DE2429319A1

DE2429319A1 - Eigensicheres stromversorgungsgeraet

Info

Publication number: DE2429319A1
Application number: DE2429319A
Authority: DE
Inventors: Alan Norman Greenwood
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1973-07-31
Filing date: 1974-06-19
Publication date: 1975-02-13
Also published as: GB1441808A; FR2239790A1; US3955132A

Description

Patentanwälte *·\ ι ο η ο 1

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Dip!. Ing. Karl A. arose Dipl. Ing. D. Karl Brose

D-8023 München-Pullach WMM»Str.2,T.MdM. 7930570,7931782

vI/Pz " München-Pullach, 19. Juni 197*1

COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London 'SVJlX 7AE₁ England

Eigensicheres Stromversorgungsgerät

Die Erfindung betrifft ein eigensicheres Stromversorgungsgerät. In der britischen Normbeschreibung Nr. 36I8 ist ein eigensicheres Gerät als ein Gerät definiert, welches so konstruiert ist, daß dann» wenn es unter den Bedingungen installiert und arbeitet, die von der Amtsperson festgesetzt wurden, jegliche elektrische Funkenbildung, die während der- normalen Betriebsweise auftreten könnte, entweder im Gerät oder in dem zugeordneten Stromlauf, nicht die Möglichkeit besitzt, eine Zündung des vorgeschriebenen entzündbaren Gases oder Dampfes zu bewirken.

Bei vielen Anwendungsfällen für Stromversorgungsgeräte ist es erforderlich, eigensichere Geräte zu verwenden, um jedes Risiko einer Explosion zu vermeiden. Ein spezielles Beispiel eines solchen Anwendungsfalles ist der Kohlebergbau, bei welchem entzündbare Gase auftreten karth und wobei jeglicher Funke eine Explosion des entzündbaren Gases mit verheerenden Folgen verursachen kann. Ein weiterer Anwendungsfall sind chemische Raffinerieanlagen, bei denen flüchtige Dämpfe, die einen niedrigen Zündungspunkt besitzen, abgegeben werden.

Zur Herstellung einer eigensicheren Stromversorgung wurde bereits

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vorgeschlagen, zwischen die grundlegende elektrische Energie- ^! auelle und die Ausgangsanschlüsse einen strombegrenzenden Wi de τι stand einzuschalten, wobei diese Stromquelle aus einem Hetzteil j oder einer Batterie bestehen kann. Die Verwendung eines stronbe-

enden
grenz/ Widerstandes in Reihe nit der Stromquelle führt zu dem

J Nachteil, daß bei zunehmender Spannung der Quelle auch der Widerstandswert des strombegrenzenden Widerstandes um einen großen j Betrag erhöht werden muß, um die elften sicheren Ausgangsbedingunren aufrecht zu erhalten, so daß also oberhalb einer bestimmten Spannung die zur Verfügung stehende Leistung progressiv reduziert wird. Wenn die Quelle aus einer Batterie besteht, so ergibt sich, daß der Spannungsverlust über dem Widerstand zu einer baldigen Entladung der Batterie führt.

Es ist erforderlich, daß der Wert des strombegrenzenden Widerstandes ausgewählt x^erden muß, wenn die Spannung an der Quelle ihren höchsten Viert hat und es muß daher ein hoher Prozentsatz an Verlustspannung auftreten, wenn eine Entladebedingung der Batterie erreicht wird.

Um die bei der Verwendung eines strombegrenzenden Widerstandes auftretenden Nachteile zu beseitigen, wurde bereits vorgeschlagen, eine Zenerdiode zu verwenden, um den strombegrenzenden Widerstand und die Stromversorgungsquelle kurz zu schließen. Dies führt zu einer gewissen Erhöhung der Ausgangsleistung, da die Zenerdiode die Spannung am äußeren Stromkreis begrenzt und somit der Wert des strombegrenzenden Widerstandes von einem Wert reduziert werden kann, der erforderlich sein würde, wenn keine Diode verwendet wird. Eine weitere Verbesserung ließ sich dadurch erzielen, daß man den strombegrenzenden Widerstand in zwei in Reihe geschaltete Teile aufteilte und daß man die Zenerdiode über die Stromquelle und nur einen dieser Teile oder Abschnitte schaltete.

Wenn eine Netz-Stromversorgung verwendet wird, muß die Ausrüstung

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in einem feuersicheren Kasten eingeschlossen werden, was bedeutet, daß nur die Ausgangsanschlüsse eigensicher sein müssen. Die Verwendung eines feuersicheren Kastens ist je,doeh für eine tragbare Ausrüstung nicht praktisch und es ist gewöhnlich erforderlich, eine Batterie als Spannungsquelle hinzuzufügen, so daß die Eigenschaften hinsichtlich der Eigensicherheit der Schaltung bzw. des Stromkreises auf die Batterieanschlüsse hinausläuft.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein eigensicheres Stromversorgungsgerät zu schaffen, welches tragbar ist und welches insbesondere an den Batterieanschlüssen eigensicher ausgebildet,ist, an welchen eine Funkenbildung, insbesondere unter Vibrationsbedingungen und bein Austausch der Batterie auftreten kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei dem eigensicheren Stromversorgungsgerät, welches von einer Batterie aus versorgt wird und einen strombegrenzenden Widerstand enthält, die Batterie in wenigstens zwei in Reihe geschaltete Abschnitte aufgeteilt und jeder Abschnitt ist durch ein einzelnes unipolares oder in einer Richtung leitendes Element geshuntet.

Das unipolare Element besteht in bevorzugter Weise aus einer Diode und jeder Abschnitt der Batterie kennzeichnet bei einer bevorzugten Ausführungsform einen geeigneten gleichen Wert. Es können auch eine Vielzahl von Abschnitten, also mehr als zwei vorgesehen sein, wobei jeder Abschnitt durch sein einzelnes Elementgeshunte t sein kann. Die Überbrückung oder Polarität verläuft in der gleichen Richtung hinsichtlich der Leitfähigkeit und zwar für jeden Abschnitt. In bevorzugter Weise enthält das Gerät auch eine Spannungsregeleinrichtung.

Der strombegrenzende Widerstand ist in bevorzugter Weise an die Ausgangsseite der Batterie angeschlossen und zwar an der Verbindungsstelle mit den shuntenden in einer Richtung leitenden Elementen»

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ι Der strombegrenzende Widerstand kann in zwei Abschnitte aufgeteilt sein, die in bevorzugter Weise gleiche Werte aufweisen, wobei die Abschnitte jeder an einem Ende an die Batterie an der Ausgangsseite der Verbindungsstelle der Batterie mit dem in einer Richtung leitenden Element verbunden sind. Es besteht auch die Möglichkeit, den strombegrenzenden Widerstand in eine Anzahl von Abschnitten aufzuteilen und einen Abschnitt des Widerstandes nahe und in Reihe mit jedem Abschnitt der Batterie zu schalten.

Die spannungsregeInde Einrichtung kann aus einer Zenerdiode bestehen. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die spannungsregelnde Einrichtung aus einem spannungsregeInden Schaltkreis besteht.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform nach der Erfindung kann eine Zenerdiode die spannungsregeInde Schaltung shunten.

V/eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 schematisch Stromlaufpläne des Gerätes, wobei ähnliche Teile in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Gemäß Figur 1 besteht das Gerät aus einer Batterie 1, die in zwei gleiche Abschnitte 2, 3 aufgeteilt ist. Der Abschnitt 2 wird durch eine Festkörperdiode 4, und der Abschnitt 3 durch eine Festkörperdiode 5 geshuntet. Der obere Anschlußpunkt der Batterie 1 führt zum Ausgangsanschiuß 6 und zwar über einen strombegrenzenden Widerstand 7· Eine Zenerdiode 8 ist an die Anschlüsse 6 angeschaltet und shuntet effektiv die Batterie ein.

Diese Schaltung sorgt für eine beträchtliche Erhöhung der Ausgangsleistung im Vergleih zu früheren bekannten Schaltungen, da

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• dadurch eine gesamte Schaltung eigensicher ausgebildet wird. Der Wert des Widerstandes 7 wird am Anfang so ausgewählt, daß die Ausgangsanschlüsse 6 eigensicher sind und es sei erwähnt, daß bei Auftreten eines Kurzschlusses an irgendeiner Stelle in der Schaltung, wenn dann die Schaltung zur Batterie hin unterbrochen wird, aufgrund der Wirkung der Dioden 4 oder 5 jegliche Funkenbildung effektiv unterdrückt wird bzw. auf einem solch niedrigen Wert gehalten wird, daß keine Gefahr mehr besteht. Wenn somit der Abschnitt 2 unterbrochen wird, so fließt der Strom aus dem Abschnitt 3 über die Diode 4. Der Abschnitt 2 wird somit effektiv durch .die Spannung des Abschnitts 3 geshuntet und die Energie im Abschnitt steht nicht für die Funkenbildung im Sp.alt im Abschnitt zur Verfügung.

Es sei hervorgehoben, daß die Batterie 1 in genau so viel Abschnitte aufgeteilt werden kann als sie Zellen besitzt und daß auch die Anzahl der Dioden erhöht werden kann, so daß jede Zelle durch ihre eigene Diode überbrückt ist.

Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung von Figur 1, wobei der Widerstand 7 von Figur 1 in zwei Teile oder Abschnitte 9 und 10 aufgeteilt wurde, die jeweils an die Ausgangs· enden der Abschnitte 2 und 3 angeschlossen sind. Diese Anordnung führt zu einer abgeglicheneren Schaltung als diejenige von Figur 1. Die Widerstände 9 und 10 können alternativ auch so eingeschaltet werden, daß sie zwischen der Zenerdiode 8 und den Dioden 4, 5 gelegen sind.

Um den Ruhestrom zu reduzieren, der durch die Zenerdiode fließt, kann ein Spannungsregler 11 zur Schaltung von Figur 2 hinzugefügt werden, wie dies in Figur 3 wiedergegeben ist. Dieser Regler hält die Spannung gerade unterhalb der Durchbruchsspannung der Zenerdiode 8. Die Zenerdiode wird dann nur wirksam, wenn der Regler 11 ausfällt. Es ist natürlich auch möglich, die Zenerdiode 8 in die Schaltung des Reglers 11 einzubeziehen.

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Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung I dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung I von Bedeutung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

l»\Eigensicheres Stromversorgungsgerät mit einer Batterie und

m strombegrenzenden Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie In eine Vielzahl von Abschnitten (2, 3) aufgeteilt ist, die in Reihe geschaltet sind ,und daß jeder Abschnitt jextfeils durch ein eigenes in einer Richtung leitendes Element (4, 5) überbrückt ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes in einer Richtung leitende Element (4, 5) aus einer Diode besteht und daß jedes Element den gleichen Wert bzw. Kennlinie besitzt und daß die Abschnitte der Batterie gleichen Spannungswert besitzen»
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (2, 3) in der gleichen Richtung wie die anderen Abschnitte durch sein jevreiliges Element (4, 5) geshuntet ist»
4. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsregeleinrichtung (8, 11) vorgesehen ist.
5» Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsregeleinrichtung eine Zenerdiode enthält.
6, Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsregeleinrichtung aus einer Spannungsregelschaltung besteht.
7. Gerät nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß der strombegrenzende Widerstand in zwei Widerstandsabschnitte (9, 10) aufgeteilt ist, und daß jeder Abschnitt mit einem getrennten Ausgangsende der Batterie (1) verbunden ist.

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8, Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Widerstandsabschnitte (9, 10) in einer Schaltung enthalten sind, die einen Abschnitt der Batterie (2, 3), ein in einer Richtung leitendes Element (4, 5) und den Widerstand (9, 10) enthält.

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