1.本实用新型涉及煤矿智能化装备领域，具体为一种矿用本安型交换机。
背景技术：2.随着科技的进步，煤炭需求量的增大，为保障煤炭生产的安全、高效，综采工作面机电设备的信息化和集中协同控制是煤炭开采领域的发展趋势，其中关键的是综采工作面各机电设备能通过网络将自身监控状态信息和数据传输到集控中心进行分析、监测和控制，因此煤矿中需要用到大量交换机作为媒介进行信息传输，市场空间较大。
3.目前市场上矿用交换机存在以下问题：
4.1）交换机不少为隔爆型或隔爆兼本安型，由于受煤矿设备相关设计标准所限，壳体壁厚较厚，壳体往往体积较大且笨重。
5.2）另外，信号接口的接线端子放置在交换机腔体内，通信线缆需通过喇叭嘴穿入腔体连接，这样会增加接线工序和时间。如要更换交换机，需将打开盖板拆装，操作起来极为不便。
6.3）交换机壳体信号线缆连接部位缺乏保护，存在信号传输不可靠的隐患。
7.4）煤矿开采工作面由于存在湿度大、灰尘多以及异物碰撞等现实问题，如果将指示灯直接安装于壳体表面，存在指示灯故障频发，壳体内部电路易受损，且不能满足煤矿防爆要求的问题，一些厂家将指示灯直接安装于壳体内部，导致交换机状态指示必须打开壳体检查，无法直观显示。
技术实现要素：8.本实用新型为解决目前矿用交换机接口连线不便、连线不稳定、机体较为笨重以及指示灯无法直观显示的技术问题，提供一种矿用本安型交换机。
9.本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种矿用本安型交换机，包括顶部开口的底壳、安装在底壳顶部开口处的面板、安装在底壳内部的内部电路；底壳前端面安装有快插式的第一连接器和第二连接器；所述第一连接器和第二连接器分别与内部电路对应信号端相连接；底壳前端底面水平向外延伸，延伸段安装有将第一、第二连接器罩住的防护罩，第一连接器位于底壳外部的部分呈管状，管状外壁上下各开有一对销孔，防护罩的顶部与每个第一连接器对应的位置均开有一对销孔，防护罩的每对销孔配有一个u型连接销。
10.本实用新型通过防护罩将第一、第二连接器罩住，对连接器起到保护作用，且无需与底壳做成一体化的结构，节省了制作成本。第一、第二连接器采用常用的快速插头，方便与外部线路的连接。第一连接器以及防护罩上开有销孔，用于u型连接销的插入，可以将外部插头牢牢固定住。
11.进一步的，所述第一连接器一端伸入孔内并通过螺栓实现与底壳的连接；第二连接器通过一个安装座固定在底壳上，所述安装座呈立方结构，焊接在底壳前端的安装孔内，安装座中心开有通孔，第二连接器安装在孔内，第二连接器朝内的一端设有限位板且限位
板通过螺钉与安装座的四角实现连接。
12.第一连接器直接连接在底壳前端面上，第二连接器通过专用的安装座实现连接，连接稳定可靠。
13.进一步的，内部电路配有多个led指示灯，面板上开有多个孔，孔内安装有与led灯一一对应的导光柱，导光柱的一端正对led灯，另一端位于面板表面。
14.导光柱能够将交换机内部的指示灯的光引至面板上，方便对交换机内部工作状态的观察与监控。
15.进一步的，所述面板为厚度8mm的法兰，防护罩厚度为3mm，面板周圈通过螺栓与底壳顶部实现安装，底壳顶部周圈厚度为8mm的法兰，其余部分厚度为3mm。
16.将面板和底壳厚度减小（隔爆型交换机厚度一般为8mm以上）只在连接处加厚，在保证壳体强度的同时，有效减少了交换机重量。
17.本实用新型主要针对市场上矿用交换机普遍存在的一些技术问题进行了解决，具体为：
18.1）本实用新型壳体壁薄，且体积小、重量轻，解决了市场上交换机体积较大且笨重的问题。
19.2）本实用新型信号接口端连线操作简单方便，无需拆装盖板，解决了市场上交换机接线操作不便的问题。
20.3）本实用新型信号接口端采用专用护罩保护，成本较低，解决了交换机壳体接口连线端缺乏保护导致信号传输不可靠的问题。
21.4) 本实用新型选用了专用器件将状态直观显示，解决了市场上交换机无法直观显示的问题。
附图说明
22.图1本实用新型内部电路原理示意图。
23.图2本实用新型所述壳体原理示意图。
24.图3壳体前端面以及防护罩结构示意图。
25.图4安装座结构示意图，a为后视图，b为俯视图，c为前视图。
26.图5导光柱安装示意图。
27.1-底壳，2-面板，3-第一连接器，4-第二连接器，5-防护罩，6-销孔，7-u型连接销，8-安装座，9-导光柱，10-耳式安装孔。
具体实施方式
28.实施例1
29.如图2、3所示，一种矿用本安型交换机，包括顶部开口的底壳1、安装在底壳1顶部开口处的面板2、安装在底壳1内部的内部电路；底壳1和面板2构成壳体；底壳前端面安装有快插式的第一连接器3和第二连接器4；所述第一连接器3和第二连接器4分别与内部电路对应信号端相连接；底壳1前端底面水平向外延伸，延伸段安装有将第一、第二连接器罩住的防护罩5，第一连接器3位于底壳外部的部分呈管状，管状外壁上下各开有一对销孔6（共四个销孔），防护罩5的顶部与每个第一连接器3对应的位置均开有一对销孔6，防护罩5的每对
销孔配有一个u型连接销7；如图3所示，u型连接销穿过防护罩以及第一连接器管壁上的销孔，能够将外部插头固定住；第二连接器4为两个，分布在底壳1前端面的左右两侧，所述第一连接器3为五个，一字排列在两个第二连接器4之间；底壳1的四角均向外延伸且延伸段均竖向开有耳式安装孔10，该安装孔所在延伸段的外缘呈圆弧状，避免磕碰其它部件，安装孔呈椭圆，用于安装固定交换机。连接器是现有公知产品，本实用新型将现有快速插头的一端向外延伸呈管状的部分，便于u型连接销的插入。
30.实施例2
31.如图3、4所示，底壳前端开有多个安装孔，所述第一连接器一端伸入孔内并通过螺栓实现与底壳的连接；第二连接器通过一个安装座8固定在底壳1上，所述安装座8呈立方结构，焊接在底壳1前端的安装孔内，安装座8中心开有通孔，第二连接器4安装在孔内，第二连接器4朝内的一端设有限位板且限位板通过螺钉与安装座8的四角实现连接。
32.实施例3
33.如图1所示，内部电路采用本安电路设计，包括控制主板、电源板、灯板和信号转换模块；电源板向控制主板、灯板和信号转换模块供电；所述控制主板内设信号隔离单元、信号发送与接收单元和信号处理单元，信号隔离单元、信号处理单元分别与信号发送和接收单元相连接，信号处理单元与灯板相连接，外部环网千兆光信号通过信号转换模块输入至信号隔离单元，信号隔离单元输出多路百兆电信号；所述五个第一连接器3有一个与电源板连接用于供电，其余四个与信号隔离单元连接用于输出百兆电信号；第二连接器4与信号转换模块相连接，用于输入外部环网千兆光信号。上述各单元以及模块均采用现有的技术，有多种结构可以实现。
34.实施例4如图2、5所示，内部电路配有多个led指示灯，面板上开有多个孔，孔内安装有与led灯一一对应的导光柱9，导光柱9的一端正对led灯，另一端位于面板2表面。每个灯板上的led指示灯对应一个导光柱。
35.实施例5所述面板2厚度为8mm，防护罩5厚度为3mm，面板2周圈通过螺栓与底壳1顶部实现安装，底壳1顶部周圈为厚度8mm的法兰，其余部分厚度为3mm。
36.以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。
37.本实用新型针对市场上矿用交换机普遍存在的一些技术问题进行了解决，具体实现方式为：
38.1）本实用新型采用本安防爆技术的基本原理以限制能量的原则达到防爆的目的，本安技术在回路正常或异常情况下，可靠地将电路中的能量限制在一个允许的范围内，以保证电气设备发生短路、元件损坏等情况下，不至于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。本实用新型所用控制电路板采用本安电路设计，外壳仅需具备一定防尘、防水、防外物能力即可。壳体设计壁薄，且体积小、重量轻。本发明防护等级不低于ip54。本实用新型所述控制电路板包括控制主板、电源板、灯板、信号转换模块。所述控制主板包括信号发送与接收端、信号处理、信号隔离等部分，支持2路千兆光信号传输、多路百兆电信号输出；另外，通过采用本实用新型两个以上交换机的千兆光信号端口可组成千兆环网进行信号传输；所述电源板用于对系统进行供电；所述灯板为系统状态指示；信号转换模块用于对千兆光信号转千兆电信号进行转换。具体原理框图见附图1所示。
39.2）本实用新型壳体信号接口端部分设计了专用防护罩对外接线与连接器连接部
分进行保护，防护罩上端面设置有专用开孔，专用销子通过专用开孔对信号连接部分固定，确保线路连接稳定、可靠。所述壳体为由面板、底壳组成；所述面板上面固定有状态指示灯；所述底壳包括耳式安装孔、专用防护罩。具体实现方式见附图2所示。
40.3）本实用新型选用了两种专用快插式连接器，实现了壳体内部信号与外部信号的连接。第一连接器：第一连接器1（型号kyf-dy-j4z-m22*1-l
×
m）通过壳体前端面用螺母连接，第一连接器一端与壳体内部控制电路板上对应信号连接，外部信号接线时只需将匹配的插头与其连接，并用专用销子对连接部分固定即可；第二连接器：第二连接器安装于专用安装座上，专用安装座焊接与壳体上，与壳体为一体。本实用新型所述第一连接器共有5个，其中1个用于供电，4个用于连接外部百兆电信号。所述第二连接器共有2个，分别用于连接外部环网千兆光信号。具体实现方式见附图3、4所示。
41.4） 本实用新型选用了一种导光柱并用专用胶与面板进行密封安装固定，将交换机内部信号光传输到面板上，实现了状态显示功能并满足了煤矿工作面恶劣环境及防爆要求。
42.该导光柱是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置，光线是依靠全内反射在其内部传输的。
43.本实用新型所述导光柱是通过在交换机面板上开孔后安装，并用密封胶与面板固定，它将交换机壳体内部pcb灯板上led灯发出的相关状态信号光经导光柱传输到面板上得以实时指示，实现了面板与壳体内部充分密封，避免了指示灯受外界撞击损坏的风险。该设计既合理地增加了产品的使用性能，同时可以满足矿用产品设计的防爆要求，极大地提高了产品在市场上的竞争力。在设计时，具体考虑了以下几点：
44.a导光柱材料的确定
45.导光柱材料选择时，原则上尽量选用透光率高的材料。导光柱采用的光学材料一般有pc、pmma、ps、半透明abs等，导光效果最好的是pc和pmma，都接近90%，pmma比pc透光率高2%～3%，肉眼不容易区分。但pc材质耐温、耐冲击、耐燃性更好，且环保。本成果选用pc材料导光柱。
46.b导光柱长度及直径的确定
47.按每个贴片led为正方形，边长5mm，led发光表面圆的直径为4mm，与每个贴片led对应的导光柱需采用4mm的导光柱。根据测量计算交换机厚度、隔柱、pcb板、led厚度、面板厚度等相关尺寸，反复调节led与导光柱距离，确定了0.2～0.5mm为最佳透光距离。最终导光柱长度依据实际情况而定。
48.具体实现方式见图5所示。
49.本实用新型的技术特点：
50.1、本实用新型采用本安设计控制电路板，信号端口支持千兆光信号传输、多路百兆信号传输，实现了千兆光信号在矿用本安交换机的应用，壳体体积小，重量轻。
51.2、壳体信号接口端部分设计了专用防护罩对外接电缆与连接器连接部分进行保护，防护罩上端面设置有专用开孔，用于对连接部分进行固定。通过选择不同规格设计，可以满足类似壳体设计。
52.3、本实用新型采用了第一连接器与壳体固定，实现了信号传输；设计了专用安装座将第二连接器进行安装，达到了壳体第二连接器部位的向外延伸，实现了第二连接器与
外部线缆操作的便利性。
53.4、本实用新型选用了一种导光柱并进行密封安装，将交换机内部灯板光信号通过该导光柱传输到面板上，实现了状态显示功能，满足了煤矿设备的防爆要求。
54.5、本实用新型所述导光柱适用于类似密封要求严格、壳体内部结构复杂，但须对内外部光信号传输的各种场合。
技术特征：1.一种矿用本安型交换机，包括顶部开口的底壳（1）、安装在底壳（1）顶部开口处的面板（2）、安装在底壳（1）内部的内部电路；其特征在于，底壳（1）前端面安装有快插式的第一连接器（3）和第二连接器（4）；所述第一连接器（3）和第二连接器（4）分别与内部电路对应信号端相连接；底壳（1）前端底面水平向外延伸，延伸段安装有将第一、第二连接器罩住的防护罩（5），第一连接器（3）位于底壳（1）外部的部分呈管状，管状外壁上下各开有一对销孔（6），防护罩（5）的顶部与每个第一连接器（3）对应的位置均开有一对销孔（6），防护罩（5）的每对销孔配有一个u型连接销（7）。2.如权利要求1所述的矿用本安型交换机，其特征在于，第二连接器（4）为两个，分布在底壳（1）前端面的左右两侧，所述第一连接器（3）为五个，一字排列在两个第二连接器（4）之间。3.如权利要求2所述的矿用本安型交换机，其特征在于，底壳（1）前端开有多个安装孔，所述第一连接器（3）一端伸入孔内并通过螺栓实现与底壳（1）的连接；第二连接器（4）通过一个安装座（8）固定在底壳（1）上，所述安装座（8）呈立方结构，焊接在底壳（1）前端的安装孔内，安装座（8）中心开有通孔，第二连接器（4）安装在孔内，第二连接器（4）朝内的一端设有限位板且限位板通过螺钉与安装座（8）的四角实现连接。4.如权利要求3所述的矿用本安型交换机，其特征在于，内部电路采用本安电路设计，包括控制主板、电源板、灯板和信号转换模块；电源板向控制主板、灯板和信号转换模块供电；所述控制主板内设信号隔离单元、信号发送与接收单元和信号处理单元，信号隔离单元、信号处理单元分别与信号发送和接收单元相连接，信号处理单元与灯板相连接，外部环网千兆光信号通过信号转换模块输入至信号隔离单元，信号隔离单元输出多路百兆电信号；所述五个第一连接器（3）有一个与电源板连接用于供电，其余四个与信号隔离单元连接用于输出百兆电信号；第二连接器（4）与信号转换模块相连接，用于输入外部环网千兆光信号。5.如权利要求1-4任一项所述的矿用本安型交换机，其特征在于，内部电路配有多个led指示灯，面板上开有多个孔，孔内安装有与led灯一一对应的导光柱（9），导光柱（9）的一端正对led灯，另一端位于面板（2）表面。6.如权利要求5所述的矿用本安型交换机，其特征在于，所述导光柱（9）采用pc材质制成，导光柱（9）直径为4mm，与led灯的间距为0.2-0.5mm。7.如权利要求1-4任一项所述的矿用本安型交换机，其特征在于，所述面板（2）为厚度8mm的法兰，防护罩（5）厚度为3mm，面板（2）周圈通过螺栓与底壳（1）顶部实现安装，底壳（1）顶部周圈厚度为8mm的法兰，其余部分厚度为3mm。8.如权利要求5所述的矿用本安型交换机，其特征在于，所述面板（2）为厚度8mm的法兰，防护罩（5）厚度为3mm，面板（2）周圈通过螺栓与底壳（1）顶部实现安装，底壳（1）顶部周圈厚度为8mm的法兰，其余部分厚度为3mm。9.如权利要求1-4任一项所述的矿用本安型交换机，其特征在于，底壳（1）的四角均水平向外延伸且延伸段均竖向开有耳式安装孔（10）。10.如权利要求8所述的矿用本安型交换机，其特征在于，底壳（1）的四角均向外延伸且延伸段均竖向开有耳式安装孔（10）。
技术总结本实用新型涉及煤矿智能化装备领域，具体为一种矿用本安型交换机。解决了目前矿用交换机接口连线不便、连线不稳定、机体较为笨重以及指示灯无法直观显示的技术问题。一种矿用本安型交换机，包括顶部开口的底壳、安装在底壳顶部开口处的面板、安装在底壳内部的内部电路；底壳前端面安装有快插式的第一连接器和第二连接器；所述第一连接器和第二连接器分别与内部电路对应信号端相连接；底壳前端底面水平向外延伸，延伸段安装有将第一、第二连接器罩住的防护罩，第一连接器位于底壳外部的部分呈管状，管状外壁上下各开有一对销孔，防护罩的顶部与每个第一连接器对应的位置均开有一对开有销孔，每个销孔配有U型连接销。每个销孔配有U型连接销。每个销孔配有U型连接销。
技术研发人员：侯春军 薛平利 赵云会 闫培峰 关锋 晋美娟
受保护的技术使用者：山西平阳重工机械有限责任公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/7/5
