EP2267847A1 - Geräteeinheit mit einer explosionsgeschützten Steckvorrichtung - Google Patents

Geräteeinheit mit einer explosionsgeschützten Steckvorrichtung Download PDF

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EP2267847A1
EP2267847A1 EP20090007852 EP09007852A EP2267847A1 EP 2267847 A1 EP2267847 A1 EP 2267847A1 EP 20090007852 EP20090007852 EP 20090007852 EP 09007852 A EP09007852 A EP 09007852A EP 2267847 A1 EP2267847 A1 EP 2267847A1
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receiving part
cylindrical wall
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plug
device unit
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EP20090007852
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Karl-Heinz Lux
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Bartec GmbH
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Bartec GmbH
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/53—Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement

Definitions

  • the invention relates to a device unit with a plug-in device.
  • the object of the invention is to provide a device unit of the type described above, which allows a simple and safe replacement of control components.
  • the device unit according to the invention has a plug-in device which has a plug-in part and a receiving part.
  • the male part is arranged on the underside of a change unit, in which various electrical fittings can be provided, and has at least one, preferably two to thirty, with larger plug-in parts possibly also significantly more, for example, sixty electrical contact pins, which in the downward direction point.
  • the contact pins, which are linked to the electrical fittings, may be suitably fastened in a base plate of the male part and protrude from this.
  • the plug-in part has a cylindrical wall which clearly projects beyond the contact pins and encloses them at a distance, so that the latter are securely protected within the space enclosed by the wall.
  • the length of the contact pins can advantageously be shorter by about half than the wall.
  • the receiving part of the plug-in device is associated with a base unit into which the exchange unit can be inserted.
  • the base unit may be releasably secured within a cabinet or other mounting and may have corresponding connections for the power supply.
  • the receiving part has at least one, preferably two to thirty, with larger receiving parts optionally also significantly more, for. sixty contact bearings, in which the contact pins of the male part can be inserted and which are linked to the terminals.
  • the contact bearings themselves can preferably be mounted in a base body of the receiving part in such a way that the free end side of the base body and the insertion openings of the contact bearing are approximately flush.
  • the receiving part has a cylindrical wall, which encloses the main body with the contact bearings at a distance and preferably clearly surmounted, wherein the length of the contact bearing is advantageously about half shorter than the surrounding wall.
  • an annular recess may be formed at the end facing away from the free end of the base body whose depth is approximately equal to its width, wherein the width of the recess is suitably approximately equal to the thickness of the cylindrical wall of the male part.
  • the degree of attack in the insertion direction is such that a minimum length is given, which is preferably considerably longer than an existing in this insertion between the free ends of the contact pin and the insertion of the contact bearing minimum air space.
  • the existing between the surfaces in the overreach narrow distance and its minimum length in the insertion comply with the guidelines of explosion protection, so that a so-called ignition-proof gap is formed.
  • the interaction of the wall of the male part and the wall of the female part can also be such that the wall of the female part is overlapped by the wall of the male part.
  • the outer diameter of the wall of the receiving part is only slightly smaller than the inner diameter of the wall of the male part to form the standard ignition-proof gap.
  • the contact pins overcome the minimum air gap between their free ends and the insertion openings of the contact bearings and penetrate into the contact bearings.
  • the plug-in part associated wall the inner surface is guided on the peripheral surface of the main body of the receiving part slidably, with its free end face in the annular recess at the base of the body.
  • a locking device which can be brought by hand both in a locking and in a release position.
  • This can be done via a slide, which is advantageously mounted on the base unit.
  • the slider may have at least one projection, which in engages a groove of the exchange unit.
  • two mutually spaced projections may be provided on the slide, which engage in a respective groove formed on opposite sides of the exchange unit groove.
  • Each groove can, seen in the insertion of the exchange unit, have an opening at its beginning.
  • the slider When the exchange unit is inserted into the base unit, the slider is in its retracted position and the projection passes through the opening in the groove in which the projection is tightly guided.
  • the groove has in the insertion a first straight and then a serpentine or meandering course, which is formed by a bend, a Schräganieri, a hairpin and a renewed Schräganieri. If now the projection at the end of the groove straight in the Nutabknickung and the slide on the base unit is slightly pulled forward, then the projection comes in the region of the Schräganteries and the exchange unit is further displaced towards the base unit. At the end of the Schräganieri is the NutspitzLitee.
  • the plug-in device When the projection has arrived here, the plug-in device is pushed into one another so far that between the free ends of the contact pins and the insertion of the contact bearing of the aforementioned minimum air gap. In this position, in the overlapping region of the cylindrical wall of the plug-in part and the cylindrical wall of the receiving part but also the above-described ignition-puncture-proof gap is already formed, so that in the interior of the plug-in device there is a pressure-proof room satisfying the safety requirements. If an explosion would be triggered by sparking in this pressure-resistant space, the latter could not propagate due to the ignition-punctured gap.
  • the exchange unit can not be pushed back by the pressure of the explosion in pressure-resistant space, so pushed away from the base unit, so that always a high safety standard is guaranteed.
  • the projection from the hairpin is passed over the second inclined rise to the end of the groove.
  • the exchange unit is further displaced against the base unit and the contact pins of the male part engage in the contact bearings of the female part.
  • the locking device is to be brought by correspondingly reverse manipulations of the slider in the release position.
  • An exchange of the exchange unit can be carried out in the above-described explosion-proof design in the electrical Steckvoriquess Colour largely uninterrupted while maintaining the supply circuits even in explosive areas even trained semi-skilled, with the inclusion of the above-described locking device not only in the active operating position of the unit, but also In critical transition phases during the connection or disconnection of exchange and base unit additionally high security is given.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Geräteeinheit mit einer Steckvorrichtung, die ein Aufnahmeteil mit mindestens einem elektrischen Kontaktlager und ein mit dem Aufnahmeteil korrespondierendes Einsteckteil aufweist, das mindestens einen in das Kontaktlager einsetzbaren elektrischen Kontaktbolzen besitzt, wobei eine zylinderförmige Wandung des Einsteckteils und eine ebenfalls zylinderförmige Wand des Aufnahmeteils einander uberlappend ineinander greifen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Geräteeinheit mit einer Steckvorrichtung.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Geräteeinheit der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die ein einfaches und sicheres Austauschen steuerungstechnischer Komponenten erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
  • Die erfindungsgemäße Geräteeinheit besitzt eine Steckvorrichtung, die ein Einsteckteil und ein Aufnahmeteil aufweist. Das Einsteckteil ist an der Unterseite einer Wechseleinheit angeordnet, in der verschiedene elektrische Einbauten vorgesehen sein können, und weist mindestens einen, vorzugsweise zwei bis dreißig, bei größeren Einsteckteilen gegebenenfalls auch deutlich mehr, z.B. sechzig elektrische Kontaktbolzen auf, die in Richtung nach unten weisen. Die Kontaktbolzen, die mit den elektrischen Einbauten verknüpft sind, können zweckmäßig in einer Grundplatte des Einsteckteils befestigt sein und aus dieser herausragen. Zudem ist dem Einsteckteil eine zylinderförmige Wandung zugehörig, welche die Kontaktbolzen deutlich überragt und auf Abstand umschließt, so dass letztere innerhalb des von der Wandung umfassten Raumes sicher geschützt sind. Die Länge der Kontaktbolzen kann vorteilhaft etwa um die Hälfte kürzer sein als die Wandung.
  • Das Aufnahmeteil der Steckvorrichtung ist einer Basiseinheit zugehörig, in welche die Wechseleinheit einsetzbar ist. Die Basiseinheit kann innerhalb eines Schaltschranks oder an einer anderweitigen Halterung lösbar befestigt werden und für die Spannungsversorgung entsprechende Anschlüsse aufweisen. Das Aufnahmeteil besitzt mindestens ein, vorzugsweise zwei bis dreißig, bei größeren Aufnahmeteilen gegebenenfalls auch deutlich mehr, z.B. sechzig Kontaktlager, in welche die Kontaktbolzen des Einsteckteils eingeführt werden können und die mit den Anschlüssen verknüpft sind. Die Kontaktlager selbst können in einem Grundkörper des Aufnahmeteils bevorzugt derart gelagert sein, dass die freie Endseite des Grundkörpers und die Einstecköffnungen der Kontaktlager in etwa bündig sind. Darüber hinaus weist das Aufnahmeteil eine zylinderförmige Wand auf, die den Grundkörper mit den Kontaktlagern auf Abstand umschließt und bevorzugt deutlich überragt, wobei die Länge der Kontaktlager vorteilhaft etwa um die Hälfte kürzer ist als die sie umgebende Wand. Außerdem kann an dem der freien Endseite abgewandten Fuß des Grundkörpers eine ringförmige Ausnehmung ausgebildet sein, deren Tiefe ungefähr gleich ihrer Breite ist, wobei die Breite der Ausnehmung zweckmäßig annähernd gleich der Dicke der zylinderförmigen Wandung des Einsteckteils ist.
  • Beim Einsetzen der Wechseleinheit in die Basiseinheit greift zunächst die Wandung des Einsteckteils in die Wand des Aufnahmeteils ein, das heißt, die Wand des Aufnahmeteils übergreift die Wandung des Einsteckteils, wobei der Durchmesser der Außenfläche der Wandung des Einsteckteils nur etwas kleiner ist als der Durchmesser der Durchmesser der Innenfläche der Wand des Aufnahmeteils, so dass im Übergriffsbereich zwischen den beiden Flächen nur ein schmaler, spaltförmiger Abstand besteht. In einer ersten Einsteckposition ist das Maß des Übergriffs in Einsteckrichtung so bemessen, dass eine Mindestlänge gegeben ist, die vorzugsweise erheblich länger ist als ein in dieser Einsteckposition zwischen den freien Enden der Kontaktbolzen und den Einstecköffnungen der Kontaktlager bestehender Luftmindestabstand. Der zwischen den Flächen im Übergriffsbereich bestehende schmale Abstand und dessen Mindestlänge in Einsteckrichtung entsprechen den Richtlinien des Explosionsschutzes, so dass ein so genannter zünddurchschlagsicherer Spalt gebildet ist. Das Zusammenwirken der Wandung des Einsteckteils und der Wand des Aufnahmeteils kann allerdings auch so erfolgen, dass die Wand des Aufnahmeteils von der Wandung des Einsteckteils übergriffen wird. In diesem Falle ist zur Bildung des normgerechten zünddurchschlagsicheren Spaltes der Außendurchmesser der Wand des Aufnahmeteils nur etwas kleiner als der Innendurchmesser der Wandung des Einsteckteils.
  • Beim weiteren Hineinschieben der Wechseleinheit in die Basiseinheit überwinden die Kontaktbolzen den zwischen ihren freien Enden und den Einstecköffnungen der Kontaktlager bestehenden Luftmindestabstand und dringen in die Kontaktlager ein. Dabei gelangt die dem Einsteckteil zugehörige Wandung, deren Innenfläche an der Umfangsfläche des Grundkörpers des Aufnahmeteils gleitend geführt ist, mit ihrem freien Stirnende in die ringförmige Ausnehmung am Fuß des Grundkörpers. Durch den Eingriff der Kontaktbolzen in die Kontaktlager und die eng geführte Lagerung der Wandung des Einsteckteils zwischen der Wand und dem Grundkörper des Aufnahmeteils ist somit eine dauerhaft funktionssichere Steckverbindung gegeben.
  • Um ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckvorrichtung zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, eine Sperrvorrichtung vorzusehen, die von Hand sowohl in eine Verriegelungs- als auch in eine Freigabeposition gebracht werden kann. Dies kann über einen Schieber erfolgen, der vorteilhaft an der Basiseinheit gelagert ist. Der Schieber kann mindestens einen Vorsprung aufweisen, der in eine Nut der Wechseleinheit eingreift. Vorzugsweise können am Schieber zwei einander auf Abstand gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen sein,die in je eine an gegenüberliegenden Seiten der Wechseleinheit ausgebildete Nut eingreifen. Jede Nut kann, in Einsteckrichtung der Wechseleinheit gesehen, an ihrem Anfang eine Öffnung aufweisen.
  • Wenn die Wechseleinheit in die Basiseinheit eingesteckt wird, befindet sich der Schieber in seiner eingeschobenen Position und der Vorsprung gelangt durch die Öffnung in die Nut, in der der Vorsprung eng geführt ist. Die Nut hat in Einsteckrichtung einen zunächst geraden und dann einen serpentinen- oder mäanderförmigen Verlauf, der durch eine Abknickung, einen Schräganstieg, eine Spitzkehre und einen erneuten Schräganstieg gebildet ist. Befindet sich nun der Vorsprung am Ende der Nutgeraden in der Nutabknickung und der Schieber an der Basiseinheit wird etwas vorgezogen, dann gelangt der Vorsprung in den Bereich des Schräganstiegs und die Wechseleinheit wird weiter in Richtung gegen die Basiseinheit verlagert. Am Ende des Schräganstiegs befindet sich die Nutspitzkehre.
  • Wenn der Vorsprung hier angelangt ist, ist die Steckvorrichtung so weit ineinander geschoben, dass zwischen den freien Enden der Kontaktbolzen und den Einstecköffnungen der Kontaktlager der zuvor erwähnte Luftmindestabstand besteht. In dieser Position ist in dem sich überlappenden Bereich der zylindrischen Wandung des Einsteckteils und der zylindrischen Wand des Aufnahmeteils aber bereits der ebenfalls zuvor beschriebene zünddurchschlagsichere Spalt gebildet, so dass im Innenraum der Steckvorrichtung ein den Sicherheitsanforderungen genügender druckfester Raum besteht. Würde in diesem druckfesten Raum durch Funkenbildung eine Explosion ausgelöst werden, könnte sich letztere auf Grund des zünddurchschlagsicheren Spaltes nicht ausbreiten. Wegen des serpentinen- bzw. mäanderförmigen Verlaufs der Nut und der Lagerung des Vorsprungs in der Nutspitzkehre kann die Wechseleinheit durch den Druck der Explosion im druckfesten Raum auch nicht zurückgeschoben, also von der Basiseinheit weggedrückt werden, so dass stets ein hoher Sicherheitsstandard gewährleistet ist.
  • Beim Zurückschieben des Schiebers gegen die Basiseinheit gelangt der Vorsprung von der Spitzkehre über den zweiten Schräganstieg an das Ende der Nut. Während dieses Vorgangs wird die Wechseleinheit weiter gegen die Basiseinheit verlagert und die Kontaktbolzen des Einsteckteils greifen in die Kontaktlager des Aufnahmeteils ein. Am Ende der Nut kann eine Aussparung ausgebildet sein, in die der Vorsprung arretierend eingreift. Für ein Lösen der Steckvorrichtung und Entfernen der Wechseleinheit von der Basiseinheit ist die Sperrvorrichtung durch entsprechend umgekehrte Manipulationen des Schiebers in die Freigabeposition zu bringen. Ein Austausch der Wechseleinheit kann bei der vorbeschriebenen explosionsgeschützten Ausführung im elektrischen Steckvorrichtungsbereich weitgehend unterbrechungsfrei unter Aufrechterhaltung der Versorgungsstromkreise auch in explosiven Bereichen selbst von angelernten Hilfskräften gefahrlos durchgeführt werden, wobei durch die Einbeziehung der ebenfalls vorbeschriebenen Sperrvorrichtung nicht nur in der aktiven Betriebsposition der Geräteeinheit, sondern auch in kritischen Übergangsphasen während des Verbindens oder Trennens von Wechsel- und Basiseinheit zusätzlich eine hohe Sicherheit gegeben ist.

Claims (10)

  1. Geräteeinheit mit einer Steckvorrichtung, die ein Aufnahmeteil mit mindestens einem elektrischen Kontaktlager und ein mit dem Aufnahmeteil korrespondierendes Einsteckteil aufweist, das mindestens einen in das Kontaktlager einsetzbaren elektrischen Kontaktbolzen besitzt, wobei eine zylinderförmige Wandung des Einsteckteils und eine ebenfalls zylinderförmige Wand des Aufnahmeteils einander überlappend ineinander greifen.
  2. Geräteeinheit nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem sich überlappenden Bereich der zylindrischen Wandung des Einsteckteils und der zylindrischen Wand des Aufnahmeteils ein zünddurchschlagsicherer Spalt gebildet ist.
  3. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zünddurchschlagsichere Spalt zwischen der Innenfläche der zylindrischen Wand des Aufnahmeteils und der Außenfläche der zylindrischen Wandung des Einsteckteils vorgesehen ist.
  4. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbolzen aus einer Grundplatte des Einsteckteils herausragt und dass die zylindrische Wandung, ausgehend von der Grundplatte, länger ist als der Kontaktbolzen.
  5. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktlager in einem Grundkörper des Aufnahmeteils vorgesehen ist und dass die zylindrische Wand über den Grundkörper und die Einstecköffnung des Kontaktlagers hinaus in dessen Längsrichtung vorsteht.
  6. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil einer Basiseinheit und das Einsteckteil einer Wechseleinheit zugehörig ist.
  7. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinheit in die Basiseinheit einsetzbar ist.
  8. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckvorrichtung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist.
  9. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherung gegen Lösen der Steckvorrichtung eine Sperrvorrichtung zugeordnet ist.
  10. Geräteeinheit nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrvorrichtung zur Sicherung gegen ein Lösen der Steckvorrichtung ein manuell betätigbarer Schieber zugeordnet ist.
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