Электрическая взрывная сеть
Владельцы патента RU 2782269:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано при создании электрических средств и сетей подрыва взрывных зарядов для применения в горном деле и строительных работах для повышения их эксплуатационной безопасности. В электрической взрывной сети, содержащей цепочки электродетонаторов в патронах с токопроводящим корпусом и замковым устройством, в цепочке два последовательно соединенных электродетонатора, содержащих внешний электрод и внутренний изолированный патроном электрод, а выводы цепочки зашунтированы. В цепочке внешние электроды электродетонаторов соединены между собой. Внутренние электроды первых электродетонаторов каждой цепочки объединены и являются первым выводом сети. Внутренние электроды вторых электродетонаторов каждой цепочки объединены и являются вторым выводом сети. Шунт и выводы цепочек изолированы от конструктивного окружения с нулевым потенциалом. Шунт может быть выполнен в виде катушки индуктивности. Техническим результатом является повышение безопасности использования электрической взрывной сети. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано при создании электрических средств и сетей подрыва взрывных зарядов для применения в горном деле и строительных работах для повышения их эксплуатационной безопасности.
Важной задачей, стоящей в данной области техники, помимо обеспечения надежности работы изделий, является обеспечение высокого уровня их безопасности.
Известно техническое решение «Электрическая взрывная сеть» (патент RU 2698350 С1, 26.08.2019, МПК F42D 1/05, F42B 3/182, Бюл. №24) с шунтированием входа во взрывную сеть с помощью электрически изолированной катушки индуктивности. Недостатком данного устройства является возможная недостаточность изоляции токоведущих частей при случайной подаче на них опасного тока, что не исключает электрический пробой между открытыми токоведущими частями и проводящим конструктивным окружением с нулевым потенциалом (заземлением), и протекание опасного электрического тока через электродетонаторы.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Электрическая взрывная сеть» (патент RU 2541355 С1, 10.02.2015, МПК F42B 3/10, F42C 19/12, Бюл. №4), которая выбрана в качестве прототипа. Электрическая взрывная сеть содержит цепочки электродетонаторов, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных электродетонаторов, в которой применяются детонаторы коаксиальной конструкции, защищенные патроном с замком. Недостатком технического решения является то, что в случае отсутствия или обрыва точки нулевого потенциала в предлагаемой электрической схеме при случайной подаче электричества в токоведущие части электродетонаторов не исключается электрический пробой между открытыми токоведущими частями и проводящим конструктивным окружением с нулевым потенциалом и протекание опасного электрического тока через электродетонаторы.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении безопасности использования электрической взрывной сети.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрической взрывной сети, содержащей цепочки электродетонаторов в патронах с токопроводящим корпусом и замковым устройством, в цепочке два последовательно соединенных электродетонатора, содержащих внешний электрод и внутренний изолированный патроном электрод, а выводы цепочки зашунтированы, применено новое техническое решение, когда в цепочке внешние электроды электродетонаторов соединены между собой, а внутренние электроды первых электродетонаторов каждой цепочки объединены и являются первым выводом сети, внутренние электроды вторых электродетонаторов каждой цепочки объединены и являются вторым выводом сети, при этом шунт и выводы цепочек изолированы от конструктивного окружения с нулевым потенциалом. Шунт может быть выполнен в виде катушки индуктивности.
Гальваническое объединение внешних электродов электродетонаторов, выполняющее шунтирующую функцию, и изолирование внутренних электродов многократно снижает амплитуду тока, проходящего через детонаторы при случайном попадании электричества на один из внешних электродов за счет многократного отличия сопротивлений параллельных участков цепи - между внешними электродами электродетонаторов цепочки и между внутренними их электродами вместе с мостиками электродетонаторов - в случае пробоя на конструктивное окружение с нулевым потенциалом.
Выполнение шунта в виде катушки индуктивности - шунтирующей катушки, замыкающей контур электрической взрывной сети, позволяет сделать его несъемным, постоянно действующим, и дополнительно выполнять функцию приемника переменного или импульсного магнитного поля, формируемого при срабатывании сети другой 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 необходимой амплитуды формируют в катушке источника питания переменное или импульсное магнитное поле, индуцирующее в примыкающей шунтирующей катушке соответственно переменный или импульсный электрический ток с параметрами, достаточными для инициирования электродетонаторов.
Таким образом, в электрической взрывной сети реализуется такая схема, когда функциональное соединение контуров питания и нагрузки производится либо гальванически, либо индуктивно, с исключением ошибочного попадания электрического импульса на контакты таким образом, чтобы импульс проходил через электродетонаторы с их инициированием, с сохранением безопасного зашунтированного и изолированного состояния входных разъемов в течение всего времени проведения работ с сетью как до стыковки разъема, так и после вплоть до подрыва электродетонаторов.
Применение электрической взрывной сети возможно, как во взрывоопасных газовых средах, что исключает искрообразование и взрыв среды, так и в средах с повышенной напряженностью внешнего электрического поля, что исключает пробой через электродетонаторы при попадании разряда на внешние электроды электродетонаторов.
Схема электрической взрывной сети (фигура) построена таким образом, что внешние электроды 1 детонаторов 2 соединены между собой проводником 3, а внутренние изолированные электроды 4 соединяются с первым 6 и вторым 5 выходами электрической взрывной сети проводниками 7, 8. При этом все проводники имеют внешнюю изолирующую оболочку, и изолирующая оболочка проводников 7 и 8 объединена е изоляторами 9, а выходы 5 и 6 зашунтированы шунтом или индуктивным разъемом 10. Устройство функционирует следующим образом.
В исходном состоянии выводы 5 и 6 контура нагрузки с электродетонаторами 2 замкнуты шунтом 10, изолированным от окружающей среды. При этом гальваническая связь с любыми заряженными электрическим зарядом токоведущими внешними устройствами исключается.
При случайной подаче электричества на один из внешних электродов 1 с последующим аварийным электрическим пробоем на нулевой потенциал или заземление с другого внешнего электрода - существенно большая часть электрического тока протечет по проводнику 3 от электрода попадания электричества до электрода пробоя на нулевой потенциал или заземление, минуя электродетонаторы 2.
Для приведения в действие электрической взрывной сети необходимо состыковать разъем с ответной частью, размыкающей шунт 10, и сформировать в контуре питания электрический импульс с необходимыми параметрами. При этом при стыковке раскрывается изоляция для обеспечения гальванической связи.
Для приведения в действие варианта электрической взрывной сети с индуктивным разъемом 10 необходимо состыковать индуктивный разъем и сформировать в контуре питания электрический импульс с необходимыми параметрами.
Для предотвращения влияния на контур нагрузки интенсивных внешних электромагнитных полей кабель контура выполняется экранированным, а на шунт или шунтирующую катушку одевается заземленный экранирующий кожух из проводящего материала.
Разработана расчетно-теоретическая модель электрической взрывной сети с шунтом в виде индуктивного разъема, изолированного корпусом-втулкой из светоотверждаемой смолы для объемной печати, конструкция и рабочие чертежи, по которым изготовлен и успешно испытан опытный образец устройства.
1. Электрическая взрывная сеть, содержащая цепочки электродетонаторов в патронах с токопроводящим корпусом и замковым устройством, в цепочке два последовательно соединенных электродетонатора, содержащих внешний электрод и внутренний изолированный патроном электрод, а выводы цепочки зашунтированы, отличающаяся тем, что в каждой цепочке внешние электроды электродетонаторов соединены между собой, а внутренние электроды первых электродетонаторов каждой цепочки объединены и являются первым выводом сети, внутренние электроды вторых электродетонаторов каждой цепочки объединены и являются вторым выводом сети, при этом шунт и выводы цепочек изолированы от конструктивного окружения с нулевым потенциалом.
2. Электрическая взрывная сеть по п. 1, отличающаяся тем, что шунт выполнен в виде катушки индуктивности.
