Аккумуляторный источник питания для промышленного погрузчика, используемого в потенциально взрывоопасных зонах
BATTERY POWER SUPPLY SOURCE FOR INDUSTRIAL LOADER USED IN POTENTIALLY EXPLOSIVE ZONES

Настоящее изобретение относится к аккумуляторному источнику питания для промышленного погрузчика, используемого в потенциально взрывоопасных зонах, имеющему корпус, имеющий тело корпуса и крышку, причем тело корпуса имеет приемную камеру для приема аккумуляторного поддона, который имеет внутреннюю камеру с расположенным в ней тяговым аккумулятором, при этом крышка прикреплена с возможностью снятия к телу корпуса средствами крепления, а аккумуляторный поддон имеет крышку аккумуляторного поддона и основание, имеющее стенки, идущие от основания, в соответствии с ограничительной частью п. 1.
Электромоторные промышленные погрузчики часто также используют в потенциально взрывоопасных зонах, например, в химической или фармацевтической промышленности, и такие промышленные погрузчики могут работать только за счет источников питания, которые утверждены для использования в соответствии с нормами защиты от воспламенения, например, директивой ATEX и, в частности, в данном случае, сертифицированы в соответствии с категориями устройств 2G или 2D согласно директиве ATEX 2014/34/EU.
Такие промышленные погрузчики должны работать от источников электропитания, которые с одной стороны обеспечивают достаточную мощность, а с другой стороны размещены в корпусах, допустимых в соответствии с вышеупомянутыми нормами. На сегодняшний день в качестве источников электропитания используют главным образом свинцово-кислотные аккумуляторы, которые размещены в соответствующем корпусе.
Существенным недостатком таких аккумуляторных источников питания на основе свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они не подходят для многосменной работы с единственным аккумуляторным источником питания на дневную смену промышленного погрузчика, так как они не обладают достаточной емкостью, и следовательно, необходимо иметь в готовности несколько таких аккумуляторных источников питания на промышленный погрузчик, которые необходимо менять в течение дневной смены и также необходимо перезаряжать после этого.
Для зарядки таких аккумуляторных источников питания на основе свинцово-кислотных аккумуляторов необходимы помещения, отделенные от потенциально взрывоопасной рабочей зоны, которые должны быть соединены с устройством подачи свежего воздуха из-за образования кислотных паров, которые возникают при зарядке, и из-за опасности образования гремучего газа, и которые должны быть обеспечены вытяжной системой, что, с одной стороны, несомненно повышает расходы на обслуживание и, с другой стороны, также способствует повышению эксплуатационных затрат промышленных погрузчиков, оборудованных таким образом.
При использовании таких свинцово-кислотных аккумуляторных источников питания обычно необходимо иметь в готовности от трех до четырех аккумуляторных источников питания на промышленный погрузчик на дневную смену, из чего становятся очевидны значительные расходы, упомянутые выше.
Следовательно, желательно снизить эти расходы за счет применения других источников электропитания.
Из DE 102004008569 A1 известен аккумуляторный источник питания, который имеет устойчивый к высокому давлению корпус аккумулятора с расположенными в нем литиевыми аккумуляторными элементами, чьим отличительным признаком является то, что в корпусе аккумулятора находится искробезопасная внешняя цепь для ограничения превышения мощности и/или ограничения превышения напряжения. Известный из этого документа корпус аккумулятора имеет соединенный с ним аккумуляторный поддон, в котором расположена искробезопасная внешняя цепь, причем литиевые аккумуляторные элементы могут располагаться в устойчивом к высокому давлению корпусе и выбраны из группы из литиевых ионных аккумуляторных элементов, литиевых полимерных аккумуляторных элементов или литиевых аккумуляторных элементов, содержащих жидкий электролит.
Толщина окружающих стенок корпуса и крышки аккумулятора, а также винтовое соединение между указанными компонентами спроектированы таким образом, чтобы корпус аккумулятора оставался герметично закрытым выдерживающим давление и газонепроницаемым образом в случае взрыва с удельными максимальным давлением взрыва во внутренней камере корпуса аккумулятора, причем указанное давление взрыва определяется максимальным давлением разрыва, на которое рассчитаны литиевые аккумуляторные элементы.
Из EP 2945215 B1 известен тяговый аккумулятор, который поставляется на промышленные погрузчики и в котором используются аккумуляторные элементы на основе литий-полимерной технологии, литий-кобальто-диоксидной технологии, литий-марганцевой технологии, литий-титановой технологии или литий-железо-фосфатной технологии. Кроме того, этот известный тяговый аккумулятор обеспечен системой управления аккумулятором для обмена данными с промышленным погрузчиком и/или зарядным устройством. Однако этот известный тяговый аккумулятор абсолютно не имеет свойств, которые позволили бы говорить о его использовании в потенциально взрывоопасной зоне.
С учетом этого целью нижеприведенного настоящего изобретения является создание аккумуляторного источника питания для промышленных погрузчиков, используемых в потенциально взрывоопасных зонах, причем указанный аккумуляторный источник питания, с одной стороны, разрешен к использованию в зонах, содержащих газ и пыль, а, с другой стороны, позволяет уменьшить описанные выше усилия, направленные на его обслуживание, и дополнительно выполнен так, чтобы в случае опасности неожиданно высокие давления взрыва в корпусе аккумуляторного источника питания не приводили к взрыву корпуса. Также предложен промышленный погрузчик, имеющий такой аккумуляторный источник питания.
Для достижения этой цели изобретение имеет признаки, определенные в п. 1. Преимущественные варианты его осуществления описаны в дополнительных пунктах. Промышленный погрузчик, созданный в соответствии с изобретением, имеет признаки, определенные в п. 14.
В данном изобретении предложен аккумуляторный источник питания для промышленного погрузчика, используемого в потенциально взрывоопасных зонах, имеющий корпус, имеющий тело корпуса и крышку, причем тело корпуса имеет приемную камеру для приема аккумуляторного поддона, который имеет внутреннюю камеру с расположенным в ней тяговым аккумулятором, при этом крышка прикреплена с возможностью снятия к телу корпуса средствами крепления, а аккумуляторный поддон имеет крышку аккумуляторного поддона и основание, имеющее стенки, идущие от основания, причем в области вблизи основания по меньшей мере одна стенка имеет вырез, идущий сквозь стенку вплоть до внутренней камеры.
Используя аккумуляторный источник питания в соответствии с изобретением, можно достичь того, чтобы в случае взрыва, произошедшего в аккумуляторном поддоне, используемого в нем тягового аккумулятора, давление взрыва снижалось по меньшей мере на одной стенке аккумуляторного поддона через по меньшей мере один вырез, выполненный огнеупорным, в области вблизи основания, до такой степени чтобы предотвратить взрыв аккумуляторного поддона и/или поднятие или открепление крышки от аккумуляторного поддона неконтролируемым образом.
Таким образом можно предотвратить давление взрыва путем сброса давления из внутренней камеры или приемной камеры аккумуляторного поддона в среду, окружающую аккумуляторный поддон, без выхода какого-либо пламени, вызванного взрывом внутри аккумуляторного поддона, за пределы аккумуляторного поддона, так, чтобы больше не было угрозы неконтролируемого взрыва аккумуляторного поддона и/или частичного или полного отделения крышки от аккумуляторного поддона неконтролируемым образом.
В результате расположения по меньшей мере одного выреза в стенке аккумуляторного поддона в области вблизи основания достигается то, что пик давления, образуемый наложением взрывной волны внутри аккумуляторного поддона, с суммарной волной и, таким образом, с взрывной волной с более высоким давлением, чем давление первичной взрывной волны, можно снизить до давления ниже давления взрыва аккумуляторного поддона, и также то, что приложение силы, действующей на крышку аккумуляторного поддона со стороны внутренней камеры аккумуляторного поддона наружу, не приводит к подъему или отделению крышки от аккумуляторного поддона неконтролируемым образом. За счет сброса более высокого давления до уровня ниже аккумуляторного поддона указанная конфигурация также приводит к тому, что не происходит неконтролируемого сброса такого давления взрыва как в случае взрыва за пределами аккумуляторного поддона, что также может приводить к риску взрыва корпуса аккумуляторного источника питания, окружающего аккумуляторный поддон, так, что более не будет защиты от взрыва корпуса аккумуляторного источника питания. За счет сброса более высокого давления внутри корпуса аккумуляторного источника питания контролируемым образом устраняется угроза взрыва корпуса аккумуляторного источника питания.
Также посредством этого контролируемого сброса давления внутри корпуса аккумуляторного источника питания гарантируется то, что крышка корпуса аккумуляторного источника питания остается на теле корпуса в заданном положении, и не возникает ситуации, когда между крышкой корпуса и телом корпуса появляется зазор, через который кислород из окружающей среды может проникать во внутреннюю камеру или приемную камеру корпуса. Такое проникновение кислорода может возникать в случае распространения давления взрыва внутри приемной камеры в результате образования зазора между крышкой и корпусом аккумуляторного источника питания, что предотвращается конфигурацией в соответствии с изобретением.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения предложено, что если смотреть сверху, то основание аккумуляторного поддона имеет прямоугольную конфигурацию с продольными сторонами и поперечными сторонами, причем продольные стороны имеют продольную протяженность, которая больше продольной протяженности поперечных сторон, а стенки идут под углом к основанию от него, образуя внутреннюю камеру, при этом стенки, расположенные на поперечных сторонах, имеют сквозной вырез, расположенный в области центра продольной протяженности соответствующей стенки, а стенки, расположенные на продольных сторонах имеют, соответственно, два сквозных выреза, которые расположены в противоположных концевых областях продольных сторон соответствующей стенки.
В качестве части варианта осуществления аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением было, в частности, показано, что в случае взрыва во внутренней камере аккумуляторного поддона, рассматриваемого как наихудший сценарий, образуется совмещенная волна или суммарная волна на основе исходной взрывной волны, которая образуется взрывными волнами, распространяющимися вперед-назад между основанием аккумуляторного поддона и крышкой аккумуляторного поддона, а суммарная волна приводит к большому повышению давления в сравнении с давлением исходной взрывной волны, что может приводить к непреднамеренному подъему крышки с аккумуляторного поддона и, таким образом, к неконтролируемому выбросу суммарного давления из аккумуляторного поддона в случае воздействия аккумуляторного поддона на крышку.
За счет выполнения по меньшей мере одного выреза в стенке аккумуляторного поддона вблизи основания аккумуляторного поддона избыточное давление, образуемое суммарной волной, или суммарное давление можно безопасным образом сбрасывать из внутренней камеры аккумуляторного поддона за пределы внутренней камеры или приемной камеры аккумуляторного поддона так, чтобы можно было свести к минимуму или устранить угрозу взрыва аккумуляторного поддона и/или срыва крышки с аккумуляторного поддона. В частности, было показано, что избыточное внутреннее давление во внутренней камере аккумуляторного поддона можно безопасно сбрасывать за пределы аккумуляторного поддона путем выполнения соответствующего выреза в каждой стенке на двух поперечных сторонах аккумуляторного поддона и соответствующего выполнения двух вырезов на каждой стенке двух продольных сторон аккумуляторного поддона так, чтобы предотвратить угрозу неконтролируемого открепления крышки аккумуляторного поддона и/или непреднамеренного образования зазора между крышкой аккумуляторного поддона и периферийными стенками аккумуляторного поддона.
Давление, сбрасываемое за пределы аккумуляторного поддона, остается во внутренней камере корпуса, т. е. во внутренней камере между телом корпуса и крышкой корпуса аккумуляторного источника питания так, что взрывные газы, а также пламя в результате взрыва не могут выйти наружу через корпус аккумуляторного источника питания, причем указанный корпус выполнен без зазоров в потенциально взрывоопасном окружении и инкапсулирован устойчивым к высокому давлению образом.
Также было показано, что эта конфигурация устраняет угрозу открытия зазора между телом корпуса и крышкой тела корпуса, который способствовал бы притоку кислорода из окружающей корпус среды во внутреннюю камеру корпуса и во внутреннюю камеру аккумуляторного поддона, чего, когда крышка находится на аккумуляторном поддоне, можно избежать несмотря на взрыв во внутренней камере аккумуляторного поддона, и что приводит, таким образом, к незамедлительному подавлению фронта пламени, образуемого в результате взрыва, и, таким образом, можно предотвратить вырывание фронта пламени из внутренней камеры аккумуляторного поддона и из внутренней камеры корпуса за пределы корпуса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложено выполнение вырезов в виде прямоугольных отверстий в стенке, идущих сквозь соответствующую стенку. Например, это упрощает производство стенок аккумуляторного поддона, так как отверстия в стенках можно выполнять, например, с помощью процесса водоструйной резки, поскольку стенки аккумуляторного поддона могут быть сделаны из металла, в частности, стального сплава, и, таким образом, вырезы также можно делать экономным способом в случае стенок с большей толщиной.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложено выполнение вырезов в концевой области со стороны основания внутренней камеры аккумуляторного поддона, имеющих общую поверхность, которая снижает внутреннее давление испытательного взрыва, инициируемое испытательным взрывом, происходящим в корпусе, в качестве части проведения типовых испытаний корпуса, до допустимого внутреннего давления, преобладающего в аккумуляторном поддоне, которое меньше внутреннего давления взрыва, которое приводит к открытию аккумуляторного поддона и/или закрытого корпуса.
В качестве части проведения типовых испытаний корпуса аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением аккумуляторный поддон заполняли испытательным газом и инициировали контролируемый взрыв во внутренней камере аккумуляторного поддона посредством электрического зажигания, а полученное в результате внутреннее давление взрыва во внутренней камере аккумуляторного поддона измеряли в нескольких точках, распределенных в вертикальном направлении аккумуляторного поддона, при этом было показано, что во внутренней камере аккумуляторного поддона устанавливается обусловленное наложением распределение давления, которое достигается за счет того, что взрывная волна несколько раз проходит вперед-назад между основанием и крышкой аккумуляторного поддона и, таким образом, это приводит к образованию суммарной волны в результате отражений от основания и крышки аккумуляторного поддона, причем указанная суммарная волна имеет существенно больший уровень давления, чем исходная взрывная волна.
За счет расположения по меньшей мере одного выступа и, в частности, выступов на поперечных стенках и продольных стенках аккумуляторного поддона в точках, указанных выше, суммарное давление во внутренней камере аккумуляторного поддона можно сбрасывать за пределы аккумуляторного поддона без угрозы неконтролируемой деформации с открытием зазора на поверхности корпуса аккумуляторного источника питания или разрушения аккумуляторного поддона, и, таким образом, возможности неконтролируемого выхода суммарной волны из внутренней камеры аккумуляторного поддона и внутренней камеры или приемной камеры корпуса аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложено расположение вырезов в концевой области внутренней камеры со стороны основания аккумуляторного поддона выше основания в области, в которой возникает суммарная волна, вызванная взрывом, инициированным в корпусе, которая также может быть вызвана взрывом аккумуляторных элементов тягового аккумулятора. Эта конфигурация приводит к тому, что максимальное давление, возникающее в результате суммарной волны в области основания аккумуляторного поддона, можно сбрасывать из внутренней камеры аккумуляторного поддона без риска, что какой-либо потенциальный фронт пламени сможет вырваться из внутренней камеры аккумуляторного поддона через огнеупорные вырезы.
В частности, было показано, что фронт пламени, который вырывается из внутренней камеры аккумуляторного поддона в результате взрыва, распространяется вверх вдоль аккумуляторного поддона в результате избытка давления во внутренней камере аккумуляторного поддона в области основания и в результате вызванного этим распределения кислорода за счет повышения количества кислорода в области крышки, т. е. направляется в обратную сторону от вырезов, выполненных в основании аккумуляторного поддона, и это не приводит к проникновению фронта пламени наружу за пределы корпуса аккумуляторного поддона.
В данном случае, благодаря конфигурации аккумуляторного поддона, которая более подробно объяснена ниже, фронт пламени гасится и, таким образом, удерживается внутри аккумуляторного поддона без проникновения наружу.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения предложено выполнение мелкозернистой поверхности зазора с заданной шириной поверхности зазора и средней шероховатостью, меньшей или равной 6,3 мкм, между поверхностью крышки, обращенной к телу корпуса, и поверхностью тела корпуса, обращенной к крышке. Эта конфигурация приводит к погашению фронта пламени, как только он возникает, так как предотвращается приток кислорода из окружающей среды во внутреннюю камеру корпуса и/или аккумуляторного поддона с помощью поверхности зазора с заданной шириной поверхности зазора и средней шероховатостью, меньшей или равной 6,3 мкм, и, таким образом, происходит гашение фронта пламени во внутренней камере.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложено размещение крышки с возможностью снятия на теле корпуса посредством некоторого количества винтовых соединений, причем винтовые соединения идут вдоль внешней периферийной линии крышки и расположены на заданном расстоянии друг от друга. Заданное расстояние между винтовыми соединениями составляет, в частности, расстояние 30–80 мм, конкретнее, 50–65 мм, между винтовыми соединениями, и таким образом на поверхности зазора создается закрывающее усилие, которое препятствует притоку кислорода во внутреннюю камеру, за счет чего гасится фронт пламени.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложено размещение промежуточной крышки между приемной камерой и нижней стороной крышки аккумуляторного поддона, причем указанная промежуточная крышка образует приемную камеру между верхней стороной промежуточной крышки и нижней стороной крышки аккумуляторного поддона, выполненную с возможностью размещения электронной цепи.
Использование такой конфигурации обеспечивает образование в аккумуляторном поддоне приемной камеры, отделенной от аккумуляторных элементов тяговой батареи, причем указанная приемная камера выполнена с возможностью размещения электронной цепи или печатной платы, которая, например, служит для коммуникации или обмена данными между датчиками, отслеживающими состояние аккумуляторных ячеек, и контроллером или устройством управления промышленного погрузчика и/или внешним зарядным устройством для зарядки аккумуляторных элементов.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложен аккумуляторный источник питания и, в частности, аккумуляторный поддон с кабельными винтовыми соединениями для обеспечения соединения для электрической зарядки для зарядки тяговой батареи и соединения для электрического выхода для обеспечения электрической энергией промышленного погрузчика.
Кабельные винтовые соединения могут представлять собой прошедшие типовые испытания кабельные винтовые соединения, которые разрешены как часть испытания аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением и должны проходить техническое обслуживание. Аналогично, соединение для электрической зарядки для зарядки тяговой батареи и соединение для электрического выхода для обеспечения электрической энергией промышленного погрузчика также могут быть обеспечены в аккумуляторном поддоне посредством таких кабельных винтовых соединений.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложен аккумуляторный источник питания, имеющий цепь тока нагрузки, которая может включаться контактором для управления промышленным погрузчиком, и цепь питания зарядки которая может включаться контактором для зарядки тяговой батареи. В данном случае возможна конфигурация, которая позволяет посредством контактора отключать от питания источник питания нагрузки для управления промышленным погрузчиком, т. е. передвижения промышленного погрузчика, подъема или опускания погрузочного конвейера промышленного погрузчика, как только происходит свободное включение цепи питания зарядки для подачи тока зарядки на аккумуляторные элементы посредством контактора цепи питания зарядки. Таким образом предотвращается одновременное управление промышленным погрузчиком и зарядка аккумуляторных элементов.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложен аккумуляторный источник питания, имеющий соединительное устройство, которое можно переключать извне и которое соединено с контакторами таким образом, что внешняя цепь или управляемая извне цепь попеременно отключает цепь питания нагрузки от питания, а цепь питания зарядки подсоединена таким образом, что цепь питания нагрузки отключается от питания при включении цепи питания зарядки, за счет чего предотвращается одновременное управление промышленным погрузчиком и зарядка аккумуляторных элементов аккумуляторного источника питания, как уже упоминалось выше.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложен аккумуляторный источник питания, имеющий устройство интерфейса, в частности, в форме устройства интерфейса CAN-шины, для обмена данными и/или сигналами между электронной цепью, функционально соединенной с тяговым аккумулятором, и внешним зарядным устройством для зарядки тягового аккумулятора. Эта конфигурация делает возможной конфигурацию «ведущий – ведомый» между тяговым аккумулятором и внешним зарядным устройством так, что данные о состоянии, например аккумуляторных элементов, передаются через устройство электронной цепи на внешнее зарядное устройство и, таким образом, становится возможным процесс компенсации заряда или процесс балансировки заряда для зарядки и/или управления аккумуляторными элементами тягового аккумулятора.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения также предложен тяговый аккумулятор, выполненный из некоторого количества литий-фосфатных элементов, которые расположены по существу параллельно основанию аккумуляторного поддона, причем между элементами образованы полости для прохождения газообразной среды через внутреннюю камеру аккумуляторного поддона к вырезу. Эта конфигурация делает возможным соответственно существование полости или свободного пространства между телами корпусов аккумуляторных элементов вследствие параллельного расположения литий-фосфатных элементов, в частности, цилиндрической формы, причем указанная полость доступна для прохождения суммарной волны в направлении выреза или вырезов в области аккумуляторного поддона так, что суммарная волна может двигаться вперед к вырезу или вырезам, и может происходить описанный выше сброс давления через вырез или вырезы.
И наконец, в данном изобретении также предложен промышленный погрузчик, имеющий по меньшей мере одно электроприводное устройство для передвижения промышленного погрузчика и/или перемещения груза, причем промышленный погрузчик имеет аккумуляторный источник питания, описанный выше. В частности, предложен промышленный погрузчик для работы в потенциально взрывоопасных зонах.
Например, промышленный погрузчик может представлять собой самоходный вилочный погрузчик, выполненный с возможностью передвижения вилочного погрузчика и подъема или опускания груза с помощью ходового устройства вилочного погрузчика, а электрическая энергия обеспечивается посредством аккумуляторного источника питания, описанного выше, для передвижения транспортного средства или для манипуляций с грузом.
Ниже данное изобретение описано более подробно посредством графических материалов. На них:
Фиг. 1 - изображение в перспективе аккумуляторного поддона аккумуляторного источника питания в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид сбоку на аккумуляторный поддон в соответствии с Фиг. 1;
Фиг. 3 - вид спереди на аккумуляторный поддон в соответствии с Фиг. 1;
Фиг. 4 - вид сверху на крышку, расположенную на теле корпуса аккумуляторного источника питания;
Фиг. 5 - изображение в перспективе аккумуляторного поддона;
Фиг. 5A - изображение в перспективе тела корпуса аккумуляторного источника питания;
Фиг. 6 - поперечное сечение вдоль линии пересечения VI-VI в соответствии с Фиг. 2 графических материалов;
Фиг. 7 - изображение в перспективе в разобранном виде аккумуляторного поддона с расположенной в нем тяговой батареей;
Фиг. 8 - вид сбоку на промышленное транспортное средство в форме вилочного погрузчика с расположенным на нем аккумуляторным источником питания в соответствии с изобретением; и
Фиг. 9 - изображение в перспективе аккумуляторного поддона, расположенного в корпусе источника питания с крышкой корпуса.
На Фиг. 1 графических материалов приведено изображение в перспективе аккумуляторного поддона 3 аккумуляторного источника питания 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Аккумуляторный источник питания 1, проиллюстрированный в самом общем виде на Фиг. 9 графических материалов, имеет корпус 2, имеющий тело 47 корпуса, которое может принимать аккумуляторный поддон 3, что станет более понятно из Фиг. 5 графических материалов, в приемном пространстве 48 (Фиг. 5A) и может принимать крышку 4, что станет более понятно из. 4 графических материалов.
Аккумуляторный поддон 3 имеет крышку 49 аккумуляторного поддона (Фиг. 7), имеющую кабельные винтовые соединения 5 в форме кабельного винтового соединения 6 для обеспечения отрицательного полюса и кабельного винтового соединения 7 для обеспечения положительного полюса для соединения для электрического выхода для обеспечения электрической энергией промышленного погрузчика 8, который может представлять собой вилочный погрузчик 9, который более четко виден на Фиг. 8 графических материалов.
Аналогично, дополнительно обеспечено кабельное винтовое соединение 10 на крышке 49 аккумуляторного поддона для обеспечения гнезда зарядки для подсоединения отрицательного полюса и кабельное винтовое соединение 11 для обеспечения гнезда зарядки для подсоединения положительного полюса зарядного устройства, подробно не изображенного, для зарядки тяговой батареи 25.
Кроме того, на крышке 49 аккумуляторного поддона обеспечено устройство интерфейса 12, изображенное схематически, причем указанное устройство интерфейса содержит, в проиллюстрированном варианте осуществления, семиполюсный разъем для передачи данных 13 для установления коммуникационного соединения на основе CAN-шины между электронным переключающим устройством 14, которое можно более четко рассмотреть на Фиг. 6 графических материалов, и зарядным устройством, и семиполюсный разъем для передачи данных 15, который выполнен с возможностью установления коммуникационного соединения на основе CAN-шины между электронным переключающим устройством 14 и промышленным погрузчиком 8.
Аккумуляторный поддон 3 имеет основание 16, проиллюстрированное в качестве примера на Фиг. 1 и Фиг. 5 графических материалов, из которого под прямым углом идут две поперечные боковые стенки 17 и две продольные боковые стенки 18 в направлении крышки 49 аккумуляторного поддона, причем в проиллюстрированном варианте осуществления аккумуляторного поддона 3, поперечные боковые стенки 17 имеют меньшую продольную протяженность, чем продольные боковые стенки 18.
Как можно видеть на Фиг. 1 графических материалов, в проиллюстрированном варианте осуществления аккумуляторный поддон 3 имеет вырез 19 на продольной боковой стенке 17 в области вблизи основания 16, причем указанный вырез выполнен в виде отверстия 21 в стенке и проходит от области или пространства снаружи аккумуляторного поддона 3 во внутреннюю камеру 20, выполненную в аккумуляторном поддоне 3 (смотрите Фиг. 6).
Аналогично, на поперечной боковой стенке 17 также выполнен вырез 19, который не видно из-за выбранной перспективы изображения на Фиг. 1, в области основания 16 аккумуляторного поддона 3 и в форме отверстия 21 в стенке.
Вырез 19 поперечной стенки 17 также идет от области или пространства снаружи аккумуляторного поддона 3 во внутреннюю камеру 20, выполненную в аккумуляторном поддоне 3.
Кроме того, на Фиг. 1 графических материалов показано, что продольная боковая стенка 18 имеет два выреза 19 в форме отверстий 21 в стенке, опять же в области основания 16 аккумуляторного поддона 3 и, в частности, в противоположных концевых областях 22 продольной стороны 18, причем в проиллюстрированном варианте осуществления аккумуляторного поддона 3 концевые области 22 примыкают к соответствующим поперечным боковым стенкам 17.
Продольная боковая стенка 18, которую не видно из-за выбранной перспективы на Фиг. 1 графических материалов, также имеет два выреза 19 в форме отверстий 21 в стенке, которые выполнены в соответствующих концевых областях продольной боковой стенки 18 описанным выше образом и также идут от области или пространства снаружи аккумуляторного поддона 3 во внутреннюю камеру 20 аккумуляторного поддона 3.
На Фиг. 2 графических материалов показан вид сбоку на аккумуляторный поддон 3 и продольную боковую стенку 18, имеющую два выреза 19, выполненных в области основания 16 аккумуляторного поддона 3, как уже было описано выше.
В проиллюстрированном варианте осуществления аккумуляторного поддона 3 аккумуляторного источника питания 1 каждый вырез 19 имеет прямоугольную конфигурацию, имеющую протяженность в длину 130 мм и протяженность в высоту 25 мм, причем каждый вырез 19 имеет нижний край 23, который, если смотреть с нижней стороны 24 аккумуляторного поддона 3, т. е. с нижней стороны основания 16, соответственно находится на расстоянии 20 мм, с образованием описанной выше конфигурации так, что каждый из вырезов 19 выполнен в области вблизи основания 16.
На Фиг. 3 графических материалов показан вид спереди на аккумуляторный поддон 3 с поперечной боковой стенкой 17, которая в области основания или нижней стороны поперечной боковой стенки 17 имеет прямоугольный вырез 19, который имеет протяженность в длину 130 мм и протяженность в высоту 25 мм, и также имеет нижний край 23, который находится на расстоянии 20 мм от нижней стороны 24 основания 16.
Как уже было описано выше, противоположная поперечная боковая стенка 17 имеет вырез 19, а противоположная продольная боковая стенка 18 имеет два выреза 19, которые, с одной стороны, расположены по центру продольной протяженности поперечной боковой стенки 17, а, с другой стороны, расположены в двух концевых областях 22 продольной протяженности продольной боковой стенки 18.
Конфигурация и размещение соответствующих вырезов 19 в форме отверстий 21 в стенке на продольных боковых стенках 18 и поперечных боковых стенках 17 выбрана таким образом, чтобы посредством вырезов 19 можно было сбрасывать давление до остаточного уровня давления из-за возможного взрыва тягового аккумулятора 25, расположенного во внутренней камере 20 аккумуляторного поддона 3 (смотрите Фиг. 6 графических материалов), причем указанный остаточный уровень давления является достаточно низким, чтобы не происходило непреднамеренного открытия корпуса 2 аккумуляторного источника питания 1 вследствие взрыва, т. е. его взрыва, например, а крышка 4 оставалась на теле 47 корпуса, т. е. не поднималась с тела 47 корпуса, или не происходило образования зазора между крышкой 4 и телом 47корпуса аккумуляторного источника питания 1, который бы сделал возможным проникновение или приток кислорода в приемную камеру 48 корпуса 2.
Конфигурация и размещение соответствующих вырезов 19 на аккумуляторном поддоне 3, в частности, выбрана таким образом, чтобы избыток давления во внутренней камере 20 аккумуляторного поддона 3 аккумуляторного источника питания 1, который возникает в результате взрыва во внутренней камере 20 и возникает в результате совмещения волн или наложения волн, распространяющихся вперед-назад между основанием 16 и крышкой 49 аккумуляторного поддона, не приводил к произвольному и непреднамеренному открытию корпуса 2, так как избыток давления или пик давления, возникающий в результате избыточного давления волны в области основания 16 аккумуляторного поддона 3, может быть специально снижен до остаточного уровня давления посредством вырезов 19, выполненных и расположенных таким образом, что сохраняет необходимую целостность корпуса 2 аккумуляторного источника питания 1, т. е. в корпусе 2 не появляется никаких отверстий или зазоров, которые бы сделали возможным распространение фронта пламени за пределы приемной камеры 48 корпуса. Таким образом предотвращается вырывание фронта пламени за пределы внутренней камеры 20 аккумуляторного поддона 3 посредством вырезов 19 за счет расположения вырезов 19 в области основания 16 аккумуляторного поддона 3, как уже объяснялось выше.
На Фиг. 4 графических материалов показан вид сверху на крышку 4 корпуса 2.
Как легко можно видеть, на верхней стороне 26 крышки 4 также расположены кабельные винтовые соединения 6, 7, 10, 11, которые предназначены для зарядки батареи и питания промышленного погрузчика 9, и расположены три дополнительные кабельные винтовые соединения 55, которые могут представлять собой взрывозащищенные кабельные винтовые соединения, посредством которых линии связи для соединения разъемов для передачи данных 13 и 15 и вспомогательного контакта 45 могут быть размещены на крышке 49 аккумуляторного поддона для обмена данными и для коммуникации. На крышке 4 находится некоторое количество выточек или отверстий 27, которые расположены вдоль внешней периферийной линии 28 крышки 4 и размещены на заданном расстоянии друг от друг, причем в проиллюстрированном варианте осуществления аккумуляторного источника питания 1 или крышки 4 это расстояние имеет значение 55–65 мм. Все кабельные винтовые соединения, упоминаемые в этой публикации, могут представлять собой такие кабельные винтовые соединения, которые предназначены для использования в потенциально взрывоопасных зонах.
В выточки 27 может вставляться некоторое количество нарезных болтов 53, проиллюстрированных на Фиг. 9 графических материалов, причем указанные нарезные болты выполнены с возможностью ввинчивания в резьбовые выточки 29 на верхней плоскости кромки 30 тела 47 корпуса, как проиллюстрировано на Фиг. 9 графических материалов.
Плоскость кромки 30 тела 47 корпуса и соответствующая плоскость кромки или плоскость крышки 31 на нижней части крышки 4 выполнены мелкозернистыми так, чтобы между плоскостью кромки 30 и плоскостью крышки 31 находилась мелкозернистая поверхность зазора 33 в соответствии с Фиг. 9 графических материалов, причем указанная поверхность зазора имеет среднюю шероховатость 6,3 мкм и ширину поверхности зазора 30 мм. Нарезные болты 53 ввинчиваются в резьбовые выточки 29 с высоким усилием затяжки, а мелкозернистая поверхность зазора 33 гарантирует, что в случае взрыва во внутренней камере 20 аккумуляторного поддона 3 фронт пламени не сможет распространяться через поверхность зазора 33 в направлении за пределы корпуса 2 аккумулятора и будет предотвращен приток воздуха через мелкозернистую поверхность зазора 33 в приемную камеру 48 и внутреннюю камеру 20, и, за счет расхода кислорода фронта пламени, распространяющегося из внутренней камеры 20 в направлении крышки 4, происходит автоматическое гашение фронта пламени.
На Фиг. 6 графических материалов показано изображение в разрезе аккумуляторного поддона 3 по пересечению VI-VI в соответствии с Фиг. 2 графических материалов.
Аккумуляторный поддон 3 имеет основание 16 с расположенными на нем продольными сторонами 18, в которых выполнены вырезы 19 в форме отверстий 21 в стенке, которые идут через аккумуляторный поддон 3 во внутреннюю камеру.
Тяговая батарея 25, только схематически изображенная на Фиг. 6 графических материалов, расположена во внутренней камере 20, что более подробно объяснено ниже с помощью Фиг. 7 графических материалов.
Расположение тяговой батареи 25 во внутренней камере 20 выбрано таким образом, чтобы между внешними поверхностями тяговой батареи 25 и вырезами 19 оставалось свободное пространство 34, при этом указанное свободное пространство 34 обеспечивает возможность распространения волны давления, вызванной взрывом во внутренней камере 20, в направлении вырезов 19. Таким образом достигается то, что суммарная волна также может распространяться в направлении вырезов 19, а амплитуду давления, обусловленную суммарной волной, можно уменьшить за счет частичного сброса давления между внутренней камерой 20 и окружающей аккумуляторный поддон 3 средой в приемной камере 48 корпуса 2 так, что во внутренней камере 20 и приемной камере 48 остается остаточный уровень давления, который ниже заданного давления взрыва корпуса 2 аккумулятора, и, таким образом, предотвращается взрыв корпуса 2 аккумулятора или появление локальных трещин на корпусе 2 аккумулятора, а также неконтролируемое открепление крышки 4 корпуса 2 аккумулятора.
Кроме того, как видно на Фиг. 6 и Фиг. 7 графических материалов, между внутренней камерой 20 и нижней стороной 35 крышки 49 аккумуляторного поддона может располагаться промежуточная крышка 36, которая может быть размещена с возможностью снятия на крышке 49 аккумуляторного поддона и более подробно проиллюстрирована на Фиг. 7 графических материалов, причем указанная промежуточная крышка образует приемную камеру 37 между верхней стороной 39 промежуточной крышки и нижней стороной 35 крышки 49 аккумуляторного поддона. Промежуточная крышка 36 может крепиться на продольных сторонах и поперечных сторонах аккумуляторного поддона 3 посредством схематически изображенных винтовых соединений 50, а крышка 49 аккумуляторного поддона может крепиться на аккумуляторном поддоне 3 посредством схематически изображенных винтовых соединений 51.
В приемной камере 37 могут быть расположены устройство электронной цепи или печатная плата 14, при этом указанная печатная плата уже была описана выше и имеет цепь для отслеживания состояния тягового аккумулятора 25 или аккумуляторных элементов тягового аккумулятора 25 и одновременно выполнена с возможностью переключения посредством вспомогательного контакта 45, расположенного на разъеме для передачи данных 13, таким образом, чтобы ее можно было отключать от питания, например, с помощью контактора 43, включенного в цепь для цепи питания нагрузки, и контактора 44, включенного в цепь для цепи питания зарядки, или с помощью включения переключаемых контакторов 43, 44 цепи питания нагрузки для управления промышленным погрузчиком 8, а цепь питания зарядки может быть подсоединена для повторной зарядки тягового аккумулятора таким образом, что цепь тока нагрузки остается без питания при включении цепи питания зарядки и предотвращается управление промышленным погрузчиком 8 и одновременная зарядка тягового аккумулятора 25.
4
На Фиг. 7 графических материалов приведено изображение в перспективе в разобранном виде аккумуляторного поддона 3 с расположенной в нем тяговой батареей 25. Тяговая батарея 25 имеет некоторое количество литий-железо-фосфатных элементов LiFePO 39, которые сформированы в виде цилиндрических тел 40, а между элементами 39 образуется пустое пространство или свободное пространство соответственно, при этом указанное свободное пространство служит проходом для волны давления, уже несколько раз описанной выше, которая может распространяться через пустое пространство 41 в направлении вырезов 19, и, таким образом, может происходить частичный сброс давления, изложенный выше, из внутренней камеры 20 в направлении области за пределами аккумуляторного поддона 3.
На Фиг. 5A графических материалов приведено изображение в перспективе тела корпуса 47 корпуса 2 аккумуляторного источника питания 1, имеющего мелкозернистую плоскость кромки 30, выполненную на верхней стороне корпуса 47 и имеющую некоторое количество резьбовых выточек 29, с помощью которых крышка 4, проиллюстрированная на Фиг. 4 графических материалов, может быть расположена с возможностью снятия в резьбовых выточках 29 посредством ввинчивания нарезных болтов 53, проиллюстрированных на Фиг. 9 графических материалов.
На Фиг. 9 графических материалов приведено изображение в перспективе аккумуляторного источника питания 1, имеющего аккумуляторный поддон 3, расположенный в приемной камере 48, причем, на выбранном изображении крышка 4 корпуса 2 аккумуляторного источника питания 1 была снята. За счет расположения крышки 4 на плоскости кромки 30 образуется уже упоминаемая выше поверхность зазора 33, которая предотвращает приток кислорода во внутреннюю камеру 20 аккумуляторного поддона 3 так, что автоматически происходит гашение фронта пламени, возникающего в результате взрыва во внутренней камере 20, за счет расхода кислорода, и он не может вырваться за пределы корпуса 2 аккумуляторного источника питания 1. Внешние стенки аккумуляторного поддона 3 образуют соответственно промежуточную камеру 54 с внутренними стенками тела 47 корпуса, которая служит камерой для взрыва для сброса давления за пределы внутренней камеры 20 аккумуляторного поддона 3.
На Фиг. 8 графических материалов проиллюстрирован вилочный погрузчик 9, оборудованный аккумуляторным источником питания 1 в соответствии с изобретением, причем вилочный погрузчик приведен в качестве промышленного транспортного средства для работы в потенциально взрывоопасных зонах промышленного завода и т. п.
Вилочный погрузчик 9 может передвигаться за счет аккумуляторного источника питания 1 электродвижущим образом, а средства приема груза 42 могут подниматься и опускаться посредством схематически изображенного электрического двигателя 46 вилочного погрузчика 9 электродвижущим образом. В данном случае электрическая энергия для управления вилочным погрузчиком 9 обеспечивается посредством аккумуляторного источника питания 1 в соответствии с изобретением, отличительным признаком которого является то, что емкости аккумуляторного источника питания 1 достаточно для работы промышленного погрузчика 8 на протяжении полной дневной смены, и, следовательно, в течение полной смены отсутствует необходимость перезарядки тяговой батареи 25 аккумуляторного источника питания 1.
2
В соответствии с изобретением предложен аккумуляторный источник питания для использования в потенциально взрывоопасных зонах, который удовлетворяет упомянутым выше типовым нормам защиты от воспламенения и, в частности, утвержден как устройство категории 2G и 2D в соответствии с директивой ATEX 2014/34/EU и предложен к использованию в зонах с содержанием газа и пыли. В частности, он удовлетворяет нормам категории взрывоопасности II и подкатегорий IIA, IIB и IIB+Hи, в частности, отличается тем, что суммарная волна, возникающая в результате любого взрыва в корпусе аккумуляторного источника питания, не приводит к взрыву также и корпуса; вместо этого, избыточное давление, сопровождающее суммарную волну, сбрасывается до остаточного уровня давления, который не приводит к разрушению корпуса и, в частности, не приводит к открытию или срыву крышки корпуса аккумулятора, результатом чего могло бы стать отсутствие какой-либо защиты от взрывов.
Во время испытательных взрывов, проводимых с использованием газовой смеси в целях испытания аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением было показано, что в результате наложения волн давления во внутренней камере корпуса давление возрастает до 21,8 бар, и эти пиковые значения давления можно снизить посредством конструкции аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением до значения ниже 8 бар, и, таким образом, можно предотвратить взрыв корпуса и непреднамеренное отделение крышки корпуса так, что сохраняется защита от взрывов в соответствии с целью.
Кроме того, конструкция аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением также гарантирует, что можно отказаться от использования весовых пластин или массовых пластин, которые до настоящего времени были необходимы для повышения стабильности промышленных погрузчиков, оборудованных известными аккумуляторными источниками питания.
Крышка корпуса аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением отличается наличием прошедших типовые испытания кабельных винтовых соединений устройства категории 2G/2D в соответствии с упомянутой выше директивой ATEX, посредством которых можно направлять как аккумуляторный кабель для зарядки тягового аккумулятора, так и аккумуляторный кабель для обеспечения энергией промышленного погрузчика. Линии коммуникации, линии CAN-шин или линии передачи данных и/или сигналов между тяговым аккумулятором и/или устройством электронной цепи аккумуляторного источника питания в соответствии с изобретением и внешними устройствами, цепями или аппаратами можно направлять посредством кабельных винтовых соединений, как и линии для обеспечения электрической энергии для электрических двигателей промышленного погрузчика.
По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, используемыми до настоящего времени, литий-железо-фосфатные элементы, предложенные для использования с аккумуляторным источником питания в соответствии с изобретением, гарантируют существенное увеличение предоставляемой электрической емкости аккумуляторного источника питания так, что зарядка может обеспечить емкость, например, около 200 ампер-часов.
Цепи нагрузки тягового аккумулятора разделены на цепь нагрузки, управляемую контактором, для передвижения промышленного погрузчика и подъема или опускания средств приема груза промышленного погрузчика и цепь нагрузки для зарядка тягового аккумулятора, которая соединена посредством контактора. Эти две цепи нагрузки технически отделены друг от друга так, чтобы предотвратить возможность перемещения промышленного погрузчика во время процесса зарядки тягового аккумулятора. Аналогично, гарантируется, что соединительные устройства, обеспеченные на аккумуляторном источнике питания для зарядки тягового аккумулятора, остаются без питания во время работы тягового аккумулятора для подачи электрической энергии для управления промышленным погрузчиком.
Посредством вспомогательного контакта зарядного устройства, обеспеченного на соединительном устройстве аккумуляторного источника питания, поступает сигнал для закрытия цепи питания зарядки для тягового аккумулятора посредством приведения в действие зарядного предохранителя или контактора, отключения контактором цепи тока нагрузки для подачи электрической энергии на промышленный погрузчик от питания, и, таким образом, становится возможным зарядка тягового аккумулятора, при этом более невозможна разрядка тягового аккумулятора через цепь нагрузки.
Посредством закрытия вспомогательного контакта инициируется обмен данными через коммуникационный интерфейс CAN-шины, упомянутый выше, между устройством электронной цепи аккумуляторного источника питания и внешним зарядным устройством так, что можно проводить цикл зарядки в соответствии с состоянием зарядки литий-железо-фосфатных элементов, обеспеченных для образования тягового аккумулятора, с использованием процесса балансировки заряда.
Мелкозернистая поверхность зазора, образуемая между крышкой и корпусом аккумуляторного источника питания, гарантирует предотвращение притока кислорода во внутреннюю камеру корпуса в случае образования фронта пламени после взрыва внутри аккумуляторного поддона, и таким образом происходит автоматическое гашение фронта пламени.
В отношении признаков изобретения, которые не были в отдельности подробно пояснены выше, ссылка в целом делается на формулу изобретения и графические материалы.
Перечень позиционных обозначений
1. Аккумуляторный источник питания
2. Корпус
3. Аккумуляторный поддон
4. Крышка
5. Кабельное винтовое соединение
6. Кабельное винтовое соединение
7. Кабельное винтовое соединение
8. Промышленный погрузчик
9. Вилочный погрузчик
10. Кабельное винтовое соединение
11. Кабельное винтовое соединение
12. Устройство интерфейса
13. Разъем для передачи данных
14. Устройство цепи/печатная плата
15. Разъем для передачи данных
16. Основание
17. Поперечная боковая стенка
18. Продольная боковая стенка
19. Вырез
20. Внутренняя камера
21. Отверстие в стенке
22. Концевая область
23. Нижний край
24. Нижняя сторона
25. Тяговый аккумулятор
26. Верхняя сторона
27. Выточка
28. Внешняя периферийная линия
29. Резьбовая выточка
30. Плоскость кромки
31. Плоскость крышки
32. Концевые области
33. Плоскости зазора
34. Свободное пространство/пустое пространство
35. Нижняя сторона
36. Промежуточная крышка
37. Приемная камера
38. Верхняя сторона
39. Литий-железо-фосфатные элементы
40. Тело
41. Свободное пространство/пустое пространство
42. Средства приема груза
43. Контактор
44. Контактор
45. Вспомогательный контакт
46. Приводной двигатель
47. Тело корпуса
48. Приемная камера
49. Крышка аккумуляторного поддона
50. Винтовые соединения
51. Винтовые соединения
53. Нарезные болты
54. Промежуточный зазор
55. Кабельное винтовое соединение