Электрическая взрывная сеть
Владельцы патента RU 2698350:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано при создании электрических средств и сетей подрыва взрывных зарядов. Электрическая взрывная сеть содержит источник питания и по крайней мере одну линию передачи электрического импульса с двумя зашунтированными выводами, включающую по крайней мере один электродетонатор. Шунт выполнен в виде электрически изолированной катушки индуктивности и имеет отъемную ответную часть также в виде катушки индуктивности, подключенной к источнику питания. Технический результат: повышение эксплуатационной безопасности электрической взрывной сети. 1 ил.
Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано при создании электрических средств и сетей подрыва взрывных зарядов для повышения их эксплуатационной безопасности.
Важной задачей, стоящей в данной области техники, помимо обеспечения надежности работы изделий, является обеспечение их высокой безопасности.
Известна параллельно-последовательная электрическая взрывная сеть (В.В. Матвейчук, В.П. Чурсалов, Взрывные работы: Учебное пособие. - М.: Академический проект, 2002. - 384 с.), содержащая параллельно подключаемые к источнику питания цепочки последовательно соединенных электродетонаторов. Недостатком данного устройства является отсутствие защиты от случайного попадания электричества извне на электроды электродетонаторов в течение периода подготовки к взрыву, если сеть заземлена намеренно или случайно (Граевский М.М., Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Рандеву-АМ, - 2000. - 448 с.). Защитное изолирование обоих электродов детонаторов не всегда возможно в течение достаточно короткого периода времени. Не исключено случайное попадание электричества на какой-либо из электродов электродетонаторов таким образом, что электрический ток будет протекать параллельно по электродетонаторам одной цепочки. При этом, если в цепочке два электродетонатора, то ток будет распределяться между ними примерно равномерно и величина тока, протекающего через каждый электродетонатор цепочки, будет составлять примерно половину величины подаваемого тока. При определенной пороговой величине тока может произойти преждевременный взрыв обоих электродетонаторов и взрыв зарядов (заряда).
Известна электрическая взрывная сеть (патент РФ №2541355; МПК F42B 3/10, F42C 19/12, опубл. в бюл. №4 от 10.02.2015), в которой входы зашунтированы. Недостатком конструкции известного устройства является то, что непосредственно перед проведением взрыва шунт между электрическими выводами необходимо изъять. При этом возрастает опасность преждевременного взрыва от сети при подключении источника питания в ненадлежащем состоянии, при ошибочном преждевременном подключении источника питания, при проверках сети либо при аварийном контакте с внешним электрическим источником.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении безопасности использования электрической взрывной сети.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрической взрывной сети, содержащей источник питания и, по крайней мере, одну линию передачи электрического импульса с двумя зашунтированными выводами, включающую по крайней мере один электродетонатор, применено новое техническое решение, когда шунт выполнен в виде электрически изолированной катушки индуктивности, и имеет отъемную ответную часть также в виде катушки индуктивности, подключенной к источнику питания.
Выполнение шунта в виде катушки индуктивности (далее - шунтирующей катушки), замыкающей контур линии передачи электрического импульса - контур нагрузки с электродетонаторами, позволяет сделать его несъемным, т.е. постоянно действующим, и дополнительно выполнять функцию приемника переменного или импульсного магнитного поля, формируемого при подрыве сети катушкой индуктивности, подключенной к источнику питания и состыкованной с шунтирующей катушкой. Изоляция проводника шунтирующей катушки в контуре нагрузки исключает гальванический контакт контура с внешними источниками электричества и, соответственно, протекание какого-либо тока от этих источников через электродетонаторы как до, так и после стыковки с ответной частью.
Переменный ток в контуре источника питания с частотой от 103 до 109 Гц или импульсный ток с соответствующим периодом нарастания тока формируют в катушке источника питания переменное или импульсное магнитное поле, индуцирующее в состыкованной шунтирующей катушке переменный или импульсный электрический ток с параметрами, достаточными для инициирования электродетонаторов.
Таким образом, в электрической взрывной сети реализуется индуктивный разъем, когда стыковка контуров питания и нагрузки производится не гальванически, а индуктивно, с исключением ошибочного доступа к цепи контура с электродетонаторами и сохранением его безопасного зашунтированного и изолированного состояния в течение всего времени проведения работ с сетью как до стыковки разъема, так и после вплоть до подрыва электродетонаторов.
Применение электрической взрывной сети с индуктивным разъемом во взрывоопасной газовой среде, например - в шахтах, исключает искрообразование и взрыв среды.
На фиг. 1 приведен вариант реализации схемы электрической взрывной сети с индуктивным разъемом. Позициями обозначены: 1 - линия передачи электрического импульса, 2 - электродетонатор, 3, 4 - выводы линии передачи электрического импульса, 5 - шунтирующая катушка, 6 - катушка источника питания, 7 - источник питания, 8 - контур источника питания.
Электрическая взрывная сеть с индуктивным разъемом (фиг. 1) содержит три параллельных линии 1 передачи электрического импульса к электродетонаторам 2. Общие выводы 3 и 4 линий 1 зашунтированы катушкой 5 из изолированного проводника. С катушкой 5 состыкована катушка 6 источника питания 7, замыкающая контур 8 источника питания.
Устройство функционирует следующим образом.
В исходном состоянии контур нагрузки с электродетонаторами замкнут катушкой, изолированной от окружающей среды. При этом гальваническая связь с любыми заряженными электрическим зарядом токоведущими внешними устройствами исключается.
Для приведения электрической взрывной сети с индуктивным разъемом в действие необходимо состыковать индуктивный разъем и сформировать в контуре питания электрический импульс с необходимыми параметрами. При этом в катушке индуктивности, подключенной к источнику питания, возникнет переменное магнитное поле, достаточное для возбуждения электродвижущей силы в шунтирующей катушке и импульса тока в контуре нагрузки, достаточного для инициирования электродетонаторов сети.
Для предотвращения влияния на контур нагрузки интенсивных внешних электромагнитных полей кабель контура выполняется экранированным, а на шунтирующую катушку одевается заземленный экранирующий кожух из проводящего материала, несмотря на то, что по расчетам токи наводки от мощных внешних электромагнитных полей и импульсов имеют в контуре нагрузки с шунтирующей катушкой крайне низкий уровень и не представляют опасности не только с точки зрения инициирования взрыва электродетонатора, но и его выхода из строя.
Разработана расчетно-теоретическая модель электрической взрывной сети с индуктивным разъемом, конструкция индуктивного разъема и рабочие чертежи, по которым изготовлен и успешно испытан опытный образец устройства.
Электрическая взрывная сеть, содержащая источник питания, по крайней мере одну линию передачи электрического импульса с двумя зашунтированными выводами, включающую по крайней мере один электродетонатор, отличающаяся тем, что шунт выполнен в виде электрически изолированной катушки индуктивности и имеет отъемную ответную часть также в виде катушки индуктивности, подключенной к источнику питания.
