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Verfahren zum Betrieb von Magnetgenerator-Zündmaschinen sowie Zündmaschine
hierzu Zur Zündung vön. elektrischen Zündern für bergbauliche urid militärische
Zwecke sind Zündmaschinen bekannt, welche vornehmlich auf dem Prinzip beruhen, daß
mittels eines Generators durch Hand oder Federkraftbefirieb eine Spannung erzeugt
wird, mit welcher einzelne Zünder oder Zünderketten gezündet werden.. Solche Zündmaschinen
werden, als Wechsel-' und Gleichspannungsmaschinen. gebaut und sind meistens als
sogeuannte Haupt-, Neben- bzw. Verbundmaschinen konstruiert.
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Die deutschen bergbaulichen Sicherheitsvorschriften verlangen, daß
die Zündmaschine nur für eine begrenzte Zeit von q. Millisekunden während der Zündung
der Sprengzünder an die Schießleitung gelegt werden darf, die letztere aber in der
übrigen Zeit kurzgeschlossen sein muß. Weiterhin verlang die genannten Bestimmungen,,
daß die Zündmaschine nur dtann an die Schießleitung Spannung abgeben darf, wenn
der von der Zündmaschine entnehmbare Stromimpuls eine bestimmte Höhe erreicht. Im
Fall von Brückenzündern. A muß der Impuls q. Milliwattsekunden pro angeschlo-ssenem
Zünder betragen.
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Bei den vorgenannten Maschinen. werden diese Bedingungen dadurch erfüllt,
da,ß eire Zeitschalter sowie ein Leistungsschalter in die Maschine eingebaut sind.
Beide Schalter schließen aber eine Gefahr dann ein, wenn in schlagwettergefährdeten
Gruben Sprengladungen abgetan werden sollen, sowie auch dann, wenn vermieden werden
soll, daß bei ungenügender abgegebener Leistung einzelne Zünder nicht zünden. Im
ersteren Fall bilden die möglichen Kontaktfunken innerhalb der Zündmaschine
eine
Gefahr für die Zündung von Schlagwettergemischen in der Maschine. Man hilft sich
dann damit bisher, daß die Gehäuse mechanisch. so fest sein müssen, daß sie einer
im Innern auftretenden Schtagwetterexplosion standhalten, ohne daß heiße Gasschwaden
nach. außen gelangen können. Im zweiten Fall hilft man sich mit mehr oder weniger
komplizierten Leistungsschaltern, die nur dann den Stromkreis zur Schießleitung
schließen, wenn die elektrische Leistungsabgabe der Maschine den Vorschriften entspricht.
Überdies geben die Schalter unter Umständen noch zu Störungen Anlaß, wenn die Leistung
im Schaltmoment zwar ausreicht, aber Nvegen hoher Übergangswiderstände am Schalter
nicht auf die Schießleitung kommt.
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Bei sogenannten. Doppel-T-Ankermusch.inen wird im allgemeinen nur
eine Halbwelle der Wechsel-oder pulsierenden Gleichspannung zur Zünd:impulslieferung
ausgenutzt, während die vorherigen Halbwellen zur Felderregung dienen, die nachfolgenden
aber durch Kurzschluß vernichtet werden. Bei Trommelankermaschinen fallen in den
Zündimpuls je nach Frequenz mehrere Halbwellen. Bei beiden Maschinenarten ist also
die Ausnutzung der Leistung der Maschine nur sehr gering.
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Diese und andere Nachteile werden erfindungsgemäß beim Betrieb von
Zündmaschinen dadurch überwunden, daß die Zündspannung für jede Zündung durch je
einmaliges schnelles Schließen eines permanenten Magnetfeldes sowie Einhaltung einer
konstanten Kraftflußänderung in einer hierfür konstanten Zeit erzeugt wird. Die
Zündspannung wird somit nach dem bekannten Prinzip der Induktion erzielt, wobei
nicht nur die oben" erwähnten Nachteile der bekannten Zündmaschinen vermeidbar sind,
sondern außerdem noch jegliche Kontakte, Leistungs- oder Zeitschalter überflüssig
werden.
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Nach den Gesetzen der Induktion ist die in einer Spule induzierte
Spannung gleich dem Quotienten, gebildet aus Kraftflußänderung und Zeit, in welcher
diese stattfindet. Die magnetische Kraftflußänderung ist gegeben durch die Differenz
aus Kraftfluß im geschlossenen und geöffneten Zustand -des magnetischen Kreises.
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Im Fall der Erfindung ist die Kraft£lußän.derung durch Konstanz des
Permanentmagneten und die des mechanisch einfach festlegbaren geöffneten und geschlossenen
Zustandes des magnetischen. Kreises konstant. Ebenso ist die Zeit konstant, in welcher
die Kraftflußänderang stattfindet, da diese lediglich von den mechanischen Größen,
wie Federkraft, Reibung und Trägheit, die auf den. beweglichen Teil des magnetischen
Kreises einwirken, abhängt.
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Mit der Konstanz der zeitlichen Kraftflußänderung ist die erzielte
Spannung gegeben, und damit auch der Impuls, der auf die direkt -an die Spule angeschlossene
Schießleitung gegeben wird. Daher entfällt beim Erfindungsgegenstand ein Leistungsschalter.
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Ein Zeltschalter erübrigt sich dadurch, daß die Zeit für den Ablauf
der Kraftflußänderung in den verlangten Grenzen durch z. B. die Federspannung gehalten
werden kann, unter welcher der gespannte Kern des magnetischen Kreises sich befindet.
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Die Schießleitung ist mit Anschluß an die Zündmaschine durch die Spulen-,vicklung
mit deren. gegebenem Innenwiderstand kurzgeschlossen. Beim langsamem, durch Schraubendrehung
hervorgerufenem Spannen des Kernes. entsteht in der Spule eine verschwindend klein
zu haltende Spannung, die die Zünder nicht zu zünden vermag. Hierdurch erübrigt
sich ein besondererKurzsch.lußschalter für die Schießleitung innerhalb der Maschine.
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Mangels jeglicher beweglicher Kontakte ermöglicht die Erfindung eine
besonders für Schlagwettergruben geeignete Art der Zündung, bei der zudem sehr wenig
Rauar für die Ansammlung von Schlagwettergemischen in der Zündmaschine vorhanden
ist.
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Das Wesen einer zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
geeigneten Zündmaschine besteht insbesondere darin, daß ein im Ruhezustand geschlossener
permanenter magnetischer Kreis, der in seinem Innern eine Wicklung trägt, nur langsam
durch Herausdrehen des Kernes geöffnet, jedoch durch Lösen einer Arretierung schnell
geschlossen wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Zündmaschine mit
einem magnetdynamischen Generator schematisch dargestellt. In einem Gehäusf- 31
aus Leichtmetall oder vorzugsweise Kunststoff ist im wesentlichen ein permanentmagnetischer
Kreis, bestehend aus zwei ringförmigen Permanentmagneten 27, dem unteren Polschuh
30, dem oberen Polschuh 26 und dem eingenieteten Zentralkern 29 enthalten. In diesem
magnetischen Kreis befindet sich eine Spulenwicklung 28, deren -beide Wicklungsenden
in die Klemmschraube 19 und eine weitere nicht gezeichnete Klemmschraube eingelassen
sind, die sich in Rändelmuttern 2o befinden. Der magnetische Kreis besitzt einen
ringförmigen Spalt zwischen dem oberen Polschuh 26 und dem Zentralkern 29, welcher
durch: eine entsprechend geformte; Kernbrücke 18 geschlossen wird.. Zwischen dem
geöffneten und geschlossenen Zustand des magnetischen Kreises, d. h. geschlossen
dann, wenn sich die Kernbrücke 18 in dem Luftspalt befindet, besteht eine ganz bestimmte
Differenz des. jeweiligen magnetischen Kraftflusses. Diese Differenz sei durch das
Differential d 0 gegeben. Um eine bestimmte elektromotorische Kraft E zu erzeugen,
ist es notwendig, daß die Kraftflu,ßänderung d 0 innerhalb einer bestimmten Zeit
dt stattfindet. Nach bekannten Gesetzen ist dann die elektromotorische Kraft proportional
dem Quotienten aus Kraftflußänderung und Zeit, also
In der vorliegenden Konstruktion ist, wie gesagt, die Kraftflußänderung gegeben
durch den geschlossenen
Zustand des magnetischen Kreises und den
gezeichneten geöffneten Zustand des Kreises. Die Zeit dt ist dadurch gegeben, daß
das Kernstück 18 durch die Kraft der vorher gespannten Feder 21 nach Lösen einer'
Arretierung in den Luftspalt, der Polschuhe eingeschoben wird.
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Der betriebsbereite Zustand der gezeichneten Zündmaschine wird dadurch
erreicht, daß nach Einsetzen des Aufzug- und Auslösungsknopfes 5 mit seinen Einzelorganen
i, 2, 3, 4., 6, 7, 8, d. h. Auslöseknopf i, Federring 2, Scheibe. 3, Feder 4 für
Auslösekn.opf i, Madenschraube 6 zur Befestngung von Anschlagmuffe 7, Aufzugschlüsselschaft
8, durch Drehen der Schraube ii die Kernbrücke 18 angehoben wird. Hierbei greift
der an der Schraube i i angebrachte Flansch 14 vermittels Zwischenlegering 13 und,
Federring 12 an der rohrförmigen Verlängerung 25 der Kernbrücke 18 an, wodurch die
Feder 21 unter Spannung gesetzt wird.. In dem gezeichneten Zustand rasten in der
oberen Stellung ein oder mehrere Sperrzylinder 17 unter deren Federkraft auf der
Schulter des zylindrischen Stiftes 24 ein, so daß beim Zurückdrehen der Schraube
i i in entgegengesetzter Richtung. beim Spannen die Kernbrücke 18 nicht unter der
Wirkung der Feder 21 zurückschnellen kann:. Sobald die Schraube i i ganz zurückgedreht
worden ist, kommt der Stift io des Au.slöseknopfes i in unmittelbare Nähe des unabhängigen
Auslösestiftes 15, wodurch eine Auslösung der Kernbrücke 18 überhaupt möglich wird.
Diese Auslösung geschieht dadurch, daß der Auslöseknopf i entgegen dessen Feder
.4 heruntergedrückt wird und man den Auslösestift 15 ebenso gegen. die Kraft einer
im Stift 24 untergebrachten separaten. Abfederung herniederdrückt. Bei dem Niederdrücken
von. 15 drückt der darauf befindliche Konus 16 die Sperrzylinder 17 von der
Schulter des Stanzstiftes 24 herunter, die Arretierung wird nun gelöst. und, die
Kernbrücke i8 kann unter Wirkung der sich entspannenden Feder 21 in den Luftspalt
des permanentmagnetischen Kreises einfahren. Damit dieses nicht mit einem harten
Schlag geschieht, ist bei 23 eine leichte Gummipufferung durch. einen Gummiring
vorgesehen, da bekanntlich harte Schläge die Stärke eines Permanentmagneten. beeinflussen
können.
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Der Spann- und Auslöseknopf 5 besteht im wesentlichen aus einem Körper
aus Kunststoff oder Leichtmetall, in welchem unter der Spannung der Feder .4 der
Aus.-lösekngpf i untergebracht ist. Dieser kann wegen der Ringscheibe 3 und: des
Federringes 2 nicht herausfallen. Der Auslöseknopf 5 greift mit seinem Schaft 9"
in eine entsprechende Ausnehmung der Schraube i i ein, die durch eine Dichtungspackung
9 Wasser- und. gasdicht ist und zusätzlich noch durch den Ring. 7 gegen Schmutzeindringen
gesichert ist. Bei. io ist ein Mitnehmerstift oder eine Schraube in i i ein.-gesetzt,
welche auch durch verschiedenartige Formgebung dazu dienen kann, daß nur der dazugehörige
Schlüssel 5 mit einer entsprechenden Au:snehmung an dem Schaft 8 dazu paßt. Durch
die eingezeichnete SperrvoTrich:tung kann erzielt werden, daß der Spann- und, Au:slöseknopf
5 nicht eher aus der Maschine entfernt werden kann, bevor nicht die Auslösung erfolgt
ist, d. h. bevor nicht die Kernbrücke 18 dem magnetischen Krens wieder geschlossen
hat. Hierdurch wird verhindert, daß die Maschine mit geöffnetem magnetischem Kreis
stehenbleibt, wodurch bekanntlich die Kraft des Permanentmagneten nachläßt, sowie
auch, daß die Maschine in gespanntem Zustand ohne Spann-und Aus löseknopf stehenbleübt
und mißbräuch.lich durch Niederdrücken des Auslösestiftes 15 betätigt «-erden kann.
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Das Gehäuse 31 kann durch das Bodenverschlußstück 33 durch Einschrauben
oder auf sonstige Art und Weise verschlossen werden, die noch ve@rbleib@enden. Hohlräume
32 können durch eine dichtende Vergußmasse aufgefüllt werden,. Mit 34 sind schließlich
Bohrungen für Schlüsselbolzen, bezeichnet.