Устройство для воспламенения электродетонаторов

 

Изобретение относится к областям народного хозяйства, где используется энергия взрыва. Технический результат - формирование стабильного тока воспламенения при наличии существенных вариаций омического сопротивления цепи воспламенения. Указанный результат достигается самоуправляемым автоматическим шунтированием ограничительного сопротивления в цепи воспламенения. Устройство для воспламенения содержит два входных вывода для подключения источника постоянного напряжения и два выходных вывода для подключения электродетонатора, нормально разомкнутый переключатель и ограничительное сопротивление. Устройство дополнительно содержит подключенный к входным выводам формирователь задающего напряжения, выход которого соединен с первым входом дифференциального преобразователя, а выход дифференциального преобразователя соединен с базой транзистора, другие выводы которого подключены к ограничительному сопротивлению. При этом первый вывод ограничительного сопротивления через резистор режима соединен с первым выходным выводом, и через пусковой переключатель со вторым выходным выводом, второй вывод ограничительного сопротивления соединен со вторым входом дифференциального преобразователя и через сопротивление обратной связи - с первым входным выводом, а второй входной вывод связан с первым выходным выводом. 2 ил.

Устройство может использоваться в отраслях народного хозяйства, где используется энергия взрыва, в частности в горном деле, в машиностроении при штамповке взрывом, при аттестации электродетонаторов и т.д.

Известен "Взрывной прибор" для воспламенения группы детонаторов по авторскому свидетельству 136655 (МКИ F 42 D 1/04), в котором воспламенение осуществляется путем коммутации предварительно заряженного накопительного конденсатора на мостики накаливания в детонаторах. На практике омическое сопротивление цепи воспламенения может иметь существенный разброс, поэтому емкость накопительного конденсатора и величина напряжения, до которого его заряжают перед разрядом, выбирают из условия обеспечения воспламенения детонатора (группы детонаторов) с максимально возможным сопротивлением цепи воспламенения. Если омическое сопротивление цепи воспламенения существенно меньше максимально возможного, ток разряда конденсатора соответственно увеличивается, что снижает безопасность взрывных работ и может привести к повреждению (подгоранию) контактов устройства, коммутирующего конденсатор на разряд.

Известен также принятый за прототип "Прибор для обеспечения постоянства величины импульса тока, воспламеняющего электродетонаторы" по авторскому свидетельству 201182 (МКИ F 42 D 1/04). Ограничение тока воспламенения (и, как следствие, исключение подгорания контактов) при вариациях омического сопротивления цепи воспламенения достигается в этом приборе путем включения в цепь воспламенения последовательно с детонаторами вручную регулируемого ограничительного сопротивления. Регулировку необходимо выполнять с подключенными детонаторами заранее (до подрыва), что чревато протеканием опасного по величине тока через цепь воспламенения.

Целью изобретения является обеспечение автоматического ограничения тока подрыва на уровне тока гарантированного срабатывания детонатора с одновременным исключением настроечных операций с подключенным детонатором, что повышает безопасность взрывных работ.

Поставленная цель достигается управляемым шунтированием ограничительного сопротивления в цепи воспламенения, при этом управляющий сигнал для шунтирования формируется по принципу отрицательной обратной связи на основе величины тока через детонатор.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная блок-схема; на фиг.2 - пример конкретного выполнения устройства.

Согласно фиг.1 устройство для воспламенения электродетонаторов содержит подключенный ко входным выводам 1 и 2 формирователь задающего напряжения 3, выход которого соединен с первым входом дифференциального (т.е. осуществляющего вычитание входных аналоговых сигналов) преобразователя напряжение - ток 4. Выход преобразователя соединен с базой шунтирующего транзистора 5, другими своими выводами подключенного к выводам ограничительного сопротивления 6. Ограничительное сопротивление 6 включено последовательно с сопротивлением обратной связи 7, пусковым переключателем 8 между выводом 1 и выводом 9. Вывод 1 в соответствии с типом проводимости изображенного на фиг.1 шунтирующего транзистора 5 предназначен для подключения положительного полюса внешнего (по отношению к предлагаемому "Устройству...") источника нестабилизированного напряжения Uнестаб постоянного тока, при этом для подключения отрицательного полюса внешнего источника нестабилизированного напряжения "Устройство для воспламенения..." имеет вывод 2, соединенный с выводом 10. Величина Uнecтaб должна быть такой, чтобы обеспечивалось протекание через детонатор тока не менее тока гарантированного воспламенения при полностью открытом шунтирующем транзисторе 5 для случая максимально большого возможного омического сопротивления цепи воспламенения. Выводы 9 и 10 предназначены для подключения детонатора, электрически представляющего собой последовательное соединение омического сопротивления мостика накаливания и индуктивности защиты от наведенных импульсных токов (например, дросселя, специально включаемого с этой целью в цепь подрыва).

Второй вход дифференциального преобразователя 4 соединен с точкой соединения выводов ограничительного сопротивления 6 и сопротивления обратной связи 7. Точка соединения ограничительного сопротивления 6 и пускового переключателя 8 через резистор режима 11 соединена с выводом 10.

Устройство работает следующим образом: из нестабилизированного напряжения Uнестаб, вырабатываемого подключенным к выводам 1 и 2 внешним источником напряжения, формирователь задающего напряжения 3 вырабатывает опорное напряжение U1, подаваемое на первый вход дифферендиального преобразователя 4. На второй вход дифференциального преобразователя 4 подается напряжение U2, равное падению напряжения на сопротивлении обратной связи 7. При разомкнутых контактах пускового переключателя 8 напряжение U2 практически равно нулю. Действительно, в этом случае U2 пропорционально Uнестаб, при этом коэффициент пропорциональности, равный отношению величины сопротивления обратной связи 7 к величине сопротивления режима 11, практически равен нулю, так как величина сопротивления режима 11 в тысячи раз больше величины сопротивления обратной связи 7. При этом (т.е при разомкнутых контактах переключателя 8) дифференциальный преобразователь 4 вырабатывает ток Iупр, полностью открывающий шунтирующий транзистор 5. Резистор режима 11 обеспечивает допустимый рабочий режим шунтирующего транзистора 5 при разомкнутых контактах пускового переключателя 8.

Для воспламенения детонатора контакты пускового переключателя 8 замыкают и через детонатор начинает протекать ток по цепи: вывод 1 - сопротивление обратной связи 7 - эмиттер шунтирующего транзистора 5 - коллектор шунтирующего транзистора 5 - замкнутые контакты пускового переключателя 8 - вывод 9 - цепь воспламенения электродетонатора, представляющая собой последовательное соединение омического сопротивления мостика накаливания и индуктивности защиты от наведенных импульсных токов - вывод 10 - вывод 2. Несмотря на то, что омическое сопротивление цепи воспламенения в первый момент после замыкания контактов незначительно (а именно сопротивление обратной связи 7 плюс сопротивление электродетонатора), ток через контакты пускового переключателя 8 в первый момент времени не превышает допустимого (для этих контактов) значения, т.к. в первый после замыкания контактов момент времени индуктивность защиты от импульсных наведенных токов в цепи воспламенения детонатора эквивалентна обрыву этой цепи.

С увеличением тока воспламенения напряжение U2 на сопротивлении обратной связи 7 начинает увеличиваться. С увеличением U2 ток преобразователя Iупр начинает изменяться (уменьшаться), шунтирующий транзистор 5 начинает закрываться, уменьшая тем самым шунтирование ограничительного сопротивления 6. С уменьшением шунтирования увеличивается общее сопротивление цепи воспламенения, ограничивая тем самым ток через электродетонатор. В результате в цепи воспламенения устанавливается постоянный по величине ток, причем значение этого тока слабо зависит от сопротивления цепи воспламенения и вариаций величины внешнего нестабилизированного напряжения питания. Действительно, в установившемся режиме при достаточно большом коэффициенте усиления по току шунтирующего транзистора 5 выполняется примерное равенство U1U2. Откуда, обозначив величину сопротивления обратной связи 7 через Roc и установившийся ток через детонатор Iуст, имеем RocIycтU1, откуда установившийся ток через электродетонатор IycтU1/Roc практически не зависит от сопротивления детонатора и напряжения питания, а зависит только от конструктивных параметров (сопротивления Roc обратной связи 7 и величины U1 сигнала на выходе формирователя задающего напряжения 3) предлагаемого "Устройства для воспламенения...". "Устройство..." не критично также и к величине индуктивности защиты от наведенных импульсных токов. Действительно, т.к. индуктивность защиты от наведенных импульсных токов сказывается на величине тока через детонатор только в момент после замыкания контактов пускового переключателя 8, величина этой индуктивности может быть достаточно малой, такой, что постоянная времени процесса нарастания тока воспламенения после замыкания, равная отношению величины индуктивности защиты от наведенных импульсных токов к сопротивлению детонатора, должна быть всего в 2...3 раза больше, чем время рассасывания базового заряда транзистора 5, находящегося в насыщении. В результате процесс установления тока воспламенения в силу большого быстродействия шунтирующего транзистора 5 протекает практически мгновенно, за время, равное нескольким процентам от паспортного значения времени срабатывания детонатора.

Параметры U1 и Roc выбирают такими, чтобы выполнялось IустIгар, где Iгap - паспортное значение тока гарантированного воспламенения детонатора.

Включение ограничительного сопротивления 6 параллельно шунтирующему транзистору 5 позволяет до 2-х раз уменьшить рассеиваемую на транзисторе мощность в наиболее напряженном режиме, когда через транзистор проходит половина тока через детонатор.

Пример практической реализации предлагаемого устройства приведен на фиг. 2. Для увеличения термостабильности все транзисторы на фиг.2 целесообразно выбрать кремниевыми. Транзисторы Т1 и Т2 совместно с сопротивлениями R1, R2 и R3, образуют формирователь задающего напряжения. На транзисторах Т3-Т4 собран дифференциальный преобразователь напряжение - ток, а составной транзистор Т5-Т6 выполняет функции шунтирующего транзистора из схемы фиг. 1. Напряжение U1 устанавливается с помощью делителя на сопротивлениях R2 и R3 в пределах 70...90% от стабильного напряжения на р-n переходах транзистора Т1 и Т2.

Сопротивление обратной связи R6 выбирается из условия R6U1/Iгap. Величина ограничительного сопротивления R7 ориентировочно определяется тем, что ток гарантированного подрыва должен обеспечиваться при максимальном входном нестабилизированном напряжении питания Uнестаб и минимально возможном сопротивлении детонатора Rдет, при полностью закрытом составном транзисторе Т5, Т6.

В этом случае Uвecтaб x max=Iгap(R7+Rдeт+R6).

Пренебрегая малым R6 откуда имеем R7(Uнecтaб x max - IгарRдет x мин)/Iгар. Остальные элементы схемы, в том числе резистор режима R8>>Rдет, обеспечивают рабочие режимы транзисторов.

Формула изобретения

Устройство для воспламенения электродетонаторов, содержащее два входных вывода для подключения источника постоянного напряжения и два выходных вывода для подключения электродетонатора, нормально разомкнутый переключатель, ограничительное сопротивление, транзистор, соединенный с резистором режима, отличающееся тем, что оно снабжено подключенным к входным выводам формирователем задающего напряжения, выход которого соединен с первым входом дифференциального преобразователя, а выход дифференциального преобразователя соединен с базой транзистора, другие выводы которого подключены к ограничительному сопротивлению, при этом первый вывод ограничительного сопротивления через резистор режима соединен с первым выходным выводом и через пусковой переключатель с вторым выходным выводом, второй вывод ограничительного сопротивления соединен с вторым входом дифференциального преобразователя и через сопротивление обратной связи - с первым входным выводом, а второй входной вывод соединен с первым выходным выводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству взрывных работ

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при прострелочно-взрывных работах в нефтяных и газовых скважинах, а также в любой горнорудной промышленности при электровзрывании

Изобретение относится к взрывным работам, а именно, к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, в военном деле и других областях

Изобретение относится к средствам взрывания взрывчатых веществ с использованием электродетонаторов и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, использующих энергию взрыва

Изобретение относится к взрывным работам, в частности к способам электрического инициирования и к электрическим средствам инициирования взрывчатых материалов (ВМ) и зарядов на их основе, применяемых в промышленности

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано при разработке и изготовлении конденсаторных взрывных приборов для инициирования электродетонаторов и электровоспламенителей

Изобретение относится к области создания средств инициирования и может быть использовано при взрывных работах для короткозамедленного взрывания зарядов взрывчатых веществ, в том числе в рудниках и шахтах, опасных по газу и пыли

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях

Изобретение относится к безопасным устройствам, предназначенным для электрического инициирования жидких взрывчатых веществ (ЖВВ) как индивидуальных, так и многокомпонентных, типа панкластитов

Изобретение относится к патронам для дробления породы. Патрон содержит дробящий пороховой заряд и запальный капсюль с запальным пороховым зарядом в гильзе запального устройства, которая не обладает механической прочностью, которая бы требовалась для взрыва запального порохового заряда на открытом воздухе при воспламенении. В патроне для дробления породы также имеется гильза запального узла, которая окружает гильзу запального устройства, когда патрон для дробления породы заряжен. Совместно узел, который окружает дробящий пороховой заряд и который содержит гильзу запального устройства, и гильза запального узла имеют достаточную прочность для образования достаточного давления в узле для взрыва запального порохового заряда и образования факела пламени, а также воздействия на гильзу запального узла давлением и факелом пламени, при этом указанный факел пламени воспламеняет дробящий пороховой заряд. Изобретение позволяет изготавливать патроны, которые способны воспламеняться без использования детонатора, содержащего любое детонирующее вещество. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях. Устройство включает кабель, выполненный с плоскими электродами, и взрывающийся пленочный мостик, а также дополнительно снабжено замедляющим элементом, инициирующим взрывчатым веществом и основным взрывчатым веществом, которые выполнены в виде пленок и соединены последовательно. При этом плоские электроды подключены к взрывающемуся пленочному мостику, выполненному в виде пленки из смеси взрывчатого вещества и токопроводящего порошкообразного материала. Мостик соединен с замедляющим элементом. Достигается снижение сложности изготовления устройства и его себестоимости, а также повышение эффективности, безопасности и безотказности взрывных работ. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области производства взрывных работ, к устройствам для электрического инициирования зарядов, предназначенным для использования в шахтах, опасных по пыли и газу. Взрывной конденсаторный прибор содержит корпус с выходными зажимами для подключения взрывной цепи, размещенные в корпусе источник питания, ключ питания с магнитоуправляемым контактом, преобразователь напряжения, к которому подключен конденсатор-накопитель, электронно-управляемые ключи формирования взрывного импульса, узлы контроля сопротивления взрывной цепи и напряжения на конденсаторе-накопителе и блок управления. Для инициирования прибора служит съемный ключ, размещаемый в соответствующем гнезде на корпусе прибора и оснащенный упругим элементом, закрепленным на корпусе ключа, отжимающим установленный в гнезде ключ от корпуса прибора. В корпусе ключа размещены постоянный магнит, воздействующий на магнитоуправляемый контакт ключа питания, при прижатии установленного в гнезде съемного ключа к корпусу прибора с силой, превышающей силу упругого элемента, и микропроцессор, в памяти которого зашит код программы работы прибора. Микропроцессор выполнен с возможностью соединения с блоком управления прибора посредством беспроводного канала связи и с возможностью бесконтактного питания от индуктивного источника питания, размещенного в корпусе прибора и соединенного с блоком управления. Изобретение позволяет исключить возможность несанкционированного запуска прибора посторонним магнитом при обеспечении высокой взрывозащищенности, стабилизировать параметры взрывного импульса в широком диапазоне температур и расширить возможности изменения энергетических параметров взрывного импульса путем изменения программы съемного ключа. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области взрывных работ. Инициирующее устройство содержит гильзу с замедляющим зарядом, выполненным из трех частей, при этом одна из крайних частей выполнена в виде колпачка, снаряженного бризантным взрывчатым составом, скорость горения которого превышает скорость горения состава промежуточной части, выполненной с участками разного сечения, с размещением участка большего сечения со стороны колпачка. Другая крайняя часть и промежуточная часть выполнены из одного и того же зажигательного состава. Промежуточная часть выполнена с участками разного сечения, участок меньшего сечения размешен в плотно установленной в гильзе втулке, высоту которой подбирают в зависимости от требуемого времени замедления, а участок большего сечения примыкает к втулке и выполнен диаметром, соответствующим диаметру гильзы, превышающим не менее чем в два раза диаметр участка меньшего сечения. Способ сборки включает поэтапное формирование замедляющего заряда, которое начинают с формирования крайних частей. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение технологичности сборки при обеспечении высокой надежности срабатывания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх