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Elektrischer Sicherheitszünder für Bergwerke
Die vorliegende Erfindung hat einen elektrischen Sicherheitszünder für Bergwerke zum Gegenstand, der gegen unwillkürliche Zündung durch elektrische Fremdströme mittels einer Sicherungsvorrichtung geschützt ist. Diese Sicherungsvorrichtung enthält einen Kontaktgeber, der bei Ruhestellung gleichzeitig die beiden Zündleitungen des Zünders sowie den Erdungsdraht der Metallhüllen des Zünders und der Vorrichtung kurzschliesst, und ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kontaktgeber vom Bedienungsstand des Zünders aus gesteuert wird.
Es ist bekannt, dass die Verwendung von elektrischen Zündern, die an sich eine grosse Zahl von Vorteilen gegenüber gewöhnlichen Zündern mit Zeitzündschnur aufweisen, in Bergwerken gewisse Gefahren beinhalten kann : so können nämlich bei der Vorbereitung einer Schussserie elektrische Fremdströme oder Influenzerscheinungen auftreten, die wenn sie in den Zünderstromkreis gelangen, unwillkürliche und ungewollte Explosionen verursachen können.
Es versteht sich von selbst, dass, je empfindlicher ein Zünder bei normalem Funktionieren gegenüber schwachen Strömen ist, er auch eine umso grössere Empfindlichkeit gegenüber ungewollten Fremdströmen aufweist.
Anderseits erfordert die moderne Bergwerkstechnik Einrichtungen, die es gestatten, eine immer grössere Zahl von Schüssen vorzubereiten, so dass die elektrischen Zünder auch nicht allzuviel Energie verbrauchen dürfen. Ansonsten würde sich nämlich die Einrichtung einer elektrischen Zündung ausserordentlich schwierig gestalten und entweder zu starke Generatoren oder eine zu starke Isolierung des Zündungskreises erfordern.
Es wurden schon verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um die Zünder so gut als möglich gegen Fremdströme zu schützen, doch waren all diese Lösungen entweder unvollständig oder aber es wurde dadurch die Empfindlichkeit der ganzen Anlage derart herabgesetzt, dass die Einrichtung zur Zündung verstärkt werden musste, was die oben erwähnten Nachteile mit sich bringt.
Weiterhin ist z. B. ein elektrischer Zünder bekannt, der ausser dem Zünderstromkreis einen dritten, mit der Zünderhülle elektrisch leitend verbundenen Leiter enthält. Dieser dritte Leiter kann mit dem Zünderstromkreis ausserhalb des Zünders elektrisch leitend verbunden sein ; vorzugsweise ist dieser Leiter mit den Leitern des Zünderstromkreises durch einen absetzbaren Nebenschluss verbunden, der einen niedrigen Widerstand aufweist.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein elektrischer Sicherheitszünder für Bergwerke, welcher gegen Zündung durch elektrische Fremdströme mittels einer Sicherungsvorrichtung geschützt ist, die aus einem Kontaktgeber besteht, der in Ruhestellung gleichzeitig die beiden Zündleitungen des Zünders und den Erdungsdraht der Metallhullen des Zünders und der Vorrichtung kurzschliesst, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kontaktgeber vom Bedienungsstand des Zünders aus bedient wird.
Diese Kurzschliessung jedes Zünders schliesst jede Möglichkeit einer Potentialdifferenz zwischen dem Zündkreis und der Metallhülle des Zünders und/oder zwischen jeder der Leitungen aus. Eine solche Spannungsdifferenz könnte eine vorzeitige Zündung des Zündungskreises oder der Zünder verursachen, entweder durch innere Funkenentladung oder infolge Joule'scher Erwärmung, hervorgerufen durch Induktionsströme.- Erst gemäss der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, diese Sicherheitszünder wirklich gefahrlos zu
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handhaben, da bisher immer damit gerechnet werden musste, dass beim Entfernen der Sicherheitskontakte sich aus irgendeinem der vorher angeführten Gründe die Ladung vorzeitig entzünden konnte,
wobei ausserdem das Entfernen der Sicherheitseinrichtungen bisher stets eine relativ komplizierte und zeitraubende Angelegenheit dargestellt hatte.
Wie aus nachstehender Beschreibung ersichtlich, kann man drei Ausführungsarten der Sicherungsvorrichtung unterscheiden : eine elektromagnetische, eine elektrothermische und eine pneumatische.
Die beigeschlossene Zeichnung stellt schematisch und als Muster drei Ausführungsarten des Zünders im Sinne vorliegender Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung hierauf zu beschränken.
Fig. 1 ist ein Axialschnitt der ersten Ausführungsart, Fig. 2 ist eine Draufsicht derselben, Fig. 2 und 2a bzw. 3 und 3a sind analoge Zeichnungen der beiden andern Ausführungsarten ; Fig. 2b ist ein grösser herausgezeichnetes Detail der Fig. 2.
Fig. 1 stellt eine elektromagnetische Sicherungsvorrichtung dar. Der Zünder 1 ist mit einer Stromquelle am Bedienungsstand durch 2 isolierte Leitungen 8 verbunden. Ein blanker Draht 9 erdet die Metallhüllen 7 der Sicherungsvorrichtung und 7a des Zünders.
Die Sicherungsvorrichtung 7 enthält zwei Verschlussstücke 6, zwischen denen ein. Elektromagnet 3 angebracht ist, dessen Anker 3a mit einem Kontaktgeber 2 kraftschlüssig verbunden ist, der drei Radialkontakte 4, die mit den beiden Zuführungsdrähten 8 bzw. dem Draht 9 verbunden sind, kurzschliesst.
Eine Feder 10 hält den Kontaktgeber geschlossen, so lange der Elektromagnet nicht erregt wird. Das Ganze ist auf einem Isolierkörper 5 angebracht. Zwei Leitungen 11 verbinden ebenfalls den Elektromagneten 3 mit dem nicht eingezeichneten Bedienungsstand.
Es ist ersichtlich, dass, solange die Drähte 11 nicht mit Strom beschickt werden, der Zünder kurzgeschlossen bleibt und nicht gezündet werden kann.
Fig. 2 stellt eine elektrothermische Sicherungsvorrichtung dar. Man erkennt die gleichen Elemente wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszahlen. Der Isolierkörper 5 umschliesst einen Kontaktgeberschaft 12 mit einem Kontaktkopf 2 und eine Feder 14, die bestrebt ist, den Kontakt zu öffnen. Der Kontakt wird durch einen Zurückhaltungsansatz 3 geschlossen gehalten, der in den Schaft 2 mittels einer dielektrischen Masse 10 eingekittet ist.
Diese dielektrische Masse 10, deren Zusammensetzung vorzugsweise auf. Schwefelbasis beruht, schmilzt bei einer Temperatur zwischen 500 und 200 C. In ihrem Inneren befindet sich ein Heizwiderstand 13, der durch zwei mit dem Bedienungsstand verbundenen Leitungen 11 mit Strom versorgt wird.
Als Variante könnte auch ein Kontaktgeber vorgesehen werden, der sich durch die Wärmeausdehnung eines mechanischen Elementes infolge des Joule'schen Effektes des Widerstandes 13, der durch die Leitungen 11 mit Strom versorgt wird, öffnet.
Man sieht, dass der Zünder sich nicht entzünden kann, so lange die Leitungen 11 nicht unter Strom gesetzt werden.
Fig. 3 stellt eine pneumatische Sicherungsvorrichtung dar. Man erkennt wieder die gleichen Elemente, der Isolierkörper 5 jedoch umschliesst einen Kontaktgeber 2, der durch eine Feder 12 geschlossen gehalten wird. Oberhalb dieses Kontaktgebers, dessen Basis einen Kolben bildet, befindet sich ein Zylinder 11, der eine Schutzmembran 3 umschliesst, und mit einem Luftrohr 10 in Verbindung steht, das gleichfalls mit dem Bedienungsstand verbunden ist.
Bei dieser Variante kann sich der Zünder so lange nicht entzünden, als nicht vom Bedienungsstand' aus Druck in die Leitung 10 geschickt wird.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen stellt die Kurzschliessung der beiden Zündungsleitungen und des Erdungsdrahtes der Metallhüllen eine vollkommene Sicherung dar. Der Zünder ist so vor einer unwillkürlichen Zündung durch Induktionsstrom oder Streustrom, der entweder Funken oder eine gefährliche Erwärmung hervorrufen könnte, geschützt.
Der Vorteil dieser Einrichtung besteht vor allem darin, dass die Sicherungsvorrichtungen nur vom Zündbedienungsstand aus unter Strom gesetzt, d. h. unwirksam gemacht werden können und dies im letzten Augenblick vor der Zündung, nachdem alle Sprenglöcher geladen und die Zünder angeschlossen sind.
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Electric safety igniter for mines
The present invention relates to an electrical safety igniter for mines which is protected against involuntary ignition by external electrical currents by means of a safety device. This safety device contains a contactor which, when in the idle position, simultaneously short-circuits the two ignition lines of the igniter and the ground wire of the metal sheaths of the igniter and the device, and is characterized in that this contactor is controlled from the control station of the igniter.
It is known that the use of electric detonators, which in themselves have a large number of advantages over conventional detonators with time fuses, can involve certain dangers in mines: for example, when preparing a series of shots, external electrical currents or influences can occur get into the ignition circuit, can cause involuntary and unintentional explosions.
It goes without saying that the more sensitive an igniter is to weak currents during normal functioning, the greater the sensitivity to unwanted external currents.
On the other hand, modern mining technology requires facilities that allow an ever larger number of shots to be prepared so that the electric detonators must not consume too much energy. Otherwise it would be extremely difficult to set up an electrical ignition and would require either too powerful generators or too much insulation of the ignition circuit.
Various solutions have already been proposed to protect the detonators as well as possible against external currents, but all of these solutions were either incomplete or the sensitivity of the entire system was reduced to such an extent that the ignition device had to be reinforced, which the brings with it the disadvantages mentioned above.
Furthermore, z. B. an electric detonator is known which, in addition to the detonator circuit, contains a third conductor connected to the detonator shell in an electrically conductive manner. This third conductor can be electrically conductively connected to the igniter circuit outside the igniter; this conductor is preferably connected to the conductors of the igniter circuit by a removable shunt which has a low resistance.
The subject of the present invention is an electrical safety igniter for mines, which is protected against ignition by external electrical currents by means of a safety device which consists of a contactor, which in the rest position simultaneously short-circuits the two ignition lines of the igniter and the ground wire of the metal shells of the igniter and the device, which is characterized in that the contactor is operated from the control station of the igniter.
This short-circuiting of each detonator rules out any possibility of a potential difference between the ignition circuit and the metal shell of the detonator and / or between each of the lines. Such a voltage difference could cause premature ignition of the ignition circuit or the igniter, either by internal spark discharge or as a result of Joule heating caused by induction currents.- Only according to the present invention is it now possible to really safely close this safety igniter
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handle, as previously it had to be expected that the charge could ignite prematurely when the safety contacts were removed for any of the reasons listed above,
in addition, the removal of the safety devices has always been a relatively complicated and time-consuming matter.
As can be seen from the description below, a distinction can be made between three types of safety device: an electromagnetic, an electrothermal and a pneumatic one.
The accompanying drawing shows, schematically and as a sample, three types of embodiment of the detonator within the meaning of the present invention, without, however, restricting the invention thereto.
Fig. 1 is an axial section of the first embodiment, Fig. 2 is a plan view of the same, Figs. 2 and 2a and 3 and 3a are analogous drawings of the other two embodiments; FIG. 2b is a detail of FIG. 2 drawn out in greater detail.
1 shows an electromagnetic safety device. The igniter 1 is connected to a power source at the control station by two insulated lines 8. A bare wire 9 grounds the metal shells 7 of the fuse and 7a of the igniter.
The safety device 7 contains two locking pieces 6, between which a. Electromagnet 3 is attached, the armature 3a of which is non-positively connected to a contactor 2, which short-circuits three radial contacts 4, which are connected to the two supply wires 8 or the wire 9.
A spring 10 keeps the contactor closed as long as the electromagnet is not energized. The whole thing is attached to an insulating body 5. Two lines 11 also connect the electromagnet 3 to the operator's station (not shown).
It can be seen that as long as the wires 11 are not supplied with current, the igniter remains short-circuited and cannot be ignited.
FIG. 2 shows an electrothermal fuse device. The same elements as in FIG. 1 can be seen with the same reference numbers. The insulating body 5 encloses a contactor shaft 12 with a contact head 2 and a spring 14 which strives to open the contact. The contact is kept closed by a retaining lug 3 which is cemented into the shaft 2 by means of a dielectric compound 10.
This dielectric mass 10, whose composition is preferably based. Based on sulfur, it melts at a temperature between 500 and 200 C. Inside there is a heating resistor 13, which is supplied with electricity by two lines 11 connected to the control station.
As a variant, a contactor could also be provided which opens as a result of the thermal expansion of a mechanical element as a result of the Joule effect of the resistor 13, which is supplied with current through the lines 11.
It can be seen that the igniter cannot ignite as long as the lines 11 are not energized.
3 shows a pneumatic safety device. The same elements can be seen again, but the insulating body 5 encloses a contactor 2 which is held closed by a spring 12. Above this contactor, the base of which forms a piston, there is a cylinder 11 which encloses a protective membrane 3 and which is connected to an air tube 10 which is also connected to the control station.
In this variant, the igniter cannot ignite as long as pressure is not sent into the line 10 from the operator's station.
In all of the described embodiments, the short-circuiting of the two ignition lines and the ground wire of the metal sheaths represents a complete fuse. The igniter is thus protected from involuntary ignition by induction current or stray current which could either cause sparks or dangerous heating.
The main advantage of this device is that the safety devices are only energized from the ignition control station. H. can be made ineffective and this at the last moment before the ignition, after all the blast holes have been charged and the detonators connected.
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