DE2911986C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für gefährdete bzw. Gefährdungen auslösende Betriebsein­ richtungen, insbesondere des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, mit einer Auslösevorrichtung, die im Ge­ fahrenfall die über einen Generator erzeugte und einen Kondensator gespeicherte Ladung für die Inbetriebsetzung der Sicherheitseinrichtung, insbesondere für die Aus­ lösung des Zünders eines kleinkalibrigen Detonators freigibt. Außerdem betrifft die Erfindung eine Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und ein Verfahren zur Sicherung von Betriebseinrichtungen, insbesondere gegen Brandschäden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Durch derartige Sicherheitseinrichtungen werden insbe­ sondere im untertägigen Berg- und Tunnelbau Großmaschi­ nen wie Streckenvortriebsmaschinen, Lademaschinen und Transporteinrichtungen vor der Beschädigung oder Ver­ nichtung durch Brand, insbesondere durch Selbstent­ zündung, geschützt. Dies ist insbesondere dort zweck­ mäßig und notwendig, wo aufgrund der hohen Temperaturen in den Grubenbauen Selbstentzündungen zu befürchten sind. Im Steinkohlenbergbau bzw. in gasführenden bzw. Gas­ ausbrüchen neigenden Mineralien und Schichten sind bei derartigen Bränden nicht nur Schäden an den Betriebs­ einrichtungen sondern auch Unglücke größeren Ausmaßes wie Gasexplosionen und Grubenbrände zu befürchten.

Es ist bekannt, den gefährdeten bzw. den Gefährdungen auszulösenden Betriebseinrichtungen Löschmittelflaschen o. ä. Einrichtungen zuzuordnen, die im Gefahrenfall z. B. durch den Führer der Betriebseinrichtung ausgelöst werden. Dabei ist es wichtig, daß die in der Regel aus mehreren Flaschen bestehende Löscheinrichtung insgesamt gleich­ zeitig ausgelöst wird. Die bekannte Sicherheitsein­ richtung besteht aus einem den einzelnen Löschmittel­ flaschen zugeordneten Ventilen, deren Verschluß über eine Feder und einen Sicherheitsring gehalten werden. Der Sicherheitsring des auch als Scherkapsel be­ zeichneten Ventils wird im Gefahrenfall durch einen Detonator zerstört, so daß sich das Ventil mit einem Schlag öffnet. Die einzelnen Detonatoren der Lösch­ mittelflaschen werden über eine zentral angebrachte Auslösevorrichtung gezündet. Die Auslösevorrichtung besteht aus einem Generator und einem Kondensator, wobei mit Hilfe des Generators in bekannterweise die für die Zündung notwendige Spannung erzeugt wird. Der Kondensator trägt dafür Sorge, daß auf jeden Fall nur die für die Zündung notwendige Spannung auf die Zünder weitergeleitet wird.

Als Generator und Kondensator werden die aus der untertägigen Sprengtechnik bekannten Zündmaschinen verwendet. Nachteilig dabei ist, daß die bekannte Sicherheitseinrichtung mit ihrer Auslösevorrichtung nicht selbständig arbeitet, sondern jeweils eine Betätigung des Generators voraussetzt. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß Selbstentzündungsbrände an derartigen Betriebseinrichtungen auch nach Außer­ betriebnahme dieser Einrichtungen und bei Abwesenheit des Betriebspersonals auftreten. In diesen Fällen sind die Betriebseinrichtungen über die bekannten Sicher­ heitseinrichtungen nicht zu schützen. Nachteilig ist weiterhin, daß die Funktionsfähigkeit derartiger Sicher­ heitseinrichtungen nur unter Zuhilfenahme weiterer auf­ wendiger Geräte überprüft werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicher­ heitseinrichtung mit Auslösevorrichtung zu schaffen, die als Selbstauslösevorrichtung über lange Zeit ein­ satzbereit ist und bei der die Funktionstüchtigkeit unabhängig von Zusatzgeräten ermittelt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Sicherheitseinrichtungen durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 und durch die im Kennzeichen des Anspruchs 8 genannten Merkmale gelöst und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Kennzeichen des Anspruchs 9 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Sicherheits­ einrichtung mit Auslösevorrichtung über einen mehrere Stunden umfassenden Zeitraum betriebsbereit ist, nämlich solange, wie der Kondensator die über den Generator aufgegebene und für die Zündung des Zünders notwendige Spannung gewährleistet. Die für den Zünder notwendige Spannung wird dabei nicht über den Generator unmittel­ bar ausgelöst und weitergeführt, sondern durch Betätigung des vom Generator unabhängigen Auslösers. Die für die Funktionskontrolle vorgesehenen Leuchtdioden sind so ge­ schaltet, daß sie die im Kondensator gespeicherte Spannung nur in vorgesehenem und geringem Maße verbrauchen können.

Die zur Ladeerhaltung des Kondensators vorgesehenen Zenerdioden werden zweckmäßig in Serie geschaltet. Sobald die Kondensatorspannung unter der Zenerdiodenspannung liegt, ist so gewährleistet, daß der Kondensator auch bei unsachgemäßer Behandlung nicht entladen werden kann. Die Schaltung ist damit so ausgelegt, daß für die Lade-, und Zündkontrolle nur kurzfristig Energie des Konden­ sators verbraucht wird. Soll die Lade- und/oder Zünd­ kontrolle erneut durchgeführt werden, ist dieses nach Betätigung bzw. Inbetriebsetzung des Generators jeweils wieder möglich, sobald der Generator den Kondensator über die Zenerdiode geladen hat. Dies hat den Vorteil, daß das Bedienungspersonal jeweils für die Zünd- und Lade­ kontrolle den Kondensator gleichzeitig mitaufladen muß, so daß immer eine Funktionsfähigkeit gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist, daß diese Auslöseein­ richtung bzw. die Gesamtsicherheitseinrichtung unabhängig vom Bordnetz der zu überwachenden Betriebseinrichtung betrieben werden kann.

Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Auslöser von Hand und/oder von einem Temperatur- oder Temperatur- und Gasmelder beeinflußbar ist. Die Sicherheitseinrichtung bzw. ihre Auslösevorrichtung kann somit im Gefahrenfall sowohl von Hand als auch über einen Temperaturfühler oder eine ähnliche an der zu schützenden Betriebseinrichtung angebrachten Über­ wachungsanlage beeinflußt werden, wodurch der Strom­ kreis geschlossen wird.

Insbesondere im untertägigen Bergbau sind häufig wegen der Besonderheiten der Wetterführung derartigen Betriebs­ einrichtungen Bewetterungseinrichtungen zugeordnet. Bei Wetterbetrieb dieser Bewetterungseinrichtungen würde der Erfolg der durch die Sicherheitseinrichtung ausge­ lösten Löscheinrichtungen in Frage gestellt. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in den Stromkreis ein Relais mit Signalabgabe geschaltet ist. Hierüber ist es sowohl möglich, derartige Bewetterungseinrichtungen gleichzeitig mit Betätigung des Auslösers auszuschalten oder aber entsprechende Signale an andere Betriebs­ einrichtungen oder Warneinrichtungen weiterzugeben.

In der Regel wird es zweckmäßig sein, derartige Be­ wetterungseinrichtungen vor Inbetriebnahme der Sicher­ heitseinrichtung auszuschalten. Daher sieht die Er­ findung vor, daß an den Stromkreis eine Verzögerungs­ schaltung angelegt ist. Hierdurch kann auf einfache Weise für die notwendigen Abschaltungen oder sonstigen Sicherheitshilfsmaßnahmen der notwendige Zeitvorsprung erreicht werden. Nach einer anderen Ausbildung ist vorgesehen, daß vor oder in dem Zünder, der wie bekannt eine chemisch/mechanische Auslösung bewirkt, eine Ver­ zögerungsladung angeordnet ist. Auch hiermit ist er­ reichbar, daß die betreffenden Bewetterungsanlagen ausgeschaltet sind, bevor die Sicherheitseinrichtung anspricht.

Die notwendige schnelle Inbetriebnahme der Sicherheits­ einrichtung kann dadurch erreicht werden, daß der Zünder ein elektromagnetisch zu beeinflussendes Ventil­ verschlußstück ist. Mit Hilfe eines solchen elektro­ magnetisch zu beeinflussenden Ventilstückes ist es möglich, das der Löschmittelflasche zugeordnete Ventil mit einem Ruck zu öffnen. Nach einem weiteren Aus­ führungsbeispiel der Erfindung ist der Generator mit dem Antriebsaggregat der zu überwachenden bzw. zu schützenden Betriebseinrichtung gekoppelt, ist der Stromkreis über einen vom Generator unabhängigen Auslöser zu schließen und sind die Leuchtdioden, die als Lade- und Zündkontrolle dienen, parallel geschaltet. Eine solche Auslösevorrichtung hat den Vorteil, daß die Lade- und Zündkontrolle jederzeit, d. h. solange die zu überwachende Betriebseinrichtung in Betrieb ist, durchgeführt werden kann. Allerdings ist durch den Dauerbetrieb bzw. den längeren Betrieb des Generators mit einem höheren Verschleiß zu rechnen.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit Aus­ lösevorrichtung wird in vorteilhafterweise eingesetzt, indem wie vorgeschlagen, die erzeugte Spannung zunächst gespeichert und nur im Gefahrenfall über den von einem Melder oder von Hand geschlossenen Auslöser zur Zündung durchgeschaltet wird. Nach diesem Verfahren wird in vorteilhafterweise erreicht, daß die für den Gefahren­ fall vorgesehene Spannung über lange Zeit bereitgehal­ ten werden kann und dann für die Zündung und damit Inbetriebnahme der Sicherheitseinrichtung bzw. der Lösch­ einrichtung zur Verfügung steht.

Gleichzeitig wird in besonders geeigneter Weise die Auslösebereitschaft bzw. die Betriebsbereitschaft der Auslösevorrichtung und die Zündbereitschaft des Detonators nur unter Ausnutzung der Spannung des Kondensators, die ober­ halb der Zenerdiodenspannung liegt, überprüft. Die für die eigentliche Auslösung bzw. Zündung notwendige Spannung steht über den vorgesehenen Zeitraum hinweg immer zur Verfügung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Sicher­ heitseinrichtung,

Fig. 2 eine Auslösevorrichtung in Draufsicht und teil­ weise im Schnitt in druckfester Kapselung.

Insbesondere in schlagwettergefährdeten Bereichen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus müssen derartige Auslösevorrichtungen druckfest gekapselt sein, d. h. ihr Gehäuse muß so stark sein, daß es ohne Beschädigung den Druck einer in seinem Inneren auftretenden Schlagwetter­ explosion aushalten kann. Derartige Gehäuse müssen einem Innendruckvon 10 atü standhalten. Ein solches Gehäuse ist in Fig. 2 gezeigt und mit 30 bezeichnet. Außerdem müssen derartige Auslösevorrichtungen so gebaut sein, daß eine mißbräuchliche Benutzung verhindert werden kann. Dies geschieht wie Fig. 2 zeigt dadurch, daß der hier nicht dargestellte Betätigungsgriff bzw. die Kurbel abnehmbar ist. Diese Kurbel wird über die Anschluß­ welle 31 geschoben. Durch Betätigung von Griff und damit der Anschlußwelle 31 wird der in einem Lager 33 gehaltene Generator in Bewegung versetzt, wobei im Inneren des Gehäuses 30 an den Kollektoren des Gene­ rators auch Funken auftreten können. Aus diesem Grunde ist die beschriebene druckfeste Kapselung notwendig. Die mit dem Generator erzeugte Spannung wird über die Klemmen 35, 36 abgenommen.

Der Generator ist in Fig. 1 mit 3 bezeichnet. Die im Generator 3 umgesetzte mechanische Betätigungsenergie wird über die Diode 5 auf den Kondensator 4 geleitet. Der Kondensator 4 ist z. B. so ausgelegt, daß er über die Betätigung der Handkurbel des Generators 3 auf etwa 800 Volt aufgeladen wird.

In den Stromkreis 1 sind parallel die Leuchtdioden 18, 22 geschaltet. Die Leuchtdiode 18 leuchtet z. B. auf, wenn die Ladung überprüft werden soll und die Konden­ satorspannung oberhalb von 800 Volt liegt. Sinkt die Spannung durch den entnommenen Strom, so erlischt die Leuchtdiode 18, da die Durchbruchspannung der zuge­ ordneten Zenerdiode 19 unterschritten wird. Bei der Zündkontrolle leuchtet die Leuchtdiode 22 auf, wenn der Zünder 14 niederohmig ist und die Kondensator­ spannung oberhalb von 800 Volt liegt. Auch hier sichert die hohe Durchbruchspannung der Zenerdiode 23 eine immer ausreichende Kondensatorspannung, d. h. eine Kondensatorspannung von mindestens 800 Volt. Ver­ suche haben gezeigt, daß die Ladung bzw. die im Kondensator 4 gespeicherte Spannung der Auslösevor­ richtung 2 bei üblichen Leckströmen für etwa 10 Stunden ausreicht, um den Zünder z. B. über den Temperaturauslöser oder die Taste noch sicher zur Auslösung zu bringen. Ohne Fremdenergie ist somit für die Zeitspanne eine Überwachung auf Über­ temperatur mit anschließender Löscheinleitung ge­ währleistet. Die Taste, die von Hand betätigt wird, oder bzw. und der Temperaturfühler führen durch Be­ tätigung des Auslösers 8 zum Schließen des Strom­ kreises 1. Der Widerstand 9 und der Überspannungs­ ableiter 11 vervollständigen die Schaltung und sichern eine einwandfreie Funktion auch nach längerer Abwesenheit des Betriebspersonals. Hiermit ist es also erstmals möglich, auch die im nachhinein auf­ tretenden Brände bzw. Beschädigungen derartiger Be­ triebseinrichtungen zu verhindern. Die Überprüfung der Ladeeinrichtung, d. h. des Kondensators und des Zünders erfolgt vor Verlassen der zu überwachenden Betriebseinrichtung.

Über entsprechende Zuleitungen ist der Zündteil der Sicherheitseinrichtung mit der Auslösevorrichtung 2 gekoppelt. Die Kabel bzw. Leitungen sind über die Klemmschrauben 15, 16 an die Auslösevorrichtung ge­ koppelt. Dabei können die mit 15, 16 gekennzeichneten Klemmschrauben identisch mit den mit 35, 36 gekenn­ zeichneten Klemmen am Gehäuse 30 der Auslösevorrichtung 2 sein.

Neben der geschilderten Antriebsform des Generators, ist es auch denkbar, den Generator durch Anflanschen an eine Antriebsmaschine bzw. an die zu überwachende Betriebseinrichtung zu betätigen. Dabei wird der Kon­ densator dann laufend aufgeladen, so daß die vorge­ sehene Absicherung über die in Serie geschalteten Zenerdioden 19, 23 nicht zwingend ist.

Die über den Temperaturmelder oder die Taste gegebene Gefahrenmeldung kann über das im Stromkreis 1 zuge­ schaltete Relais 25 weitergegeben werden. Das Relais 25 kann darüber hinaus auch dazu dienen, gefährdete oder aber den Löschvorgang in Frage stellende Betriebs­ einrichtungen oder Teile davon vor Ansprechen der Löscheinrichtung außer Betrieb zu setzen.

Es ist auch denkbar, statt eines Generators mit Kon­ densator eine Batterie einzusetzen. Gegenüber einer solchen Batterie weist die erfindungsgemäße Lösung jedoch den Vorteil auf, daß sie ein wesentlich ge­ ringeres Gewicht, geringere Baumaße und Kosten auf­ weist. Darüber hinaus können mit der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung Lade- und Zündkontrolle ohne zu­ sätzlichen Aufwand durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist die Hochohmigkeit der Auslösevor­ richtung 2, die eine große Sicherheit des Systems bringt.

Nicht dargestellt sind die für eine Verzögerung des Zündvorganges vorgeschlagenen Schaltungsteile bzw. Zusatzeinrichtungen. Die Verzögerung kann wie vorher beschrieben über eine Verzögerungsschaltung oder eine Verzögerungsladung vor dem Zünder erreicht werden.

Die Auslösevorrichtung 1, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ohne weiteres tragbar, kann aber über die nicht dargestellten Flansche an der zu überwachenden bzw. zu schützenden Betriebseinrichtung befestigt werden.

Die für 10 und mehr Stunden betriebsbereite erfindungs­ gemäße Selbstauslösevorrichtung 1 ist somit nicht nur über lange Zeit einsatzbereit, sondern ermöglicht gleichzeitig auch eine gleichzeitige Inbetriebnahme der Sicherheitseinrichtung als auch eine Außerbetrieb­ nahme der gefährdeten Betriebseinrichtungen.

Claims (10)

1. Sicherheitseinrichtung für gefährdete bzw. Gefährdun­ gen auslösende Betriebseinrichtungen, insbesondere des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, mit einer Auslösevorrichtung, die im Gefahrenfall die über einen Generator erzeugte und einen Kondensator gespeicherte Ladung für die Inbetriebsetzung der Sicherheits­ einrichtung, insbesondere für die Auslösung des Zünders eines kleinkalibrigen Detonators freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Generator (3) unabhängiger Auslöser (8) vorgesehen ist, daß der Kondensator (4) als Speicher geschaltet ist und daß Leichtdioden (18, 22) als Lade- bzw. Zündkontrolle parallel geschaltet sind, denen jeweils Zenerdioden (19, 23) mit hoher Durchbruchspannung zugeordnet sind.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdioden (19, 23), deren Durchbruch­ spannung über der Kondensatorspannung liegt, in Serie geschaltet sind.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser (8) von Hand und/oder von einem Temperatur- oder Temperatur- und Gasmelder beein­ flußbar ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis (1) ein Relais (25) mit Signalabgabe geschaltet ist.

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stromkreis (1) eine Verzögerungsschaltung angelegt ist.

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder in dem Zünder, der wie bekannt eine chemisch/mechanische Auslösung bewirkt, eine Ver­ zögerungsladung angeordnet ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder ein elektromagnetisch zu beeinflussen­ des Ventilverschlußstück ist.

8. Sicherheitseinrichtung für gefährdete bzw. Ge­ fährdungen auslösende Betriebseinrichtungen, mit einer Auslösevorrichtung, die im Gefahrenfall die über einen Generator erzeugte Spannung für die Inbetriebsetzung der Sicherheitseinrichtung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (3) mit dem Antriebsaggregat der zu überwachenden Betriebseinrichtung gekoppelt ist, daß der Stromkreis (1) über einen vom Generator unabhängigen Auslöser (8) zu schließen ist, und daß Leuchtdioden (18, 22) parallel geschaltet sind, die als Lade- und Zündkontrolle dienen.

9. Verfahren zur Sicherung von Betriebseinrichtungen, insbesondere gegen Brandschäden, bei dem die Ven­ tile der den Betriebseinrichtungen zugeordneten Sicherheitseinrichtungen wie Löschmittelflaschen durch einen Detonator geöffnet werden, wobei der Detonator über eine durch einen Generator mit Kondensator erzeugte Spannung gezündet wird, ins­ besondere über eine Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Spannung zunächst gespeichert und nur im Gefahrenfall über den von einem Melder oder von Hand geschlossenen Auslöser (8) zur Zündung durchgeschaltet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbereitschaft der Auslösevorrichtung und die Zündbereitschaft des Detonators gleichzeitig und nur unter Ausnutzung der Spannung des Konden­ sators überprüft wird.