DE4018856C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieanschluß- und -einschaltvor­ richtung für Betriebs- und Transportmittel mit Wechselbatterien in schlagwettergeschützter Ausführung ohne Verwendung eines hand­ betätigten Hauptschalters, insbesondere für Batterie-Grubenloko­ motiven und Batterie-Einschienenhängebahnen.
Für schlagwettergeschützte Schaltgeräte ist vorgeschrieben, den eigentlichen Schalter, an dessen Kontakten betriebsmäßig Funken- und Lichtbogenerscheinungen auftreten, in einem druckfest gekapselten Gehäuse unterzubringen. Im Falle von Batterien als Energiequelle muß ein solcher Schalter möglichst in unmittelbarer Nähe der Batterieanschlußklemmen angeordnet werden, um im ausgeschaltetem Zustand die dann noch spannungsführenden Leitungsstücke zwischen Batterie und Schalter möglichst kurz zu halten.
Aus naheliegenden Sicherheitsgründen ist für diesen Schalter eine elektromagnetische Abschaltung vorgeschrieben, die im Störungs- oder Gefahrenfall eine schnelle und automatische Spannungsfrei­ schaltung sicherstellt.
Im abgeschalteten Zustand steht dann aber zur Wiedereinschaltung keine Energie zur Verfügung, der Schalter muß also über eine Handbetätigung verfügen.
Hieraus erklärt sich der derzeitige Stand der Technik, der prinzipiell durch Fig. 2 beschrieben wird:
Die Gegenstücke 19 des Steckverbinders 20 der Wechselbatterie 1 befinden sich am Gehäuse 21 der Schutzart (Sch)d, in das der meist als "Batterie-Hauptschalter" bezeichnet, von außen von Hand ein- und ausschaltbare Trennschalter 22 eingebaut ist. Die elektrischen Verbindungen erfolgen über die Leitungen 23.
Aus dem druckfesten Gehäuse 21 führen die Leitungen 24 über den Maschinenrahmen 25 in den Anschlußkasten 26 der Schutzart (Sch)e und dann über die Durchführungen 27 in das zweite druckfeste Gehäuse 28, in dem die übrigen elektrischen Baugruppen 29 ein­ gebaut sind. Die Leitungen 30 stellen die Verbindungen zu den einzelnen Anlageteilen des Betriebs- oder Transportmittels her, wozu sich im Anschlußkasten 26 entsprechende Anschlußklemmen und Durchführungen befinden. Der Anschlußkasten 26 und das druckfeste Gehäuse 28 sind fest miteinander verbunden.
Die auch im ausgeschalteten Zustand weiterhin spannungsführenden Leitungsabschnitt 23 lassen sich zwar kurz halten, insgesamt aber ist diese Art der Anordnung mit erheblichen Nachteilen verbunden, bis hin zu sicherheitstechnischen Einschränkungen:
  • - Der Schalter 22 muß Gleichströme von mehreren hundert Ampere bei Spannungen bis 200 Volt und darüber sicher bewältigen. Zusammen mit der elektromagnetischen Abschaltung und den unerläßlichen Prüfverfahren bei der Fertigung und der Zulassung gemäß den Bestimmungen der Bergbaubehörden ergibt sich ein extrem teures Bauteil.
  • - Das erforderliche druckfeste Gehäuse 21 ist ebenfalls eine aufwendige und teure Konstruktion.
  • - Dadurch, daß im ausgeschalteten Zustand keine Spannung zur Verfügung steht, besteht keine Möglichkeit, die Fehlerursache einer Schnellabschaltung durch Anzeigen erkennbar zu machen. Bei der Wiedereinschaltung besteht die Gefahr, zumindest kurzzeitig die Störung wieder zu aktivieren und entweder Anlagenteile zu schädigen oder die Schlagwettersicherheit zu beeinträchtigen.
  • - Zwangsläufig steht ein Fahrzeug dadurch auch ohne jede Eigenbeleuchtung im Stollen und bildet somit selbst ein nicht unerhebliches Gefahrenpotential.
  • - Da z. B. auch der Lok-Funk ausfällt, besteht keine Möglichkeit, die Zentrale zu informieren.
  • - Der Ausfall des Lok-Funks führt besonders dann zu einem erheblich erhöhten Risiko, wenn beispielsweise die Abschaltung aufgrund einer Alarmmeldung aus einem CH₄-Meßgerät erfolgt und damit die akute Gefahr einer Grubengasexplosion besteht.
  • - Verschmutzungen, Überbrückungen oder auch Verschweißungen der Kontakte des Batterie-Hauptschalters 22 können nicht unter allen Umständen erkannt werden. Somit besteht die Gefahr des Öffnens des Deckels des druck­ festen Gehäuses 28 in explosionsgefährdeter Umgebung, obgleich doch noch zündfähige elektrische Energie in diesem Gehäuse vorhanden ist.
Andere Anordnungen wurden bislang nicht verwirklicht, mit Ausnahme eines nicht signifikant abweichenden Einbaus des beschriebenen Batterie-Hauptschalters 22 in das batterieseitige Gehäuse 31 des Batterie-Steckverbinders. Das erfordert aber ein vergrößertes und dazu druckfestes Gehäuse und, was nicht übersehen werden darf, einem Schalter auf jeder Batterie. Da allein schon aufgrund der Ladezeiten und der Wartung mehr Batterien als Fahrzeuge vorhanden sein müssen, ergibt sich eine erhebliche Kostenerhöhung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, alle diese Nachteile nicht nur bei verminderten Kosten zu vermeiden, sondern darüber hinaus die sicherheitstechnischen Gegebenheiten zu verbessern und zusätzliche Maßnahmen zur Anhebung des Sicherheitsstandards möglich zu machen, derart daß das druckfeste Gehäuse 21 mit dem Batterie-Hauptschalter 22 und die externen Leitungen 23 entfallen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Weiterbildungen enthalten die Ansprüche 2-14.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 1.
Die Gegenstücke 3 des Batterie-Steckverbinders 2 befinden sich auf dem Anschlußkasten 4 der Schutzart "erhöhte Sicherheit", der mit dem druckfesten Gehäuse 5 fest verbunden ist. Die kurzen Verbindungsleitungen 6 führen über die Durchführungen 7 unmittelbar an die Anschlüsse eines oder mehreren Trennrelais 8, die den vorher erforderlichen Batterie-Hauptschalter ersetzen. Dadurch können über die getrennt ansteuerbaren Trennrelais 8 verschiedene und nach unterschiedlichen Kriterien geschützte und überwachte Stromkreise gebildet werden.
Durch die eigenständige elektronische Überwachung 10 wird es möglich, An- und Abschaltungen in Abhängigkeit von Fehler- und Störungsursachen durchzuführen. Stromkreise, die bezogen auf einen eintretenden Störungsfall kein sicherheitstechnisches Gefährdungspotential bilden, brauchen nicht mehr abgeschaltet zu werden. Auch die Leitungen 18 zu den übrigen Anlageteilen können im Einzelfall mit in die elektronische Überwachung einbezogen werden. Die Kriterien der selektiven Ab- und Anschaltungen werden durch die elektronische Überwachung 10 und/oder die einzelne Anlagenteile ermittelt. Diese können jetzt den Überlegungen der Zulassungsbehörden, den Wünschen der Betreiber und den Gegebenheiten der Ausrüstung weitgehend flexibel angepaßt werden.
Die Einschaltung der Anlage erfolgt anschließend über den Drucktaster 13 am druckfesten Gehäuse 5. Dieser aktiviert die interne Selbsthaltung der elektronischen Überwachung 10 nur, wenn die dafür erforderlichen Bedingungen erfüllt sind, wie z. B. ein intakter NOTAUS-Kreis, kein Erdschluß zwischen den Stromkreisen und dem Chassis des Transportmittels u.a.m. Andernfalls geht die Anlage mit Loslassen des Drucktasters 13 wieder in den Aus-Zustand.
Erst die aktivierte Selbsthaltung läßt das Einschalten weiterer Anlagenteile zu, entweder von Hand oder auch über automatische Abläufe.
Ein bedingungsloses Abschalten durch Aufhebung der Selbsthaltung erfolgt entweder gezielt von Hand durch den zweiten Drucktaster 14 oder durch entsprechende Befehle oder Signale aus der Anlage, z. B. im Fall von Störungen oder Alarmauslösungen.
Der Drucktaster 14 muß sich nicht unbedingt am druckfesten Gehäuse befinden, denn er kann auch in einen eigensicheren Stromkreis eingebunden werden.
Der Schaltzustand der Kontakte des oder der Trennrelais 8 wird mit durch die elektronische Überwachung 10 erfaßt und über die Signalelemente 11, z. B. Leuchtdioden, hinter dem Schauglas 12 erkennbar gemacht. Kontaktfehler an den Trennrelais 8 können damit erkannt werden. Ein Öffnen des Deckels 17 des druckfesten Gehäuses 5 darf nur erfolgen, wenn alle Signalelemente 11 die Spannungsfreiheit anzeigen. Dazu sperrt eine elektromagnetische Verriegelung 15 den Öffnungsmechanismus 16 für den Deckel 17 bis alle Stromkreise spannungsfrei sind. Liegt ein solcher Störungsfall vor, ist er durch die Signalelemente 11 grob zuzuordnen, und das Öffnen des Deckels 17 kann nur erfolgen, nachdem die Batterie abgehoben wurde.

Claims (15)

1. Batterieanschluß- und -einschaltvorrichtung für Betriebs- und Transportmittel mit Wechselbatterien in schlagwetter­ geschützter Ausführung, wobei elektrische Baugruppen (9) in einem Gehäuse (5) der Schutzart (Sch)d/"druckfeste Kapselung" angeordnet und Gegenstücke (3) eines zwei- oder mehrpoligen Batteriesteckverbinders (2) der Wechselbatterie (1) an einem weiteren schlagwettergeschützten Kasten befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieser weitere Kasten als Anschlußkasten (4) der Schutzart (Sche)e/"erhöhte Sicherheit" ausgeführt und seinerseits an einem Gehäuse (5) der Schutzart (Sch)d/"druckfeste Kapselung" befestigt ist, und daß eine der Polzahl des Batteriesteckverbinders (2) entsprechende Anzahl extrem kurzer Verbindungsleitungen (6) über Durchführungen (7) direkt an Anschlüssen eines in das druckfeste Gehäuse (5) eingebauten Trennrelais (8) zur Abtrennung der Verbraucher führt, wobei die neben den anderen Baugruppen (9) mit in das druckfeste Gehäuse (5) eingebaute elektronische Überwachung (10) die Funktion des Trennrelais (8) überwacht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Überwachung (10) durch die Signalelemente (11), die hinter einem Schauglas (12) in einer der Wände des druckfesten Gehäuses (5) angeordnet sind, eine eindeutige Schaltzustands-Erkennung des Trennrelais (8) sicherstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennrelais (8) über einen Drucktaster (13) in einer der Wände des druckfesten Gehäuses (5) nur dann zur Erregung freigegeben wird, wenn die den sicherheitstechnischen Vorschriften entsprechenden Voraussetzungen erfüllt und durch die elektronische Überwachung 10 als fehlerfrei erkannt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennrelais (8) jederzeit durch entsprechende Schaltsignale aus beliebigen Quellen des Betriebs- oder Transportmittels oder durch einen zweiten Drucktaster (14) in einer der Wände des druckfesten Gehäuses (5) entregt werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine externe oder interne elektromagnetische Verriegelung (15) verhindert, daß der Öffnungsmechanismus (16) für den Deckel (17) des druckfesten Gehäuses (5) betätigt werden kann, solange das Trennrelais (8) nicht abgefallen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkasten (4) nicht fest mit dem druckfesten Gehäuse (5) verbunden ist, sondern unmittelbar neben diesem angeordnet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anschlußkasten (4) auch weitere Einbauteile, insbesondere elektronische, mit eingebaut werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkasten (4) in zwei oder mehr Einzelkästen aufgeteilt wird und jeder nur einen Teil der Verbindungspole der Gegenstücke (3) des Batteriesteckverbinders (2) aufnimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalelemente (11) auch außerhalb des druckfesten Gehäuses (5) angeordnet sein können.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trennrelais (8) eingebaut werden und damit eine Aufteilung in mehrere Stromkreise möglich ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Trennrelais (8) zusammen mit einem Teil der Überwachungselektronik (10) mit in das druckfeste Gehäuse des Batteriesteckverbinders (2) oder der Wechselbatterie (1) eingebaut wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Trennrelais (8) durch Schütze ersetzt werden.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Trennrelais (8) durch Halbleiter-Schaltelemente ersetzt werden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalelemente (11) auch außerhalb des druckfesten Gehäuses (5) angeordnet werden können.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucktaster (14) auch außerhalb des druckfesten Gehäuses (5) angeordnet werden kann.
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