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Die Erfindung betrifft ein Handgerät zur elektrischen
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Prüfung von Zündmaschinen, insbesondere in schlagwettersicherer Ausführung,
vorzugsweise für den Untertagebetrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Zündmaschinen dienen zur Erzeugung und Weiterleitung des Zündstromes
für meistens mehrere Zünder von Sprengladungen. In der Regel handelt es sich um
Kondensatorzündmaschinen; beispielsweise enthält ein Zündstromkreis einer solchen
Maschine einen geladenen Kondensator, eine Gasdiode und einen Schutzwiderstand,
sowie einen Belastungswiderstand, der als Grenzwiderstand des Zündstromes dient.
Solche Kondensatorzündmaschinen liefern u.a. im Steinkohlenbergbau den Zündstrom
für hintereinandergeschaltete Brücken zünder. Handelt es sich um schlagwettergefährdete
Betriebe, so sind die Zündmaschinen durch ihre Bauart so eingerichtet, daß sie in
ihrer Umgebung keine Schlagwetterzündung hervorrufen können, wenn sie betätigt werden.
Sie sind ferner elektrisch so geschaltet, daß sie bei der Abgabe des Zündstromes
keine Schlagwetterexplosionen auslösen können.
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Zündmaschinen, insbesondere die erwähnten Zündmaschinen schlagwettersicherer
Ausführung, die vorzugsweise im Untertagebetrieb eingesetzt werden, müssen bestimmte
Mindestanforderungen erfüllen, welche u.a.
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in den Vorschriften des Gesetz- bzw. Verordnungsgebers festgelegt
sind (vgl. Anforderungen an die Zusammensetzung und Beschaffenheit von explosionsgefährlichen
Stoffen und Sprengzubehör gemäß Anlage 1 zur ersten Sprengverordnung). Für Brückenzünder
(U) handelt es sich um folgende Anforderungen:
1. Die Anstiegsgeschwindigkeit
des abgegebenen Zündstromes ist nur dann ausreichend, wenn wie gefordert 2A in 1
ms mindestens erreicht werden; 2. der Zündimpuls des Zündstromes bis zura Wiederabfallen
auf 1,5 A muß den geforderten Mindestwert von 18 mWs/J2 erreichen; 3. die Dauer
des Zündstromflusses muß in schlagwettersicheren Zündmaschinen den zulässigen Höchstwert
von 4 ms einhalten; 4. die der Bauart der Zündmaschine entsprechende Spitzenspannung
muß eingehalten werden.
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Das erfindungsgemäße Handgerät dient dazu, an Zündmaschinen, für die
es eingerichtet ist, festzustellen, ob diese Anforderungen von einer bestimmten
Zündmaschine erfüllt werden, die geprüft wird.
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Die Erfindung geht von einem vorbekannten Handgerät aus. Dieses Gerät
wird in der Regel mit einer Zündmaschine mitgeliefert und paßt dann für den betreffenden
Zündmaschinentyp und die besondere Z.indmaschinenbauart. Das Handgerät ist so gebaut,
daß mit ihm z.B.
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unter Tage im Sprengmagazin die Leistungsfähigkeit einer Zündmaschine
geprüft werden kann, bevor diese im Feld eingesetzt wird. Solche Handgeräte werden
in der sprengtechnischen Praxis benötigt, um Fehlzündungen und die damit verbundenen
erheblichen Unfallgefahren, welche von nicht gezündeten Sprengschüssen oder SprengschuBserien
ausgehen, zu vermeiden, soweit dies durch eine einwandfreie Funktion der betreffenden
Zündmaschine erreichbar ist. Solche Handgeräte unterscheiden sich im übrigen durch
ihre Bauart bislang von wesentlich umfangreicheren Prüfeinrichtungen,
mit
denen auch die anderen Anforderungen geprüft, jedoch nur die regelmäßigen, d.h.
in wesentlich größeren Zeitabständen vorgeschriebenen Prüfungen von Zündmaschinen
durchgeführt werden können.
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Das vorbekannte Handgerät zur Prüfung von Zündmaschinen, von dem die
Erfindung ausgeht, hat jedoch den Nachteil, daß es nur eine sehr grobe Fehlererkennung
gestattet. Bei den meisten Bauarten enthält ein solches Handgerät nur ein Bauelement,
welches beim Überschreiten einerSCllenspannung eine Leuchtanzeige auslöst (z.B.
eine Glimmlampe). Eine Anlyse des abgegebenen Stromimpulses ist mit solchen Geräten
nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handgerät zur elektrischen
Prüfung von Zündmaschinen, insbesondere in schlagwettersicherer Ausführung, wie
sie vorzugsweise für den Untertagebetrieb benutzt werden, der als bekannt vorausgesetzten
Art zu schaffen, welches für eine Mehrzahl von Zündmaschinentypen bzw. -bauarten
verwendbar ist und alle vorgeschriebenen Werte des Zündstromes mißt sowie anzeigt,
ob die Meßwerte den Anforderungen entsprechen.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches
1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In dem erfindungsgemäßen Handgerät dienen die Dioden lediglich dazu,
dem Prüfenden anzuzeigen, daß die Zündmaschine bei ihrer Prüfung die geforderten
Werte
erreicht hat, bzw. welche der geforderten Werte nicht erreicht
worden sind. Da diese Anzeige bereits nach einmaliger Betätigung der Zündmaschine
erzielt wird, wenn diese an das batteriegetriebene Handgerät angeklemmt worden ist,
kann die Prüfung jederzeit durchgeführt werden. Insbesondere wird der Zündimpuls
durch die Bilduna des Intearals
digitalisiert. Dadurch ist es möglich, auf die Wiedergabe des Zündimpulses in einem
Oszillographen zu verechten bzw. ein Oszillogramm auszuwerten, was mit erheblichem
Aufwand verbunden ist.
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Die Erfindung hat daher den Vorteil, daß sie amsAnwendungsort einer
Zündmaschine, auch unter Tage im schlagwettergefährdeten Bergbau eine Prüfung ermöglicht,
ob die gesetzlichen Anforderungen an den Zündstrom von einer bestimmten Zündmaschine
erfüllt werden. Diese Kontrolle kann häufig durchgeführt werden. Daher ist das erfindungsgemäße
Handgerät geeignet, die insbesondere im Steinkohlenbergbau der Bundesrepublik in
den letzten Jahren beobachteten, durch Funktionsstörungen an Zündmaschinen ausgelösten
Betriebsstörungen und gefährlichen Betriebszustände zu vermeiden oder doch wesentlich
zu reduzieren, indem das neue Handgerät im Feld eingesetzt wird.
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Vorzuasweise und mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird eine ergonomisch
günstige Anzeige erreicht. Insbesondere kann man durch Rotfärbung der bei Erfüllung
der gestellten Anforderungen nicht leuchtenden Dioden und
durch
Grünfärbung der der Und-Funktion nachgeschalteten Diode die Anzeige des erfindungsgemäßen
Handgerätes weiter verbessern.
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Mit den Merkmalen des Anspruches 3 wird verhindert, daß eine richtige
Anzeige des Gerätes von dem Prüfenden für eine Funktionsstörung erhalten wird.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Handgerätes
anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Prinzipschaltung.
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Der Zündimpuls wird an einem Shunt 1 abgegriffen und in fünf parallel
arbeitenden Signalwegen verarbeitet.
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Der erste Signalweg enthält einen empfindlichen Komperator (IrO ?),
der den Zeitpunkt feststellt, an dem der Stromfluß beginnt. Erreicht der ansteigende
Zündimpuls die Schaltschwelle des Komperators 1, kippt dieser von 1 nach 0 (negative
Flanke), was zum Triggern von zwei Timern 3, 4 mit den Zeitkonstanten 1 ms bzw.
4 ms führt. Weiterhin wird ein Integrator 5, der weiter unten beschrieben wird,
zur Ermittlung des Zündimpulswertes freigegeben. Ein Logikbaustein 6 verknüpft den
Ausgang des Komperators mit dem 4 ms-Timer und gibt ein Signal ab, wenn der Strccfluß
zu lange aähält.
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Ein weiterer Komperator (>1,5 A ?) stellt den Zeitpunkt fest, an
dem der Strom das erste Mal einen Wert von 1,5 A unterschreitet. Der Komperator
liegt anfangs ausgangsseitig an seiner positiven Aussteuergrenze, wechselt durch
den ansteigenden Meßimpuls nach "0" und
kehrt bei Abklingen des
Impulses an die positive Aussteuergrenze zurück. Mit dieser Flanke wird der Integrationsvorgang
gestoppt. Die eingesetzten Kippstufen schalten alle mit positiver Flanke. Nach den
Anforderungen muß bis.. zu diesem Zeitpunkt der erforderliche Zündimpuls erreicht
sein.
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Der Zündimpuls ist als
zu bilden, wobei 2 der vorstehend beschriebene 1,5 Zeitpunkt der ersten Unterschreitung
eines Wertes von 1,5 A ist. Das am Shunt abgegriffene stromproportionale Signal
wird daher an einem Analogmultiplizierer zunächst quadriert, bevor es an den Eingang
eines Integrierbausteines weitergegeben wird. Der Ausgang des Integrators wird an
den Eingang eines weiteren Komperators geliefert, der zum Zeitpunt z 1,5 feststellt,
ob der erforderliche Zündimpuls erreicht ist.
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Schließlich ermittelt ein weiterer Komperator den Zeitpunkt, an dem
ein Wert von 2 A überschritten wird. Ein nachfolgender Logikbaustein, welcher durch
den 1 ms-Timer3 vorbereitet wird, gibt nur dann ein Signal ab, wenn dies vor Ablauf
dieser Zeitspanne erfolgt. Werden die 2 A nach Ablauf von 1 ms vom Komperator gemessen,
so hat der Timer den Vorbereitungseingang im Logikbaustein "0" gesetzt und kann
nicht mehr geschaltet werden.
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Der letzte Komperator gibt dann ein Signal ab, wenn die zulässige
Klemmspannung der Zündmaschine überschritten ist.
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Die verarbeitende Logik kombiniert alle beschriebenen Signale und
steuert im Ausführungsbeispiel sechs Leuchtdioden an, welche folgende Anzeigen liefern:
A6 gelb: Meßbereitschaft A4 grün: Alle Prüfpunkte o.k.; in diesem Falle bleiben
die Dioden Al, A2 und A3 dunkel; A3 rot: Maximale Stromflußdauer von 4 ms ist überschritten;
A2 rot: Mindeststromamplitude von 2A ist nicht innerhalb von 1. ms erreicht worden;
A5 rot: Stromimpuls gemessen als
hat den geforderten Wert von 18 mWs/;4 nicht erreicht; Al rot: Die maximal zulässige
Klemmenspannung an der Zündmaschine wurde überschritten.
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An der links in der Prinzipschaitung wiedergegebenen Referenzdiode
7 liegt die Spannung einer Batterie, mit der das Gerät betrieben wird.
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Wie außerdem aus der Prinzipschaltung hervorgeht, wird der Lastwiderstand
der links wiedergegebenen Zündmaschine 8 über ihre Klemmen 9, 10 an die Eingangsklemmen
11, 12 des Shuntgerätes 1 angeklemmt.
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Die Meßbereitschaft wird an der Diode A6 durch Drücken eines Tasters
wiederhergestellt, wobei die gelbe Leuchtdiode nach Eintreffen des Stromimpulses
verlischt. Die Schaltung ist aus ca. zwanzig integrierten Schaltkreisen aufgebaut,
die von den eingebauten Batterien betrieben werden Das Ganze ist in einem kleinen
Gehäuse untergebracht.
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Der beschriebene Schaltungsaufbau ermöglicht auch den Einsatz des
Handgerätes in schlagwettergefährdeten Betrieben.
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Nicht dargestellt ist eine weitere Ausführung der Erfindung, in der
die eine Digitalschaltung realisiert wird, die aus Analog-Digital-Wandler, Mikroprozessor
und Anzeigentreiber besteht.