SE513376C2 - Elektronisk fördröjningständare och elektrisk detonator - Google Patents

Description

513 376 organet hos den elektroniska tändregulatom av en elektronisk tidkrets 21, en kondensator 22 och ett motstånd 23 vilka är förbundna till den elektriska tidkretsen 21, i vilken upprepad laddning och urladdning hos kondensatorn 22 görs genom en kombination av kondensatorn 22 och motståndet 23, och räknas pulser med en genererad på förhand bestämd fiekvens medelst en räknarkrets inbyggd i en elektronisk tidkrets för avgivande av en utpuls. En insigrralenhet för en signal från tändmaskinen är anordnad med en likriktare 24, en tändkondensator 25 och en krets 26 med konstant spänning. Vidare tillförs energi temporärt lagrad i tändkondensatom 25 till en tändenhet innefattande ett värmeelement 28 och en tändladdning 29 via en strömstållarenhet 27, som frigörs av utgången hos utpulsen från den elektroniska tidkretsen efter utgången av fördröjningstiden. " Den tredje är en digital typ av elektronisk tändregulator användande en fasta tillståndets oscillator såsom en kvartsoscillator, som berörs i US patent 4 445 435, Japansk patentansökning publiceringsnunimer 53479/ 1988, Japansk patentansökning utläggningsnumrner 11198/ 1986, Japansk patentansökning utläggningsnunrrner 16582/ 1992, Japansk patentansökning utläggningsnumrner 79797/ 1 993.

Funktionsförloppet hos de ovan beskrivna första till tredje elektroniska elektriskt fördröjda tändama är nästan densamma. Särskilt om en viss mängd energi tillföres från tändmaskinen till tändkondensatom börjar den elektroniska tändregulatorn att verka och, efter utgången av en på förhand bestämd tid, överförs en utpulssignal från den elektroniska tidenheten (eller en tändmaskin) till omställarenheten. Vid mottagandet av signalen fiigörs omställarenheten och tillförs den elektriska energin lagrad i tändkondensatom till tändenheten. Tändenheten innefattar ett värmeelement och en tändladdning i kontakt med värmeelementet. När den elektris- lagrad i tändkondensatom tillförs, upphettas värmeelementet och, när värmeelementets yttemperatur når tändtemperaturen hos tändladdningen, tänder denna, därvid ka energin tillförande värmeenergi till tändenheten. Därmed tänds den elektroniskt fördröjda elektriska detonatom.

Här beror tidprecisionen hos fördröjningsorganet vid de första och andra elektroniskt fördröjda elektriska detonatorema, sett endast från den elektriska fördröjningsenheten, på CR- kretsen användande katodstråleoscillograf. I en sådan CR-pulsoscillatorkrets är sålunda tidsnoggrannheten huvudsakligen bestämd av anordningens karaktäristika hos kondensatom C och motståndet R hos tidkonstantkretsen. För bestämning av tiden måste en kapacitansdeviation eller liknande tillåtas hos anordningerr. Exempelvis är tidprecisionen :h åtskilliga ps till över 10 us för en referenstid av 1000 ms.

P32995SE00/lJP/lâmA 10 15 20 25 30 513 376 Å andra sidan använder den tredje elektroniskt fördröjda elektriska detonatorn en fasta tillståndets oscillator. I detta fall emedan själva den fasta tillståndets oscillator har stor oscille- ringsprecision, kan en tidprecision av i åtskilliga tiondelar av us till åtskilliga hundra us uppnås för en referenstid av 1 sekund.

I beaktande av det faktum att tidigare kända elektriska detonatorer användande en förbrännbar sarmnansättning har en stor deviation av 5 till 10% baserad på referenstiden, är dessa elektroniskt fördröjda elektriska detonatorer med fördröjningsorgan tillräckligt distinkta i jämförelse med sådana tidigare kända elektriska detonatorer.

Som ovan beskrivits åstadkommes vid den elektroniskt fördröjda elektriska detonatom funktionen hos de elektroniska tidskretsama och andra kretsar och tändningen av tändningsen- heten med endast den elektriska energin lagrad i tändkondensatorn. Därför är det att föredra att använda en kondensator med en kapacitet så stor som möjlig och som laddas med en så hög spänning som möjligt för att öka laddningens storlek, men i praktisk utföringsforrn måste en lärnpliga kapacitet väljas så att storleken ej blir för stor. Vidare, även för tändning av flera detonatorer, krävs att laddningsspänningen hos tändkondensatorn undertrycks till omkring 25 V så att tändspänriingen och kapacitansen hos tändmaskinen ej blir för stora. Därför hålls förbrukningsströmmen normalt nere så mycket som möjligt i den elektroniska tändregulatom och tändenergin i tändenheten.

För en elektrisk detonator innefattar energin som krävs för att tända tändenheten (minimum tändenergi) flera grader i termer av extema elektriska osäkerhetsfaktorer, såsom vagabonderande ström och läckström. Normalt användes en typ av liten energi av omkring 2 till 4 mJ. Å andra sidan krävs att en sådan tändare på ett naturligt sätt har en stor tändtillförlit- lighet. Normalt föreligger för en tändare såsom en elektrisk detonator en laglig skyldighet att ständigt utföra en test omedelbart före tändning, för att kontrollera tändkretsen beträffande felaktigheter och är det särskilt viktigt för tändningens tillförlitlighet att kontrollera kontinuiteten (motståndet) hos tändkretsen i slutsteget vid tillverkningsprocessen.

För en elektronisk i fördröjningständare krävs naturligtvis även att tändkretsen kontrolleras vid slutsteget 'av tillverkningen vad beträffar tändtillförlitligheten. För den elektroniska fördröjningständaren, med hänsyn till naturen hos kretsen, krävs det att omställarkretsen manövreras för att pröva tändkretsen. Såsom en kontrollanordning för kretsen har uppfinnama utvecklat en ständig kontrollanordning för elektroniskt fördröjda elektriska detonatorer (Japanska patentansökningen utläggningsnumrner 99597/ 1993).

Pszsiessr-:oo/UP/rgm 10 15 20 25 30 513 576 4 Antingen det är en elektrisk detonator eller en elektroniskt fördröjd elektrisk detonator måste kontroll av tändaren utföras i det tillstånd när den är försedd med tändladdningen. Kontroll av tändkretsen hos den elektroniska detonatom är tillfyllest endast vid en ständig kontroll.

Emedan den utföres med användande av en liten ström av normalt 10 mA föreligger mindre risk för uppvärmning av uppvärmningselementet för att inducera explosion. En elektroniskt fördröjd elektrisk detonator tändkretsmekanismen skiljer sig från den hos tidigare kända elektriska detonatorer.

Vid kontroll av tändkretsen hos den elektroniskt fördröjda elektriska detonatom är det nödvändigt att påverka den elektroniska tändregulatom under en på förhand bestämd tidsperiod, för att åstadkomma en utsignal, och säkerställa att omställarenheten fungerar. För detta ändamål har emellertid ett svårt problem nedan beskrivet, emedan krävs att tändkondensatorn utsätts för en spänning högre än drifispänningen. Därför, emedan strömmen i tändenheten varierar beroende på kapaciteten hos kondensatorn, spänningen, och värmaranordningens motstånd och liknande kan i vissa fall efter omställningsoperationen en väsentlig ström förekomma, ledande till spontan explosion. Å andra sidan med senare framgångar inom tändtekniken, när sprängning är avsedd att kontrolleras vid tändtiden, är endast förbättring av tidprecisionen väsentlig ijämförelse med den tidigare kända elektriska detonatom, i det att en precision av i 0,5 ms krävs, som kommer att beskrivas nedan.

Vid sprängning, exempelvis, svarar följande uppskattade formler mot en teori att en optimal tändningstidsskillnad är tiden för gasexplosiontryck alstrad av sprängämnet, för att samverka med det berörda borrhålet.

DT = L x 1000/(V x 0,12) DT: optimal tändtidsskillnad (ms) L: hålintervall (m) V: Dvs. det är sagt att den bästa sprängeffekten kan uppnås om nästa hål initieras under elastisk våghastighet i ett bröstbeläget berg (m/s) verkan av gasexplosionen. Med användande av den uppskattade formeln, bestäms sålunda optimal tändtid för en öppen plats och en plats i en tunnel enligt följande.

För den öppna platsen är hålintervallet 3-5 rn, och är beräkningen som följer.

DT: (3 - 5) x 1000/V x 0,12) = 8 - 20 rns där V (kalksten) = 2000 - 30 000 m/s För en plats i en tunnel är hålintervallet mindre än 1 m och är beräkningen som följer.

P3Z99SSEOOIUPI§mA _ 10 15 20 25 30 513 376 DT: l x l000/Vx0,l2) = 1,7 - 2,1 rns där V (medelhårt berg) = 4000 - 5000 m/s Därför, med deviationer enligt platsförhållandena är generellt ett tidsintervall av 8 - 20 ms Optimum för en öppen plats och måste fel vara mindre än d: 2 ms när ett tillstånd av i 10% är givet. Vidare måste för en plats i en tunnel där hålintervallet är litet, särskilt för sprängning av hårt berg, deviationen vara mindre än i 0,5 ms i absolut precision.

Sålunda krävs vid en elektroniskt fördröjd elektrisk detonator med hjälp av sprängkontroll en absolut precision av s: 0,5 ms. g Därför är i detta fall användningen av en elektronisk tändregulator av digital typ med en fasta tillståndets oscillator väsentlig såsom fördröjningsorgan. Emellertid är användandet av endast en digital tändregulator ej alltid tillräckligt för att uppnå hög precision vid tändning. För praktiskt livskraftiga värden hos kapaciteten hos tändkondensatom, spänningen, och liknande, är val av tändladdningen extremt viktig.

Under ovan nämnda omständigheter är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en säker elektronisk fördröjningständare som ej utsätts för spontan explosion även om den elektroniska tidregulatom är inställd för att påverka kopplingsenheten för kontroll av tändkretsen hos den elektroniska fördröjningständaren.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en elektronisk fördröjningständare som uppnår en stor exakt tändtid av inom i 0,5 rns och har stor tändtillförlit- lighet.

Ett ytterligare ändarnål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en säker elektroniskt fördröjd elektrisk tändare som ej är benägen till spontan explosion även om den elektroniska tidregulatom är inställd att påverka kopplingsenheten för kontroll av tändkretsen hos den elektroniska fördröjningständaren.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en elektronisk fördröjd elektrisk tändare som hajen* ytterst exakt tändtid av inom i 0,5 ms och har stor tändtillförlitlighet. , ,_ , .

I en första aspekt på föreliggande uppfinning, som uppnår ovanstående mål, innefattar en elektronisk fördröjningständare: en tändkondensator för lagring av energi erfordrad för tändning genom påförande av spänning från en yttre energikälla, en elektronisk tidenhet försedd med en fasta tillståndets oscillator driven av energi lagrad i tändkondensatom för avgivande av en utsignal efter en på förhand inställd tid, en kopplingsenhet för överförande av tändenergin vid P32995SEOO/lJP/BmA 10 15 20 25 30 515 376 utsignalen, och en tändenhet med en tändladdning som tänds vid mottagandet av tändenergin Överförd av kopplingsenheten, varvid spänningen tillförd från den yttre energikällan har en spänningsverkan där den elektroniska tidenheten påverkas för att påverka kopplingsenheten, men tändladdningen tänder ej även om energin fiån tändkondensatom mottas.

Minimum tändenergi hos tändenheten kan här vara mer än 12,5 x CO Joule, när en kapacitans hos tändkondensatom hos den elektroniska tidregulatom är Co farad.

Kapaciransen co hos tändkondensatom kan vara 400 x 10* au 1200 x 10* fafad.

Tändladdningen kan innehålla så effektiva ingredienser: (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfirat, diazodinitrofenol, tetracen, silverazid och blyazid; (b) en blandning av diazodinitrofenol och kaliumklorat, (c) en blandning av zirkonium och kaliumperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kaliumhexacyanoferrat och kaliurnhexacyanokobolt och åtminstone någon av kaliumperklorat och kaliumbikromat. _ I en arman aspekt på föreliggande uppfinning innefattar en elektronisk fördröjnings- tändare: en tändkondensator för lagring av energi som krävs för tändning genom tillförande av en spänning från en extern energikälla, en elektronisk tidregulatorenhet försedd med en solida tillståndet oscillator fór avgivande av en utsignal efter en på förhand inställd fördröjningstid, en kopplingsenhet för överförande av tändenergi genom utsignalen och en tändenhet med en tändladdning som tänder vid mottagande av tändenergin Överförd av kopplingsenheten, varvid tändladdningen innehåller effektiva ingredienser såsom: (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfiiat, diazodinitrofenol, tetracen, silverazid och blyazid; (b) en blandning av diazodinitrofenol och kaliumklorat; (c) en blandning av zirkonium och kaliumperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kaliumhexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt och åtminstone någon av kaliumperklorat och kaliumbikromat.

Enligt en tredje aspekt på föreliggande uppfinning innefattar en elektroniskt fördröjd elektrisk tändare: en tändkondensator för lagring av energi som krävs för tändning genom tillförande av en spänning från en extem energikälla, en elektronisk tidregulatorenhet försedd med en solid tillståndets oscillator driven av energin lagrad i tändkondensatom för avgivande en utsignal efier en på förhand inställd fördröjningstid, en kopplingsenhet för överförande av tändenergin genom utsignalen och en tändenhet med en tändladdning som tänder vid mottagande av tändenergin Överförd genom kopplingsenheten, varvid regionen för spänningens användning från den externa energikällan har ett område för spänningens användning där den elektroniska tidregulatom påverkas för att driva omkopplarenheten, men tänder ej tändladdningen även om energin från tändkondensatom mottas.

P32995SE00/LlP/BmA 10 15 20 25 30 513 376 Här är minimal tändenergi från tändenheten exempelvis mer än 12,5 x Co Joule när en kapacitans hos tändkondensatom hos den elektroniska tidregulatom är Co farad.

Kapacitansen CO hos tändkondensatom kan vara 400 x 105 till 1200 x 106 farad.

Tändladdningen kan innehålla så effektiva ingredienser som: (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfnat, diazodinitrofenol, tetracen, silverazid och blyazid: (b) en blandning av diazonitrofenol och kaliumklorat; (c) en blandning av zirkoniurn och kaliumperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kaliumhexacyanofenat och kaliumhexacyanokobolt och åtminstone någon av kaliumperklorat och kaliumbikromat.

I en fjärde aspekt på föreliggande uppfinning innefattar en elektroniskt fördröjd elektrisk tändare; en tändkondensator för lagring av energi krävd för tändning genom tillförande av spänning från en extem energikälla, en elektronisk tändregulatorenhet försedd med en fasta tillståndets oscillator för avgivande av en utsignal efter en på förhand inställd fördröjningstid, en kopplingsenhet för överförande av tändenergin genom utsignalen, en tändenhet med en tändladdning som tänder vid mottagande av tändenergin Överförd av kopplingsenheten, och en initieringsenhet som initierar explosion genom tändning av tändladdningen, varvid tändladdningen innehåller så effektiva ingredienser som: (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfnat, diazodinitrofenol, tetracen, silverazid och blyazid; (b) en blandning av diazodinitrofenol och kaliumklorat; (c) en blandning av zirkoniurn och kaliurnperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kaliumhexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt och åtminstone någon av kaliumperklorat och kaliumbikromat.

Allmänt anges energin tillförd tändenheten, där kapacitansen hos findkondensatorn är C och spänningen V, såsom (l/2)CV2. Laddningsspänningen måste vara 2,5 V lägst för att driva tändkretsen. Vidare måste den övre gränsen för laddningsspänningen hållas nere till omkring 25 V som högst med hänsyn till kapacitetsgränsen hos tändmaskinen för laddning av tändkondensatom.

För utformning av en praktisk elektronisk fördröjningständare krävs först att inställa tändkretsens inspektionsspänning på 2,5 till 3,0 V, och spänningssäkerheten till mer än omkring 2 V. Dvs. inom området av 2,5 V till 5 V fungerar den elektroniska tidregulatom och omställarenheten men kommer tändenheten ej att tända med laddningsspänningen. Föreliggande uppfinning utmärkes av användandet av ett sådant spänningsområde och är det att föredra att det använda spänningsområdet har en storlek beträffande spänningssäkerhet av omkring 2 V.

P32995SEO0/UP/BmA 10 15 20 25 30 513 376 8 Vidare kan laddningsspänningen hos tändkondensatom under sprängning vara inställd till en normal laddningsspänning av 15 till 25 V med en tillåten spänning mer än 3 V. Dvs., det krävs att tändningen ej felar vid en tändladdningsspärming i kondensatorn av högre än 12 V.

Härvidlag är spänningssäkerheten en skillnad av volt mellan den minsta tändspärmingen och kontrollspänningen i tändkretsen och den tillåtna spänningen är skillnaden i spänning mellan laddningsspänningen hos tändkondensatom vid sprängning och den minsta tändspänningen. När den elektroniska tidregulatom påverkas för att fördröja tändtiden, emedan effekten är konsumerad för drivning av kretsen och tändkondensatorns spänning sjunker, är en tillåten spänning mer än 3 V att föredra.

Därför är den minsta tändenergin företrädesvis (1/2111 c., x 52 = 12,5 co Jour: och i allmänhet skall den vara mindre än (1/2) x co x 122 = 72 co Joule där C0- är en kapacitans hos tändkondensatom. Det är lämpligt att inställa kapacitansen Co hos tändkondensatom till 400 till 1200 uF med hänsyn till begränsningen av kondensatorns storlek.

Minsta energi krävd för tändning är bestämd av kombinationen av ett värmeelement och tändladdningen. Värmeelementet kan vara gjort av en platina-iridumtråd, en Ni-Cr-tråd eller liknande med olika tråddiarnenar.

Vidare, emedan tändenheten måste ha en särskilt liten devíation i tändtid, är det att föredra att använda en tändladdning av en initierande laddningstyp som kompletterar reaktionen på kort tid. Vidare, emedan spänningen och kapacitansen hos tändkondensatom är begränsade på grund av kravet på liten storlek, är en kort tändtid vid en låg ström särskilt viktig.

Särskilt kan åtminstone en tändladdning användas vald ur gruppen bestående av diazodinitrofenol (DDNP), tetracen, blystyfnat, silverazid, blyazid, basiskt blypikrat och acetylenkoppar, eller en blandning av DDNP och kaliurnklorat eller en blandning av zirkonium och blandning kaliurnhexacyanokobaltat) och kaliumperklorat (eller kaliumbikromat). Av dessa är blystyfiiat kaliumperklorat eller en av kaliumhexacyanoferrat (eller särskilt att föredra och ett basiskt salt därav med en fin partikelstorlek av mindre än 150 um har liten sensitivtetsdeviation även vid en låg ström och därmed effektiv.

Uppfinnama har funnit att en elektronisk fördröjningständare och en elektroniskt fördröjd elektrisk detonator som tillåter kontroll av tändkretsen med tillräcklig spänningssäkerhet kan åstadkommas med den ovan beskrivna konstruktionen, därmed uppnående föreliggande uppfinning.

P3299SSE00/lIP/BmA 10 15 20 25 30 513 376 Vidare har uppfinnama genomfört intensiva studier av förhållandet mellan den elektroniska tidregulatorenheten och tändenheten och funnit, att en precision av :b 0,5 ms uppnås oberoende av längden hos fördröjningstiden använd i kombination med en elektronisk tidregulatorenhet användande en solida tillstândets oscillator och en tändenhet användande en tändladdning bestående av effektiva ingredienser innefattande ovanstående (a) till (d), dvs. (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfnat, diazodinitrofenol, tetracen, silver- azid, och blyazid; (b) en blandning av diazodinitrofenol och kaliumklorat; (c) en blandning av zirkonium och kaliumperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kalium- hexacyanoferrat och kaliumhexacyarrokobolt och åtminstone en av kaliumperklorat och kaliumbikromat och åtföljt av föreliggande uppfinning. Icke något exempel användande de ovan nämnda substansema (a) till (d) som tändladdning hos en elektroniskt fördröjd detonator har varit känd och användandet av del av substansema är känt endast som ett exempel som en tändladdning (Japanska patentansökningen med utläggningsnummer 16582/1992) och som ett exempel som en tändladdning för en elektronisk detonator av den direktverkande typen utan fördröjningsorgan (såsom blystyfnat i C.A. 982596, såsom en blandning av kalium- hexacyanoferrat och kaliumperklorat i US patent nr. 3 793 100).

I detta fall kan substansen (a) använd vid föreliggande uppfinning användas ensam eller som en blandning av två eller flera. Blystyfnat innefattar neutralt blystyfnat och basiskt blystyfnat beroende på tillverkningsmetoden och basiskt blystyfnat är att föredra. Mängden KCIO; är företrädesvis mindre än 70 vikt-%. Detta emedan om mängden KCIO; överskrider 70 vikt-% tenderar reaktionen hos tändladdningen att öka Viktförhållandet hos båda substanserna inom ett område av 4:6 till 6:4 är särskilt att föredra.

Om en sammansättning innehållande blandningen (c) hos Zr och KClO4 används som tändladdningen, är förhållandet mellan båda substanserna företrädesvis 3:7 till 6:4 vikt-%.

Utanför detta område tenderar reaktionen hos tändladdningen att öka Vidare, om en blandning (d) av åtminstone en av K3Fe(CN)6 och K3Co(CN)6 med K2Cr2O7 används som tändladdning är förhållandet mellan båda substansema företrädesvis inom området från 1:9 till 4:6. Detta emedan utanför detta område tenderar reaktionen hos tändladdningen att öka.

Vidare, om en blandning (d) av åtminstone en av K3Fe(CN)6 och K3Co(CN)6 med KCIO4 används som tändladdning är förhållandet mellan båda substansema företrädesvis inom området från 3:7 till 5:5. Detta emedan utanför detta område tenderar reaktionen hos tändladdningen att minska.

P3299SSE00/UP/BmA 10 15 20 25 30 513 376 10 I tändladdningen enligt föreliggande uppfinning användande substansema (a) till (c) kan motsvarande substans användas som den är eller enkelt blandas, men för en tändblandning användande substansen (d) krävs att blandningen inom detta område löses i varm vatten och därefter rekristalliseras från en alkohol såsom 1-propanol eller 2-propanol för användning.

Vidare kan i tändladdningen enligt föreliggande uppfinning ett bindemedel (granuleringsagens) tillföras till dessa substanser (blandning). Som bindemedel kan exempelvis metylcellulosa användas i en mängd av upp till omkring 0,1 vikt-%. Vidare har tändladdningen använd i föreliggande uppñnning substansema (a) till (d) som effektiva komponenter, men kan andra additiver tillföras så länge som eñekten hos föreliggande uppfinning ej påverkas.

Tändenheten som använder tändladdningen med substansema (a) till (d) som effektiva komponenter uppnår en precision av d: 0,5 ms oberoende av fördröjningstidens längd. Detta är precision som ej kan uppnås med det tidigare kända systemet och en tändenhet användande en tidigare känd tändladdning innefattande exempelvis en blandning av antirnon (Sb) och kaliumperklorat (KClO4 ), eller en blandning av blyrodanat och kaliurnklorat (KClOg) och liknande är ej i stånd att uppnå en precision av :t 0,5 ms.

Fig. 1 visar ett blockschema av ett exempel på en elektronisk fördröjningständare användande en analog typ av elektronisk tidregulator, lig. 2 visar ett blockschema av ett exempel på en elektronisk fördröjningständare användande en CR-pulsoscillator, ñg. 3 visar ett schematiskt tvärsnitt visande konstruktionen hos en elektronisk fördröjningständare och elektronisk detonator enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning, och fig. 4 visar ett blockschema av en tändare enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i detalj under hänvisning till ritningen.

Fig. 3 visar ett schematiskt tvärsnitt visande en elektroniskt fördröj elektrisk detonator enligt en utföringsforrn. Som visas i figuren upptar ett hölje 101 en tändkondensator 102 för lagring av energi som krävs för tändning, en elektronisk tidregulator 103 anordnad med en fasta tillståndets oscillator för avgivande av utsignal efter en på förhand inställd fördröjningstid, omställarenhet 104 överförande tändenergin genom utsignalen från den elektroniska tidregulatom 103 och en tändenhet 107 med ett värmeelement 105 och en tändladdning 106, som tänder vid mottagande av tändenergin Överförd genom ornställarenheten 104. Tändkondensatorn 102, den elektroniska tidregulatom 103, omställarenheten 104 och tândenheten 107 bildar en P32995SE00/UP/BmA 10 15 20 25 30 513 376 11 elektronisk fördröjningständare enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, av vilken blockschemat visas i fig. 4. Ett ben eller yttre ledning 108, som bildar ett par ingångsanslutriingar till tändaren, genomlöper en plugg 109 för tätning av höljet 101, sträcker sig utanför höljet 101.

Vidare är en hylsa 111 för upptagande av tändenheten 110 anordnad i höljets 101 spets. Hylsan 111 är laddad med en basladdning 112 och ett par inre kapslar 114 är anordnad omgivande en tändladdning 113 vid den främre änden och den bakre änden. Vidare är den bakre änden av hylsan 111 tätad medelst en plugg 115 och är tändenheten 107 anordnad att vara vänd mot en kopp 116 anordnad vid pluggens 115 spets.

Som visas i fig. 4 innefattar den elektroniska tidregulatom 103 en kvarsoscillator 201, ett motstånd 202 och kondensatorer 203 och 204, en oscillatorkrets 205, en digital tidregulator 206 och en återställnings-hållarkrets 207 för återställning av en räknare (ej visad) i den digitala tändregulatom under en ökande tid tills oscillatorkretsen 205 hamnar i ett stadigt tillståndoscillering. Återställnings-hållarkretsen 207 innefattar kondensatorer 208 och 209 och ett motstånd 210. Den elektroniska tidregulatom 103 är utformad så att pulser alstrade av kvartsoscillatom 201 räknas av en räknarkrets inbyggd i den digitala tidregulatom 206 och avges en utpuls när räknaren når ett på förhand bestämt värde. Vidare är den elektroniska tidregulatom 103 förbunden med tändenheten 107 innefattande motståndet (värmeelementet) 105 och tändladdningen 106 via omställningsenheten 104. Omställningsenheten 104 består av en tyrístor 211, som frigörs av utpulsen från den elektroniska tidregulatom 103 för att överföra tändenergin lagrad i tändkondensatom 102 till tändenheten 107. Den elektriska tidregulatoms 103 fördröjningstid kan bestämmas genom att ändra inställningsvärdet av räkningsval hos den digitala tidregulatom 206.

En insignalenhet hos den elektroniska fördröjningständaren, ett shuntrnotstånd 214 och ingångssidan hos en likriktare 215 förbundna mellan inanslutningar 212 och 213.

Tändkondensatom 102 och ett urladdníngsmotstånd 216 är förbundna mellan båda ändar vid utsidan av likrilctaren 215. Shuntrnotståndet 214 är för att hindra tändkondensatom 102 från att laddas av en spänning på grund av en läckström på sprängplatsen fram till tändning, och för uppdelning av sprängspänningen likforrnigt i viss utsträckning, för användning av likriktaren 215 när ett flertal elektroniska fördröjningständare är förbundna i serie för sprängning. Lilcriktaren 215 är för att ladda tändkondensatom 102 med sprängeffekt med en på förhand bestämd polaritet oberoende av polanteten hos sprängenergin påförd mellan ingångsändarna 212 och 213.

Urladdningsmotståndet 216 är för att ...Llrladda varje laddning i tändkondensatom 102 om sprängningen ej utförs eller liknande.

P32995SE00/UP/BmA 10 15 20 25 30 513 376 12 En seriekrets för tärrdenheten 107 och omställningsenheten 104 med en reglerelektrod är förbunden över båda ändarna hos tändkondensatom 102. Vidare är insidan av en spänningsregulator 217 förbunden med båda ändarna hos tändkondensatom 102 och är utsidan hos spänningsregulatom 217 förbunden med den digitala tidregulatom 206.

Den digitala tidregulatom 206 har en grundkonstruktion innefattande Oscillatorkretsen 205, en räknare för att räkna dess pulsutgång, och en synkroniserings-avkänningskrets för att upptäcka när det räknade värdet hos räknaren sammanfaller med ett inställt värde och närmare bestämt kan ha en konstruktion som visas, exempelvis i Japanska patentansökningen utläggningsnurrrrner 79797/ 1993. Fig. 4 visar ett exempel vid vilket en digital tidregulator är utformad som en integrerad krets. Terminal (1) och (2) hos den digitala tidregulatom 206 är förbundna med ett par utterminaler hos spänningsregulatorn 217, en kvarsoscillator eller keramisk oscillator 201 är förbunden mellan terminaler (3) och (4), vilka terminaler (3) och (4) är förbundna med en jordterrninal (2) via kondensatorema 203 och 204, tretton inställningsterrninaler är förbundna med jordtenninalen (2), och en terminal (6) är förbunden med en grind hos tyristom 211. Olika vården svarande mot en önskad fördröjningstid kan inställas genom att selektivt bryta de tretton inställningsterrninalerna från grundterrninalen (2).

Oscillatorkretsen 205 innefattar oscillatom 201, återmamingsmotståndet 202 och en inre krets hos den digitala tidregulatom 206, varvid svängningsutgången från oscillatorkretsen 205 räknas medelst en intem räknare och, när det räknade värdet hos räknaren sammanfaller med det inställda värdet, avges en synkronavkänningsutgång från den interna synkronavkän- ningskretsen till en terminal (6) för att aktivera tyristom 211. Därför leds sprängenergin lagrad i tändkondensatom 102 till tändenheten 107 för att tända tändladdningen 106.

Vidare, när tändladdningen 106 därmed tänder tillförs värmeenergi till initieringsen- heten 110, initieringsladdningen 113 tänds och därefier exploderar basladdningen 112.

Basladdningen 112 och initieringsladdningen 113 kan vara av konventionell typ som har använts inom tekniken. Basladdningen kan vara tetryl, pentrit och liknande och kan initieringsladdningen 113 vara diazodinitrofenol, blyazid och liknande.

Som ovan beskrivits, emedan utspänningen från spänningsregulatom 217 driver oscillatorkretsen 205 och den digitala tändregulatom 206 krävs att utspänningen normalt är 2,5 till 5 V och är ett mindre värde av denna spänning att föredra vid utformningen emedan förbrukningen av den lagrade energin hos tändkondensatom reduceras. Vid föreliggande utföringsforrn är utspänningen hos spärmingsregulatom 217 satt till 2,5 V. För att uppnå utspänningen krävs att tillföra en spänning av åtminstone 2,8 V som inspänning. Därför måste P3299SSE00/UP/BmA 513 376 13 laddningsspäruiingen hos tändkondensatom 102 för kontroll av tändkretsen vara mer än 2,8 V. I föreliggande utiöringsforrn används 3,0 V för att kontrollera tändkretsen.

Vidare är säkerhetsspänningen satt att vara mer än 2 V och den minsta tändspänningen är mer än 5 V, dvs. tändenergin skall vara (l/2) x 52 x CO = 12,5 x CO. 5 Den minsta tändenergin bestäms av kombinationen av värmeelementet och tändladdningen. Värmeelementet kangvara gjort av platina-iridium (Pt-Ir)-tråd, Ni-Cr-tråd eller liknande och varieras tråddiarnetern för att uppnå olika värmelementmotstånd.

Tabell 1 visar specifikationen hos tändenheten när elektrolytiska kondensatorer med CO av 470 pF och 1000 pl: används. Försökstemperatirren var normaltemperatiir (30°C). För 10 jämförelse utformades en som har en minimal tändavfyringsenergi av omkring (1/2) x 32 x C0'= 4,5 Co och visas undersökningsresultaten därav i tabell 1.

P32995SE00/UP/BmA 14 Émïêoommwømwnm .Ew.ö=on=w. SmEE :nu .oE uuâää Eoääuvnošëw. won wnëcwmwwwcmcwvfl :oo wicwšflnw E> Eoäåuucoxwcm. mo... ^> m3 wcmäwnäwciuvfl. 5:2: -äšzxmmwficcmnw Aut .Cr mv couxumw... u? :umiäwmw -möbëcwu :Oo AOmV nühnëuucm. åšë .oE uuåää Eoääoucoxucfl mo; råøuävmmvv wcmåfiwwwcwcuufl. :EEE uwšzvïmwcšmm AL u . . . umcušmëflm SÜ N Hmaamxm X m _: m o ._ m 3.3 uunflz oooñ oocmumuemw A | XX MÛNH m.o» Üm cmuøuum» lny fi Hmnswx unna nu flz ooofl mvcmumuswñ Sf . . . :w O O N _. w ß m 3 3? 381.: 3.3 ëbm 82 w eäummcflpæwp: O O . . . Bztæfiw 82 m w m m H mm vf» Äßm ooofi ß suowmmcflunwu: Aon; 6 O O w. m m8 Nää umcwšmšm Uwnu Äuum Good w Euoummcfiuowu: 7 O O wa Na . 3153 E S2 3 m 2 Sv. N uwnu ...Tum oooH m euowmmcfluuwv: O O oa ca i: 2:a 68 3 umuu uufifiz OOOS v Euowmmcfiumuu: _ Aom. ...w o O Q. v ä ÄN Éš:u¥:~ 2.5 :å o: m Esfimcflkßwz.

Smv Û O v.m m6 f: umcïfimšm nwnu »Huum oßv w snowmmcfluæuu: SQ Û O må >.N .WE cmumum» .uwuu »Uaflz Gßv .n Euowwmcflunuu: å å :s >Pä cofiiwnwcfl mcflccmnw mcdtwnm Hmmmmm mcficuumm En »muwemfluv 1 | . _ ._ . .. _ - .. . ._ -v95 vem» mfiuxucwh. cmumfl: umxmm essfiäz :cwsëmmucmh ucwawfimusuw> N.. H.. , umccmbcwu :av »uu .Eu ufluwnmv. mcuou coflumxfifluonw -mmcmucoxucmh .Hz ä :unßh 10 15 20 513 376 15 Tändkretsen hos den elektroniskt fördröjda elektrisk detonatorn användande tändenheten enligt speciñkationen i tabell 1 har kontrollerats genom laddning av tänd- kondensatorn till 3 V. De individuella utföringsfonnerria har kontrollerats med tillräcklig spänningssäkerhet (mer än 4 V) men i järnförande exemplet 1 har samtliga enheter tänts i kretskontrollerna. Vidare i jämförande exempel 2 har tändning skett i proponionen av omkring en av två gånger. Vidare har begynnelseförsök av de undersökta elektroniskt fördröjda elektriska detonatorerní gjorts av de individuella utföringsformerna genom laddning av tändkondensatom till 115 V. varvidpositiv initiering har noterats i samtliga fall även för en fördröjningstid av 8 sekunder.

I den elektroniska föšrdijïtfijgigzgiständaren visad i flg. 1 med tändkondensatorn 102 med en kapacitet av 1000 nF, värmeelementet 105 hos tändenheten 107 gjord av en Pt-Ir-tråd (0,7 Ohm), med en diameter av 30 pm, har olika tändladdningar enligt föreliggande uppfinning använts som tändladdningen 106 och utsatts för initieringsförsök. Även i föreliggande utföringsform inställdes utspänningen hos kretsen 217 med konstant spänning till 2,7 V och inspekterades för tändkretsen vid en spänning av 3,0 V.

Vidare har en initieringstest utförts individuellt användande Sb-kaliumperklorat typ tändladdning och blyrodaiiat-kaliumklorat typ tändladdning som tändladdningen 106. I denna initieringstest har initieringstidprecisionen mätts (antalet upprepningar n = 50). Den använda spänningen var satt till 15 V och referenstiden var satt till 1000, 4000 resp. 8000 ms.

Testresultaten for tidpreeisionen visas som deviationsomrâde i tabell 2. Blystyfenat använt i utföringsformema reparerades med användande av proceduren i vilken styfninsyra tillfördes i varm vatten och natriumhydroxid för att uppnå natriumsaltet, varvid pH-värdet inställdes till 10 - 11 med natriumhydroxid, blynitrat tillfördes och tvättades med kallt vatten.

P32995SE00/UP/BmA 55115 É3'7I5 IG.

(Emkrfioomwwmoflnm O<\OO N _ nOHO¥\»m=wu°~ . ; . 1 _ | .gfim N T. H A+ O H+ _ _ Hwasmxm m.HH m.~H O.HH O«\O@u«OHU¥\Qw wucmhwwaww m .OH v . OH m .OH äàmuâöšw Euïümv. q.OH «.OH m.OH OO\Oqu«OHOx\~N ~.OH ~.OH ~.OH O@\Om"mOHU¥\@zOO H .OH O. OH ~.OH Üfl~@H@>~fiw m . OH v . OH m . OH uHNmšHm m _ OH m . OH N . OH :mätfiš m.OH ~.OH ~.OH _1200 weH.OH wsH.OH meH.OH @æa>»æ:¿ pfifiwmm E~@@m@=fl~@«@= mcH:numHucwu cmO>» meoooæ meOOO« meOOOH mnmucmuwmcH=wOpuH@w ¥wH:onu¥wHw wo: uHuwcmHmwmm N :onwh 10 15 20 513 376 17 Som framgår av tabell 2, när tändladdningen enligt föreliggande uppfinning användes, uppnåddes en precision inom j; 0,5 ms oberoende av referenstiden. Framförallt är blystyfnat och DDNP/KCIO, (50/50) särskilt att föredra i meningen precision och vidare uppvisar användandet av basisk blystyfnat en precision av mindre än i 0,1 ms, vilket är mest att föredra. Jämförande exempel användande en konventionell tändladdning hade sämre precision jämfört med utföringsforrnerria med en siffra.

I de ovan beskrivna utföringsformerna har exempel på tändaren och detonatom visats och är det obehövligt att säga att dessa konstruktioner ej är begränsade till utföringsforrnenia.

Exempelvis kan tändaren vara en som har en digital tidregulator försedd med en solida tillståndets oscillator och är i stånd att uppnå målet för föreliggande uppfmning. Vidareär konstruktionen hos detonatom baserad på tändaren, som är försedd med tändenheten, ej särskilt begränsad utan kan vara en som har en tändenhet åstadkommande initiering genom tändning av initieringsladdningen. Här menas med initieringsenhet en som har åtminstone en initieringsladdning och om nödvändigt en basladdning.

Den elektroniska fördröjningständaren och elektriska detonatom enligt föreliggande uppfinning kan säkert och med framgång inspekteras beträffande tändkretsen i form av produkten, kan uppvisa ett tillförlitligt initieringssystem, uppnå en kompakt utformning acceptabel för marknaden och vidare genom användande av en särskild substans som tändladdning, uppnå en precision hos initieringstiden av i 0,5 ms, därvid möjliggörande precis och tillförlitlig sprängkontroll.

P3299SSE00/UP/BmA

Claims (14)

10 15 20 25 30 513 376 18. Patentkrav

1. Elektronisk fördröjningständare innefattande: en tândkondensator (102) för lag- ring av en energi erfordrad för tändning genom påförande av en spänning från en yttre energikälla, en elektronisk tidregulatorenhet (103) anordnad med en fasta tillståndets oscil- lator för avgivande en utsignal efter en på förhand inställd fördröjningstid, en ornställnings- enhet (104) för överförande av tändenergin vid utsignalen, och en tändenhet (107) med en tändladdning (106) som tänder vid mottagande av tändenergin Överförd av omställarenheten, k ä n n e t e c k n a d av att tändladdningen innehåller så effektiva ingredienser som: (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfnat, diazodiriitrofenol, tetracen, silvera- zid och blyazid; (b) en blandning av diazonitrofenol och kaliumklorat; (c) en blandning av zirkonium och kaliumperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kalium- hexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt och åtminstone någon av kaliumperklorat och kaliumbikromat.

2. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen är basiskt blystyfnat.

3. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda basiska blystyfnatsyra är en speciell sådan med en partikeldiameter om mindre än 150 pm.

4. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet i tändladdningen (106) är en blandning av zirkonium och kaliumperklo- rat och ett viktförhållande hos båda substanserna är 4:6 till 6:4.

5. Elektronisk fördröjningständare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av zirkonium och kalium- perklorat och ett viktförhållande hos båda substanserna är 3:7 till 6:4.

6. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av åtminstone någon av kali- umhexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt med kaliumperklorat, och ett viktförhållan- de hos båda substansema är 3:7 till 5:5.

7. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av åtminstone någon av kali- umhexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt med kaliumbikromat och ett viktförhâllande hos båda substanserna är 1:9 till 4:6. \\SPB\VOL3\usersiYA\DOK\word-dok\up\p32995 pkrav .doc ' 10 15 20 25 513 376 M.

8. Elektronisk fördröjningständare enligt något av föregående krav och med en ini- tieringsenhet (110) som initierar explosion vid tändning av tändladdningen (106), k ä n - n e t e c k n a d av att nämnda tändladdning (106) innehåller så effektiva ingredienser som: (a) åtminstone en vald ur gruppen bestående av blystyfnat, diazodinitrofenol, tetracen, silverazid och blyazid; (b) en blandñingi av diazodinitrofenol och kaliumklorat; (c) en bland- ning av zirkonium och kaliumperklorat; eller (d) en blandning av åtminstone någon av kali- umhexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt och åtminstone en av kaliumperklorat och kaliumbikromat.

9. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 8, k å n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är basisk blystyfnat.

10. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den basiska blystyfnaten är i form av partiklar med en partikeldiameter mindre än 150 pm.

11. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av zirkonium och kalium- perklorat och ett viktförhållande hos båda substanserna är 4:6 till 6:4.

12. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av zirkonium och kalium- perklorat och ett viktförhâllande hos båda substanserna är 3:7 till 6:4.

13. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det effektivam innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av åtminstone någon av kaliumhexacyanoferrat och kaliumhexacyanokobolt med kaliumperklorat och ett viktförhål- lande av hos båda substanserna är_3:"7_till 5:5.

14. Elektronisk fördröjningständare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det effektiva innehållet hos tändladdningen (106) är en blandning av åtminstone någon av kaliumhexacyanoferrat och kaliumlrešacyanokobolt med kaliumbikromat och ett viktförhål- lande hos båda substanserna är 1:9 till 4:6. \\SPB\VOL3\use rsYYA\DOK\word-dok\up\p32995 pkrav .doc '