高精度延迟系统 |
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| 申请号 | CN201010587972.7 | 申请日 | 2010-12-08 | 公开(公告)号 | CN102141360A | 公开(公告)日 | 2011-08-03 |
| 申请人 | 鸣科工业有限公司; | 发明人 | 皮欧·弗朗西斯科·佩雷斯·科尔多瓦; 朱昂·卡洛斯·特雷霍·麻古纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高 精度 爆炸延迟系统，用于预定时间段的非电性触发的爆破装药。该系统包括防 水 塑料容器，包括具有固定轨和端钮 支架 的底部，将该底部分隔成隔间，其中放置了用于执行控制整个系统的 电路 ，用于检测激波管触发的 传感器 ，用于引爆一连串爆破装药的 电子 炸药，用于传输已接通爆破 信号 的激波管，用于将电源与电路相连接的微 开关 ，以及固定激波管并引导膨胀波朝碰撞传感器移动的碰撞信道装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在预置时刻非电性触发爆破装药的高精度爆破延迟系统，其包括防水的塑料容器，该容器具有底部，其上具有固定轨以及端钮支架，将所述的底部分隔成间隔，其中放置电路，该电路执行对整个系统的控制，还放置传感器，这些传感器用于检测激波管的触发，同时还包括电子炸药，用于引爆一连串爆破装药，还放置有激波管，该激波管用于传输已接通的爆炸信号，还具有微开关，其将电路与电源相连，以及碰撞通道装置，用于固定激波管并引导膨胀波朝向碰撞传感器移动，该系统的特征在于： |
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| 说明书全文 | 高精度延迟系统技术领域背景技术[0002] 在采矿业中，延迟爆破成功地改进了并使破碎均衡，促进爆炸，降低碎片飞射以及对周围岩石的影响程度，同时由此当钻孔机内的引爆爆破炸药是爆破方法中常规使用的非电的情况时，延迟炸药需要连接到激波管上，保持在小能量并由此不会直接引爆爆炸剂，但当它们弥补雷管部分时它们会使爆炸剂发生爆炸。炸药应该精确控制延迟，从而当爆破开凿深坑时利用箭头和线就可确保正确的爆炸序列。 [0003] 众所周知，电子延迟(作为化学延迟的替代品)的使用增加了炸药触发延迟的准确性，消除了重叠，并对破损量以及视觉控制的改善有着显著贡献。然而，如果没有保护性入口存在，其就不能将电子延迟与激波管结合起来，因为事实是爆破，涡流，静电荷，或磁场这些爆破中并不希望有的产物均会破坏该结合，由此本申请基于降低这些爆炸可能发生的事物，利用传感器，其可捕获不同物理性质的信号，并利用在其中具有对抗碰撞，移动或摩擦保护的结构和容器。 [0004] 现有技术中的激波管由塑料管或合成塑料制成，在其内部装载炸药或烟火块，所述的炸药块可以是高爆炸类型。例如可利用的炸药可以是季戊四醇四硝酸酯(PETN)，三亚甲基三硝基胺(hexogene)，阿土更(octogene)，六硝基芪炸药(HNS)，或烟火材料的混合。 [0005] 在US5,435,248，ES2,219,789以及US5,377,592专利文献中，公开了一种可编程的延迟炸药，其时间延迟是提前设置并电控制的，从而由冲击波产生电信号脉冲，通过压电式换能器和昂贵的低能量爆破炸药，之后致使开始引爆炸药，然而，使用所述的爆破炸药使得整个系统很脆弱，由于静电荷使大多数炸药成分将潜在伤害降到最低从而致使可能发生爆炸，此外，昂贵的爆破炸药其灵敏性并不仅对静电荷敏感，而且还对碰撞以及振动敏感，在US5,435,248以及US5,377,592专利文献中，时间延迟是预先排定的，其可以并不是很长，由于钟表的电路间接依赖于在输入时容器内存储能量，并且可用电池来使控制电路激活。由于容器内能量随着时间而减小，因此钟表或者控制电路有可能完全停止功能，并且有可能时间点将最终达到其中爆破介质仅收到很小能量或没有能量，并由此系统会变得在时间上非常不准确，烟火元素会变热并在试图触发起动元件时而相当无效，如此少量的能量不会引发炸药电荷发生爆炸。 [0006] 在US2008/0110612专利文件中，公开了一种具有延迟定时的电子设备以及触发方法。所述装置在其输入端处具有一个部件，其可移动以便连接到电路电源上，并为了爆炸而起动增压器，然而，该装置在机械以及电能传输中是低效的，并且随后通过建议使用节能电路、同时除去所有的复杂水力激活机制以及由于在位移触发中液体的使用而可能出现的错误电连接来解决上述问题。 发明内容[0007] 本发明包括在采矿操作，矿井以及户外建筑中使用的爆破延迟系统。这个系统由表面线路链接，容器，爆破反应电荷传爆药组成。 [0008] 表面线路链接，由在塑料轴上滚绕的激波管构成，在末端具有连接接线端并在另一端具有连接器块，将爆破信号沿信号方向进行发送。由表面线路链接提供的预置时间延迟由激波管内渗入炸药块的燃烧传播速度以及激波管的长度来确定。同时，表面连接器通过它们的接线端按次序连接，并根据爆破网的设计结构将连接器块进行连接，彼此间的连接数量，其中钻孔机包括在内部装配中。此外，表面连接链路容纳足够量的激波管，从而其可在任何钻孔机网络设计中使用。 [0009] 爆破元件的容器包括电子装置，电源，碰撞通路装置，电子炸药，以及激波管段。其中，容器配备有适合的助爆药，从而该装配提供具有高水平可靠性以及安全性的有效爆破，其通过消除由于外部常规启动信号的影响而造成非预期的爆破来实现。该装配安装在各个钻孔机的底部，由激波管连接，并具有一个远离钻孔机的表面末端，从而可将其与下一个爆破延迟系统连接在一起。 [0011] 电子炸药包括在容器内，在预先编制时间之后仅由电子装置来触发。电子炸药的触发使得当微开关可用时，电路接收到来自于传感器的信号，并且由已切换到的激波管来发出(该传感器计算不同的物理数值)。 [0012] 此外，容器由塑料材料制成，并提升系统的安全性，因为材料作为低摩擦橡胶，并且其在火源收回时并不支持燃烧。 [0013] 优选的爆炸反应传爆药并无限制，高水平炸药，例如彭托利特炸药或爆炸乳剂。 [0014] 本发明的一个优点在于在整个系统中使用了独立的电路分组，其可对抗非预期的爆炸并确保在其中保留能量，能够使系统至少可以运转10天。 [0015] 本发明的另一个优点，但不仅限于此，是使用了包括在控制模块内的微控制器，其使控制数字倒计时的部件单元更紧凑，现有技术装置中所使用的用于数字倒计时的多个集成电路是非常常规的。控制模块是用于处理操作对数电路中的一部分，输入信号以及电路的其他部分由其控制。并且特别使用是由超低功率微控制器以及集成电路组成，其中集成电路构成本发明的电路部分，并将额外控制添加到内部时钟中，从而产生平均的低能耗。 [0016] 本发明的再一个优点在于表面连接链路操作简单。其并不需要特殊的处理培训，并且也不需要时间延迟的预先制定，因为其是基于燃烧传播速度以及激波管长度来确定的，并且根本没有一根电缆与之并联连接。因此，系统变得实用且易于使用，同时安全、可靠。 [0017] 涡流：将通过不同于计划路径而返回到发射源的气流称为涡流。气流使循环经由最小阻力的路径。例如，其使最小阻力电子元件的路径上更易于循环，或对于通过没有电阻力的区域的气流通路更好。 [0018] 根据本发明的第一方面，提供一种用于在预置时间内非电触发爆破炸药的高精度包括延迟系统，其包括防水塑料容器，该容器包含具有固定轨道的底部以及端钮支架，将所述的底部划分成隔间，其中放置电路，用于执行对整个系统的控制，传感器，用于检测激波管的触发，电子炸药，用于引爆一系列爆破炸药，激波管，用于传输开启的引爆信号，微开关，用于将电源与电路相连，以及碰撞沟道装置，用于保持激波管并引导膨胀波朝着碰撞传感器移动，该系统的特点在于：其中电子电路提供高水平的可靠性以及安全性，通过避免由于受外部正常触发信号影响的非预期引爆，此外管理其所有部件的有效功率，其中传感器具有不同物理性质，从而使电子炸弹更安全，检测由激波管发射出的不同的物理量大小；其中底部由防碰撞材料制成，其可降低由于电子迂回以及电子炸药碰撞而造成的危害；其中端钮支架允许系统对移动和振动有所保护；其中碰撞通道装置避免了由于强迫碰撞发生移动而带来的内部干扰，同时以校准方式来控制传感器直接连接到碰撞管的输出端上，由此为了产生具有有用且必要功率的脉冲而将能够使用所发射出的信号，其中微开关仅在装置配备了爆破反应助爆药时被触发；并且其中该装置提供各种级别的保护，以便避免触发系统。 [0019] 在本发明的第二个方面中，提供一种高精度爆破延迟系统，包括表面线路链接，其可以提供基于激波管的预置时间延迟，其特征在于表面线路链接包括：具有外套的塑料卷轴，以及根据钻孔机长度需要在长度中允许卷起以及铺开激波管的机构；连接接线端，作为爆破标记连接到激波管段上，在至少500毫米长度上；以及连接器块，能够固定6个激波管，并标记其末端。附图说明 [0020] 以下结合图1到8对本发明进行说明： [0021] 图1是容器以及爆破反应助爆药的附图； [0022] 图2是组件的纵向图； [0023] 图3是电子装置的框图； [0024] 图4是电子装置电路的附图； [0025] 图5A和图5B分别是印刷电路的上表面和下表面图； [0026] 图6是相适应的柔性锚的图； [0027] 图7示出表面线路链接的组合； [0028] 图8示出网络中整个系统顺序连接的形式。 具体实施方式[0029] 本发明由系统组成，利用非电触发系统，其能对预置时间以可控以及有效的方式，实现柱状装药的爆破。在本说明书中，将其称为电子雷管组件。组件表现为具有爆炸反应助爆药的爆破原件容器的组合。 [0030] 其提供有效的爆破，因为电子炸药仅在预置时间之后才由电路使其触发。电子雷管还提供高水平的安全性，这是由于避免了由外部常规触发信号影响而产生的非预期爆炸。 [0031] 电路使得自主性的提升，这是由于有效控制其所有部件的分配以及消耗。当电路接收到来自于传感器的信号时使电子炸药触发，该传感器用于测量由接通的激波管所发射出的不同物理量大小。 [0032] 本发明还包括组件部件中容器的使用，其由低摩擦缓冲器塑料材料制成，当系统中出于安全而移除火源时其并不支持燃烧。 [0033] 在本发明中(但并不以限制方式)，电子雷管的爆炸是由于激波管的触发而引发的，由具有不同性质的传感器对这些激波管的触发进行检测，例如机电的，光电的，声电的，以及压电传感器，并且其将开始众多检测从而核实激波管的充分触发。碰撞传感器通过碰撞装置而连接到激波管的输出接线端上。随后指引也是在透明激波管内所得到的膨胀波信号。在优选的以及非限制性的实施例中，传感器直接位于激波管之后，且触发核实传感器具有相同的光电性质，由激波管发射出的检测光，该激波管具有半透明塑料套。 [0034] 将来自于传感器的第一信号发送给电路，用于使微控制器脱离其极度低功率状态，并连接第二旁路晶体管，由核实晶体管来控制，通过具有负电源电极的第一旁路晶体管，例如，电池，由于系统中作为时间延迟的构造而需要更长时间。 [0035] 非限制性的发明，还确定使用时间窗，用于接收所有的脉冲信号，从那些并不包含信息中的过滤出有用信号。 [0036] 每个表面连接器可提供预置时间延迟，其中所述的时间延迟是根据激波管长度而被确定的，优选的是在4到12毫秒这一范围内(本发明并不局限于此)，最大变化范围为+/-5％，这使得能够像在化学延迟中一样关于爆破块同样获得更高的准确性。 [0037] 包括在表面线路链接中的卷轴负责卷起激波管，优选的尺寸范围是6到23米(本发明并不局限于此)。连接在连接接线端上的激波管段至少具有500毫米的长度。卷轴还包括具有纵向槽的外部塑料材料，通过连接器块而退出，并且位于卷轴中心处延伸段的同心结构中将其以固定连接在塑料机构上。塑料段允许激波管卷起以及展开，从而通过这种方式在每个钻孔机之间管都能保持是伸出的。 [0038] 组成表面线路连接部分的连接器块包括容纳在其中的低功率雷管，爆炸电荷量在250到350毫克之间，其允许激波管组能够连接到其上并可发生爆炸。 [0039] 表面连接器的顺序连接能够在整个爆破中对于每个钻孔机提供没有重叠爆炸的安全性，这是因为系统在时间延迟上的精确相应。以这种方式消除了中断的危险，由此获得更大块的岩石和矿石。 [0040] 在图1中描绘了本发明所给出的优选实施例。这个实施例由防水塑料容器10组成，该容器与容纳在另一也是塑料的容器内的爆炸反应助爆药11组装在一起，但盛有爆炸反应助爆药11的容器是具有更高密度的不同的聚合结构。该系统包括在其入口处的激波管12，用于使爆炸引导线发生爆炸，例如在明挖中，其还包括在输出端处的柔性锥形锚13，其是半透明塑料制成的，用于与爆炸反应助爆药容器11相组装及配合。在优选实施例中，爆炸反应助爆药11的容器具有钩到激波管上的适配器14，该激波管连接到电子装置10的入口上，以及在其上部15的若干螺纹，其形成螺旋结构，使容器能够额外添加相同的爆炸反应助爆材料的电荷。 [0041] 在这个实施例中还包括微开关，其将电源连接到电路上。也包括在装置10的容器内，其中接近于容器表面构造出柔性突出部分16其构成微开关，其提供移动的接触，从而微开关可以在当装置10的容器装有爆炸反应助爆药11时被触发。 [0042] 图2中示出了根据本发明优选实施例的电子装置10以及爆炸反应助爆药11(图1)的图，两幅附图均是纵向视图，具有一个可能的分配类型，其包括微开关20，能在将容器引导到爆炸反应助爆药11开口处时将电源29连接到电路27上，从而向其提供电力。 [0043] 容器包括底板，在其内具有固定轨24，具有适合于装置10中容器的适当支持物28，从而设置并固定印刷电路27，包括所有的电子部件，固定连接在激波管12上的碰撞通道装置23，这使得所产生的膨胀波信号定向，传感器用于检测激波管12的触发，电子炸药 26，用于电性地接通烟火块以及爆炸电荷。 [0044] 传感器具有不同特性，例如直接设置在激波管12出口处的碰撞传感器22以及于激波管管道一个一个连续地存在传感器21。 [0045] 爆炸反应助爆药包括爆炸块25形态，例如，彭托利特炸药用于推进最终反应，并且容器11(图1)用于容纳爆炸块。 [0046] 图3中示出了本发明优选实施例的框图，其中其组成包括点火电容器30，众多存在检测单元31，碰撞检测单元32，控制单元33，引爆单元34，信号发生器35，增压器36，作为白炽电阻电桥37示出的电子炸药26，启动开关38，旁道开关39a和39b，以及点火开关40。 [0047] 控制单元33，通过对启动开关38的控制来管理适当的功率输出操作。这样适当地控制了系统的自主性，将触发命令发送给引爆单元34并接收来自于各种传感器的输入脉冲信号。 [0049] 当激励增压器连接到负电源电极时，并向控制单元33发送了激波管12触发检测信号66a时(图1)，众多存在检测单元31用于控制旁道开关39a和39b，从而之后控制单元本能地接收另一个确认信号66b，检测同一触发事件。 [0050] 由于对由激波管12所发射的膨胀波进行检测(图1)，因此碰撞检测单元32将自动产生的信号发送给控制单元33，从而包括在控制单元内的微控制器退出其极端低功率状态。 [0051] 引爆单元34适合于对来自于控制单元33的命令信号进行发送，从而控制并触发点火开关40，这里点火开关40将点火电容器30与白炽电阻电桥37连接在一起，为了其触发该白炽电阻电桥37接收电容器中所积累的所有能量。用于以预定频率接收来自于信号发生器35所发出脉冲信号的增压器36，当通过电源负电极涉及到系统时，在点火电容器30内积累能量。 [0052] 在图4中，示出了优选实施例中电路不同部分的示意图，其包括：通过微开关连接到电路上的电源29，其提供两个电压V1和V2，V1的电压数值小于V2的，在电路的数字部分中使用V2，通过白炽电阻电桥37其还并不超过烟火爆炸的阈值爆炸水平。电压V2用于激励电压以及烟火负载的爆炸电路。 [0053] 烟火负载加到白炽电阻电桥37中，连接被压缩到漆料层的构造中。其中所述的烟火负载引爆电子炸药的爆炸电荷，因为烟火块以及白炽电阻电桥37组成电子炸药26。 [0054] 控制电路45与振荡器44a一起工作，且通过例如限流电阻58和59这样的不同的无源和有源部件连接到传感器上。反流二极管53，55以及56，限压齐纳二极管62，63，以及64用于保护控制电路45，信号保持电容器65，并连接到P信道金属氧化物半导体场效应晶体管41上，从而可作为功率变换的开关。 [0055] 触发控制电路49用于爆破电子炸药26。 [0056] 存在控制电路，优选的使用光电传感器42和43。根据所示的实施例，控制电路接收的信号有两个，所发送的第一信号来自于存在控制电路46a，起动倒数计秒并与此同时启动所有电路，连接到接线端42a和42b上的传感器，之后在检测时使存在控制电路触发N信道金属氧化物半导体场效应晶体管50a，该N信道金属氧化物半导体场效应晶体管50a与N信道金属氧化物半导体场效应晶体管50b连接在一起，并接地点火电容器30。所发送的第二信号来自于存在控制电路46b，通过接线端43a和43b连接传感器，触发N信道金属氧化物半导体场效应晶体管50b从而完成接地连接，之后在瞬时时延中控制电路能够通过金属氧化物半导体场效应晶体管41的触发而得以运行。 [0057] 根据优选实施例，信号发生电路47与另一个振荡器44b一起运转，将信号发送给增压器电路48，在频率范围为500Hz到3000Hz范围内扩大V2使之从6v到20v，从而给予足够的功率，同时准确地引爆电子炸药26。点火电容器30，通过反流二极管57以及限制保护电阻60提供能量，促成对电容器30充放电时间进行适当控制。 [0058] 限制保护电阻60作用在于控制电容器30达到水平的充电时间，这由增压器电路输出端来确定。在故障发生时，所述电阻将保护爆炸系统，因为它将不允许电容器30有效的充电，因此就不会引爆药剂。还应牢记的是为了制造故障金属氧化物半导体场效应晶体管50a和50b必须是异常和短路的。 [0059] 点火电容器30连接到并联电阻61上，从而在爆炸故障是消耗能量。 [0060] 引爆控制电路49还包括适应用于有效触发N信道金属氧化物半导体场效应晶体管51的信号，该晶体管通过接线端37a和37b连接，白炽电阻电桥37(电子炸药的电性表征)与点火电容器30并联，以便对其触发。 [0061] 此外，作为碰撞传感器的例子，所包括的压电类型传感器52产生必须从电源29得到的能量，并通过接线端52a和52b连接。 [0062] 通过接线端20a和20b以及微开关20将用于提供两个电压水平能量的电源29连接到电路上，V1用于驱动数字部分，V2用于驱动动力部分。 [0063] 在图5A和5B中，示出了本发明优选实施例电路的下表面70以及上表面71视图。 [0064] 在图6中，在两幅图中示出了不同形式的锥形或V形柔性锚13，在组件两部分相应塑料容器之间机械配合。 [0065] 在图7中示出了表面线路链接77的布局，具有卷轴75，在本发明中该卷轴除了在相同时间延迟73具有印制好的标签之外，还将根据时间延迟而具有不同颜色。还示出了连接接线端74，其标记爆炸接线端，并连接到前一个连接器块76上，该连接块76标记最终的接线端。所述的连接器块76可以容纳多达6个激波管，其包含激波管的一个末端，该激波管构成组件80(图8)。构成组件80的激波管优选的具有6到30米的尺寸，这依赖于钻孔机79的长度(图8)，但在本发明中这并不受限制，以此方式可通过表面连接器链接成网络82(图8)。作为可移动单元以及滚动部件，所示出的塑料机构78在纵向切割方向上具有输出端，且是同心、细长的。 [0066] 在图8中，示出的连续连接形式81延伸成网络82，其中表面线路链接是链接到组件的旁路激波管上的，包括在钻孔机79的底部。 [0067] 由于可从说明中推断，系统的使用涉及到非常高水平的准确性，并且值得注意的是这个系统可获得更好的爆破感生碎片，并降低周围岩石的振动。 |
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