Устройство зарядное взрывозащищённое

Полезная модель относится к взрывобезопасному оборудованию и может быть использована на промышленных предприятиях, в частности подземных выработках шахт, рудников и их наземных строениях, в том числе опасных по газу и/или пыли и зонах, где вероятно возникновение взрывоопасной среды в виде газа, пара, тумана; на нефтяных и газовых предприятиях.
В настоящее время на взрывоопасных участках предприятий остро стоит задача обеспечения бесперебойной работы взрывозащищенного электроинструмента. С этой целью заявителем настоящей полезной модели был разработан ряд переносных аккумуляторных инструментов. При этом в настоящее время отсутствует возможность зарядки переносных взрывозащищенных аккумуляторных батарей этих инструментов непосредственно в условиях их эксплуатации. Для обеспечения работы данных устройств необходимо доставлять аккумуляторные батареи к пунктам их зарядки, расположенным за пределами взрывоопасных участков эксплуатации.
Уровень техники на сегодняшний день включает разнообразные устройства для зарядки электроприборов, от самых простых, служащих для прямой передачи электроэнергии от электросети к электроприбору и представляющих собой электропровод, выполненный с возможностью подключения и к электросети и к прибору, до достаточно сложных, включающих различные электронные блоки управления и преобразования электроэнергии.
Широко известны промышленные зарядные устройства, выпускаемые различными производителями (см., например: https://batteryservice.ru/catalog_cat/promyshlennye-zaryadnye-ustrojstva/), включающие корпус с установленным в нем преобразователем напряжения, также в их состав могут входить выпрямители, стабилизаторы напряжения, различные электронные блоки контроля процесса зарядки, средства индикации. Недостатком всех этих устройств является невозможность их эксплуатации во взрывоопасных условиях ввиду отсутствия в их конструкции средств взрывозащиты.
Известно взрывозащищенное зарядное устройство
(https://web.archive.org/web/20210410183242/https://orga.nl/power-solution-products/battery-enclosures/ex-battery-charger/), включающее установленные на раме взрывозащищенные корпуса, в которых размещаются для зарядки аккумуляторные батареи.
Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения полного цикла работы взрывозащищенных электроинструментов во взрывоопасных условиях.
Данное устройство не предназначено для зарядки взрывозащищенных аккумуляторных батарей, необходимых для работы взрывозащищенного электроинструмента. Оно не содержит средств взрывозащиты (в частности, взрывобезопасного соединения токоведущих частей устройства с взрывозащищенной аккумуляторной батареей), что может привести к возникновению возгорания в процессе подключения батареи к устройству или в процессе ее отключения.
Задачей полезной модели является обеспечение полного цикла работы взрывозащищенных электроинструментов во взрывоопасных условиях.
Техническим результатом полезной модели является создание надежного устройства, способного безопасно осуществлять процесс зарядки взрывозащищенных аккумуляторных батарей непосредственно во взрывоопасных местах их эксплуатации.
Технический результат достигается прежде всего тем, что заявляемое устройство включает взрывозащищенный корпус, выполненный с возможностью размещения в нем для зарядки взрывозащищенной аккумуляторной батареи и снабженный кабелем для ее подключения, при этом кабель для подключения взрывозащищенной аккумуляторной батареи оснащен соединительным узлом, выполненным с возможностью создания взрывобезопасного соединения с ответной частью разъема взрывозащищенной аккумуляторной батареи.
Достижению технического результата способствуют также следующие особенности конструкции устройства в преимущественном варианте исполнения.
Устройство зарядное взрывозащищенное может быть снабжено контроллером-кодировщиком, подающим сигнал, распознаваемый контроллером-идентификатором, введенным в схему взрывозащищенной аккумуляторной батареи.
Соединительный узел кабеля подключения взрывозащищенной аккумуляторной батареи может быть оснащен накидной гайкой.
Взрывозащищенный корпус устройства может быть выполнен цилиндрическим с торцевой дверцей и оснащен электромеханической блокировкой, исключающей возможность включения устройства с открытой дверцей и неподключенной взрывозащищенной аккумуляторной батареей.
Устройство может быть оснащено трансформатором, выполненным с возможностью питания от сетей 127 В, 220 В, 660 В и 1140 В, а также аппаратным блоком, включающим импульсный блок питания и плату управления.
Устройство может быть оснащено кабельными вводами, оснащенными резиновыми кольцами и выполненными с возможностью подключения к ним сетевого кабеля различного диаметра.
Устройство зарядное взрывозащищенное может быть оборудовано электронной схемой управления, выполненной с возможностью ограничения во время зарядки взрывозащищенной аккумуляторной батареи пикового напряжения и максимального тока заряда.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фигурах показаны следующие виды.
На фиг. 1 показано устройство зарядное взрывозащищенное в изометрической проекции.
На фиг. 2 показан главный вид устройства зарядного взрывозащищенного
На фиг. 3 показан вид устройства зарядного взрывозащищенного со стороны аппаратного отсека.
На фиг. 4 показан вид устройства зарядного взрывозащищенного со стороны трансформаторного отсека.
На фиг. 5 показан вид сзади устройства зарядного взрывозащищенного.
На фиг. 6 показан вид устройства зарядного взрывозащищенного в разрезе А-А, отмеченном на фиг. 3.
На фиг. 7 показан вид устройства зарядного взрывозащищенного в разрезе В-В, отмеченном на фиг. 2.
На фиг. 8 показан вид устройства зарядного взрывозащищенного в разрезе С-С, отмеченном на фиг. 2.
На фиг. 9 показан взрывозащищенный узел Е, отмеченный на фиг.7.
На фиг. 10 показан взрывозащищенный узел F, отмеченный на фиг.8.
На фиг. 11 показан вид устройства зарядного взрывозащищенного со стороны аппаратного отсека со снятой дверцей
На фиг. 12 показан узел D, отмеченный на фиг. 11
На фиг. 13 показана табличка на крышке отсека кабельных вводов.
На фиг. 14 показана табличка внутри отделения кабельных вводов.
На фиг. 15 показана табличка на крышке трансформаторного отсека.
На фиг. 16 показана табличка на дверце аппаратного отсека.
На фиг. 17 показана табличка с маркировкой взрывозащиты.
На фиг. 18 показана табличка с обозначением световой индикации.
На фиг. 19 показана табличка на диске запорного механизма с указаниями направлений поворота рукоятки зажимного механизма.
На фиг. 20 показана табличка с условным обозначением заземления.
На фиг. 21 показана табличка на корпусе у рукоятки включения питания с указаниями направлений движения рукоятки включения питания.
На фиг. 22 показан взрывозащищенный соединительный узел подключения взрывозащищенной аккумуляторной батареи.
На чертеже позициями показаны:
1. Корпус
2. Дверца аппаратного отсека
3. Крышка трансформаторного отсека
4. Отсек кабельных вводов
5. Запорный механизм
6. Аппаратный блок
7. Замок блокировочного механизма
8. Кронштейн автоматических выключателей
9. Основание корпуса
10. Фиксатор взрывозащищенной аккумуляторной батареи
11. Кабель подключения взрывозащищенной аккумуляторной батареи
12. Кабельные вводы
13. Вилочная часть взрывозащищенного соединительного узла
14. Рукоятка запорного механизма
15. Эксцентриковый зажим
16. Заземляющие зажимы
17. Транспортировочные петли
18. Проходные изоляторы
19. Трансформатор
20. Табличка на крышке отсека кабельных вводов с надписью: «Предупреждение -открывать, отключив от сети»
21. Табличка внутри отделения кабельных вводов со схемой подключения входного напряжения на проходные изоляторы
22. Табличка на крышке трансформаторного отсека с надписью: «Предупреждение - открывать, отключив от сети»
23. Табличка на дверце аппаратного отсека с техническими данными
24. Табличка с маркировкой взрывозащиты
25. Табличка с обозначением световой индикации
26. Табличка на диске запорного механизма с указаниями направлений поворота рукоятки зажимного механизма «ОТКР.», «ЗАКР.»
27. Таблички на корпусе с условным обозначением заземления
28. Табличка на корпусе у рукоятки включения питания с указаниями направлений движения рукоятки включения питания «ОТКЛ.», «ВКЛ.»
29. Аппаратный отсек
30. Трансформаторный отсек
31. Рукоятка включения питания
32. Крышка отсека кабельных вводов
33. Передняя стенка аппаратного отсека
34. Тумблер переключения входного напряжения
35. Взрывозащищенная аккумуляторная батарея
36. Смотровое окно
37. Символьный дисплей
38. Накидная гайка вилочной части взрывозащищенного соединительного блока
39. Световой индикатор
40. Прижимные скобы кабельных вводов
41. Кнопка-стопор взрывозащищенной аккумуляторной батареи
42. Автоматические выключатели
Устройство зарядное взрывозащищенное может быть использовано для восстановления заряда взрывозащищенных аккумуляторных батарей, а также для проведения специальных мероприятий для обеспечения продолжительного срока службы данных батарей.
Конструкция предлагаемой полезной модели предполагает следующий преимущественный вариант исполнения.
Устройство зарядное взрывозащищенное имеет взрывозащищенный корпус 1, включающий аппаратный 29 и трансформаторный 30 отсеки, а также отсек кабельных вводов 4 для подключения электропитания. Устройство снабжено постоянно присоединенным кабелем подключения аккумуляторной взрывозащищенной батареи 11 и элементами электромеханической блокировки, предназначенными для сохранения вида и уровня взрывозащиты.
Устройство зарядное взрывозащищенное может быть оснащено преобразователем напряжения - трансформатором 19, для обеспечения возможности питания от сетей 127 В, 220 В, 660 В и 1140 В, а также аппаратным блоком 6, включающим импульсный блок питания и плату управления. Устройство также может оснащаться стабилизатором напряжения. Выбор входного напряжения осуществляется путем переключения тумблера 14, расположенного на передней стенке аппаратного отсека 33 внутри корпуса 1.
На отсеке кабельных вводов 4 установлены кабельные вводы 12 с возможностью подключения к ним сетевого кабеля различного диаметра, соответствующего подключаемому напряжению. Кабельные вводы 12 оснащены резиновыми кольцами, обеспечивающими надежную фиксацию и герметичность отсека кабельных вводов 4. Кабельные вводы 12 сертифицированы и имеют маркировку степени взрывозащиты - РВ Ex d I Mb.
На корпусе 1 установлены: дверца 2 аппаратного отсека, крышка 3 трансформаторного отсека и крышка 32 отсека кабельных вводов. С целью обеспечения взрывозащиты устройства дверца 2 оснащена запорным механизмом 5 для прижима дверцы 2 к корпусу 1 и блокировочным механизмом с замком 7 для предотвращения случайного открытия дверцы 2. Также на корпусе 1 установлена рукоятка включения питания 5, также оснащенная механизмом блокировки дверцы 2, что позволяет предотвратить открытие дверцы 2 в режиме зарядки батареи.
С целью обеспечения взрывобезопасности устройство зарядное взрывозащищенное выполнено с соблюдением требований ГОСТ 31610.0-2014 (IEC 60079-0:2011), ГОСТ IEC 60079-1-2011.
Выполнение требований вышеуказанных ГОСТов достигается следующими мерами:
заключением токоведущих частей устройства и заряжаемых взрывозащищенных аккумуляторных батарей во взрывонепроницаемую оболочку (корпус 1), которая выдерживает давление взрыва внутри нее и исключает выход продуктов горения и передачу энергии взрыва в окружающую взрывоопасную среду;
соблюдением электрических зазоров и путей утечки между токоведущими частями, необходимых для обеспечения взрывобезопасности;
электромеханической блокировкой, исключающей возможность включения устройства с открытой дверцей аппаратного отсека 2 и неподключенной взрывозащищенной аккумуляторной батареей 35.
С целью обеспечения защиты от поражения людей электрическим током соблюдены требования ГОСТ Р МЭК 61140-2000. Этому способствует оборудование устройства электронной схемой управления, которая ограничивает пиковое напряжение во время зарядки взрывозащищенных аккумуляторных батарей, а также ограничивает максимальный ток заряда. Данная электронная схема управления также способствует взрывозащите, позволяя избежать чрезмерного нагрева заряжаемой батареи (а также способствует продлению срока ее службы) и перегорания электронных блоков устройства.
На съемных крышках 3 и 32 и дверце аппаратного отсека 2 выполнены предупредительные надписи: «Открывать, отключив от сети».
Предлагаемое устройство имеет внутренние и наружные заземляющие зажимы 16, и знаки заземления по ГОСТ 21130.
Пожаробезопасность обеспечивается отсутствием легкогорючих материалов в составе устройства.
Электростатическая искробезопасность обеспечивается отсутствием пластмасс в составе материалов наружных деталей устройства.
Взрывонепроницаемость корпуса 1 обеспечивается достаточной площадью соприкосновения поверхностей в разъемных и подвижных соединениях, при этом указанные соприкасающиеся поверхности выполнены с соблюдением необходимого уровня шероховатости. Взрывонепроницаемости способствует герметизация соединений устройства, в частности, нанесение эмали на поверхности резьбовых соединений. Для герметизации соединений устройства может быть использована, например, эмаль ГФ-92 ХС (ГОСТ 9151-75).
Выполнение корпуса 1 в форме цилиндра способствует оптимальному распределению нагрузки от энергии взрыва в случае возникновения взрыва в корпусе устройства, что исключает возможность его деформации и передачи взрыва в окружающую взрывоопасную среду.
Ввод кабеля электропитания осуществляется через взрывонепроницаемые кабельные вводы 12. Кабель электропитания при вводе должен быть надежно уплотнен с помощью резинового кольца (при этом должны использоваться кольца с вырезами с шагом не более 2 мм под соответствующий диаметр кабеля) и - для защиты от выдергивания - зажат с помощью специальных прижимных скоб 40. На поверхностях используемых уплотнительных колец должна быть маркировка с указанием минимального и максимального диаметра кабеля электропитания.
Для обеспечения взрывонепроницаемости неиспользуемого кабельного ввода 12 используются заглушки, изготавливаемые из материалов, способных выдержать возможные в эксплуатации электрические, механические, термические и химические воздействия.
Пути утечки и электрические зазоры устройства, а также изоляционные материалы соответствуют ГОСТ 30852.20.
На взрывозащитные поверхности может наноситься тонкий слой смазки, например, ЦИАТИМ-221 (ГОСТ 9433-80).
Устройство может быть окрашено, например, эмалью антистатической посредством полимерно-порошкового окрашивания.
Взрывозащите устройства также способствует то, что на свободном конце кабеля 11 подключения взрывозащищенной аккумуляторной батареи располагается вилочная часть взрывозащищенного соединительного устройства 13, оснащенная накидной гайкой 38, которая обеспечивает с ответной частью разъема переносной взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35 взрывонепроницаемое подключение. Конструкция данного узла исключает возникновение электрической дуги при разъединении и соединении контактов.
Особенностью заявляемой полезной модели также является внедрение системы свой-чужой, позволяющей распознать подключение оригинальной взрывозащищенной аккумуляторной батареи и исключающей возможность использования сторонней аккумуляторной батареи, что дополнительно гарантирует исключение возможности нарушения стандарта взрывобезопасности. При подключении к устройству неизвестной аккумуляторной батареи срабатывает защита по каналу обратной связи, и питание на эту батарею не подается. Устройство снабжено контроллером-кодировщиком, подающим сигнал, распознаваемый контроллером-идентификатором, введенным в схему заряжаемой взрывозащищенной аккумуляторной батареи.
В конструкции предлагаемой полезной модели предусмотрена электромеханическая блокировка переносной взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35, которая работает следующим образом.
Процесс зарядки взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35 начинается только в случае соединения вилочной части взрывозащищенного соединительного узла 13 с ответной частью разъема батареи 35, подачи напряжения и процесса распознавания подключенного оборудования «свой-чужой» на программном уровне. В лепестках гайки 38 вилочной части 13 расположены магниты, а под крышкой батареи 35 - герконы для того, чтобы при не полностью закрученной гайке 38 подключение батареи не срабатывало. Когда магниты располагаются максимально близко к герконам, устанавливается связь между батареей и блоком управления взрывозащищенным зарядным устройством, после обмена информацией открываются силовые контакты, открывая подачу электротока. При этом обеспечивается взрывонепроницаемое подключение, конструкция разъемов исключает возникновение электрической дуги при разъединении и соединении контактов.
На передней стенке аппаратного отсека 33 расположен символьный дисплей 37, предназначенный для отображения следующей информации процесса зарядки взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35:
а) активизация зарядного канала;
в) зарядный ток, А;
г) индикация уровня заряда батареи, %;
д) напряжение, В;
г) текущее время заряда от момента подключения батареи к взрывозащищенному зарядному устройству, мин.
На панели также расположен переключатель входного напряжения 38 и световой индикатор 38, состоящий из трех светодиодов. Визуальный контроль осуществляется через смотровое окно 36 в дверце аппаратного отсека 2. Для упрощения идентификации могут быть использованы разные цвета сигналов светодиодов.
Световая индикация может действовать следующим образом:
Первый светодиод горит - подтверждается наличие питания на входе зарядного устройства в аппаратном отсеке 29.
Второй светодиод горит - отсутствует связь с взрывозащищенной аккумуляторной батареей 35.
Третий светодиод горит - взрывозащищенная аккумуляторная батарея заряжается. Третий светодиод мигает - взрывозащищенная аккумуляторная батарея заряжена. Основные параметры и характеристики предлагаемого взрывозащищенного зарядного устройства приведены в следующей таблице.
Подключение устройства к электропитанию производится посредством кабеля от источника питания, например АПШ (аппарата пускового шахтного), или других устройств. Перед подключением необходимо убедиться в отсутствии напряжения на источнике питания.
Для приведения устройства зарядного взрывозащищенного в рабочее состояние необходимо произвести следующие действия.
1) Снять крышку 32 отсека кабельных вводов.
2) Раскрутить болты на крышке 32.
3) Удалить заглушку соответствующего по диаметру кабелю подключения к сети кабельного ввода 12.
4) Завести кабель подключения к сети через кабельный ввод 12. Затянуть болты кабельного ввода 12. Затянуть прижимную скобу 40.
5) Подключить кабель к проходным изоляторам 18 согласно схеме подключения в зависимости от уровня подключаемого напряжения.
6) Установить и надежно зафиксировать болтами крышку отсека кабельных вводов 32.
7) Убедиться, что рукоятка включения питания 31 находится в положении «ОТКЛ.».
8) Повернуть замок блокировочного механизма 7 и открыть дверцу аппаратного отсека 2, повернув запорный механизм 5 по направлению «ОТКР.».
9) Установить вилочную часть взрывозащищенного соединительного узла 13 на ответную часть взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35.
10) Фиксировать вилочную часть взрывозащищенного соединительного узла путем затяжки накидной гайки 38. Осуществить полный контакт накидной гайки и штырьевой секции разъема взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35.
11) Привести взрывозащищенную аккумуляторную батарею 35 в положение «ВКЛ» посредством отжимания вверх кнопки-стопора 41, расположенной на корпусе батареи (при этом должна сработать индикация на смотровом окне батареи). Отсоединить кабель 11 в таком положении невозможно до тех пор, пока кнопка-стопор 41 не нажата (в противном случае она мешает откручиванию накидной гайки 38).
12) Установить взрывозащищенную аккумуляторную батарею 35 в фиксатор 10.
13) Зафиксировать батарею эксцентриковым зажимом 15.
14) Завести кабель подключения взрывозащищенной аккумуляторной батареи 11 внутрь взрывозащищенного корпуса 1. Переключить в случае необходимости тумблер используемого входного напряжения 34 и закрыть переднюю дверцу аппаратного отсека 2. 15) Повернув запорный механизм 5 по направлению «ЗАКР.», прижать дверцу 2 к корпусу 1, обеспечив взрывонепроницаемость устройства. Повернуть замок блокировочного механизма 7. Извлечение заряженной батареи производится выполнением в обратном порядке пунктов 15-9 вышеописанного алгоритма действий.
Включение зарядки взрывозащищенной аккумуляторной батареи 35 осуществляется перемещением рукоятки включения питания 31 в положение «ВКЛ.». При этом световой индикатор 39 и символьный дисплей 37 сигнализируют о работе зарядного устройства.
При достижении полного заряда батареи на символьном дисплее, отображается время зарядки и надпись - «ГОТОВ».
Эксплуатация и обслуживание устройства должны осуществляться квалифицированным персоналом, прошедшим специальное обучение или инструктаж по правилам эксплуатации.
Для соблюдения состояния взрывозащиты устройства, в процессе эксплуатации необходимо производить следующие действия: - очистка устройства от пыли и загрязнений;
визуальный осмотр корпуса устройства на предмет механических повреждений;
визуальный осмотр кабелей на предмет механических повреждений, перегибов;
проверка затяжки болтов крышек устройства;
проверка ширины щелей на взрывозащищенных поверхностях (болты крышек устройства должны быть затянуты до отказа, дверца аппаратного отсека 2 должна быть закрыта зажимным механизмом, после чего должна быть измерена ширина щели между дверцей аппаратного отсека 2 и взрывозащищенным корпусом 1 измерительным щупом (не более 0,5 мм);
проверка качества уплотнения кабелей в кабельных вводах 12 (болты на фланце кабельного ввода должны быть затянуты до отказа, прижимные скобы кабельных вводов 40 должны быть надежно закреплены посредством подтяжки крепежных болтов);
проверка заземления (гайки на заземляющих зажимах 16 должны быть завернуты до отказа);
проверка антикоррозийных покрытий (проверка наличия антикоррозийного покрытия на взрывозащищенных поверхностях, в случае необходимости нанесение тонкого слоя смазки ЦИАТИМ-221, или ее аналога).
Предлагаемое устройство оснащено системой диагностики для анализирования и сохранения энергонезависимой памяти состояния по степени износа заряжаемых взрывозащищенных аккумуляторных батарей.
Переносная взрывозащищенная аккумуляторная батарея 35 в преимущественном варианте исполнения содержит 6 секций по 10 аккумуляторов, соединенных так, что при выходе какой либо секции из строя батарея продолжает функционировать.
Такие преимущества полезной модели, как высокая степень взрывозащиты и высокая прочность узлов обеспечивают безопасную работу в самых сложных условиях.
Заявляемое устройство позволяет увеличить объем и скорость безопасных монтажных работ благодаря обеспечению бесперебойной работы электроинструмента в условиях, опасных по газу и пыли.