НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОР Российский патент 2024 года по МПК F42C11/02 F42C15/34 F42C19/06 

Изобретение предназначено для безопасных средств взрывания и относится к низковольтным электродетонаторам с использованием вторичных (бризантных) взрывчатых веществ (ВВ), и может быть применено в качестве малогабаритного средства инициирования зарядов ВВ промышленного назначения, используемым в горнорудной, угледобывающей и других отраслях промышленности, а также в военной отрасли.

Известно детонирующее устройство механического взрывателя, описанное в патенте RU на изобретение RU 2103661 C1, 27.01.1998, МПК F42C 7/00, содержащее боек с глухим каналом в торце, капсюль-детонатор на основе вторичного взрывчатого вещества, передаточный заряд и детонатор, при этом между капсюлем-детонатором и передаточным зарядом размещена металлическая преграда

К недостаткам устройства следует отнести:

- высокие массу и габариты устройства;

- высокий суммарный тротиловый эквивалент, примененных в устройстве ВВ.

Также известно устройство, описанное в патенте RU 2274734 C1, 20.04.2006, МПК Е21В 43/0811, F42B 3/10, под названием «Взрыватель для скважинной аппаратуры» в котором описано устройство, включающее корпус с переходником в котором последовательно размещены ударный механизм, скрепленное с ним механическое детонирующее устройство на основе бризантного ВВ, в корпусе которого выполнены радиальные отверстия, заполненные легкоплавким сплавом, и дополнительно снабжено металлической втулкой.

К недостаткам устройства следует отнести наличие в корпусе детонирующего устройства отверстий, заполненных легкоплавким сплавом, наличие которых может привести к его отказу из-за преждевременного выдавливания легкоплавкого сплава из этих отверстий.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является детонирующее устройство на основе бризантного взрывчатого вещества, принятое за прототип, описанное в патенте RU 2661923 C1, 23.07.2018, МПК F42B 3/10. Устройство содержит корпус, в котором последовательно размещены инициирующий элемент, метательный заряд, метаемыйнктв виде диска, капсюль и детонатор, установленный во втулке.

К недостаткам устройства следует отнести:

- отсутствие элементов предохраняющих устройство от несанкционированного срабатывания;

- отсутствие функциональных элементов, обеспечивающих надежное инициирование ударником выходного заряда взрывчатого вещества.

Задачей изобретения является создание низковольтного электродетонатора исключающего его несанкционированное срабатывание во всех условиях эксплуатации.

Технический результат данного изобретения заключается в:

- повышении вероятности задействования взрывчатых веществ от кинетического воздействия ударника за счет использования пьезоэлемента и оптимизации габаритных размеров ударника;

- повышении безопасности эксплуатации за счет оборудования предохранительным элементом.

Это достигается тем, что в низковольтном электродетонаторе, содержащем корпус, в котором последовательно размещены инициирующий элемент, метательный заряд, метаемый элемент в виде диска, капсюль и детонатор, установленный во втулке, согласно изобретению, корпус выполнен с осевым каналом и оборудован предохранительным элементом, установленным перпендикулярно оси с перекрыванием осевого канала, с одной стороны которого расположен инициирующий элемент, состоящий из токопроводящего корпуса, внутри которого установлены по оси диэлектрическая колодочка с центральным электродом, инициатор и контактирующий с ним метательный заряд ВВ, установленный в корпусе электродетонатора в контакте с метаемым элементом, с противоположной стороны предохранительного элемента в корпусе закреплена втулка с размещенными в ней последовательно, в направлении распространения детонации, капсюлем, расположенным между пьезоэлементом, и детонатором из ВВ, при этом высота по оси метаемого элемента h определяется из соотношения h=(0,4-0,55)d,

где d - диаметр осевого канала корпуса низковольтного электродетонатора.

Кроме того, с целью защиты от несанкционированного срабатывания устройства, в корпусе размещен предохранительный элемент, выполненный в виде штока.

Кроме того, с целью повышения надежности инициирования детонатора кинетической энергией метаемого элемента, пьезоэлемент выполнен в виде диска из пьезокерамики ЦТС-19М.

Кроме того, с целью сокращения времени срабатывания устройства, метательный заряд выполнен из взрывчатого вещества НКТ

Кроме того, с целью повышения инициирующей способности устройства, детонатор выполнен из бризантных взрывчатых веществ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

Изобретение проиллюстрировано на чертеже, где введены следующие позиции:

1 - втулка;

2 - детонатор;

3 - капсюль;

4 - пьезоэлемент;

5 - корпус;

6 - предохранительный элемент;

7 - метаемый элемент в виде диска;

8 - метательный заряд ВВ;

9 - инициатор;

10 - диэлектрическая колодочка;

11 - центральный электрод;

12 - токопроводящий корпус инициирующего элемента.

Низковольтный электродетонатор включает корпус 5 с осевым каналом диаметром d, в котором последовательно размещены инициирующий элемент, выполненный в виде токопроводящего корпуса 12, внутри которого установлены по оси диэлектрическая колодочка 10 с центральным электродом 11, инициатор 9 (из НКТ) и контактирующий с ним метательный заряд ВВ 8 (из НКТ). В контакте с метательным зарядом ВВ 8 расположен метаемый элемент 7 в виде диска. Корпус 5 оборудован предохранительным элементом 6, выполненным в виде штока и установленным перпендикулярно оси устройства с перекрыванием осевого канала. С одной стороны предохранительного элемента 6 расположен инициирующий элемент, состоящий из токопроводящего корпуса 12, внутри которого установлены по оси диэлектрическая колодочка 10 с центральным электродом 11, а с противоположной стороны предохранительного элемента 6 закреплена втулка 1 с размещенными в ней последовательно, в направлении распространения детонации D (см. чертеж), пьезоэлементом 4 (например из пьезокерамики ЦТС 19-М или ЦТСНВ-1), капсюлем 3 из взрывчатого вещества (например, НКТ, ТЭН) и детонатором 2 из ВВ (например, октоген, СТ-20). Высоту по оси h метаемого элемента 7 определяют из соотношения h=(0,4-0,55)d, где d-диаметр осевого канала корпуса 5 низковольтного электродетонатора.

Работа устройства передачи детонации осуществляется следующим образом: при подаче низковольтного электрического импульса через центральный электрод 11 колодочки 10 и токопроводящий корпус 12, инициатор 9 поджигает метательный заряд ВВ 8, в ходе сгорания которого, происходит повышение давления в камере токопроводящего корпуса 12 и вырубание метаемого элемента 7 в виде диска, который ускоряется в осевом канале корпуса 5 и, ударяясь в капсюль 3, через пьезоэлемент 4, инициирует его. Капсюль 3 в свою очередь задействует детонатор 2. Предохранительный шток 6 исключает возможность несанкционированного задействования детонатора 2, до момента его извлечения из корпуса 5. Высота по оси метаемого элемента 7 h определяется из соотношения h=(0,4-0,55)d,

где d - диаметр осевого канала корпуса низковольтного электродетонатора.

Оптимальное значение высоты по оси h метаемого элемента 7 от диаметра осевого канала d корпуса 5 низковольтного электродетонатора определено по результатам проведенных экспериментов, приведенных в таблице.

Примером конкретного выполнения является низковольтный электродетонатор, корпус 5 которого выполнен с осевым каналом диаметром 4 мм, в нем размещены инициирующий элемент, выполненный в виде токопроводящего корпуса 12, внутри которого установлены по оси диэлектрическая колодочка 10 из пресс материала, с центральным электродом 11, инициатор 9 и метательный заряд ВВ 8, оба элемента из НКТ. Перпендикулярно оси корпуса 5 установлен предохранительный элемент 6, выполненный в виде стального штока, управляемого системой автоматики, также в корпусе 5 закреплена втулка 1 с капсюлем 3, в виде, например, металлического стакана, снаряженного взрывчатым веществом НКТ, расположенным между пьезоэлементом 4 из пьезокерамики ЦТС-19М и детонатором 2 из бризантного ВВ октогена. Высота h метаемого элемента 7 была выбрана из соотношения h=(0,4-0,55)d, где d=4 мм, и составила от 1,6 до 2,2 мм.

Использование данного изобретения позволит улучшить эксплуатационные характеристики, а именно создать низковольтный электродетонатор, исключающий его случайное срабатывания во всех условиях эксплуатации кроме случаев штатного применения.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способность обеспечения достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение предназначено для безопасных средств взрывания и относится к низковольтным электродетонаторам с использованием вторичных (бризантных) взрывчатых веществ (ВВ), и может быть применено в качестве малогабаритного средства инициирования зарядов ВВ промышленного назначения, используемого в горнорудной, угледобывающей и других отраслях промышленности. Низковольтный электродетонатор включает корпус 5 с осевым каналом диаметром d, в котором последовательно размещены инициирующий элемент, выполненный в виде токопроводящего корпуса 12, внутри которого установлены по оси диэлектрическая колодочка 10 с центральным электродом 11, инициатор 9 и метательный заряд ВВ 8. В контакте с метательным зарядом ВВ 8 расположен метаемый элемент 7 в виде диска. Корпус 5 оборудован предохранительным элементом 6, выполненным в виде штока и установленным перпендикулярно оси устройства с перекрыванием осевого канала. С одной стороны предохранительного элемента 6 расположен инициирующий элемент, а с противоположной стороны предохранительного элемента 6 закреплена втулка 1 с размещенными в ней последовательно пьезоэлементом 4, капсюлем 3 из ВВ и детонатором 2. Высоту по оси h метаемого элемента 7 определяют из соотношения h=(0,4-0,55)d, где d - диаметр осевого канала корпуса 5 низковольтного электродетонатора. Технический результат заключается в повышении вероятности задействования взрывчатых веществ от кинетического воздействия ударника за счет применения пьезоэлемента и оптимизации габаритных размеров ударника; повышении безопасности эксплуатации за счет оборудования устройства предохранительным элементом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Низковольтный электродетонатор, включающий корпус, в котором последовательно размещены инициирующий элемент, метательный заряд взрывчатого вещества (ВВ), метаемый элемент в виде диска, капсюль и детонатор, установленный во втулке, отличающийся тем, что корпус выполнен с осевым каналом и оборудован предохранительным элементом, установленным перпендикулярно оси с перекрыванием осевого канала, с одной стороны которого расположен инициирующий элемент, состоящий из токопроводящего корпуса, внутри которого установлены по оси диэлектрическая колодочка с центральным электродом, инициатор и контактирующий с ним метательный заряд ВВ, установленный в корпусе электродетонатора в контакте с метаемым элементом, с противоположной стороны предохранительного элемента в корпусе закреплена втулка с размещенными в ней последовательно в направлении распространения детонации капсюлем, расположенным между пьезоэлементом и детонатором из ВВ, при этом высота по оси метаемого элемента h определяется из соотношения:

h = (0,4-0,55)d,

где d - диаметр осевого канала корпуса низковольтного электродетонатора.

2. Низковольтный электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что предохранительный элемент выполнен в виде штока.

3. Низковольтный электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлемент выполнен из пьезокерамики ЦТС-19М.

4. Низковольтный электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что метательный заряд выполнен из ВВ (5-нитротетразолато-N2) пентаминкобальта (III) перхлората (НКТ).

5. Низковольтный электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что детонатор выполнен из бризантных ВВ.