Детонаторы, имеющие вводы со многими линиями

 

Изобретение относится к области взрывных работ. Технический результат: повышение надежности срабатывания. Детонатор согласно изобретению содержит выходную секцию, оболочку, образующую замкнутое пространство, целевой заряд, содержащий, по меньшей мере, выходной взрывной заряд, расположенный внутри оболочки в выходной секции детонатора. Кроме того, детонатор содержит ввод, выполненный в виде двух линий, которые входят в оболочку, причем обе линии являются входными линиями передачи сигнала. Обе линии выполнены с одним или несколькими участками в виде петли. Инициирование детонатора осуществляют за счет передачи инициирующего сигнала к целевому заряду по множеству линий, по меньшей мере, двум. При этом подачу сигнала осуществляют в участок входной линии, выполненный в виде петли и имеющий два конца, установленные в детонаторе. 2 с. и 11 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к не электрическим детонаторам для использования при передаче сигналов инициирования взрыва и, в частности, к детонаторам, имеющим вводы со многими линиями.

Уровень техники Детонаторы используют в качестве усилителей сигналов для передачи сигналов инициирования с одного вида линии на другую или для инициирования различных типов взрывных зарядов, при этом особым примером является инициирование промежуточного детонатора для заложенных в буровое отверстие взрывных зарядов при проведении взрывных работ. Обычный детонатор содержит продолговатую оболочку, имеющую один закрытый конец и один открытый конец. Взрывной выходной заряд размещается в закрытом конце оболочки, в оболочке между открытым концом и выходным зарядом может находиться замедлитель. Выходной заряд и устанавливаемый по выбору замедлитель можно совместно обозначать как целевой заряд. Единственная входная линия, которая может состоять из отрезка низкоэнергетического детонирующего шнура, низкоскоростной сигнальной трубки, или ударной трубки, проходит через открытый конец оболочки и закреплена в ней закрытым концом входной линии, расположенным внутри детонатора вблизи целевого заряда, так что если линию зажигают, то инициирующий сигнал передается с закрытого конца на целевой заряд.

В патенте США 4911076, выданном Роу 27 марта 1990 г., раскрыт замедляющий детонатор, имеющий две линии ударных трубок, концы которых расположены с возможностью передачи сигнала на замедлитель детонатора. Ни одну из линий нельзя использовать как линию входного сигнала для инициирования замедлителя и затем взрывного выходного заряда детонатора. После предусмотренной задержки происходит инициирование выходного заряда детонатора, за счет чего инициируется выходной сигнал в другой линии ударной трубки. Так как концы обоих линий ударных трубок расположены с возможностью сигнальной связи с замедлителем, то входной сигнал, излучаемый любой линией, приводит к инициированию замедлителя и затем выходного заряда. Однако Роу требует, чтобы концы обеих линий, излучающие сигналы, были изолированы, так, что если одна линия, выбранная в качестве входной линии, зажигает замедлитель, то вторая линия не имеет преждевременного выходного сигнала, инициированного в ней, а выходной сигнал будет инициирован только при инициировании выходного взрывного заряда после окончания периода задержки.

Патент США 3885499, выданный 27 мая 1975 г. Харлей, патент США 3939772, выданный 24 февраля 1976 г. Зерби, и патент США 4073235, выданный 14 февраля 1978 г. Хоплеру, юн. , относятся каждый к не электрически инициируемым взрывным капсюлям, т. е. детонаторам, которые имеют две трубки, входящие в оболочку детонатора. В каждом случае одна трубка передает взрывчатую газовую смесь в оболочку детонатора, а другая представляет собой проводник, выходящий из оболочки детонатора, для передачи взрывчатой газовой смеси или продувочного газа наружу из оболочки детонатора. Детонаторы согласно этим трем патентам инициируются посредством инициирования взрывной газовой смеси и спаренные трубки, соединенные с каждой оболочкой, служат проводниками для прохождения газовой взрывчатой смеси через несколько последовательно установленных детонаторов, т.е. к расположенным далее детонаторам.

Патент США 4485741, выданный 4 декабря 1984 г. Моору и др., описывает детонатор и усилительное устройство, в котором детонатор инициируется через трубку передачи сигнала, которая принимает инициирующий сигнал от детонирующего шнура, расположенного ниже по линии. В варианте выполнения изобретения согласно фиг.2С трубка передачи сигнала проходит петлей вокруг небольшой секции детонирующего шнура, где оба завязаны в узел. В варианте выполнения изобретения по фиг.2D конец трубки передачи сигнала проходит петлей вокруг детонирующего шнура и значительная часть трубки передачи сигнала расположена параллельно вблизи детонирующего шнура. Изобретение Моора и др. является типичным примером хорошо известных средств в взрывном деле для передачи инициирующих сигналов от детонирующих шнуров к трубкам передачи сигналов, например к ударным трубкам, посредством расположения детонирующего шнура с возможностью передачи сигнала на ударную трубку и поджигания шнура.

Сущность изобретения Согласно настоящему изобретению предусмотрен детонатор, имеющий выходную секцию и содержащий следующие компоненты. Оболочка образует замкнутое пространство, внутри которого в выходной секции расположен целевой заряд, содержащий, по меньшей мере, взрывной выходной заряд. Ввод, например, выполненный из ударной трубки, входит в детонатор и закреплен в нем, при этом ввод имеет, по меньшей мере, две входные линии передачи сигналов, которые входят в оболочку и заканчиваются излучающими сигналы концами, расположенными внутри оболочки с возможностью сигнальной связи с целевым зарядом.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения ввод содержит один или более, например два образующих петлю сегмента входной линии, каждый из которых содержит изогнутую часть, соединяющую два плеча, входящих в оболочку и заканчивающихся излучающими сигналы концами.

В другом варианте выполнения настоящего изобретения ввод может содержать, по меньшей мере, две отдельные нити линии передачи сигналов, при этом каждая линия имеет противоположные первый и второй концы, при этом первый излучающий сигнал конец каждой нити линии расположен внутри оболочки с возможностью сигнальной связи с целевым зарядом, а второй конец каждой нити линии расположен снаружи оболочки.

В одном варианте выполнения изобретения целевой заряд содержит дополнительно замедлитель, соединяющий ввод и взрывчатый выходной заряд для передачи инициирующего сигнала, т.е. замедлитель расположен между вводом и взрывным выходным зарядом.

Согласно частному варианту настоящего изобретения детонатор имеет входную секцию и оболочка имеет закрытый конец на выходной секции детонатора и открытый конец, который герметизирован с помощью герметизирующего средства и расположен во входной секции детонатора. В этом варианте выполнения входная линия передачи сигналов проходит в оболочку через ее открытый конец.

Согласно другому варианту настоящего изобретения предлагается способ инициирования детонатора, имеющего расположенный в нем целевой заряд, содержащий, по меньшей мере, взрывной выходной заряд, имеющий размеры и конфигурацию, позволяющие производить инициирование посредством передаваемого на него входного сигнала с помощью множества линий передачи сигналов, имеющих излучающие сигналы концы, расположенные с возможностью сигнальной связи с целевым зарядом, способ, содержащий передачу, например, по существу, одновременную передачу, по меньшей мере, двух инициирующих сигналов к целевому заряду.

Согласно другому варианту изобретения, способ содержит дополнительно передачу, по меньшей мере, четырех инициирующих сигналов к целевому заряду.

Согласно другому варианту настоящего изобретения предусматривается, что целевой заряд содержит, кроме того, замедлитель, имеющий выбранный период задержки и расположенный между излучающими сигналы концами входных линий передачи сигналов и выходным зарядом, и способ содержащий передачу инициирующих сигналов к замедлителю и через замедлитель к выходному заряду. Таким образом, прохождение инициирующих сигналов между излучающими сигналы концами входных линий и выходным зарядом замедляется на выбранный период задержки.

Другие варианты изобретения раскрыты в последующем описании и чертежах.

Как используется здесь и в формуле изобретения, понятие "входная линия", используемое в связи с детонатором, относится к линии передачи сигналов, которая имеет один конец, закрепленный в детонаторе, для передачи инициирующего сигнала к детонатору.

Понятие "нить", используемое в связи с вводом в детонатор, обозначает ввод, имеющий два конца, из которых только один закреплен в детонаторе.

Понятия "петлевой сегмент входной линии", "петлевой ввод" и "ввод в виде проушины" относятся к сегменту линии передачи сигналов, имеющей два конца, из которых оба закреплены в детонаторе. Таким образом, петлевой сегмент входной линии образует две входные линии для детонатора.

Понятие "ввод" относится собирательно ко всем входным линиям детонатора.

Краткое описание чертежей На чертежах изображено: фиг. 1 - боковая проекция с частичным разрезом замедляющего детонатора согласно одному варианту выполнения изобретения; фиг. 1А и 1В - поперечный разрез в увеличенном по сравнению с фиг.1 масштабе вдоль линии А-А и В-В на фиг.1; фиг. 1С - вид, аналогичный фиг.1, мгновенно действующего детонатора согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения; фиг. 2А и 2В - боковые проекции альтернативных вариантов выполнения детонатора с двумя входными линиями согласно настоящему изобретению, показывающие в разрезе детонирующий шнур, расположенный с возможностью сигнальной связи с вводом; фиг.3А, 3В и 3С - боковые проекции трех альтернативных вариантов выполнения детонатора согласно настоящему изобретению, показывающие на фиг.3А и 3В в разрезе детонирующий шнур, расположенный с возможностью сигнальной связи с вводами; фиг. 4 - схематичный поперечный разрез усилительного заряда, внутри которого расположен детонатор согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг. 4А - вид, идентичный виду по фиг.4, однако в уменьшенном размере, детонатора согласно другому варианту выполнения изобретения;
фиг. 5 - перспективная проекция скользящего блока, используемого для размещения детонатора согласно настоящему изобретению внутри усилительного заряда;
фиг.5А - вид сверху на опорную пластину скользящего блока по фиг.5;
фиг. 5В - вид, аналогичный виду по фиг.5А, показывающий ввод детонатора по фиг.2А в месте расположения на опорной пластине; и
фиг. 5С - вид, аналогичный виду по фиг.5В, показывающий ввод детонатора на фиг.2В в месте расположения на опорной пластине.

Подробное описание изобретения и предпочтительных вариантов его выполнения
Настоящее изобретение относится к детонаторам, имеющим повышенную надежность инициирования. Как указывалось выше, обычные детонаторы имеют ввод, содержащий одиночную входную линию передачи сигналов, которая проводит инициирующий сигнал от задающего устройства к детонатору, в частности, к целевому заряду, содержащемуся внутри детонатора. Задающее устройство может быть любым пригодным устройством, как, например, искровым игнайтером (в этом случае ввод должен быть ударной трубкой), другим детонатором, детонирующим шнуром или т.п. Целевой заряд в случае мгновенно срабатывающего детонатора содержит взрывной выходной заряд, который как обычно включает первичное взрывчатое вещество, как, например, азид свинца, и вторичное взрывчатое вещество, как, например, PETN. В случае замедленного детонатора, целевой заряд содержит замедлитель, хорошо известный пиротехнический замедлитель или электронный замедлитель, который будет описан ниже. Согласно настоящему изобретению детонатор снабжен вводом, содержащим, по меньшей мере, две входных линии, с помощью которых передают множество, предпочтительно, одновременных или, по существу, одновременных инициирующих сигналов к целевому заряду детонатора. Образующаяся избыточность в передаче инициирующего сигнала к детонатору повышает надежность, так как отказ одной из линий не является фатальным, так как достаточно одному из множества инициирующих сигналов достичь целевого заряда. Таким образом, устраняется зависимость от единственной входной линии для инициирования детонатора.

Настоящее изобретение может быть реализовано посредством создания детонатора с вводом, содержащим множество, т.е. по меньшей мере, две входные линии передачи сигналов, которые проходят через открытый конец оболочки детонатора и заканчиваются одиночными излучающими концами, которые расположены с возможностью сигнальной связи с целевым зарядом внутри детонатора. Например, ввод может содержать один или более петлевых сегментов входной линии, каждый из которых имеет изогнутую часть, соединяющую две плечевые части, при этом концы обеих плечевых частей закреплены внутри детонатора, создавая, таким образом, две входные линии. В качестве альтернативного решения ввод может содержать, по меньшей мере, две отдельные нити линии передачи сигналов, при этом каждая нить имеет противоположные концы, один из которых (излучающий сигналы конец) закреплен внутри детонатора, а другой конец герметизирован в точке, удаленной от детонатора. Входные линии содержат, предпочтительно, отрезки ударной трубки, имеющие внешний диаметр не более 2,380 мм (0,0937 дюйма), например, внешний диаметр, равный примерно 0,397-2,380 мм (0,0156-0,0937 дюйма), и соотношение внутреннего диаметра трубки к радиальной толщине стенки трубки, примерно, от 0,18 до 2,5. Внутренний диаметр трубки может составлять, примерно, 0,198-1,321 мм (около 0,0078-0,0520 дюйма). Поверхностная плотность порошка реактивного материала, содержащегося внутри отверстия трубки, может быть, но не должна быть, значительно меньше плотности, которая согласно уровню техники считалась минимально допустимой поверхностной плотностью порошка. Такая ударная трубка описана в находящейся одновременно на рассмотрении заявке на патент 08/380 839, заявленной 30 января 1995 г. на имя Е.Л. Глэдден и др., "Огнепроводный шнур с улучшенной передачей сигнала" (реестровый Р-1385).

На фиг. 1 показан вариант выполнения замедленного детонатора согласно настоящему изобретению, обозначенного в целом позицией 10 и содержащего продолговатый трубчатый корпус или оболочку 12, выполненную из подходящей пластмассы или металла, например полупроводящего пластического материала, или, как показано в изображенном варианте выполнения, из металла, например алюминия или меди. Детонатор 10 имеет входную секцию 11 и выходную секцию 15, и оболочка 12 имеет закрытый конец 12а, образующий конец выходной секции 15, и противоположный, открытый конец 12b на входе входной секции 11. На закрытом конце 12а оболочка 12 выполнена в виде непрерывной стенки. Открытый конец 12b открыт для обеспечения ввода компонентов внутрь оболочки 12 и герметизирован с помощью втулки 28 и обжимки 32, как будет описано ниже. В изображенном варианте выполнения ввод 29 состоит из двух входных линий 30, 31 передачи сигналов, каждая из которых заканчивается соответствующим излучающим сигналы концом 30а, 31а. Ввод 29 закреплен внутри оболочки 12 описанным более подробно ниже образом.

Целевой заряд, в целом обозначенный позицией 14, расположен внутри оболочки 12 и состоит из пиротехнического замедлителя, содержащего уплотнительный элемент 16 и замедляющий элемент 20, и из взрывного выходного заряда, содержащего первичный и вторичный заряды 22, 24, соединенные все последовательно и заканчивающиеся в закрытом конце 12а детонатора 10. Взрывной выходной заряд 22, 24 расположен внутри и фактически образует выходную секцию 15. Заряд 22 первичного взрывчатого вещества может содержать любое подходящее первичное взрывчатое вещество, например, азид свинца или диазодинитрофенол, и заряд 24 вторичного взрывчатого вещества может содержать любое подходящее вторичное взрывчатое вещество, например PETN. Для специалистов понятно, что целевой заряд 14 может включать большее или меньшее число элементов, чем показано на фиг.1. Так, например, можно отказаться от уплотнительного элемента 16 и замедляющего элемента 20, так что целевой заряд 14 содержит только один или несколько взрывных зарядов, таких как первичный и вторичный заряды 22, 24 для создания мгновенно срабатывающего детонатора. Такой мгновенно срабатывающий детонатор 10' показан на фиг.1С, из которой следует, что он идентичен замедленному детонатору 10 за исключением того, что замедлитель (уплотнительный элемент 16 и замедляющий элемент 20) удалены и поэтому оболочка 12' имеет меньшую длину, чем оболочка 12 варианта согласно фиг.1. Другие компоненты мгновенно срабатывающего детонатора 10' идентичны компонентам детонатора 10, обозначены одинаковыми позициями и поэтому не требуют детального описания. В целом, можно использовать любой известный тип конструкции детонатора совместно с изобретением, включая типы, снабженные электронными замедлителями. Такие электронные замедлители могут быть использованы с любым подходящим типом ввода, например вводом, выполненным из ударной трубки или мгновенно сгорающей трубки, который используют для передачи не электрического, например импульсного сигнала (который может быть усилен или создан небольшим усилительным взрывным зарядом внутри оболочки детонатора) для генерации электрического сигнала посредством приложения (по желанию усиленного) импульсного сигнала к пьезоэлектрическому генератору. Результирующий электрический сигнал передается на электрическую схему, которая включает в себя счетчик для обеспечения времени задержки, после чего приводится в действие конденсаторная схема для инициирования выходного взрывного заряда. Такие электронные замедлители и содержащие их детонаторы раскрыты в патенте США 5377592 "Импульсный блок задержки", выданный 3 января 1995 г. К.А. Роде и др., и в патенте США 5435248 "Цифровой замедленный детонатор с увеличенным диапазоном задержки", выданном 25 июля 1995 г. Р.Г. Палланку и др. Содержание этих патентов включается в данное описание посредством ссылки на них. Следовательно, целевой заряд 14 может иметь в замедленных детонаторах либо пиротехнический, либо электронный замедлитель в качестве непосредственной цели для сигнала, передаваемого вводом 29, или целевой заряд 14 может иметь в мгновенно срабатывающих детонаторах взрывной заряд в качестве непосредственной цели.

Как показано на фиг.1А и 1В, уплотнительный и замедляющий элементы 16, 20 целевого заряда 14 содержат каждый соответствующий пиротехнический сердечник 16а и 20а, заключенный в подходящее соответствующее покрытие 16b и 20b. Покрытия 16b и 20b как обычно содержат материал, который можно легко деформировать давлением или обжимом, как, например, свинец или сплав олова со свинцом или подходящий полимерный материал ("пластик"). Таким образом, можно выполнить обжимку 26 в оболочке 12 с одновременной легкой деформацией покрытия 16b, герметизируя и фиксируя таким образом целевой заряд 14 внутри оболочки 12. В качестве альтернативного решения покрытие 16b можно сжать продольно внутри оболочки 12 для расширения и герметизации покрытия по отношению к внутренней стенке оболочки, или размеры покрытия могут быть выбраны так, чтобы обеспечить плотную посадку внутри оболочки 12.

Целевой заряд 14 занимает только часть длины оболочки 12 и расположен вблизи ее закрытого конца 12а. Открытый конец 12b оболочки 12 закрыт уплотнительным средством, содержащим в показанном варианте выполнения запирающую втулку 28. В открытом конце 12b размещаются конечные части линий передачи сигналов 30, 31, которые заканчиваются излучающими сигналы концами 30а, 31а. Излучающие сигналы концы 30а, 31а расположены внутри оболочки 12 и вместе с соответствующими конечными частями линий 30, 31 зафиксированы внутри оболочки 12 с помощью второй обжимки 32, выполненной на или вблизи открытого конца 12b оболочки 12 поверх запирающей втулки 28 для удержания последней и конечных частей линий 30, 31 и для герметизации внутреннего пространства оболочки 12 от окружающего пространства. В соответствии с этим, запирающая втулка 28 выполнена обычно из упругого материала, как, например, подходящей резины или эластомерного полимера. Как указано выше, линии 30, 31 могут быть любыми подходящими линиями передачи сигналов, как, например, трубки с низкой скоростью (мгновенно сгораемые) передачи сигналов или детонирующий шнур с низкой энергией или ударная трубка, в показанном варианте выполнения - ударные трубки. Как хорошо известно, ударная трубка содержит либо ламинированную трубку, либо монотрубку. Ламинированная трубка обычно имеет внешнюю трубку, которая может быть выполнена из полиэтилена, экструдированную сверх или экструдированную одновременно с внутренней трубкой, которая может быть изготовлена из полимера, как, например, иономер СУРЛИН^ТМ, к которому приклеивается реакционный порошок, например смесь порошкового алюминия и порошкообразное взрывчатое вещество, как, например, НМХ (циклотетраметилентетранитрамина). Напыленный реакционный порошок прилипает к внутренней стенке, образованной внутренней поверхностью ударной трубки.

Изолирующий элемент 34 расположен между излучающими сигналы концами 30а, 31а входных линий 30, 31 и входным концом целевого заряда 14, который в варианте выполнения по фиг.1 является концом уплотнительного элемента 16, который обращен в сторону открытого конца 12b оболочки 12. Как хорошо известно специалистам, изолирующий элемент 34 выполняют из полупроводящего материала, так что любой статистический электрический заряд, который возникает в ударных трубках, включая линии 30, 31, замыкается на оболочку 12 с помощью изолирующего элемента 34, и таким образом отводится от целевого заряда 14 для предотвращения непреднамеренной детонации. Следует понимать, что хотя показанные на фиг. 2А-4 и фиг. 5В и 5С вводы представляют собой короткие вводы, ввод 29 может быть достаточно длинным, порядка 100 метров или около этого. Изолирующий элемент 34 имеет цилиндрический в целом корпус, который образует центральное отверстие, имеющее входной конец для сцепления с излучающими сигналы концами 30а, 31а и разрядное отверстие 56 на противоположном конце, при этом разрядное отверстие 56 отделено от входного конца изолирующего элемента 34 с помощью разрываемой мембраны 42. Инициирующие сигналы, излучаемые концами 30а, 31а разрывают мембрану 42 и проходят через разрядное отверстие 56 для инициирования целевого заряда 14. В показанном варианте выполнения это происходит посредством инициирования уплотнительного элемента 16, который в свою очередь инициирует замедляющий элемент 20 и затем взрывные заряды 22, 24.

В обычном детонаторе, излучающий сигналы конец единственного ввода линии передачи сигналов расположен у входного конца центрального отверстия изолирующего элемента 34. В противоположность этому, согласно настоящему изобретению входной конец изолирующего элемента 34 взаимодействует с излучающими сигналы концами двух или более входных линий передачи сигналов, каждая из которых достаточна для инициирования целевого заряда 14. Так как ни одна из входных линий передачи сигналов не используется для передачи выходного сигнала от детонатора, то не только нет необходимости закрывать излучающие сигналы концы 30а, 31а входных линий, как это имеет место в указанном выше патенте Роу США 4911076, но это бы даже противоречило целям настоящего изобретения. Оставление открытыми излучающих сигналы концов 30а, 31а обеспечивает большую силу сигнала для удара по целевому заряду 14, так как сила сигнала не расходуется на пробивание герметизированного конца, как это необходимо в патенте Роу. Кроме того, наличие двух или более входных линий передачи сигналов увеличивает надежность детонатора 10 посредством обеспечения избыточных входных сигналов.

На фиг.2А и 2В показаны альтернативные варианты выполнения детонаторов с коротким вводом согласно настоящему изобретению. В детонаторе 10а по фиг.2А ввод 29а состоит из входных линий 30 и 31 передачи сигналов, каждая из которых содержит отдельные сегменты или нити ударных трубок, при этом каждый сегмент имеет два конца. Один конец каждой нити ударной трубки является излучающим сигналы концом, не показанным на фиг.2А и 2В, но соответствующим излучающим сигналы концам 30а и 31а по фиг.1 и 1С. Входные линии 30, 31 выходят наружу из открытого конца 12b оболочки 12 детонатора 10 на подходящее расстояние и заканчиваются соответственно дальними концами 30b, 31b. Дальние концы 30b, 31b герметизированы уплотнениями 33, 35, так что полое пространство ударной трубки не соединено с окружающим пространством. Так как ударная трубка выполнена обычно из термопластичного полимерного материала, то можно использовать ультразвуковую сварку или другой подходящий способ для герметизации дальних концов 30b, 31b. Обе входные линии 30 и 31 расположены с возможностью сигнальной связи с линией задающего сигнала, как, например, с детонирующим шнуром 60, показанным в поперечном разрезе на фиг.2А и 2В. Таким образом, при инициировании задающей линии инициирующие сигналы зажигаются в обеих входных линиях 30 и 31, так что детонатор 10а принимает два, по существу, одновременных инициирующих сигнала для зажигания его целевого заряда, не показанного на фиг.2А и 2В, однако аналогичного целевому заряду 14 по фиг.1 и 1С.

В показанном на фиг.2В варианте выполнения ввод (или проушный ввод) 29b состоит из входных линий 30 и 31 передачи сигналов, которые содержат противоположные плечи или концы сегмента линии, изогнутых в петлю для образования изогнутой части 29b', соединяющей плечи, что создает входные линии 30 и 31 в этом варианте выполнения. В качестве альтернативного решения петлевой ввод может быть выполнен с помощью совместной герметизации удаленных концов (30b, 31b по фиг.2А) двух отдельных линий передачи сигналов (например, 30 и 31 по фиг. 2А), так что удаленные концы соединяются вместе, например внутри герметизирующего наконечника (не показан). Задающая линия, т.е. детонирующий шнур 160 может проходить через петлю, образованную вводом 29b, как показано на фиг. 2В, и может быть размещен внутри петли, так что он будет иметь две контактные точки с вводом 29b для инициирования входных сигналов одновременно в двух точках внутри петли ввода 29b. Это повышает надежность передачи сигнала с детонирующего шнура 60 или 160 на ввод 29а или 29b, так как даже если передача сигнала не произойдет в одной из точек контакта, то она сработает в другой точке. Если детонирующий шнур расположен с прилеганием к внутренней дуге изогнутой части 29b', как показано с помощью детонирующего шнура 160 на фиг. 2b, то согласованный контакт достигается между половиной периферии детонирующего шнура 160 и вводом 29b. Обеспечение такого согласованного контакта является другим путем для улучшения передачи сигналов с детонирующего шнура на ввод. Кроме того, если (а) детонирующий шнур расположен с внешней стороны петлевого ввода (как показано штриховыми линиями 160 на фиг.2В), так что он инициирует сигнал только в одной точке петли, или (b) если только одна из точек контакта, существующих с детонирующим шнуром 160 внутри петли, будет инициирована с помощью детонирующего шнура 160, или (с) если согласованный контакт установлен между детонирующим шнуром и петлевым сегментом входной линии, то детонатор 10b получит два инициирующих сигнала, так как сигнал, инициированный в петлевом вводе 29b, пройдет в обоих направлениях от точки инициирования и затем через линии 30, 31 передачи сигнала для излучения на обоих излучающих сигналы концах (не показаны на фиг.2В). Таким образом, одинаковая избыточность входного сигнала достигается в варианте выполнения по фиг.2В при одном удачном инициировании, которая достигается в варианте выполнения по фиг.2А при двух успешных инициированиях. Поэтому петлевой вариант выполнения по фиг.2В является предпочтительным по сравнению с вариантом выполнения с несколькими нитями по фиг.2А. Другой причиной такой предпочтительности является то, что так как оба конца плеч петлевого ввода 29b закреплены в детонаторе 10b, то нет необходимости в отдельной операции герметизирования удаленных концов ударной трубки линии передачи сигналов, как это необходимо делать в варианте выполнения по фиг.2А. Кроме того, закрепление обоих концов сегмента ударной трубки во входном конце детонатора обеспечивает более надежный барьер против проникновения в трубку масла, воды и других загрязнений из окружающего пространства, чем герметизация удаленного конца стандартной входной линии. В испытаниях, проведенных заявителем, детонаторы, имеющие только петлевой ввод, и детонаторы, имеющие ввод с отдельными нитями, были погружены в масло соответственно в течение 16 часов при температуре 175^oF (80^oC) и в течение 12 часов при температуре 160^oF (71^oС). После этого детонаторы были опробованы и детонаторы, имеющие петлевой ввод, детонировали более надежно, чем детонаторы, имеющие стандартный ввод. Это показывает, что детонаторы с петлевым входом могут получить предпочтение, если детонаторы подвергаются внешнему загрязнению в длительный период времени, т. е. если детонатор находится в загрязненном окружении, например в масле перед приведением в действие.

Следует отметить, что несколько точек контакта могут быть достигнуты при расположении детонирующего шнура с внешней стороны петли ввода 29b, как это показано на фиг. 2В, посредством расположения детонирующего шнура так, как это показано для детонирующего шнура 260, который поддерживает контакт с каждой из линий 30, 31 передачи сигналов. В качестве альтернативного решения детонирующий шнур 360 может быть продет через проушину петли для поддержания аналогичной площади контакта с каждой из линий 30, 31 передачи сигналов.

Взаимосвязь между детонирующим шнуром и вводом поддерживается любым подходящим средством, предпочтительный вариант выполнения которого описан ниже с помощью фиг.5-5С, которые иллюстрируют использование ввода с несколькими линиями согласно изобретению в совокупности со скользящим блоком усилительного заряда.

На фиг.3А, 3В и 3С показаны другие варианты выполнения изобретения, содержащие соответственно детонаторы 10с, 10d и 10е, в каждом из которых ввод содержит ударную трубку. На фиг.3А ввод 29с состоит из линий 30, 30', 31, 31', что составляет в целом четыре отдельные линии передачи сигналов, содержащих четыре отдельных нити ударной трубки, каждая из которых имеет излучающий сигналы конец (не показан на фиг.3А-3С, однако аналогичны излучающим сигналы концам 30а, 31а по фиг.1 и 1С), закрепленный в детонаторе, и дальний, герметизированный конец 30b, 30b', 31b, 31b'. Вариант выполнения по фиг. 3В имеет ввод 29d', который также имеет четыре линии передачи сигналов, однако они образованы двумя петлевыми сегментами, один из которых создает входные линии 30", 31" передачи сигналов, а другой - линии 30"', 31"' передачи сигналов. Вариант выполнения по фиг.3С имеет ввод 29е, имеющий три линии передачи сигналов, создаваемых в данном случае с помощью входной линии 30 с одной нитью и петлевым сегментом входной линии, который образует входные линии 30" и 31". Вариант выполнения по фиг.3С показывает, что многонитевая входная линия и петлевой сегмент входной линии могут быть использованы в одном детонаторе. Другие части вариантов выполнения по фиг.2А, 2В и 3А-3С идентичны или аналогичны вариантам выполнения по фиг.1 и 1С, поэтому обозначены одинаковыми позициями и не описываются детально.

На фиг.4 схематично показано типичное окружение при использовании детонатора с множественным вводом согласно настоящему изобретению. На фиг.4 показан усилительный заряд 36, расположенный над слоем забоечного материала 38 в буровом отверстии (не обозначено отдельной позицией). Усилительный заряд 36 может иметь любую форму, однако показан в виде простого кругового цилиндра, и имеет образованные в нем проходящий вниз колодец 37 и колодец 39 для детонатора. Проходящая вниз линия детонирующего шнура 62 проходит через буровой заряд 40, который представляет собой, обычно, нитрат аммония в смеси с мазутом (ANFO) или другой подходящий заряд (например, эмульсия), затем через усилительный заряд 36 по проходящему вниз колодцу 37, затем через забоечный материал 38 и далее по буровому отверстию к следующему усилительному заряду (не показан) при многоступенчатом расположении зарядов. Нижняя часть усилительного заряда 36 имеет такие размеры и конфигурацию, чтобы можно было разместить скользящий блок (не показан на фиг.4 для более ясной иллюстрации, однако описан ниже), который удерживает детонатор 110, который имеет ввод 12а, который содержит четыре линии передачи сигналов, образованных двумя петлевыми сегментами входных линий, выполненных из ударной трубки. Ввод 129 расположен с возможностью сигнальной связи с детонирующим шнуром 62, который проходит внутри обеих петель ввода 129. Подходящий скользящий блок, такой как показан на фиг.5, можно использовать для удержания детонатора 110 внутри колодца 39 для детонатора. Как будет описано ниже, скользящий блок может иметь также экранирующую трубку (например, экранирующую трубку 46 на фиг.5) для защиты детонатора 110, усилительного заряда 36 и его проходящего вниз колодца 37 от повреждений от взрывной силы детонирующего шнура 62. Если усилительный заряд 36 или его проходящий вниз колодец 37 будут повреждены при детонации детонирующего шнура 62, то это отрицательно сказывается на надежности инициирования детонатора 110. Это и другие преимущества скользящего блока 44 описаны подробно в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент 08/548813, поданной 11 января 1996 г. на имя Дэниел П.Сутула, юн. и др., "Способ и устройство для передачи инициирующих сигналов" (реестровый Р-1451).

На фиг.4А показано то же окружение, что и на фиг.4, одинаковые части обозначены одинаковыми позициями и детально здесь не описываются. На фиг.4А детонатор 110' имеет ввод 129', который содержит многонитевые линии 130, 131 передачи сигналов, которые проходят по проходящему вниз колодцу 37 параллельно и в контакте с детонирующим шнуром 62. Хотя на фиг.4А показаны только две многонитевые линии передачи сигналов, можно использовать также три или четыре, например, используя детонатор 10с по фиг.3А в качестве детонатора 110' по фиг.4А. Можно заметить, что достигается очень большая площадь контакта между вводом 129' (или вводом 29а по фиг.2А или вводом 29с по фиг.3А) и детонирующим шнуром 62, что в большой степени повышает надежность передачи сигнала к вводу с помощью детонирующего шнура.

На фиг. 5 показано в объемной проекции дно скользящего блока, используемого для удержания детонатора на месте внутри усилительного заряда при размещении согласно фиг.4, при этом скользящий блок показан в увеличенном масштабе по сравнению с фиг.4. Скользящий блок 44 приспособлен для использования с усилительным зарядом, заключенным во внешнюю оболочку, которая имеет на себе такие средства, как вырезы, расположенные внизу усилительного заряда, который зацепляется выступами 64 для установки скользящего блока 44 и расположенного в нем детонатора внутри усилительного заряда, как описано более подробно в находящейся одновременно на рассмотрении заявке на патент 08/575244, поданной 16 января 1996 г. на имя Дэниел П.Сутула, юн. и др. "Скользящий элемент для усилительных взрывных зарядов" (реестровый Р-1480-2). Скользящий блок 44 содержит экранированную трубку 46, имеющую внутреннее отверстие, через которое проходит проходящий вниз детонирующий шнур. Экранирующая трубка 46 не только облегчает скольжение усилительного заряда вдоль детонирующего шнура 62, но и служит для защиты усилительного заряда 36 от повреждений, как указывалось выше, или от инициирования непосредственно от проходящего вниз детонирующего шнура, который является, предпочтительно, детонирующим шнуром низкой энергии. Если усилительный заряд 35 инициируется непосредственно от детонирующего шнура 62, то это нарушает временную последовательность, задаваемую периодом задержки, при условии, что как в большинстве случаев, детонатор является замедленным детонатором. Преждевременная детонация усилительного заряда 36, как это очевидно для специалистов, будет иметь чрезвычайно отрицательное влияние на эффективность взрывных работ.

Держатель 48 детонатора расположен параллельно экранирующей трубке 46 для удерживания детонатора, например, одного из показанных или описанных выше детонаторов. Скользящий блок 44 включает в себя также опорный зажим, содержащий опорную пластину 50, средство 52 для удерживания линий и шарнирную крышку 54, соединенную с опорной пластиной 50 с помощью шарнира 54а. На фиг.5 шарнирная крышка 54 показана в открытом положении; когда скользящий блок закрыт посредством поворота крышки 54 вокруг шарнира 54а, то крышка 54 и опорная пластина 50 образуют совместно закрытую опорную камеру 51, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть ввода детонатора. Опорная пластина 50 и крышка 54 имеют соответственно отверстия 58а, 58b, и эти отверстия находятся на одной линии друг с другом, когда крышка 54 закрыта над опорной пластиной 50, и образуют совместно проход, через который может проходить детонирующий шнур 62 (фиг.4). Внутри опорной камеры 51, образуемой при закрывании крышки 54 над опорной пластиной 50, средство 52 для удерживания линий удерживает множественные входные линии ввода удерживаемого детонатора с возможностью сигнальной связи с детонирующим шнуром, как это описано ниже более подробно.

Как схематично показано на фиг.5А, средство 52 для удерживания линий содержит выступы 66а, 66b, 66с и 66d, которые имеют такие размеры и форму, что образуют удерживающие каналы для размещения линий ввода детонатора, закрепленного в скользящем блоке 44. На противоположных сторонах отверстия 58а выступы 66а и 66b образуют области 68 сжатия, где вводы располагаются слишком близко друг к другу, чтобы позволить проходить типичному детонирующему шнуру между ними. Между областями 68 сжатия выступы 66а и 66b слегка расходятся вокруг отверстия 58а в области отклонения, что позволяет входным линиям отклоняться вокруг детонирующего шнура, проходящего через отверстие 58а.

Как показано на фиг 5В, когда детонатор 10a по фиг.2А установлен на место и входные линии 30 и 31 передачи сигналов расположены в средстве 52 для удерживания линий, области 68 сжатия заставляют линии 30 и 31 с прилеганием изгибаться вокруг детонирующего шнура 62, проходящего через отверстие 58а. Заставляя входные линии прилегать и изгибаться вокруг детонирующего шнура 62, увеличивают площадь контакта между шнуром 62 и линиями 30, 31 ввода, увеличивая тем самым надежность передачи инициирующего сигнала с детонирующего шнура 62 на ввод. Выступы 66а, 66b, предпочтительно, не упираются в линии 30, 31 в области отклонения, даже когда линии 30, 31 отклонены вокруг детонирующего шнура, т. е., они расположены с некоторым зазором от входных линий в отклоняющей области. Такой зазор помогает средству для захвата ввода избегать образования плотного контакта между входными линиями и детонирующим шнуром вследствие возможных отклонений диаметров входных линий и детонирующего шнура. Внутренняя упругость входных линий и небольшой зазор выступов 66а, 66b позволяет им находиться в слегка прилегающем контакте с детонирующим шнуром в отклоняющей области. Однако выступы 66а, 66b имеют такую форму, которая не позволяет линиям 30, 31 отклоняться в значительной мере от детонирующего шнура при инициировании детонирующего шнура, так как это приводило бы к срыву передачи инициирующего сигнала на входные линии. Вставки 70 усиливают выступы 66а, 66b в направлении продольных сил инициирования детонирующего шнура в точке, в которой линии 30, 31 контактируют с детонирующим шнуром 62, и тем самым повышают надежность передачи сигнала на ввод.

На фиг. 5С показан детонатор 10b по фиг.2В, установленный внутри скользящего блока 44 с изогнутой частью 29b', охватывающей отверстие 58а для образования продолжительного контакта между вводом 29b и детонирующим шнуром 62.

Несмотря на тесный, прилегающий контакт ввода с детонирующим шнуром 62, показанное на фиг.5В и 5С расположение обеспечивает мягкий скользящий контакт между вводом и детонирующим шнуром 62, так что облегчается скользящее перемещение усилительного заряда 36 (фиг.4А) относительно детонирующего шнура 62, при этом вес усилительного заряда 36 более чем достаточен для преодоления сил трения между детонирующим шнуром 62 и вводом, имеющим контакт с ним.

Могут использоваться другие виды расположения ввода в средстве 52 для удерживания линий, включая аналогичную кренделю конфигурацию, которая обеспечивает два прохода линий передачи сигналов ввода вблизи детонаторного шнура 62, как показано на фиг.5С, и третий проход, проходящий поперек первым двум проходам вблизи детонирующего шнура 62. Такие расположения показаны и описаны в упомянутой выше, одновременно находящейся на рассмотрении заявки на патент 08/548813, поданной 11 января 1996 г. на имя Дэниел П.Сутула, юн. и др., "Способ и устройство для передачи инициирующих сигналов" (реестровый Р-1451).

Отверстие в экранирующей трубке 46 имеет, предпочтительно, больший диаметр, чем отверстие 58а в опорном зажиме 48, и сужается, предпочтительно, до диаметра отверстия 58а для упрощения пропускания детонирующего шнура через скользящий блок. Кроме того, детонирующий шнур имеет, предпочтительно, овальную форму поперечного сечения, которое имеет более плоскую главную периферийную дугу, которая проходит вдоль главной оси овала. Ввод детонатора опирается, предпочтительно, в главную плоскую периферийную дугу детонирующего шнура. Даже более предпочтительным является то, что входная линия имеет такую главную плоскую периферийную дугу для увеличения чувствительности, и главная плоская периферийная дуга входной линии находится в контакте с детонирующим шнуром. Предпочтительные конфигурации для контакта между вводом и детонирующим шнуром описаны в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент 08/548813, поданной 11 января 1996 г. на имя Дэниел П.Сутула, юн. и др. , "Способ и устройство для передачи инициирующих сигналов" (реестровый Р-1451).

Для специалиста после чтения и усвоения приведенного выше описания понятно, что можно модифицировать скользящий блок 44 и средство 52 для удерживания линий для приспособления к различным вариантам выполнения вводов согласно настоящему изобретению, включая показанные на чертежах.

Хотя изобретение описано детально применительно к частным вариантам выполнения, понятно, что после чтения и усвоения предшествующего описания, специалист может представить себе различные изменения в описанных вариантах выполнения, поэтому все изменения включаются в объем прилагаемой формулы изобретения. Например, хотя показанные здесь вводы с несколькими линиями являются короткими по сравнению с длиной детонатора, вводы с несколькими линиями, как указывалось выше, могут иметь значительную длину, составляющую многие сотни метров, для соединения ввода детонатора с удаленным, например, на многие сотни метров от детонатора, инициирующим устройством.

Формула изобретения

1. Детонатор, содержащий выходную секцию, оболочку, образующую замкнутое пространство, целевой заряд с, по меньшей мере, выходным взрывным зарядом, расположенным внутри оболочки в выходной секции детонатора, ввод, входящий в оболочку детонатора и закрепленный внутри нее, при этом ввод выполнен в виде двух линий, которые входят в оболочку, причем одна из линий является входной линией передачи сигнала и заканчивается излучающим сигнал концом, расположенным внутри оболочки с возможностью сигнальной связи с целевым зарядом, отличающийся тем, что ввод содержит, по меньшей мере, две входные линии для передачи избыточных инициирующих сигналов к детонатору, причем излучающий сигналы конец каждой входной линии выполнен открытым и закреплен в детонаторе.

2. Детонатор по п.1, отличающийся тем, что ввод содержит один или несколько петлевых сегментов входных линий, каждый из которых содержит изогнутую часть, соединяющую два плеча, входящих в оболочку и заканчивающихся излучающими сигналы концами.

3. Детонатор по п. 2, отличающийся тем, что входные линии выполнены с двумя участками в виде петель.

4. Детонатор по п. 2, отличающийся тем, что ввод содержит, по меньшей мере, две отдельные нитевые линии передачи сигналов, при этом каждая линия имеет противоположные первый и второй концы и первый излучающий сигналы конец каждой нитевой линии расположен внутри оболочки с возможностью сигнальной связи с целевым зарядом, а второй конец каждой нитевой линии расположен вне оболочки.

5. Детонатор по п. 4, отличающийся тем, что нитевые линии выполнены в виде ударных трубок, причем второй конец каждой нитевой линии герметизирован для герметизации ударной трубки от окружающей среды.

6. Детонатор по п.1, отличающийся тем, что ввод выполнен в виде ударной трубки.

7. Детонатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что целевой заряд содержит замедлитель, соединяющий ввод и выходной взрывной заряд, для пропускания инициирующего сигнала.

8. Детонатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен входной секцией, а оболочка имеет закрытый конец, расположенный в выходной секции детонатора, а ее открытый конец герметизирован герметизирующим средством и расположен во входной секции детонатора, входные линии передачи сигнала введены в оболочку через ее открытый конец.

9. Способ инициирования детонатора, имеющего расположенный внутри него целевой заряд, содержащий, по меньшей мере, выходной взрывной заряд, который выполнен с возможностью инициирования с помощью входного сигнала, включающий передачу инициирующего сигнала к целевому заряду по линии передачи сигнала, отличающийся тем, что к целевому заряду передают по множеству линий, по меньшей мере, два инициирующих сигнала, при этом подачу инициирующего сигнала осуществляют по входной линии, у которой излучающий сигналы конец выполнен открытым и закреплен в детонаторе.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что передают, по меньшей мере, четыре инициирующих сигнала к целевому заряду.

11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что целевой заряд снабжают замедлителем, имеющим выбранный период задержки и расположенный между излучающими сигналы концами входных линий передачи сигналов и выходным зарядом, передают инициирующий сигнал к замедлителю и через замедлитель - к выходному заряду, при этом прохождение инициирующих сигналов между излучающими сигналы концами входных линий и выходным зарядом замедляют на выбранный период задержки.

12. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что одновременно передают инициирующие сигналы к целевому заряду.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что целевой заряд снабжают замедлителем, имеющим выбранный период задержки и расположенный между излучающими сигналы концами входных линий передачи сигналов и выходным зарядом, передают инициирующие сигналы к замедлителю и через замедлитель - к выходному заряду, при этом прохождение инициирующих сигналов между излучающими сигналы концами входных линий и выходным зарядом замедляют на выбранный период задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 17.12.2005

Извещение опубликовано: 20.06.2007        БИ: 17/2007

---