Устройство для тестирования патронов и электродетонаторов Российский патент 2023 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к контролю патронов, предназначенных для прострелочно-взрывных работ в нефтегазовых 6330053386скважинах, и может быть использовано непосредственно на складах ВМ сервисных геофизических организаций, которые имеют право обращения со взрывчатыми материалами промышленного назначения.

Из уровня техники, патент № 2 066 054 с приоритетом от 19.05.1992 г., известен способ контроля слежалости взрывчатого вещества патронов и устройство для его осуществления. Устройство для контроля слежалости взрывчатого вещества патронов, содержащее основание, узел для размещения испытуемого взрывчатого вещества, стержень, размещенный с возможностью перемещения вдоль оси узла для размещения испытуемого взрывчатого вещества, индентор, закрепленный на стержне соосно c ним, силовой блок для нагружения стержня и динамометр, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными на стержне сменными грузами для попеременного воздействия с силовым блоком на стержень через чувствительный элемент динамометра, а также регистрирующим приспособлением, выполненным в виде рычажной системы, соединенной со стержнем и с чувствительным элементом динамометра и оснащенной записывающим узлом, выполненным с возможностью перемещения заодно со стержнем и в направлении, не совпадающем с направлением движения стержня.

Но данный способ не предназначен для тестирования патронов, используемых для прострелочно-взрывных работ в нефтегазовых скважинах, которые срабатывают от импульса переменного тока определенной частоты.

Самым близким по своей технической сущности является устройство для контроля исправности пиропатрона, описанное в патенте № 964684 с приоритетом от 25.03.1981 г. содержащее источник питания, к шинам которого подключен выпрямитель на диодах, сигнальную лампу поиска неисправности, кнопку опробования и две группы ячеек, выполненных на последовательно соединенных элементах коммутации и, и пиропатронах батарей направлений, отличающийся тем что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены два реле, резисторы, дополнительные диоды, тиристоры, сигнальные лампы неисправности, переключатель и командный элемент задержки, к одной шине источника питания подключены первые резисторы двух групп ячеек, которые соединены с анодами трех дополнительных диодов, катоды первых из которых соединены с точками соединений элементов коммутации и пиропатронов батарей и направлений, катоды вторых диодов в каждой группе ячеек соединены вместе и подключены через первый и второй токоограничивающие резисторы к управляющим электродам первого и второго тиристоров, аноды которых через размыкающий контакт кнопки сброса соединены с плюсовой клеммой выпрямителя, минусовая клемма которого соединена с одними выводами обмоток реле, другие, выводы которых подключены соответственно к катодам первого и второго тиристоров, а катоды третьих диодов одной группы ячеек соединены соответственно с катодами третьих диодов другой группы ячеек и подключены соответственно к выводам переключателя, общий вывод которого соединен через третий токоограничивающий резистор с управляющим электродом третьего тиристора, анод которого подключен к одной шине источника питания, другая шина которого через сигнальную лампу поиска неисправности соединена с катодом третьего тиристора, к одной шине источника питания подключен один вывод замыкающего контакта кнопки опробования, другой вывод которой соединен через последовательно соединенные вторые резисторы и развязывающие диоды с первым и вторым токоограничивающим резисторами и с общим выводом переключателя, а замыкающие контакты обоих реле соединены с соответствующей лампой неисправности и включены между шинами источника питания, а элементы коммутации подключены к одной шине источника питания через командный элемент задержки.

Но данное устройство не предназначено для контроля исправности и соответствие заявленному диапазону срабатывания, от импульса переменного тока определенной частоты патронов, предназначенных для прострелочно-взрывных работ в нефтегазовых скважинах.

Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, является тестирование патронов, предназначенных для прострелочно-взрывных работ в нефтегазовых скважинах, которые срабатывают от импульса переменного тока определенной частоты.

Техническим результатом заявленного изобретения является контроль исправности и соответствие заявленному диапазону сопротивлений нагрузки на вторичной обмотке патронов, предназначенных для прострелочно-взрывных работ в нефтегазовых скважинах.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для тестирования патронов и электродетонаторов содержащее корпус, блок управления, измерительный блок и блок питания, содержащий литий-ионные аккумуляторы. Блок управления содержащий тумблер включения питания, индикатор исправности патрона, кнопку контроля герметичного ПГН, кнопку контроля взрывного ПВПД-Н, с помощью коммутационного кабеля подключен к блоку питания и измерительному блоку, измерительный блок, в свою очередь подключенный к блоку питания, содержит клеммы подключения патрона взрывного ПВПД-Н, гнездо подключения патрона герметичного ПГН, индикатор заряда аккумулятора, стробирующий операционный усилитель LM311 (DA4) который своим выводом через шину питания подключен к выводу оптопары 4N33 (DA5), при этом оптопара 4N33 (DA5) своим выводом через подключенный к ней резистор соединена с выводом микроконтроллера STM32F401CCU6 (DD4), а к выводам аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера STM32F401CCU6 (DD4) подключены подстроечные резисторы с возможностью установки диапазонов эталонных сопротивлений посредством изменения величины опорного напряжения на входах аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера STM32F401CCU6 (DD4). Данным устройством возможно контролировать исправность как герметичных (ПГН), так патронов предохранительного действия негерметичных (ПВПД-Н) или электродетонаторов типа ЭДПН, которые отличаются друг от друга по своим габаритам и конструкциям. После нажатия на кнопку, соответствующую установленному типу патрона (SB4 - ПВПД-Н, SB5 - ПГН) на блоке управления. На вывод PC13 микроконтроллера DD4, через подключенный к нему резистор R29 приходит сигнал включения питания на вывод 1 оптопары 4N33 (DA5). Оптопара подключает шину +5В питания к выводу стробирующего операционного усилителя LM311 (DA4). Одновременно с этим замыкаются контакты реле K1, исключающего патрон из измерительного контура L3, C8. В течение времени t1 (2 сек) происходит измерение собственной резонансной частоты колебательного контура f1 с помощью микроконтроллера DD4 (вывод PA0), затем контакты реле K1 размыкаются и в течение времени t2 (2 сек) происходит измерение собственной резонансной частоты f2 контура L3, L4, C8.

Суть технического решения поясняется схемами, где на фигуре 1 схематично представлен общий вид устройства для тестирования патрона и электродетонатора, корпус 1, блок управления 2 представляющий собой пульт, коммутационный кабель 3, гнездо подключения кабеля 4, индикатор заряда аккумулятора 5, клеммы подключения патрона взрывного ПВПД-Н 6, гнездо подключения патрона герметичного ПГН 7, тумблер включения питания 8, индикатор исправности патрона 9, кнопка контроля ПГН 10, кнопка контроля ПВПД-Н 11. На фигуре 2 изображена схема устройства для тестирования нечувствительного патрона или электродетонатора, измерительный блок А1, содержащий стробирующий операционный усилитель LM311 (DA4), микроконтроллер STM32F401CCU6 (DD4), подстроечные резисторы R23 - R26, эквивалент патрона представленный индуктивностью обмотки измеряемого патрона L4, задающий колебательный контур L3,C8, блок питания В1содержащий литий-ионные аккумуляторы типа 18650, блок управления А2 содержащий тумблер включения питания 8 на схеме соответствует контакту SB6, кнопки 10 и 11 соответствующие установленному типу патрона обозначенные на схеме контакт SB5 - для патрона типа ПГН и контакт SB4 - для патрона типа ПВПД-Н.

Устройство для тестирования патрона или электродетонатора работает следующим образом. Для проверки, например патрона взрывного ПВПД-Н, первоначально наматывается первичная обмотка шесть витков медным эмалированным проводом диаметром не менее 0,3 мм зачистив от изоляции концы проводника на длину не менее 10 мм, выводы первичной обмотки подключают к клеммам 6, обеспечив надлежащий электрический контакт, на схеме изображен эквивалент патрона, представленный индуктивностью L4, после чего включают тумблер 8 замыкается контакт SB6, затем нажимают, соответствующую типу установленного патрона кнопку в данном случае кнопку 11 замыкается контакт SB4. При нажатии кнопки 11, замыкаются контакты реле 1 и индуктивность L4 (первичная обмотка патрона) исключается из цепи путем его шунтирования. В измерении участвует только задающий колебательный контур L3, C8 и в течение двух секунд происходит измерение опорной частоты измерительного блока. На выходе 7(CLK) стробирующего операционного усилителя LM311 (DA4) появляется сигнал прямоугольной формы с частотой fр, равной резонансной частоте задающего колебательного контура L3, C8. Этот прямоугольный сигнал поступает на микроконтроллер (DD4), в котором происходит подсчет частоты и запись в память микроконтроллера. Затем по прошествии двух секунд контакты реле K1 размыкаются и к задающему колебательному контуру L3, C8 добавляется первичная обмотка тестируемого патрона L4, что изменяет резонансную частоту колебательного контура L3, C8, а в свою очередь добротность вторичной обмотки патрона, содержащей сопротивление мостика, приводит к выбегу частоты за время измерений. Время измерения частоты контура с включенным патроном L4 равно 2 секунды. По прошествии 2 секунд измерения прекращаются, а конечная частота, установившаяся за прошедшее время аналогично с первым этапом измерений с вывода 7(CLK) стробирующего операционного усилителя LM311 (DA4), передается на микроконтроллер (DD4) аналогичным образом в виде прямоугольного сигнала. Результат измерения частоты так же записывается в микроконтроллер (DD4). Определение «годности» патрона происходит из математического выражения:

где - результирующая частота.

Заключительным этапом измерения является проверка соответствия результирующей частоты эталонным диапазонам значений, установленным подстроечными резисторами R23 - R26. Если значение результирующей частоты попадает в диапазон «годных патронов», включается зеленый светодиод - индикатор исправности патрона 9, в противном случае загорается красный светодиод - индикатор исправности патрона 9, сигнализируя о неисправности патрона. Таким образом устройство индицирует исправность контролируемого патрона или электродетонатора при активном сопротивлении в его вторичной цепи от 0,3 Ом до 1,0 Ом, путем включения зеленого светодиода на блоке управления, и устройство индицирует неисправность контролируемого патрона или электродетонатора при активном сопротивлении в его вторичной цепи менее 0,3 Ом и более 1,2 Ом, путем включения красного светодиода на блоке управления устройства. Рабочая частота устройства - (10-15 ± 3) кГц.

Изобретение относится к контролю патронов, предназначенных для прострелочно-взрывных работ в нефтегазовых скважинах. Устройство для тестирования патронов и электродетонаторов содержит корпус, блок управления, измерительный блок и блок питания, содержащий литий-ионные аккумуляторы. Блок управления, содержащий тумблер включения питания, индикатор исправности патрона, кнопку контроля патрона герметичного ПГН, кнопку контроля патрона взрывного ПВПД-Н, с помощью коммутационного кабеля подключен к блоку питания и измерительному блоку, измерительный блок, в свою очередь подключенный к блоку питания, содержит клеммы подключения патрона взрывного ПВПД-Н, гнездо подключения патрона герметичного ПГН, индикатор заряда аккумулятора. Технический результат – контроль исправности и соответствие заявленному диапазону сопротивлений нагрузки на вторичной обмотке патронов. 2 ил.

Устройство для тестирования патронов и электродетонаторов, содержащее корпус, блок управления, измерительный блок и блок питания, содержащий литий-ионные аккумуляторы, отличающееся тем, что блок управления, содержащий тумблер включения питания, индикатор исправности патрона, кнопку контроля герметичного ПГН, кнопку контроля взрывного ПВПД-Н, с помощью коммутационного кабеля подключен к блоку питания и измерительному блоку, измерительный блок, в свою очередь подключенный к блоку питания, содержит клеммы подключения патрона взрывного ПВПД-Н, гнездо подключения патрона герметичного ПГН, индикатор заряда аккумулятора, стробирующий операционный усилитель LM311 (DA4), который своим выводом через шину питания подключен к выводу оптопары 4N33 (DA5), при этом оптопара 4N33 (DA5) своим выводом через подключенный к ней резистор соединена с выводом микроконтроллера STM32F401CCU6 (DD4), а к выводам аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера STM32F401CCU6 (DD4) подключены подстроечные резисторы, с возможностью установки диапазонов эталонных сопротивлений посредством изменения величины опорного напряжения на входах аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера STM32F401CCU6 (DD4).