конденсаторный взрывной прибор

Формула изобретения

Конденсаторный взрывной прибор для инициирования электродетонаторов и электровоспламенителей, содержащий генератор с ручным приводом, подключенный к его выходу, выпрямитель-умножитель напряжения, конденсатор-накопитель заряда, кнопочный переключатель “взрыв”, электронный пороговый ключ и резисторы разряда, отличающийся тем, что в него введены стабилизатор напряжения, индикатор тока со светодиодом, резистивный ограничитель тока короткого замыкания электровзрывной цепи и, подключенный параллельно входу электронного порогового ключа, пусковой конденсатор, при этом выходной каскад электронного порогового ключа подключен через резистивный ограничитель тока короткого замыкания к электровзрывной цепи, выход первой ступени выпрямителя-умножителя напряжения подключен через коммутирующий диод к стабилизатору напряжения, конденсатор-накопитель зашунтирован резистором разряда через нормально-замкнутые контакты кнопочного переключателя “взрыв”, вход электронного порогового ключа и пусковой конденсатор подключены к выходной ступени выпрямителя-умножителя напряжения через, последовательно соединенные, резистивный делитель напряжения, нормально-разомкнутый контакт кнопочного переключателя “взрыв” и диод, причем соединение конденсатора-накопителя, индикатора тока со светодиодом, стабилизатора напряжения и электронного порогового ключа с резистивным ограничителем тока короткого замыкания электровзрывной цепи выполнено в виде моста, в котором конденсатор-накопитель и индикатор тока со светодиодом включены в одни противолежащие плечи моста, стабилизатор напряжения и электронный пороговый ключ с резистивным ограничителем тока короткого замыкания электровзрывной цепи в другие противолежащие плечи моста, а к его выходной диагонали подключен резистор разряда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано при разработке и изготовлении конденсаторных взрывных приборов, предназначенньм для инициирования электродетонаторов и электровоспламенителей, в которых в качестве источника тока использован магнитоэлектрический генератор (индуктор), приводимый в действие вручную, а в качестве линии для инициирования - саперный провод.

Известна электрическая взрывная машинка, содержащая источник питания в виде низковольтной батареи, схему формирования опорного напряжения, подключенную к источнику питания, управляемый преобразователь низкого напряжения источника питания в постоянное высокое напряжение, к выходу которого через переключатель подключен накопительный конденсатор, и схему управления преобразователем напряжения в виде операционного усилителя, выход которого подключен к управляющему входу вышеуказанного преобразователя напряжения, один из входов операционного усилителя подключен к выходу схемы формирования опорного напряжения, а другой вход операционного усилителя через резистивный делитель - к выходу управляемого преобразователя. С помощью вышеуказанного двухпозиционного переключателя в одном из его положений накопительный конденсатор подключается для зарядки к выходу управляемого преобразователя, а в другом - к двухпроводной линии для инициирования электродетонаторов или электровоспламенителей (см. заявку Японии JP 60.92880.B4 от 27.06.85 г., М.кл. 5 F 42 D 1/05; см. реферативный журнал “Изобретения стран мира”, серия №81, журнал №4 за 1998 год, страницы 8,9).

Вышеуказанная электрическая взрывная машинка не обеспечивает высокую надежность и безопасность при проведении взрывных работ.

Также известна американская подрывная машинка М34 (В.Л.Барон, В.X.Кантор. Техника и технология взрывных работ в США, Москва, Недра, 1989 г., стр.129), которая представляет собой малогабаритный неремонтируемый механизм на 50 взрываний с разряжаемьм конденсатором, вводимый в действие от индуктора путем нескольких быстрых последовательных прижатий рукоятки к корпусу. Для полной зарядки конденсатора требуется не менее 3 резких движений прижатия рукоятки к корпусу. При повышении напряжения до уровня инициирования загорается неоновая лампочка-индикатор.

В вышеуказанной известной подрывной машинке М-34 отсутствует испытатель цепи для инициирования, поэтому для нее разработан автономный испытатель цепи М-51, приводимый в действие также от ручного индуктора.

Такая конструкция известной подрывной машинки М-34 также не обеспечивает высокую надежность и безопасность работы при проведении взрывных работ.

Прототипом заявленного конденсаторного взрывного прибора является машина подрывная конденсаторная типа КПМ-3 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Завод маркшейдерских инструментов, г. Харьков,1977 г.), содержащая:

- генератор переменного тока с ручным приводом;

- повышающий автотрансформатор;

- выпрямитель-удвоитель напряжения;

- конденсатор-накопитель заряда;

- неоновые лампочки-индикаторы напряжения заряженности конденсатора;

- кнопку “взрыв” для разряда конденсатора;

- резистор разряда конденсатора с контактами.

Известная машина подрывная конденсаторная КПМ-3 так же, как и вышеуказанные аналоги, не обеспечивает высокую надежность и безопасность при проведении взрывных работ.

Техническим результатом, получаемым при реализации заявляемого изобретения, является обеспечение высокой надежности и безопасности работы конденсаторного прибора при проведении взрывных работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в конденсаторный прибор для инициирования электродетонаторов и электровоспламенителей, включающий в себя генератор с ручным приводом, подключенный к его выходу, выпрямитель-умножитель напряжения, конденсатор-накопитель заряда, кнопочный переключатель “взрыв”, электронный пороговый ключ и резисторы разряда, введены стабилизатор напряжения, индикатор тока со светодиодом, резистивный ограничитель тока короткого замыкания электровзрывной цепи и подключенный параллельно входу электронного порогового ключа пусковой конденсатор, при этом выходной каскад электронного порогового ключа подключен через резистивный ограничитель тока короткого замыкания к электровзрывной цепи, первая ступень выпрямителя-умножителя напряжения подключена через коммутирующий диод к стабилизатору напряжения, конденсатор-накопитель зашунтирован резистором разряда через нормально замкнутые контакты кнопочного переключателя “взрыв”, вход электронного порогового ключа и пусковой конденсатор подключены к выходной ступени выпрямителя-умножителя напряжения через последовательно соединенные резистивный делитель напряжения, нормально разомкнутый контакт кнопочного переключателя “взрыв” и диод, причем соединение конденсатора накопителя, индикатора тока со светодиодом, стабилизатора напряжения и электронного порогового ключа с резистивным ограничителем тока короткого замыкания электровзрывной цепи выполнено в виде моста, в котором конденсатор-накопитель и индикатор тока со светодиодом включены в одни противолежащие плечи моста, стабилизатор напряжения и электронный пороговый ключ с ограничителем тока - в другие противолежащие плечи моста, а к его выходной диагонали подключен резистор разряда.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема конденсаторного взрывного прибора, где показаны:

1, 5 - конденсаторы выпрямителя-умножителя напряжения;

2, 4, 6 - диоды выпрямителя-умножителя напряжения;

3 - генератор с ручным приводом;

10, 14 - коммутирующие диоды;

7 - резистор разряда конденсатора-накопителя заряда;

8, 9 - соответственно нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты кнопочного переключателя “взрыв”;

11 - резистор стабилизатора напряжения;

12, 13 - стабилитроны;

15 - конденсатор-накопитель заряда;

16, 21 - резисторы разряда конденсатора-накопителя заряда;

24 - светодиод индикатора тока;

25 - резистор;

17, 18 - резисторы делителя напряжения;

19 - пусковой конденсатор;

20 - динистор;

22, 23 - резисторы управления триодным тиристором 27;

27 - триодный тиристор;

26 - резистор ограничителя тока короткого замыкания электровзрывной цепи;

28, 29 - выходные контакты прибора;

30 - электровзрывная цепь.

Выпрямитель-умножитель напряжения содержит в себе конденсаторы 1, 5 и диоды 2, 4, 6; стабилизатор напряжения - диоды 10, 14, стабилитроны 12, 13 и резисторы 7, 11; индикатор тока со светодиодом - резисторы 16, 21, 25 и светодиод 24; электронный пороговый ключ - динистор 20, резисторы 22, 23 и триодный тиристор 27; кнопочный переключатель “взрыв” - нормально разомкнутые контакты 8 и нормально замкнутые контакты 9; резистивный ограничитель тока короткого замыкания электровзрывной цепи -резистор 26. Первая ступень выпрямителя-умножителя напряжения подключена к стабилизатору напряжения через коммутирующий диод 10, а выходная его ступень - через диод 6 и нормально разомкнутый контакт 8 кнопочного переключателя “взрыв” к конденсатору-накопителю 15. Соединение между собой стабилизатора напряжения (7, 10, 11, 12, 13, 14), конденсатора-накопителя 15, индикатора тока со светодиодом (16, 21, 24, 25) и электронного порогового ключа (20, 22, 23, 27) с резистивным ограничителем тока 26 короткого замыкания электровзрывной цепи выполнено в виде моста, в котором конденсатор-накопитель 15 и индикатор тока со светодиодом (16, 21, 24, 25) включены в одни противолежащие плечи моста, а стабилизатор напряжения (7, 10, 11, 12, 13, 14) и электронный пороговый ключ (20, 22, 23, 27) с резистивным ограничителем тока 26 короткого замыкания электровзрывной цепи - в другие противолежащие плечи этого моста. Выходная диагональ моста подключена к выходным контактам (28, 29) схемы и зашунтирована резистором разряда 21. Параллельно входу электронного порогового ключа (20, 22, 23, 27) включен пусковой конденсатор 19. Состояние контактов кнопочного переключателя “взрыв” на представленной принципиальной схеме фиг.1 показано в исходном транспортном положении, когда кнопочный переключатель “взрыв” не прожат. В случае прожатия кнопочного переключателя “взрыв” состояние его контактов (8, 9) изменится на противоположное.

Для проверки и индикации пригодности электровзрывной цепи 30 к взрыву вращают за ручной привод генератор 3, при этом с выхода генератора 3 напряжение поступает на выпрямитель-умножитель этого напряжения (1, 2, 4, 5, 6). Зарядившись, конденсатор 5 обеспечивает протекание тока по цепи, шунтирующей его электроды и содержащей последовательно соединенные коммутирующие диоды 10 и 14, резистор 11, стабилитроны 12 и 13 и разрядный резистор 7. Если электровзрывная цепь 30 будет иметь сопротивление не более допустимого (в рассматриваемом случае 250 Ом), то мостовая схема, включающая резистор 25 и сопротивление электровзрывной цепи 30, будет разбалансирована и светодиод 24 будет светится, сигнализируя о пригодности электровзрывной цепи 30 к взрыву. Светодиод 24 будет светиться в течение всего времени вращения ручного привода генератора 3. При этом конденсатор-накопитель 15 при проведении вышеуказанной проверки заряжаться не будет, т.к. он зашунтирован резистором разряда 7. Ток, протекающий в электровзрывной цепи 30, при проверке ее пригодности к взрыву ограничен резисторами 7 и 11 и не превышает для рассматриваемого случая 15 мА, что обеспечивает безопасность проверки электровзрывной цепи 30.

Для проверки работоспособности конденсаторного взрывного прибора прожимают кнопочный переключатель “взрыв” (переводят его из транспортного в рабочее положение) и, удерживая его в прожатом состоянии, вращают за ручной привод генератор 3 с частотой не менее 4 об/сек. При этом с выхода второй ступени (верхний электрод конденсатора 1) выпрямителя-умножителя напряжения (1, 2, 4, 5, 6) происходит быстрый заряд конденсатора-накопителя 15 через последовательно соединенные диод 6 и замкнутые контакты 8 кнопочного переключателя “взрыв”. Одновременно с этим происходит запирание коммутирующего диода 10 и прекращается протекание тока через последовательно соединенные резисторы 7 и 11 и стабилитроны 12 и 13. При достижении на конденсаторе-накопителе 15 напряжения, равного рабочему (520+20 В), на разрядном конденсаторе 19 оно достигает порогового напряжения динистора 20 и пусковой конденсатор 19 разряжается через резисторы 22 и 23 на вход управления триодного тиристора 27. Триодный тиристор 27 открывается и обеспечивает разряд конденсатора накопителя-накопителя 15 через резисторы разряда 16, 21, 26 и светодиод 24, последний на время разряда вспыхивает, свидетельствуя о работоспособности конденсаторного взрывного прибора.

Для инициирования электродетонаторов или электровоспламенителей необходимо к выходным контактам 28 и 29 конденсаторного взрывного прибора подключить электровзрывную цепь 30 (предварительно установленную и проверенную). Затем прожимают кнопочный переключатель “взрыв” и, удерживая его в прожатом состоянии, вращают за ручной привод генератор 3 с частотой не менее 4 об/сек. При этом с выхода второй ступени (верхний электрод конденсатора 1) выпрямителя-умножителя напряжения (1, 2, 4, 5, 6) происходит быстрый заряд конденсатора-накопителя 15 через последовательно соединенные диод 6 и замкнутые контакты 8 кнопочного переключателя “взрыв”. Одновременно с этим происходит запирание коммутирующего диода 10 и прекращается протекание тока через последовательно соединенные резисторы 7 и 11 и стабилитроны 12 и 13. При достижении на конденсаторе-накопителе 15 напряжения, равного рабочему (520+20 В), на разрядном конденсаторе 19 оно возрастет до порогового напряжения динистора 20, последний откроется и пусковой конденсатор 19 разрядится через резисторы 22 и 23 на вход управления триодного тиристора 27. Последний откроется и обеспечит разряд конденсатора-накопителя 15 через электровзрывную цепь, вызывая срабатывание электродетонаторов или электровоспламенителей и через резисторы разряда 16, 21, 26 и светодиод 24, последний на время разряда вспыхнет, свидетельствуя о высокой работоспособности конденсаторного взрывного прибора. О действии прибора судят по звуку произведенного взрыва.

При отпускании кнопочного переключателя “взрыв” через нормально замкнутый контакт 9 происходит автоматический разряд всех конденсаторов, что свидетельствует о высокой безопасности заявленного прибора при дальнейшем его использовании при проведении взрывных работ.

Для защиты электронного порогового ключа от повреждения при коротком замыкании электровзрывной цепи 30 в электрическую схему заявленного прибора введен резистор ограничителя тока 26, через который выходной каскад на триодном тиристоре 27 подключен к электровзрывной цепи 30. Наличие резистора ограничителя тока 26 позволяет ограничить ток, протекающий через триодный тиристор 27 до предельно допустимой величины в случае короткого замыкания в электровзрывной цепи 30. Такое техническое решение позволяет существенно повысить надежность работы заявленного прибора при эксплуатации его в экстремальных условиях.