DE2051391A1

DE2051391A1 - Tragbare Leuchte, insbesondere Kopfleuchte

Info

Publication number: DE2051391A1
Application number: DE19702051391
Authority: DE
Inventors: Ortwin; Großmann Karlheinz; 4100 Duisburg; Müllejans Robert; Weissenborn Dieter; 4330 Mülheim. P Bock
Original assignee: Friemann and Wolf GmbH
Current assignee: Friemann and Wolf GmbH
Priority date: 1969-10-09
Filing date: 1970-10-20
Publication date: 1971-11-18
Also published as: NL7014769A; BE757314A; GB1273455A; DE2051391B2; FR2065171A5; DE2051395B2; US3730771A; DE2051395A1; CH517385A

Description

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Ackmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24

22.967 (32.7oo)/Schli. 15.lo.197o

Firma Friemann & Wolf G.m.b.H., 41oo Duisburg, Meidericher Str. 6-8

Tragbare Leuchte, insbesondere Kopfleuchte

Die Erfindung betrifft eine tragbare Leuchte mit getrennten gasdichten Akkumulator- und Glühlampengehäuseteilen, die durch ein Stromkabel miteinander verbunden sind, insbesondere Kopfleuchte, und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand, welche die Verwendung in explosionsgefährdeten Räumen der Gefahrenzone 0 erlaubt.

Tragbare Leuchten, bei denen ein Glühlampengehäuseteil über ein Stromkabel mit einem weiteren Akkumulatorgehäuseteil verbunden ist, gibt es bereits in Ausführungen, bei denen besondere Baumaßnahmen für einen Explosionsschutz vorgesehen sind. Bekanntlich werden jedoch bei explosionsgefährdeten Räumen drei Gefahrenzonen unterschieden. Zu der Gefahrenzone O rechnen Räume, in denen ständig ein Explosionsgemisch vorhanden ist (z.B. im Benzin-, Gastank). In der Gefahrenzone 1 kann ein Explosionsgemisch im normalen Betriebszustand der Anlage auftreten und in der Gefahrenzone 2 kaum oder nur für kurze Zeit. Die bisherigen tragbaren Leuchten der genannten Art waren nur zur Verwendung in explosionsgefährdeten Räumen der Gefahrenzone 1 geeignet. Die besonderen Maßnahmen, die man hierfür getroffen hatte, bestanden im wesentlichen darin, daß neben einer starren Befestigung der Glühlampe im Kopfstück ein besonders starkes Kabel mit einer besonders robusten Klemmenbefestigung vorgesehen war und zur Sicherung gegen Überbelastung und Kurzschluß eine Schmelzsicherung vorgesehen war. Außerdem hatte man außen am Kopfstück einen Schalter vorgesehen. Das Akkumulatorengehäuse hatte

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äußere verriegelte Anschlußpole zum Laden der Akkumulatoren und die Akkumulatoren selbst erforderten im gehäuse Entgasungsöffnungen. Eine solche Ausführung ist jedoch für... die Gefahrenzone 0, welche die höchsten Schutzmaßnahmen erforderlich macht, völlig ungeeignet.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine tragbare Leuchte, insbesondere Kopfleuchte, zu entwickeln, welche zur Verwendung in explosionsgefährdeten Räumen der Gefahrenzone 0 geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einem Anschlußpol des Akkumulators und dem Kabel eine an sich .beKannte, bei Überbelastung und Kurzscnluß den Strom unterbrechende elektronische Sicherungsvorrichtung vorgesehen ist und ein zwischen den anderen Anschlußpol des Akkumulators und das Kabel geschalteter Hauptschalter innerhalb des AKkumulatorengehäuses angeordnet ist und daß das Kabelende im Akkumulatorengehäuse mit einer Sollbruchsicherungsvorrichtung versehen ist, welche bei einer vorbestimmten Zugbeanspruchung des Kabels die elektrische Verbindung zu dem Akkumulator mechanisch unterbricnt.

Diese Ausgestaltung und Einr-ichtung hat zunächst den wesent lichen Vorteil, daß in explosionsgefährdeten Räumen der Gefahrenzone 0, wo also ständig ein zündungsfähiges Explosions gemisch vorhanden ist, keine Gasentzündung stattfinden kann. Die elektronische Sicherungsvorrichtung schützt gegen,eine , Überlastung und gegen Kurzschluß, so daß hierdurch bedingte· _v. Schäden nicht zu einer Zündung und Explosion führen können^._ti Die neuartige Anordnung des Hauptschalters innerhalb des ^ Akkumulatorengehäuses hat den Vorteil, daß überhaupt keine Schaltteile außerhalb des eigentlichen Akkumulatorengehäuses liegen und also auch keinen Anlaß zu einer Zündung und, , Explosion geben können. Eine besondere Gefahrenquelle stellt das die beiden Gehäuseteile verbindende Kabel dar.,

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welches aus seinen Endbefestigungen in den betreffenden Gehäuseteilen herausgerissen werden kann, so daß es dabei zu Funkenbildungen und Kurzschlüssen kommt. Diese Gefahrenquelle wird durch die neuartige Sollbruchsicherungsvorrichtung ausgeschaltet. Wird nämlich durch Unachtsamkeit, äußere Einwirkungen o.dgl., an dem Kabel gezogen, so findet eine mechanische Unterbrechung der elektrischen Verbindung statt. Sämtliche der vorgenannten Maßnahmen gewährleisten den erforderlichen Schutz für ■ explosionsgefährdete Räume der Gefahrenzone 0.

Vorzugsweise ist in Reihe mit dem Hauptschalter ein innerhalb des Akkumulatorengehäuses angeordneter zusätzlicher Hilfsschalter geschaltet, der von einem elektrischen Widerstand überbrückt wird. Auch dieser Schalter liegt geschützt innerhalb des Akkumulatorengehäuses. Seine Aufgabe ist darin zu sehen, daß in seinem ausgeschalteten Zustand der Strom insbesondere beim Einschalten über den elektrischen Widerstand fließt und hierdurch der Stromanstieg beim Einschalten der Glühlampe begrenzt wird. Darüberhinaus dient er aber durch Einschalten der Prüfung und Kontrolle der elektrischen Sicherungsvorrichtung, die durch den Einsehaltstrom der Glühlampe anspricht. Zweckmäßig sind der Hauptschalter und der Hilfsschalter als Näherungsschalter ausgebildet, die berührungslos durch außerhalb am Akkumulatorengehäuse angeordnete Magnetschalter zu bttätigen sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, anstelle solcher Magnetschalter geeignete pneumatische Schaltvorrichtungen vorzusehen, die ebenfalls die innerhalb des Gehäuses liegenden elektrischen Kontaktteile indirekt beaufschlagen.

Vorzugsweise ist im Akkumulatorengehäuse über den AkkumulatoMieine Zwischenplatte vorgesehen, an welcher die elektrische Sicherungsvorrichtung, eine Schutzdiode, Verbindungselemente für die Anschlußleitungen und ein Ladeanschlußpol angeordnet sind.

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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß im Accumulator engehäuse ein oder mehrere gasdichte Akkumulatorzellen angeordnet sind. Während bisher für explosionsgefährdete Räume geringerer Gefahrenzonen Akkumulatoren verwendet wurden, die eine besondere Entgasungsöffnung erforderlich machten, ermöglicht die erfindungsgemäße Verwendung von gasdichten Akkumulatoren, insbesondere Nickel-Cadmium—Akkumulatoren, den Fortfall solcher Entgasungsöffnungen, welche bisher für explosionsgefährdete Räume der Gefahrenzone O eine zu hohe Gefahrenquelle darstellten.

Von besonderem Vorteil ist die neuartige Sollbruchsicherung nicht nur für tragbare Leuchten, sondern auch für alle elektrischen Geräte und Verbindungen, bei denen KabelZuführungen vorgesehen sind. Die Sollbruchsicherungsvorrichtung besteht aus einer Halterungsplatte, an welche das Kabel mittels einer Kabelklemme befestigt ist und die von Federelementen in Richtung der Kabellängsachse an den Gehäusedeckel des Akkumulatorengehäuses gedrückt wird und Zugstangen aufweist, welche die Anschlußleitungen und das Kabel stromleitend verbindende Sollbruchelemente beaufschlagen und dieee bei einer die Federkraft übersteigenden Zugbeanspruchung des Kabels durchschneiden. Bei einer Zugbeanspruchung des Kabels wird dieses entgegen der Federwirkung von seinem Lagersitz abgehoben, wobei die Sollbruchelemente, welche eine Stromverbindung darstellen,

abgeschert werden, so daß der Strom sofort unterbrochen ist. Da die Sollbruchelemente innerhalb des Akkumulatorengehäuses liegen, kann hierbei keine unzulässige Zündung des nur außerhalb des Gehäuses befindlichen Explosionsgemisches stattfinden.

Zweckmäßig ist am Gehäusedeckel ein nach innen weisender Kragen vorgesehen, der je zwei Lagerschenkel für die Sollbruchelemente aufweist. Zwischen der Halterungsplatte

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und dem Gehäusedeckel sind außerdem Dichtungselemente angeordnet und die Pederelemente sind derart ausgelegt, daß ein gasdichter Verschluß gewährleistet ist. Die Pederelemente Können als Gummifedern, Schraubfedern oder Tellerfedern ausgebildet und mittels einer verstellbar an den Zugstangen befestigten Lagerplatte in ihrer Spannkraft einstelloar sein. Die Sollbruchelemente stellen vorzugsweise Stäbchen aus einem stromleitenden, bruchempfindlichen Werkstoff wie Metall, Metall-Grqhitmasse o.dgl. dar und sind durch geeignete Maßnahmen elektrisch isoliert.

Der Gegenstand der ERfindung ist in der Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen

Figur 1 einen mittleren Längsschnitt durch eine Kopfleuchte,

Figur 2 den Bereich der Kabeleinführung in das Akkumulatorengehäuse bei dem Gegenstand der Figur 1 in vergrößertem Maßstab,

Figur 3 den Gegenstand der Figur 2, teilweise in einem Schnitt nach Linie I-I,

Figur 4 ein anderes Ausführungsbeispiel mit Näherungsschaltern und

Figur 5 ein Schaltbild des Gegenstandes der Figuren 1 oder 4o

Die in Figur 1 dargestellte Kopfleuchte besteht im wesentlichen aus einem Akkumulatorengehäuse 1 mit einem Gehäusedeckel 2, einem Leitungskabel 3 und einem Glühlampengehäuse 4. Die Glühlampe ist mit 5 bezeichnet. Zwischen dem Akkumulatorengehäuse 1 und dem Gehäusedeckel 2 ist ein Abdichtungselement 6 vorgesehen und beide Gehäuseteile sind durch einen MagnetVerschluß 7 verschließbar, der ein unzulässiges öffnen des Akkumulatorengehäuses innerhalb von explosionsgefährdet en Räumen ausschließt. Im Akkumulatorengehäuse 1 sind beim Ausführungsbeispiel drei gasdichte Akkumulatorenzellen, z.B. FicKel-Cadraiumzellen, angeordnet.

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Über diesen Akkumulatoren 8 befindet sich eine Zwischenplatte 9, die sich auf einem umlaufenden Stützrand Io des Aickumulatorengehäuses abstützt und daran befestigt ist. Die Zwischenplatte 9 trägt eine elektronische Sicherungsvorrichtung 11. Es handelt sich hierbei um eine an sich bekannte elektronische Sicherungsvorrichtung, die bei Überlastung und Kurzschluß den Strom unterbricht. Außerdem sind an der Zwischenplatte eine Schutzdiode 12, ein Hauptschalter 13 und ein Hilfsschalter 14 befestigt Schließlich trägt die Zwischenplatte 9 noch Verbindungselemente 16, 17 und einen Ladeanschlußpol 18.

Das Kabel 3 ist in den Gehäusedeckel 2 zentrisch eingeführt. Wie insbesondere Figur 2 zeigt, hat der Gehäusedeckel 2 eine größere Öffnung mit einem nach unten weisenden Kragen 19. Innerhalb dieses Bereiches ist eine Sollbruchsicherungsvorrichtung 2o vorgesehen. Diese besteht im wesentlichen aus einer Halterungsplatte 21, die mit ihrem Rand auf dem Genäusedeckel 2 aufliegt. Von dem Kragen 19 weisen zwei Führungsplatten 22 ab und unterhalb dieser Führungsplatten befinden sich je zwei Lager— schenkel 26 für Sollbruchelemente 25. Die Halterungsplatte 21 besitzt nach unten weisende Zugstangen 23- Diese ragen durch die Führungsplatten 22 hindurch, haben an ihrem unteren Ende höhenverstellbare Lagerplatten 32und je ein Federelement 24. Die Federelemente 24 tragen dafür Sorge, daß die Halterungsplatte 21 nach unten gedrückt wird. Das Kabel 3 ist mittels einer Kabelklemme 27 an der Halterungsplatte 21 befestigt. Außerdem sind, noch Dichtungselemente 33, 34 vorgesehen, welche einen zünddichten Verschluß des Innenraumes gegenüber dem explosionsgefährdeten Außenraum gewährleisten. Die einander zugeordneten Lagerschenkel 26 sind je mit einem Sollbruchelement 25 versehen, welche von den Zugstangen 23 beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck sind in den Lagerschenkeln 26 und im unteren Bereich der Zugstangen Bohrungen vorgesehen, durch welche die Sollbruchelemente hindurchführen. Diese Sollbruchelemente 25 können Stäbchen aus einem stromleitenden «

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bruchempfindlichen Werkstoff wie Metall, Metall-Graphitmasse o.dgl. darstellen und durch geeignete Maßnahmen elektrisch isoliert sein. Der Werkstoff ist so ausgewählt, daß bei einer vorbestimmten Krafteinwirkung der Zugstangen 23 ein Durchbruch bzw. ein Durchschneiden stattfindet. An die Enden dieser Sollbrucheiemente 25 sind einerseits die Anschlußleitungen 28 und andererseits die Drähte des Kabels 3 angeschlossen.

Die elektrische Schaltung der Gesamteinrichtung ergibt sich insbesondere aus Figur 5 in Verbindung mit Figur 1. Die beiden Anschlußpole 3o, 31 der Akkumulatoren sind über entsprechende Anschlußleitungen mit den einzelnen Bauteilen verbunden, und zwar ist an den Anschlußpol 3o zunächst die elektronische Sicherungsvorrichtung 11 angeschlossen, von wo aus der Ausgang mit einem Sollbruchelement in Verbindung steht. Außerdem führt von diesem Pol aus noch eine Anschlußleitung über die Schutzdiode 12 zu einem LadeanschluifcDl 18. Der andere Ladeanschlußpol 31 des Akkumulators ist mit einem Hauptschalter 13 verbunden. Von dort au3 führt die Stromführung weiter über einen Hilfaschalter 14, der von einem Widerstand 15 überbrückt wird, welcher beim Einschalten der Glühlampe 5 vor einer Überlastung schützt. Über die Anschlußleitungen 28 geht dann die Stromführung über die Sollbruchelemente 25 durch das Kabel zur Glühlampe 5.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1 ist der Hauptschalter 13 und der Hilfsschalter 14 innerhalb des Akkumulatorengehäuses an der Zwischenplatte 9 angeordnet. Eine andere Ausführung zeigt Figur 4, wo Näherungsschalter 13a und 14a vorgesehen sind, die durch außen am Akkumu? atorengehäuse 1 angeordnete Magnete 29 zu betätigen sand. Durch diese Ausgestaltung ist es nicht notwendig, Stromleitungen für die Schaltungsvorgänge aus dem Gehäuse herauszuführen.

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Die Wirkung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Zum Einschalten wird der Hauptschalter 13 geschlossen. Hierbei bedient man sich vorzugsweise der Magnetschalter 29 (vgl. Figur 4). Hierbei fließt der Strom über den Widerstand 15 durch das betreffende Sollbruohelement 25 zur Glühlampe 5 und auf der anderen Seite über das Sollbruchelement 25 und die elektronische Sicherungsvorrichtung, welche in diesem Zustand einen Stromfluß erlaubt. Nach Abklingen der Einschaltstromspitze wird durch Betätigung des Schalters 14 bzw. 14a der Widerstand 15 überbrückt.

Findet eine Überlastung oder ein Kurzschluß beispielsweise im Glühlampengehäuse statt, so schaltet die elektronische Sicherungsvorrichtung die Stromzufuhr sofort ab. Wird andererseits beispielsweise das Kabel in unzulässiger Weise auf Zug beansprucht, d.h. aus dem Akkumulatorengehäuse herausgezogen, so tritt die Sollbruchsicherungsvorrichtung in Aktion. Sobald die Zugbeanspruchung die Größe der Federkraft der Federelemente 24 überschreitet, wird die Halterungsplatte 21 nach oben gezogen und dabei zerstören die Zugstangen 23 die Sollbruchelemente 25, so daß sofort eine Stromunterbrechung stattfindet. Die Lampe kann eret wieder nach einer geeigneten Reparatur in Betrieb genommen werden.

Zum Zwecke der Kontrolle und Prüfung der elektronischen Sicherungsvorrichtung 11 werden beide Schalter 13 und 14 (bzw. 14a und 15a) gleichzeitig betätigt. Dann fließt ein Einschaltstrom unmittelbar unter Umgehung des Widerstandes 15 zur Glühlampe und der Strom ist so gnß, daß die elektronische Sicherungsvorrichtung anspricht und ihrerseits den Strom unterbricht. Schließlich kann die tragbare Leuchte nur in geöffnetem Zustand außerhalb explosionsgefährdeter Räume geladen werden. Hierfür ist ein besonderer Ladeanschlußpol 18 vorgesehen, dem eine Schutzdiode zugeordnet ist.

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Die Federelemente 24 können als Gummifedern, Schraubfedern oder Tellerfedern ausgebildet und mittels der verstellbar an den Zugstangen 23 befestigten Lagerplatte 32 in ihrer Spannkraft verstellt werden.

Die Erfindung bleibt nicht auf das AusführungsbeispEl beschränkt, sondern es sind sahireiche Änderungen durchführbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, andere elektrische Schaltelemente innerhalb des Akkumulatorengehäuses anzuordnen, welche mittelbar von außen auf magnetischem oder hydraulischem Wege zu betätigen sind. Desgleichen kann die Sollbruchsicherungsvorrichtung anders ausgebildet sein. Insbesondere besteht die Möglichkeit, eine solche oder ähnliche menhanische Sollbruch3icherung für alle elektrischen Einrichtungen zu verwenden, bei denen eine Kabelzuführung vorgesehen ist und bei einer unzulässigen Zugbeanspruchung des Kabels eine frühzeitige Stromunterbrechung stattfinden soll.

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Claims

Patentansprüche;

1. Tragbare Leuchte mit getrennten gasdichten Akkumulator- und Glühlampengehäuse teilen, die durch ein Stromkabel miteinander verbunden sind, insbesondere Kopfleuchte, für explosionsgefährdete Räume der Gefahrenzone 0, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen Anochlußpol (3o) des Akkumulators $8) und dem Kabel (3) eine an sich bekannte, bei überlastung und Kurzschluß den Strom unterbrechende elektronische Sicherungsvorrichtung (U) vorgesehen ist und ein zwischen den anderen Anschlußpol (31) des Akkumulators und das Kabel geschalteter Hauptschalter

(13) innerhalb des Akkumulatorengehäuses (1) angeordnet ist und daß das Kabelende im Akkumulatorengehäuoe mit einer Sollbruchsicherungavorrichtung (2o) versehen ist, welche bei einer vorbestimmten Zugbeanspruchung des Kabels die elektrische Verbindung zu dem Akkumulator mechanisch unterbricht.

2.Tragbare Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Hauptschalter (13) eine innerhalb des Akkumulatorengehäuses (1) angeordneter Hilf aschalter

(14) geschaltet ist, der von einem elektrischen Widerstand

(15) überbrückt ist.

3. Tragbare Leuchte nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (13a) und der Hilfe— schalter (14a) als Näherungsschalter ausgebildet sind, dt» berührungslos durch außerhalb am Akkuraulatorengehäuse ■ angeordnete Magnete.. ;■·'· zu betätigen sind.

4. Tragbare Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, daß im Alckumulatorengehäuse (1) über den Akkumulatoren (8) eine Zwischenplatte (9) vorgesehen ist, an welcher die elektronische Sicherungsvorrichtung (11), eine Schutzdiode (12), Verbindungselemente (16, 17) für die AnsohluBleitungen und ein Ladeansohlußpol (18) angeordnet eind.

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5« Tragbare Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Akkumulatorengehäuae (1) ein oder mehrere gasdichte Aickumulatorenzellen (8) angeordnet sind.

6. Tragbare Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 3ollbruchsicherungavorrichtung (2o) aus einer Halterungaplatte (21) besteht, an welche das Kabel (3) mittels einer Kabelklemrae (27) befestigt ist und die von Pedereleaienten (14) in Richtung der Kabellängsachse an den GehauaedeCiLeI (2) des Aiclounulatorengohiiuaes (I) gedriicitt wird und Zugstangen (23) aufweist, welche die Anaohlußleitungen (28) und das Kabel (3) stromleitend verbindende Sollbruchelemente (25) beaufschlagen und diese bei einer die Federkraft tibersteigenden Zugbeanspruchung des Kabels durchschneiden.

7» Tragbare Leuchte nach Anspruch*?, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäusedeciel (2) ein nach innen weisender Kragen (IJ) vorgesehen ist, der je zwei Lagerschenkel (26) für die Sollbruchelemente (23) aufweist.

0. Tragbare Leuchte nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß. zwischen der Holterungsplatte (2o) und dem Gahäusedeceel (2) Di'chtungselemente (33, 34) angeordnet und die Federelemente (24) derart ausgelegt sind, daß ein zUnddichter Verschluß gewährleistet ist·

9. Tragbare Leuchte nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da£ die Federelemente (24) als CJuraaiifedern, Schraubfedern oder Tellerfeder^ ausgebildet und mittel3 einer verstellbar an den Zugstangen (23) befestigten lager- ■ platte (32) in ihrer Spannkraft einstellbar sind.

10. Trabare Leuchte nach Ansprüchen 6 bia j, dadurch gekennzeichnet, dab die Jollbruohelci.iente (25) otUbchcn aus einem stromleitenden bruchempfindliclien V.'erkstoff wie Metall, Metall-Graphitmasse o.dgl. darstellen und durch geeignete Maßnahmen elektrisch isoliert sind.

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