DE3815447A1 - Zuendeinrichtung zur schlagwettersicheren zuendung mehrerer parallelgeschalteter brueckenzuender mit hilfe einer kondensatormaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung zur schlagwettersicheren Zündung mehrerer parallel­ geschalteter Brückenzünder mit Hilfe einer Kondensator­ zündmaschine, die die angeschlossenen Zünder mit einem kurzzeitigen Impuls zur Detonation bringt.

Kondensatorzündmaschinen liefern die Zündenergie durch den Entladestrom eines Kondensators, welcher meistens durch einen Generator mit Trommelanker aufgeladen wird. Wenn der Generator abgeschaltet ist, liefern solche Zündmaschinen einen kurzzeitigen Impuls, der aus Gründen der Eigensicherheit auf derzeit 4 msek beschränkt ist. Bei Brückenzündern wird der Zündsatz mit Hilfe von mehreren Metalldrähten gezündet, welche zwei Kontaktlamellen überbrücken und mit der Energie des von der Zündmaschine kommenden Impulses zum Glühen gebracht werden. Die Metalldrähte der Brückenzünder weisen einen Widerstand zwischen ca 1 bis 3,5 Ohm auf. Da man in der Regel eine Vielzahl von Sprengschüssen abtun muß, insbesondere wenn Bergwerksschächte oder -strecken mit Hilfe der Sprengarbeit aufgefahren werden, schließt man die Zünder zu einem Zündkreis zusammen, in dem sie in der Regel im Nebenschluß liegen. Davon wird insbesondere dann Gebrauch gemacht, wenn infolge steigender Nebenschlußgefahr die Versagerwahrscheinlichkeit bei der sonst üblichen Serienschaltung zu groß wird.

Die Erfindung bezieht sich auf diese Zündeinrichtungen, welche für Schlagwettergruben vorgesehen sind. Sie sind an sich bekannt. In der bekannten Ausführung werden die Kondensatorklemmen mit den parallelen Drähten des Zünd­ kreises unmittelbar verbunden. Da man den elektrischen Widerstand der Kondensatorzündmaschine und den Widerstand der Brückenzünder kennt, kann man aus dem Gesamtwider­ stand der Zündanlage die Anzahl der mit einem Impuls der Zündmaschine zu zündenden Brückenzündern berechnen. Andererseits muß man berücksichtigen, daß alle Zünder gleichzeitig mit dem notwendigen Zündimpuls versorgt werden müssen und jeder Zünder einen Spitzenstrom von mehr als 2 A benötigt, so daß z.B. eine Zündmaschine für eine Zündanlage mit 100 Zündern in der Lage sein muß, Ströme von mehr als 200 A abzugeben. Tatsächlich liegen üblicherweise die Spitzenströme bei rd. 350 A.

In vielen Fällen ist es nicht möglich, die Zündmaschine in der Nähe des Sprengortes zu betätigen. Die von den Klemmen der Kondensatorzündmaschine zu den Zündern führende Zündleitung muß u.U. beträchtliche Entfernungen überwinden. Das ist beispielsweise beim Schachtabteufen der Fall, wenn die Schachtsohle eine größere Teufe erreicht. In diesen Fällen ist der Leitungswiderstand der Zündleitung gegenüber dem Widerstand des eigentli­ chen Zündkreises erheblich, weil man bei den mitgeteil­ ten Größenordnungen davon ausgehen muß, daß hundert parallelgeschaltete Brückenzünder einen Widerstand von ca. 35 mOhm aufweisen. Bei derartigen Zündeinrichtungen wird die von der Zündmaschine abgegebene Leistung nur zu einem geringen Teil in den eigentlichen Zündkreis abgegeben. Der größere Teil - bis zu ca. 99% - tritt als Verlustleistung in der Zündleitung auf. Da der maximal zulässige Lastwiderstand einer Zündmaschine für die angenommenen hundert parallelgeschalteten Zünder üblicherweise bei ca. 4 Ohm liegt, müssen z.B. beim Schachtabteufen Leitungen mit sehr großen Querschnitten und entsprechend hohen Kosten verwendet werden. Außerdem führt die erforderliche übergroße elektrische Leistung der Zündmaschine zu Zündmaschinenkonstruktionen, die insbesondere für den Untertagebetrieb zu unhandlich sind. Das ist eine Folge der großen Abmessungen und hohen Gewichte solcher Zündmaschinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spreng­ arbeit in den Fällen zu erleichtern und zu verbessern, bei denen durch die örtlichen Verhältnisse eine große Entfernung von der Zündmaschine bis zu den parallel­ geschalteten Brückenzylindern überwunden werden muß.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merk­ malen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung ist für die Erzeugung und die Fortleitung des Zündstromes bis zu den Brückenzündern eine mehrteilige Einrichtung vorgesehen. Das an den Kondensator der Zündmaschine anschließende Teil wandelt den üblichen Gleichstromimpuls in einen Wechselstrom­ impuls vorgegebener Dauer um. Aus der Frequenz des Wechselstromes ergibt sich die Spannungsamplitude. Unter realistischen Bedingungen läßt sich damit die Stromspitze des Impulses um eine Zehnerpotenz oder mehr senken.

An den Energie- und Steuerteil schließt sich eine Über­ tragungsleitung an, welche wegen der hohen Spannung des Zündimpulses mit geringen Querschnitten auskommt und einfach aufgebaut sein kann. Sie dient als Verbin­ dung zu einem weiteren Teil der Anlage, welche den Impuls auf den eigentlichen Zündkreis überträgt und im wesentlichen aus einem Trafo besteht, der den Spannungspegel erheblich vermindert. An dieser Sekundärseite der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung erfolgt außerdem eine Gleichrichtung, so daß der Zündkreis wie bekannt und üblich aufgebaut sein kann. Der Zünd­ übertrager bildet eine passive Baugruppe in der erfin­ dungsgemäßen Zündeinrichtung und kann deshalb in der unmittelbaren Nähe des Sprengortes aufgestellt werden. Deswegen ist bis zur Verbindung der Zünderdrähte nur eine relativ kurze Leitung erforderlich, die angemessen große Querschnitte erhalten kann.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie gegenüber den üblichen Kondensatorzündmaschinen für die Parallel­ schaltung von Brückenzündern eine wesentlich leichtere, schlagwettersichere Zündmaschine ermöglicht, die infolge besserer Leistungsnutzung auch in der Lage ist, die Leitungskosten beträchtlich zu reduzieren. Da im eigentlichen Zündkreis die Spannungen niedrig sind, hat die erfindungsgemäße Zündeinrichtung auch den Vorteil, daß sie die Schlagwettersicherheit verbessert. Denn die Spannung ist in dem Bereich, in dem höhere Ströme fließen, nämlich zwischen dem Trafo des Zünd­ übertragers und dem Sprengort, in dem auch Verletzungen der Leitungen durch herumfliegende Sprengstücke möglich sind, durch die Gefahr der Lichtbogenerzeugung und damit der Schlagwetterzündgefahr beträchtlich vermin­ dert.

Die praktische Verwirklichung der Erfindung kann mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 erfolgen. Hierbei ergibt sich aus der Wechselstromfrequenz bei einer Impulsdauer von weniger als 4 msek eine Wechselstrom­ Spannungsamplitude von ca. 1000 V bei einer Stromspitze von ca. 25 A, wodurch geringe Leitungsquerschnitte in der Hochspannungsübertragungsleitung ermöglicht werden.

Ferner bietet die Erfindung die Möglichkeit, mit den Merkmalen des Anspruches 3 das vergleichsweise geringe Gewicht des Steuer- und Übertragungsteiles zu nutzen, indem die Zündmaschine entsprechend aufgerüstet wird. Dabei ist vor allem daran zu denken, den Steuer- und Übertragungsteil in das Gehäuse der Zündmaschine ein­ zubauen.

Insbesondere eignet sich hierfür die Ausführungsform nach dem Anspruch 4. Sie verwendet spannungsfeste Leistungstransistoren als Zerhacker, wobei die Steuerung eine Schutzschaltung enthält, welche einen etwa vorhandenen Leitungskurzschluß erkennt und den Kondensator der Zündmaschine so schnell entlädt, daß eine Zerstörung der Schalttransistoren vermieden wird. Der Trafo ist infolge seines Ausbaus aus Ferrit oder einem amorphen, weichmagnetischen Werkstoff in der Lage, bei geringen Abmessungen die erheblichen Energien zu beherrschen. Dieser Aufbau einerseits des Steuer- und Übertragungsteils und andererseits des Zündübertragers wird erst möglich durch die geringe Impulsdauer, welche u.a. praktisch keine nennenswerte Erwärmung der leistungsführenden Teile verursacht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Schalt­ bildes näher erläutert.

In der Zeichnung ist das Gehäuse (1) einer Zündmaschine, die nur teilweise dargestellt ist, angedeutet. Der Kondensator (2) der Zündmaschine ist auf einen Über­ stromschutz (3) geschaltet. Ein elektronischer Zerhacker (4) mit der Frequenz von 20 kHz weist eine Anstoß­ elektronik (5) auf. Der aus den Blöcken (3-5) gebildete Steuerteil (6) ist in der Zündmaschine mit dem Über­ tragungsteil (7) untergebracht, welcher bei (8) die in einen Wechselstrom umgewandelte Energie des Kondensators (2) in eine Hochspannung transformiert, die an der Klemme (9) auf eine Hochspannungsübertragungsleitung (10) aufgegeben wird.

Die Hochspannungsübertragungsleitung (10) endet an dem Zündübertrager (11), welcher in dem Transformator (12) den Spannungspegel erheblich reduziert und über einen Gleichrichter den Zündstrom abgibt. Der Zündkreis ist bei (13 und 14) angeschlossen.

Claims (4)

1. Zündeinrichtung zur schlagwettersicheren Zündung mehrerer parallelgeschalteter Brückenzünder mit Hilfe einer Kondensator­ zündmaschine, die die angeschlossenen Zünder mit einem kurzzeitigen Impuls zur Detonation bringt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zündmaschine an den Kondensator (2) ein Steuer- und Übertragungsteil (6) angeschlossen ist, welcher an den Klemmen (9) der Zündmaschine den kurzzeitigen Impuls als Wechselstrom hoher Spannung abgibt, und daß zwischen der Zündmaschine (1) und dem Zündkreis eine Hochspannungsübertragungsleitung (10), welche an die Klemmen (9) der Zündmaschine ange­ schlossen ist und ein einen Transformator (12) aufweisender Zündübertrager (11) vorge­ sehen ist, welcher mit der Hochspannungs­ leitung (10) verbunden ist und einen Zünd­ strom mit gegenüber der Klemmspannung der Zündmaschine (1) herabgesetztem Spannungs­ pegel an den Zündkreis (13, 14) abgibt.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- und Übertragungsteil (6, 7) der Zündmaschine (1) eine Ausgangsfrequenz von ca. 20 kHz erzeugt, und daß der Transformator (12) des Zündübertragers (11) die bei einem Spannungspegel von ca. 1000 V liegende Hochspannung der Übertragungsleitung (10) auf ca. 50 V herabsetzt.

3. Zündeinrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- und Übertragungsteil (6, 7) mit der Zündmaschine (1) vereinigt ist.

4. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuer- und Übertragungsteil (6, 7) der Zündmaschine (1) einen elektronischen Zerhacker (4) mit einer Anstoßelektronik (5) aufweist und der Transformator (12) des Zündübertragers (11) mit einem Kern aus Ferrit- oder amorphem, weichmagnetischem Werkstoff versehen ist.