СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПЕРЕД ОТКРЫВАНИЕМ КРЫШКИ
METHOD AND DEVICE TO DISCONNECT POWER SUPPLY PRIOR TO COVER OPENING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству отключения электропитания для электрического оборудования в угольных шахтах, а также других местах с повышенной пожаро- и взрывоопасностью, более конкретно к способу и устройству отключения электропитания перед открыванием крышки.
Уровень техники
Законодательство по обеспечению безопасности на угольных шахтах устанавливает, что «обслуживание и перемещение под землей электрического оборудования, кабелей и проводов под напряжением запрещено». Однако на практике это часто имеет место ввиду отсутствия соответствующих возможностей и приводит к многочисленным происшествиям на угольных шахтах. Для решения данной задачи в китайской заявке №200710010531.9 «Интегрированное защитное устройство и способ для блокировки сортировки полезных ископаемых электромагнитным вакуумным стартером подавления взрыва», а также в китайской заявке №200520023343.6 «Отключение электропитания при открывании защитной крышки электрического устройства с защитой от взрыва», предложены два решения, использующие автоматическое отключение электропитания при открывании крышки, но не предполагающие отключение электропитания перед открыванием крышки.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ и устройство для отключения электропитания в случае попытки открыть защитную крышку, которое посылает сигнал на модуль защиты и мониторинга для отключения электропитания и подачи аварийного сигнала перед откручиванием винтов на защитной крышке электрического оборудования, и, таким образом, решая задачу предотвращения возможного взрыва газа и его последствий в случае работы с данным оборудованием без отключения электропитания. Настоящее изобретение реализуется с помощью следующих технических решений.
Способ отключения электропитания перед открыванием крышки, содержащий следующие шаги: (а) крепление кожуха болта к болту; (b) подключение датчика движения к модулю защиты и мониторинга проводным или беспроводным соединением; (с) срабатывание датчика движения и отправка команды для подачи электричества на оборудование, или, когда кожух болта снимается, датчик движения подает команду отключения электричества для оборудования или подачи аварийного сигнала. На шаге (а) крепление кожуха болта к болту реализуется следующими способами: использование открывающего ключа и сердечника замка, или крепежного винта, для входа в кольцевую запирающую выемку распорной трубки с болтом и фиксации кожуха болта на болте, или крепление кожуха болта к болту винтовым соединением, или крепление кожуха болта к болту шпилькой, или креплением кожуха болта к болту защелкиванием. Шаг (с) срабатывания датчика движения реализуется следующим способом: когда кожух болта закреплен на болте, головка болта, или распорная трубка, или пластина крышки электрооборудования упирается в стержень датчика движения, контакт замкнут или разомкнут, отправляя сигнал на модуль защиты и мониторинга; в случае снятия кожуха болта, стержень датчика движения покидает головку болта, распорную трубку или пластину крышки электрического оборудования, контакт замкнут или разомкнут, отправляя сигнал на модуль защиты и мониторинга, или срабатывание датчика движения и отправка сигнала на модуль защиты и мониторинга в случае использования ключа и сердечника замка.
Устройство для отключения электропитания перед открыванием крышки с помощью замка содержит пластину 1 крышки электрического оборудования, кожух 2 болта с замком, ключ 3, сердечник 4 замка, болт 5, датчик 9 движения и модуль 10 защиты и мониторинга. Кожух 2 болта с замком крепится к пластине 1 крышки электрического оборудования посредством болта 5. Ключ 3 и сердечник 4 замка размещены в отверстии на одной из сторон кожуха 2 болта с замком. Блокирующий винт 11 размещен внутри отверстия на другой стороне кожуха 2 болта с замком. Датчик 9 движения со стержнем 8 датчика движения размещен в отверстии на верхней части кожуха 2 болта с замком. Датчик 9 движения подключен к модулю 10 защиты и мониторинга. Нижняя часть стержня 8 датчика движения упирается в головку болта 5. Болт 5 заключен в распорную трубку 7. Распорная трубка 7 подпирается снизу пружинной шайбой 6. В распорной трубке 7 предусмотрена кольцевая запирающая выемка, и эта кольцевая запирающая выемка соединяется с сердечником 4 замка. Кожух болта может быть кожухом болта с замком или кожухом болта без замка, а также возможно использование болта, имеющего пальцы или шпильку, которые препятствуют его извлечению.
В сравнении с предыдущими изобретениями, настоящее изобретение имеет следующие преимущества: обслуживающий персонал будет эффективно защищен, поскольку предотвращается возможность работы с оборудованием под напряжением в случае необходимости ремонта, когда перед открыванием крышки на модуль защиты и мониторинга может быть послан сигнал для отключения электропитания и включения сигнала аварийной сигнализации, реализуя, таким образом, функцию отключения электропитания перед открыванием крышки. Настоящее изобретение может широко использоваться для электрического оборудования на пожаро- и взрывоопасных местах, как угольные шахты и другие взрывоопасные предприятия для обеспечения безопасности обслуживающего персонала.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематическое изображение устройства отключения электропитания перед открыванием крышки с использованием замка, соответствующего варианту реализации 1.
Фиг.2 - схематическое изображение первого типа устройства отключения электропитания перед открыванием крышки без использования замка, описанного в варианте реализации 2.
Фиг.3 - схематическое изображение второго типа устройства отключения электропитания перед открыванием крышки без использования замка, описанного в варианте реализации 3.
Фиг.4 - схематическое изображение третьего типа устройства отключения электропитания перед открыванием крышки без использования замка, описанного в варианте реализации 4.
Подробное описание изобретения
Ниже приведено подробное описание способа отключения электропитания перед открыванием крышки в соответствии с четырьмя типами устройств отключения электропитания перед открыванием крышки.
Вариант реализации 1
На фиг.1 показано устройство отключения электропитания перед открыванием крышки с использованием замка, которое содержит пластину 1 крышки электрического оборудования, кожух 2 болта с замком, ключ 3, сердечник 4 замка, болт 5, пружинную шайбу 6, распорную трубку 7, стержень 8 датчика движения, датчик 9 движения, модуль 10 защиты и мониторинга, а также блокирующий винт 11. Пластина 1 крышки электрического оборудования соединяется с кожухом 2 болта с замком посредством болта 5. Ключ 3 и сердечник 4 замка размещены в отверстии на одной из сторон кожуха 2 болта с замком, а блокирующий винт 11 размещен в отверстии на другой стороне кожуха 2 болта с замком. Датчик 9 движения со стержнем 8 датчика движения размещен в верхней части кожуха 2 болта с замком. Датчик 9 движения соединен с модулем 10 защиты и мониторинга. Нижний конец стержня 8 датчика движения упирается в головку болта 5. Болт 5 заключен в распорную трубку 7. Распорная трубка 7 подпирается снизу пружинной шайбой 6. В распорной трубке 7 предусмотрена кольцевая запирающая выемка, и эта кольцевая запирающая выемка соединена с сердечником 4 замка.
Способ отключения электропитания перед открыванием крышки включает следующие шаги: сердечник замка приводится в движение ключом и вводится в кольцевую запирающую выемку распорной трубки с болтом, так чтобы закрепить кожух болта на болте, при этом головка болта упирается в стержень датчика движения, а нормально замкнутый контакт размыкается, нормально разомкнутый контакт замыкается, вследствие чего поступает сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга отправляет команду подачи питания на электрическое оборудование для возможности его функционирования; когда сердечник замка приводится в движение ключом и выводится из кольцевой выемки распорной трубки с болтом, кожух болта снимается, головка болта отходит от стержня датчика движения, при этом нормально замкнутый контакт замыкается, а нормально разомкнутый контакт размыкается, вследствие чего датчик движения посылает сигнал на модуль защиты и мониторинга, или, в альтернативном варианте, головка болта отходит от стержня датчика движения, когда ключ и сердечник замка выведены, при этом датчик движения посылает сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга, взаимодействующий с датчиком движения отправляет команду на отключение питания электрического оборудования или на подачу сигнала аварийной сигнализации.
Процесс работы описан ниже. Винт, которым изначально крепится пластина 1 - крышки электрического оборудования, откручивается и заменяется подходящим по размеру болтом 5, на который прикручивается распорная трубка 7. В другом случае, возможно объединение распорной трубки 7 и болта 5 в единую конструкцию с распорной трубкой. Длинный крепящий болт с распорной трубкой 7 и подпружиненной шайбой 6 вкручивается в пластину 1 крышки электрического оборудования и затягивается. Затем болт накрывается кожухом 2 с замком. Сердечник 4 замка, приводимый в движение ключом 3, входит в кольцевую запирающую выемку для крепления кожуха 2 болта с замком. Головка болта 5 упирается в стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт разомкнут и нормально разомкнутый контакт замкнут, посылая соответствующий сигнал, а модуль защиты и мониторинга отдает команду на подключение электропитания. Когда электрическое оборудование требует ремонта, только специально подготовленный персонал может открыть сердечник 4 замка с помощью ключа 3 и снять кожух 2 болта с замком, таким образом, нормально замкнутый контакт будет замкнут, а нормально разомкнутый контакт будет разомкнут, и модуль 10 защиты и мониторинга отправляет команду на отключение электропитания электрического оборудования и подает сигнал аварийной сигнализации, то есть отключает источник электропитания перед открыванием крышки электрооборудования для осуществления его ремонта. После снятия кожуха 2 с замком, блокирующий винт 11 откручивается для предотвращения движения стержня 8 датчика движения, исключая, таким образом, неправильную работу стержня 8 датчика движения и отправку ложных сигналов вследствие каких-либо причин. Только специально подготовленный персонал может открыть кожух болта с замком с помощью ключа 3, снять кожух 2 с замком и, таким образом, отключить питание в случае необходимости проведения ремонта. Другие работники, ввиду отсутствия ключа 3, не могут снять кожух 2 с замком и не могут отключить электропитание для проведения проверки.
Датчик 9 движения может также быть размещен в отверстии на боковой части кожуха 2 с замком так, что стержень 8 датчика движения будет иметь контакт с болтом 5 или распорной трубкой 7. Когда болт 5 накрыт кожухом 2 с замком, болт 5 или распорная трубка 7 активирует стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт разомкнут, обеспечивая подачу электропитания; при необходимости открывания крышки кожух 2 с замком снимается с болта 5, болт 5 или распорная трубка 7 покидает стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт становится замкнутым и сигнал посылается на модуль 10 защиты и мониторинга для отключения электропитания на выключателе.
Датчик 9 движения может также быть размещен в отверстии в нижней части кожуха 2 с замком и, таким образом, стержень 8 датчика движения будет иметь контакт с пластиной 1 крышки электрического оборудования. Когда болт 5 накрыт кожухом 2 с замком, пластина 1 крышки электрического оборудования активирует стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт разомкнут, обеспечивая подачу электропитания; при необходимости открывания крышки, кожух 2 с замком снимается с болта 5, пластина 1 крышки электрического оборудования покидает стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт замыкается и сигнал посылается на модуль 10 защиты и мониторинга для отключения электропитания на выключателе.
Датчик 9 движения может также быть размещен внутри кожуха 2 с замком рядом с ключом 3 и сердечником 4 замка, и, таким образом, стержень 8 датчика движения может иметь контакт с ключом 3 или сердечником 4 замка. Когда болт 5 накрыт кожухом 2 с замком, сердечник 4 замка приводится в движение ключом 3 и кожух 2 с замком крепится к болту 5. В это время ключ 3 или сердечник 4 замка активирует стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт разомкнут, обеспечивая подачу электропитания; при необходимости открывания крышки, сердечник 4 замка приводится в движение ключом 3, сердечник 4 замка выходит из кольцевой запирающей выемки на распорной трубке 7, кожух 2 с замком может быть снят с болта 5, ключ 3 или сердечник замка 4 покидает стержень 8 датчика движения, нормально замкнутый контакт замыкается и сигнал посылается на модуль 10 защиты и мониторинга для отключения электропитания на выключателе.
Датчик 9 движения может быть выключателем или кнопкой, или якорем реле, где магнитная часть крепится на головке болта 5, и, таким образом, датчик движения срабатывает при приближении головки болта на определенное расстояние. Датчик 9 движения также может быть контактным датчиком и его срабатывание происходит при контакте с головкой болта. Датчик 9 движения также может быть бесконтактным датчиком (таким как датчик с эффектом Холла, оптоэлектронным датчиком движения или индуктивным датчиком движения) и датчик движения срабатывает при приближении головки болта на определенное расстояние. Датчик 9 движения также может быть активным элементом (пьезокерамическим элементом, датчиком давления, датчиком расстояния, устройством считывания с магнитных карт или беспроводным трансивером и т.д.), и датчик движения посылает сигнал при приближении головки болта на определенное расстояние или контакте с головкой болта с определенным усилием. Датчик 9 движения также может быть магнитным замком, и, когда датчик движения приближается к головке болта, замок открывается под магнитным взаимодействием с головкой болта и датчик движения отправляет сигнал. Датчик движения может быть замком с выключателем, таким образом, один электрический сигнал посылается, когда замок закрыт, и другой электрический сигнал посылается, когда сердечник замка открывается с помощью ключа.
Датчик 9 движения может взаимодействовать с модулем 10 защиты и мониторинга следующими способами: первый способ состоит в том, что датчик 9 движения срабатывает, например, когда нормально замкнутый контакт замкнут и сигнал посылается на модуль защиты и мониторинга шахты проводным или беспроводным способом, а модуль защиты и мониторинга шахты, приняв сигнал, включает аварийную сигнализацию или отправляет команду системе электропитания на отключение питания для выключателя; другой способ состоит в том, что датчик 9 движения срабатывает, например, когда нормально замкнутый контакт замкнут, сигнал посылается системе защиты от утечек проводным или беспроводным способом, а система защиты от утечек, приняв сигнал утечки, посылает команду системе электропитания на отключение питания для выключателя.
Вариант реализации 2
На фиг.2 показан первый тип устройства отключения электропитания перед открыванием крышки без использования замка, который содержит пластину 1 крышки электрического оборудования, кожух 12 болта без замка, крепящий винт 13, болт 5, пружинную шайбу 6, распорную трубку 7, стержень 8 датчика движения, датчик 9 движения, модуль 10 защиты и мониторинга и блокирующий винт 11. Пластина 1 крышки электрического оборудования соединяется с кожухом 12 болта без замка с помощью болта 5. Крепящий винт 13 размещен в отверстии на одной из сторон кожуха 12 без замка. Блокирующий винт 11 размещен в отверстии на другой стороне кожуха 12 без замка. Датчик 9 движения со стержнем 8 датчика движения размещен в отверстии в верхней части кожуха 12 без замка. Датчик 9 движения взаимодействует с модулем 10 защиты и мониторинга. Нижняя часть стержня 8 датчика движения упирается в головку болта 5. Болт 5 заключен в распорную трубку 7. Распорная трубка 7 подпирается снизу пружинной шайбой 6. В распорной трубке 7 предусмотрена кольцевая запирающая выемка, и эта кольцевая запирающая выемка соединяется с крепящим винтом 13. Возможно соединение распорной трубки 7 и кожуха 12 без замка посредством винтового соединения без использования крепящего винта 13.
Способ отключения электропитания перед открыванием крышки содержит следующие шаги: закручивание крепящего болта в кольцевую запирающую выемку на распорной трубке для крепления кожуха к болту с распорной трубкой или, в другом случае, непосредственное прикручивание кожуха к распорной трубке с резьбовым соединением без использования крепящего болта, и, таким образом, головка болта упирается в стержень датчика движения, нормально замкнутый контакт разомкнут, а нормально разомкнутый контакт замкнут, отправляя сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга отправляет команду, разрешающую подачу электропитания на электрическое оборудование; когда крепящий винт выходит из кольцевой запирающей выемки распорной трубки с болтом, кожух болта снимается, головка болта покидает стержень датчика движения, нормально замкнутый контакт замкнут, а нормально разомкнутый контакт разомкнут и датчик движения посылает сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга во взаимодействии с датчиком движения отправляет команду на отключение питания для электрооборудования или включает сигнал аварийной сигнализации.
Вариант реализации 3
На фиг.3 показан второй тип устройства отключения электропитания перед открыванием крышки без использования замка, содержащее пластину 1 крышки электрического оборудования, кожух 12 болта без замка, крепежный винт 13, болт 5, пружинную шайбу 6, распорную трубку 7, стержень 8 датчика движения, датчик 9 движения, модуль 10 защиты и мониторинга и блокирующий винт 11. Пластина 1 крышки электрического оборудования соединяется с кожухом 12 болта без замка с помощью болта 5. Крепящий винт 13 размещен в отверстии на одной из сторон кожуха 12 без замка. Блокирующий винт 11 размещен в отверстии в середине другой стороны кожуха 12 болта без замка. Датчик 9 движения со стержнем 8 датчика движения размещен в боковой части кожуха 12 болта без замка. Датчик 9 движения соединен с модулем 10 защиты и мониторинга. Болт 5 заключен в распорную трубку 7. Распорная трубка 7 подпирается снизу пружинной шайбой 6. В распорной трубке 7 предусмотрена кольцевая запирающая выемка, и эта кольцевая запирающая выемка соединяется с крепежным винтом 13. Возможно соединение распорной трубки 7 и кожуха 12 болта без замка через винтовое соединение без использования крепящего винта 13. Головная часть стержня 8 датчика движения упирается в распорную трубку 7 на болте 5.
Способ отключения электропитания перед открыванием крышки содержит следующие шаги: закручивание крепящего болта в кольцевую запирающую выемку на болте с распорной трубкой для крепления кожуха к болту с распорной трубкой, распорная трубка упирается в стержень датчика движения, нормально замкнутый контакт разомкнут, а нормально разомкнутый контакт замкнут, посылая сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга отправляет команду, разрешающую подачу электропитания на электрическое оборудование; когда крепящий винт выходит из кольцевой запирающей выемки болта с распорной трубкой и кожух снимается, распорная трубка покидает стержень датчика движения и датчик движения посылает сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга во взаимодействии с датчиком движения отправляет команду на отключение питания для электрооборудования или включает сигнал аварийной сигнализации.
Вариант реализации 4
На фиг.4 показан третий тип устройства отключения электропитания перед открыванием крышки без использования замка, которое содержит пластину 1 крышки электрического оборудования, кожух 12 болта без замка, крепежный винт 13, болт 5, пружинную шайбу 6, распорную трубку 7, стержень 8 датчика движения, датчик 9 движения и модуль 10 защиты и мониторинга. Пластина 1 крышки электрического оборудования соединяется с кожухом 12 болта без замка с помощью болта 5. Крепящий винт 13 размещен в отверстии на одной стороне кожуха 12 без замка. Датчик 9 движения со стержнем 8 датчика движения размещен в нижней части кожуха 12 без замка. Датчик 9 движения соединен с модулем 10 защиты и мониторинга. Болт 5 заключен в распорную трубку 7. Распорная трубка 7 подпирается снизу пружинной шайбой 6. В распорной трубке 7 предусмотрена кольцевая запирающая выемка, и эта кольцевая запирающая выемка соединяется с крепящим винтом 13. Возможно соединение распорной трубки 7 и кожуха 12 без замка через винтовое соединение без использования крепящего винта 13. Нижняя часть стержня 8 датчика движения упирается в пластину 1 крышки электрического оборудования.
Способ отключения электропитания перед открыванием крышки содержит следующие шаги: закручивание крепящего болта в кольцевую запирающую выемку на болте с распорной трубкой для крепления кожуха к болту с распорной трубкой, стержень датчика движения упирается в пластину крышки электрического оборудования, нормально замкнутый контакт разомкнут, а нормально разомкнутый контакт замкнут, посылая сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга отправляет команду, разрешающую подачу электропитания на электрическое оборудование; когда крепящий винт выходит из кольцевой запирающей выемки болта с распорной трубкой и кожух снимается, стержень датчика движения покидает пластину крышки электрического оборудования и датчик движения посылает сигнал на модуль защиты и мониторинга, а модуль защиты и мониторинга во взаимодействии с датчиком движения отправляет команду на отключение питания для электрооборудования или включает сигнал аварийной сигнализации.
Процесс работы аппарата четвертого типа для обесточивания перед открытием крышки описан ниже. Винт, которым изначально крепится пластина 1 крышки электрического оборудования, откручивается, заменяется болтом 5, к которому прикручивается распорная трубка 7. На распорной трубке 7 предусмотрена кольцевая запирающая выемка. Длинный крепящий болт с распорной трубкой 7 и подпружиненной шайбой 6 вкручивается в пластину 1 крышки электрического оборудования и затягивается. Затем болт накрывается кожухом 12 без замка. Крепящий винт 13 размещен внутри отверстия на одной из сторон кожуха 12 без замка. Датчик 9 движения со стержнем 8 датчика движения размещен в нижней части кожуха 12 без замка. Датчик 9 движения соединяется с модулем 10 защиты и мониторинга, крепящий винт 13 закручивается, так чтобы он вошел в кольцевую запирающую выемку для фиксации кожуха 12 без замка и стержень 8 датчика движения упирался бы в пластину 1 крышки электрического оборудования, при этом нормально замкнутый контакт размокнут и нормально разомкнутый контакт замкнут, посылая сигнал, и модуль защиты и мониторинга отправляет команду, разрешающую подачу электропитания. Когда оборудование требует ремонта, крепящий винт 13 откручивается, кожух 12 без замка снимается, стержень 8 датчика движения приходит в движение, нормально замкнутый контакт замкнут и нормально разомкнутый контакт разомкнут, посылая сигнал, и модуль 10 защиты и мониторинга отправляет команду на последующее отключение питания электрического оборудования. Данное устройство для отключения электропитания перед открыванием крышки может реализовать функцию обесточивания перед открыванием крышки, когда непрофессиональный персонал откручивает крепящий винт 13, и может быть использовано на подстанциях и им подобным с небольшим числом работников.