DE3344311A1

DE3344311A1 - Messgeraet, insbesondere laufzeitmessgeraet zur ortung von kabelfehlern

Info

Publication number: DE3344311A1
Application number: DE19833344311
Authority: DE
Inventors: Hans 4650 Gelsenkirchen Köster; Horst Dr.-Ing. 8600 Bamberg Weiler
Original assignee: Ruhrkohle AG; Seba Dynatronic Mess und Ortungstechnik GmbH
Current assignee: RAG AG; Seba Dynatronic Mess und Ortungstechnik GmbH
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1985-06-20
Also published as: GB8430243D0; GB2151031A; US4660126A

Description

Meßgerät, insbesondere Laufzeitmeßgerät zur Ortung von Kabelfehlern

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät, insbesondere Laufzeitmeßgerät zur Ortung von Kabelfehlern bei elektrischen Kabeln, bestehend aus einem geschlossenen, kastenförmigen Gehäuse und einer im Gehäuse angeordneten Spannungsversorgung, welche Hochspannung erzeugt, die an eine im Gehäuse angeordnete Bildröhre angelegt ist, sowie aus an der Frontplatte angeordneten Bedienungselementen, wie Schalter, Drucktaster, Anzeigeelemente und Steckbuchsen.

Der hohe Mechanisierungsgrad in den Untertagebetrieben erfordert einen erheblichen Einsatz von Kabeln und Leitungen. Der überwiegende Ausfall einer elektrischen Leitung wird durch mechanische Zerstörung hervorgerufen. Die hierbei festgestellten Fehlerquellen waren:

- Längsfehler,

- Aderunterbrechung,

- Kurzschluß,

- niederohmige Anschlüsse,

- alle Nichthomogenitäten, die durch Änderung des Aufbaus, des Dielektrikums und dgl. hervorgerufen werden. -

Selbst bei eigensicheren Anlagen steigen aus Fernversorgungsgründen die Querschnitte und damit die Investitionskosten für den Kabelaufwand erheblich. Weiterhin werden in Abbaubetrieben Reserveleitungen bereitgehalten, um bei Ausfall einer Leitung sofort den neuen Kabelstrang nutzen zu können. Leitungsstränge, 0 die durch einen Fehler außer Betrieb genommen worden sind, und deren Fehler äußerlich nicht feststellbar sind,

verbleiben grundsätzlich nach Auslaufen der Abbaubetriebe in den zu raubenden Strecken. Erwähnenswert ist auch, daß die Ε-Betriebe der Bergwerke täglich Mitarbeiter einsetzen, die mit der Instandsetzung bzw. Wiederverwendung von ausgebauten Kabeln und Leitungen beschäftigt sind. Zu diesem Zweck werden übliche Meßgeräte, wie Ohmmeter und Durchgangsprüfer benutzt. Bei Kabelfehlern, die nicht mit den angeführten Meßgeräten feststellbar sind, oder eine Beschädigung äußerlich nicht erkennbar ist, wird auf eine Wiederverwertung des gesamten Kabelstrangs verzichtet.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Meßgerät zur Ermittlung von Kabelfehlern der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es für den Untertagebetrieb verwendbar ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Meßgeräts eigensicher und schlagwettergeschützt dadurch ausgebildet ist, daß der Innenraum des Gehäuses mindestens in zwei unterschiedliche Bereiche durch eine den Innenraum abteilende Trennwand ausgebildet ist, von denen der eine frontplattennahe Bereich als Eigensicherheitsbereich ausgebildet ist, in dem die Niederspannung führenden Bedienungs- und Anzeigeelemente angeordnet sind und der andere, frontplattenferne und jenseits der Trennwand angeordnete Bereich als Sonderschutzbereich ausgebildet ist, in dem dieBildröhre und die hochspannungsführenden Teile, sowie die keine Eigensicherheit aufweisenden Stromkreise angeordnet sind, und daß dieser Bereich mit Quarzgranulat gefüllt ist.

Es wird ein Laufzeitmeßgerät mit Digitalanzeige zur Kabelfehlerortung eingesetzt. Das gesamte Meßgerät in eigensicherer Form zu gestalten, ist jedoch aufgrund des eingebauten Oszillographen (Hochspannung) zu aufwendig. Die elektrische Versorgung wird jedoch durch Akkubetrieb gewährleistet.

Die Fehlerortsbestimmung erfolgt nach der Impuls-Echomethode, wobei sich die Entfernung vom Meßort zur Fehlerstelle aus der Impulslaufzeit und der Multiplikation mit der halben Laufgeschwindigkeit ergibt.

Ein in ein Kabel eingespeister Impuls wird dann reflektiert, wenn der Wellenwiderstand des Kabels an einer Stelle eine Änderung erleidet. Aus der Laufzeit des Impulses kann somit die Entfernung bis zum Reflexionsort berechnet werden, wenn die Impulsgeschwindigkeit des Kabels bekannt ist. Nach Eingabe der kabeltypischen Impulsgeschwindigkeit multipliziert das Meßgerät diese selbsttätig mit der gemessenen Laufzeit und zeigt die Fehlerentfernung vom Kabelanfang digital in Metern an. Nachfolgend können mit dem Kabelfehlerortungsgerät im einzelnen aufgeführte Fehler geortet werden:

- Ortung eines unterbrochenen Leiters

- Kurzschluß

- niederohmiger Nebenschluß

- Ortung eines feuchten Kabelabschnittes - Muffenortung

- Längsfehler

- Belastungsspulen

- Leitungskondensatoren

- unterbrochener oder offener Metallmantel

- Unterbrechung oder Kurzschluß im Kabel mit 2 Isolierungen.

Um diese Meßtechnik jedoch im Bergbau unter Tage einsetzen zu können, weist die Erfindung folgende Merkmale auf:

1. Konstruktion eines Stahlblechgehäuses

2. Aufteilung des Gehäuses in zwei Kammern, Eigensicher¹-heitsbereich und Sonderschutzbereich

3. Potentiometer für Hochspannungen (Focus, Intensität) werden nach innen gelegt und sind dann von außen nicht mehr zugänglich

4. Potentiometerachsen und Drehschalterachsen für die Impulslaufgeschwindigkeit (V/2) werden mit Kunststoffachsen verlängert und durch die eigensichere Gehäusekammer mit Spezialdurchführungen nach außen geführt

5. Die Bedienungstastaturen werden durch Miniaturrelais ersetzt, die über einen eigensicheren Stromkreis durch Drucktaster betätigt werden.

Die Stellung der Drucktaster wird mit Leuchtdioden angezeigt.

0 6. Die Drehschalterposition für die Impulslaufgeschwindigkeit wird digital angezeigt. 7. Akku-Überwachung durch Leuchtdiodenanzeige.

8. Digitalanzeige und Leuchtdioden für Akku-Überwachung befinden sich hinter einer Quarz-Glasscheibe im Eigensicherheitsbereich, während sich die Bildröhre in der Kammer mit Sonderschutz befindet, wobei diese wiederum mit Quarz-Granulat aufgefüllt wird.

9. Die Gehäuseschrauben werden versenkt und vergossen.

Das gesamte Meßgerät ist also als schlagwettergeschütztes Betriebsmittel in der Schutzart (SCH)s,i ausgeführt.

Die Teile, an denen betriebsmässig zündfähige Funken, Lichtbögen oder gefährliche Temperaturen vorkommen können, müssen so geschützt sein, daß eine Zündung oder die Fortpflanzung einer Explosion auf umgebende Schlagwetter verhindert wird (BVOE § 8 Abs. 1f).

Zur konstruktiven Verwirklichung der unter Ziffer 1 bis 9 angegebenen Merkmale wurden folgende konstruktiven Voraussetzungen geschaffen:

Die Elektronik ist in einem Stahlblechgehäuse untergebracht - keine statische Aufladung, hohe mechanische Festigkeit - und entspricht mindestens der geforderten Schutzart IP 54 nach DIN 40050. Die Gehäuseschrauben werden versenkt und vergossen, um das Öffnen des Geräts ohne dafür vorgesehene Werkzeuge zu vermeiden (BVOE § 9).

Der Gehäuseinnenraum wird in zwei Kammern aufgeteilt: Eine, in der der Sonderschutz durch Auffüllung mit Glasperlen ( 0 < 1,6 mm) erfüllt wird, die andere, in der sich die Drucktaster, die Digitalanzeige für die Einstellung der halben Impulslaufgeschwindigkeit V/2 und die Leuchtdiodenanzeige für die Akkumulatorüberwachung befinden, die alle über eigensichere Stromkreise versorgt werden (Begrenzung durch Spannungsregler und zusätzlich durch genügend hohe Begrenzungswiderstände)

Die nicht eigensicheren Schaltfunktionen der Drucktaster werden durch die im Sonderschutzteil befindlichen Miniaturrelais ausgeführt. Der Schaltstrom für die Relais wird durch je zwei den Relais parallelgeschaltete Dioden auf die Forderungen der Eigensicherheit begrenzt. Die Schaltstellung der Drucktaster wird durch Leuchtdioden angezeigt.

An den Potentiometern für Focus und Intensität liegt jeweils eine Hochspannung von ca. 800 V an, die nicht ohne Einbuße der Funktionstüchtigkeit auf eigensichere Stromkreise zu begrenzen sind. Deshalb werden die Potentiometer intern angebracht und einmalig optimal eingestellt. Die Stromkreise der für die Fehlerortung wichtigen Potentiometer werden durch Strombegrenzungen auf Eigensicherheit gebracht. Zusätzlich werden die Stellachsen durch nichtleitende Kunststoffachsen verlängert und durch die eigensichere Kammer mittels Spezialdurchführungen nach außen geführt.

Da die Kodierschalter für die Einstellung der halben Impulslaufgeschwindigkeit V/2 nicht der Schutzart IP 54 entsprechen, werden Drehschalter verwendet, die ebenfalls über eigensichere Stromkreise versorgt werden und über Kunststoffachsen zum Bedienknopf nach außen verlängert werden. Die SchalterStellungen werden über eine Logik ausgewertet und von einem LED-Display dargestellt.

Wegen besserer und genauerer Ablesung wird die Kapazitätsüberwachung des Akkumulators durch Leuchtdioden angezeigt. Die Leuchtdioden für die Akkuüberwachung, die Digitalanzeige für die V/2-Einstellung, die Digitalanzeige 0 für die Kabelfehlerentfernung und die Bildröhre befinden sich hinter einer Verbundglasscheibe. Diese ist notwendig, um die Bildröhre vor mechanischen Beschädigungen zu schützen.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte, räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Figur 1: Frontansicht des Meßgerätes,

Figur 2: Schnitt gemäss der Linie II-II durch die Frontpartie des Meßgerätes,

Figur 3: Draufsicht auf das Meßgerät nach Figur 1 bei abgenommenem Gehäusedeckel,

Figur 4: Achsdurchführung der Potentiometerachsen durch die.Frontplatte.

Das nach Figur 1 bis Figur 3 gezeigte Gehäuse besteht aus einer Frontplatte 1, zwei seitlich daran anschließenden, parallel zueinander verlaufenden Seitenplatten 2,3, sowie aus einer Rückplatte 4, einer Deckplatte 5 und einer Bodenplatte 6.

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Das Gehäuse wird von oben mit einem Gehäusedeckel 7 abgedeckt, der mittels einer umlaufenden Gummidichtung 8 und versenkt sowie vergossen angebrachten Schraube 9 das Innere des Gehäuses dicht von der umgebenden Atmosphäre abschließt.

In der Frontplatte 1 ist gemäss Figur 1 eine Glasscheibe 10 aus einem Sicherheitsglas angebracht. Gemäss Figur 2 sitzt die Glasscheibe 10 in einem umlaufenden Dichtungsgummi 11 und ist an der Frontseite des Gehäuses mit Hilfe von Schrauben 12, die wiederum über Gummidichtungen 13 abgedichtet sind, dicht mit der Frontplatte 1 des Gehäuses verschraubt.

In der Frontplatte sind ferner Drehschalter 17 zur digitalen Eingabe der halben Impulslaufgeschwindigkeit befestigt, sowie Potentiometer 17 zum Einstellen der Positionen des Schirmbildes der Bildröhre 18 und zur Änderung der Verstärkung in Y-Richtung sowie zur stufenlosen Dehnung des Schirmbildes in X-Richtung.

Ferner sind an der Frontplatte 1 Drucktaster 37 angebracht, deren Schaltposition durch darüber angeordnete LED-Anzeigen 15 angezeigt wird. Darüberhinaus sind noch Steckbuchsen 16 zum Einstecken der Meßkabel an der Frontplatte 1 angeordnet.

Erfindungsgemäss ist der Innenraum des Gehäuses in zwei unterschiedliche Bereiche eingestellt, nämlich in den frontplattennahen und hinter der Frontplatte 1 angeordneten Eigensicherheitsbereich 26 und in einen jenseits an der Trennwand 21 angeordneten Sonderschutzbereich 27.

Wie vorher beschrieben, wird die Eigensicherheit der im Eigensicherheitsbereich 26 angeordneten, an der Frontplatte 1 befestigten Bedienungs- und Anzeigeelemente dadurch erreicht, daß deren Stromkreise mit entsprechenden

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Strombegrenzungen versehen sind und lediglich Niederspannung führen.

Im Sonderschutzbereich 27 sind die hochspannungsführenden und ⁱdie übrigen nicht-eigensicheren Stromkreise angeordnet.

Wichtig ist, daß die Drucktaster 37 lediglich mit Niederspannung versorgt werden, und diese Niederspannung auf im Sonderschutzbereich 27 angeordnete Miniaturrelais geleitet wird, die hierdurch geschaltet werden und die demzufolge die Funktionen der Bildröhre und die anderen Bedienungsfunktionen steuern.

Die Trennwand 21 ist hierbei gemäss Figur 2 mit einer lippenförmigen Gummidichtung 14 über die lichte Höhe des Gehäuses geführt, so daß der obere Teil der Gummidichtung 14 an der Unterseite des Gehäusedeckels 7 dichtend anliegt.

In der Trennwand 21 ist eine Öffnung für die Vorderseite der Bildröhre 18 angebracht, die mit Hilfe von Abstandsbuchsen 22 und zugeordneten Befestigungsschrauben dicht 0 und fest mit der Trennwand in diesem Bereich verbunden ist. An der Vorderseite (im Eigensicherheitsbereich 26) sind noch Lämpchen 20 für die Anzeige des Betriebszustandes des Gerätes und für die Anzeige des Ladezustandes angebracht, und darüberhinaus noch Ziffernanzeigen 19, mit denen verschiedene Ergebnisse der Kabelfehlermessung abgelesen werden können.

Die Frontseite der Bildröhre 18 ist mit einer Rasterscheibe 23 aus Kunststoff versehen.

Sämtliche optischen Anzeigeelemente einschließlich der Bildröhre können von der Frontplatte 1 des Gerätes her durch die in der Frontplatte angeordnete Glasscheibe 10 betrachtet werden.

Gemäss Figur 3 und 4 sind an den Drehknopfen 17 nichtleitende Kunststoffachsen 25 angebracht, die durch den Eigensicherheitsbereich 26 führen, und die mit an der Trennwand 21 angebrachten Potentiometern 28 gekoppelt sind.

Die Kunststoffachsen 25 sind durch die Frontplatte 1 geführt-und entsprechen IP 54.

Im Sonderschutzbereich, der zur Erhöhung der Isolationsfestigkeit mit einem Quarzgranulat 36 gefüllt ist, sind die übrigen Stromkreise des Meßgerätes angebracht.

Parallel zur Rückplatte 4 ist eine Spannungsversorgung 30 befestigt, während parallel zur Bodenplatte 6 eine Grundplatine 29 angeordnet ist. Parallel zur Seitenplatte 3 ist eine Logikplatine 38 angebracht, welche digitale Rechenoperationen und Steuerfunktionen übernimmt. Im Sonderschutzbereich 27 ist vor allem die hochspannungsführende Bildröhre 18 angebracht, sowie eine Ladebuchse 31, ein Ladetrafo 32, ein Akku 33 und ein Ladeteil 34. Die vorher beschriebenen drei Drehschalter 17 auf der rechten Frontplattenseite wirken auf einen Mehrfach-Schalter .35.

ZEICHNUNGS-LEGENDE

Frontplatte 1 Seitenplatte 2 Seitenplatte 3 Rückplatte 4 Deckplatte 5 Bodenplatte 6 Gehäusedeckel 7 Gummidichtung 8 Schraube 9 Glasscheibe 10 Gummidichtung 11 Schraube 12 Gummidichtung 13 Gummidichtung 14 LED-Anzeige 15 Steckbuchse 16 Drehschalter 17 Bildröhre 18 Ziffernanzeige Lämpchen 20 Trennwand 21 Abstandsbuchse Rasterscheibe 23 Gummidichtung 24 Achse 25

Eigensicherheitsbereich Sonderschutzbereich Potentiometer Grundplatine Spannungsversorgung Ladebuchse 31 Ladetrafo 32 Akku 33
Ladeteil 34 Mehrfach-Schalter Quarzgranulat Drucktaster Logikplatine

- Leerseite -

Claims

Betreff.

Anmelder: Firma Seba-Dynatronic, Mess- u. Ortungstechnik GmbH, Industriestrasse 6, 8601 Baunach und Firma Ruhrkohle AG, Rellinghauser Str. 1, 4300 Essen 1

Patentansprüche

1/ Meßgerät, insbesondere Laufzeitmeßgerät zur Ortung von Kabelfehlern bei elektrischen Kabeln, bestehend aus einem geschlossenen, kastenförmigen Gehäuse und einer 5 im Gehäuse angeordneten Spannungsversorgung, welche Hochspannung erzeugt, die an eine im Gehäuse angeordnete Bildröhre angelegt ist, sowie aus an der Frontplatte angeordneten Bedienungselementen, wie Schalter, Drucktaster, Anzeigeelement und Steckbuchsen,

lOdadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1-7) des Meßgeräts eigensicher und schlagwettergeschützt dadurch ausgebildet ist, daß der Innenraum des Gehäuses (1-7) mindestens in zwei unterschiedliche Bereiche (26,27) durch eine den Innenraum abteilende Trennwand (21)

15 ausgebildet ist, von denen der eine frontplattennahe Bereich als Eigensicherheitsbereich (26) ausgebildet ist, in dem die Niederspannung führenden Bedienungs- und Anzeigeelemente (15,16,17) angeordnet sind und der andere, frontplattenferne und jenseits der Trennwand (21) angeordnete

Fernsprecher: Lindau (08382) 5025

Fernschreiber: Telegramm-Adresse: Bankkonten:

054374(pat-d) patri-lindau Bayer. Vereinsbank Lindau (B) Nr. 1208578 (BLZ 73520074)

Hypo-Bank Lindau (B) Nr. 6670-278920 (BLZ 73520642)
Volksbank Lindau (B) Nr. 51720000 (BLZ 73590120)

Postscheckkonto München 29525-80

Bereich als Sonderschutzbereich (27) ausgebildet ist, in dem die Bildröhre (18) und die hochspannungsführenden Teile, sowie die keine Eigensicherheit aufweisenden Stromkreise (29,30,31,32,33,34) angeordnet sind und daß dieser Bereich mit Quarzgranulat (36) gefüllt ist.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Gehäusedeckel (7) abnehmbar ist und mit einer umlaufenden Gummidichtung (8) auf der oberen öffnung des Gehäuses (1-6) befestigt ist.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß sämtliche von außen zugängliche Befestigungsschrauben versenkt und vergossen sind.
4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer für Focus und Intensität der Bildröhre (18) im Sonderschutzbereich (27) angeordnet sind.
5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 - 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die zur Frontplatte (1) führenden Potentiometer- und Drehschalterachsen (25) die Trennwand (21) abgedichtet durchgreifen und im Eigensicherheitsbereich (26) durch Kunststoffachsen verlängert sind und die Frontplatte

(1) ebenfalls abgedichtet durchgreifen.
6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge kennzeichnet, daß an der Frontplatte (1) Drucktaster (37) mit eigensicheren

Stromkreisen angeordnet sind, die auf im Sonderschutzbereich (27) angeordneten Miniaturrelais wirken, welche die Funktionen des Meßgeräts steuern.
7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der halben Impulslaufgeschwindigkeit an der Frontplatte (1) angeordnete Drehschalter (17) dienen, deren Position durch digitale Ziffernanzeigen (19) angezeigt sind, die zusammen mit der Frontseite der Bildröhre (18) in einer Ausnehmung der Trennwand (21) angeordnet sind, und von der Frontplatte (1) her durch eine dichtend eingesetzte Glasscheibe (10) beobachtbar sind.