RU2555742C2

RU2555742C2 - Device for measurement of operating parameters of non-primary blasting cap in blasting electric detonator

Info

Publication number: RU2555742C2
Application number: RU2013152304/03A
Authority: RU
Inventors: Вениамин Валентинович Пойлов; Николай Илларионович Лаптев; Станислав Иванович Постнов; Александр Александрович Гидаспов; Евгений Александрович Кожевников
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-07-10
Also published as: RU2013152304A

Abstract

FIELD: demolition works.

SUBSTANCE: invention relates to the field of measurement of parameters of operation of initiators of detonation of explosives during the demolition works, namely electric detonators (ED) comprising a nonprime blasting cap (CD) based on brisant explosives (BE) and standard electric igniter (EV) with rigid or elastic fastening of a resistance bridge. The device for measurement of parameters of operation of the nonprime blasting cap in the blasting electric detonator comprises a muffle for blasting of the electric detonator on a lead plate, a unit of resistance bridge actuation by direct or pulse currents, a response time measuring instrument with starting of time reference point from the moment of actuation, the ionisation sensor for registration of detonation, the ionisation sensor for registration of the moment of operation of electric igniter, unit of registration of signals from sensors and supply of signal to the response time measuring instrument.

EFFECT: design of the device allows to provide completely complex measurement of all parameters of operation of the blasting cap of both non-prime, and prime types as a part of the blasting electric detonator, for the first time within one test.

3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области измерения параметров срабатывания средств инициирования детонации зарядов взрывчатых веществ при взрывных работах, а именно подрывных электродетонаторов (ЭД), имеющих в составе непервичный капсюль-детонатор (КД) на основе бризантных взрывчатых веществ (БВВ) и стандартный электровоспламенитель (ЭВ) с жестким или эластичным креплением мостика накаливания. Параметрами срабатывания КД являются инициирующая способность и время срабатывания. Если инициирующая способность КД и ЭД эквивалентны, то время срабатывания КД представляет собой разницу времен срабатывания ЭД и электровоспламенителя (ЭВ).The invention relates to the field of measuring the response parameters of means for initiating detonation of explosive charges during blasting, namely, subversive electric detonators (ED), comprising a non-primary detonator capsule (CD) based on blasting explosives (BVV) and a standard electric igniter (EV) with rigid or elastic fastening of the glow bridge. The response parameters of the CD are the initiating ability and the response time. If the initiating ability of the CD and the ED are equivalent, then the response time of the CD is the difference between the response times of the ED and the electric igniter (EV).

В настоящее время теория и практические вопросы электровзрывания [Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов / А.И. Лурье. - М.: Недра, 1973, - 267 с.] разработаны для ЭД с применением инициирующих (первичных) взрывчатых веществ (ИВВ). При этом для ЭД мгновенного действия типа ЭД-8 на основе КД8 время срабатывания КД принято считать мгновенным, а время срабатывания ЭД однозначно равным времени срабатывания ЭВ. Для ЭД на основе БВВ такой однозначности быть не может по причине наличия в КД инициирующего элемента с конечным временем переходного процесса от зажигания БВВ в инициирующем элементе до детонации. Такое время априори неизвестно и может быть сопоставимо с временем срабатывания ЭВ и составлять значительную часть времени срабатывания непервичного ЭД.Currently, the theory and practical issues of electric explosion [Lurie A.I. Electric explosion of charges / A.I. Lurie. - M .: Nedra, 1973, - 267 pp.] Were developed for ED using initiating (primary) explosives (TRS). At the same time, for instantaneous ED like ED-8 based on KD8, the response time of the CD is considered to be instantaneous, and the response time of the ED is unambiguously equal to the response time of the electromagnetic field. For BWW-based EDs, this cannot be unambiguous due to the presence in the CD of an initiating element with a finite transition time from ignition of the BWW in the initiating element to detonation. Such a time is a priori unknown and can be comparable with the response time of the EM and make up a significant part of the response time of a non-primary ED.

Известно устройство [Толстых Н.Д., Павлыш Б.П. О механизме воспламенения электровоспламенителей промышленных электродетонаторов. ФГВ, т.4, №4, с.607-610] для измерения времени срабатывания ЭД типа ЭД-8, а также ЭВ, взятых отдельно от ЭД, содержащее формирователь прямоугольного импульса тока разной амплитуды и длительности и схему фиксации момента срабатывания ЭД и ЭВ с помощью фотодатчика и секундомера. Время срабатывания КД рассчитывается по разнице проведенных измерений времени срабатывания ЭД и времени срабатывания ЭВ, отдельно взятых от ЭД, при одинаковых величинах импульсного тока.A device is known [Tolstykh N.D., Pavlysh B.P. On the ignition mechanism of electric igniters of industrial electric detonators. FGV, t.4, No. 4, p. 607-610] for measuring the response time of ED type ED-8, as well as EV taken separately from the ED, containing a shaper of a rectangular current pulse of different amplitude and duration and a fixation circuit for the moment of operation of the ED and EV using a photosensor and stopwatch. The response time of the CD is calculated by the difference between the measurements of the response time of the ED and the response time of the EM, taken separately from the ED, with the same values of the pulse current.

Однако в силу технологических условий промышленного изготовления ЭВ результаты подобных измерений имеют вероятностный характер [Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов / А.И. Лурье. - М.: Недра, 1973, с.23] и изменяются с весьма значительным разбросом в параллельных измерениях. Время срабатывания КД, определенное выше описанным способом, является разницей двух случайных величин, для его оценки требуется проведение определенного количества параллельных измерений и статистическая обработка результатов. Кроме необходимости проведения значительного (как минимум по 10 измерений каждого времени срабатывания ЭД и ЭВ), к недостатку устройства следует отнести отсутствие возможности определения инициирующей способности ЭД(КД) по пробитию стандартной свинцовой пластины.However, due to the technological conditions of the industrial manufacture of EV, the results of such measurements are probabilistic in nature [Lurie A.I. Electric explosion of charges / A.I. Lurie. - M .: Nedra, 1973, p.23] and vary with a very significant scatter in parallel measurements. The response time of the CD determined by the above-described method is the difference of two random variables; for its estimation, a certain number of parallel measurements and statistical processing of the results are required. In addition to the need to carry out a significant (at least 10 measurements of each operating time of the ED and EM), the lack of the device should include the inability to determine the initiating ability of the ED (CD) by breaking through a standard lead plate.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является устройство для определения инициирующей способности и времени срабатывания ЭД с жестким или эластичным креплением мостика накаливания [ГОСТ 9089-75, Электродетонаторы мгновенного действия, пп.4.9, 4.10, с.24-26], состоящее из муфеля для подрыва ЭД на свинцовой пластине, узла задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, измерителя времени срабатывания ЭД с запуском начала отсчета от момента задействования, ионизационного датчика фиксации детонации, узла регистрации сигнала от датчика детонации и выдачи сигнала на остановку измерителя времени срабатывания ЭД.Closest to the claimed invention (prototype) is a device for determining the initiating ability and response time of ED with rigid or elastic fastening of the incandescent bridge [GOST 9089-75, Instant electric detonators, paragraphs 4.9, 4.10, pp. 24-26], consisting of muffle for detonating the ED on the lead plate, the knot for activating the incandescent bridge with direct or pulsed currents, the measuring device for the response time of the ED with the start of the countdown from the moment of activation, the ionization detonation fixation sensor, the reg istration of the signal from the knock sensor and issuing a signal to stop the measuring device of the response time of the ED.

Основной недостаток устройства прототипа заключается в невозможности измерения времени срабатывания ЭВ одновременно с измерением времени срабатывания ЭД и, по этой причине, невозможности измерять один из параметров срабатывания КД: время срабатывания.The main disadvantage of the prototype device is the impossibility of measuring the response time of the EM simultaneously with the measurement of the response time of the ED and, for this reason, the inability to measure one of the parameters of the CD operation: the response time.

Техническим результатом настоящего изобретения является изменение конструкции устройства прототипа с целью получения возможности одновременного измерения времени срабатывания ЭВ и ЭД, а также их разницы, т.е. времени срабатывания КД.The technical result of the present invention is to change the design of the prototype device in order to be able to simultaneously measure the response time of the EM and ED, as well as their difference, i.e. CD response time.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство для измерения параметров срабатывания непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе, состоящее из муфеля для подрыва электродетонатора на свинцовой пластине, узла задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, измерителя времени срабатывания с запуском начала отсчета времени от момента задействования, ионизационного датчика фиксации детонации, узла регистрации сигнала от датчика и выдачи сигнала на измеритель времени срабатывания, введен ионизационный датчик фиксации момента срабатывания электровоспламенителя, размещенный внутри электродетонатора около головки электровоспламенителя.The technical result is achieved due to the fact that the device for measuring the response parameters of a non-primary detonator capsule in a subversive electric detonator, consisting of a muffle for detonating an electric detonator on a lead plate, an incandescent bridge activation unit using direct or pulsed currents, a response time meter with the start of timing from moment of activation, an ionization sensor for detonation fixation, a unit for registering a signal from a sensor and issuing a signal to a time meter Ia, an ionization sensor for fixing the moment of operation of the electric igniter was introduced, located inside the electric detonator near the head of the electric igniter.

Кроме того, узел регистрации сигнала выполнен двухканальным для обработки сигналов от двух ионизационных датчиков.In addition, the signal recording unit is made two-channel for processing signals from two ionization sensors.

Кроме того, в качестве измерителя времени срабатывания применен двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф для записи и измерения времени срабатывания КД по разнице одновременного измерения и записи времени срабатывания электровоспламенителя и электродетонатора.In addition, a two-beam digital storage oscilloscope was used as a response time meter to record and measure the response time of a CD by the difference in the simultaneous measurement and recording of the response time of an electric igniter and an electric detonator.

Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой устройства, приведенной на рис.1, где цифрой 1 обозначен электродетонатор в сборе, 2 - электровоспламенитель, 3+4 - элементы капсюля-детонатора: 3 - элемент инициирующий, 4 - основной заряд БВВ, 5 - муфель для подрыва ЭД на свинцовой пластине, 6 - свинцовая пластина, 7 - узел задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, 8 - ионизационный датчик фиксации момента срабатывания электровоспламенителя, 9 - ионизационный датчик фиксации детонации, 10 - узел регистрации сигналов от ионизационных датчиков, 11 - двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф.The invention is illustrated by the circuit diagram of the device shown in Fig. 1, where the number 1 denotes the complete electric detonator, 2 - electric igniter, 3 + 4 - elements of the detonator capsule: 3 - the initiating element, 4 - the main charge of explosive devices, 5 - muffle for undermining ED on a lead plate, 6 - a lead plate, 7 - a knot for activating an incandescent bridge with direct or pulsed currents, 8 - an ionization sensor for fixing the instant of operation of an electric igniter, 9 - an ionization sensor for fixing the knock, 10 - a node for recording signals from ionization sensors, 11 - two-beam digital storage oscilloscope.

Работа устройства по измерению параметров срабатывания (инициирующей способности и времени срабатывания) непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе 1 происходит следующим образом: сначала производится монтаж ионизационного датчика 8 около головки ЭВ 2 перед сборкой с элементами КД (элементом инициирующим 3 и основным зарядом БВВ 4); электродетонатор 1 устанавливается на свинцовую пластину 6 в муфеле для подрыва ЭД 5; одновременно монтируется ионизационный датчик фиксации детонации 9 между ЭД 1 и свинцовой пластиной 6; ионизационные датчики через разъем на стенке муфеля подсоединяются к каналам узла регистрации сигналов 10, который, при срабатывании датчиков, выдает сигналы на входы двухлучевого цифрового запоминающего осциллографа 11; выходные концы мостика накаливания подсоединяются к разъему узла задействования 7, который в момент задействования подает сигнал на запуск начала отсчета времени двухлучевым цифровым осциллографом 11; момент срабатывания ЭВ и момент срабатывания ЭД фиксируются на каналах осциллографа 11 с цифровой записью как времени срабатывания ЭД и ЭВ, так и их разницы, т.е. времени срабатывания КД; детонация ЭД в муфеле 5 приводит к пробитию свинцовой пластины 6, а диаметр пробитого отверстия позволяет сделать заключение об уровне инициирующей способности КД(ЭД).The operation of the device for measuring the response parameters (initiating ability and response time) of the non-primary detonator capsule in the blasting detonator 1 is as follows: first, the ionization sensor 8 is mounted near the EV 2 head before assembly with the CD elements (initiating element 3 and the main charge of the explosive charge 4) ; the electric detonator 1 is installed on the lead plate 6 in the muffle to undermine the ED 5; simultaneously mounted ionization detonation fixation sensor 9 between the ED 1 and the lead plate 6; ionization sensors through a connector on the wall of the muffle are connected to the channels of the signal recording unit 10, which, when the sensors are triggered, outputs signals to the inputs of the two-beam digital storage oscilloscope 11; the output ends of the incandescent bridge are connected to the connector of the activation node 7, which at the time of activation sends a signal to start the countdown with a two-beam digital oscilloscope 11; the response time of the EM and the response time of the ED are recorded on the channels of the oscilloscope 11 with digital recording of both the response time of the ED and the EM, and their difference, i.e. CD response time; detonation of ED in the muffle 5 leads to the penetration of lead plate 6, and the diameter of the punched hole allows us to make a conclusion about the level of initiating ability of CD (ED).

Ионизационные датчики однократного применения были изготовлены из отрезков эмалированного провода диаметром 0,2 мм.Single use ionization sensors were made of enameled wire segments 0.2 mm in diameter.

В устройстве применен узел задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами 7 с возможностями вариации параметров задействования аналогичными подобным в узлах устройств аналога и прототипа.The device employs a node for activating an incandescent bridge with direct or pulsed currents 7 with the possibility of varying the parameters of activation similar to those in the nodes of the analog and prototype devices.

В узле 10 регистрации сигналов при срабатывании датчиков 8 (Д₁) и 9 (Д₂) применена общеизвестная схема питания ионизационных датчиков током постоянного напряжения (батарея «Крона»).In the node 10 of the registration of signals when the sensors 8 (D ₁ ) and 9 (D ₂ ) are activated, a well-known power scheme for the ionization sensors with a constant voltage current (Krone battery) is used.

В качестве измерителя времени применен двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф GDS-840C, а все электрические соединения в устройстве выполнены по схеме «с общей землей».The GDS-840C dual-beam digital storage oscilloscope was used as a time meter, and all electrical connections in the device are made according to the “common ground” scheme.

Работоспособность и надежность устройства для измерения параметров срабатывания непервичного КД в подрывном ЭД была подтверждена на примере испытания КД на основе БВВ, изготовленного по (см. фиг.1, патент РФ №2413166 C1, кл. F42B 3/10, 07.09.2009) и имеющего следующие параметры, отвечающие элементам ЭД (см. поз. фиг.1): в качестве ЭВ 2 применен стандартный электровоспламенитель ЭВ-Ж; элемент инициирующий 3 имел вид цилиндрической стальной втулки, резьбовой канал которой заполнен зарядом тэна, плотностью 1,5 г/см³, и, со стороны к ЭВ, небольшой запрессовкой зажигательного пиросостава; основной заряд 4 массой 0,5 г тэна запрессован до плотности 1,6 г/см³. Были изготовлены пять ЭД с КД непервичного типа. ЭД с порядковыми номерами №1, №2 и №3 были испытаны при задействовании постоянным током силой 1A, 3A и 5A соответственно, а ЭД №4 и №5 были подорваны при задействовании импульсным током разряда конденсатора с импульсами воспламенения 1,36 A² мс (№4) и 6,6 A² мс (№5). Результаты измерения параметров срабатывания ЭД, ЭВ и КД приведены в таблице.The operability and reliability of the device for measuring the response parameters of a non-primary CD in a subversive ED was confirmed by the example of a CD test based on a BVV manufactured according to (see Fig. 1, RF patent No. 2413166 C1, class F42B 3/10, 09/07/2009) and having the following parameters corresponding to the elements of the ED (see pos. 1): as standard EV 2, a standard electric igniter EV-Zh is used; the initiating element 3 had the form of a cylindrical steel sleeve, the threaded channel of which is filled with a charge of PETN, with a density of 1.5 g / cm ³ , and, from the side to the EV, with a small press-fit of the incendiary pyrocomposition; the main charge 4 weighing 0.5 g of PETN is pressed to a density of 1.6 g / cm ³ . Five ED with non-primary type CD were manufactured. Electric motors with serial numbers No. 1, No. 2 and No. 3 were tested with direct current using a power of 1A, 3A and 5A, respectively, and electric motors No. 4 and No. 5 were blown up when a pulsed discharge current of a capacitor with ignition pulses of 1.36 A ² ms was activated. (No. 4) and 6.6 A ² ms (No. 5). The results of measuring the response parameters of ED, EV and CD are given in the table.

Кроме того, в условиях предложенного устройства был испытан аналог ЭД-8Ж с измерением времени срабатывания КД8 при задействовании конденсаторным разрядом с импульсом воспламенения 1,5 A² мс. Время срабатывания КД8 оказалось равным 214 мкс при временах срабатывания ЭВ-Ж и ЭД-8, равных 1746 мкс и 1960 мкс соответственно.In addition, under the conditions of the proposed device, an analogue of ED-8ZH was tested with measuring the response time of KD8 when a capacitor discharge with an ignition pulse of 1.5 A ² ms was activated. The response time of KD8 turned out to be 214 μs with the response times of EV-Zh and ED-8 equal to 1746 μs and 1960 μs, respectively.

Приведенная конструкция устройства за счет применения нового элемента и по совокупности признаков позволяет полностью обеспечить комплексное измерение всех параметров срабатывания КД как непервичного, так и первичного типов в составе подрывного ЭД, при этом впервые в рамках одного испытания.The design of the device due to the use of a new element and the combination of features allows us to fully provide a comprehensive measurement of all the parameters of the CD operation, both non-primary and primary types, as part of a subversive ED, for the first time in a single test.

ТаблицаTable Номер ЭДED Number Время срабатывания ЭД, мксED response time, μs Время срабатывания ЭВ, мксEV response time, μs Время срабатывания КД, мксCD response time, μs Диаметр отверстия, пробитого в свинцовой пластине, ммDiameter of a hole punched in a lead plate, mm 1one 47204720 24202420 23002300 11eleven 22 32803280 18801880 14001400 1212 33 20402040 800800 12401240 1212 4four 38203820 19601960 18601860 1212 55 18801880 570570 13101310 1313

Claims

1. A device for measuring the response parameters of a non-primary detonator capsule in a blasting electric detonator, consisting of a muffle for detonating an electric detonator on a lead plate, an incandescent bridge using a direct or pulsed current, a response time meter with the start of the countdown from the moment it was activated, an ionization detonation fixation sensor , node recording the signal from the sensor and issuing a signal to the meter response time, characterized in that inside the electric detonator about The head of the electric igniter has an ionization sensor for fixing the moment of operation of the electric igniter.

2. The device according to claim 1, characterized in that the signal recording unit is made dual-channel for processing signals from two ionization sensors.

3. The device according to claim 1, characterized in that a two-beam digital storage oscilloscope is used as a response time meter to measure the response time of a CD based on the difference in the simultaneous measurement and recording of the response times of an electric igniter and an electric detonator.