ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ АВТОНОМНЫЙ АККУМУЛЯТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОГО МОНТАЖНОГО ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА

Полезная модель относится к энергоснабжению в горнодобывающей промышленности и может быть использована во взрывоопасных условиях для подключения взрывобезопасного монтажного электроинструмента.
Известен переносной автономный взрывозащищенный аккумуляторный источник питания электропривода взрывобезопасного электроинструмента (прототип) (Патент на ПМ №115010, опубл. 20.04.2012), состоящий из одного или нескольких перезаряжаемых аккумуляторных элементов, установленных во взрывозащищенном корпусе, снабженный взрывозащищенным соединительным устройством для подключения к нему электропривода, вилочная часть которого соединена кабелем с электроприводом электроинструмента, розеточная часть установлена во взрывозащищенном корпусе, при этом обе части электропривода соединяются посредством резьбовой муфты с фиксатором, стыковочный торец которой снабжен магнитами, крышка изготовлена из диамагнитного материала и снабжена магниточувствительными элементами, в схему источника питания включен контроллер-идентификатор для распознавания сигналов контроллера-кодировщика электропривода. Вилочная часть взрывозащищенного соединительного устройства при соединении с розеточной частью механически сблокируется с толкателем кнопки включения-отключения питания и исключает возможность соединения вилочной и розеточной частей соединительного устройства при выдвинутом (включенном) состоянии толкателя кнопки. Кабель, соединяющий вилочную часть с электроприводом, снабжен экраном, позволяющим контролировать целостность изоляции кабеля.
Достоинством прототипа является высокая взрывобезопасность вследствие исключения контакта искроопасных цепей с взрывоопасной атмосферой, а также вследствие исключения возможности подключения к аккумуляторному источнику питания электроприводов, не предназначенных для этого. К недостаткам следует отнести относительно короткий срок работы источника питания (ресурс), ограниченный допустимым количеством циклов заряд-разряд, долгое время восстановления заряда источника питания, и необходимость полной замены источника питания при выходе из строя одного или нескольких аккумуляторных элементов, отсутствие индикации состояния источника питания.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание надежного, безопасного и удобного в работе переносного взрывозащищенного аккумуляторного источника питания с увеличенным сроком использования.
Техническим результатом является увеличение длительности работы взрывозащищенного аккумуляторного источника питания (ресурса), снижение времени восстановления заряда источника питания, и повышение его ремонтопригодности.
Технический результат достигается тем, что во взрывозащищенном автономном аккумуляторном источнике питания взрывобезопасного монтажного электроинструмента, содержащем один или несколько перезаряжаемых аккумуляторных элементов, установленных во взрывозащищенном корпусе, снабженном розеточной частью взрывозащищенного разъема, выполненной с возможностью соединения с вилочной частью взрывозащищенного разъема посредством резьбовой муфты с фиксатором, стыковочный торец которой снабжен магнитами, снабженном контроллером-идентификатором, выполненным с возможностью распознавания сигнала контроллера-кодировщика из схемы электропривода, аккумуляторный отсек выполнен съемным, перезаряжаемые аккумуляторные элементы, установленные в съемном аккумуляторном отсеке, выполнены с возможностью замены в процессе эксплуатации, в электрическую схему источника питания дополнительно входит блок автоматического переключения питания от одного аккумуляторного элемента к питанию от другого, на корпусе источника питания установлена панель индикации, выполненная с возможностью индикации состояния заряда каждого из перезаряжаемых аккумуляторных элементов и индикации аварийного режима.
Выполнение аккумуляторного отсека источника съемным с заменяемыми перезаряжаемыми элементами позволило получить ряд преимуществ по сравнению со встроенными в аккумуляторную батарею аккумуляторными элементами. Использование съемных аккумуляторных элементов позволило производить замену разряженных и/или неисправных аккумуляторных элементов на рабочие и/или заранее заряженные аккумуляторные элементы путем замены аккумуляторного отсека, а также при необходимости изменять емкость всей аккумуляторной батареи путем замены аккумуляторных элементов на элементы большей емкости не внося изменений в конструкцию и схему источника, тем самым увеличив срок непрерывного использования источника питания и ресурс. Исключение из процесса восстановления заряда источника питания длительности цикла заряда аккумуляторных элементов позволило получить экономию во времени восстановления заряда источника. Включение в состав источника питания блока автоматического переключения питания от одного аккумуляторного элемента к питанию от другого позволило использовать перезаряжаемые аккумуляторные элементы последовательно тем самым увеличивая ресурс аккумуляторных элементов. Установка панели индикации состояния источника питания позволила определять уровень заряда и исправность каждого установленного аккумуляторного элемента для принятия пользователем решения о его замене. При отказе одного из съемных аккумуляторных элементов аккумуляторный источник остается работоспособным, а замену неисправного элемента на исправный может произвести сам потребитель. Этот факт существенно повышает ремонтопригодность взрывозащищенного источника питания и сокращает число аварийных ситуаций, обусловленных выходом из строя взрывозащищенного аккумуляторного источника питания. Возможность использовать стандартное зарядное устройство для заряда съемных аккумуляторных элементов, которое также легко заменить при выходе его из строя, вместо специализированного зарядного устройства для источника со встроенными аккумуляторными элементами, также повышает ремонтопригодность предлагаемого оборудования. При выполнении заряда аккумуляторных элементов в зарядном устройстве каждого индивидуально выполняется прохождение всего цикла заряд-разряд каждым аккумуляторным элементом, что исключает ситуацию неполного заряда одного из элементов возможную при зарядке встроенных аккумуляторных элементов как единого целого, тем самым увеличивая ресурс источника питания в целом.
Сущность полезной модели поясняется рисунками.
Фиг. 1, переносной автономный взрывозащищенный аккумуляторный источник питания.
Фиг. 2. схема блока автоматического переключения питания от одного аккумуляторного элемента к питанию от другого. На схеме использованы обозначения:
Comp1…CompN - микросхема сравнения сигналов, компаратор;
С1 - буферный элемент, накопительный конденсатор;
VT1…VTN - коммутирующие устройства, быстродействующие транзисторы;
VD1..VDN - диоды;
АКВ1…AKBN - аккумуляторные элементы питания.
Взрывозащищенный автономный аккумуляторный источник питания (1) электропривода взрывобезопасного электроинструмента (Фиг. 1) содержит съемный аккумуляторный отсек (2), в котором расположены съемные перезаряжаемые аккумуляторные элементы (3). Блок (4) автоматически переключает работу батареи от одного перезаряжаемого аккумуляторного элемента к другому при разряде первого. На верхней стороне корпуса источника питания расположена панель индикации (5) аварийных режимов работы и состояния заряда аккумуляторных элементов. Источник питания содержит розеточную часть взрывозащищенного разъема (6) соединительного устройства, предназначенного для подачи питающего напряжения на кабель соединенный с электроприводом электроинструмента.
Схема блока автоматического переключения питания (4) от одного аккумуляторного элемента к питанию от друго (Фиг. 2) выполнена на основе устройств оценки заряда аккумуляторного элемента Comp1…CompN - микросхемы сравнения сигналов, предназначенные для сравнения напряжения аккумуляторных элементов питания AKB1…AKBN с заданным пороговым значением (Uпорог). Буферный элемент С1, накопительный конденсатор, предназначен для поддержания напряжения на соединительном устройстве (6) в процессе переключения коммутирующих устройств VT1…VTN. Коммутирующие устройства VT1….VTN - быстродействующие транзисторы, предназначены для коммутации напряжения от аккумуляторных элементов питания к соединительному устройству (6). Диоды VD1..VDN, предназначены для осуществления подачи питающего напряжения от аккумуляторных элементов на логическую часть всего узла (4). В схеме также применены микроконтроллер (7), предназначенный для обработки данных, полученных от микросхем сравнения Comp1…CompN, датчик температуры (8), предназначенный для измерения температуры в аккумуляторном отсеке, датчик тока нагрузки источника (9), контроллер-идентификатор (10), выполненный с возможностью распознавания сигнала контроллера-кодировщика из схемы электропривода. В качестве перезаряжаемых аккумуляторных элементов могут использоваться стандартные литий-ионные аккумуляторные блоки напряжением 18 В, применяемые в общепромышленных образцах аккумуляторных шуруповертов, например, Makita ВL1830.
Работа аккумуляторного источника питания осуществляется следующим образом.
Вилочную часть взрывозащищенного разъема соединительного устройства стыкуют с розеточной частью (6), при этом плотно замыкаются соответствующие контакты. В начальный момент времени все коммутирующие устройства находятся в разомкнутом состоянии. При включении источника питания, напряжение от наиболее заряженного аккумуляторного элемента AKBN проходит через диоды и запитывает источник порогового напряжения, микроконтроллер (7) и микросхемы сравнения CompN. В процессе работы схема (4) проводит измерение напряжения каждого аккумуляторного элемента AKBN, и сравнивает его с заданным пороговым значением (Uпорог). При достижении порогового значения микросхема формирует управляющий сигнал на коммутирующее устройство (VT1…VTN), которое при замыкании подает напряжение к соединительному устройству (6). Микроконтроллер (7) обрабатывает данные, полученные от микросхем сравнения (Comp1…CompN), и измеряя напряжения каждого аккумуляторного элемента (AKB1…AKBN) формирует управляющий сигнал на панель индикации (5), показывающую уровень заряда и исправность аккумуляторных элементов. Дополнительно на микроконтроллер (7) приходят сигналы с датчика тока нагрузки (9), контроллера-идентификатора (10), датчика температуры в аккумуляторном отсеке (8), на основании которых микроконтроллер формирует аварийный сигнал на панели индикации (5). Схема определяет наиболее заряженный аккумуляторный элемент, и подключает его к нагрузке через соединительное устройство. При снижении заряда данного аккумуляторного элемента до порогового значения, схема производит переключение на второй аккумуляторный элемент. Так как устройства оценки заряда (Comp1…CompN) каждого аккумуляторного элемента запитаны через элементы VD1, VD2 от нескольких батарей, то они непрерывно производят измерения напряжения аккумуляторных элементов даже в момент переключения между ними. Переключение без потери напряжения на выходе соединительного устройства происходит так же за счет применения быстродействующих ключей VT1…VTN, переключающих аккумуляторные элементы, и буферного элемента С1, установленного после данных ключей.
Таким образом, создание взрывозащищенного аккумуляторного источника питания взрывобезопасного монтажного электроинструмента со съемными перезаряжаемыми аккумуляторными элементами позволило существенно повысить его ремонтопригодность, снизить время восстановления заряда источника питания, увеличить длительность работы электроинструмента от источника питания.