DE2007075C3 - Im Meer verlegte Meßwertaufnehmerkette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Meer verlegte Meßwertaufnehmcrkettc, bei welcher die Betriebsstromversorgung der einzelnen Meßwertaufnehmer und die Weiterleitung der von den Meßwertaufnehmern gelieferten Meßwerte über ein mit einer Landstation verbundenes Kabel durch induktive Ankopplung vermitlels einer aus weichmagnetischem Material bestehendcn zweiteiligen Ringkernspule erfolgt.

Meßwertaufnehmerketten zur kontinuierlichen Registrierung physikalischer und chemischer Größen des Meerwassers können im Küstenbereich dadurch gebildet werden, daß eine Reihe von Meßwertauf-

iQ nehmern durch Kabel miteinander verbunden werden und die Stromversorgung und die Fernübertragung der Meßwerte über das Verbindungskabel erfolgen. Das Anschließen der Meßwertaufnehmer an das Verbindungskabel kann auf verschiedene Art geschehen.

Jedem Meßwertaufnehmer können in dem Vcrbindungskabel eigene Leiter zugeordnet werden. Diese Lösung verlangt einen sehr aufwendigen Kabelaufbau und eine genaue Festlegung der Meßwertaufnehmerpositionen vor der Kabelherstellung. Die Meß-

»0 wcrtaiifnehmer können durch Unterwasserstecker oder druckwasserdichte Einführungen an das Verbindungskabcl angeschlossen werden.

Bei einer anderen Lösung des Aufbaues einer Meßwertaufnehmerkette können die Leiter des Ver-

^a5 bindungskabels über alle Meßvertaufnehmer geschleift werden, so daß alle Meßwertaufnehnier an dieselben Leiter des Verbindungskabels angeschlossen sind. Hier kann der Aufbau des Verbindungskabcls wesentlich einfacher gehalten werden, und auch eine Festlegung der Positionen der Meßwerlaufnchmcr ist zunächst nicht erforderlich. Erst bei der Auslegung des Vcrbindungskabcls müssen die Meßwertaufnehmer an ihrer vorgesehenen Position mit dem Vcrbindungskabel ebenfalls durch druckwasserdichtc

Einführungen oder Unterwassersiecker an das Kabel angeschlossen werden. Zu einem später eventuell notwendig werdenden Austausch oder einer Reparatur eines Meßwertaufnehmers muß die gesamte Aufnehmerkette außer Betrieb gesetzt werden.

Es ist eine Einrichtung zum Messen von Eigenschaften von Meerwasser bekanntgeworden, wobei ein Kabel von einer Meßstation aus ins Meer gelassen wird und Wandler oder Meßköpfc induktiv mit dem Kabel gekoppelt sind. Hierbei kann der Stromkreis durch ein Rückleitungskabel in Form einer Schleife oder durch das Meerwasser geschlossen werden. Die induktive Kopplung erfolgt durch um das Kabel gelegte Ringkernspulen, bestehend aus einem zweiteiligen Kern aus magnetisch pcrmeablem Mates'' rial mit einer um den Kern gelegten Spule (deutsche Auslcgcschrift 1238 812). Die für den Betrieb der Wandler oder Meßköpfc benötigte elektrische Energie muß den Wandlern zugeordneten Stromquellen entnommen werden. Die Verwendung eines einzigen Leiters bedingt zudem eine erhöhte Anfälligkeit gegen äußere Störfeldcr.

Es ist auch eine Einrichtung zur elektrischen übertragung von Nachrichten zwischen einem Förderkorb und einer ortsfesten Station bekanntgeworden. Hierbei erfolgt auf dem Wege über das Förderund Unterseil durch Verwendung von das Seil umfassenden Ringübertragern außer den die Nachrichten abbildenden clckrischen Größen auch die für die Übertragungseinrichtung im Förderkorb benötigte elektrische Energie (deutsche Auslegeschrifl 1 062 751). Es handelt sich nicht um eine im Meei verlegte Meßwertaufnehmerkette, sondern um da: Fernsprechen zwischen Förderkorb und beispiels-

weise einem Fördcrmaehinenraum unter Verwendung eines einzigen Leiters, und zwar des Förderseiles.

Weiterhin ist ein selbsttragendes, mit einein Niederfrei.|uenzkabel kombiniertes Koaxialkabel bekanntgewordcn. Bei diesem ist das Koaxialkabel mit dem wenigstens ein Aderpaar enthaltenden Niederfrec|ucnzkabc| durch einen Steg verbunden (britische Patentschrift I 165 106). Ein solches Kabel ist aber Tür eine Meßwertaufnehmerkettc nicht geeignet. Denn mit einer um das Koaxialkabel oder Niederfrequenzkabel nach Entfernen des Steges gelegten Ringkernspule kommt keine übertragung zustande, da ! lin- und Rückleiter durch ein und dieselbe Ringkernspule laufen.

Es sind auch Stegleitungen bekannt (deutsche Gebrauchsmuster 1 777 885 und 1 776 068). Diese sind jedoch für feste Verlegung in trockenen Räumen bestimmt. Eine zwischen den Adern auf beiden Seiten in der Mitte angebrachte keilförmige Rinne dient der sicherr_a Führung einer Stahlnadel bei der Montage. Diese Kabel genügen weder den Anforderungen an die Wasserfestigkeit noch an die der mechanischen Festigkeit für die Verlegung im Meer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Meßwertaufnehmerkettc anzugeben, bei welcher durch die besondere Ausbildung von Kabel und Ringkernspule eine verminderte Störanfälligkeit gewährleistet wird und die Ringkernspulen in einfacher Weise und an beliebiger Steile an das verlegte Kabel angeschlossen und zur Reparatur oder Verlegung des Meßortes ebenso einfach wieder abgenommen werden können.

Die Erfindung besteht darin, daß das Kabel aus zwei Leitergruppen mit je einem Leiterpaar besteht, daß die Isolierungen aller Leiter durch je einen dünnen, zur Schließung der Ringkernspule entfernbaren, in Abständen verstärkten Steg miteinander verbunden sind, daß die zu einer Leitergruppe gehörenden Leiter am zur Landstation fernen Kabclendc miteinander elektrisch verbunden sind und daß durch die eine Leitergruppe die Übertragung der Meßwerte und die andere Leitergruppe die Übertragung des Bctricbsslromcs durch induktive Ankopplung vermittels einer zweiteiligen Doppelringkcrnspulc mit einer den gemeinsamen Ringkernteil umfassenden Spule, wobei je ein Ringkern je einen Leiter umfaßt, erfolgt.

Das als Teil der Meßwertaufnehmerkettc angegebene Kabel besteht aus zwei Leitergruppen mit je einem Leiterpaar. Hierbei sind die Isolierungen aller Leiter durch je einen dünnen, entfernbaren und in Abständen verstärkten Steg miteinander verbunden. Die eine Leitergruppe dient der Übertragung der Meßwerte, die andere der des Betriebsstromes für die einzelnen Meßwertaufnehmer. Durch die Verwendung von Leiterpaaren ergibt sich eine verminderte Störanfälligkeit, was insbesondere für die Übertragung der Meßwerte von Bedeutung ist. Das Kabel selbst besitzt einen Aufbau derart, daß der Steg so dünn gehalten ist, daß er zum Zwecke des Anschlicßcns von Ringkernspulen örtlich leicht beseitigt werden kann, andererseits geben die Verstärkungen dem Kabel genügend Stabilität um die Meßwertaufnehmer zu tragen. Das Kabel kann zudem mit einem die Zugkräfte aufnehmenden Zugelement versehen sein, welches mit den Lcitcrisolicrungcn durch einen dünnen in Abständen verstärkten Steg verbunden ist. Ein solches Kabel kann auch über größere Entfernungen verlegt werden. Die Ringkernspulen sind als zweiteilige Doppelringkernspulen ausgebildet. Durch die Doppelringkcrnspulen erfolgt eine bessere Ankopplung an die Übertragungskabel, so daß die Meßwertaufnehmerkette weniger störanfällig ist. Zudem vereinfacht sich die Montage, was gerade für Arbeiten unter Wasser von Bedeutung ist.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung

ίο kann das Kabel als Doppclleiter ausgebildet sein, wobei beide Leiter am zur Landstation fernen Kabelende miteinander verbunden und geerdet sind, und die eine Leitergruppe für die Meßwertübertragung durch die in Serie geschalteten von einer Doppelringkernspule umfaßten beiden Leiter gebildet wird und die andere Leitergruppe für die Betriebsstromübertragung einesteils durch die Parallelschaltung der beiden Leiter und anderenteils die Erde als Rückleiier gebildet wird, wobei riv parallelgeschalteten Lci-

ao tcr gemeinsam von einer Ringkernspule umfaßt werden.

In das Kabel können in festen Abständen Meßwertverstärker eingebaut sein, wobei das Leiterpaar für die Stromversorgung der Meßwertaufnehmer am zur Landstation fernen Kabelende geerdet ist und dieses Leiterpaar in Parallelschaltung und mit Erde als Rücklcitcr die Gleichstrombetriebsversorgung der Verstärker übernimmt, wobei die Stromversorgungselemente im Verstärker wechselstrommäßig über- brückt sind.

Die Leiter für die Meßwertübertragung können in Abständen gekreuzt sein. Durch diese Maßnahme stellt sich eine weitere Verringerung der Aufnahme von Störspannungen ein. In den

Fig. 1,2 und 3 sind Ankopplungsmöglichkeiien von Ringkernspulen an Leiter dargestellt, auf welchen die Erfindung aufbaut; in der

F i g. 4 ist die Erfindung im Prinzip dargestellt; während die

F i g. 5, 6 und 7 in perspektivische·- bzw. in Schnittdarstcllung Beispiele für den Aufbau eines Vcrbindungskabels zeigen;

Fig. 8 zeigt den schematischen Aufbau einer Meßwertaufnehmerkette, bei der in das Vcrbindungskabel zur Überbrückung größerer Entfernungen ein ferngespeistcr Mcßwertsignalvcrstärkcr eingebaut ist.

Nach Fig. 1 besitzt das Verbindungskabcl nur einen elektrischen Leiter 2. Von der Landstation 1 ist

">o das Verbindur.gskabel entweder als Stichkabel (wie dargestellt) ausgelegt oder als Kabelschleifc wieder zur Land tation 1 zurückgeführt. Bei der Ausführung als Stichkaoel wird der Stromkreis durch Erdung des fernen Kabclcndcs geschlossen. Die Ankopplung des Meßwertaufnehmers 3 erfolgt über ein um den Leiter 2 des Verbindungsknbcls geschlossenes Ankoppluiigsclcmcnt 4 aus weichmagnetischem Material. Dieses Ankopplungselement4 ist so ausgebildet, daß es mit einfachen Mitteln unter Wasser so geschlossen werden kann, daß es den Leiter 2 des Verbindungskabels umrchlicßt. Die Betriebsstromübertragung des Aufnehmers und die Meßwertübertragung erfolgt über ein und dasselbe Ankopplungselement.

In den Figuren ist der Vorgang der Bctricbsstrom-Übertragung durch einen vom Kabel weg gerichteten und der der Meßwertübertragung durch einen zum Kabel hin gerichteten Pfeil angedeutet.

Nach F i g. 2 enthält das Verbinduneskabel auch

nur einen Leiter. Für die Betriebsstrom- und Meßwertübertragung sind hier aber zwei getrennte Ankopplungselemcnte 4 vorgesehen.

Nach Fig.3 enthält das Verbindungskabcl zwei Leiter 2, über die die Stromversorgung und die Mcßwertlcitung unter Verwendung separater Ankopp-Iungsclemcnte4 getrennt erfolgt. Bei Verwendung eines Slichkabels sind die fernen Kabelcndcn zur Schließung des Stromkreises gemeinsam zu erden.

An Hand der F i g. 4 und der den Kabelaufbau zeigenden F i g. 5,6 und 7 wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

In Fig.4 ist der Aufbau einer Meßwcrtaufnehmerkelte dargestellt, bei dem das Verbindungskabcl vier Leiter enthält. Mit je zwei Leitern 2 wild durch eine Verbindung dieser beiden Leiter am Kabelende jeweils ein Stromkreis für die Stromversorgung und ein Stromkreis für die Mcßwertleitung gebildet. Die als Doppelringkcrnspulen ausgebildeten Kopplungsclcmcntc 4 umgreifen hier jeweils die beiden Leiter eines Stromkreises. Ein für diese Ausführung besonders geeignetes Vcrbindungskabel mit Zugelement 11 ist in F i g. 7 im Schnitt dargestellt.

Das Kabel nach Fig. 5 zeigt zwei in eine Isolierung 8 eingebettete Leiter 2, die durch einen Steg 9 miteinander verbunden sind. Dieser Steg9 ist verhältnismäßig dünn gehalten, damit er zum Anschluß eines Meßwertaufnehmers an dieser Stelle einfach entfernt werden kann und die Ankopplungselemcnte4 um die Leiter 2 geschlossen werden können. Zur Verstärkung der Stabilität des Kabclaufbaucs ist der Steg 9 in gewissen Abständen durch Brücken 10 verstärkt. Zur Verringerung der Aufnahme von Störspannungen können die beiden Leiter des Verbindungskabels in geeigneten Abständen gekreuzt sein.

F i g. 6 zeigt ebenfalls ein Kabel mit zwei Leitern 2 mit dem oben beschriebenen Aufbau. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit liegt hier zwischen den beiden Leitern 2 ein Zugelement 11.

Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Vcrbindungskabel zwei Leiter. Die Leiter sind am fernen Kabclcndc miteinander verbunden und geerdet. Einen Stromkreis bilden die beiden Leiter, der andere Stromkreis wird durch die beiden für die Arbeitsfrequenz dieses Stromkreises parallclgeschaltcten Leiter und die Erdrücklci-(ung gebildet. Eine Doppclringkcrnspulc des ersten Stromkreises umschließt jeden einzelnen der beiden

ίο Leiter. Eine Ringkernspule des zweiten Stromkreises umfaßt ringförmig beide Leiter gemeinsam.

Bei längeren Mcßwcrtaufnchmerkcltcn kann es erforderlich werden, zur Verstärkung der Mcßwerlsignalc in gewissen Abständen Verstärker in das Vcrbindungskabcl einzufügen. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige McßwcrlaufnchmerkcHc ist in F i g. 8 schemalisch dargestellt. Von der Landstation Ϊ ist das Vcrbindungskabel mit vier Leitern 2 als Stichkabcl ausgelegt. Am fernen Kabclcnde sind die beiden Stromvcrsorgungslcitcr 2 miteinander verbunden und geerdet, die beiden Meßwcrlleitcr sind nur miteinander verbunden. Die Meßwcrtaufnclimer 3 sind an beliebigen Stellen des Vcrbindungskabcls montiert. In das Kabel sind in erforderlichen Abständen Vcfitärkcrcinhcitcn 12 eingefügt. Die Verstärkercinheit besteht aus einem Stromversorgungsteil 13 und dem eigentlichen Signalverstärkcr 14. Die Stromversorgung der Verstärkereinheit erfolgt mit einem Gleichstrom auch über die Stromversorgungsleiter, mit denen die Meßwertaufnehmer gespeist werden. Der Stromkreis für diese Gleichstromversorgung wird durch die gleichstrommäßig parallel geschalteten Leiter und die Erdrückleitung gebildet. Auf diese Weise wird eine Gleichstrombeeinflussung der Ankopplungselemente 4 der Meßwertaufnehmer 3 vermieden. Die Stromversorgungselemente in dem Stromversorgungsteil 13 sind für den Fernspeisestrom der Meßwertaufnehmer 3 wechselstrommäßig überbrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Im Meer verlegte Meßwertaufnehmerkette, bei welcher die Betriebsstromversorgung der einzelnen Meßwertaufnehmer und die Weiterleitung der von den Meßwertaufnehmern gelieferten Meßwerte über ein mit einer Landstation verbundenes Kabel durch induktive Ankopplung vermittels einer aus weichmagnetischem Material bestehenden zweiteiligen Ringkernspule erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel aus zwei Leitergruppen mit je einem Leiterpaar besteht, daß die Isolierungen (8) aller Leiter (2) durch je einen dünnen, zur Schließung der Ringkernspule entfernbaren, in Abständen verstärkten Steg (9) miteinander verbunden sind, daß die zu einer Leitergruppc gehörenden Leiter (2) am zur Landstation fernen Kabelende miteinander elektrisch verbunden sind, und daß durch die eine Leitergruppe die Übertragung der Meßwerte und die andere Leitergruppe die Übertragung des Bctricbsstromes durch induktive Ankopplung vermittels einer zweiteiligen Doppelringkernspule (4) mit einer den gemeinsamen Ringkernteil umfassenden Spule, wobei je ein Ringkern je einen Leiter (2) umfaßt, erfolgt.

2. Meßwertaufnehmerkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel mit einem die Zugkräfte aufnehmenden Zugelement (11) verschen ist, weichet mit den Lciterisolierungen (8) durch eiiicn dimnen, in Abständen verstärkten Steg (9) verbunden ist.

3. Meßwertaufnehmerkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel als Doppellcitcr ausgebildet ist, daß beide Leiter am zur Landstation fernen Kabelende miteinander verbunden und geerdet sind, daß die eine Leitergruppe für die Meßwertübertragung durch die in Serie geschalteten beiden Leiter gebildet wird, wobei beide Leiter von einer Doppel ringkernspule (4) umfaßt sind, und daß die andere Leitergruppe für die Betriebsstromübertragung durch die Parallelschaltung der beiden Leiter und Erde als Rückleitcr gebildet ist, wobei beide Leiter gemeinsam von einer Ringkernspule umfaßt sind.

4. Meßwertaufnehmerkette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Kabel in festen Abständen Meßwertverstärker (12) eingebaut sind, daß das Leiterpaar für die Stromversorgung der Meßwertaufnehmer (3) am zur Landstation (1) fernen Kabelende geerdet ist, daß dieses Leiterpaar in Parallelschaltung und mit Erde als Rückleiter die Glcichstrombetricbsversorgiing der Verstärker übernimmt und daß die Stromvcrsorgungsclemcne im Verstärker wcchselstrommäßig überbrückt sind.

5. Meßwertaufnehmerkette nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (2) für die Meßwertübertragung in Abständen gekreuzt sind.