Безопасная электрическая инициирующая свеча для электрических детонаторов
Формула / Реферат
1. Устройство инициирования взрывчатого вещества, предназначенное для инициирования электрического детонатора с использованием разомкнутой цепи для уменьшения случаев преждевременной детонации, содержащее:
a) корпус инициатора,
b) по меньшей мере два электропроводных штыря, проходящих через корпус инициатора, размещенных на расстоянии внутри корпуса таким образом, что электропроводные штыри электрически изолированы один от другого,
c) материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, расположенный между электропроводными штырями и содержащий смесь химически активного материала и металлического компонента, при этом материал включения в виде инициирующего вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи до возникновения пробивного напряжения, которое зависит от количества металлического компонента в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, и обеспечивает последующую электропроводящую среду при появлении дуги между электропроводными штырями, которая возникает при напряжениях, превышающих пробивное напряжение, причем дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества содержит смесь взрывчатого вещества с высокой температурой плавления (HMX) и от около 8 до около 12 вес.% частиц алюминия.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества дополнительно содержит от около 5 до около 15 вес.% частиц графита.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества содержит смесь взрывчатого HMX и около 10 вес.% частиц алюминия.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества является смесью HMX и около 9 вес.% частиц алюминия и около 9 вес.% частиц графита.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит оболочку детонатора, содержащую основной заряд, причем корпус инициатора установлен внутри оболочки детонатора и соединен с оболочкой детонатора, а материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества расположен в направлении основного заряда.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит запальную трубку, один конец которой предназначен для корпуса инициатора, а другой конец - для детонатора, причем конец для корпуса инициатора выполнен для соединения с корпусом инициатора, а конец для детонатора выполнен для соединения с детонатором.
8. Способ изготовления элемента электрического инициирования для детонатора с изменяющимся диапазоном инициирующих напряжений, заключающийся в том, что:
a) размещают в корпусе инициатора на расстоянии один от другого по меньшей мере два электропроводных штыря так, что они электрически изолированы друг от друга, и выводят указанные штыри из корпуса инициатора,
b) используют химически активный материал в качестве части материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества,
c) определяют количество электропроводящего компонента, необходимого для достижения диапазона электропроводящих инициирующих напряжений,
d) смешивают реакционный материал с электропроводящим компонентом для формирования материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества,
e) располагают материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями, при этом указанный материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи до появления пробивного напряжения, которое зависит от количества электропроводящего компонента в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и обеспечивает последующую электропроводящую среду при появлении дуги между электропроводными штырями, которая возникает при напряжениях, превышающих пробивное напряжение, причем дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно соединяют запальную трубку с корпусом инициатора таким образом, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества находится внутри запальной трубки.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что для расположения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями:
a) формируют суспензию из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и лака,
b) наносят суспензию на электропроводные штыри внутри запальной трубки.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно обеспечивают соединение запальной трубки с детонатором.
12. Способ изготовления элемента электрического инициирования для детонатора, заключающийся в том, что:
a) размещают в корпусе инициатора на расстоянии один от другого по меньшей мере два электропроводных штыря так, что они электрически изолированы друг от друга, и выводят указанные штыри из корпуса инициатора,
b) размещают материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями, при этом указанный материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи и последующую электропроводящую среду при появлении дуги между электропроводными штырями, причем дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют соединения запальной трубки с корпусом инициатора так, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества находится внутри запальной трубки.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что на стадии размещения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями обеспечивают:
a) формирование суспензии из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и лака,
b) нанесение суспензии на электропроводные штыри внутри запальной трубки.
15. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют соединение запальной трубки с детонатором.
16. Способ инициирования электрического детонатора, заключающийся в том, что:
a) обеспечивают разомкнутую цепь на материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, содержащего смесь химически активного материала и металлического компонента,
b) прикладывают достаточно высокое напряжение к разомкнутой цепи, чтобы вызвать ионизацию материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества для создания электропроводящей среды,
c) поддерживают напряжение в электропроводящей среде, чтобы вызвать испарение металлического компонента и образование плазменного газа, в результате чего создается тепло и ударная волна,
d) поддерживают напряжение в электропроводящей среде, чтобы обеспечить прохождение электрического тока в виде плазменного газа, создавая таким образом дугу плазменного газа, которая обеспечивает вступление в реакцию химически активного материала, способствуя дополнительному нагреву и формированию ударной волны, направленной в сторону заряда детонатора для инициирования заряда детонатора.
Текст
009339 Область техники Настоящее изобретение относится к устройствам детонации, используемым для детонации взрывчатых веществ, а более конкретно изобретение относится к электрической инициирующей свече. Уровень техники Детонаторы используются для инициирования множества типов зарядов взрывчатого вещества, от промышленных до военных. В одной точной и легко управляемой системе детонации используется электрический ток для инициирования заряда взрывчатого вещества. Эти электрические детонаторы обычно состоят из удлиненной гильзы с электрическим элементом зажигания на одном конце и основным взрывчатым зарядом на другом конце. Наружные выводы инициирующего устройства проходят через элемент зажигания внутрь детонатора, в направлении к основному заряду. Поперек концов выводов инициирующего устройства расположена небольшая проволочная перемычка, которая обычно покрыта небольшим количеством взрывчатого материала. Чтобы устройство детонировало, через выводы инициирующего устройства пропускают электрический ток. Небольшой диаметр проволочной перемычки создает сопротивление потоку электрического тока, образующее тепло. Если тепло превышает критическую температуру, взрывчатый материал реагирует, инициируя взрывную реакцию, которая затем вызывает детонацию основного заряда. Кроме того, между элементом зажигания и основным зарядом может быть расположен элемент задержки, чтобы регулировать время между инициированием взрывной реакции и детонацией основного заряда. Конструкция электрических детонаторов с применением нагрева проволочной перемычки позволяет использовать слабые электрические сигналы. Это создает проблемы безопасности, касающиеся преждевременной детонации этих устройств. Одна из этих проблем касается образования статического электричества. Статическое электричество из окружающей среды или вследствие использования детонатора может накапливаться в выводах инициирующего устройства и выделяться через проволочную перемычку, вызывая преждевременное инициирование реакции взрыва и детонацию основного заряда, что создает потенциально опасную ситуацию для людей, находящихся вблизи взрыва. Один способ, используемый для устранения этой потенциально опасной ситуации, включает шунт, расположенный поперек выводов инициирующего устройства, чтобы разгрузить статическое электричество. Другой способ включает заземление выводов инициирующего устройства на оболочку детонатора и на землю, что эффективно снимает статическое электричество с проволочной перемычки. Эти меры предосторожности перед детонацией должны быть устранены, однако, при этом создается потенциально опасная ситуация. Другая большая проблема безопасности, связанная с электрическими детонаторами, касается радиочастотного излучения от радио и сотовых телефонов. Если длина выводов инициатора кратна длине волны радиочастотного излучения, выводы могут функционировать как антенны, что вызывает прохождение тока через проволочную перемычку и инициирует взрывную реакцию. Один способ, используемый для снижения угрозы безопасности, характерной для радиочастотного излучения, значительно уменьшает эффект антенны инициирующего устройства путем сматывания выводов в связку, чтобы уменьшить их длину. Упомянутые выше способы обеспечивают безопасность, связанную со статическим электричеством, т.е. использование шунта поперек выводов инициатора и заземление выводов инициатора к оболочке детонатора, а также служат для уменьшения прохождения небольших количеств тока от радиочастотного излучения по проволочной перемычке. Однако, когда детонатор готовят к использованию, выводы инициатора должны быть размотаны и шунты и устройства для заземления удалены, что создает потенциально опасную ситуацию для оператора. Другая проблема безопасности может возникнуть для людей, не имеющих отношения к взрывной операции. Некоторые взрывы, особенно при сейсмической разведке газа и нефти, могут проводиться в зонах, открытых для доступа большого количества людей. Детонаторы могут быть зарыты в земляной скважине заранее для запланированного подрыва, при этом другие связанные с этими работами зоны подготавливают аналогичным образом. В промежутке между установкой детонатора и детонацией взрывчатых веществ люди могут иметь доступ к этому участку. Если выводы детонатора открыты, детонатор может взорваться от такого простого предмета, как батарейка с напряжением 1,5 В. Проблемы безопасности, имеющие отношение к детонации взрывчатых веществ, очень значительны, и при производстве взрывчатых веществ, в основном, стремятся решить эти проблемы разработкой механических мер, например шунтированием или заземлением. Эта технология эффективна, когда детонаторы находятся в состоянии перевозки, но потенциальная опасность возвращается, когда устраняются меры безопасности и когда детонаторы готовят к использованию. Обычные способы обеспечения безопасности детонаторов не устраняют полностью угрозы преждевременной детонации. Когда детонатор соединяют с взрывчатым веществом или каким-либо другим образом готовят к использованию, устройства, которые используются для обеспечения безопасности, необходимо удалять. В это время пользователь детонатора потенциально рискует. Краткое изложение существа изобретения Технической задачей настоящего изобретения является создание инициирующей свечи, для которой требуется возбуждение высокого напряжения и большого электрического тока, что позволит уменьшить-1 009339 несчастные случаи, возникающие от источников низкого напряжения/слабых токов. Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания устройства для инициирования электрического детонатора с использованием разомкнутой цепи для уменьшения случаев несвоевременной детонации. Устройство содержит корпус инициатора, по меньшей мере два электропроводных штыря, проходящих через корпус инициатора и расположенных внутри корпуса таким образом, что они электрически изолированы один от другого, и химический материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, расположенный между электропроводными штырями. Материал включения инициирующего взрывчатого вещества может состоять из смеси химически активного материала и металла и/или электропроводящих неметаллических компонентов. Материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения разомкнутой цепи до возникновения пробивного напряжения, которое зависит от количества металла и других электропроводящих компонентов в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Кроме того, материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают электропроводящую среду в случае появления электрической дуги между электропроводными штырями, которые возникают при напряжениях, превышающих пробивное напряжение. Наконец, электрические свойства таковы, что электрическая дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, что приводит к инициированию детонатора. Краткое описание чертежей Дополнительные признаки и преимущества изобретения поясняются подробным описанием со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 изображает поперечный разрез устройства для инициирования электрического детонатора согласно изобретению; фиг. 2 - поперечный разрез устройства для инициирования электрического детонатора, второй вариант реализации согласно изобретению; фиг. 3 - блок-схему последовательности операций способа изготовления элемента электрического инициирования для детонатора с изменяющимся диапазоном инициирующих напряжений согласно изобретению; фиг. 4 - блок-схему последовательности операций способа изготовления элемента электрического инициирования для детонатора согласно изобретению; фиг. 5 - блок-схему последовательности операций способа инициирования электрического детонатора согласно изобретению. Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения Ниже представлено описание конкретных примеров реализации изобретения, показанных в чертежах, что не ограничивает объем изобретения. Изменения и другие модификации изобретения, а также дополнительные варианты использования принципов изобретения понятны специалистам в данной области техники и входят в объем изобретения. Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются специалисты, работающие в промышленности, изготавливающей взрывчатые вещества, является преждевременная детонация заряда взрывчатого вещества в результате статического электричества, радиочастотного излучения от радиопередатчиков,сотовых телефонов и т.д. Для решения этой проблемы разработано устройство электрического инициирования, которое использует энергию, накопленную в конденсаторе, которая при ее использовании для инициирования значительно превышает энергию, создаваемую статическим электричеством или радиочастотным излучением. На фиг. 1 и 2 представлены поперечные разрезы устройства инициирования взрывчатого вещества для инициирования электрического детонатора с использованием разомкнутой цепи, которая позволит уменьшить случаи преждевременной детонации согласно изобретению. Устройство 10 инициирования содержит корпус 12 инициатора и по меньшей мере два электропроводных штыря 14. Электропроводные штыри 14 могут проходить через корпус 12 инициатора и располагаться на расстоянии внутри корпуса таким образом, что электропроводные штыри 14 электрически изолированы один от другого. Электропроводные штыри 14 могут быть выполнены из электропроводящего материала, например из железной проволоки с медным покрытием. Корпус 12 инициатора может быть выполнен из непроводящего материала, например из пластика, резины, стекла или другого изоляционного материала, чтобы электрически изолировать электропроводные штыри 14. Альтернативно, примеры реализации изобретения предусматривают корпус 12 инициатора, выполненный из электропроводящего материала с непроводящей вставкой, окружающей электропроводные штыри 14, в результате чего достигается электрическая изоляция. Устройство 10 показанного примера реализации изобретения может также содержать материал 16 включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, расположенный между электропроводными штырями 14. Материал 16 включения в виде инициирующего взрывчатого вещества может состоять из смеси химически активного (реакционноспособного) материала и металлического компонента или металла с другими неметаллическими электропроводящими материалами. Реакционноспособный материал может быть взрывчатым веществом, выбранным из группы, со-2 009339 стоящей из (не ограничиваясь ими) циклотетраметилентетранитрамина (HMX), циклотриметилентринитрамина (RDX), тетранитратпентаэритрита (PETN), а также любого взрывчатого вещества в виде кристаллического порошка, в смеси друг с другом и с окисляющими химическими веществами. Металлический компонент может представлять собой различные электропроводящие материалы, например (но не ограничиваясь этим) алюминиевый порошок, железный порошок, стальной порошок, сплав магналия (алюминиево-магниевый сплав), магний или любое сочетание этих материалов. Кроме того, металлический компонент может включать другие электропроводящие компоненты, такие как графит, углерод, уголь,цирконий и любой другой проводящий материал, имеющий одинаковые функциональные свойства. Например, материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества может включать смесь взрывчатого HMX и от 8 до 12 вес.% частиц алюминия. Более конкретно, смесь материала включения,состоящего из инициирующего взрывчатого вещества, может состоять из взрывчатого HMX и около 10 вес.% частиц алюминия. Значительная функциональная надежность была достигнута со смесью взрывчатогоHMX и 9% каждого из порошка алюминия и порошка графита. Материал 16 включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление проводимости электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи вплоть до пробивного напряжения, которое зависит от количества электропроводящего компонента в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Кроме того, материал 16 включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают формирование электропроводящей среды при появлении электрической дуги между электропроводными штырями, которая возникает при напряжениях, превышающих пробивное напряжение. Наконец, электрические свойства таковы, что электрическая дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. На фиг. 1 показан пример реализации устройства 10 инициирования, в котором запальная трубка 19 соединена с корпусом 12 инициатора на одном конце, причем она охватывает и удерживает материал 16 включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. На фиг. 2 показан пример реализации инициирующего устройства 10, которое может также включать корпус 18 детонатора, соединенный с корпусом 12 инициатора. Материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества содержится в корпусе 18 детонатора в положении, направленном к первичному взрывчатому веществу 22, за которым следует основной заряд 24 взрывчатого вещества. Устройство 10 инициирования может быть вставлено в корпус 18 детонатора с закрепленной запальной трубкой 19 или без нее. На фиг. 3 представлена блок-схема последовательности операций способа 30 изготовления элемента электрического инициирования для детонатора с изменяющимся диапазоном напряжений инициирования согласно описываемому варианту реализации настоящего изобретения. Первая стадия 32 способа 30 включает обеспечение корпуса инициатора. Вторая стадия 34 способа 30 включает размещение по меньшей мере двух электропроводных штырей, проходящих через корпус инициатора. Электропроводные штыри могут быть расположены на расстоянии внутри корпуса инициатора таким образом, что они электрически изолированы один от другого, образуя разомкнутую цепь. В одном примере реализации изобретения электропроводные штыри, расположенные на расстоянии около 0,1 дюйма (0,005), дают хорошие результаты. Разомкнутая цепь обеспечивает гарантию того, что слабый электрический ток от источников, таких как статическое электричество, радиочастотное излучение и паразитные токи, индуцированные в проволочные выводы, будут недостаточны для инициирования реакции. Электропроводные штыри могут быть выполнены из электропроводящего материала, примером которого может служить железная проволока, покрытая медью. Корпус инициатора может быть выполнен из непроводящего материала, такого как пластик, резина, стекло, или другого изоляционного материала, чтобы электрически изолировать электропроводные штыри. Альтернативно, корпус инициатора может быть выполнен из электропроводящего материала с непроводящей вставкой, окружающей электропроводные штыри,вследствие чего достигается электрическая изоляция. Третья стадия 36 способа 30 может включать обеспечение химически активного материала. Химически активным (реакционноспособным) материалом может быть взрывчатое вещество, примерами которого могут быть (но не ограничиваясь этим) HMX, RDX, PETN и любое взрывчатое вещество в виде кристаллического порошка, смешанные друг с другом и окисляющими химическими веществами. Четвертая стадия 38 способа 30 может включать определение количества электропроводящего компонента для достижения диапазона напряжений электропроводящего инициирования. Электропроводящий компонент может представлять собой различные электропроводящие материалы, например (но не для ограничения), алюминиевый порошок, железный порошок, стальной порошок, сплав магналия, магний, цирконий, графит, углерод, уголь, любое сочетание этих материалов или любой другой электропроводящий материал с такими же функциональными свойствами. Пятая стадия 40 способа 30 может включать смешивание химически активного материала и электропроводящего компонента для образования материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Инициирующее напряжение определяется как напряжение, при котором разомкнутая цепь испытывает пробой и обеспечивает проводимость электрического тока. Материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление проводимости электрического тока для сохранения ус-3 009339 ловия разомкнутой цепи вплоть до пробойного напряжения. Пробойное напряжение зависит от количества электропроводящего компонента в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и может быть изменено путем изменения количества электропроводящего компонента, который смешивается с химически активным материалом, для образования материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Кроме того, материал имеет электрические свойства, которые обеспечивают формирование электропроводящей среды при появлении электрической дуги между электропроводными штырями, которая возникает при напряжениях, превышающих пробойное напряжение. Наконец, электрические свойства таковы, что электрическая дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Шестая стадия 42 способа 30 может включать соединение запальной трубки с корпусом инициатора. На последующей стадии 44 может быть образована суспензия из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и лака, например (не с целью ограничения), нитроцеллюлозного лака. Суспензию можно затем нанести 46 на электропроводные штыри внутри запальной трубки. Способ распределения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями может быть выполнен любым средством, известным в этой области. Детонатор может быть соединен 48 с запальной трубкой. В одном примере реализации изобретения запальная трубка и корпус инициатора могут быть вставлены в корпус детонатора. Этот способ не ограничивается использованием запальной трубки, и предусмотрено, что другие средства размещения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и соединения инициатора с детонатором включены в объем изобретения. На фиг. 4 представлена блок-схема способа 60 изготовления элемента электрического инициирования для детонатора. Первая стадия 62 способа 60 может включать обеспечение корпуса инициатора. Вторая стадия 64 способа 60 может включать размещение по меньшей мере двух электропроводных штырей,проходящих через корпус инициатора. Электропроводные штыри могут быть расположены на расстоянии внутри корпуса инициатора таким образом, что они электрически изолированы один от другого, образуя разомкнутую цепь. Разомкнутая цепь обеспечивает гарантию того, что источники энергии слабой мощности, такие как статическое электричество и радиочастотное излучение, будут недостаточны для инициирования реакции. Электропроводные штыри могут быть выполнены из электропроводящего материала, например из железной проволоки с медным покрытием. Корпус инициатора может быть выполнен из непроводящего материала, например из пластика, резины, стекла или другого изоляционного материала, чтобы электрически изолировать электропроводные штыри. Альтернативно, варианты реализации изобретения предусматривают корпус инициатора, выполненный из электропроводящего материала с непроводящей вставкой, окружающей электропроводные штыри, в результате чего достигается электрическая изоляция. Третья стадия 66 способа 60 включает соединение запальной трубки с корпусом инициатора. На последующей стадии 68 из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и лака, например (не ограничиваясь этим) нитроцеллюлозного лака, может быть образована суспензия. Суспензию затем можно нанести 70 на электропроводные штыри внутри запальной трубки. Материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества может состоять из смеси химически активного материала и металлического компонента. Химически активный материал может быть взрывчатым веществом, примерами которого могут служить (не ограничиваясь ими) HMX, RDX, PETN и любое другое взрывчатое вещество в виде кристаллического порошка в смеси друг с другом и с окисляющими химическими веществами. Металлический компонент может представлять собой различные электропроводящие материалы,например (не с целью ограничения) алюминиевый порошок, железный порошок, стальной порошок,сплав магналия, магний, цирконий, графит, углерод, уголь, любое сочетание этих материалов или любой другой проводящий материал с такими же функциональными свойствами. Материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление проводимости электрического тока для сохранения разомкнутой цепи. Кроме того, материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают формирование электропроводящей среды при появлении электрической дуги между электропроводными штырями. Наконец, электрические свойства таковы, что электрическая дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Кроме того, детонатор может быть соединен 72 с запальной трубкой. В одном примере реализации изобретения запальная трубка и корпус инициатора могут быть вставлены в корпус детонатора. Этот способ ни в коем случае не ограничивается использованием запальной трубки, и предусмотрено, что другие средства для размещения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и соединения инициатора с детонатором включены в объем изобретения. На фиг. 5 представлена блок-схема последовательности операций способа 80 инициирования электрического детонатора. Первая стадия 82 способа 80 может включать обеспечение разомкнутой цепи из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Этот материал может состоять из смеси химически активного материала и электропроводящего компонента. Химически активным материалом может быть взрывчатое вещество, например (не ограничиваясь этим) HMX, RDX и PETN и лю-4 009339 бое взрывчатое вещество в виде кристаллического порошка в смеси друг с другом и с окисляющими химическими веществами. Электропроводящим компонентом могут быть разнообразные электропроводящие материалы, например (но не с целью ограничения) алюминиевый порошок, железный порошок,стальной порошок, сплав магналия, магний, цирконий, графит, углерод, уголь, любая комбинация этих материалов или любой другой электропроводящий материал с аналогичными функциональными свойствами. Вторая стадия 84 способа 80 может включать приложение достаточно высокого напряжения к разомкнутой цепи, чтобы вызвать ионизацию материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. Достаточно высокое напряжение может быть постоянным током от заряженного конденсатора,который подается на материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества к отрицательному и положительному участкам. Материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества вблизи отрицательного участка получает избыток электронов и становится отрицательно заряженным. Аналогично, материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества вблизи положительного участка не имеет электронов, отсутствие электронов делает его положительно заряженным. Атомы внутри материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, которые эффективно заряжаются в этом процессе, представляют собой металлический компонент, химически активный материал, воздушные зазоры между металлическим компонентом и химически активным материалом, а также воздух над материалом включения в виде инициирующего взрывчатого вещества около отрицательного и положительного участков. Химически активный материал может быть непроводящим или хорошим изолятором. Как любой изолятор, включая воздух, он распадется и станет электропроводящим под действием соответствующего напряжения. Таким образом, приложение постоянного тока достаточно высокого напряжения к материалу включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, чтобы вызвать его ионизацию и разрушение, обеспечивает формирование электропроводящей среды из предварительно разомкнутой цепи. Уровень напряжения для обеспечения ионизации, разрушения и последующей электропроводимости изменяется и зависит от двух причин: 1) формулы материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и 2) расстояния между электропроводными штырями. Третья стадия 86 способа 80 может включать сохранение проводимости электрического тока после пробоя напряжения на электропроводящей среде, чтобы испарился металлический компонент. Разряд постоянного тока высокого напряжения в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества создает высокую температуру, которая расплавляет и переводит металлический компонент в плазменный газ. Например, когда в качестве металлического компонента используется алюминий, при температуре около 2900C образуется парообразный газ оксида алюминия. Кроме высокой температуры,когда на материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества постоянный ток высокого напряжения образует дугу, возникает ударная волна. Реакция взрывчатого материала может способствовать возникновению этой ударной волны. Четвертая стадия 88 способа 80 может включать сохранение напряжения в электропроводящей среде, чтобы проходил ток в виде плазменного газа. Получающаяся в результате дуга плазменного газа, сопровождающаяся высокой температурой и ударной волной, заставляет вступать в реакцию некоторое количество химически активного материала, что способствует дополнительному обогреву и увеличению температуры, а также созданию ударной волны, направленной в сторону заряда детонатора для инициирования заряда детонатора. Пример Смеси материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, содержащие взрывчатый HMX (циклотетраметилентетранитрамин) с 10 вес.% алюминия и изменяющимися количествами графита, испытывали на время срабатывания электродетонатора. В статическом тесте 27 киловольт подавали на конденсатор емкостью 300 пФ, который затем подключали к штырям инициирующей свечи. Только состав, содержащий 10% графита, не искрил или не образовывал дуги после многократных повторных попыток с несколькими различными свечами. Когда 10% графита смешивают с взрывчатым HMX, содержащим 10% алюминия, полученный состав содержит 82 вес.% HMX, 9 вес.% алюминия и 9 вес.% графита. Другие составы искрили (образовывали дугу) от штыря к штырю при каждой попытке. Единственное испытание этой свечи в статических условиях было визуальным испытанием, а в тех случаях, когда наблюдалось искрение, это указывало на наличие потенциала взрыва детонатора, т.е те свечи не прошли испытания. Когда определяли, что образец свечи не прошел испытания в статических условиях, дальнейшие испытания не принимались во внимание, что объясняет записи n/а в нижеследующей таблице. Испытание, обозначенное Макс. Никакой детонации, представляет самое максимальное напряжение переменного и постоянного тока, которое может быть приложено, при этом в инициирующем элементе не наблюдается абсолютно никаких реакций, включая искрение или дым. Испытание, обозначенное Мин. Полная детонация, представляет минимальное напряжение постоянного тока, которое может быть приложено и которое вызывает зажигание инициирующих свечей для взрыва. Испытание функциональной зависимости напряжения постоянного тока по времени выполнялось путем подачи напряжения 650 В на конденсатор с электрической емкостью 470 мкФ и последующего-5 009339 подключения заряженного конденсатора к штырям свечи. Испытание напряжения переменного тока выполнялось с помощью фирменного регулируемого трансформатора (вариак), способного регулировать напряжение переменного тока от 0 до 140 В. Все испытания проводились на опытных выводах (4 фута),непосредственно закрепленных на свечах, за исключением испытания катушки (200 футов). Катушкой служил двужильный провод из сплошной меди (сортамент 21). Наконец, сопротивление от штыря к штырю измерялось с помощью мегомметра при напряжении 500 В постоянного тока. Результаты этих испытаний приведены в таблице. Испытания инициирующей свечи на срабатывание электродетонатора-6 009339 Следует понимать, что описанные выше устройства иллюстрируют применение принципов настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение было показано и описано со ссылкой на конкретные примеры реализации, могут быть разработаны многочисленные модификации и альтернативные устройства, не выходящие за рамки сути и объема изобретения. Специалистам будет понятно,что может быть сделано множество модификаций, не отходящих от принципов и идей изобретения, изложенных в формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство инициирования взрывчатого вещества, предназначенное для инициирования электрического детонатора с использованием разомкнутой цепи для уменьшения случаев преждевременной детонации, содержащее:a) корпус инициатора,b) по меньшей мере два электропроводных штыря, проходящих через корпус инициатора, размещенных на расстоянии внутри корпуса таким образом, что электропроводные штыри электрически изолированы один от другого,c) материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, расположенный между электропроводными штырями и содержащий смесь химически активного материала и металлического компонента, при этом материал включения в виде инициирующего вещества имеет электрические свойства,которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи до возникновения пробивного напряжения, которое зависит от количества металлического компонента в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, и обеспечивает последующую электропроводящую среду при появлении дуги между электропроводными штырями, которая возникает при напряжениях, превышающих пробивное напряжение, причем дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества содержит смесь взрывчатого вещества с высокой температурой плавления (HMX) и от около 8 до около 12 вес.% частиц алюминия. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества дополнительно содержит от около 5 до около 15 вес.% частиц графита. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества содержит смесь взрывчатого HMX и около 10 вес.% частиц алюминия. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества является смесью HMX и около 9 вес.% частиц алюминия и около 9 вес.% частиц графита. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит оболочку детонатора, содержащую основной заряд, причем корпус инициатора установлен внутри оболочки детонатора и соединен с оболочкой детонатора, а материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества расположен в направлении основного заряда. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит запальную трубку, один конец которой предназначен для корпуса инициатора, а другой конец - для детонатора, причем конец для корпуса инициатора выполнен для соединения с корпусом инициатора, а конец для детонатора выполнен для соединения с детонатором. 8. Способ изготовления элемента электрического инициирования для детонатора с изменяющимся диапазоном инициирующих напряжений, заключающийся в том, что:a) размещают в корпусе инициатора на расстоянии один от другого по меньшей мере два электропроводных штыря так, что они электрически изолированы друг от друга, и выводят указанные штыри из корпуса инициатора,b) используют химически активный материал в качестве части материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества,c) определяют количество электропроводящего компонента, необходимого для достижения диапазона электропроводящих инициирующих напряжений,d) смешивают реакционный материал с электропроводящим компонентом для формирования материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества,e) располагают материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями, при этом указанный материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи до появления пробивного напряжения, которое зависит от количества электропроводящего компонента в материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и обеспечивает последующую электропроводящую среду при появлении дуги между электропроводными штырями, которая возникает при напряжениях, превышающих пробивное напряжение, причем дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества.-7 009339 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно соединяют запальную трубку с корпусом инициатора таким образом, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества находится внутри запальной трубки. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что для расположения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями:a) формируют суспензию из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и лака,b) наносят суспензию на электропроводные штыри внутри запальной трубки. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно обеспечивают соединение запальной трубки с детонатором. 12. Способ изготовления элемента электрического инициирования для детонатора, заключающийся в том, что:a) размещают в корпусе инициатора на расстоянии один от другого по меньшей мере два электропроводных штыря так, что они электрически изолированы друг от друга, и выводят указанные штыри из корпуса инициатора,b) размещают материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями, при этом указанный материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества имеет электрические свойства, которые обеспечивают сопротивление прохождению электрического тока для сохранения условий разомкнутой цепи и последующую электропроводящую среду при появлении дуги между электропроводными штырями, причем дуга обеспечивает энергию для образования плазмы из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют соединения запальной трубки с корпусом инициатора так, что материал включения в виде инициирующего взрывчатого вещества находится внутри запальной трубки. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что на стадии размещения материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества между электропроводными штырями обеспечивают:a) формирование суспензии из материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества и лака,b) нанесение суспензии на электропроводные штыри внутри запальной трубки. 15. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют соединение запальной трубки с детонатором. 16. Способ инициирования электрического детонатора, заключающийся в том, что:a) обеспечивают разомкнутую цепь на материале включения в виде инициирующего взрывчатого вещества, содержащего смесь химически активного материала и металлического компонента,b) прикладывают достаточно высокое напряжение к разомкнутой цепи, чтобы вызвать ионизацию материала включения в виде инициирующего взрывчатого вещества для создания электропроводящей среды,c) поддерживают напряжение в электропроводящей среде, чтобы вызвать испарение металлического компонента и образование плазменного газа, в результате чего создается тепло и ударная волна,d) поддерживают напряжение в электропроводящей среде, чтобы обеспечить прохождение электрического тока в виде плазменного газа, создавая таким образом дугу плазменного газа, которая обеспечивает вступление в реакцию химически активного материала, способствуя дополнительному нагреву и формированию ударной волны, направленной в сторону заряда детонатора для инициирования заряда детонатора.
МПК / Метки
МПК: F42C 19/12
Метки: электрическая, безопасная, детонаторов, инициирующая, электрических, свеча
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-9339-bezopasnaya-elektricheskaya-iniciiruyushhaya-svecha-dlya-elektricheskih-detonatorov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Безопасная электрическая инициирующая свеча для электрических детонаторов</a>
Предыдущий патент: 4-(3-гетероциклил-1-бензоил)пиразолы
Следующий патент: Фара для непрерывного дальнего света без ослепляющего действия
Случайный патент: Большеразмерный тюк изделий из изоляционного материала, в особенности изделий из минеральной ваты в виде плит или рулонов