sind. Somit wird die Datenübertragungseinrichtung 7 selbst durch ein mehradriges Kabel gebildet.
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3 zeigt eine Variante der Systemeinheit 9 der 2. In Form einer Systemeinheit 9a ist das Steuermodul A mit der Unterbrechereinheit C zu einer gemeinsamen Baueinheit 10a zusammengefasst. Auch diese Systemeinheit 9a dient dem Betrieb eines auch hier nicht näher dargestellten untertägigen Schreitausbaus. Das Kommunikationsmodul B ist dabei von der Baueinheit 10a separiert und über die angebundene Datenübertragungseinrichtung 7c sowie die angebundene Spannungsversorgung 8c mit der Baueinheit 10a, näherhin mit dem Steuermodul A verbunden.
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4 zeigt eine Systemeinheit 9b, welche die beiden in 1 dargestellten Module A, B sowie die Unterbrechereinheit C in einer Baueinheit 10b zusammenfasst. Die Systemeinheit 9b dient ebenfalls dem Betrieb eines auch hier nicht näher dargestellten untertägigen hydraulischen Schreitausbaus. Der in 1 dargestellte Lautsprecher 5 ist analog der 2 und 3 nicht auf einer gemeinsamen Bedienfront 11 der Baueinheit 10b angeordnet, sondern auf einer Seitenfläche des nicht näher dargestellten Gehäuses der Baueinheit 10b.
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Die mit der Baueinheit 10b verbundene Peripherie der Systemeinheit 9b ist auf eine zentrale Datenübertragungseinrichtung 7 sowie eine zentrale Spannungsversorgung 8 reduziert. Sowohl die Datenübertragungseinrichtung 7 als auch die Spannungsversorgung 8 sind direkt an das Steuermodul A angeschlossen. Die einzelnen Übertragungswege der Datenübertragungseinrichtung 7 sind nicht näher dargestellt. Hierbei handelt es sich um physisch voneinander getrennte Übertragungswege, welche in Form einzelner Kabel innerhalb der Datenübertragungseinrichtung 7 angeordnet sind. Somit wird die Datenübertragungseinrichtung 7 selbst durch ein mehradriges Kabel gebildet.
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In allen erfindungsgemäßen Baueinheiten 10, 10a–b ist ein nicht näher dargestellter Akkumulator angeordnet, welcher mit der Spannungsversorgung 8 des Steuermoduls A gekoppelt ist. Der Akkumulator wird über die Spannungsversorgung 8 aufgeladen und überwacht. Der jeweilige Betriebszustand des Akkumulators wird über die Datenübertragungseinrichtung 7 an eine nicht näher dargestellte Überwachungsstelle übertragen. Ferner weist der Akkumulatror eine Kopplung mit dem Kommunikationsmodul B und der Unterbrechereinheit C auf. Bei einem Ausfall der Spannungsversorgung 8 wird das Steuermodul A abgeschaltet, während die Energieversorgung des Kommunikationsmoduls B und der Unterbrechereinheit C über den Akkumulator aufrechterhalten wird.
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Etwaige Fehlermeldungen werden von dem Steuermodul A erfasst und über den Lautsprecher 5 des Kommunikationsmoduls B akustisch dargestellt. Dies kann sowohl über entsprechende Warntöne als auch über eine geeignete Sprachausgabe erfolgen. Über die Datenübertragungseinrichtung 7 sind diverse Systemparameter des Kommunikationsmoduls B und der Unterbrechereinheit C einstellbar, beispielsweise die Lautsärke des Lautsprechers 5.
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Gegenüber den in 1 dargestellten einzelnen Modulen A, B weisen die erfindungsgemäßen Baueinheiten 10, 10a–b insgesamt geringere Abmessungen auf. Zusammen mit der Peripherie aus Datenübertragungseinrichtung 7 und Stromversorgung 8 ergibt sich jeweils eine kompakte und wirtschaftliche Systemeinheit 9, 9a–b zum Betrieb des nicht näher dargestellten untertägigen hydraulischen Schreitausbaus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedienfront v. A
- 2
- Bedienungstasten
- 3
- graphische Anzeige
- 4
- Bedienfront v. B
- 5
- Lautsprecher
- 6
- Notschalter
- 7
- zentrale Datenübertragungseinrichtung
- 7a
- erste Datenübertragungseinrichtung v. A
- 7b
- zweite Datenübertragungseinrichtung v. B
- 7c
- angebundene Datenübertragungseinrichtung
- 8
- zentrale Spannungsversorgung
- 8a
- erste Spannungsversorgung v. A
- 8b
- zweite Spannungsversorgung v. B
- 8c
- angebundene Spannungsversorgung
- 9
- Systemeinheit
- 9a
- Systemeinheit
- 9b
- Systemeinheit
- 10
- Baueinheit
- 10a
- Baueinheit
- 10b
- Baueinheit
- 11
- Bedienfront
- A
- Steuermodul
- B
- Kommunikationsmodul
- C
- Unterbrechereinheit
