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Elektrische Zündmaschine Die elektrischen Zünder zum Auslösen von
Sprengladungen, wie sie beim Abbau in Bergwerksbetrieben oder in Steinbrüchen verwendet
werden, weisen im allgemeinen einen Eigenwiderstand in der Größenordnung von 1 bis
2 Ohm auf und benötigen zu ihrer Zündung das Fließen eines Stromes von 0,5 bis 1
A während eines Zeitabschnittes, dessen maximale Dauer nach Gründen der Schlagwettersicherheit
bestimmt ist. Hieraus folgt, daß die Energiequelle, welche den die Zünder für die
verschiedenen Sprengladungen eines Schußfeldes enthaltenden Kreis mit elektrischer
Energie versorgen soll, bei einer festgelegten Mindestspannung einen Strom von gleichfalls
festgelegter Mindeststärke liefern können muß, und zwar während eines Zeitintervalls,
dessen Höchstdauer durch Sicherheitsvorschriften bestimmt ist. Diese Bedingungen
sind notwendig, um mit Sicherheit das Zünden sämtlicher Zünder zu gewährleisten,
was wieder unverläßlich ist, weil das Aussetzen eines Zünders oder mehrerer Zünder
in einer gezündeten Zünderkette immer Gefahren mit sich bringt.
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Für die Zündung elektrischer Zünder sind Zündmaschinen vorgeschlagen
worden, die mit der Entladung eines Kondensators arbeiten, der auf ein höheres Potential
aufgeladen ist. Insbesondere ist eine elektrische Zündmaschine bekannt, die einerseits
einen Niederspannungskondensator großer Kapazität aufweist, dessen Aufladung von
einer Gleichstromquelle mittels eines mit Transistoren ausgestatteten Gleichspannungstransformators
erfolgt, und welche andererseits mit einer mechanischen Bedienungseinrichtung versehen
ist, welche mit Sicherheit das richtig aufeinanderfolgende Ablaufen der verschiedenen
Vorgänge in der Maschine bei deren Verwendung herbeiführt. Genauer gesagt ist bei
dieser Zündmaschine die Zünderkette, die aus den z. B. in Serie oder parallel geschalteten
Zündern aufgebaut ist, über einen dazwischengeschalteten Auslöseschalter unmittelbar
an die Klemmen des Niederspannungskondensators gelegt. Dieser Auslöseschalter besteht
aus zwei Kontaktstücken, die von einem beim Abfeuern auf diese aufgleitenden Bügel
kurzgeschlossen werden, welcher bei seiner weiteren Be-wegung, nachdem der
Kurzschluß wieder unterbrochen wurde, schließlich zwei Kontakte eines Entladekreises
schließt, der einen an die eine Klemme des Kondensators angeschlossenen Widerstand
enthält.
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Die Erfahrung zeigte, daß solche Maschinen mit Unzukömmlichkeiten
behaftet waren. Der Widerstand der Zündkreise ist in der Praxis in relativ weiten
Grenzen verschieden, weil sich die Auslegung der Zündkreise nach dem Schußfeld richten
und dieses seinerseits den Erfordernissen des Abbaues angepaßt werden muß. Hieraus
ergibt sich, daß der Verlauf des die Zünderkette durchfließenden Entladungsstromes
des Kondensators ebenfalls sehr unterschiedlich ausfällt. Die Stoßwelle des Entladungsstromes
zeigt ein sehr verschiedenes Verhalten und kann in manchen Fällen das Auftreten
von überspannungen herbeiführen, die bei den beim Abfeuern wirksamen Kontaktstücken
nach dem Unterbrechen des Kontaktschlusses und überdies den beiden anderen Kontakten
bei der Kontaktgabe schädlich sein können, da auch der Laderückstand des Kondensators
nach dem Abfeuern sehr schwankend sein und einen hohen Wert erreichen kann.
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Die Erfindung erlaubt, diese Mängel auszuschließen. Sie besteht im
wesentlichen in erster Linie in der Einschaltung zweier Drosselspulen, von denen
die eine in den Schießkreis, die andere in den Entladungskreis des Kondensators
- verlegt ist. Diese Drosseln sind dazu bestimmt, den schädlichen Einfluß der Frontwelle
des Entladungsstromes in diesen beiden Kreisen zu unterdrücken.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Kontaktstück vorgesehen,
das-.eine derartige Ausbildung und Abmessung hat, daß es beim Schalten den Entladekreis
des Kondensators nach dem Schließen des Schießkreises jedoch vor dessen Öffnen schließt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kontakte
oder Pole des Schießkreises
nach dem Öffnen desselben keinen Überspannungen mehr ausgesetzt sind.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform
näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigt Fig.
1 in schematisierter Darstellung eine erfindungsgemäße Zündmaschine zum Auslösen
von Zündern für Sprengladungen. Die Fig. 2 bis 4 sind schematische Schaltbilder,
welche die aufeinanderfolgenden Schaltstellungen in den einzelnen Wirkphasen der
in Fig. 1 im Ausgangs- oder Ruhezustand gezeigten Maschine versinnbildlichen.
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Die in Fig.l schematisch dargestellte Zündmaschine wird von einer
Gleichstromquelle 1 mit elektrischer Energie versorgt. Diese Stromquelle kann beispielsweise
aus Trockenbatterien oder Akkumulatoren bestehen. Diese ist über einen Schalter
2 an die Klemmen 3 eines Gleichstromtransformators 4 angeschlossen. Ein solcher
Gleichstromtransformator besteht vorzugsweise aus einem Schwingungserzeuger entsprechender
Leistung mit Transistoren, dessen Ausgangsstrom mittels eines Gleichrichters 5 gleichgerichtet
und zu Klemmen 6 geführt ist. Die an den Klemmen 6 verfügbare Spannung beträgt z.
B. etwa 300 Volt. Der aus der Stromquelle 1, dem Transformator 4 und dem
Gleichrichter 5 bestehende Bauteil läßt sich sehr eng zusammenbauen und stellt ein
Einbauelement dar, das sich in dem die Zündmaschine umschließenden Gehäuse bequem
unterbringen läßt. Ein Niederspannungskondensator 7 von großer Kapazität überbrückt
die Klemmen 6. Ein solcher Kondensator besitzt für das Abfeuern elektrischer Zünder
geeignete elektrische Eigenschaften und beansprucht ein wesentlich kleineres Volumen
als für den gleichen Zweck brauchbare Hochspannungskondensatoren. Ein passend bemessener
Widerstand 8 und ein Neonrohr 9 sind in Serie geschaltet und an die Klemmen des
Kondensators 7 angeschlossen. Wenn dieser auf die richtige Spannung aufgeladen ist,
flammt das Neonrohr auf und zeigt an, daß die zum Abtun der elektrischen Zünder
erforderliche Energie verfügbar ist. Die Zündleitungen der Kette, in welcher die
Widerstände 12 der verschiedenen Zünder liegen, sind zu den Anschlußklemmen 10,
11 der Maschine geführt. Mit der Klemme 10 ist unmittelbar die eine Anschlußklemme
des Kondensators 7 verbunden, wogegen an die Klemme 11 eine Drosselspule 50 und
an diese der eine Pol, 13', eines normalerweise offenen und mittels eines bewegbaren
Kontaktstückes 14
kurzschließbaren Schalters mit zwei Polen 13, 13' angeschlossen
ist. Ein Entladungskreis für die Restladung des Kondensaors 7 besteht aus einer
Drosselspule 51, von deren Anschlüssen der eine unmittelbar an eine Klemme des Kondensators,
der andere an den einen, 16', von zwei Schalterpolen 16, 16' gelegt ist, die normalerweise
von dem bewegbaren Kontaktstück kurzgeschlossen sind.
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Wie bereits oben erwähnt, sind die Drosselspulen 50, 51 zur Unterdrückung
der Stoßwellen der Stromimpulse ausgelegt, die durch die Entladungskreise geschickt
werden, denen diese Drosselspulen angehören. Sie schützen wirksam die Kontaktpole,
mit deren Hilfe die Stromimpulse geschaltet werden. Die Selbstinduktionen der Drosselspulen
50 und 51 können z. B. in der Größenordnung von 500 #tH liegen.
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Die Einrichtung zur mechanischen Betätigung besteht aus mehreren Teilen,
die in Fig. 1 in Ruhestellung dargestellt sind. Sie enthält eine Platte 17, auf
welche das Kontaktstück 14 isoliert aufgesetzt ist, und welche, wie die Pfeile f
1, f " andeuten, in einer (nicht gezeichneten) Führung verschiebbar ist. Die Breite
des Kontaktstückes 14 ist größer als der Abstand h, der die Pole 13, 13',
zum Abfeuern, von den Kontaktpolen 16, 16', zum Entladen, trennt. Die Bewegung des
Kontaktstückes ist mittels einer Scheibe 18 gesteuert, die einen Zapfen 19 trägt,
der in eine schlitzförmige Ausnehmung 20 der Platte 17 ragt. Die Scheibe 18 ist
mit Hilfe einer einstellbaren Spiralfeder 21 in ihrer Ruhelage gegen einen Anschlag
gehalten. Eine mittels eines Handgriffes oder Schlüssels drehbare Welle 22 dient
zum Drehen der Scheibe 18, die an ihrem Umfang mit einer Ausnehmung 23 versehen
ist, welche mit einem um eine Achse 25 schwenkbaren Klinkenhebe124 zusammenwirkt.
Dieser mittels einer Feder 26 zum Anliegen an den Umfang der Scheibe 18 gebrachte
Klinkenhebel trägt einen Finger 27, der zum Schließen des Schalters 2 bestimmt ist.
Eine mit Hilfe des Bedienungshandgriffes oder -schlüssels der Maschine drehbare
Welle 28 dient zur Betätigung eines Zapfens 29 zum Zurückführen des Klinkenhebels
in seine Ausgangsstellung. Dieser Zapfen stützt sich unter dem Einfluß einen Federkraft
gegen einen Anschlag ab (nicht dargestellt). Die Zündmaschine ist ferner mit einer
elektrischen Meßeinrichtung ausgestattet, die eine Kontrolle der verschiedenen elektrischen
Daten ermöb licht, welche vor der Auslösung eines Sprengschusses zu beachten sind.
Die Meßeinrichtung enthält ein Meßinstrument 30, dessen Klemmen an je einen Sektor
31 bzw. 33 eines Kommutators 33 angeschlossen sind. Die Kontaktbürsten 34 dieses
Kommutators sitzen auf einem Stift 35, der mittels des Bedienungsschlüssels der
Maschine verdrehbar ist und von einer Spiralfeder 36 in der in Fig. 1 dargestellten
Ruhestellung gehalten wird. Der Kommutator weist ferner zwei Paare von Kontaktklötzen
37, 37' und 38, 38' auf. Der Kontaktklotz 37 liegt über einem Widerstand 39, der
Kontaktklotz 37' unmittelbar an je einer Klemme der elektrischen Energiequelle.
Von dem Kontaktklotz 38 führen Leitungen zu einem Widerstand 40 und von diesem zu
der Anschlußklemme 11, von dem Kontaktklotz 38' Leitungen zu einer Batterie 41 und
von dort über eine Schmelzsicherung 42 und einen regelbaren Widerstand 43 zu der
zweiten Anschlußklemme 10. Ein gefärbter, verstellbarer Sektor 44 oder deren mehrere
zeigen den verwendbaren Bereich der elektrischen Meßgrößen an.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Zündmaschine ist die folgende:
Zunächst werden die für ein in Aussicht genommenes Schußfeld notwendigen Zünder
zusammen, z. B. in Serie geschaltet und die Enden der Zünddrähte zu den Klemmen
10 bzw. 11 der Maschine geführt. Hierauf werden die verschiedenen elektrischen Daten
gemessen. Die Bedienungsperson steckt den einzigen Bedienungsschlüssel, über den
sie verfügt, auf den Stift 35 der Meßeinrichtung und bringt die Kontaktbürste 34
in eine erste Lage auf den Kontaktklötzen 38, 38'. Hierdurch ist der folgende Stromkreis
eingeschaltet. Meßinstrument 30,
Kontaktsegment 31, Kontaktbürste 34, Kontaktklotz
38, Batterie 41, Sicherung 42, Regelwiderstand 43, Ausgangsklemme 10, Zünderkette,
Ausgangsklemme 11, Widerstand 40, Kontaktklotz 38, Kontaktbürste 34, Kontaktsegment
32, zurück zum Meßinstrument 30. Auf diese Weise wird der Widerstand der Zünderkette
bestimmt,
nachdem vorher durch Veränderung des Widerstandes 43 bei kurzgeschlossenen Ausgangsklemmen
10, 11 das Meßinstrument gehörig eingestellt wurde.
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In einer zweiten Stellung des Kommutators 32 liegt die Kontaktbürste
34 an den Kontaktklötzen 37, 37' und schließt einen Stromkreis, der folgende Elemente
enthält: Meßinstrument 30, elektrische Energiequelle 1, Widerstand 39, Kontaktklotz
37, Kontaktbürste 34, Kontaktsegment 32, Meßinstrument 30. Gemäß dem passend bemessenen
Wert des Widerstandes 39 zeigt das Meßinstrument eine Spannung, die eine Funktion
des elektrischen Zustandes der Energiequelle ist. Der gefärbte und an einer geeigneten
Stelle angeordnete Sektor 44 dient zur schnellen Anzeige, ob die Spannung einen
Wert erreicht hat, der genügt, um eine ausreichende Ladung des Kondensators 7 zu
verbürgen und das sichere Funktionieren der Maschine zu gewährleisten.
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Es sei darauf hingewiesen, daß nach dem Abziehen des Schlüssels von
dem Stift 35 seitens der Bedienungsperson die Rückstellfeder 36 den Kommutator 33
selbsttätig in die Ausgangslage zurückführt, in der sämtliche Meßkreise offen sind.
Fig. 1 zeigt die Maschine in ihrer Ruhe- und Ausgangsstellung, in welcher das Kontaktstück
14 die Entladekontakte 16,16' kurzschließt und damit den Entladekreis herstellt,
weil die Anschlüsse des Kondensators 7 über die Drossel 51 verbunden sind. Hierauf
wird der Schlüssel auf die Welle 22 aufgesteckt und die Scheibe 18 entgegen dem
Uhrzeigersinn und entgegen der Wirkung der Feder 21 um 180° gedreht. Die Platte
17 wird von dem Zapfen 19 mitgenommen und in Richtung des Pfeiles f 1 verschoben.
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Fig. 2 gibt die Lage wieder, welche das Kontaktstück 14 gegenüber
den Kontaktpolen 16, 16' und den Polen 13, 13' einnimmt, nachdem die Maschine ausgelöst
worden ist. Das Kontaktstück 14 ist in eine Lage unterhalb der Pole 13, 13' gelangt,
jedoch ohne diese während des Darübergleitens kurzgeschlossen zu haben, um ein Auslösen
zur Unzeit zu vermeiden, falls der Zündkreis einen Mängel aufweisen sollte. Eine
(nicht dargestellte) Einrichtung ist vorgesehen, um einen Kontakt zwischen dem Kontaktstück
14 und den Polen 13, 13' zu verhindern, wenn die Platte 17 sich nach unten bewegt.
Gegen Ende der Abwärtsbewegung der Platte fällt der Klinkenhebel 24 in die Ausnehmung
23 ein, und der Finger 27 schließt den Schalter 2.
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Die mechanische Abfeuereinrichtung wird anschließend von der Bedienungsperson
ausgelöst, nachdem sich der Zustand ausreichender Aufladung des Kondensators durch
das Aufleuchten des Neonrohres 9 angekündigt hat. Zu diesem Zweck wird der Schlüssel
auf die Welle 28 aufgesteckt und diese im Uhrzeigersinn gedreht. Infolge dieser
Drehung kommt der Zapfen 29 zum Anliegen an das Ende des Klinkenhebels 24 und bringt
ihn zum Ausschnappen aus der Ausnehmung 23. Die Scheibe 18, die den Zapfen 19 trägt,
wird freigegeben und von der Feder 21 rasch in die Ruhestellung übergeführt. Die
Platte 17 bewegt sich in Richtung des Pfeiles f2 mit einer Geschwindigkeit, die
von der eingestellten Federkraft der Feder 21. abhängt. Das Kontaktstück 14, das
mit der sich verschiebenden Platte verbunden ist, bewegt sich nach oben und stellt
den Kontakt zum Abfeuern her, indem es die beiden Pole 13, 13' überbrückt, wie in
Fig. 3 gezeigt ist. Die Stoßwelle des Auslösestromes durchfließt hierauf die Zünderkette
12. Ihr Verhalten wird durch die Drossel geregelt, und zwar unabhängig von dem Widerstand
der Zünderkette. Im weiteren Verlauf der Aufwärtsbewegung überbrückt das Kontaktstück
14 die Kontaktpole 16, 16' des Entladungskreises, bevor es die Pole 13, 13' verlassen
hat, die dem Abfeuerungskreis angehören (Fig.4). Die Entladung des Kondensators
durch die Drossel 51 beginnt daher sogleich nach dem Abfeuerungsvorgang, so daß
der Ladungsrückstand des Kondensators im Augenblick des darauffolgenden öffnens
der Pole immer ausreichend klein ist und eine Beschädigung der Kontakte 13,13' vermieden
wird. Am Ende seines Aufwärtsbewegens befindet sich das Kontaktstück 14 wieder in
der Ausgangslage (Fig. 1).
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Die Zündmaschine weist drei Bedienungswellen, 35, 22, 28, auf. Da
die Bedienungsperson nur über einen einzigen Spezialschlüssel verfügt, können gleichzeitig
nicht zwei Vorgänge ausgeführt werden. Andererseits sind auf der Maschine die Wellen
35, 22, 28 mit 1, 2 und 3 bezeichnet, um die richtige Reihenfolge der Bedienung
deutlich zu machen.