КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО КОНТАКТОРНОГО ТИПА И СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТАКОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2002 года по МПК H02B1/28 

Изобретение относится к коммутационному устройству контакторного типа, предназначенному для применения в горном деле согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, и к способу подготовки таких устройств.

Коммутационные устройства и распределительные электрошкафы служат для установки в них электрических переключательных и управляющих элементов, которые соответствуют нормам взрывозащиты или иного вида защиты и состоят, например, из электрической силовой части, например контактора, и управляющей части, например электронных или электрических элементов управления.

В горном деле, особенно при подземных разработках, применяются машины и приводные агрегаты, которые требуется питать электроэнергией сравнительно большой мощности. Так как в горном деле, особенно при подземных разработках, вследствие опасности взрывов выделяющихся рудничных газов предъявляются высокие требования к безопасности, приходится все машины предохранять коммутационными устройствами. Из патента DE 4332814 С2 известен например распределительный электрошкаф, корпус которого, заполняемый например газом под повышенным давлением, снабжен открываемой и закрываемой заслонкой, причем электрические и электронные аппараты, соединенные в модули, закреплены на монтажных платах и могут быть вынуты из электрошкафа вдоль направляющих в различных направлениях.

Для этого электрошкаф разделен на два вертикальных отсека, причем электрические силовые элементы, например контакторы, размещены по отношению к заслонке главным образом в задней части шкафа, а электрические и электронные элементы управления размещены главным образом в передней части шкафа. Провода электрической силовой части или модулей управления проложены каждый раз в виде кабельного пучка в так называемом "ранжировочном табло".

Подавляющая часть применяемых сейчас коммутационных устройств выпущена сравнительно давно и поэтому, в ближайшем будущем потребуется ее заменить в связи с современными нормами безопасности. Для этого многие изготовители предлагают заменять имеющиеся старые коммутационные устройства совершенно новыми. Такой подход к делу для горных предприятий, способных конкурировать на мировом уровне только при условии жестко рассчитываемого бюджета, грозит опасностью банкротства, так как стоимость нового коммутационного устройства может доходить до 60000 марок ФРГ и более. Вместе с тем все элементы управления, эксплуатируемые в подземных условиях, необходимо периодически проверять и технически восстанавливать через предписанные законами промежутки времени. Поэтому при таком подходе к делу возникает опасность того, что по истечении определенного промежутка времени снова потребуется пойти на большие затраты финансовых средств.

Внутренние наблюдения и инвентарные описи заявителя показали, что почти во всех случаях отказов рассматриваемых коммутационных устройств дефекты возникали в элементах управления, тогда как электрические силовые части, например контакторы, в течение ряда лет работали без дефектов.

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить такие коммутационные устройства, которые позволяют просто и по возможности наиболее дешево осуществлять их восстановление и инспекцию.

Эта задача решена коммутационным устройством согласно п.1 формулы изобретения. Поскольку выяснено, что электрические силовые части не требуют почти никакого ухода за собой, изобретение основывается на той общей идее, что коммуникационное устройство помещается в корпусе, состоящем из двух частей, в одной из которых находится электрическая силовая часть, а в другой в виде единого блока все компоненты, которые могут осуществлять обычные защитные функции. Оба корпусных узла подсоединяются друг к другу при помощи переходной панели и переходной рамы, а электрическое подключение производится посредством вилочно-розеточного соединителя.

Такая конструкция коммуникационного устройства позволяет обойтись без применяемых обычно устройств с монтажными платами для элементов управления, соединительными кабельными пучками и ранжировочным табло. Благодаря разъемному соединителю, состоящему из многополюсной вилочной и многополюсной розеточной части, электропроводка значительно упрощается и становится гораздо более рациональной.

Благодаря патентуемой форме исполнения достигается еще одно важное преимущество, заключающееся в том, что можно продолжать применять электрические силовые части почти всех до сих пор применяемых в подземных горных разработках коммуникационных устройств, распределительных электрошкафов и контакторов. Так как размеры корпусов, в которые помещаются применяемые в подземных горных разработках коммутационные устройства, несмотря на разных изготовителей являются сравнительно одинаковыми, переходную панель приходится приспосабливать к имеющемуся коммутационному устройству только на стороне корпуса электрической силовой части, тогда как на стороне блока управления во всех патентуемых коммутационных устройствах можно применить один и тот же корпус.

Способ подготовки патентуемых коммутационных устройств описан в п.12 формулы изобретения.

Из сказанного выше видно, что для первой замены надо один раз переделать целиком все коммутационное устройство, чтобы электрическую силовую часть и блок управления расместить в отдельных корпусах. Так как по меньшей мере часть применяемых узлов в коммутационных устройствах остается на месте и для будущих работ по уходу и ремонту не требуется производить никаких электропроводных работ в блоке управления, то при таком подходе к делу затраты амортизируются уже на стадии первого ремонта. Уменьшению затрат способствует также то, что на складе требуется держать гораздо меньше запасных деталей, поскольку для всех коммутационных устройств применяется одна и та же заменяемая часть (второй корпусный узел).

Изобретением охватывается также применение патентуемой конструкции и для вновь монтируемых коммутационных устройств. Можно также все согласованные друг с другом узлы, например многополюсные вилочные и розеточные части или переходные рамы и панели, устанавливать на различающихся между собой корпусных узлах.

Применяемые согласно изобретению узлы по своим размерам, форме, материалам и техническим условиям не должны удовлетворять каким-либо особым правилам, в связи с чем можно без ограничений применять критерии выбора, известные в каждой конкретной области применения.

Другие подробности, признаки и преимущества предмета изобретения указаны в дополнительных пунктах формулы изобретения и описаны в дальнейшем со ссылками на чертежи, которыми иллюстрируются предпочтительные формы исполнения изобретения. В частности, показаны:
на фиг.1 - вид в перспективе обоих корпусных узлов коммутационного устройства в разобранном состоянии,
на фиг. 2а - схематический разрез по электрошкафу с несколькими коммутационными устройствами,
на фиг.2б - электрошкаф из фиг.2а, вид сбоку,
на фиг.3а - переходная рама,
на фиг.3б - переходная панель.

На фиг.1 показано коммутационное устройство 100, в котором первый корпусный узел 1 и второй корпусный узел 2 еще не смонтированы воедино. В первый корпусный узел 1 помещена электрическая силовая часть, например контактор. Во второй корпусный узел 2 помещены органы управления, контрольные приборы, трансформатор управления и прочие компоненты, осуществляющие обычные для горного дела защитные функции. Так как суть изобретения заключается в разделении компонентов, а не в их конструкции, здесь не дано их полное перечисление и не указаны другие электрические и электронные узлы, относящиеся к электрической силовой части или блоку управления.

Размеры первого корпусного узла получаются как правило из размеров, имеющихся перед переделкой, т.е. перед удалением всего блока управления из контактора. Вес электрической силовой части значительно превышает вес блока управления, а значит и вес корпусного узла, который составляет например около 10 кг. Поэтому при инспекции коммутационного устройства или при замене подверженного дефектам блока управления требуется нести через шахтные проходы, которые имеют иногда очень большую длину, только сравнительно легкий корпусный узел 2.

Монтаж второго корпусного узла на первом производится через переходную панель 3 и переходную раму 4. Корпусный узел 2 и переходная рама 4 выполняются предпочтительно одинаковыми для всех форм выполнения. Примеры исполнения переходной панели и переходной рамы показаны на фиг.3а и 3б. Показанная на фиг. 3б переходная панель состоит из металлической или пластмассовой панели, в которой имеются две прямоугольные выемки 5а, 5б для ввода двух многополюсных вилочных частей (6а, 6б на фиг.1). Кроме того, в переходной панели имеются резьбовые отверстия 7, в которые завинчиваются крепежные винты (8 на фиг.1) для прикрепления второго корпусного узла 2, направляющие штифты 9 и пары закрепительных отверстий 10, 11 и 12. Наличие нескольких пар закрепительных отверстий 10, 11, 12 позволяет монтировать одинаковую переходную панель 3 на контакторы, выпущенные различными изготовителями. Для закрепления служат непоказанные имеющиеся в первоначальном контакторе или корпусном узле 1 и применяемые вновь промежуточные державки. Переходную панель закрепляют винтами с потайной головкой, пропущенными через закрепительные отверстия 10, 11, 12. Показанная на фиг.3а переходная рама подходит по своим размерам плотно к переходной панели. В переходной раме выполнены сквозные отверстия 13 для прохождения закрепительных винтов, выемка 14, в которую заходит многополюсная розеточная часть и куда при монтаже вводятся многополюсные вилочные части 6а, 6б, а также направляющие отверстия 15 для штифтов 9.

Направляющие штифты 9 и отверстия 15 служат для того, чтобы точно совместить второй корпусный узел с первым. Так как под землей обычно темно, корпусный узел 2 нелегко поднять, и несмотря на ограниченность имеющегося места, надо избежать повреждения корпусных узлов, и направляющие средства 9, 15 способствуют более удобному монтажу.

Передача данных в корпусный узел 2 может осуществляться при помощи световодов, которые можно вести в корпусный узел 2 через отверстия 16 (фиг.1). Кроме того, в случае необходимости в корпусном узле 2, в частности в его передней панели 20, можно предусмотреть контрольные приборы и регулировочные кнопки 17.

На фиг.2а и 2б показано применение коммутационного устройства в распределительном электрошкафе 50 с несколькими действующими независимо друг от друга коммутационными устройствами 100. Отдельные коммутационные устройства 100 соединены при помощи световода или световодного пучка 54 с компьютерным узлом 56. Узел электрошкафа 60 и узел 61 компьютерной системы разделены пространственно друг от друга. Световоды или световодные пучки 54 подведены через отверстие 55 для световодов. Для независимого управления коммутационными устройствами 100 компьютер имеет дисплей 57 с клавиатурой 58.2

Коммутационное устройство предназначено для применения в горном деле и имеет по меньшей мере один корпус, электрическую силовую часть в виде контактора и электрический электронный блок управления. Технический результат - обеспечение возможности восстановления или инспекции коммутационного устройства простым дешевым способом. Корпус имеет первый и второй корпусные узлы. В первый корпусный узел помещена силовая часть. Соединительные электропроводы для эксплуатации силовой части объединены по меньшей мере в одну многополюсную вилочную часть и одну многополюсную розеточную часть. Блок управления помещен во второй корпусный узел. Первый корпусный узел имеет снабженную вилочной частью переходную панель, а второй корпусный узел - переходную раму, причем второй корпусный узел с переходной рамой монтируется на первый корпусный узел с переходной панелью с электрическим подключением вилочной части к розеточной части. 3 с. и 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Коммутационное устройство, в частности, для применения в горном деле с по меньшей мере одним корпусом, электрической силовой частью в виде контактора, с электрическим/электронным блоком управления и электропроводами для подсоединения и эксплуатации электрической силовой части, отличающееся тем, что корпус имеет первый (1) и второй (2) корпусные узлы; в первый корпусный узел (1) помещена электрическая силовая часть, во второй корпусный узел (2) - блок управления; электропроводы для подсоединения и эксплуатации электрической силовой части объединены по меньшей мере в одну многополюсную вилочную часть (6а, 6б) и соответственно по меньшей мере в одну многополюсную розеточную часть; первый корпусный узел (1) имеет снабженную упомянутой многополюсной вилочной частью переходную панель (3), а второй корпусный узел (2) имеет снабженную упомянутой многополюсной розеточной частью переходную раму (4); причем второй корпусный узел (2) с переходной рамой (4) монтируется на первый корпусный узел (1) с переходной панелью (3) с электрическим подключением многополюсной вилочной части (6а, 6б) к многополюсной розеточной части. 2. Коммутационное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпусные узлы (1, 2) в смонтированном состоянии образуют взрывобезопасный в атмосфере рудничного газа корпус. 3. Коммутационное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что во второй корпусный узел (2) помещены и другие электрические/электронные узлы, например контрольные приборы и применяемые в горном деле компоненты для осуществления защитных функций. 4. Коммутационное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что передача данных в устройства второго корпусного узла извне происходит предпочтительно посредством световодов (54). 5. Коммутационное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что переходная панель (3) и переходная рама (4) имеют механические направляющие средства. 6. Коммутационное устройство по п.5, отличающееся тем, что механические направляющие средства состоят, с одной стороны, из направляющих штифтов (9), а с другой стороны, из соответственно выполненных направляющих отверстий (15). 7. Коммутационное устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что переходная панель (3) может быть приставлена к различным применяемым в горном деле контакторам. 8. Коммутационное устройство по п.7, отличающееся тем, что переходная панель (3) имеет размещенные в разных местах ее поверхности закрепительные отверстия (11-13), которые предназначены для закрепления переходной панели (3) на различных контакторах. 9. Коммутационное устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что для защиты от постоянного напряжения во втором корпусном узле (2) установлен выпрямитель с соответствующей варисторной схемой. 10. Распределительный электрошкаф, отличающийся тем, что внутри электрошкафа установлено несколько коммутационных устройств (100) по одному из пп. 1-9, причем к электрошкафу подключен компьютерный узел (61), который соединен с отдельными коммутационными устройствами (100) для передачи данных. 11. Распределительный электрошкаф по п.10, отличающийся тем, что компьютерный узел (61) соединен с отдельными коммутационными устройствами (100) при помощи световодов (54). 12. Способ подготовки коммутационных устройств (100), в частности, для применения в горном деле с по меньшей мере одним корпусом, электрической силовой частью в виде контактора, электрическим/электронным блоком управления и соответствующими электропроводами для подсоединения и эксплуатации электрической силовой части, отличающийся тем, что корпус выполняют из первого (1) и второго (2) корпусных узлов, в первом корпусном узле (1) размещают электрическую силовую часть, а во втором корпусном узле (2) - блок управления и компоненты, осуществляющие защитные функции, электропроводы для подключения и эксплуатации электрической силовой части объединяют по меньшей мере в одну многополюсную вилочную часть (6а, 6б) и соответственно по меньшей мере в одну многополюсную розеточную часть; монтируют на первый корпусный узел (1) переходную панель (3), снабженную упомянутой многополюсной вилочной частью, а второй корпусный узел (2) оснащают переходной рамой (4), снабженной упомянутой многополюсной розеточной частью, причем второй корпусный узел (2) с переходной рамой (4) монтируют на первый корпусный узел (1) с переходной панелью (3) с электрическим подключением многополюсной вилочной части (6а, 6б) к многополюсной розеточной части.