СЕНСОРНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ УСТРОЙСТВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ

ОПИСАНИЕ
Полезная модель относится к сенсорному датчику для устройств, используемых в подземных горных разработках, как, например, машины для добычи, крепежные стойки, гидравлические системы или агрегаты для добычи, с расположенным в корпусе сенсорного датчика считывающим измеряемые величины и параметры состояния и преобразующим их в электрические сигналы сенсорным устройством, с закрепленным в корпусе сенсорного датчика, выполненным в форме штепселя или штепсельного гнезда соединительным элементом, который может сопрягаться с приемным присоединительным элементом на устройстве, и посредством его сенсорное устройство нагружено замеренными величинами или параметрами состояния, и с гибким, включающим в себя проводящие жилы и шланговую оболочку шланговым кабелем, посредством проводящих жил которого сенсорное устройство может электрически соединяться с устройством для обработки данных.
В соответствии с назначением, датчик, выполненный в виде датчика давления, известен из DE 20219732 U1. В сенсорном датчике давления сенсорное устройство образовано в виде керамической ячейки для измерения давления, которая расположена в углублении, находящемся с обратной стороны выполненного в виде штепселя соединительного элемента, который проходящим вокруг углубления выступом с уплотнением вставлен в корпус датчика и там закреплен с помощью накидной гайки. Ячейка для измерения
давления включает в себя расположенную на плате усилительную схему, которая погружена в заливочную массу, а также включенную последовательно электронику, которая закреплена на обратной стороне выполненного в форме штепселя соединительного элемента. Корпус датчика на своей, противоположной соединительному элементу обратной стороне снабжен доступным с наружной стороны электрическим штепсельным подсоединением, к которому может присоединяться используемый в подземных горных работах шланговый кабель с помощью соответствующей вилочной части электрического соединителя. Так как вилочная часть электрического соединителя должна быть связана со шланговой оболочкой шлангового кабеля с обеспечением прочности на разрыв, то сенсорный датчик давления согласно назначению для подсоединения к подземному устройству нуждается в сравнительно большом пространстве для монтажа, так как корпус датчика и вилочная часть электрического соединителя располагаются друг за другом в осевом направлении относительно друг друга.
Необходимое пространство для монтажа остается, собственно, и в том случае сравнительно большим, если к шланговому кабелю в качестве вилочной части электрического соединителя прикреплена угловая штепсельная вилка, которая описана, например, в DE 29614501 U1.
Задачей полезной модели является создание сенсорного датчика, который для проведения монтажа и в смонтированном состоянии на подземном устройстве, как, например, при гидравлическом подсоединении к машинам для добычи, крепежным стойкам или т.п., требует как можно меньшего пространства.
Для решения этой задачи согласно полезной модели предлагают, чтобы корпус датчика имел часть корпуса с отверстием для ввода кабеля, к которой шланговый кабель прикреплен с обеспечением прочности на разрыв, и чтобы через это отверстие для ввода кабеля проводящие жилы шлангового кабеля были прочно соединены с сенсорным устройством. В сенсорном датчике согласно полезной модели, таким образом, шланговый кабель закреплен непосредственно на корпусе датчика, и от дополнительной вилочной части электрического соединителя можно отказаться. Благодаря этому корпус датчика можно выполнить более коротким, по сравнению с известными из уровня техники корпусами сенсорных датчиков, или пространство для конструкции может быть меньше, так как не требуется дополнительного пространства для вилочной части электрического соединителя или т.п. и число мест электрических контактов и одновременно подверженность повреждениям снижается. Сенсорный датчик с непосредственно подсоединенным шланговым кабелем образует, таким образом, сенсорный шланговый кабель.
В предпочтительном варианте выполнения сенсорное устройство выполнено из нескольких частей и включает в себя расположенные на расстоянии друг от друга измерительное тело и измерительную электронику, которые соединены друг с другом с помощью электрических соединительных жил, причем проводящие жилы шлангового кабеля жестко подсоединены к измерительной электронике. В сенсорном устройстве речь может идти, в частности, о сенсорной ячейке.
Особенно предпочтительно, если часть корпуса датчика с
отверстием для ввода кабеля выполнена в виде обжимного вводного гнезда и перекрывает находящийся со стороны датчика конец шлангового кабеля. Предпочтительно корпус датчика выполнен вместе с обжимным вводным гнездом из латуни монолитно в виде единого целого. В качестве альтернативы шланговый кабель можно закрепить на корпусе датчика с обеспечением прочности на разрыв с помощью отдельной обжимной гильзы. Для этого особенно предпочтительно, если корпус датчика на или в области отверстия для ввода кабеля имеет буртик, который обжимная гильза - по меньшей мере, в обжимном состоянии - охватывает с помощью перемычки. Также при этом варианте выполнения корпус датчика и обжимная гильза предпочтительно могут состоять из латуни.
Далее, выполненный предпочтительно в форме штепселя или штепсельного гнезда соединительный элемент с помощью навинчиваемого фиксирующего кольца, которое, в частности, может быть образовано по типу накидной гайки, закреплен с уплотнением на корпусе датчика.
Полезная модель предусматривает, далее, в качестве преимущества, что также свободный конец шлангового кабеля снабжен электрическим соединительным штепселем. В качестве соединительных штепселей можно использовать все применяемые в подземных работах соединительные штепсели, как, например, штепсель Хиршманна, штепсель OS-4 высокого напряжения или т.п. Далее, можно предпочтительным образом в оболочке шланга шлангового кабеля предусмотреть многожильный, включающий в себя проводящие жилы и снабженный изоляцией кабель, который согласно предпочтительному варианту выполнения у свободного конца шланга
выступает из принимающей оболочку шланга с обеспечением прочности на разрыв оправы шланга и на своем конце кабеля снабжен электрическим соединительным штепселем. В качестве альтернативы на другом конце шлангового кабеля можно закрепить вилочную часть электрического соединителя, которая включает в себя монолитную, выполненную в виде единого целого, перекрывающую защитный шланг и с помощью соединения опрессовкой, в частности, обжимом, принимающую конец шлангового кабеля с обеспечением прочности на разрыв полую соединительную гильзу и связанный с нею соединением с фиксатором положения вставной штепсель, который принимает или имеет электрически связанные с проводящими жилами, состоящие предпочтительно из контактных штифтов и контактных гнезд контактные элементы, причем отверстие для прохождения кабеля в полой соединительной гильзе частично залито заливочной массой и соединительная гильза имеет деформируемое для соединения опрессовкой и принимающее лишь исключительно шланговый кабель с окруженными изолирующим кабелем проводящими жилами продолжение гильзы.
В особенно предпочтительном варианте выполнения сенсорное устройство включает в себя датчик давления, а приемный присоединительный элемент на подземном устройстве представляет гидравлическое подсоединение, так что сенсорный датчик или сенсорный шланговый кабель в целом образуют сенсорный датчик давления. Речь может идти также о сенсорном датчике температуры или т.п.
Другие преимущества и варианты выполнения полезной модели вытекают из последующего описания представленных схематически на
чертежах примеров выполнения. На чертежах показано:
фиг.1 - сенсорный шланговый кабель согласно полезной модели для подземных горных работ, с частичным разрывом, по первому примеру выполнения;
фиг.2 - сенсорный шланговый кабель согласно полезной модели по второму примеру выполнения;
фиг.3 - сенсорный шланговый кабель согласно полезной модели по третьему примеру выполнения.
На фигурах позицией 1 обозначен шланговый кабель, который обычно находит применение в подземных горных разработках и включает в себя наружную защитную или шланговую оболочку 2 предпочтительно с интегрированным армированием 3, причем в полой сердцевине оболочки 2 шланга защищенные внутри арматуры 3 проходят несколько электрических проводящих жил 4, которые предпочтительно окружены изоляцией или собраны в снабженный изоляцией 5 кабель 6. Основное построение такого шлангового кабеля для применения в подземных горных работах известно, так что здесь не последует дальнейших пояснений.
Представленный на фиг.1 с разрывом шланговый кабель 1 включает в себя на своем, на фиг.1 расположенном справа, конце шлангового кабеля, например, сопрягаемую с электронным отдельным управляющим прибором вилочную часть 30 электрического соединителя и на своем левом конце шлангового кабеля сенсорный датчик 10, который жестко и без возможности разъема соединен со шланговым кабелем 1, так что в целом в распоряжении имеется способный тотчас же вводиться в действие и способный непосредственно подсоединяться между подземным устройством и
устройством для обработки данных сенсорный шланговый кабель. Теперь сначала поясняется устройство сенсорного датчика 10, установленного на шланговом кабеле 1 непосредственно, т.е. без разъемного штепсельного соединения.
Сенсорный датчик 10 включает в себя полый корпус 11 датчика из латуни, который имеет переднюю полую часть 12 корпуса с большим диаметром и заднюю, интегрально сформированную часть 13 корпуса с меньшим наружным диаметром. Во внутреннем пространстве 14 передней части 12 корпуса расположено защищенное сенсорное устройство 15, которое в показанном примере выполнения образует датчик давления или чувствительный элемент для измерения давления. Сенсорное устройство 15 здесь выполнено из нескольких частей и состоит из измерительного тела 16, такого как, например, тензометрическая измерительная полоска DMS, и представленной схематически измерительной электроники 17, которая может быть расположена, например, на плате и включать в себя усилительную схему, а также включенную последовательно электронику. Измерительная электроника 17 с помощью распорной втулки 18 расположена на расстоянии от измерительного тела 16 и посредством нескольких электрических соединительных проводящих жил 19 электрически соединена с ним, так что измерительная электроника 17 может принятые измерительным телом 16 и преобразованные в электрические сигналы сигналы измерений направлять через шланговый кабель 1 на не представленное здесь устройство для обработки данных, как, например, электронное устройство управления, для стоек щитовой крепи. При этом в задней части 13 корпуса корпуса 11 датчика выполнено отверстие
20 для ввода кабеля, через которое проводящие жилы 4 шлангового кабеля 1 прочно и без возможности разъема соединены с измерительной электроникой 17 сенсорного устройства 15. Задняя часть 13 корпуса датчика с отверстием 20 для ввода кабеля образует одновременно средство крепления для обеспечивающего прочность на разрыв закрепления шлангового кабеля 1 на корпусе 11 датчика или на датчике 10. В показанном примере выполнения на задней части 13 корпуса монолитно с корпусом 11 датчика образована окружающая отверстие 20 для ввода кабеля вводная или обжимная гильза 21 из латуни, которая, как представлено с помощью продольных пазов, может обжиматься и с помощью обжима или спрессовывания делает возможным прочное на разрыв закрепление входящего в обжимную гильзу 21 шлангового кабеля 1.
Передний конец передней части 12 корпуса корпуса 11 датчика снабжен осевым продолжением 23, которое на своей наружной окружной поверхности имеет наружную резьбу 24, на которую навинчено образованное в виде накидной гайки фиксирующее кольцо 25. С помощью фиксирующего кольца 25 на корпусе 11 датчика закреплен выполненный здесь в виде штепсельного гнезда соединительный элемент 26, который может вставляться в приемный присоединительный элемент не показанного здесь подземного устройства и, как это является обычным при подземных горных разработках, с помощью U-образной вставной вилки, которая вставляется в проходящий по окружности кольцевой паз 27 на соединительном элементе 26, там закрепляется. В сенсорном датчике давления соединительный элемент 26 снабжен отверстием (не показано), через которое измерительное тело 16, которое в
смонтированном состоянии прилегает к задней стороне соединительного элемента 26, находится в контакте с гидравлической средой и, таким образом, с замеряемой величиной или параметром состояния. В качестве дополнительного уплотнения в проходящий по окружности кольцевой паз на соединительном элементе 26 вставлено кольцо 28 круглого сечения, которое в смонтированном состоянии прилегает к внутренней окружной поверхности передней части 12 корпуса корпуса 11 датчика.
Правая половина фиг.1 показывает закрепленную на другом конце шлангового кабеля с обеспечением прочности на разрыв вилочную часть 30 электрического соединителя, которая включает в себя соединительную гильзу 31 из латуни, которая посредством соединения с фиксатором положения соединена со штепсельной вставкой 32. Соединение с фиксацией положения обеспечивается с помощью одного или нескольких, распределенных по периметру металлических шариковых фиксаторов 41 или пластмассовых фиксирующих элементов, которые расположены на перекрывающих друг друга участках штепсельной вставки 32 и соединительной гильзы 31. Полая соединительная гильза 31 включает в себя расположенный на концевой стороне и принимающий в себя вставной штепсель 32 участок 33 сопряжения, а также монолитно с ним связанное продолжение 34 гильзы, в которое вставлен конец шлангового кабеля со шланговой оболочкой 1, арматурой 3, изолирующим кабелем 6 и проводящими жилами 4 таким образом, что лишь исключительно проводящие жилы 4, при необходимости с изолирующей оболочкой, выступают за внутреннее плечо 35 у основания продолжения 34 гильзы и у перехода к соединительному участку 33.
Проводящие жилы 4 жестко связаны с контактными штифтами 36, а также дополнительно образованными контактными гнездами 37, которые расположены в штепсельной вставке 32 в качестве дополнительных контактных элементов, чтобы сделать возможным электрическое подсоединение к выполненным идентично контактным элементам, которые образованы в штепсельных гнездах на управляющем электронном приборе или т.п. Между задней стороной контактных элементов и прилегающим к плечу 35 концом защитного шланга образована из заливочной массы промежуточная деталь 38, которая служит для приема усилий растяжения и фиксирования контактов и препятствует прониканию влаги через полое отверстие 39 для прохождения кабеля во внутреннем пространстве соединительной гильзы 31 вилочной части 30 электрического соединителя. После монтажа проводящих жил 4 на контактных элементах 36, 37 и введения заливочной массы 38 продолжение 34 гильзы сжимается с помощью, например, соответствующего обжимающего инструмента, так что выступы 40 на внутреннем периметре продолжения 34 гильзы впрессовываются в шланговую оболочку 2 шлангового кабеля 1 и прикрепляют шланговый кабель 1 с обеспечением прочности на разрыв к соединительной гильзе 31 и тем самым к вилочной части 30 электрического соединителя. Фиг.1 позволяет хорошо распознать, что все прочное на разрыв соединение создается лишь исключительно с помощью конструкции защитного шланга 1, а также сжатия или обжима продолжения 34 гильзы, и что там не вставлены в промежутке никакие дополнительные части, как, например, опорные втулки или т.п. между кабелем 6 и арматурой 3 или шланговой оболочкой 2.
Фиг.2 показывает альтернативный пример выполнения для сенсорного кабеля согласно полезной модели с жестко смонтированным сенсорным датчиком 10 у одного конца шлангового кабеля 1. Датчик 10 имеет идентичное устройство, как и в примере выполнения на фиг.1, так что здесь не последует никакого нового пояснения. В отличие от примера выполнения на фиг.1, на другом конце шлангового кабеля смонтирован электрический соединительный штепсель 60, который с обеспечением прочности на разрыв закреплен лишь исключительно на одном участке включающего в себя проводящие жилы изолирующего кабеля 6, который на заданную длину выступает из оправы 70 шланга, которая принимает расположенный со стороны штепселя конец шлангового кабеля 1 с обеспечением прочности на разрыв. В показанном примере выполнения также оправа 70 шланга включает в себя обжимаемый участок 71 гильзы, к которому примыкает концевой элемент 72 оправы шланга с двумя в данном случае проходящими по периметру кольцевыми пазами 73, которые служат для крепления с геометрическим замыканием оправы 70 шланга с помощью, например, вставных вилок к соответствующим частям установки, каналам прохождения кабеля или т.п. В примере выполнения согласно фиг.2 на конце окружающего проводящие жилы изолирующего кабеля 6 закреплен штепсель 60 кабеля с осевым расположением контактных элементов, при этом при штепселе 60 кабеля речь может идти, в частности, о так называемом кабельном штепселе OS 4 высокого напряжения.
В примере выполнения согласно фиг.3, в отличие от примера выполнения согласно фиг.2, на конце изолирующего кабеля 6 закреплен электрический соединительный штепсель 80, который
выполнен в виде углового штепселя и здесь образован так называемым штепселем Хиршманна.
На фигурах не показано, что прочное на разрыв соединение шлангового кабеля с корпусом датчика можно осуществить также с помощью отдельной обжимной гильзы, которая надвигается на часть корпуса корпуса датчика таким образом, что она внутренним кольцом захватывает кольцевой буртик на части корпуса в области отверстия для ввода кабеля, если обжимная гильза сжата и входит в защитный шланг шлангового кабеля.