DE8805034U1 - Druckfestes Gehäuse - Google Patents

Description

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Beschreibung

Di® Erfindung betrifft ein druckfestes Gehäuse, insbesondere für den Einsatz im Bergbau unter Tage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

von Grubenloks eine Gleichspannung von 12 Volt benötigt. Diese Betriebsspannung muß mit Hilfe einer Wandlerschaltung aus einer verfügbaren Spannung von beispielsweise 54 bzw. 108 Volt Gleichspannung gewonnen werden.

Zum Schutz des untertägigen Grubenbaus und des dort arbeitenden Personals muß sichergestellt sein, daß durch die elektrischen Betriebsmittel etwa vorhandenes Grubengas nicht durch Entladung bzw. Funkenbildung zur Zündung gebracht wird. Daher werden die gefährdenden Bauelemente und Schaltungen in druckfesten Gehäusen untergebracht, die darüberhinaus der Sicherheitsstufe "erhöhte Sicherheit" genügen müssen.

Zur Wandlung der hohen Spannung in die gewünschte niedrige Spannung wurden bisher rotierende Wandler, die ähnlich wie bei einer Lichtmaschine bzw* einem Elektromotor auf einer Welle angeordnet sind, verwendet* Diese Losging erforderte großbauende Transformatoren, wodurch man bsi der isistungsmäSigsn Entwickltmg durch die engen räumlichen Gegebenheiten eingeschränkt war* Eine größere Ausgangsleistung als 105 Watt war mit dieser Lösung nicht möglich.

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Es Würden im Stand der Technik auch Gegentaktwandler benutzt&igr; die jedoch ebenfalls nicht weiter entwicklungsfähig waren* Bei einer Leistungsabnähme von 200 Watt gaben sie lediglich 100 Watt ab* Bei beiden Lösungen gemeinsam ist der Nachteil/ daß im Zusammenhang mit der hermetischen Kapselung im Gehäuse erhebliche Temperaturen entstehen. Diese hoheii Temperaturen konnten durch Aufheizung des Gehäuses zu Gefährdungen unter Tage führen. Um die Temperaturen in Grenzen zu halten, liüßte man sich mit geringeren Ausgangsleistungen rufriedengeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein druckfestes Gehäuse der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß höhere Ausgangsleistungen bei niedriger Verlustleistung möglich sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Vorteil der Erfindung ist, daß vorhandene Gehäuse schnell so umgerüstet werden könnejft, daß sie die neuartigen Einsätze mit der Wandlerschaltung aufnehmen können. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Innenwände der Kappen mit den entsprechenden Aussparungen

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Hach dem Einführen und Fixieren des Einsatzes und dem Schließen der Kappen ruhen sie Seitenteile des Einsatzes so in den Aussparungen, daß die in der Regel tylinderisch ausgebildeten Seitenteile mit einem Großteil ihrer Zylindermanteloberfläche in innigem Kontakt »it der Oberfläche der Aussparungen stehen. Dadurch &bull;rgibt sich eine gute Möglichkeit, einen Teil der von ler Schaltung erzeugten Wärme über die Kontaktflächen An das Gehäuse und damit an die Umbebung abzugeben. l)amit im Gehäuse keine punktuellen starken Erwärmungen Huftreten, wird die erhitzte Luft im Innenraum des Gehäuses mit Hilfe des Lüfters umgewälzt, in dem die Vom Lüfter kommende Luft in axialer Richtung des Gehäuses an der oder den Platinen vorbeistreicht, Äurch die zentrale Öffnung im gegenüberliegenden Seitenteil hindurchtritt, in der dahinterbefindlichen Kappe Umgelenkt wird und durch im Bodenrand des Seitenteils befindliche öffnungen wieder in den Gehäusekörper &bull;intritt. Von dort streicht die Luft durch die im fcodenrand des Seitenteils, an dem der Lüfter sitzt, angeordneten öffnungen in den Raum der zugehörigen Kappe tind wird von dem Lüfter erneut angesaugt. Somit &bull;rgibt sich ein Kreislauf der Luft im Gehäuse,? Vas eine gute Temperaturverteilung ergibt, über die oben beschriebenen Wärmebrücken bzw. über die Gehäusewand direkt wird ein Großteil der Wärme

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, nach außen abgeführte/ so daß im Gehäuse die Temperatur

^: nicht über ca. 60 Grad Celsius steigen kann, was

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I Elemente der Schaltung widhtig ist. Mit Hilfe der

I Ausgestaltung des Gehäuses und mit Hilfe der modernen

i Elektronik ist es somit möglich, Leistungen von bis

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\\ Die unter Tage zur Verfügung stehende Gleichspannung

.'· beträgt 54 Volt bzw. 108 Volt und stammt aus

I Batterien. Gebraucht werden aber zum Betrieb z. B.

I der Beleuchtung von Grubenloks 12 Volt Gleichstrom*

■i Der ankommende Gleichstrom wird in der Wandlerschaltung

I entweder im Kilohertz- oder im Megahertzbereich (je

1 nach gewünschter Leistung) getaktet. Das ist notwendig,

1 damit die elektrischen Bauteile möglichst klein ge-

I wählt werden können. Nach der HerunteifWandlung und

I entsprechender Verstärkung, wie es der Anspruch 2

I vorschlägt, wird wieder gleichgerichtet und ein

Gleichstrom der Spannung 12 Volt bei Ausgangsleistung Von 140 bis 400 Watt steht zur Verfügung.

Dabei ist der Einsatz je nach gewünschter Ausgangs-

f leistung entsprechend modifiziert.

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Im einfachsten Fall ist an den Trägerelementen zwischen den Seitenteilen des Einsatzes nur eine Plattiene angeordnet, die sowohl den Wandlerteil als auch den Verstärkerteil trägt. Eine Ausgangsleistung von 140 Watt ist möglich.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind zwischen den Seitenteilen zwei in parallelen Ebenen zueinander angeordnete Platinen vorgesehen. Die Platinen können nun jede eine kombinierte Wandler-Verstärkerschaltung aufweisen, was zu einer Ausgangsleistung von 2 X 140 Watt = 280 Watt führt. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß auf der einen Platine der Wandlerteil und auf der anderen Platine der Verstärkerteil angeordnet ist. Das ergibt feine Ausgangsleistung von 250 Watt (100 Watt durch den Wandler und 150 Watt durch den Verstärker). Der ankommende Gleichstrom wird hierbei im Kilohertzbereich getaktet.

Um eine noch höhere Leistung zur Verfügung stellen zu können, sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel vor, drei Platinen zwischen den Seitenteilen in Form eines dreiseitigen Prismas anzuordnen, wobei eine Platine das Wandlertoil und die beiden anderen Platinen jeweils einen Verstärkerteil aufweisen. Die erreichbare Ausgangsleistung beträgt 400 Watt (100 Watt durch den Wandler, 150 Watt durch den ersten Verstärker und 150 Watt durch den zweiten Verstärker). Bei dieser

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Ausführungsform) empfiehlt es sich, den ankommenden Gleichstrom im Megahertzbereich zu takten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Längsschnitt durch ein Gehäuse;

Fig. 2 Ansicht A in Fig. 1;

Fig. 3 Ansicht B in Fig. 1;

Fig. 4 Einsatz mit einer Plattine in Seitenansicht;

Fig. 5 Einsatz in Ansicht A aus Fig. 4;

Fig. 6 Einsatz in Ansicht B aus Fig. 4;

Fig. 7 Einsatz mit zwei Plattinen (Wandler und Verstärker kombiniert) in Seitenansicht;

Fig. 8 Einsatz in Ansicht A aus Fig. 7;

Fig. 9 Einsatz mit zwei Plattinen in Seitenansicht (Wandler und Verstärker getrennt);

Fig. 10 Einsatz in Ansicht A aus Fig. 9;

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Fig. 11 Einsatz mit drei Plattinen in Seitenansicht; Fig. 12 Einsatz in Ansicht A aus Fig. 11 und Fig. 13 Prinzipskizze der Wandlerschaltung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein druckfestes Gehäuse allgemein mit dem Bezugszeichen (1) versehen. Es besteht aus einem in etwa zylinderförmigen Gehäusekörper (2), der beidseitig offen ist und von Kappen (3 und 4) verschließbar ist. Das Gehäuse (1) ruht auf Füßen (5 und 6), die von Anformungen sowohl am Gehäusekörper (2) als auch an den Kappen (3 und 4) gebildet werden. An der den Füßen (5 und 6) abgewandteil Seite des Gehäusekörpe-»-s (2) ist eine verschließbare Kammer (7) angeordnet, die in den Innenraum des Gehäusekörpers (2) hineinreicht und lediglich über Leistungsdurchführungen (8 und 9) mit dem Gehäuseinnenraum in Verbindung steht. Den Rand der Gehäusekörperöffr/,ingen bilden angeformte Flansche (10 und 11), die mit Flanschen (12 und 13) der Kappen (3 und 4) verschraubbar sind. Die Kappen (3 und 4) weisen in ihrer an die Flansche (12 und 13) anschließenden Innenwand ringförmige Aussparungen (14 und 15) auf, die entlang der strichpuiiktierten Linien in den Fig. 2 und 3 verlaufen.

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In den Gehäusekörper (2) ist ein Einsatz (16) eingeschoben, der in der Fig. 1 lediglich angedeutet ist.

Der Aufbau des Einsatzes (16) geht aus den Fig. 4 bis hervor. Er besteht aus zwei in Abstand parallel zueinander angeordneten zylinderischen Seitenteilen (17 und 18), die durch Trägerelemente (19) miteinander verbunden sind. Das Saitenteil (17) tx-ägt auf yineiü Abschnitt seines Umfangs einen dem Umfang angepaßten Befestigungsbügel (20), mit dem der Einsatz (16) am Gehäusekörper (2) bei (21) vesschraubt werden kann. Wie aus der Fig. 5 hervorgeht, weist das Seitenteil (17) einen Boden (22) auf, der einen über den gesamten Durchmesser des Bodens führenden Spalt (23) aufweist und weiterhin in der Nähe des Bodenrandes öffnungen (24). Auf einer Seite des Spaltes (23) ist am Boden (22) eine Klemmleiste (25) für die elektrischen Leitungen angeordnet. Von dieser Klemmleiste (25) führen Leitungsverbindungen zu einer mit dem Spaltrand fluchtenden und zwischen den Seitenteilen (17 und 18) an den Trägereiementen (19) angeordneten Platine (26).

Wie aus der Fig. 6 hervorgeht, besitzt auch das Seitenteil (18) einen Boden (27), der in der Mitte eine große kreisförmige öffnung aufweist, in der ein Lüfter (28) angeordnet ist, welcher mit Schrauben (&Pgr;9) am Boden (27) befestigt ist. Im Boden (27)

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sind um den Öffner herum gleichmäßig verteilt Öffnungen (30) angeordnet.

Bei eingeschobenem Einsatz (16) ruhen die ringförmigen Seitenteile (17 und 18) mit einem Großteil ihrer Umfangsflache in den Aussparungen (14 und 15) in

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Im Betrieb wird im Innenraum des Gehäuses (1) die Luft durch die elektrischen und elektronischen Bauelemente aufgeheizt. Damit eine gleichmäßige Erwärmung gesichert ist, wird der Lüfter (28) in Tätigkeit gesetzt, so daß die Luft durch ihn an der Platine vorbeigetrieben wird, durch den Spalt

(23) in den durch eine Kappe gebildeten Raum gedrückt, dort umgelenkt, durch die öffnungen

(24) wieder in den Gehäusekörper (2) geleitet, von dort durch die öffnungen (30) in den durch die andere Kappe gebildeten Raum gedrückt wird, wo die Luft durch den Lüfter wieder angesaugt wird und so ein Kreislauf entsteht.

Damit im Gehäuse (1) kein Wärmestau entstehen kann, wird ein Großteil der Wärme über die ringförmigen Seitenwände der Seitenteile (17 und 18), die mit der Oberfläche der Aussparungen (14 und 15) in engem Kontakt stehen, an die Gehäuse- bzw. Kappenwand übertragen und von dort in die üagebüng abgestrahlt.

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Auf dieöe Weise und weil kleinbauende elektrische Bauteile verwendet werden können, erreicht die Temperatur im Gehäuse lediglich Werte von ca. 60 Grad Celsius bei einer Außentemperatur von 40 Grad Celsius.

DjLs Ausfiiliirviivsn ciss Sinsatzss in dsn Fi** &iacgr; "7 !sis unterscheiden sich von der Ausführüngsform nach den Fig* 4 bis 6 durch die unterschiedliche Anordnung Und Anzahl der zwischen den Seitenteilen (17 und 18) angeordneten Platinen.

Während in den Fig. 4 bis 6 ein Einsatz mit nur einer Platine dargestellt ist, die sowohl einen Wandlerteil als auch einen Verstärkerteil trägt, wodurch eine Ausgangsleistung von 140 Watt erreicht wird, sind im Beispiel der Fig. 7 und 8 zwei gleichartig aufgebaute Platinen (26) vorgesehen. Die Ausgangsleistung beträgt somit 280 Watt.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Einsatz (16), der ebenfalls zwei Platinen aufweist, die jedoch nicht im einzelnen dargestellt sind. Eine der Platinen trägt den Wandlerteil und die andere Platine den Verstärkerteil. Eine Ausgangsleistung von 250 Watt ist hiermit zu erreichen, wobei im Wandlerteil der «nkoBHasnds Gleichstrom ist Kilohertzbereich getaktet,-

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auf 12 Volt heruntergewandelt und gleichgerichtet wird.

Schließlich stellen die Fig. 11 und 12 einen Einsatz (16) dar, zwischen dessen Seitenteilen (17 Und 18) Ärei Platinen angeordnet sind. Wie durch die ßchrauben (31) in Fig. 12 angedeutet, bilden die frlatinen die Seitenflächen eines dreiseitigen Jprismas. Eine der Platinen trägt das Wandlerteil, Vährend die beiden andere Platinen je ein Verstärkerteil tragen. Im Wandlerteil wird der ankommende (Sieichstrom im Megahertzbereich getaktet, auf H2 Volt heruntergewandelt und gleichgerichtet. Durch (die beiden Verstärker wird eine Ausgangsleistung Von 400 Watt erreicht. Auch bei dieser hohen Aus-(gangsleistung liegt infolge der erfindungsgemäßen !Bauart die Verlustleistung nicht über 90 Watt.

In der Fig. 13 ist eine Prinzipskizze der Wandler- »chaltung dargestellt. Das Wandlerteil ist mit dem Bezugszeichen (40) versehen, während die Verstärkerteile die Bezugszeichen (41 und 42) tragen. Das Verstärkerteil (42) ist nur bei der 400-Watt-Ausführung des Einsatzes vorgesehen. Wie aus der Skizze hervorgeht, wird auch der Lüfter (28) mit der gewonnenen 12-Volt-Gleichspannung betrieben.

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Claims (7)

Schutzansprüche

1. Druckfestes Gehäuse, insbesondere für den Einsatz im Bergbau unter Tage, bestehend aus einem mit Leitungsdurchführungen versehenen Gehäusekörper, dessen offene Stirnseiten mit Hilfe von anschraubbaren Gehäusekappen verschließbar sind, mit einem in seinem Innenraum angeordneten Einsatz, der eine elektrische Wandlerschaltung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (16) zwei in parallel zueinanderliegenden Ebenen angeordnete Seitenteile (17 und 18) aufweist, die untereinander durch Trägerei emente (19) für die auf mindestens einer in einer Ebene parallel zur Gehäuselängsachse ausgerichteten Platine (26) angeordneten Wandlerschaltung verbunden sind, wobei der Einsatz (16) in axialer Richtung in den Gehäusekörper (2) einschiebbar und mit Hilfe mindestens eines an einem der Seitenteile (17) angeordneten Befestigungsbügels (20) am Gehäusekörper (2) fixierbar ist, daß in der Innenwand der Kappen (3, 4) Ausnehmungen (14, 15) vorgesehen sind, in denen die Seitenteile (17, 18) mit einem Großteil ihrer Umfangsflächen anliegen, und daß am Boden (27) eines der Seitenteile (18) ein Lüfter (28) und in den Böden (22, 27) beider Seitenteile (17, 18) öffnungen (23, 24; 30) vorgesehen sind.

2. Druckfestes Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung aus einem Wandlerteil (40) und mindestens einem nachgeschalteten Verstärkerteil (41, 42) besteht*

3. Druckfestes Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im parallelen Abstand zueinander angeordnete Platinen an den Trägerelementen (19) zwischen den Seitenteilen (17, 18) befestigt sind.

4. Druckfestes Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß iuf jeder der Platinen sowohl das Wandlerteil als auch das Verstarkerteil angeordnet ist.

5. Druckfestes Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platine das Wandlerteil und die andere das Verstärkerteil trägt.

6. Druckfestes Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Platinen in Form eines dreiseitigen Prismas an den Trägerelementen (19) zwischen den Seitenteilen (17, 18) befestigt sind.

7. Druckfestes Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Platinen das Wandlerteil und die beiden anderen jeweils ein Verstarkerteil tragen.

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