УСТРОЙСТВО ИНИЦИИРУЮЩЕЕ Российский патент 1999 года по МПК F42B3/10 F42C19/08 

Изобретение относится к взрывным устройствам для взрывания взрывчатых веществ и может быть использовано для проведения взрывных работ в горнорудной промышленности, угледобывающей, строительной.

В настоящее время при проведении взрывных работ как на земной поверхности, так и под землей широкое применение получили неэлектрические системы инициирования, в которых в качестве проводника инициирующего сигнала используются ударноволновые трубки (волноводы). Шведская фирма Нитро Нобель АБ, первой разработавшая такую систему, выпускает ее под торговой маркой "Nonel", германская фирма Динамит Нобель - под торговой маркой "Dinashoc", американская фирма Энсайн Бикфорд Компани - под торговой маркой "Primadet".

Системы инициирования на основе волноводов состоят из соединенных между собой в разветвленную взрывную сеть устройств инициирующих, конструкция которого является предметом настоящего изобретения.

Известны конструкции аналогов заявляемого изобретения: детонатор (капсюлей-детонаторов), описанных в патенте РФ N 1521291 F 42 B 3/10, F 42 C 19/08, N 2066829 F 42 B 3/10, F 42 D 1/14, воспламенителя (волновода), описанного в патенте США N 3590739 C 06 C 5/04.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбрана конструкция устройства инициирующего, описанная в статье Сагами Т. "Система "Нонел" - новый метод неэлектрического инициирования" в журнале Коге Каяку, 1983, т. 44, N 5, с. 267 - 273.

Устройство инициирующее состоит из капсюля-детонатора и отрезка волновода, соединенных между собой с помощью обжимки через эластичное резиновое уплотнение (пробку).

Волновод представляет собой гибкую пластмассовую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта слоем взрывчатого вещества или взрывчатой смеси.

Капсюль-детонатор состоит из гильзы, в которую снаряжены основной заряд из бризантного взрывчатого вещества, инициирующий заряд и замедляющее устройство (заряд замедляющего состава, запрессованный во втулку).

При инициировании волновода из капсюля-детонатора, детонирующего шнура или специального запального устройства в канале волновода возбуждается и поддерживается ударная волна, распространяющаяся со скоростью 2000 м/с. Ударная волна совместно с продуктами срабатывания взрывчатой реагирующей смеси инициирует капсюль-детонатор. Срабатывание капсюля-детонатора приводит к инициированию соединенных с ним при монтаже взрывчатой сети шашек-детонаторов, взрывных патронов, волноводов других устройств инициирующих и т.п.

Недостатком конструкции прототипа является недостаточная термостойкость, то есть сохранение работоспособности при высоких эксплуатационных температурах, что необходимо при использовании для зарядки скважин и шнуров горячельющихся водосодержащих взрывчатых смесей (эмульсионных, водногелевых, суспензионных), а также при опасностях саморазогрева скважинных зарядов за счет химического взаимодействия со взрывчатой средой.

Термостойкость описанного выше прототипа определяется в первую очередь термостойкостью материала волновода, наиболее жесткие условия эксплуатации которого имеют место в зоне его соединения с капсюлем-детонатором. После обжимки гильзы капсюля-детонатора эластичное резиновое уплотнение, находящееся в упруго-деформированном состоянии, сжимает волновод. Термопластичные материалы, из которых изготавливается волновод, обладают свойством ползучести, то есть пластической деформацией, которая имеет место даже при приложении небольшой нагрузки. При повышении температуры это свойство усиливается. Поэтому продолжительный нагрев зоны соединения волновода с капсюлем-детонатором приводит к сужению канала волновода, вплоть до полного смыкания его стенок и отказу в инициировании капсюля-детонатора.

Очевидно, надежность функционирования прототипа при высоких температурах определяется начальной степенью деформации эластичного уплотнения. Чем ниже степень деформации, тем выше термостойкость. Однако при этом снижается прочность соединения волновода с капсюлем-детонатором и герметичность этого соединения, необходимая в связи с использованием для зарядки скважин жидких взрывчатых смесей и по причине обводненности значительного числа скважин.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности функционирования устройства инициирующего при воздействии высоких эксплуатационных температур и гидростатического давления, а также прочности его конструкции.

Поставленная цель достигается путем включения в состав устройства инициирующего втулки из прочного термостойкого материала, размещенной в канале волновода в зоне обжимки.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства инициирующего.

Устройство инициирующее состоит из отрезка волновода 1, капсюля-детонатора 2, соединенного с волноводом 1 с помощью обжимки через резиновую втулку 3, и втулки 4 из прочного термостойкого материала, размещенной в канале волновода 1 в зоне обжимки 5 таким образом, что концы втулки 4 выступают за границы зоны обжимки 5.

Процесс функционирования заявляемой конструкции устройства инициирующего практически не отличается от процесса функционирования прототипа. При инициировании волновода 1 по его каналу распространяется ударная волна, которая, проходя совместно с продуктами срабатывания взрывчатой смеси, нанесенной на внутреннюю поверхность волновода, канал втулки 4, инициирует капсюль-детонатор 2. Срабатывание капсюля-детонатора 2 приводит к инициированию соединенных с ним зарядов, шашек-детонаторов и т.п.

Втулка 4 из простого термостойкого материала, размещенная в канале волновода 1 в зоне обжимки 5, позволяет исключить возможность сужения канала под действием сжимающей нагрузки со стороны резинового уплотнения (втулки 3) при практически любой эксплуатационной температуре, и, соответственно, повысить надежность функционирования заявляемого устройства инициирующего по сравнению с прототипом. Кроме того, наличие втулки 4 позволяет повысить степень обжатия резинового уплотнения (втулки 3) и обеспечить более высокую прочность и герметичность соединения волновода 1 с капсюлем-детонатором 2.

Достоинства устройства инициирующего, выполненного по настоящему изобретению, подтверждается результатами экспериментов на безотказность срабатывания устройств инициирующих со встроенной втулкой 4 и без нее, приведенными в таблице (см. в конце описания).

В опытных образцах, использованных в экспериментах, диаметр канала волновода 1 составляет 1,4 - 1,5 мм, внутренний диаметр втулки 4 - 1,25 мм, наружный диаметр втулки 4 - 1,45 мм, длина втулки 4 - 15 мм, длина зоны обжимки 5 - 12 мм. Материал втулки - сталь.

Степень деформации резинового уплотнения (втулки 3) регулировалась глубиной профиля обжимки. При степени деформации 18 - 32% устройства инициирующие работоспособны при воздействии гидростатического давления до 0,2 МПа в течение 14 сут, при степени деформации 36 - 48% - при воздействии гидростатического давления не менее 0,5 МПа в течение 14 сут.

Надежность функционирования предлагаемого устройства инициирующего подтверждена расчетно-экспериментальными исследованиями влияния длины и внутреннего диаметра втулки 4 на вероятность срабатывания. При увеличении длины втулки 4 до 35 мм отказов не зафиксировано. Длина зоны обжимки 5 обычно не превышает 15 мм. Для того чтобы конец втулки 4 выступал за границы зоны обжимки 5, ее длина должна составлять не более 15 - 20 мм. Очевидно, при этих значениях длина втулки 4 не оказывает практического влияния на надежность срабатывания устройства инициирующего.

При уменьшении внутреннего диаметра втулки 4 в области значений менее 1 мм процесс срабатывания имеет вероятностный характер. Для обеспечения вероятности срабатывания 0,9995 внутренний диаметр втулки 4 должен составлять 1,18 мм. Следует отметить, что данное значение относится только к определенной конструкции устройства инициирующего, использованной в экспериментах.

На опытный образец устройства инициирующего оформлена конструкторская документация. Дальнейшее совершенствование конструкции предлагает нанесение взрывчатой реакционной смеси на внутреннюю поверхность втулки 4, а также размещение в канале втулки 4 замедляющего устройства.

Устройство инициирующее относится к средствам инициирования, предназначено для проведения взрывных работ как на земной поверхности, так и под землей и может быть использовано в горнорудной промышленности, угледобывающей, в строительстве. Устройство инициирующее состоит из отрезка ударно-волновой трубки, капсюля-детонатора, соединенных между собой с помощью обжимки через эластичное уплотнение, и втулки из прочного термостойкого материала, например металла. Втулка размещена в канале ударно-волновой трубки в зоне обжимки таким образом, что концы втулки выступают за границы зоны обжимки. Внутренняя поверхность втулки покрыта слоем взрывчатого регулирующего вещества или смеси. В канале втулки может быть размещено замедляющее устройство. Изобретение позволяет повысить надежность функционирования устройства при воздействии высоких температур и гидростатического давления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Устройство инициирующее, содержащее отрезок ударно-волновой трубки и капсюль-детонатор, соединенные между собой с помощью обжимки через эластичное уплотнение, отличающееся тем, что оно содержит втулку из прочного термостойкого материала, например металла, размещенную в канале ударно-волновой трубки в зоне обжимки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы втулки выступают за границы зоны обжимки. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что внутренняя поверхность втулки покрыта слоем взрывчатого реагирующего вещества или смеси. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в канале втулки размещено замедляющее устройство.