专利名称：具有防爆结构的组合开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用在有爆炸危险的环境中的具有防爆结构的组合开关。这种组合开关具有长方六面体外壳，由外部驱动的可锁定的隔离开关和至少一个尤其可以机械锁定的大门。其中的锁定机构使得当这个或多个门之一打开时，该隔离开关不能被操纵。
在有爆炸危险的环境中应用具有防爆结构的组合开关是公知的。例如在德国实用新型29614824.5中公开了一种双门的组合开关，在德国实用新型8909183.3中公开了一种单门的组合开关。采用这种公知的组合开关可以为地下采矿的机器和设备馈电，其中可靠的切断是组合开关的特殊任务。
本发明的目的在于提供一种应用在有爆炸危险的环境中的具有防爆结构的组合开关，该组合开关被设计成除了具有公知的功能外，还能对地下采矿用的机器和装置进行控制和调节。
本发明的目的是这样实现的，即采用一种应用在有爆炸危险的环境中的具有防爆结构的组合开关，所述组合开关具有长方六面体外壳、由外部驱动的可锁定的隔离开关和至少一个尤其可以机械锁定的大门，其中的锁定机构使得当这一个或多个门之一打开时，该隔离开关不能被操纵，在组合开关的内部设有一个计算装置，在该计算装置中可以运行用于控制和/或调节电气设备，尤其是由组合开关馈电的电气设备的程序。
由此使组合开关的功能得到了有利的显著的扩充，这样就可以由中心控制或调节过渡到分散控制或调节，这样可有利地省略特殊的、要求专用信号线的中心组合开关。总之在不影响安全性能的同时可以明显减少设备的成本。
在本发明的结构中，计算装置为可编程控制器(SPS,ProgramableController)。可编程控制器具有安全运行的程序和一个固定存储器，因而其性能非常可靠。因此本发明可极为有益地为地下采矿提供所要求的功能可靠性。
可编程控制器为西门子公司的SPS SIMATIC S5。西门子公司的SIMATIC S5在地下采矿中经过多次考验，矿山的经营者可以确保所要求的机器和设备的功能以所要求的安全系数在地下运行。如果需要可编程控制器的更快的功能，则可采用西门子公司的SIMATIC S7。采用SIMATIC S7可以实现更多的功能。
计算装置优选与至少一个门连接，这样就容易接近计算装置，例如在交换一个E-PROMs或类似时，可打开相应的门。特别有益的是，将计算装置(例如SPS)设置在门的内部凸面内，这样可以完全保留真正的组合开关的内部空间，以便容纳开关设备等，由此可以选择一种常见的、能保证容易接近各个元件的布局。如果要求计算装置具有特别优良的屏蔽性能，也可将计算装置设置在组合开关内部门的旁边，此位置具有特殊屏蔽所需的足够的空间(铁皮外壳等)。
不论计算装置的位置如何，它都与光电耦合器(必要时作为与玻璃纤维导线的连接元件)连接，以便利用光传播介质的优点，即在光传播介质中减小了EMV问题而且不存在爆炸危险。此外，计算装置还与一个监视电路装置连接，借助该电路装置可以检测例如接地、过电流等。由此可获得特别可靠的供电功能，出现的错误被立刻检测出并在必要时发出报警信号。
优选通过与计算装置连接的功能组件显示各种功能及开关状态等，由此可得到较好的可监视性，其中可有利地采用常见的设在门上的视孔玻璃进行监视。
与计算装置连接的辅助继电器也安装在易于接近的门的凸面内。借助该辅助继电器可以实现所需的控制功能。计算装置本身具有一个带有控制电压变压器的馈电装置，由此可保证计算装置的完好的功能。
根据本发明设计的组合开关最好还具有位于一个侧壁上的用于较小电流的3.3至10KV的高压引线以及位于同一侧壁上的用于控制电缆，尤其是玻璃纤维电缆的多路引线。根据本发明，在另一侧壁上设有尤其是铜母线形式的用于较大电流的3.3至10KV的高压引线。这样以特别有益的方式满足了对导线引线的各种安全要求。
由计算装置本身可以运行电气地下设备例如传送带以及通风站的程序。因此本发明的组合开关可以满足采矿的特殊要求。
在计算装置中尤其可以运行过程程序，在这些程序中可加入监视子程序。过程程序尤其适于传送带及其它的支撑装置。因此在本发明的具有防爆结构的组合开关的计算装置中可运行的程序结构也适合于地下采矿的要求。本发明的组合开关也可设计成过压组合开关或保护气体组合开关，这样也可以在特别危险的地方使用该组合开关。
本发明的组合开关在总体上形成了一个可广泛应用于地下采矿，在整体地下采矿系统中分散的子系统。
以下将结合附图详细描述本发明，附图中
图1是一个双门组合开关的水平剖视图，在组合开关的隔离开关侧的门上设有一个计算装置；图2是沿图1中的线Ⅱ-Ⅱ的垂直剖视图；图3是计算装置及与之连结的组件的示意图；图4是组合开关的示例代表电路图；图5是根据本发明的可编程控制器的典型流程图示例。
在图1中，1表示示意性示出的双门组合开关的一个门，2表示其另一个门，在这两个门上都设有视孔玻璃4，借助该视孔可观察组合开关的内部，例如，用于观察功能指示灯，3表示一个计算装置，尤其是一个可编程控制器，在示例中，该控制器位于与之相连的各组件之间，5表示隔离开关操纵轴，6表示高压引线，7表示隔离开关。也可将隔离开关作成功率隔离开关。
铜母线穿过导线引线6为组合开关提供能量。铜母线10由隔离开关7引向具有接线夹11的高压保护器，在强电流引线6的对面一侧设有电流线引线和信号线引线，它们的结构如元件12。在组合开关的这一部分还设有过电压限制器15，真空继电器14和导轨的支撑轨13。为简化示图，未示出内部其它的小组件和导线。可编程控制器以常见的方式固定在支撑轨上。位于门1中的SPS 3通过位于软管9中的可弯曲的导线与其它与之相连的组件以及组合开关中的固定部分相连。
如图2所示，高压保护器设在肋片支撑件17上，同样，过电压限制器也设在肋片支撑件18上，外壳16是焊接成的，其上部有起重钩19，下部有支脚20。在外壳16中还设置了一个变压器21，用于为控制电路和主继电器馈电。
在图3中，22表示可编程控制器，例如西门子公司生产的SIMATIC S5或S7，其旁面设有馈电部分30；23表示一控制电压变压器，24表示一隔离变压器，这两个变压器构成SPS组件的外设；27表示功能指示组件，它例如具有液晶显示器(LED)，用于显示不同组件及被控制的装置的功能，还具有一个电流值显示和绝缘值显示；26表示一接线板，25表示电阻，28表示活动软管的固定件，导线穿过此固定件进入组合开关内部的各个装置；29表示设在门上的辅助继电器；31表示监视电路装置的单个组件，例如用于检测接地或过电流等；33表示一电缆沟，32表示一光耦合器，借助这两个部分可以特别有益地形成监视电路的信号并传送给SPS，借助这两部分可将玻璃纤维导线连接到SPS上。借助玻璃纤维导线可以发出控制指令和调节信号，这些信号例如用于启动装卸功能。通常通过玻璃纤维导线发出信号或指令，但也可以通过该导线，必要时通过铜导线进行远距编程和远距监视等。特别有益的是，工作人员不需到达现场就能改变运行数据。
图4示出一特定的草案示例。其中，35表示可编程控制器，例如西门子公司的SIMATIC S5,36表示其馈电部分；馈电部分36由变压器37提供能量。变压器37具有一个用于后接电网的接地监视装置38。由一个双轴导线39为变压器37馈电，该双轴导线是从三轴导线40中分离出的。三轴导线40接到分配器41中(例如一个400安，3300伏的分配器)。从分配器41引出并联的导线支路，图中示意性示出了两个导线支路47和48。真空继电器46、真空继电箱42和接地封锁49位于导线支路上。此外每个导线支路还特别具有一个数字电流计45和一个电气的过电流释放器43及一个电气的短路释放器44。
以上仅示意性描述了组合开关的细节，不言而喻，每个组合开关都是为特殊用途而专门构造的。
图5举例示出可编程控制器的某一特定流程。在流程图中各运行程序部分如下51开始52置位下列输出端......
53程序选择开关位置54过程控制程序154a过程控制程序255接通-指令56监视电路57切断-指令或类似指令
58置位用于连接的出口59输出端被置位；主继电器吸动，60时间差≥2秒61存在返回信息62询问电机电流63监视电路正常64切断-指令或类似指令65置位用于连接的输出端66输出端被置位，主继电器吸动67时间差≥2秒68存在返回信息69置位输出端，继电器断开70置位用于连接的输出端；71返回到62不言而喻，上述运行程序仅是可在SPS中运行的多种运行程序的一种。在该程序中(与组合开关的各组件的情况类似)也进行了各输出端特定的适配。在总体上形成了一个适合于不同目的、分散的、智能的馈电子单元，借助该子单元可以设计、控制和调节地下采矿的各个分立单元。
权利要求
1．一种应用在有爆炸危险的环境中的具有防爆结构的组合开关，所述组合开关具有长方六面体外壳、由外部驱动的可锁定的隔离开关和至少一个尤其可以机械锁定的大门，其中的锁定机构使得当这一个(1)或多个门之一打开时，该隔离开关不能被操纵，其特征在于，在组合开关的内部设有一个计算装置，在该计算装置中可以运行用于控制和/或调节电气设备，尤其是由组合开关馈电的电气设备的程序。
2．根据权利要求1所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述计算装置为可编程控制器(SPS,Programable Controller)。
3．根据权利要求2所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述可编程控制器为西门子公司的SPS SIMATIC S5。
4．根据权利要求2所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述可编程控制器为西门子公司的SPS SIMATIC S7。
5．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述计算装置至少与一个门连接。
6．根据权利要求5所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述计算装置安装在一个门的内部凸面内。
7．根据上述权利要求1至4之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述计算装置安装在内部门的旁边。
8．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，它具有与所述计算装置连接的、必要时作为与玻璃纤维导线的连接元件的光耦合器。
9．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，它具有与所述计算装置连接的监视电路，借助该电路可检测例如接地和过电流等。
10．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，它具有与所述计算装置连接的功能显示组件。
11．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，它具有与所述计算装置相连的辅助继电器。
12．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述计算装置具有一个带有控制电压变压器的馈电装置。
13．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，它具有优选位于在一个侧壁上的用于较小电流的3.3至10KV的高压引线和一位于同一侧壁上的用于控制电缆，尤其是玻璃纤维电缆的多路引线。
14．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，它在另一侧壁上具有用于较大电流的3.3至10KV的、尤其是铜母线形式的高压引线。
15．根据权利要求1至12之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，在所述计算装置中，可处理用于电气的地下采矿设备，例如传送带、通风站等的程序。
16．根据权利要求14所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，在所述计算装置中可处理的程序为用于地下采矿电气设备的过程程序，可为这些过程程序扩展增加监视子程序。
17．根据上述权利要求之一所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，其中的尤其是真空继电器形式的功率继电器、辅助继电器和可设计成功率断路器的断路开关，与所述计算装置设置在一起，其中所述计算装置优选为西门子公司的可编程控制器SPS SIMATIC S5或S7。
18．根据权利要求17所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述组合开关为过电压组合开关或保护气体组合开关。
19．根据权利要求17或18所述的具有防爆结构的组合开关，其特征在于，所述组合开关和与其相连的电气设备组成一个用于地下采矿的机械装置的独立的、可有效工作的馈电、控制和/或调节系统。
全文摘要
一种应用在有爆炸危险的环境中的具有防爆结构的组合开关,其具有长方六面体的外壳。在该组合开关的内部设有一个优选为可编程控制器(SPS)的计算装置,用于运行控制和/或调节电气设备的程序。该组合开关包括监视电路,功能显示组件及高压引线,该组合开关和与其相连的电气设备组成一个用于地下采矿机械装置的独立的馈电、控制和/或调节系统。
文档编号E21F17/12GK1213878SQ9712048
公开日1999年4月14日 申请日期1997年10月20日 优先权日1997年10月7日
发明者伯恩特·普罗克, 格哈特·克洛斯 申请人:西门子公司