PL207842B1 - Zapalarka do odpalania zapalników elektrycznych oraz sposób odpalania zapalników elektrycznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zapalarka do odpalania zapalników elektrycznych oraz sposób odpalania zapalników elektrycznych, która ma zastosowanie między innymi w kopalniach węgla kamiennego, w kopalniach wydobywających rudy, a także w kamieniołomach.

Znana jest z opisu patentowego nr 151 834 wieloczłonowa zapalarka do zwłocznego odpalania zapalników elektrycznych, która wyposażona jest w baterię akumulatorów, przetwornicę napięcia, układ magazynowania energii i układ spustowy. Zapalarka ma jeden do trzech identycznie zbudowanych członów odpalających połączonych posobnie jednym do trzech odcinków dwużyłowego kabla strzałowego z wyjściem członu zasilającego. W członie zasilającym wyjście układu magazynowania energii jest połączone z wyjściem układu sumującego i pierwszym wejściem wysokonapięciowego generatora stałego prądu o wyjściu połączonym poprzez pierwszy klucz z układem czasowym, którego jedno wyjście jest dołączone do wejścia układu zwierającego, a drugie wyjście do drugiego klucza połączonego z baterią akumulatorów i pierwszym wejściem źródła napięcia odniesienia, którego drugie wejście jest połączone ze wspomnianym wyjściem wysokonapięciowego generatora stałego prądu poprzez układ kontroli zwarcia i trzeci klucz, a wyjście z drugim wejściem tego generatora. Wyjście członu zasilającego jest dołączone do wejścia pierwszego z kolei członu odpalającego, w którym pomiędzy zacisk dodatni i ujemny jest włączony stabilizator napięcia o wyjściu dołączonym do generatora taktującego, licznika krokowego i generatora impulsu strzałowego. Wyjście generatora impulsu strzałowego jest połączone z pierwszymi wejściami korzystnie dziesięciu bramek o drugich wejściach połączonych z wyjściami licznika krokowego, a wyjściach dołączonych do kluczy strzałowych, przyłączonych z jednej strony bezpośrednio do zacisku ujemnego, a z drugiej strony do zacisku dodatniego poprzez zapalniki elektryczne. Ostatnie wyjście licznika krokowego jest połączone z czwartym kluczem dołączonym do zacisku ujemnego i wyjścia tego członu odpalającego, połączonego z wejściem kolejnego członu odpalającego. W zapalarce tej człony odpalające nie mają zabudowanych wewnątrz źródeł energii, a impuls strzałowy z wysokonapięciowego generatora stałego prądu jest przesyłany dwużyłowym kablem strzałowym na zaciski pierwszego z kolei członu odpalającego. W momencie zadziałania ostatniego klucza strzałowego następuje unieruchomienie licznika krokowego, a wysterowany czwarty klucz przekazuje prądowy impuls strzałowy na zaciski wejściowe następnego członu odpalającego. Gdy do wszystkich kluczy strzałowych są przyłączone zapalniki elektryczne, w momentach działania generatora impulsu strzałowego wysokonapięciowy generator stałego prądu wymusza przepływ prądu przez zapalniki ze ściśle określoną wartością. Powoduje to podtrzymanie działania układu czasowego poprzez drugi klucz. W konsekwencji pierwszy klucz przyłącza napięcie baterii akumulatorów na źródło napięcia odniesienia.

Znana jest także z polskiego opisu patentowego nr 173 132 wieloobwodowa zapalarka do odpalania zapalników elektrycznych, zawierająca blok sterowania połączony z półprzewodnikowymi łącznikami strzałowymi i układem magazynowania energii wyposażonym w przetwornicę napięcia, a połączonym z baterią akumulatorową oraz stabilizator napięcia, charakteryzująca się tym, że pierwszy zacisk wyjściowy układu magazynowania energii jest połączony bezpośrednio z pierwszym zaciskiem wyjściowym stabilizatora napięcia oraz z jednym zaciskiem strzałowym każdego półprzewodnikowego łącznika strzałowego, połączonym poprzez oddzielny obwód strzałowy z drugim jego zaciskiem strzałowym. Drugi zacisk wyjściowy układu magazynowania energii jest połączony z drugim zaciskiem wyjściowym układu sterowania prądu i z jednym wejściem każdego łącznika strzałowego, a pierwszy zacisk wyjściowy układu sterowania prądu jest połączony z drugim wejściem każdego łącznika strzałowego połączonego ze znanym blokiem sterowania, z którym jest połączony również układ sterowania prądu. Ponadto, drugi zacisk wyjściowy stabilizatora napięcia stanowi masę całego układu, z którą są połączone: blok sterowania oraz poszczególne łączniki strzałowe. Wieloobwodowa zapalarka do odpalania zapalników elektrycznych, według wynalazku, umożliwia odpalanie zapalników elektrycznych natychmiastowych z precyzyjnie określonym, niezależnie dla każdego obwodu strzałowego, opóźnieniem między strzałowym, a poprzez kontrolę przepływu prądu w poszczególnych obwodach strzałowych umożliwia przerwanie odpalania w przypadku wystąpienia niewypału. Ponadto poprzez pomiar rezystancji obwodów strzałowych z miejsca ich odpalania daje możliwość sprawdzenia stanu całej linii strzałowej bez potrzeby używania dodatkowych urządzeń.

Znane zapalarki nie mają wbudowanego układu umożliwiającego wykonanie pomiaru rezystancji obwodów linii strzałowych bezpośrednio przed uruchomieniem zapalarki. Pomiary te są wykonywane obecnie odrębnymi przyrządami pomiarowymi w różnych odstępach czasowych poprzedzających

PL 207 842 B1 odpalenie zapalników. Ponadto w zapalarkach znanych z dotychczasowego stanu techniki odpalanie ładunku odbywa się kluczem strzałowym w jednym cyklu, co może doprowadzić do przypadkowego niekontrolowanego odpalenia zapalników.

Wyżej wymienione wady i niedogodności udało się usunąć za pomocą zapalarki i sposobów odpalania zapalników elektrycznych według wynalazku.

Zapalarka do odpalania zapalników elektrycznych według wynalazku zawiera układ, w którym zaciski linii strzałowej połączone są z układem pomiarowym omomierza wyposażonym w wyświetlacz oraz z układem wyzwalania impulsu strzałowego. Z kolei górny zacisk linii strzałowej połączony jest z układem pomiarowym zapalarki, ponadto układ wyzwalania impulsu strzałowego połączony jest z układem pomiarowym omomierza, z układem wysokiego napięcia oraz z układem kształtowania impulsu strzałowego. Natomiast układ pomiarowy zapalarki połączony jest z układem kształtowania impulsu strzałowego, z układem kontroli oporności linii strzałowej oraz z układem kontroli energii kondensatora strzałowego. Z kolei układ kształtowania impulsu strzałowego połączony jest z układem zabezpieczenia przed przypadkowym odpaleniem wyposażonym w gniazdo stacyjki włączającej zapalarki i w klucz strzałowy. Układ kontroli oporności linii obwodu strzałowego połączony jest z układem kontroli energii kondensatora strzałowego oraz z zasilaczem wyposażonym w układ kontroli akumulatora i w diodę sygnalizacyjną. Zasilacz podłączony jest z akumulatorem. Układ kontroli energii kondensatora strzałowego połączony jest także z układem wysokiego napięcia, przy czym, układ wysokiego napięcia składa się z generatora, transformatora i z kondensatora strzałowego. Układ kontroli oporności linii obwodu strzałowego wyposażony jest w diodę sygnalizacyjną, a układ wysokiego napięcia w czerwoną diodę sygnalizacyjną.

Sposób odpalania zapalników elektrycznych według wynalazku polega na tym, że po podłączeniu obwodu linii strzałowej do zacisków zapalarki wykonywany jest poprzez układ pomiarowy omomierza pomiar rezystancji obwodu strzałowego, po czym po jego porównaniu z zadaną progową rezystancją obwodu linii strzałowej, zapalarka zostaje uruchomiona poprzez włożenie klucza strzałowego do gniazda wówczas, gdy rezystancja obwodu strzałowego jest mniejsza od zadanej wartości progowej rezystancji. Natomiast, gdy rezystancja obwodu strzałowego jest wyższa od zadanego progu rezystancji włączenie zapalarki zostanie zablokowane.

Sposób odpalania zapalników elektrycznych według wynalazku polega na tym, że po załączeniu zapalarki, należy wyciągnąć klucz strzałowy z gniazda, a następnie co najmniej jeden raz włożyć klucz strzałowy do gniazda w zadanym odstępie czasowym i ponownie wyjąć, przy czym ostatnie wyciągnięcie klucza strzałowego powoduje odpalenie impulsu strzałowego.

W układzie zapalarki do odpalania zapalników elektrycznych oraz w sposobach według wynalazku poprzez zastosowanie układu zabezpieczenia przed przypadkowym odpaleniem oraz zastosowanie ograniczonej czasowo wielokrotnej procedury odpalania uzyskano efekt w postaci zminimalizowania ryzyka przypadkowego niekontrolowanego odpalenia zapalników. Odpalenie zapalników elektrycznych przy zastosowaniu wynalazku musi być wykonane w sposób świadomy i pozbawiony przypadkowości.

Ponadto wynalazek umożliwia dokonanie pomiaru rezystancji obwodu linii strzałowej wraz z odczytem jej wartości bezpośrednio przed załączeniem zapalarki, przy użyciu tylko jednego przyrządu. Ponadto wynalazek wprowadza nowy dodatkowy element blokady włączenia zapalarki w przypadku, gdy pomiar rezystancji obwodu linii strzałowej jest wyższy od wymaganego progu rezystancji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu zapalarki.

W zapalarce do odpalania zapalników elektrycznych zaciski obwodu linii strzał owej a i b połączone są z układem pomiarowym omomierza A składającym się z nie uwidocznionego na schemacie blokowym wzmacniacza pomiarowego oraz z przetwornika analogowo cyfrowego. Układ pomiarowy omomierza A wyposażony jest wyświetlacz A1. Z zaciskami linii strzałowej a i b połączony jest układ wyzwalania impulsu strzałowego B, a z zaciskiem linii strzałowej a połączony układ pomiarowy zapalarki C. Układ wyzwalania impulsu strzałowego B połączony jest z omomierzem A z układem wysokiego napięcia D oraz z układem kształtowania impulsu strzałowego E. Natomiast układ pomiarowy zapalarki C połączony jest z układem kształtowania impulsu strzałowego E, z układem kontroli oporności linii strzałowej F i z układem kontroli energii kondensatora strzałowego G. Układ kształtowania impulsu strzałowego E połączony jest z układem zabezpieczenia przed przypadkowym odpaleniem H. Z kolei układ kontroli oporności linii obwodu strzałowego F połączony jest z układem kontroli energii kondensatora strzałowego G oraz z zasilaczem I wyposażonym w układ kontroli akumulatora I1 i w zieloną

PL 207 842 B1 diodę sygnalizacyjną Lzi. Z zasilaczem I podłączony jest akumulator J. Układ zabezpieczenia przed przypadkowym odpaleniem H wyposażony jest w gniazdo H1 stacyjki włączającej zapalarki i klucz strzałowy K. Układ kontroli energii kondensatora strzałowego G połączony jest także z układem wysokiego napięcia D. Przy czym, układ wysokiego napięcia D składa się z generatora D1 transformatora D2 i kondensatora strzałowego D3. Układ kontroli oporności linii w obwodu strzałowego F wyposażony jest w żółtą diodę sygnalizacyjną Lż, a układ wysokiego napięcia D w czerwoną diodę sygnalizacyjną Lcz.

Przetwornica wysokiego napięcia D ma za zadanie ładowanie kondensatora strzałowego D3 i jest sterowana z układu kontroli energii kondensatora strzałowego G. Z kolei, układ pomiarowy zapalarki C mierzy spadek napięcia na zaciskach a i b linii strzałowej i steruje układem kontroli oporności linii obwodu strzałowego F oraz układem kontroli energii kondensatora strzałowego G, który w razie rozwarcia lub przekroczenia rezystancji obwodu strzałowego sygnalizuje ten stan zaświeceniem żółtej diody Lż i równocześnie blokuje przetwornicę wysokiego napięcia D oraz układ wyzwalania impulsu strzałowego E. Ponadto, układ kształtowania impulsu strzałowego E powoduje, że impuls strzałowy wysłany trwa maksymalnie 4 ms. Układ wyzwalania impulsu strzałowego B po uzyskaniu odpowiedniego napięcia na kondensatorze strzałowym wysyła impuls strzałowy w linię strzałową powodujący odpalenie zapalników elektrycznych. Układ kontroli energii kondensatora strzałowego G służy do kontroli napięcia na kondensatorze strzałowym D3. W zależności od rezystancji obwodu strzałowego kondensator strzałowy D3 jest ładowany do odpowiedniego napięcia, którego stan sygnalizowany jest zaświeceniem czerwonej diody sygnalizacyjnej Lcz. W tym momencie odblokowuje się układ wyzwalania impulsu strzałowego B i można rozpocząć czynność odpalania. W zależności od rezystancji obwodu strzałowego układ kontroli energii kondensatora strzałowego G ustawia napięcie na kondensatorze strzałowym D3. Zasilacz I zasila poszczególne podzespoły zapalarki stałym poziomem napięcia, niezależnie od poziomu naładowania akumulatora J, jeżeli jednak stan naładowania akumulatora J spadnie poniżej założonej wartości zapalarka poprzez kontroli akumulatora I1 zostanie zablokowana.

Sposób odpalania zapalników elektrycznych według wynalazku polega na tym, że w momencie podłączenia linii strzałowej do zacisków a i b po około 2 sekundach załącza się układ pomiarowy omomierza A, który precyzyjnie wskazuje aktualną wartość rezystancji obwodu strzałowego na wyświetlaczu A1. Zakres pomiarowy omomierza wynosi od 0-500 Ω. W przypadku, gdy rezystancja obwodu linii strzałowej przekroczy 500 Ω wyświetlacz A1 omomierza A nie zostanie włączony oraz zablokowana zostaje możliwość włączenia zapalarki kluczem strzałowym K. Natomiast w przypadku, gdy rezystancja obwodu linii strzałowej jest prawidłowa, tzn. jest np. mniejsza od 360 Ω dokonujemy włączenia zapalarki kluczem strzałowym K, po czym zaświeca się dioda zielona Lż sygnalizująca prawidłowy stan akumulatora J. Po 15 sekundach zaświeca się czerwona dioda Lcz sygnalizująca gotowość zapalarki do odpalenia impulsu strzałowego.

Kolejny sposób odpalania zapalników elektrycznych według wynalazku polega na tym, że po cyklu włączenia zapalarki i zasygnalizowaniu czerwoną diodą Lcz gotowości zapalarki do odpalenia impulsu strzałowego, rozpoczyna się procedura odpalenia poprzez wyciągnięcie klucza strzałowego K z gniazda H1 stacyjki włączającej zapalarki, a następnie w odstępie do 5 sekund należy dwukrotnie włożyć klucz strzałowy K do gniazda H1, trzecie ostatnie wyciągnięcie klucza strzałowego K spowoduje odpalenie impulsu strzałowego. Jeżeli nie uda się wykonać ww. procedury odpalenia w założonym cyklu, procedurę odpalania należy powtórzyć. Rozwiązanie to zabezpiecza przed przypadkowym niekontrolowanym odpaleniem zapalników. Jeżeli w trakcie pracy zapalarki zaświeci się żółta dioda Lż oznacza to, że wystąpiła przerwa w obwodzie strzałowym lub oporność obwodu strzałowego jest wyższa niż 360 Ω.

Claims (4)

1. Sposób odpalania zapalników elektrycznych poprzez przesłanie do linii strzałowej impulsu strzałowego za pomocą klucza strzałowego, znamienny tym, że po podłączeniu obwodu linii strzałowej do zacisków (a) i (b) zapalarki wykonywany jest poprzez układ pomiarowy omomierza (A) pomiar rezystancji obwodu strzałowego, po czym po jego porównaniu z zadaną progową rezystancją obwodu linii strzałowej, gdy rezystancja obwodu strzałowego jest mniejsza od zadanej wartości progowej rezystancji, zapalarka zostaje uruchomiona poprzez włożenie klucza strzałowego (K) do gniazda (H1).

PL 207 842 B1

2. Sposób odpalania według zastrz. 1, znamienny tym, że gdy rezystancja obwodu strzałowego jest wyższa od zadanego progu rezystancji włączenie zapalarki kluczem strzałowym (K) zostanie zablokowane.

3. Sposób odpalania zapalników elektrycznych poprzez przesłanie do linii strzałowej impulsu strzałowego za pomocą klucza strzałowego, znamienny tym, że po załączeniu zapalarki należy wyciągnąć klucz strzałowy (K) z gniazda (H1), a następnie co najmniej jeden raz włożyć klucz strzałowy (K) do gniazda (H1) w zadanym odstępie czasowym i ponownie wyjąć, przy czym ostatnie wyciągnięcie klucza strzałowego (K) powoduje odpalenie impulsu strzałowego.

4. Zapalarka do odpalania zapalników elektrycznych zawierająca układ sterowania, układ generujący wysokie napięcie i kondensator, układ wyzwalania impulsów, generator impulsu strzałowego, układ kontroli rezystancji linii strzałowej, akumulator oraz strzałowy klucz, znamienna tym, że zaciski linii strzałowej (a) i (b) połączone są z układem pomiarowym omomierza (A) wyposażonym w wyświetlacz (A1) oraz z układem wyzwalania impulsu strzałowego (B), z kolei zacisk linii strzałowej (a) połączony jest z układem pomiarowym zapalarki (C), ponadto układ wyzwalania impulsu strzałowego (B) połączony jest z układem pomiarowym omomierza (A), z układem wysokiego napięcia (D) oraz z układem kształtowania Impulsu strzałowego (E), natomiast układ pomiarowy zapalarki (C) połączony jest z układem kształtowania impulsu strzałowego (E) z układem kontroli opornoś ci linii strzałowej (F) oraz z układem kontroli energii kondensatora strzałowego (G), z kolei układ kształtowania impulsu strzałowego (E) połączony jest z układem zabezpieczenia przed przypadkowym odpaleniem (H) wyposażonym w gniazdo (H1) stacyjki włączającej zapalarki i w klucz strzałowy (K), przy czym układ kontroli oporności linii obwodu strzałowego (F) połączony jest z układem kontroli energii kondensatora strzałowego (G) oraz z zasilaczem (I) wyposażonym w układ kontroli akumulatora (I1) i w diodę sygnalizacyjną (Lzi), z kolei zasilacz (I) podłączony jest z akumulatorem (J), natomiast układ kontroli energii kondensatora strzałowego (G) połączony jest także z układem wysokiego napięcia (D), przy czym układ wysokiego napięcia (D) składa się z generatora (D1), transformatora (D2) i z kondensatora strzałowego (D3), natomiast układ kontroli oporności linii obwodu strzałowego (F) wyposażony jest w diodę sygnalizacyjną (L ż ), a uk ł ad wysokiego napię cia (D) w diodę sygnalizacyjną (Lcz).