DE2503226A1

DE2503226A1 - Zusaetzlich zu verwendende selbsttaetige sicherheitsschranke

Info

Publication number: DE2503226A1
Application number: DE19752503226
Authority: DE
Inventors: Homer Marvin Wilson
Original assignee: Petrolite Corp
Current assignee: Baker Petrolite LLC
Priority date: 1974-03-27
Filing date: 1975-01-27
Publication date: 1975-10-02
Also published as: NL174512C; IT1029395B; FR2266346A1; GB1470270A; JPS50128156A; FR2266346B1; NL7502963A; CA1029797A; NL174512B; BE824798A

Description

Petrolite Corporation! St. Louis, Mo/USA

Zusätzlich zu verwendende selbsttätige Sicherheitsschranke

Die Erfindung betrifft eine zusätzlich zu verwendende selbsttätige Sicherheitsschranke. Sie befaßt sich mit einem elektrischen Apparat zum Messen und zum Prüfen von Signalstromkreisen, und sie betrifft insbesondere eine selbsttätige Sicherheit sschranke, die mit Signalleitungen verbunden ist, um übermäßige Spannungen an ihnen oder Ströme in ihnen zu verhindern. . „

Instrumentgruppen, die in Verarbeitungsanlagen wie chemische Anlagen oder ölraffinieranlagen angeordnet sind, werden heut- -'; zutage so ausgelegt, daß sie verschiedene Vorrichtungen umfassen, um selbsttätig sichere Anlagen zu schaffen. Bei der Planung solcher Systeme werden strenge Konstruktions- und Betriebsparameter berücksichtigt. Die verschiedenen Systeme müssen eine Signalübertragung und -Verarbeitung von fortschrittlicher Technologie erlauben, gleichzeitig jedoch den Durchgang von übermässigen Spannungen und Strömen verhindern, die in brennbaren oder explosiven Atmosphären Probleme durch Zündung verursachen könnten. Im allgemeinen müssen die Komponenten der selbsttätig sicheren Anlagen in gefährlichen Umgebungen geprüft und als sicher bescheinigt werden. Z.B. kann der zu schützende Gefahrenbereich aus den Betriebsbereichen einer Ölraffinerie gebildet sein, die mit verschiedenen Gasen verschmutzt sind, die eine brennbare oder explosive Atmosphäre bilden. Die Instrumentengruppen können in einem entfernt angeordneten Steuerraum angeordnet sein, jedoch , erfordert eine selbsttätig sichere Anlage, daß eine Art von

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Schranke zwischen dem Steuerraum (sicherer Bereich) und den Betriebsanlagen (Gefahrenbereich) angeordnet ist, so daß keine übermäßigen Spannungen oder Ströme außerhalb des Steuerraumes eine Explosion verursachen können.

Die Auslegung des Instrumentensystems muß so sein, daß der Instrumentenstromkreis in der Gefahrenzone unter jeglicher Kombination von Bedingungen keine Energie befreien kann, die ausreichen würde, um die explosive Atmosphäre zu zünden. Selbst bei Fehlfunktionen oder falscher Installation oder Handhabung muß das Instrumentensystem zuverlässig sein und darf auf keinen Fall eine Fehlbedienung ermöglichen, die zu einer Explosion führen würde. In den meisten selbsttätig sicheren Systemen werden Stromkreiselemente verwendet, die den Strömen und Spannungen, die zu irgendeinem Zeitpunkt in einer Gefahrenzone vorhanden sein können, absolute Grenzen auflegen. Verschiedene Stromkreiskomponenten verhindern eine Anhäufung und eine Befreiung von aus Kapazitäts- und Induktionseffekten herrührender Energie, die ausreichen würde, um eine Explosion hervorzurufen. Die Signalniveaus mit niedriger Energie der Halbleiterinstrumentenvorrichtungen erschweren die Planung eines entsprechenden selbsttätig'sicheren Instrumentensystems. Es kann z.B. auf die US-Patentschrift 3 717 566 Bezug genommen werden, die ein Industriemodell eines automatischen Korrosionsgradmeßgerätes zum Bestimmen der an entfernt aufgestellten Meßgeräten auftretenden Korrosion beschreibt. Die Instrumentengruppe ist in einem Steuerraum aufgestellt und Leitungen erstrecken sich über eine gewisse Distanz zu verschiedenen Meßgeräten, die an Meßstellen innerhalb der Verarbeitungsreihen angeordnet sind. Die Meßgeräte können z.B. in Abständen von bis zu 1,85 km (1 Meile) von der Instrumentengruppe aufgestellt sein. Die Signalniveaus an den verschiedenen Leitern liegen im Bereich von nicht mehr als einigen hundert Millivolt und einigen Milliampere. Diese Signalniveaus sind sehr niedrig und liegen entfernt von den Größen, die zur Zündung einer explosiven Umgebung führen können, es sei denn, daß die Zündung durch Fehlfunktionen der Instrumentengruppe ausgelöst

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wird. Deshalb ist es nötig, eine Schranke zu schaffen, die zwischen die Instrumentengruppe und die Leiter geschaltet werden kann, die sich zu den entfernt aufgestellten Meßgeräten erstrecken. Es sind Schranken bekannt, bei denen spannungsbegrenzende Zenerdioden zusätzlich z.B. parallel mit Reihenwiderständen zur Strombegrenzung und für Testzwecke verbunden sind. Zusätzlich können verschiedene in einer Richtung wirksame Einrichtungen wie Dioden verwendet-werden, um sowohl die Spannungen als auch die Ströme zu begrenzen. Diese Systeme zeigten jedoch insofern unerwünschte Effekte, als sie sich ungünstig auf die niedrigen Signalniveaus auswirkten, die beim normalen Betrieb von hochempfindlichen Instrumenten wie z.B. das vorstehend erwähnte Korrosionsgradmeßgerät auftreten. Z.B. besitzt die Zenerdiode selbst bei geringen Potential- und Stromniveaus eine gewisse Leitfähigkeit außerhalb des Bereiches, in dem ihre Begrenzerwirkung gewünscht wird. Die meisten zur Zeit verfügbaren Schranken sind außerdem nicht bipolar und können nur eine Potentialpolarität in Bezug auf das Erdpotential verarbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbsttätige Sicherheitsschranke zu schaffen, bei der die vorstehend erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird durch eine zusätzlich zu verwendende Sicherheitsschranke gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch wenigstens eine Signalleitung mit einem Eingangs-' und einem Ausgangsanschluß'und einem gemeinsamen Leiter des Stromkreises; ein an den Eingangsanschluß angeschlossenes Eingangsregister, ein an den Ausgangsanschluß angeschlossenes Ausgangsregister, wobei das Eingangsregister und das Ausgangsregister miteinander verbunden sind und jedes dieser Register einen doppelten Stromweg mit jeweils in einer Richtung wirksamen Stromwegen vom Eingangsanschluß bzw. vom Ausgangsanschluß zum gemeinsamen Stromkreisleiter aufweist; in einer Richtung wirksame Stromsperreinrichtungen, die in jedem der Stromkreise eingeschaltet sind, die vom Eingangsregister bzw. vom Ausgangsregister aus ausgehen, wobei die Stromsperreinrichtungen für Spannungsgrößen unterhalb

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eines vorbestimmten Wertes zwischen dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß und dem gemeinsamen Leiter des Stromkreises eine Unterbrechung mit hoher Impedanz bilden und wobei die Sperreinrichtungen für Sparinungsgrößen oberhalb des vorbestimmten Wertes selbsttätig in einen Zustand einrastbar sind, in dem sie eine Brücke mit geringer Impedanz in dem Stromweg zum gemeinsamen Leiter des Stromkreises bilden; und eine in Reihe mit dem Eingangsregister und dem Ausgangsregister geschaltete Sicherungseinrichtung, wobei die Sicherungseinrichtung den Stromkreis zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß öffnet, wenn der Strom während einer bestimmten Dauer den vorbestimmten Wert um einen bestimmten vorgewählten Betrag übersteigt.

Diese Sicherheitsschranke verwendet eine Vielzahl von Elementen, die so wirken, daß übermäßige Spannungen und Ströme' innerhalb von vorbestimmten Grenzen durch die Punktion ihrer verschiedenen Elemente auf Niveaus nahe dem gemeinsamen Stromkreispotential erniedrigt werden. Falls Spannungen oder Ströme oberhalb der vorbestimmten Betriebsniveaus auftreten, so werden diese Elemente selbsttätig in einen Zustand eingerastet ,der eine Unterbrechung einer in Reihe geschalteten Sicherung bewirkt und somit eine vollständig betriebssichere Punktion der Schranke gewährleistet . Bei niedrigen Signalniveaus beeinflußt die Sicherheitsschranke natürlich nicht die normale Punktion von hochempfindlichen Instrumenten wie z.B. das erwähnte Korrosionsgradmeßgerät. Falls jedoch unsichere Arbeitsbedingungen durch übermäßige Spannungen oder Ströme auftreten, so wird die Vorrichtung diese entweder automatisch begrenzen oder eine automatische Unterbrechung der Sicherung bewirken, um die Signalstromkreise zu öffnen, so daß keine Möglichkeit besteht, daß solche übermäßigen Spannungen und Ströme in einer Gefahrenzone auftreten, in der ein Meßgerät angeordnet ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

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Pig. 1 eine schematische Darstellung der Verbindung eines, automatischen Korrosionagradmessers mit einer entfernt angeordneten Meßvorrichtung mittels einer selbsttätigen Sicherheitsschranke und elektrischer Verbindungsleitungen; .

Fig. 2 ein Blockschaltbild der selbsttätigen Sicherheitsschranke, die in vier Signalleitungen eingeschaltet ist; und

Fig. 3 ein Schaltbild der in Fig. 1 dargestellten· selbsttätigen Sicherheitsschranke, die in eine Signalleitung eingeschaltet ist.

In Fig. 1 ist ein selbsttätig sicheres Instrumentensystem dargestellt, das ein Instrument 11 enthält, welches ein Korrosiorisgradmesser sein kann, wie er in der US-Patentschrift 3 717 566 dargestellt ist. Das Instrument 11 ist auf der Seite der Unterteilung 12 angeordnet, die der "sichere Bereich" ist. Das Instrument 11 ist mittels eines elektrischen Vielfachleiterlcabels 14 an die selbsttätige Sicherheitsschranke 13 angeschlossen. Das elektrische Kabel 14 kann jegliche Anzahl von Leitern enthalten, im vorliegenden Fall umfaßt es fünf Leiter, die mit A, B, C, D und E bezeichnet sind. Das Kabel 14 ist mit Stecker- und Buchsenanschlüssen 16 und 17 versehen, die die gewünschten Verbindungen zwischen den erwähnten Geräten herstellen. Die Schranke 13 ist mit der Erde 18 verbunden. Die Schranke 13 stellt über ein Kabel 19 eine Verbindung mit einer entfernt angeordneten Meßvorrichtung 21 her, die auf der Seite der Unterteilung 12 angeordnet ist, die der "Gefahrenbereich" ist. Das Kabel 19 besitzt Anschlußstücke 22 und 23 zum Herstellen der Verbindung zwischen der Schranke 13 und dem Meßgerät 21. Das Meßgerät 21 kann von beliebiger Ausbildung und Konstruktion.sein. Vorzugsweise ist das Meßgerät von der Art, die in der US-Patentschrift 3 558 462 dargestellt ist, das beispielhafte Dienste in den Sy-

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Systemen zur Korrosionsüberwachung leistet. Das Meßgerät besitzt eine Vielzahl von Elektroden, die mit den Leitern A, B, C, D und E im Kabel 19 verbunden sind, welche Leiter den Leitern des Kabels 14 entsprechen. Das Meßgerät 21 überwacht den Fluß eines Fluidums in dem von Rohren 24 und 26 gebildeten Leitungssystem, welche Rohre durch ein T-Stück 27 verbunden sind.

Somit wird der Fluß des Fluidums durch das Rohrsystem mittels des Meßgerätes 21 überwacht, unter Verwendung von Verbindungskabeln für das Instrument 11. Zum Betrieb des Instruments 11 führen die Leiter Signalpotentiale von z.B. 500 Millivolt (maximal) bei einem Strombedarf von ungefähr 10 Milliampere (maximal). Die Schranke 13 ermöglicht eine sichere Verbindung zwischen den Instrumentengruppen in einem sicheren Bereich und in einem Gefahrenbereich. Z.B. ermöglicht das betriebssichere Arbeiten der Schranke 13 das völlige elektrische Abschalten des Kabels 19 vom Instrument 11 an der Schranke 13, sobald jegliche Spannungen oder Ströme von mehr als 30 Volt bzw. 100 Milliampere an irgendeinem Leiter im sicheren Bereich auftreten und ohne daß die Spannungen oder Ströme im Gefahrenbereich 15 Volt bzw. 28 Milliampere übersteigen. Weniger hohe, über 15 Volt bzw. 28 Milliampere liegende Potentiale werden bis nahe an das gemeinsame Stromkreispotential erniedrigt, ohne daß jegliche schädliche Potentiale oder Ströme das Meßgerät 21 erreichen.

Wie aus Fig.- 2 ersichtlich, ist die Schranke 13 aus einer Vielzahl von Elementen aufgebaut, die funktionsmäßig miteinander verbunden sind und ein sicheres Arbeiten der in Fig. 1 beschriebenen Instrumentengruppe bewirken. Insbesondere umfaßt die Schranke für jeden der Leiter A, B, C und D ein Eingangsregister und ein Ausgangsregister. Das Eingangsregister 31 bildet einen doppelten Stromweg mit jeweils einseitig gerichteten Stromwegen 33 und 3¹+ zwischen dem Eingangsanschluß 36 des Leiters A und dem gemeinsamen Leiter E mit einem Anschluß 37· Der Stromfluß in den jeweils einseitig gerichteten Stromwegen 33 und J>k

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findet in entgegengesetzter Richtung statt, wie durch die Pfeile angezeigt. In gleicher Weise stellt das Ausgangsregister 32 eine Verbindung zu einem Ausgangsanschluß 39 des Leiters A her und ermöglicht einen doppelten Stromweg mit jeweils einseitig gerichteten Stromwegen 4l und 42 zum gemeinsamen Stromkreispotential beim Leiter E. Der Leiter E besitzt einen Ausgangsanschluß 38 zum Zwischenschalten in das vorliegende System. Der Strom in den jeweils einseitig gerichteten Stromwegen 41 und 42 fließt in entgegengesetzten Richtungen, wie durch Pfeile dargestellt. Die Eingangs- und Ausgangsregister für die Leiter B, C und D sind mit dem Index "a", z.B. 31a und 32a bezeichnet. Obwohl eine Mehrzahl von Signalleitungen gezeigt sind, kann die Schranke 13 verwendet werden, um einen einzigen Leiter A zu schützen.

Die Verbindung der jeweils einseitig gerichteten Stromwege 33 und 34 des Eingangsregisters 31 mit dem Leiter E geschieht außerdem über eine positive Sperre 43 und eine negative Sperre 44. In gleicher Weise wird die Verbindung der jeweils einseitig gerichteten Stromwege 41 und 42 des Ausgangsregisters 32 mit dem gemeinsamen Stromkreispotential am Leiter E außerdem jeweils durch eine positive Sperre 46 und eine negative Sperre 47 hergestellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt jeder der übrigen Leiter B, C und D individuelle Eingangs- und Ausgangsregister, die jeweils an die einseitig gerichteten Stromwege 33, 34, 4l und 42 angeschlossen sind. Diese Eingangs- und Ausgangsregister sind ebenfalls gemeinsam mit dem gemeinsamen Stromkidspotential am Leiter E über positive und negative Sperren 43 und 44 bzw. 46 und 47 verbunden. Die Funktion der einseitig gerichteten Stromsperren liegt darin, in den Stromwegen 33j 34, 4l und 42 für Spannungen unterhalb eines vorbestimmten Wertes eine Unterbrechung mit hoher Impedanz zu bilden. Z.B. ergibt sich eine Unterbrechung mit hoher Impedanz für jegliche im Leiter A zwischen dem Eingangsanschluß 36 und dem Ausgangsanschluß 39 fließenden Stromgrößen, die eine Spannung von 12 Volt oder weniger an irgendeiner der Sperren bzw. einen Stromfluß von 28 Milliampere durch diese Sperren ergeben. Bei Spannungen

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oberhalb dieses vorbestimmten Wertes an den Sperren schalten die positiven und negativen Sperren 43_S 44, 46 und 47 jeweils selbsttätig in einen Zustand, in dem sie Brücken mit geringer Impedanz in diesen Stromkreisen zum gemeinsamen Stromkreispotential bilden. Falls also übermäßiger Strom im Leiter A fließt, so wird also der überflüssige Strom durch die in einer Richtung wirksamen Stromwege und die positiven oder negativen Sperren zu dem das gemeinsame Stromkreispotential bildenden Leiter E umgelenkt.

In Fig. 3 ist die Anordnung der Eingangs- und Ausgangsregister 31 und 32 mit den positiven und negativen Sperren 43 und 44 bzw. 46 und 47 dargestellt. Eine Sicherung 51 und Widerstände 52, 53 und 54 sind in Reihe mit dem Leiter A zwischen den Eingangsanschluß 36 und den Ausgangsanschluß 39 geschaltet. Die Funktion dieser Widerstände wird im Laufe der Diskussion im einzelnen erklärt werden. Das Eingangsregister 31 umfaßt parallel geschaltete Dioden 56 und 57. Diese Dioden bilden einen doppelten Stromweg mit den jeweils in einer Richtung wirksamen Stromwegen 33 und 34 zum Leiter E. Die Dioden sind vorzugsweise so gewählt, daß sie eine sehr geringe Durchlaßspannung und einen sehr hohen Sperrwiderstand aufweisen.

Die positive Sperre 43 bildet im Stromweg 33 für Stromgrößen unterhalb eines vorbestimmten Wertes eine Unterbrechung mit sehr hoher Impedanz (z.B. 100 Megohm). Weiterhin schaltet die positive Sperre 43 selbsttätig in einen Zustand, in dem sie eine Brücke mit geringer Impedanz (z.B. I-5 Ohm) bildet, sobald die Größe des Stromes im Stromweg 33 oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Jede passende Einrichtung .kann hierzu verwendet werden, die folgende Anordnung wird jedoch vorzugsweise mit Vorteil verwendet. Die positive Sperre 33 umfaßt einen Triac 6-1 mit einer ersten, an eine Diode.56 angeschlossenen Anode 62, einer zweiten, mit dem Leiter E verbundenen Anode 63 und einer Steuerelektrode 64, die so eingerichtet ist, daß sie in Reihe

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mit dem Eingangsregister 31, Ausgangsregister 32 und dem Leiter E einen Steuerstrom aufnehmen kann. Insbesondere ist die Steuerelektrode 64 an die Kathode einer Zenerdiode 66 angeschlossen, die an ihrer Anode an die Anode 63 des Triacs 6l angeschlossen ist. Nur wenn die Spannung am jeweils in einer Richtung wirksamen Stromweg 33 oberhalb eines bestimmten ^ Wertes liegt, so kann ein Steuerstrom durch die Steuerelektrode 64 von der Zenerdiode 66 und dem Leiter E aus fließen. Der Steuerstrom zur Anode 62 des Triaes 6l steuert den. Triac 6l in seinen leitenden Zustand, in dem dieser bleibt so lange der geführte Strom aufrecht erhalten bleibt. Da die Zenerdiode 66 in Sperrichtung bei einem bekannten, niedrig liegenden Potential leitend wird, in diesem Fall ungefähr 12 Volt, kann der Stromweg 33 in Bezug auf die Schwellenleitung des Triacs 6l für ein vorbestimmtes Potential eingestellt werden. Die Diode 56 verhindert jegliche Möglichkeit, daß die Zenerdiode 66 in den Zustand einer Diode in Durchlaßrichtung gesteuert wird.

Die Zenerdiode 66 hält das Steuergitter 64 des Triacs 6l stromlos, bis ein.bestimmtes Potential an ihr aufgebaut ist. Dieses Potential ermöglicht den nötigen Steuerstrom zur Anode 62 des Triacs 61, um diesen in einen leitenden Zustand zu versetzen. Bei dieser Anordnung bewirkt der Widerstand 52 einen überstromschutz. Es soll z.B. angenommen werden, daß der Stromkreis so eingerichtet ist, daß er mit einer am Eingangsanschluß 36 auftretenden Signalgleichspannung vion größer als 12 Volt erregt wird. Das am Widerstand 52 wirkende Potential bewirkt einen Stromfluß in einer Richtung (unter angenommener Polarität) durch den. in einer Richtung wirksamen Stromweg 33 und steuert den Triac 6l . in einen leitenden Zustand. Zu diesem Zeitpunkt, im leitenden Zustand, besitzt der Triac 6l eine sehr geringe interne Impedanz und erniedrigt die Spannung am Ausgangsanschluß 39 durch seine Klemmwirkung bzw. seine selbsttätige Begrenzerwirkung auf ungefähr 1-0,5 Volt Gleichspannung in Bezug auf das Potential des Leiters E. Somit werden übermäßige Potentiale unterhalb eines bestimmten Wertes auf ein Potential "zwischen 1 und 0,5 Volt

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in Bezug auf das gemeinsame Stromkreispotential des Leiters E festgesetzt.

Der in einer Richtung wirksame Stromweg 34 ist in ähnlicher Art und Weise eingerichtet und weist einen Triac 71 auf, der mit einer seiner Anoden 72 an die Diode 57 und mit seiner anderen Anode 73 mit dem Leiter E verbunden ist. Die Zenerdiode 76 stellt eine Verbindung zwischen dem Steuergitter 74 und der Anode 73 des Triacs 71 her. Somit funktioniert diese Anordnung genauso wie die mit dem Triac 61 beschriebene, wobei der Strom jedoch aufgrund einer Polaritätswechslung der Spannung am Anschluß 36 in entgegengesetzter Richtung fließt.

Die Elemente des Ausgangsregisters 32 sind identisch mit denen des Eingangsregisters 31, und die Dioden sind mit einem Index "a" -versehen, um auf ihre entsprechende Beziehung hinzuweisen. Die Diode 56a entspricht der Diode 56 des Eingangsregister.s 31· Die Elemente mit dem Index "a" erfüllen für die positive und für die negative Sperre 46 bzw. 47"jeweils dieselbe Punktion wie für die entsprechenden Elemente in der positiven und in der negativen Sperre 43 bzw. 44 beschrieben.

Das Ausgangsregister 32 und die positive und die negative Sperre.46 bzw. 47 werden wirksam, sobald in der beschriebenen Anordnung der Strom den vorbestimmten Wert um eine bestimmte Größe übermäßig übersteigt. Z.B. wird bei übermäßigen Spannungen oder Strömen einer der Stromwege 41 und 42 auf 1 - 0,5 Volt in Bezug auf das Potential des Leiters E festgesetzt. Dabei bewirkt der Stromfluß durch den Widerstand 53 einen relativ hohen Abfall des Potentials, um den Anschluß 39 vor jeglichem übermässigen Stromfluß zu bewahren. Indem der Spannungsabfall an den Widerständen 52 und 53 durch den übermäßigen Strom anwächst, wird der Anschluß 39 isoliert. Die Widerstände 52 und 53 bilden eine Impedanz, um den Anschluß 39 spannungsmäßig vom Anschluß 36 zu entfernen und um den Anschluß 36 vor übaunäßigen Pot ent ia-

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-allen zu bewahren. Für den Fall, daß ein übermäßiges Potential am Anschluß 36 erscheint, bewirkt die Funktion des Eingangsregisters und des Ausgangsregisters mit ihren entsprechenden positiven und negativen Sperren, daß solche übermäßigen Ströme durch die Widerstände 52 und 53 fließen und daß die in Reihe mit dem Anschluß 36 liegende Sicherung-51 den Stromkreis unter- · bricht. Die Schranke 13 hat dann den Stromkreis im Leiter A geöffnet, und kein übermäßiger Strom bzw. kein übermäßiges Potential kann das Meßgerät 21 vom Instrument 11 aus erreichen. Ein zusätzlicher Widerstand 5^ kann in Reihe mit dem Anschluß 39 und dem Ausgangsregister 32 geschaltet werden, um für eine zusätzliche Strombegrenzung zu sorgen. Die Widerstände 52, 53 und 54 haben die zusätzliche Funktion, die Ströme aufzuzweigen, so daß die Funktionsfähigkeit der Schranke 13 festgestellt werden kann, ohne ihre Schutzelemente zu erregen. Z.B. kann ein Potential allein am Anschluß 39 oder 36 angelegt werden, und der Strom fließt durch den anderen Anschluß, an dem das Potential dann gemessen werden kann. Es kann auch ein Differenzpotential zwischen den Anschlüssen 36 und 39 angelegt werden, und der resultierende Stromfluß zeigt die Funktionsfähigkeit der verschiedenen Gruppen der Vorrichtung an. Außer einer als Zusatzeinrichtung vorgesehenen selbsttätigen Sicherheitsschranke, die in der Lage ist, Vorrichtungen in einem Gefahrenbereich mit explosiver Atmosphäre zu schützen, wird also auch ein Stromkreissystem geschaffen, das es ermöglicht,' die Funktionsfähigkeit der Schranke 13 zu bestimmen, ohne die Wirksamkeit dieser Teile zu beeinträchtigen.

Falls ein Potential am Anschluß 39 erscheint, arbeitet die Vorrichtung in einer ähnlichen Weise, wobei der Stromkreis jedoch in umgekehrter Richtung funktioniert.

Verschiedene Änderungen und Abwandlungen des Stromkreissystems der zusätzlich zu verwendenden selbsttätigen Sicherheitssehranke liegen für den Fachmann nahe. Es ist beabsichtigt, daß solche

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Abwandlungen und Änderungen, die sich nicht vom Erfindungsgedanken entfernen, im Geltungsbereich der nachfolgenden Ansprüche eingeschlossen sein sollen.

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Claims

Patent ansprüche

l.yZusätzlieh zu verwendende selbsttätige Sicherheitsschranke, -—'
gekennzeichnet durch: wenigstens eine Signalleitung mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß und einem gemeinsamen Leiter des Stromkreises; ein an den Eingangsanschluß angeschlossenes Eingangsregister, ein an den Ausgangsanschluß angeschlossenes Ausgangsregister, wobei das Eingangsregister und das Ausgangsregister miteinander verbunden sind und jedes dieser Register einen doppelten Stromweg mit jeweils in einer Richtung wirksamen Stromwegen vom Eingangsansehluß bzw. vom-Ausgangsanschluß zum gemeinsamen Stromkreisleiter aufweist; in einer Richtung wirksame Stromsperreinrichtungen, die in jedem der Stromkreise eingeschaltet sind, die vom Eingangsregistef bzw, vom Ausgangsregister aus ausgehen, wobei die Stromsperreinrichtungen für Spannungsgrößen unterhalb eines vorbestimmten Wertes zwischen dem Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß und dem gemeinsamen Leiter des Stromkreises eine Unterbrechung mit hoher Impedanz bilden und wobei die Sperreinrichtungen für Spannungsgrößen oberhalb des vorbestimmten Wertes selbsttätig in einen Zustand einrastbar sind, in dem sie eine Brücke mit geringer Impedanz in dem Stromweg zum gemeinsamen Leiter des Stromkreises bilden; und eine in Reihe mit dem Eingangsregister und dem Ausgangsregister geschaltete Sicherungseinrichtung, wobei die Sicherungseinrichtung den Stromkreis zwischen dem Eingangsansehluß und dem Ausgangsanschluß öffnet, wenn der Strom· während einer bestimmten Dauer den vorbestimmten Wert um einen bestimmten vorgewählten Betrag übersteigt.
2. Sicherheitsschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Widerständen in Reihe mit dem Eingangsregister bzw. Ausgangsregister zwischen dem Eingangsansehluß und dem Aus gangs ans chluß vorgesehen sind, wobei die -Widerstände Stromgrößen des vorbestimmten Wertes für eine vorbestimmte maxi-

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male Spannung bewirken, die zwischen dem gemeinsamen Stromkreisleiter und dem Eingangsanschluß zulässig ist.
3. Sicherheitsschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsregister und das Ausgangsregisver jedes für sich einen in Reihe mit dem Eingangsanschluß bzw. mit dem Ausgangsanschluß vorgesehenen Widerstand und ein Paar von mit entgegengesetzter Polarität miteinander verbundenen Dioden umfaßt, wobei die Dioden ein Paar von doppelten, jeweils in einer Richtung wirksamen Stromwegen vom Eingangsregister bzw. .vom Ausgangsregister zu dem gemeinsamen Leiter des Stromkreises bilden.
4. Sicherheitsschranke nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Richtung wirksame Sperreinrichtung einen Halbleiterschalter umfaßt, der eine durch einen Steuerstrom erregbare Steuerelektrode aufweist, um ihn in einen leitenden Zustand zu steuern.
5. Sicherheitsschranke nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halbleiterschalter ein Triac ist, wobei ein Stromtor in Reihe mit der Steuerelektrode und dem gemeinsamen Leiter des Stromkreises vorgesehen ist.
6. Sicherheitsschranke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromtor eine Zenerdiode ist.
7. Zusätzlich zu verwendende selbsttätige Sicherheitsschranke, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Signalleitungen mit Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen, einem gemeinsamen Stromkreisleiter, wobei die Signalleitungen gegen Potentiale oberhalb einer bestimmten Spannung und Ströme oberhalb eines bestimmten vorgewählten Betrages an den Eingangsanschlüssen geschützt sind; Eingangs- und Ausgangsregister, die jeweils mit den Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüssen und untereinander ver-

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bunden sind, wobei jedes dieser Register einen doppelten Stromweg mit jeweils in einer Richtung wirksamen Stroinwegen von einem der Eingangs- bzw. Aus gangs ans chl'üs se zu dem gemeinsamen Stromleiter bildet; in einer Richtung wirksame Stromsperreinrichtungen, die in jedem vom Eingangs- bzw. Ausgangsregister ausgehenden Stromweg liegen, wobei die Stromsperreinrichtungen für Spannungsgrößen unterhalb eines vorbestimmten Wertes zwischen den Eingangsanschlüssen bzw. Ausgangsanschlüssen und dem gemeinsamen Stromkreisleiter eine Unterbrechung mit hoher Impedanz in dem Stromweg bilden, und wobei die Stromsperreinrichtungen für Stromgrößen oberhalb des vorbestimmten Wertes selbsttätig in einen Zustand einrastbar sind, in dem sie eine Brücke mit geringer Impedanz in jedem Stromweg zum gemeinsamen Stromkreisleiter bilden; Widerstandseinrichtungen, die in Reihe mit den Eingangsregistern und den Ausgangsregistern zwischen den Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen liegen, wobei die Widerstandseinrichtungen bei Potentialen oberhalb einer bestimmten Spannung einen durch sie fließenden Strom bewirken, dessen Größe um einen bestimmten vorgewählten Betrag oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt; Sicherungseinrichtungen in Reihe mit den Eingangsregistern und Ausgangsregistern, wobei die Sir cherungseinrichtungen den Stromkreis öffnen, wenn die Größe des Stromes während einer bestimmten Zeitdauer oberhalb des bestimmten vorgewählten Wertes ist; Sperreinrichtungen, die eine Halbleiter Schaltereinrichtung mit einer Steuerelektrode umfassen, die durch einen Torstrom erregbar ist, um sie für Stromgrößen, die geringer sind als der bestimmte vorgewählte Betrag, aber oberhalb des vorbestimmten Wertes liegen, in einen leitenden Zustand einzurasten, wobei die Sperreinrichtungen Stromgrößen oberhalb des vorbestimmten Wertes von den Eingangsregistern bzw. Ausgangsregistern wegleiten und wobei die Sicherungseinrichtungen den durch sie führenden Reihenstromkreis öffnen, wenn die Stromgröße den vorgewählten Betrag erreicht.
8. Sicherheitsschranke nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsregister und Ausgangsregister jedes für sich ei-

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nen Widerstand in Reihe mit dem Eingangsanschluß bzw. Ausgangsanschluß und ein Paar von mit umgekehrter Polarität miteinander verbundenen Dioden umfassen und daß die Dioden ein Paar von doppelten, jeweils in einer Richtung wirksamen Stromwegen von Eingangsregister bzw. Ausgangsregister zu dem gemeinsamen Stromkreisleiter bilden.
9. Sicherheitsschranke nach Anspruch 7 oder 8₃ dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterschalteinrichtung ein Triac ist, der eine Steuerelektrode aufweist, um einen Torstrom jeweils in Reihe mit einem der Eingangsregister bzw. Ausgangsregister und dem gemeinsamen Stromkreisleiter aufzunehmen.
10. Sicherheitsschranke nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Stromtor eine Zenerdiode ist.

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