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Koppelglied für die Kopplung eigensicherer und nichteigensicherer
Stromkreise bei schlagwetter-bzw. explosionsgeschützten Geräten In explosions- bzw.
schlagwettergefährdeten Betrieben, z. B. Untertagebetrieben und in der chemischen
Industrie, sind Steuer-, Meß, Meldeanlagen u. dgl. zumeist als eigensichere Anlagen
ausgeführt. Eigensichere Anlagen sind Anlagen, in deren Stromkreisen nur eine so
geringe Energie fließen kann, daß weder eine Berührungs- und Brandgefahr noch die
Gefahr der Zündung von explosionsgefährlichen Gemischen (bei Stromschluß oder -unterbrechung)
oder der unzulässigen Erwärmung besteht. Die eigensicheren Steuer-, Meß-, Meldestromkreise
u. dgl. dürfen dabei nicht in andere wegen der Schlagwetter- bzw. Explosionsgefahr
schlagwetter-bzw. explosionsgeschützte Geräte, wie Schaltschütze u. dgl., eingeführt
werden, da nicht mit Sicherheit verhindert werden kann, daß, z. B. infolge Durchbrennens
des explosions- bzw. schlagwettergeschützten Gerätes, eine elektrische Verbindung
zwischen den Starkstromkreisen der explosions- bzw. schlagwettergeschützten Geräte
und des eigensicheren Stromkreises entsteht.
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Die Tatsache, daß die eigensicheren Steuer-, Meß-, Meldestromkreise
u. dgl. nicht in andere explosions-bzw. schlagwettergeschützte Geräte eingeführt
werden dürfen, steht dem Wunsch entgegen, zur Fernbetätigung oder Fernanzeige auch
Hilfskontakte Schlagwetter- bzw. explosionsgeschützter Geräte zu benutzen. Um diese
für betriebliche Zwecke sehr erwünschte Betätigung, d. h. eine Steuerwirkung mit
der Richtung von einem nicht eigensicheren Stromkreis in einen eigensicheren hinein
möglich zu machen, sind Koppelglieder bekannt, die einen mittelbaren Anschluß der
eigensicheren Stromkreise an die genannten Hilfskontakte erlauben.
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Die bekannten Koppelglieder für die Kopplung eigensicherer und nicht
eigensicherer Stromkreise bei schlagwetter- bzw. explosionsgeschützten Geräten bestehen
in elektrischer Hinsicht im wesentlichen aus einem Kontaktrelais, dessen Kontakt
im eigensicheren Stromkreis liegt, wobei der Hilfskontakt des explosions- bzw. schlagwettergeschützten
Gerätes, zumeist über einen Hilfstransformator, das Relais steuert. Durch Auswahl
und Ausführng der Einbauteile derartiger Koppelglieder ist dabei sichergestellt,
daß ein übertritt einer Fremdspannung in den eigensicheren Stromkreis ausgeschlossen
ist. Zu diesem Zweck wird zumeist das Relais bei entsprechender Ausbildung mit Kleinspannung
gespeist und erhält der Hilfstransformator eine geerdete Schutzfolie zwischen den
Wicklungen, die ein übertreten des Netzpotentials auf die Sekundärseite verhindert.
Außerdem müssen solche Relais eingebaut werden, deren Spulen und Kontakte eine ausreichende
Spannungsfestigkeit gegen Masse aufweisen. Die bekannten Koppelglieder für die Kopplung
eigensicherer und nicht eigensicherer Stromkreise bei Schlagwetter- bzw. explosionsgeschützten
Geräten bestehen im übrigen in baulicher Hinsicht aus besonderen Gehäusen, die die
erwähnten Funktions- und Schaltteile aufnehmen, wobei die Gehäuse im allgemeinen
zwei Anschlußkästen besitzen, deren einer der Starkstromseite und deren anderer
der eigensicheren Seite zugeordnet ist. - Das alles ist aufwendig und insofern nicht
frei von Nachteilen, als einerseits in elektrischer Hinsicht der Aufwand erheblich
ist, andererseits die oft beachtliche Größe aufweisenden Koppelgliedergehäuse stören.
Letzteres gilt insbesondere in Untertagebetrieben, da sich dort die Schlagwetter-
bzw. explosionsgeschützten Geräte zumeist in der Nähe der Abbaustellen befinden
und täglich örtlich verlegt werden müssen. Der Anbau von speziellen Koppelgliedern
in besonderen Gehäusen erhöht die Zahl der ortsveränderlichen Betriebsmittel, ist
nicht erwünscht und ist außerdem sehr kostenaufwendig.
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Für Steuerwirkungen mit der Richtung von einem eigensicheren Stromkreis
in einen nicht eigensicheren Stromkreis hinein kennt man verschiedene Maßnahmen.
Insbesondere ist ein eigensicherer Steuerkreis für explosionsgeschützte Schaltgeräte
mit aus dem Gehäuse herausgeführten Schaltleitungen zu einem Schalter im explosionsgefährdeten
Raum geführt, der ein von einer Lampe innerhalb des Schaltgerätes beleuchtetes,
auf Strahlung durch Erzeugung einer minimalen die Eigensicherheit nicht gefährdenden
Spannung reagierendes Spannungselement überbrückt oder abtrennt, welches einen magnetischen
Verstärker steuert. Das ist offenbar
aufwendig und auf die beschriebene
Aufgabe nicht übertragbar. Das gilt auch für die bekannte Maßnahme, zum Steuern
eines elektromagnetischen Schalters über einen Transistor die Steuerspannung des
Transistors von einem Spannungsteiler abzunehmen, der im Zuge des von dem Steuerstrom
durchflossenen Steuerwiderstandes und des die Steuerleitungen enthaltenden Stromkreises
liegt, wobei die Spannungsteilerwiderstände so bemessen sind, daß die Stromstärken
im Emitterbasisstromkreis und in den eigensicheren Steuerleitungen die zuverlässigen
Höchstwerte nicht überschreiten.
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In anderen Zweigen der Technik, nämlich für übliche Schaltaufgaben
der Fernmeldetechnik, kennt man sogenannte Schutzrohrkontakte. Bei den Schutzrohrkontakten
sind im Kontaktbereich elektrischer und magnetischer Paß identisch. Zumeist sind
zwei magnetisierbare Zungen in ein Glasrohr eingeschmolzen. Wird der Kontakt in
ein ausreichendes Magnetfeld gebracht, so ziehen sich die Zungen an. - Die Probleme
um die Kopplung eigensicherer und nicht eigensicherer Stromkreise bei Schlagwetter-
bzw. explosionsgeschützten Geräten sind durch die Existenz derartiger Schutzrohrkontakte
nicht beeinflußt worden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Koppelglied für die
Kopplung eigensicherer und nicht eigensicherer Stromkreise bei schlagwetter-bzw.
explosionsgeschützten Geräten zu schaffen, welches mit dem Schlagwetter- bzw. explosionsgeschützten
Gerät zu einer organischen Einheit verbunden werden kann, so daß die Anordnung besonderer
Gehäuse mit ihren Anschlußkästen und deren Montage und Zuordnung zu den Schlagwetter-
bzw. explosionsgeschützten Geräten nicht mehr erforderlich ist.
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Die Erfindung betrifft ein Koppelglied für die Kopplung eigensicherer
und nicht eigensicherer Stromkreise bei Schlagwetter- bzw. explosionsgeschützten
Geräten mit von einem Hilfsschalter im Schlagwetter- bzw. explosionsgeschützten
Gerät gesteuertem Relais, dessen Arbeitskontakt im eigensicheren Stromkreis liegt.
Die Erfindung besteht darin, das vergießbare Relais in eine Hülse einzusetzen und
mit Gießharz od. dgl. in der Hülse zu vergießen sowie die Hülse unter Ausführung
der eigensicheren und Einführung der nicht eigensicheren Leitungsanschlüsse in eine
Wand des Gehäuses des Schlagwetter- bzw. explosionsgeschützten Gerätes einzusetzen.
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Selbstverständlich muß es eingießbar sein. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform besteht das Relais bei dem erfindungsgemäßen Koppelglied aus einem
an sich bekannten Schutzrohrkontakt mit umgebender Magnetspule. Auf diese Weise
erreicht man eine räumlich kleine :Ausführung, so daß im Ergebnis das Koppelglied.
bei allen üblichen explosions-bzw. schlagwettergeschützten Geräten ohne große konstruktive
Änderung in eine Bohrung der Wandung des Gehäuses eingesetzt werden kann. Im übrigen
empfiehlt es sich, auch die dem Relais zugeordneten Hilfsschaltelemente, wie Trockengleichrichter,
Vorschaltwiderstände, gegebenenfalls Hilfstransformatoren u. dgl., in der Hülse
unterzubringen und in Gießharz oder einen anderen geeigneten Kunststoff einzugießen-
oder anderweitig einzubetten.
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Eine zuverlässige Trennung zwischen der Starkstromseite und der eigensicheren
Seite erreicht man dabei dadurch, daß zwischen Wicklung und Kontakt eine an sich
für diese Funktion bekannte leitende Schutzfolie eingefügt ist, die mit Erde verbunden
ist, so daß eine strenge elektrische Trennung zwischen Wicklung und Schutzrohrkontakt
zwangläufig erfolgt. Das Signal auf der Starkstromseite, das z. B. in Form eines
Spannungsimpulses auftritt, wird auf die Erregungswicklung des Relais gegeben und
erzeugt in dieser Wicklung einen magnetischen Fluß, der den Kontakt schließt, z.
B. zwischen den beiden Kontaktzungen des Schutzrohrkontaktes eine Anziehungskraft
erzeugt, die wiederum zum Schließen oder Öffnen der Kontakte führt. In dem eigensicheren
Stromkreis, der über diese Kontakte geführt ist, kommt dadurch ein Stromfluß zustande
bzw. wird der Stromfluß unterbrochen.
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In weiterer Ausbildung besteht ein Vorschlag der Erfindung darin,
daß die Hülse in Form einer Leitungsdurchführung, die durch Mutter und Gegenmutter
in einer Gehäusebohrung des Gehäuses des explosions- und/oder schlagwettergeschützten
Gerätes festzusetzen ist, ausgebildet ist, wobei die Gewinde, Muttern und Gegenmuttern
so ausgebildet sind, daß sie den Anforderungen des Schlagwetter- und/oder Explosionsschutzes
genügen. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß die
Hülse starkstromseitig einen Boden aufweist, der mit Bohrungen versehen ist, durch
den die Anschlußleitungen hindurchgeführt sind. Auf der eigensicheren Seite ist
zweckmäßig auf die Hülse ein Anschlußstück aufzusetzen, z. B. aufzuschrauben, das
Anschlußklemmen und eine Kabelhalterung aufeisen kann.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß das Koppelglied nicht mehr in einem besonderen Gehäuse untergebracht
ist, welches den explosions- und/oder schlagwettergeschützten Geräten zugeordnet
und in besondern Anschlußkästen versehen, sondern vielmehr organisch mit dem Schaltgerät
verbunden ist, so daß beispielsweise in Untertagebetrieben die Ortsveränderlichkeit
in keiner Weise beeinträchtigt wird. Außerdem werden durch die erfindungsgemäße
Gestaltung des Koppelgliedes erhebliche Kosten gespart, da ein spezielles Gehäuse
entfällt. Der organische Zusammenbau des Koppelgliedes mit dem explosions- und!oder
schlagwettergeschützten Gerät, z. B. einem Schaltgerät oder Schaltschütz, ist dabei
einfach, weil das Relais aus einem an sich bekannten Schutzrohrkontakt mit Magnetspule
besteht. Die Anordnung eines Schutzrohrkontaktes mit einer hermethisch abgeschlossenen
Schaltstelle, die sich in einer Schutzgasatmosphäre befindet, ist dabei auch insofern
von Vorteil, als die Kontaktgabe bei Anwendung derartiger Schaltelemente sehr zuverlässig
ist und durch korrodierende Einflüsse der umgebenden Atmosphäre nicht beeinträchtigt
wird. Letzteres ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil eigensichere Stromkreise
sehr geringe Energien führen, für die hochwertige Kontakte erforderlich sind, um
mit Sicherheit die Kontaktgabe zu gewährleisten. Von besonderem Vorteil ist ferner
der Vorschlag der Erfindung, das Koppelglied in Form einer Leitungsdurchführung
auszubilden, da auf diese Weise ohne große Schwierigkeiten die organische Einbeziehung
des Koppelgliedes gleichsam in das Gehäuse des explosions- und/oder schlagwettergeschützten
Gerätes hinein möglich ist.
Im folgenden werden die Maßnahmen nach
den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt F i g. 1 in einem Axialschnitt
ein erfindungsgemäßes Koppelglied, F i g. 2 das Schaltschema des in F i g. 1 dargestellten
Koppelgliedes und F i g. 3 mögliche Anordnungen des Koppelgliedes bei einem Schlagwetter-
und/oder explosionsgeschütztem Gerät.
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Das in den Figuren dargestellte Koppelglied, das in seiner Gesamtheit
mit 1 bezeichnet ist, dient für die Kopplung eigensicherer und nicht eigensicherer
Stromkreise bei Schlagwetter- und/oder explosionsgeschütztem Gerät. Es arbeitet
in seinem grundsätzlichen Aufbau (vgl. F i g. 2) mit einem von einem Hilfskontakt
innerhalb des Schlagwetter- und/oder explosionsgeschützten Gerätes über die Leitungen
5 gesteuerten Relais 2, dessen Kontakte 3 in einem eigensicheren Stromkreis 4 liegen.
Im Schaltschema nach F i g. 2 ist dieser elektrische Aufbau verdeutlicht worden,
wobei der Spule des Relais 2 ein Gleichrichter 6 und ein Vorschaltwiderstand 7 vorgeschaltet
sind. Das Relais 2 ist in eine Hülse 8 (F i g. 1) eingesetzt und unter Ausführung
einerseits der eigensicheren Leitungsanschlüsse 4, andererseits der nicht eigensicheren
Leitungsanschlüsse 5 in der Hülse 8 mit Gießharz 9, einem ähnlichen Kunststoff,
Gummi od. dgl. vergossen. Die Hülse 8 selbst besteht im Ausführungsbeispiel aus
Metall und ist zum Einsetzen in das Gehäuse 10 eines schlagwetter-und/oder
explosionsgeschützten, druckfest gekapselten Gerätes eingerichtet, das durch seine
Wand 10 dargestellt ist.
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Das Relais 2 besteht aus einem üblichen Schutzrohrkontakt 11 mit einer
umgebenden Magnetspule 12; auch die dem Relais zugeordneten Schaltelemente, die
in F i g. 2 angedeutet sind, nämlich Trockengleichrichter 6 und Vorschaltwiderstand
7, gegebenenfalls auch ein Hilfstransformator, sind in der Hülse 8 untergebracht
und in der beschriebenen Weise mit Gießharz 9 od. dgl. eingegossen. Eine in der
Figur nicht erkennbare Folie zwischen Wicklung und Kontakt gewährleistet zu zuverlässiger
Trennung der eigensicheren Seite von der nicht eigensicheren Seite. Zu diesem Zweck
ist die Folie mit Erde verbunden. Die Erregerwicklung wird bei dem Koppelglied 1
zweckmäßig nur für eine Spannung ausgelegt, andere Spannungen werden nach Einbau
von Vorwiderständen oder kleinen Zwischentransformatoren ermöglicht.
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Im Ausführungsbeispiel besitzt die Hülse 8 die Form einer Leitungsdurchführung.
Sie ist als Gewindehülse ausgeführt, die durch eine Mutter 13 und eine Gegenmutter
14 in einer Gehäusebohrung 15 des druckfesten Gehäuses 10 des explosions- und/ oder
schlagwettergeschützten Gerätes festzusetzen ist. Starkstromseitig ist die Hülse
8 mit einem Boden 16 versehen, der entsprechende Bohrungen 17 zur Durchführung der
Anschlußleitungen 5 aufweist. Auf der eigensicheren Seite ist auf die Hülse 8 ein
Anschlußstück 18 aufgesetzt, im Beispiel aufgeschraubt, das Anschlußklemmen 19 für
die eigensicheren Leitungen 4 und eine Kabelhalterung 20 in an sich
bekannter Bauweise aufweist. Die Kabelhalterung 20 ist mit einem Tragstück 21 über
die Schrauben 22 an dem Anschlußstück 18 befestigt. Wie die Figur andeutet, kann
bei einem druckfest gekapselten Gerät, z. B. Schaltgerät, das in der Regel neben
dem eigentlich druckfest gekapselten Gehäuseteil einen Anschlußkasten in Schutzart
erhöhter Sicherheit besitzt, dieses Koppelglied 1 in dreifacher Form montiert
werden, nämlich: ' das Koppelglied wird in die Gehäusewand 10 des druckfest gekapselten
Gehäuseteils eingeschraubt. Die Signalübertragung erfolgt hierbei unmittelbar aus
dem druckfest gekapselten Raum nach außen (Fall I nach F i g. 3); das Koppelglied
wird in die Verbindungswand 10 a zwischen druckfest gekapseltem Raum und Anschlußkasten
23 nach Schutzart erhöhter Sicherheit eingeschraubt. Hierbei erfolgt die Signalübertragung
aus dem druckfest gekapselten Raum in den Raten mit Schutzart erhöhter Sicherheit
und von dort unmittelbar über ein Kabel nach außen. Das Kabel ist dann hierbei in
der vorgeschriebenen Form als eigensichere Leitung farblich gekennzeichnet (Fall
II nach F i g. 3); das Koppelglied ist in die Gehäusewand 24 oder in den Flansch
des Anschlußkastens 23 eingeschraubt und erlaubt damit die Signalübertragung von
diesem Raum mit Schutzart erhöhter Sicherheit nach außen.
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In allen drei Fällen ist also ein zusätzliches Gehäuse nicht erforderlich.