DE1087048B

DE1087048B - Transformation element to be switched on at the interface intrinsically safe / non-intrinsically safe

Info

Publication number: DE1087048B
Application number: DEF25336A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Heinz Busch
Original assignee: Funke and Huster Elektrizitaets GmbH
Current assignee: FHF Funke and Huster Fernsig GmbH
Priority date: 1958-03-25
Filing date: 1958-03-25
Publication date: 1960-08-11

Description

An der Nahtstelle eigensicher/nicht eigensicher einzuschaltendes Transformationsglied Als eigensichere Stromkreise bezeichnet man bekanntlich solche Stromkreise, in denen unter allen betrieblich möglichen Umständen sowie bei sattem und teilweisem Kurzschluß nur Funken auftreten können, deren Energie unterhalb der Mindestzündenergie der zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemische liegen, die am Ort des Einsatzes des Stromkreises vorkommen können. Auf Grund der im Stromkreis vorherrschenden Spannung und der in dem Stromkreis bei sattem Kurzschluß fließenden maximalen Ströme unter Berücksichtigung der in dem Stromkreis vorhandenen Kapazitäten und Induktivitäten können also beim Schalten des Stromkreises mit offenen Kontakten oder bei beabsichtigter oder unbeabsichtigter Herbeiführung eines Kurzschlusses in dem Stromkreis oder auch bei beabsichtigter oder unbeabsichtigter Öffnung des Stromkreises, z. B. durch Aderbruch, gefährliche Funken nicht auftreten.Transformation element to be switched on at the interface intrinsically safe / non-intrinsically safe As is well known, intrinsically safe circuits are those circuits in which under all operationally possible circumstances as well as in the event of a full and partial short circuit only sparks can occur whose energy is below the minimum ignition energy of the Ignitable fuel-air mixtures are located at the place of use of the circuit can occur. Due to the voltage prevailing in the circuit and the in the circuit in the event of a full short-circuit, taking into account the maximum currents flowing the existing capacities and inductances in the circuit can therefore with Switching the circuit with open contacts or with intentional or unintentional Causing a short circuit in the circuit or even when it is intended or accidental opening of the circuit, e.g. B. by broken wire, dangerous Sparks do not occur.

In der Praxis tritt häufig in solchen eigensicheren Stromkreisen die Aufgabe auf, Signale, z. B. Verständigungssignale, Meßwerte, Impulse üsw. zu erzeugen und weiterzuleiten, wozu innerhalb dieses eigensicheren Stromkreises ein Schalter betätigt wird, der den Stromkreis. wahlweise öffnet oder schließt oder einen Widerstand bzw. eine variable Kapazität bzw. Induktivität verändert, die ihrerseits den Scheinwiderstand des Stromkreises ändert: Die so in den eigensicheren Kreisen erzeugten Signale werden zumeist über eigensichere Transformationsglieder in Formen von Schalt- oder Steuergeräten in Signale eines nicht eigensicheren sogenannten Wirkstromkreises transformiert und in dessen in nicht gefährdeten Räumen verlegten Leitungen für Signal-, Regel- oder Steuerfunktionen u. dgl. eingesetzt. Die bekannten eigensicherenTransformationsglieder stellen im Prinzip ein Verstärkerelement dar, das diese relativ energiearmen Signale so weit verstärkt, daß die im nicht eigensicheren Wirkstromkreis am Ausgang dieses eigensicheren Tränsformationsgliedes zur Verfügung stehende elektrische Energie ausreicht, um die . erwähnten Funktionen auszuüben. Das eigensichere Transformationsglied überbrückt so eine Nahtstelle zwischen einem eigensicheren Stromkreis und einem nicht eigensicheren Stromkreis, wobei gleichsam kanalartig die übertragungs- oder Transformationsrichtung der Signale vom eigensicheren zum nicht eigensicheren Stromkreis weist. Im allgemeinen stellt dieses eigensichere Transformationsglied einen N-Pol dar mit zumindest einem Eingang für einen eigensicheren Stromkreis, bestehend aus zwei Polen, und zumindest einem Ausgang für einen nicht eigensicheren Stromkreis, ebenfalls bestehend- aus zwei Polen, sowie einem von diesen Polen getrennten Netzanschluß oder Speiseanschluß für die Zuführung der zur Verstärkung notwendigen Energie. Als Verstärkerelemente sind in den bekannten eigensicheren Transformationsgliedern Vakuumröhren, gasgefüllte Röhren, Magnetverstärker, Transistorverstärker oder spezielle Relaisschaltungen, bei denen zumeist durch besondere Schaltglieder eine Spannungsbegrenzung der durch die Eigeninduktivität des Relaisstromkreises erzeugten Spannungsspitzen vorgesehen sind, oder Kombinationen aus den vorgenannten Elementen üblich. Die bekannten eigensicheren Transformationsglieder sind im ganzen in ihrem Aufbau verhältnismäßig kompliziert und nach ihrem Aufbau dafür bestimmt, aus eigensicheren Stromkreisen Signale in nicht eigensichere Stromkreise zu transformieren. Es ist dabei dafür Vorsorge getroffen, daß in dem eigensicheren Stromkreis gefährliche Spannungen und Ströme nicht auftreten können.In practice, the Task on signals, e.g. B. communication signals, measured values, pulses, etc. to create and forward, including a switch within this intrinsically safe circuit is operated, the circuit. optionally opens or closes or a resistor or a variable capacitance or inductance changes, which in turn changes the impedance of the circuit changes: The signals generated in this way in the intrinsically safe circuits are mostly via intrinsically safe transformation elements in the form of switching or control devices transformed into signals of a non-intrinsically safe so-called active circuit and in its lines laid in non-endangered rooms for signal, control or control functions and the like are used. The well-known intrinsically safe transformation elements represent in principle an amplifier element that these relatively low-energy signals amplified so far that the in the non-intrinsically safe active circuit at the output of this intrinsically safe impregnation member available electrical energy enough to get the. exercise the functions mentioned. The intrinsically safe transformation element bridges an interface between an intrinsically safe circuit and a non-intrinsically safe circuit, whereby the transmission or Transformation direction of the signals from the intrinsically safe to the non-intrinsically safe circuit shows. In general, this intrinsically safe transformation element represents an N pole dar with at least one input for an intrinsically safe circuit, consisting of two poles, and at least one output for a non-intrinsically safe circuit, also consisting of two poles, as well as a network connection separate from these poles or feed connection for supplying the energy necessary for amplification. as Amplifier elements are in the well-known intrinsically safe transformation elements vacuum tubes, gas-filled tubes, magnetic amplifiers, transistor amplifiers or special relay circuits, in which mostly by special switching elements a voltage limitation of the through voltage peaks generated by the self-inductance of the relay circuit or combinations of the aforementioned elements are common. The well-known intrinsically safe Transformation elements are on the whole relatively complicated in their structure and, according to their structure, intended to transfer signals from intrinsically safe circuits into to transform non-intrinsically safe circuits. Provision has been made for that dangerous voltages and currents do not occur in the intrinsically safe circuit can.

In .der Praxis kommt, abgesehen von der geschilderten, die Aufgabe vor, daß Signale aus nicht eigensicheren Stromkreisen in eigensichere Stromkreise eingespeist werden müssen, um beispielsweise durch Räume, die nur eigensichere Stromkreise zulassen, hindurchgeleitet zu werden, wobei in der beschriebenen Weise nach diesem Weiterleitungsproblem eine Umformung der Signale der eigensicheren Stromkreise in Signale von nicht eigensicheren Stromkreisen durchgeführt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist es bisher üblich, die bekannten eigensicheren Transformationsglieder, die an sich für die Umformung von Signalen eigensicherer Leitungen in Signale nicht eigensicherer Leitungen bestimmt sind, einzusetzen. Man hat zu diesem Zweck in den eigensicheren -Eingang der Transformationsglieder Anmelder: nicht eigensichere Kreise. eingespeist und an den Ausgang, der für die Betätigung nicht eigensicherer Stromkreise vorgesehen ist, eigensichere Stromkreise angeschlossen. Diese Maßnahme begegnet erheblichen Bedenken aus Sicherheitsgründen. Es ist wegen des Aufbaues der eigensicheren Transformationsglieder für die spezifische, eingangs erläuterte Aufgabe nicht ausgeschlosson, daß in den eigensicheren Stromkreis gefährliche Strom- bzw. -Spannungsstöße gelangen.In practice, apart from what has been described, the task comes before that signals from non-intrinsically safe circuits in intrinsically safe circuits Must be fed in, for example, through rooms that only have intrinsically safe circuits allow to be passed through, in the manner described after this Forwarding problem converting the signals of the intrinsically safe circuits into Signals from non-intrinsically safe circuits. To solve this The task up to now has been to use the known intrinsically safe transformation elements, the ones for converting signals from intrinsically safe lines into signals are not intrinsically safe lines are intended to be used. One has to do this in the intrinsically safe input of the transformation elements Applicant: not intrinsically safe circuits. fed in and to the output that is not responsible for actuation intrinsically safe circuits are provided, intrinsically safe circuits are connected. This measure meets significant safety concerns. It's because of the structure of the intrinsically safe transformation elements for the specific, initially The explained task does not exclude the possibility of dangerous in the intrinsically safe circuit Current or voltage surges.

Grundsätzlich sind in elektrischen Stromkreisen und insbesondere in Signalstromkreisen selbstverständlich auch Relais bekannt, deren Erregung von einem Gleichstromnetz aus -erfolgt, während der von den Kontakten geschaltete -Stromkreis mit Wechselstrom geschaltet ist, oder umgekehrt. Es ist weiter bekannt, Relais mit normaler Netzfrequenz zu erregen und ihre Kontakte einen Hochfrequenzkreis schließen zu lassen. Die aufgezeigten Probleme an den Nahtstellen (eigensicher/nicfit eigensicher) sind durch diesen Stand der Technik nicht beeinflußt worden. Im übrigen ist es bekannt, übliche Transformatoren wahlweise von der Ober- oder Unterspannungsweite her zu erregen, je nachdem, welche Energierichtung gewünscht ist. Die Probleme an den Nahtstellen (eigensicher/nicht eigensicher) lassen sich möglicherweise über Transformatoren lösen, wenn die Signale in den Stromkreisen Wechselstromgrößen sind. Letzteres ist jedoch häufig, insbesondere in Untertagebetrieben, nicht der Fall, so daß mit Hilfe von Transformatoren eine Lösung der aufgezeigten Probleme nicht gelingt.Basically in electrical circuits and especially in Signal circuits, of course, also known as relays whose excitation is controlled by a Direct current network off takes place while the circuit switched by the contacts is switched with alternating current, or vice versa. It is further known to use relays to excite normal mains frequency and their contacts close a high-frequency circuit allow. The identified problems at the interfaces (intrinsically safe / nicfit intrinsically safe) have not been affected by this prior art. In addition, it is known customary transformers either from the upper or lower voltage range excite, depending on which direction of energy is desired. The problems at the seams (intrinsically safe / non-intrinsically safe) can possibly be achieved using transformers solve when the signals in the circuits are alternating currents. The latter is however often, especially in underground operations, not the case, so that with help transformers do not succeed in solving the problems identified.

Endlich ist es z. B. bei Bergbausignalgeräten grundsätzlich bekannt, lediglich die Teile, welche betriebsmäßig Funken ziehen, druckfest zu kapseln, dagegen die übrigen Teile nach Schutzart erhöhte Sicherheit auszuführen. Trotz dieser bekannten Maßnahmen hat man bei der Aufgabe, Signale aus nicht eigensicheren Stromkreisen in eigensichere Stromkreise einzuspeisen, bisher die eingangs beschriebenen eigensicheren Transformationsglieder eingesetzt, die an sich für die Umformung von Signalen eigensicherer Leitungen in Signale nicht eigensicherer Leitungen bestimmt sind, und hat die aufgezeigten Bedenken in Kauf genommen.Finally it is z. B. in principle known in mining signal devices, only to encapsulate the parts that draw sparks during operation, on the other hand, in a pressure-tight manner to design the remaining parts according to the increased safety degree of protection. Despite this well-known Measures are taken when the task is to extract signals from non-intrinsically safe circuits to be fed into intrinsically safe circuits, previously the intrinsically safe ones described at the beginning Transformation elements are used, which are intrinsically safe for the conversion of signals Lines in signals of non-intrinsically safe lines are intended, and has the indicated Concerns accepted.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Transformationsglied für Nahtstellen eigensicher/ nicht eigensicher zu schaffen, welches zumindest einen Eingang für den nicht eigensicheren Stromkreis und zumindest einen Ausgang für den eigensicheren Stromkreis aufweist und mit dem aus nicht eigensicheren Stromkreisen Signale in eigensichere Stromkreise unter Verzicht auf die bekannten eigensicheren Transformationsglieder, die ihrem Aufbau nach für die Umformung von Signalen aus eigensicheren Stromkreisen in solche von nicht eigensicheren Stromkreisen bestimmt sind, umgeformt werden können.The invention has set itself the task of a transformation element for intrinsically safe / non-intrinsically safe interfaces to create at least one Input for the non-intrinsically safe circuit and at least one output for the has intrinsically safe circuit and with that of non-intrinsically safe circuits Signals in intrinsically safe circuits without the familiar intrinsically safe ones Transformation elements which, according to their structure, are used to transform signals intrinsically safe circuits into those of non-intrinsically safe circuits are, can be reshaped.

Die Erfindung betrifft ein an der Nahtstelle eigensicher/nicht eigensicher einzuschaltendes Transformationsglied mit zumindest einem Eingang für den nicht eigensicheren Stromkreis und zumindest einem Ausgang für den eigensicheren Stromkreis. Das Transformationsglied nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: durch die elektrische Leistung im nicht eigensicheren Stromkreis zu. betätigende, dem eigensicheren Stromkreis zugeordnete Relais, deren Betätigungsspulen dem nicht eigensicheren Stromkreis zugeordnet und nach Schutzart erhöhte Sicherheit ausgeführt sind, wobei die gesamte Einrichtung in einem nach Schutzart erhöhte Sicherheit ausgeführten Gehäuse untergebracht und den Sicherheitsvorschriften entsprechend gekapselt äst.The invention relates to an intrinsically safe / non-intrinsically safe at the interface Transformation element to be switched on with at least one input for the not intrinsically safe circuit and at least one output for the intrinsically safe circuit. The transformation element according to the invention is characterized by the combination the following characteristics: by the electrical power in the non-intrinsically safe circuit to. actuating relays assigned to the intrinsically safe circuit, their actuating coils assigned to the non-intrinsically safe circuit and increased safety according to the degree of protection are executed, with the entire facility in an increased security according to the protection class executed housing housed and the safety regulations encapsulated est.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Eingang für den nicht eigensicheren Stromkreis zweipolig und für den eigensicheren Stromkreis dreipolig (als Umschalter) ausgeführt.According to a preferred embodiment, the input for the is not two-pole intrinsically safe circuit and three-pole for the intrinsically safe circuit (as a toggle switch).

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die den Sicherheitsvorschriften entsprechende Kapselung in verschiedenster Weise erfolgen.In the device according to the invention, the safety regulations corresponding encapsulation take place in a wide variety of ways.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß mit wesentlich geringerem Aufwand als bei den bekannten eigensicheren Transformationsgliedern für die spezielle Aufgabe der Weiterleitung von Signalen aus nicht eigensicheren in eigensichere Stromkreise die Funktionssicherheit wesentlich erhöht wird.The advantages achieved by the invention are mainly in it see that with much less effort than the known intrinsically safe Transformation elements for the special task of forwarding signals from non-intrinsically safe to intrinsically safe circuits, the functional reliability is essential is increased.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.In the following the invention is illustrated by means of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Transformationsgliedes und dabei in Aufsicht die einzelnen Elemente dieses Transformationsgliedes.The drawing shows a section through the housing of an inventive Transformation link and the individual elements of this transformation link in supervision.

Das in der Zeichnung dargestellte Transformationsglied besitzt einen auf der Rückseite angeordneten, in den Einzelheiten nicht erkennbaren zweipoligen Ausgang 1 für den nicht eigensicheren Stromkreis. Über das Relais mit der Betätigungsspule 2 und dem Magnetjoch 3 sowie dem Magnetanker 3a können Kontakte 4, die zu dem zweipoligen Ausgang 5 eines eigensicheren Stromkreises gehören, betätigt werden. Der eigensichere Stromkreis wird an den Ausgang 5 bei den Kontakten 5a angeschlossen. Ein Netzanschluß ist nicht vorgesehen. Die Betätigung des Relais 2, 3 erfolgt über die Leistung des nicht eigensicheren Stromkreises. Das Gehäuse 6 entspricht den Sicherheitsvorschriften. Die Betätigungsspule 2 ist nach Schutzart erhöhte Sicherheit ausgeführt, wobei auch die gesamte Einrichtung in dem ebenfalls nach Schutzart erhöhte Sicherheit ausgeführten Gehäuse 6 untergebracht und den Sicherheitsvorschriften entsprechend gekapselt ist. The transformation element shown in the drawing has a two-pole output 1 for the non-intrinsically safe circuit, which is arranged on the rear and cannot be seen in the details. Contacts 4, which belong to the two-pole output 5 of an intrinsically safe circuit, can be actuated via the relay with the actuating coil 2 and the magnet yoke 3 as well as the magnet armature 3a. The intrinsically safe circuit is connected to output 5 at contacts 5a. A mains connection is not provided. The actuation of the relay 2, 3 takes place via the power of the non-intrinsically safe circuit. The housing 6 complies with the safety regulations. The actuating coil 2 is designed according to the increased safety degree of protection, the entire device also being accommodated in the housing 6, likewise designed according to the increased safety degree of protection, and encapsulated in accordance with the safety regulations.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Transformation element to be switched on at the intrinsically safe / non-intrinsically safe interface with at least one input for the non-intrinsically safe circuit and at least one output for the intrinsically safe circuit, characterized by the combination of the following features: to be actuated by the electrical power in the non-intrinsically safe circuit Relays assigned to the intrinsically safe circuit, the actuating coils of which are assigned to the non-intrinsically safe circuit and designed according to the increased safety degree of protection, the entire device being housed in a housing designed according to the increased safety degree of protection and encapsulated in accordance with the safety regulations.

2nd transformation link according to claim 1, characterized in that the input for the non-intrinsically safe Two-pole circuit and the output for the intrinsically safe circuit three-pole - (as a toggle switch):

3. Transformation element according to claims 1 and 2, characterized in that the primary elements of the relay associated with the non-intrinsically safe circuit, for. B. their actuating coils, according to the protection class increased security and the entire device in a housing designed according to the protection class increased security. Publications considered: German utility model No. 1739051; German interpretative document No. 1008 159; German patent application F 13576VIIId / 74c (published April 26, 1956); Dr. Mühlbrett and Dr. Boyse.n, "Fernmelderelais", Westphal Verlag, 1933, p. 7.