DE202004019050U1 - Sensor für Vorrichtungen im untertätigen Bergbau - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Sensor für Vorrichtungen wie Gewinnungsmaschinen, Ausbaugestelle, Hydrauliksysteme oder Gewinnungsgeräte im untertägigen Bergbau, mit einer in einem Sensorgehäuse angeordneten, Meß- oder Zustandsgrößen abtastenden und in elektrische Signale umwandelnden Sensoreinrichtung, mit einem am Sensorgehäuse festgelegten steckerförmigen oder steckbuchsenförmigen Anschlußelement, das mit einem Aufnahmeanschluß an der Vorrichtung koppelbar ist und durch das hindurch die Sensoreinrichtung mit der Meß- bzw. Zustandsgröße beaufschlagt ist, und mit einem Leitungsadern und eine Schlauchhülle umfassenden flexiblen Schlauchkabel, über welche Leitungsadern die Sensoreinrichtung elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar ist.
- Ein gattungsgemäßer, als Druckaufnehmer ausgebildeter Sensor ist aus der
DE 202 19 732 U1 bekannt. Beim gattungsgemäßen Druckaufnehmer ist die Sensoreinrichtung als keramische Druckmeßzelle ausgebildet, welche in einer rückseitigen Vertiefung in dem steckerförmigen Anschlußelement angeordnet ist, welches mit einem die Vertiefung ringsum umgebenden Fortsatz abdichtend in das Sensorgehäuse eingesetzt und dort mittels einer Überwurfmutter befestigt ist. Die Druckmeßzelle umfaßt eine auf einer Platine angeordnete Verstärkerschaltung, welche in Vergußmasse eingebunden ist, sowie eine Vorschaltelektronik, welche an der Rückseite des steckerförmigen Anschlußelements befestigt ist. Das Sensorgehäuse ist an seiner dem Anschluße lement abgewandten Rückseite mit einem von der Außenseite zugänglichen elektrischen Steckanschluß versehen, an der ein im untertägigen Bergbau verwendetes Schlauchkabel mit einem geeigneten Kupplungsstecker ankuppelbar ist. Da der Kupplungsstecker zugfest mit der Schlauchhülle des Schlauchkabels verbunden werden muß, benötigt der gattungsgemäße Druckaufnehmer am Aufnahmeanschluß an der untertägigen Vorrichtung einen vergleichsweise großen Montageraum, da das Sensorgehäuse und der Kupplungsstecker axial zueinander ausgerichtet hintereinander liegen. - Der notwendige Bauraum bleibt selbst dann vergleichsweise groß, wenn ein Winkelstecker als Kupplungsstecker am Schlauchkabel befestigt ist, wie er beispielsweise in der
DE 296 14 501 U1 beschrieben ist. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor zu schaffen, der zur Montage und im Montagezustand an der untertägigen Vorrichtung wie Hydraulikanschlüssen an Gewinnungsmaschinen, Ausbaugestellen od.dgl. einen möglichst geringen Bauraum erfordert.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Sensorgehäuse einen Gehäuseabschnitt mit Kabeleinführungsöffnung aufweist, an dem das Schlauchkabel zugfest befestigt ist und durch welche Kabeleinführungsöffnung hindurch die Leitungsadern des Schlauchkabels fest mit der Sensoreinrichtung verbunden sind. Beim erfindungsgemäßen Sensor ist mithin das Schlauchkabel unmittelbar am Sensorgehäuse festgelegt und auf einen zusätzlichen Kupplungsstecker wird verzichtet. Dadurch kann das Sensorgehäuse im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Sensorgehäusen kürzer bauen bzw. der Bauraum kann kleiner ausfallen, da nicht zusätzlich notwendiger Bauraum für einen Kupplungsstecker od.dgl. beansprucht und die Anzahl der elektrischen Kontaktstellen und gleichzeitig die Störanfälligkeit reduziert wird. Der Sensor mit dem unmittelbar angeschlossenen Schlauchkabel bildet mithin ein Sensorschlauchkabel.
- In bevorzugter Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung mehrteilig ausgeführt und umfaßt voneinander beabstandet einen Meßkörper und eine Meßelektronik, die über elektrische Verbindungsadern miteinander verbunden sind, wobei die Leitungsadern des Schlauchkabels fest an der Meßelektronik angeschlossen sind. Bei der Sensoreinrichtung kann es sich insbesondere um eine Sensorzelle handeln.
- Besonders vorteilhaft ist, wenn der Sensorgehäuseabschnitt mit der Kabeleinführungsöffnung als crimpbare Einführungsbuchse ausgebildet ist und das sensorseitige Schlauchkabelende übergreift. Vorzugsweise besteht das Sensorgehäuse mit der einstückig angeformten, crimpbaren Einführbuchse aus Messing. Alternativ kann das Schlauchkabel mittels einer separaten Crimphülse am Sensorgehäuse zugfest festgelegt sein. Hierzu ist besonders vorteilhaft, wenn das Sensorgehäuse an oder im Bereich der Kabeleinführungsöffnung einen Bund aufweist, den die Crimphülse – zumindest im zusammengecrimpten Zustand – mit einem Steg hinterfaßt. Auch bei dieser Ausgestaltung können vorzugsweise das Sensorgehäuse und die Crimphülse aus Messing bestehen.
- Weiter vorzugsweise ist das steckerförmige oder steckbuchsenförmige Anschlußelement mittels eines aufschraubbaren Fixierrings, der insbesondere nach Art einer Überwurfmutter ausgebildet sein kann, am Sensorgehäuse abgedichtet befestigt.
- Die Erfindung sieht ferner vorteilhafterweise vor, daß auch das freie Schlauchkabelende mit einem elektrischen Anschlußstecker versehen ist. Als Anschlußstecker können im Prinzip sämtliche im untertägigen Bergbau eingesetzten Anschlußstecker wie Hirschmannstecker, OS 4-Stecker od.dgl. zum Einsatz kommen. Weiter vorzugsweise kann in der Schlauchhülle des Schlauchkabels ein mehradriges, die Leitungsadern umfassendes und mit einer Isolierung versehenes Kabel vorgesehen sein, das gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung am freien Schlauchende aus einer die Schlauchhülle zugfest aufnehmenden Schlauchfassung hinausragt und an seinem Kabelende mit einem elektrischen Anschlußstecker versehen ist. Alternativ kann am anderen Schlauchkabelende ein Kupplungsstecker befestigt sein, der eine einteilige, den Schutzschlauch übergreifende und mittels einer Preßverbindung, insbesondere einer Crimpung, zugfest das Schlauchkabelende aufnehmende hohle Kupplungshülse und einen mit dieser über eine Rastverbindung verbundenen Einsatzstecker umfaßt, der mit den Leitungsadern elektrisch verbundene, vorzugsweise aus Kontaktstiften und Kontaktbuchsen bestehende Kontaktelemente aufnimmt bzw. aufweist, wobei eine Kabeldurchgriffsöffnung in der hohlen Kupplungshülse partiell mit Vergußmasse ausgegossen ist und die Kupplungshülse einen für die Preßverbindung deformierbaren und ausschließlich das Schlauchkabel mit den vom Isolierkabel umgebenen Leitungsadern aufnehmenden Hülsenfortsatz aufweist.
- Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Sensoreinrichtung einen Druckmeßsensor und der Aufnahmeanschluß an der untertägigen Vorrichtung ist ein Hydraulikanschluß, so daß der Sensor bzw. das Sensorschlauchkabel insgesamt einen Drucksensor bilden. Es könnte sich jedoch auch um einen Temperatursensor od. dgl. handeln.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Sensorschlauchkabel für den untertägigen Bergbau, teilweise aufgebrochen, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2 ein erfindungsgemäßes Sensorschlauchkabel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
3 ein erfindungsgemäßes Sensorschlauchkabel gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. - In den Figuren ist mit Bezugszeichen
1 ein Schlauchkabel bezeichnet, welches üblicherweise im untertägigen Bergbau zum Einsatz kommt und eine äußere Schutz- bzw. Schlauchhülle2 mit vorzugsweise integrierter Armierung3 umfaßt, wobei im Hohlkern der Schlauchhülle2 , innerhalb der Armierung3 geschützt, mehrere elektrische Leitungsadern4 verlaufen, die vorzugsweise selbst von einer Isolierung umgeben sind bzw. in ein mit einer Isolierung5 versehenes Kabel6 eingebunden sind. Der grundsätzliche Aufbau eines derartigen Schlauchkabels für die Verwendung im untertägigen Bergbau ist bekannt, so daß weitere Erläuterungen hier nicht erfolgen müssen. - Das in
1 unterbrochen dargestellte Schlauchkabel1 umfaßt an seinem einen, in1 rechten Schlauchkabelende einen elektrischen, z.B. mit einem elektronischen Einzelsteuergerät koppelbaren Kupplungsstecker30 und an seinem linken Schlauchkabelende einen Sensor10 , der fest und unlösbar mit dem Schlauchkabel1 verbunden ist, so daß insgesamt ein sofort einsatzfähiges und zwischen der untertägigen Vorrichtung und einer Auswerteeinrichtung unmittelbar anschließbares Sensorschlauchkabel zur Verfügung steht. Es wird nun zuerst der Aufbau des am Schlauchkabel1 unmittelbar, d.h. ohne lösbare Steckverbindung angeordneten Sensors10 erläutert. - Der Sensor
10 umfaßt ein hohles Sensorgehäuse11 aus Messing, welches einen vorderen, hohlen Gehäuseabschnitt12 mit breiterem Durchmesser und einen hinteren, integral angeformten Gehäuseabschnitt13 mit geringerem Außendurchmesser aufweist. Im Innenraum14 des vorderen Gehäuseabschnitts12 ist eine Sensoreinrichtung15 geschützt angeordnet, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Druckaufnehmer bzw. Drucksensor bildet. Die Sensoreinrichtung15 ist hier mehrteilig ausgeführt und besteht aus einem Meßkörper16 wie beispielsweise einem DMS-Meßstreifen und einer schematisch dargestellten Meßelektronik17 , welche beispielsweise auf einer Platine angeordnet sein kann und eine Verstärkerschaltung sowie eine Vorschaltelektronik umfassen kann. Die Meßelektronik17 ist vom Meßkörper16 mittels einer Abstandshülse18 beabstandet und über mehrere elektrische Verbindungsadern19 mit diesem elektrisch verbunden, so daß die Meßelektronik17 die vom Meßkörper16 aufgenommenen und in elektrische Signale umgewandelten Meßsignale über das Schlauchkabel1 einer weiter nicht dargestellten Auswerteeinrichtung wie beispielsweise einem elektronischen Steuergerät für Schildausbaugestelle zuführen kann. Hierbei umfasst der hintere Gehäuseabschnitt13 des Sensorgehäuses11 eine Kabeleinführungsöffnung20 , durch die hindurch die Leitungsadern4 des Schlauchkabels1 fest und unlösbar mit der Meßelektronik17 der Sensoreinrichtung15 verbunden sind. Der hintere Sensorgehäuseabschnitt13 mit der Kabeleinführungsöffnung20 bildet zugleich ein Befestigungsmittel für die zugfeste Festlegung des Schlauchkabels1 am Sensorgehäuse11 bzw. am Sensor10 . Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist am hinteren Gehäuseabschnitt10 eine die Kabeleinführungsöffnung20 umfassende Einführungs- bzw. Crimpbuchse21 aus Messing einteilig am Sensorgehäuse11 ausgebildet, welche, wie mit den Längsnuten22 dargestellt, crimpbar ist und durch Crimpen bzw. - Zusammenpressen die zugfeste Festlegung des in die Crimpbuchse
21 eintauchenden Schlauchkabels1 ermöglicht. - Das vordere Ende des vorderen Gehäuseabschnitts
12 des Sensorgehäuses11 ist mit einem axialen Fortsatz23 versehen, der an seinem Außenumfang ein Außengewinde24 aufweist, auf das ein als Überwurfmutter ausgebildeter Fixierring25 aufgeschraubt ist. Mit dem Fixierring25 wird am Sensorgehäuse11 ein hier steckbuchsenförmiges Anschlußelement26 befestigt, welches in einen Aufnahmeanschluß an der nicht dargestellten untertägigen Vorrichtung einsteckbar ist und, wie im untertägigen Bergbau üblich, mittels einer U-förmigen Steckgabel, die in eine umlaufende Ringnut 27 am Anschlußelement26 einfaßt, dort festgelegt wird. Bei einem Drucksensor ist das Anschlußelement26 mit einer Bohrung (nicht dargestellt) versehen, über die der Meßkörper16 , welcher an der Rückseite des Anschlußelementes 26 im Montagezustand anliegt, mit dem hydraulischen Medium und mithin mit der Meß- bzw. Zustandsgröße in Kontakt steht. Als zusätzliche Abdichtung ist ein O-Ring28 in eine Umfangsnut am Anschlußelement26 eingesetzt, der sich im Montagezustand am Innenumfang des vorderen Gehäuseabschnitts12 des Sensorgehäuses11 anlegt. - Die rechte Hälfte von
1 zeigt einen an dem anderen Kabelschlauchende zugfest befestigten Kupplungsstecker30 , der eine Kupplungshülse31 aus Messing umfaßt, die mittels einer Rastverbindung mit einem Steckereinsatz32 verbunden ist. Die Rastverbindung wird mittels einer oder mehrerer, umfangsverteilt angeordneter metallischer Rastkugeln41 bzw. Kunststoffrastelementen gesichert, die an den einander überlappenden Bereichen des Steckereinsatzes32 und der Kupplungshülse31 angeordnet sind. Die hohle Kupplungshülse31 umfaßt einen endseitigen und den Einsatzstecker32 aufnehmenden Kupplungsabschnitt33 sowie einteilig mit diesem verbunden einen Hül senfortsatz34 , in welchen das Kabelschlauchende mit Schlauchhülle1 , Armierung3 , Isolierkabel6 und Leitungsadern4 derart eingesteckt ist, daß ausschließlich die Leitungsadern4 , ggf. mit ihrer Isolierummantelung, über eine Innenschulter35 am Fuß des Hülsenfortsatzes34 und am Übergang zum Kupplungsabschnitt33 hinausragen. Die Leitungsadern4 sind mit Kontaktstiften36 sowie komplementär ausgebildeten Kontaktbuchsen37 fest verbunden, die im Steckereinsatz32 als komplementäre Kontaktelemente angeordnet sind, um einen elektrischen Anschluß an identisch ausgebildete Kontaktelemente, welche in Einsteckbuchsen an einem elektronischen Steuergerät od.dgl. ausgebildet sind, zu ermöglichen. Zwischen der Rückseite der Kontaktelemente und dem an der Schulter35 anliegenden Schutzschlauchende ist ein Füllstück38 aus Vergußmasse ausgebildet, welches der Aufnahme von Zugkräften und Fixierung der Kontakte dient und einen Feuchtigkeitsdurchtritt durch die hohle Kabeldurchtrittsöffnung39 im Innern der Kupplungshülse31 des Kupplungssteckers30 verhindert. Nach der Montage der Leitungsadern4 an den Kontaktelementen36 ,37 und dem Einbringen der Vergußmasse38 wird der Hülsenfortsatz34 beispielsweise mit einem geeigneten Crimpwerkzeug zusammengepreßt, so daß sich Vorsprünge40 am Innenumfang des Hülsenfortsatzes34 in die Schlauchhülle2 des Kabelschlauches1 einpressen und den Kabelschlauch1 zugfest an der Kupplungshülse31 und damit am Kupplungsstecker30 festlegen.1 läßt gut erkennen, daß die gesamte zugfeste Verbindung ausschließlich mittels des Aufbaus des Schutzschlauches1 sowie dem Zusammenpressen bzw. Crimpen des Hülsenfortsatzes34 bewirkt wird und daß dort keine zusätzlichen Teile wie beispielsweise Stützhülsen od.dgl. zwischen Kabel6 und Armierung3 bzw. der Schlauchhülle2 zwischengeschoben sind. -
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Sensorkabel mit einem fest montierten Sensor10 an dem einen Schlauchkabelende eines Schlauchkabels1 . Der Sensor10 hat einen identischen Aufbau wie beim Ausführungsbeispiel nach1 , so daß hier eine erneute Erläuterung nicht erfolgt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach1 ist am anderen Schlauchkabelende ein elektrischer Anschlußstecker60 montiert, der zugfest ausschließlich an einem Abschnitt des die Leitungsadern aufnehmenden Isolierkabels6 befestigt ist, welches mit einer vorbestimmten Länge aus einer Schlauchfassung70 hinausragt, welche das steckerseitige Ende des Schlauchkabels1 zugfest aufnimmt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt auch die Schlauchfassung70 einen crimpbaren Hülsenabschnitt71 , an den sich ein Schlauchfassungsendstück72 mit hier zwei umfangsseitigen Ringnuten73 anschließt, die zum formschlüssigen Festlegen der Schlauchfassung70 mittels z.B. Steckgabeln an geeigneten Anlageteilen, Kabeldurchtritten od.dgl. dienen. Im Ausführungsbeispiel gemäß2 ist am Ende des die Leitungsadern umgebenden Isolierkabels6 ein Kabelstecker60 mit axialer Anordnung der Kontaktelemente befestigt, wobei es sich bei dem Kabelstecker60 insbesondere um einen sogenannten OS4-Kabelstecker handeln kann. - Beim Ausführungsbeispiel gemäß
3 ist, abweichend vom Ausführungsbeispiel nach2 , am Ende des Isolierkabels6 ein elektrischer Anschlußstecker80 befestigt, der als Winkelstecker ausgeführt ist und hier von einem sogenannten Hirschmannstecker gebildet wird. - In den Figuren ist nicht dargestellt, daß die zugfeste Verbindung des Schlauchkabels mit dem Sensorgehäuse auch mittels einer separaten Crimphülse bewirkt werden kann, welche derart auf einen Gehäuseabschnitt des Sensorgehäuses aufgeschoben wird, daß sie mit einem Innenring einen Ringbund an dem Gehäuseabschnitt im Bereich der Kabeleinführungsöffnung hinter greift, wenn die Crimphülse zusammengepreßt ist und in den Schutzschlauch des Schlauchkabels eingreift.
Claims (12)
- Sensor für Vorrichtungen wie Gewinnungsmaschinen, Ausbaugestelle oder Gewinnungsgeräte im untertägigen Bergbau, mit einer in einem Sensorgehäuse (
11 ) angeordneten, Meß- oder Zustandsgrößen abtastenden und in elektrische Signale umwandelnden Sensoreinrichtung (15 ), mit einem am Sensorgehäuse (11 ) festgelegten steckerförmigen oder steckbuchsenförmigen Anschlußelement (26 ), das mit einem Aufnahmeanschluß an der Vorrichtung koppelbar ist und durch das hindurch die Sensoreinrichtung (15 ) mit der Meß- oder Zustandsgröße beaufschlagt ist, und mit einem Leitungsadern (4 ) und eine Schlauchhülle (2 ) umfassenden flexiblen Schlauchkabel (1 ), über dessen Leitungsadern (4 ) die Sensoreinrichtung (15 ) elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (11 ) einen Gehäuseabschnitt (13 ) mit Kabeleinführungsöffnung (20 ) aufweist, an dem das Schlauchkabel (1 ) zugfest befestigt ist, wobei die Leitungsadern (4 ) durch die Kabeleinführungsöffnung hindurch fest mit der Sensoreinrichtung (15 ) verbunden sind. - Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (
15 ) mehrteilig ausgeführt ist und voneinander beabstandet einen Meßkörper (16 ) und eine Meßelektronik (17 ) umfaßt, die über elektrische Verbindungsadern (19 ) miteinander verbunden sind, wobei die Leitungsadern (4 ) fest an der Meßelektronik (17 ) angeschlossen sind. - Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine Sensorzelle ist.
- Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kabeleinführungsöffnung (
20 ) umfassende Gehäuseabschnitt als crimpbare Einführungsbuchse (21 ) ausgebildet ist und das sensorseitige Schlauchkabelende übergreift. - Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (
11 ) mit der einstückig angeformten Einführungsbuchse (21 ) aus Messing besteht. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchkabel mittels einer Crimphülse am Sensorgehäuse zugfest festgelegt ist.
- Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse an oder im Bereich der Kabeleinführungsöffnung einen Bund aufweist, den die Crimphülse mit einem Steg hinterfaßt.
- Sensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse und die Crimphülse aus Messing bestehen.
- Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (
26 ) am Sensorgehäuse (11 ) mittels eines aufschraubbaren Fixierrings (25 ) befestigt ist. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Schlauchkabelende mit einem elektrischen Anschlußstecker (
30 ,60 ,80 ) versehen ist. - Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schlauchhülle (
2 ) des Schlauchkabels (1 ) ein mehradriges, die Leitungsadern (4 ) umfassendes, mit einer Isolie rung (5 ) versehenes Kabel (6 ) angeordnet ist, das am freien Schlauchende aus einer die Schlauchhülle (2 ) zugfest aufnehmenden, mittels O-Ring abgedichteten Schlauchfassung (70 ) hinausragt und an seinem Kabelende mit einem elektrischen Anschlußstecker (60 ;80 ) versehen ist. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Schlauchkabelende ein Kupplungsstecker (
30 ) befestigt ist, der eine einteilige, den eine Armierung (3 ) aufweisenden Schutzschlauch (2 ) übergreifende und mittels einer Preßverbindung, insbesondere einer Crimpung, zugfest das Schlauchkabelende aufnehmende hohle Kupplungshülse (31 ) und einen mit dieser über eine Rastverbindung verbundenen Einsatzstecker (32 ) umfaßt, der mit den Leitungsadern (4 ) elektrisch verbundene, vorzugsweise aus Kontaktstiften (36 ) und Kontaktbuchsen (37 ) bestehende Kontaktelemente aufnimmt, wobei eine Kabeldurchgriffsöffnung (39 ) in der hohlen Kupplungshülse (31 ) partiell mit Vergußmasse (38 ) ausgegossen ist und die Kupplungshülse (31 ) einen für die Preßverbindung deformierbaren und ausschließlich den Schutzschlauch (1 ) mit Schutzhülle (2 ) und Armierung (3 ) sowie den im Kabel (6 ) angeordneten Leitungsadern (4 ) aufnehmenden Hülsenfortsatz (34 ) aufweist.
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