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Neuerungen beim Zündsystem DYNATRONIC

Dr. F. Hammelmann

Inhalt

Es ist einleuchtend, dass bei einem vollkommen neuen technischen System mit so vielen Freiheitsgraden, wie es das elektronische Zündsystem bietet, Erweiterungen und Ergänzungen in kürzeren Abständen erfolgen, als bei der seit vielen Jahren eingeführten elektrischen Zündung. Dabei fließen Erfahrungen aus der Praxis in Weiterentwicklung und Anwendungstechnik ein. Die technischen Möglichkeiten, die das elektronische Zünden bietet, sind sicher noch lange nicht ausgeschöpft.In dem folgenden Beitrag wird der gegenwärtige technische Stand des DYNATRONIC-Zündsystems beschrieben. Es werden alle Komponenten - sowohl im Hinblick auf ihre Leistungsmerkmale als auch ihre Handhabung - vorgestellt.

Einleitung

Der elektronische Zünder mit seinen besonderen sicherheitlichen Merkmalen und der Möglichkeit der freien, den jeweiligen Einsatzbedingungen angepassten Wahl des Zündzeitintervalls blieb viele Jahre lang ein Wunsch der Sprengfachleute. Man wusste, welche Vorzüge ein Zünder mit einem wählbaren, äußerst genauen Intervall gegenüber einem herkömmlichen, pyrotechnisch verzögerten Zünder haben würde.Seit einigen Jahren wird nun der DYNATRONIC-Zünder im In- und Ausland eingesetzt, und viele Vorteile, die sich die Fachwelt davon versprach, haben sich beim Sprengen in über- und untertägigen Anwendungen bestätigt.Zahlreiche Veröffentlichungen in dieser und anderen Fachzeitschriften in den vergangenen Jahren beschreiben die besonderen Eigenschaften des DYNATRONIC-Zündsystems und berichten über praktische Erfahrungen damit. Dabei wurde immer der jeweils aktuelle Stand der Technik dargestellt.Das DYNATRONIC-Zündsystem ist seit seiner Einführung zwar in seinen Grundzügen nicht verändert, aber mehrfach erweitert worden, nicht zuletzt aus Erfordernissen, die sich aus der Sprengpraxis ergaben.Im folgenden Beitrag werden alle derzeit verfügbaren, z. T. neuen Komponenten des Zündsystems vorgestellt und deren technische Eigenschaften beschrieben.Die sprengtechnischen Möglichkeiten, die in einem Zündsystem mit derartig vielen Freiheitsgraden stecken, lassen sich derzeit noch nicht abschätzen. Das tägliche Arbeiten damit eröffnet jedoch dem Ingenieur bzw. Sprengberechtigten ständig neue Anwendungs- und Lösungsmöglichkeiten für sprengtechnische Aufgabenstellungen. Der Sprengtechnische Dienst der Dynamit Nobel führt den Anwender des elektronischen Zündsystems DYNATRONIC grundsätzlich sorgfältig in das System ein und hilft bei der Lösung dieser Aufgabenstellungen.

Die Komponenten des DYNATRONIC-Zündsystems

Grundsätzlich beinhaltete das Zündsystem vier verschiedene Gruppen von Komponenten

Die verschiedenen Komponenten (Abb.1) werden im Folgenden in dieser Reihenfolge einzeln vorgestellt.


Komponenten

 

Elektronische Zünder

Aufbau und Wirkungsweise des DYNATRONIC-Zünders sind seit seiner Markteinführung nicht wesentlich geändert worden. Sie wurden in den angeführten Beiträgen mehrfach beschrieben, so dass hier darauf verzichtet werden kann. Die wesentlichen Unterschiede zu einem elektrischen, pyrotechnisch verzögerten Zünder mit festgelegten Zündzeitintervallen sind beim elektronische Zünder:

 

Zündmaschinen

Drei grundsätzlich unterschiedliche Zündmaschinentypen stehen heute zur Wahl:

Die Zündmaschine ZG N1

Die Zündmaschine ZG N1

Bei dieser Zündmaschine wird ein konstantes Intervall für alle Zünder des Zündkreises (max. 61 Zeitstufen) zwischen 1 ms und 100 ms vorgewählt, und es können bis zu 200 elektronische Zünder in einem Zündgang gezündet werden. Die Eingabe des gewünschten Intervalls erfolgt über die Pfeiltasten auf dem Bedienfeld. ZG N1 (Abb. 4) ist eine Zündmaschine der ersten Generation und wird nicht mehr gebaut.

Die Zündmaschine ZG 2

Die Zündmaschine ZG 2

Seit Mitte 1998 steht nun die wesentlich kompaktere, vor allem aber vielseitigere Zündmaschine ZG 2 zur Verfügung. Auch mit dem ZG 2 können bis zu 200 Zünder bei 61 Zeitstufen gezündet werden.Zwei grundsätzlich unterschiedliche Arbeitsweisen sind nun möglich:

Zunächst kann die Bedienung vergleichbar dem Arbeiten mit der Zündmaschine ZG N1 erfolgen. Es können konstante, also für alle Zeitstufen gleiche Intervalle - zwischen 1 und 100 ms - programmiert werden. Die Eingabe des gewünschten Intervalls erfolgt ebenfalls über die Pfeiltasten auf dem Bedienerfeld der Zündmaschine.

Darüber hinaus ist über eine externe Programmierung mit Hilfe eines PCs und einer speziellen Software (TIUS) das Abspeichern von drei Dateien auf dem ZG 2 möglich. Dabei können mit der Zündmaschine auch unterschiedliche Intervalle zwischen den einzelnen Zeitstufen programmiert werden. Die Möglichkeit einer externen Programmierung der Zündmaschine stellt die wesentliche Weiterentwicklung der elektronischen Zündtechnik dar.

Die externe Programmierung der Zündmaschine ZG 2

Werden unterschiedliche Intervalle zwischen den einzelnen Zeitstufen gefordert, muss das ZG 2 (Abb. 5) über einen externen Rechner mit der Software TIUS programmiert werden.Nach Aufrufen des Programms erscheint automatisch das Hauptmenue, welches selbsterklärend aufgebaut ist:

Daten laden:

d

variables Zündintervall

v

konstantes Zündintervall:

c

Systemeinstellungen ändern:

s

Programm beenden:

e


TIUS: Eingabetabelle (Beispiel)

Mit Hilfe der ersten drei Menuepunkte gelangt man - entsprechend dem gewählten Pfad - in die zentrale Eingabetabelle (Abb. 6), die es ermöglicht, jedem einzelnen Zünder ein unabhängiges Intervall zu geben, bzw. bereits erstellte Zündpläne weiter zu bearbeiten.Nachdem der Zündplan auf dem PC wunschgemäß erstellt wurde, erfolgt die Datenübertragung (transmit data) vom Rechner auf die Zündmaschine. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, weitere Informationen wie Dateiname, Anzahl der Zünder, Ort, Datum und einen Kommentar abzulegen, um den erstellten Datensatz auch später eindeutig zuordnen zu können.Die Zündmaschine DYNANET Mit Einführung des DYNATRONIC-Zündsystems hat die Elektronik Eingang in die Zündtechnik gefunden. Sie bietet neben der wesentlich höheren Genauigkeit sehr viele Freiheitsgrade hinsichtlich der Wahl der Zündzeitpunkte der einzelnen Zünder und der Zahl der Zünder in einem Zündgang. Dies sind sprengtechnische Vorteile, die sich trotz des höheren Preises des Zünders günstig auf die Betriebskosten auswirken.Das Zündsystem DYNANET besteht aus dem tragbaren DYNANET-Rechner (spezielles Laptop mit Bauartzulassung) und der Verstärkereinheit (6fach PZE). Das System ist seit April 1998 im Einsatz.

Insbesondere bei sehr komplexen sprengtechnischen Aufgabenstellungen können nun bis zu 366 Zeitstufen und maximal 1.200 Zünder programmiert und gezündet werden. So können nun auch dort Großsprengungen durchgeführt werden, wo die Sprengstoffmenge je Zeitstufe, aufgrund der maximal zulässigen Sprengerschütterungen, begrenzt ist.Der grundsätzliche Unterschied zwischen den beiden Varianten der neuen Generation von Zündmaschinen - also den Zündmaschinen ZG 2 und DYNANET - besteht darin, dass bei der Zündmaschine ZG 2 im Rahmen der externen Programmierung eine reine Datenübertragung stattfindet. Nach der Datenübertragung ist die Zündmaschine wieder vom PC unabhängig und kann die so vorher abgespeicherten Dateien ohne eine weitere Rechnerunterstützung beliebig oft reproduzieren. Das bedeutet, dass der Rechner bei der Zündung nicht mehr benötigt wird.Bei der Zündung mit DYNANET hingegen bleiben die Zünddaten immer auf der Rechnerseite. Die Zündung wird vom Rechner aus programmiert und ausgelöst.Der nachgeschaltete Verstärker (6fach PZE) dient nur zur Verstärkung der vom Rechner gelieferten Signale. Hierbei wird also immer vom Rechner aus gezündet.


Die Programmierung der Zündmaschine DYNANET


Zündmaschine DYNANET

Bei der Zündmaschine DYNANET (Abb. 7) werden alle zur Zündung erforderlichen Signale vom Rechner erzeugt und bei der Sprengung durch den nachgeschalteten Verstärker auf den erforderlichen Pegel verstärkt. Zur Erstellung des Zündplanes wird hier mit der DYNANET-Software gearbeitet. Nach Einschalten der Zündmaschine erscheint automatisch das Hauptmenue.

Netzwerk zünden:

n

Zünden mit einzelnem Zündkreis:

s

Programm beenden:

e

Zur Programmierung von bis zu 366 Zeitstufen (6 Netze - Netze A bis F - mit je 61 Zeitstufen) wählt man nun "Netzwerk zünden". Auch hier kann - ähnlich wie bei dem ZG 2 - in einer zentralen Eingabetabelle (Abb. 8) jeder der jeweils 61 Zeitstufen ein eigenes Intervall - und somit eine eigene Zündzeit - zugeordnet werden.


Eingabetabelle (Beispiel) DYNANET

Nach diesem Schema lassen sich nun nacheinander die Netze A bis F programmieren. Im Anschluss kann der so erzeugte Datensatz abgespeichert und kommentiert werden. Sind die Daten gesichert, ist der DYNANET-Rechner bereit zur Zündung.Für weniger aufwendige Aufgabenstellungen kann auch mit nur einem Netz gearbeitet werden (Zünden mit einzelnem Zündkreis s). Die Bedienung des Programmes ist identisch mit der oben beschriebenen.Auch die automatische Erstellung eines redundanten Netzes ist möglich; das Intervall für die redundanten Zünder wird nur einmal eingegeben und ist somit für alle Zeitstufen automatisch programmiert. In einer Ladesäule befinden sich dann beispielsweise zwei Zünder der "gleichen" Zeitstufe. Die zeitliche Verzögerung zwischen dem "Hauptzünder" und dem "redundanten Zünder" wird dadurch erreicht, dass die beiden Zünder in unterschiedlichen Netzen (Hauptnetz: immer Netz A; redundantes Netz: immer Netz B) programmiert und gezündet werden.

Zündkreisprüfgeräte

Zwei Varianten von Prüfgeräten sind zu unterscheiden:

Das Zündkreisprüfgerät DYNATEST



Das analoge Prüfgerät DYNATEST

Das analoge Prüfgerät DYNATEST arbeitet nach dem Prinzip eines Strommessgerätes. Bei einer definierten Messspannung nimmt jeder im Zündkreis angeschlossene Zünder einen bestimmten Strom auf. Anhand der gemessenen Stromstärke wird die Zünderzahl ermittelt. Mit diesem Gerät können Zündkreise mit max. 200 Zündern geprüft werden.Die analoge Anzeige, die je nach Temperatur erforderliche Korrektur der Messwerte und der unterschiedliche Widerstand verschiedener Zündkreise führten unter bestimmten Betriebsbedingungen zu ungenauen Messwerten. Aus diesem Grund befindet sich derzeit das digitale Zündkreisprüfgerät DIGITEST in der Entwicklung.

Das Zündkreisprüfgerät DIGITEST



Das Zündkreisprüfgerät DIGITEST

Die Erfahrungen mit dem Prüfgerät DYNATEST führten zur Entwicklung des digitalen Zündkreisprüfgerätes DIGITEST. Das neue Prüfgerät wird in der Lage sein, alle zur Bestimmung der exakten Zünderzahl relevanten Daten der Sprenganlage selber zu ermitteln (z. B. Widerstand des Zündkreises) oder über den Sprengberechtigten eingeben zu lassen (z. B. Temperatur der Zünder). Der gesamte Messvorgang wird von dem Prüfgerät vorgegeben, so dass die erforderlichen Daten vom Bediener nur bestätigt oder mit Hilfe der Pfeiltasten korrigiert werden müssen. Die digitale Anzeige gewährleistet, dass auch Zündkreise mit geringen oder sehr großen Zünderzahlen (max. 200 Stück) exakt bestimmt werden können.Mit der Markteinführung dieses Gerätes wird Anfang 1999 gerechnet.

Busleitungen

DYNATRONIC-Zünder werden immer parallel geschaltet. Fabrikseitig werden die Zünder mit Busleitungsverbindern geliefert, die fest am Zünderdraht angebracht sind. Mit deren Hilfe kann auf einfache Weise eine zuverlässig leitende elektrische Verbindung mit der Busleitung hergestellt werden. Die Busleitung ist generell so gekennzeichnet (zweifarbig oder zusätzliche Markierung), dass auch die Erstellung einer Ringleitung problemlos möglich ist, ohne die beiden Phasen kurzzuschließen.Zwei Varianten von Busleitungen stehen zur Verfügung:o die Busleitung mit Abzweigverbindern undo die Busleitung mit Steckverbindern.

Die Busleitung mit Abzweigverbinder



Die Busleitung mit Abzweigverbinder

Der bisherige "DAV U-Abzweigverbinder" besteht aus zwei Teilen; dem Verbinderboden und dem Verschlussdeckel. Werkseitig sind die Drahtenden des Zünders im Verbinderboden befestigt. Auf der Sprengstelle wird die Busleitung in die beiden freien Kanäle des Verbinderbodens eingelegt. Verschlussdeckel und Verbinderboden werden nach Einlegen der Busleitung mit einer Spezialzange zusammengepresst. Feine Kontaktmesser durchschneiden dabei die Isolierung der Zünder und Busleitung und stellen einen zuverlässigen Kontakt her.Die Handhabung - insbesondere bei der Anwendung unter Tage - erwies sich als zu umständlich. Aus diesem Grund wird dieses System durch ein Stecksystem abgelöst.

Die Busleitung mit Steckverbindern



Die Busleitung mit Steckverbindern

Bei dieser Neuentwicklung sind an den Zünderdrahtenden Stecker aus belastungsfähigem Polypropylen angebracht. Die zugehörige Busleitung ist jetzt nicht mehr verseilt, sondern als Stegleitung ausgeführt.Sie ist bereits herstellerseitig mit Doppelbuchsen ausgestattet. Die Stecker der Zünderdrähte werden ohne zusätzliches Werkzeug in die Buchsen der Busleitung gesteckt.Im Juli 1998 wurden in einem australischen Steinkohle-Tagebau die ersten großen übertägigen Gewinnungssprengungen (400 DYNATRONIC-Zünder in einem Zündgang) unter Verwendung des neuen Busleitungsstecksystems erfolgreich durchgeführt. Hierbei hat sich dieses System - wie auch schon vorher im schwedischen Erzbergbau - in hervorragender Weise bewährt. Für den deutschen Markt ist die Einführung des Stecksystems in der zweiten Hälfte 1998 erfolgt. Folgende Standardausführungen werden angeboten:

Ausblick

Das elektronische Zündsystem DYNATRONIC wird seit mehreren Jahren im In- und Ausland erfolgreich eingesetzt und hat die Erwartungen, welche die Fachwelt an die elektronische Zündung setzt, voll erfüllt. Natürlich müssen mit einem neuen technischen System zunächst praktische Erfahrungen gesammelt werden, um das System zu vervollkommnen und seine Anwendung auf die jeweiligen Betriebsbedingungen abzustimmen. So sind denn auch zahlreiche Komponenten im Laufe der Zeit weiter- und auch neuentwickelt worden.

Anschrift des Verfassers:
Dynamit Nobel, Kaiserstr. 1, D-53839 Troisdorf



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