УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ТРУБКИ И ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОРОВ С ВЫНОСНЫМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2011 года по МПК F42D1/04 F42B3/10 

Изобретение относится к средствам инициирования детонирующих шнуров малой мощности типа «ударно-волновая трубка» (УВТ) и электродетонаторов с помощью электрических устройств и может быть использована в горнодобывающей промышленности, а также других отраслях народного хозяйства, использующих энергию взрыва.

Известен ряд устройств для инициирования УВТ с использованием электрического разряда (US 6196131, 06.03.2001, С06С 5/06, WO 9323718, 25.11.1993, F42D 1/04, US 20040025735, 12.02.2004, С06С 5/06). Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для инициирования УВТ, включающее корпус, внешний электрод в виде втулки, внутри которой установлены с возможностью создания электрического разряда, инициирующего УВТ, внутренний электрод и диэлектрический изолятор, расположенный между внутренним и внешним электродами и обеспечивающий гальваническую развязку между электродами, систему питания для подключения внешнего и внутреннего электродов. Корпус выполнен со сквозным отверстием для соосного размещения в нем с противоположных сторон УВТ и внешнего электрода и с отверстием, расположенным перпендикулярно оси сквозного отверстия для выхода продуктов сгорания в области контакта УВТ и внешнего электрода, внешний электрод выполнен с наконечником конической формы, размещенным внутри канала УВТ, а внутренний электрод выполнен в виде иглы и выступает относительно наконечника внешнего электрода с образованием искрового промежутка, равного 0,2-0,3 мм, при этом внешний электрод подключен к системе питания через корпус (RU 2297996, 29.06.2005, С06С 5/06).

Все вышеперечисленные устройства для инициирования УВТ обладают целым рядом недостатков, связанных с загрязнением искрового промежутка, довольно быстрым износом диэлектрического изолятора, невозможностью оперативной смены вышедших из строя внешнего и внутреннего электродов и диэлектрического изолятора, что приводит к уменьшению ресурса работы устройства и ненадежности его в процессе эксплуатации, а также все эти устройства невозможно использовать для дистанционного безопасного инициирования УВТ и электродетонаторов по магистральному взрывному проводу типа ВП-2х0.8 длиной от 50 до 1000 м, проложенному по выработке, поэтому приходится применять одноразовую магистральную УВТ такой же длины, что приводит к неоправданным финансовым затратам и загрязнению окружающей среды остатками использованной УВТ.

Указанные технические задачи решены в устройстве для инициирования УВТ, содержащем корпус, выполненный в виде резьбового соединения двух частей, основания и насадки, в основание корпуса запрессована диэлектрическая втулка с центральным контактом, необходимым для обеспечения разъемного соединения с внутренним электродом сменного разрядника, состоящего из внешнего электрода, в виде втулки, внутри которой установлены с возможностью создания электрического разряда, инициирующего УВТ, внутренний электрод и диэлектрический изолятор, расположенный между внутренним и внешним электродами и обеспечивающий гальваническую развязку между электродами, насадки с резьбой, которая навинчивается на основание корпуса, фиксирует по центральной оси сменный разрядник и через прокладку, обеспечивающую герметичность разъемного соединения от попадания внутрь продуктов сгорания, прижимает его к основанию корпуса, для обеспечения контакта с внешним электродом сменного разрядника, систему питания для подключения внешнего и внутреннего электродов.

Насадка выполнена со сквозным отверстием для соосного размещения в ней с противоположных сторон УВТ и внешнего электрода и с отверстием для визуального контроля состояния рабочей зоны сменного разрядника, внешний электрод выполнен с наконечником конической формы, размещенным внутри канала УВТ, а внутренний электрод выполнен в виде иглы и выступает относительно наконечника внешнего электрода с образованием искрового промежутка, равного 0,15 мм.

Вышеприведенное конструктивное исполнение корпуса имеет следующие преимущества:

1) надежное инициирование УВТ;

2) возможность оперативной замены вышедшего из строя сменного разрядника.

Надежное инициирование обеспечивается за счет выбора соотношения геометрических размеров наконечника внешнего электрода и поперечного сечения внутреннего канала УВТ, и оно выбрано таким образом, чтобы создать повышенную концентрацию взрывчатого вещества в искровом промежутке, оптимальный размер которого составляет 0,15 мм. Это позволяет снизить величину энергии высоковольтного инициирующего разряда по сравнению с прототипом и тем самым увеличить ресурс работы внешнего электрода.

Разъемное соединение корпуса со сменным разрядником создает дополнительные преимущества, позволяя оперативно, в процессе эксплуатации, заменять вышедшие из строя сменные разрядники и тем самым значительно увеличить ресурс работы устройства в целом.

Возможны, очевидно, различные варианты конструктивного исполнения данного устройства, которые однако, в конечном итоге, не меняют сущность заявленного изобретения.

В данном устройстве использована систем питания, содержащая автогенератор, соединенный с аккумулятором через коммутатор, блок проверки целостности магистрального взрывного провода, магистральный взрывной провод, типа ВП-2х0.8, длиной от 50 до 1000 м, стабилизатор напряжения и высоковольтную цепь, состоящую из накопителя энергии высоковольтного разряда, шунтирующего элемента и индикатора, подключенных параллельно через выпрямитель к автогенератору. Внешний и внутренний электроды подключены параллельно накопителю энергии высоковольтного разряда через автоматический коммутатор высокого напряжения. Параллельно внешнему и внутреннему электродам подключены клеммы для подсоединения электродетонаторов.

На фиг.1 представлено устройство для инициирования УВТ. Устройство содержит основание 6 с внешней резьбой, в который запрессована диэлектрическая втулка 7 с центральным контактом 8, необходимым для обеспечения разъемного соединения с внутренним электродом сменного разрядника, состоящего из внешнего электрода 2, выполненного в виде втулки с коническим наконечником 2а, внутри которой установлены с возможностью создания электрического разряда, инициирующего УВТ 10, внутренний электрод 3 и диэлектрический изолятор 5, расположенный между внутренним и внешним электродами и обеспечивающий гальваническую развязку между электродами, насадки 1 с внутренней резьбой, которая навинчивается на основание корпуса, фиксирует по центральной оси сменный разрядник и через прокладку 4, обеспечивающую герметичность разъемного соединения от попадания внутрь продуктов сгорания, прижимает его к основанию корпуса, для обеспечения контакта с внешним электродом сменного разрядника, систему питания для подключения внешнего и внутреннего электродов 9. Насадка 1 выполнена со сквозным отверстием для соосного размещения в ней с противоположных сторон УВТ 10 и сменного разрядника и с отверстием 1а для визуального контроля состояния рабочей зоны сменного разрядника, внешний электрод 2 сменного разрядника выполнен с наконечником конической формы 2а, размещенным внутри канала УВТ 10, а внутренний электрод 3 выполнен в виде иглы и выступает относительно наконечника внешнего электрода с образованием искрового промежутка 5а, равного 0,15 мм. Электроды подключены к системе питания 9.

На фиг.2 представлена схема системы питания, которая использована в устройстве для инициирования УВТ и электродетонаторов с выносным исполнительным элементом.

По схеме, представленной на фиг.2, система питания содержит аккумулятор 21, коммутатор питающего напряжения 22, блок проверки целостности взрывного провода (магистрали) 23, индикатор целостности взрывного провода 25, коммутатор блока проверки целостности взрывной цепи 26, стабилизатор напряжения 24, автогенератор 14, выпрямитель 15, накопитель энергии высоковольтного разряда 16, шунтирующий элемент 17, индикатор 18, блок автоматической коммутации высокого напряжения 19 и позицию для подключения электродов 2 и 3 и клеммы 27, 28 для подключения электродетонаторов.

Устройство для инициирования УВТ работает следующим образом. Инициируемая УВТ 10 вводится в отверстие корпуса насадки 1 до упора во внешний электрод сменного разрядника 2. При этом конический наконечник 2а внешнего электрода 2, сменного разрядника, оказывается внутри канала УВТ 10 с осуществлением фиксации положения УВТ 10 и образованием искрового промежутка 5а, равного 0.15 мм.

При инициировании УВТ 10 с использованием системы питания (см. фиг.2) магистральный взрывной провод типа ВП-2х0.8 подсоединяется к разъемам выносного элемента и пульта управления. Через коммутатор 26 блока проверки целостности взрывной цепи (магистрали) во взрывную цепь подается безопасный ток. При положительном результате проверки индикатор 25 выдает визуальный сигнал о целостности взрывной цепи. Низкое постоянное напряжение с аккумулятора 21 через коммутатор питающего напряжения 22 подается в магистраль. По проводам магистрали питающее напряжение подается на стабилизатор напряжения 24, где преобразуется в постоянное напряжение определенного уровня, необходимого для нормальной работы автогенератора 14, и далее на автогенератор 14, где преобразуется в переменное напряжение большой амплитуды, которое затем преобразуется выпрямителем 15 в высокое постоянное напряжение, обеспечивающее заряд накопителя энергии высоковольтного разряда 16. Шунтирующий элемент 17 ограничивает выходное напряжение автогенератора 14 заданным уровнем и обеспечивает автоматический разряд накопителя 16 при размыкании коммутатора питающего напряжения 22.

При достижении напряжением на накопителе энергии высоковольтного разряда 16 величины, при которой запасенная в накопителе энергия достаточна для надежного инициирования УВТ 10, индикатор 18 выдает визуальный сигнал о готовности устройства к осуществлению акта инициирования. Через блок автоматической коммутации высокого напряжения 19 напряжение с накопителя энергии высоковольтного разряда 16 подается на электроды 2 и 3 с образованием электрической дуги в искровом промежутке 5а между внутренним электродом 3 и коническим наконечником 2а внешнего электрода 2, энергия которой создает фронт ударной волны вдоль продольной оси УВТ 10, приводящей к детонации взрывчатого вещества внутри канала УВТ 10.

Благодаря уменьшению искрового промежутка 5а до 0,15 мм уменьшается износ внешнего электрода 2 сменного разрядника, что существенно повышает ресурс работы устройства.

Ресурс работы устройства увеличивается также в несколько раз (в зависимости от количества сменных разрядников) за счет разъемного соединения основания корпуса 6 и сменного разрядника, что позволяет оперативно заменять вышедший из строя сменный разрядник в процессе эксплуатации устройства.

При инициировании электродетонаторов с использованием системы питания (см. фиг.2) инициируемый электродетонатор подсоединяется к клеммам 27, 28. Магистральный взрывной провод типа ВП-2х0.8 подсоединяется к разъемам выносного элемента и пульта управления. Через коммутатор 26 блока проверки целостности взрывной цепи (магистрали) во взрывную цепь подается безопасный ток. При положительном результате проверки индикатор 25 выдает визуальный сигнал о целостности взрывной цепи. Низкое постоянное напряжение с аккумулятора 21 через коммутатор питающего напряжения 22 подается на магистраль. По проводам магистрали питающее напряжение подается на стабилизатор напряжения 24, где преобразуется в постоянное напряжение определенного уровня, необходимого для нормальной работы автогенератора 14, и далее на автогенератор 14, где преобразуется в переменное напряжение большой амплитуды, которое затем преобразуется выпрямителем 15 в высокое постоянное напряжение, обеспечивающее заряд накопителя энергии высоковольтного разряда 16. Шунтирующий элемент 17 ограничивает выходное напряжение автогенератора 14 заданным уровнем и обеспечивает автоматический разряд накопителя 16 при размыкании коммутатора питающего напряжения 22.

При достижении напряжением на накопителе энергии высоковольтного разряда 16 величины, при которой запасенная в накопителе энергия достаточна для надежного инициирования электродетонатора, индикатор 18 выдает визуальный сигнал о готовности устройства к осуществлению акта инициирования. Через блок автоматической коммутации высокого напряжения 19 напряжение с накопителя энергии высоковольтного разряда 16 подается на клеммы 27 и 28, что приводит к инициированию электродетонатора.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к средствам инициирования детонирующих шнуров малой мощности типа «ударно-волновая трубка» и электродетонаторов. Технический результат - надежное инициирование ударно-волновой трубки и возможность оперативной замены вышедшего из строя сменного разрядника. Устройство для инициирования ударно-волновой трубки содержит корпус, выполненный в виде резьбового соединения двух частей, основания и насадки. В основание корпуса установлена диэлектрическая втулка с центральным контактом, необходимым для обеспечения разъемного соединения с внутренним электродом сменного разрядника, состоящего из внешнего электрода в виде втулки с наконечником конической формы, внутри которой установлены с возможностью создания электрического разряда, инициирующего ударно-волновую трубку, внутренний электрод и диэлектрический изолятор, расположенный между внутренним и внешним электродами. Внутренний электрод выполнен в виде иглы и выступает относительно наконечника внешнего электрода с образованием искрового промежутка, равного 0,15 мм. Насадка выполнена со сквозным отверстием для соосного размещения в ней с противоположных сторон ударно-волновой трубки и сменного разрядника, фиксирует по центральной оси сменный разрядник и через прокладку, обеспечивающую герметичность разъемного соединения от попадания внутрь продуктов сгорания, прижимает его к основанию корпуса для обеспечения контакта с внешним электродом сменного разрядника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для инициирования ударно-волновой трубки, содержащее корпус, внешний электрод в виде втулки, внутри которой установлены с возможностью создания электрического разряда, инициирующего ударно-волновую трубку, внутренний электрод и диэлектрический изолятор, расположенный между внутренним и внешним электродами, корпус выполнен со сквозным отверстием для соосного размещения в нем с противоположных сторон ударно-волновой трубки и внешнего электрода и с отверстием для выхода продуктов сгорания, расположенным перпендикулярно оси сквозного отверстия в области контакта ударно-волновой трубки и внешнего электрода, внешний электрод выполнен с наконечником конической формы, размещенным внутри канала ударно-волновой трубки, а внутренний электрод выполнен в виде иглы и выступает относительно наконечника внешнего электрода с образованием искрового промежутка, при этом внешний электрод подключен к системе питания через корпус, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде резьбового соединения двух частей, основания и насадки, в основание корпуса установлена диэлектрическая втулка с центральным контактом, необходимым для обеспечения разъемного соединения с внутренним электродом сменного разрядника, состоящего из внешнего электрода в виде втулки с наконечником конической формы и внутреннего электрода в виде иглы и выступающего относительно наконечника внешнего электрода с образованием искрового промежутка, равного 0,15 мм, а насадка, выполненная со сквозным отверстием для соосного размещения в ней с противоположных сторон ударно-волновой трубки и сменного разрядника, фиксирует по центральной оси сменный разрядник и через прокладку, обеспечивающую герметичность разъемного соединения от попадания внутрь продуктов сгорания, прижимает его к основанию корпуса для обеспечения контакта с внешним электродом сменного разрядника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система питания содержит автогенератор, соединенный с аккумулятором через коммутатор, блок проверки целостности магистрали, магистраль, стабилизатор напряжения и высоковольтную цепь, состоящую из накопителя энергии высоковольтного разряда, шунтирующего элемента и индикатора, подключенных параллельно через выпрямитель к автогенератору, при этом внешний и внутренний электроды подключены параллельно накопителю энергии высоковольтного разряда через автоматический блок коммутации высокого напряжения, а также клеммы для подсоединения электродетонаторов, подключенные параллельно накопителю энергии высоковольтного разряда через блок коммутации высокого напряжения.