CN106595408A - 一种钝感爆破药引爆系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钝感爆破药引爆系统，包括钝感爆破药和引爆装置，所述引爆装置包括供能模块和激发模块，所述供能模块用于提供高频高压交变电流；所述激发模块设于钝感爆破药中，所述激发模块的输入端连接于所述供能模块的输出端，用于接收高频高压交变电流，产生引爆钝感爆破药所需的能量。本发明不需要用到雷管，避免了雷管在运输、存储中易爆的危险性，提高了本发明引爆系统的安全性。另外，本发明不需要用到高压脉冲大电流，避免了庞大的供电设备。为激发模块提供高频高压交变电流的供能模块相对产生高压脉冲大电流的设备来说，体积大大减小。同时，本发明将高频高压交变电流代替高压脉冲大电流，供电线路发热减少，大大降低了能量的浪费。

Description

一种钝感爆破药引爆系统

技术领域

本发明涉及爆破药引爆技术领域，尤其涉及一种钝感爆破药引爆系统。

背景技术

目前工程爆破领域需要大量的使用爆破药，为了生产、运输、存储和使用的安全，通常会使用钝化剂使爆破药的敏感度降低至安全值。爆破药的敏感度降低的同时对起爆所需的能量要求提高了很多。尤其爆破药的热感度，在未钝化处理时仅需几百度就可以引爆，钝化后的爆破药对于温度的敏感度很低，因此需要在极短时间内提供足够的热能，温度达到上千度甚至几千度的高度才能引爆。

目前工程爆破领域一般通过雷管引爆爆破药、用高压脉冲大电流引爆爆破药。

雷管本身包括有敏感爆破药的成分，因此其生产、运输、存储和使用都具有一定的危险性。

用高压脉冲大电流引爆爆破药这种方式，导致设备庞大，限制了其使用的范围。同时，根据焦耳定律，大电流会导致激发电路发出大量的热，对设备散热有很高的要求，且供电线路发热消耗了很多的电能加大了其使用成本。

因此，提供一种不使用雷管就能引爆钝感爆破药的引爆装置，并且减小引爆装置的体积是本领域技术人员急需研究的问题。

发明内容

针对以上技术不足，本发明提供了一种钝感爆破药引爆系统，其能够代替雷管直接引爆钝感爆破药。

本发明技术方案不需要用到雷管就能引爆钝感爆破药，并减小了引爆装置的整体体积，减少了能量的损耗。

本发明是这样实现的：一种钝感爆破药引爆系统，包括钝感爆破药和引爆装置，所述引爆装置包括供能模块和激发模块。

所述供能模块用于提供高频高压交变电流。

所述激发模块设于钝感爆破药中，所述激发模块的输入端连接于所述供能模块的输出端，用于接收高频高压交变电流，产生引爆钝感爆破药所需的能量。

进一步地，所述供能模块包括直流电源、与所述直流电源连接的振荡电路、与振荡电路输出端相连的升压模块，

所述直流电源为振荡电路提供低压直流电源，所述振荡电路将低压直流电源转化为高频低压交变电流，所述升压模块将高频低压交变电流转变为高频高压交变电流。

进一步地，所述激发模块包括至少两个导体，相邻导体间隔设置，位于最外侧的两个导体分别接入升压模块中输出高压电流的次级线圈的两端。

进一步地，所述钝感爆破药引爆系统还包括控制模块，所述控制模块包括用于控制电路通断及通断顺序的开关单元、与开关单元通信连接以向开关单元发送控制信号的控制单元，所述开关单元与供能模块或激发模块连接，或所述开关单元连接于供能模块与激发模块之间。

进一步地，所述开关单元为555计时器，所述控制单元为PLC，所述PLC通过无线通信将控制指令发送至555计时器。

进一步地，所述振荡电路还包括结型场效应管和/或绝缘栅场效应管和/或绝缘栅双极型晶体管。

进一步地，所述直流电源包括市电和调压整流电路，所述调压整流电路的输出端连接于所述振荡电路的输入端。

进一步地，所述直流电源也可以是电池或多个电池的组合。

进一步地，所述升压模块包括至少一个变压器，所述变压器串联或并联或串并联。

进一步地，所述直流电源的电压低于或等于36V，供能模块输出电源的频率高于10KHz。

进一步地，所述钝感爆破药引爆系统还包括整流电路，所述整流电路的输入端连接于升压模块的输出端，整流电路的输出端连接于激发模块的输入端。

进一步地，当钝感爆破药为非塑性爆破药时，所述导体上包裹有一层低熔点的绝缘塑料薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的技术方案利用低压直流电源供电，再通过振荡电路和升压模块将低压直流电源转换为高频高压交变电流，供给设于钝感爆破药中的激发模块，使得激发模块瞬间产生大量的热量从而引爆钝感爆破药。

本发明整个技术方案不需要用到雷管，避免了雷管在运输、存储中易爆的危险性，提高了本发明引爆系统的安全性。另外，本发明不需要用到高压脉冲大电流，避免了庞大的供电设备。为激发模块提供高频高压交变电流的供能模块相对产生高压脉冲大电流的设备来说，体积大大减小。同时，本发明将高频高压交变电流代替高压脉冲大电流，供电线路发热减少，大大降低了能量的浪费。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例供能模块的结构示意图。

图3为本发明实施例升压模块中变压器串联的示意图。

图4为本发明实施例升压模块中变压器并联的示意图。

图5为本发明实施例升压模块中变压器串并联的示意图。

图6为本发明实施例中激发模块连接串并联的变压器的结构示意图。

图7为本发明实施例中激发模块串联再连接到串并联的变压器的结构示意图。

图8为本发明实施例中包括6个导体的激发模块的结构示意图。

图9为本发明实施例中当钝感爆破药为铝热反应剂时的供能模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的钝感爆破药引爆系统，如图1所示，包括钝感爆破药和引爆装置，所述引爆装置包括供能模块和激发模块。

所述供能模块用于提供高频高压交变电流，所述激发模块设于钝感爆破药中，所述激发模块的输入端连接于所述供能模块的输出端，用于接收高频高压交变电流，产生引爆钝感爆破药所需的能量。

1.供能模块：如图2所示，所述供能模块包括直流电源、与所述直流电源连接的振荡电路、与振荡电路输出端相连的升压模块。

（1）直流电源：用于为振荡电路提供低压直流电源。当有市电接入时，直流电源由市电和调压整流电路组成，调压整流电路将市电转变为直流低压电，其中直流低压电的电压低于或等于36V。当无市电接入时，所述直流电源为电池或多个电池的组合。

（2）振荡电路：所述振荡电路将低压直流电源转化为高频低压交变电流。为减少供能模块在电流传输过程中产生的能量损耗，所述振荡电路还包括结型场效应管，以在零电压或者零电流时开关获得振荡电流。其中结型场效应管也可以由绝缘栅场效应管或绝缘栅双极型晶体管代替。

（3）升压模块：所述升压模块将高频低压交变电流转变为高频高压交变电流。在本实施例中，升压模块通过变压器来实现，所述变压器由一个次级线圈、一个初级线圈和一个磁芯构成。为获得所需的电压同时减小升压模块的体积，所述升压模块可以由多个变压器串联构成（如图3所示）。

2.激发模块：所述激发模块包括至少两个导体，两两相邻的导体间隔设置，位于最外侧的两个导体分别接入升压模块中输出高压电流的次级线圈的两端。

电压和激发模块中两个导体之间的间隔距离可以根据具体的实际情况进行调整，一般按照3KV/mm的比例设置。

当需要同时引爆多个钝感爆破药时，本系统包括多个激发模块，激发模块的个数与钝感爆破药的个数相等，此时，升压模块可以包括多个并联的变压器（如图4所示）。

当需要同时引爆多个钝感爆破药且获得所需的电压同时减小升压模块的体积时，所述升压模块可以由多个变压器串并联构成（如图5所示）。

基于安全性考虑，当同时引爆多个爆破药时，采取激发模块串联的方式（如图7所示），可以保证一旦其中一个激发模块失效，其他的激发模块也不会引爆爆破药，从而保证现场人员的安全性。当需引爆的爆破药的数量为N，每个爆破药引爆所需的电压为M，升压模块的升压比为X，此时，直流电源输出的电压为N*M/X、频率为13.56MHz。升压模块的升压比为X，升压模块输入端和供能模块输出端连接，升压模块输出电压为N*MV，频率为13.56MHz的高压交变电流。

每个激发模块分别设置于各个爆破药内，激发模块在高压高频电流的作用下产生热等离子体，热等离子体将热量辐射给周围的爆破药，从而实现多点引爆爆破药。

钝感爆破药分为塑性爆破药和非塑性爆破药。铝热反应剂为典型的非塑性爆破药，因铝热反应剂爆破时噪声小、爆破效率高、不产生飞石等优点，所以很多情况下都采用利用铝热反应剂进行二次爆破，例如：人口密集区域的建筑物爆破、对噪声有限制要求区域的爆破。因此，本发明实施例中以铝热反应剂作为非塑性爆破药举例说明。

在一个实施例中，在二次破岩时，需要单点引爆铝热反应剂的情况下，供能模块输入至激发模块的电压为3KV，频率为1.5KHz的电流，激发模块的导体之间间隔的距离为1mm，可以引发铝热反应剂发生反应。

在一个优选实施例中，需要引爆的爆破药筒长度为30cm，爆破药筒内装有铝热反应剂，由于药筒较长，为了能瞬间引爆，必须在药筒内多处同时引爆，因此，激发模块包括6个导体，所述导体两两之间设置有空气腔，所述空气腔内设置有气体，共计5个空气腔（如图8所示），所述导体外部包裹有一层绝缘薄膜，所述绝缘薄膜为低熔点材料，所述导体之间的间隔总和为1cm，输入激发模块电压为36KV，频率为1.5KHz的电流，激发模块会在5个空气腔同时产生等离子体，从而提高引爆的速度。

当供能模块输出给激发模块的高频高压交流电源的电压低于3KV，频率低于10KHz时，可以引爆钝感爆破药，但是，那样需要提供较大的电流才能实现；整个设备的体积会变大，传输电流的线路发热的损耗会比较大。为了减少能量损耗，本发明实施例优选直流电源电压低于或等于36V，升压模块输出的电源频率高于10KHz。为适应不同爆破方案的需求，供能模块输出的电压和电流频率均可调节。

当钝感爆破药为铝热反应剂时，直流电源输出电压为36V，振荡电路将36V的直流电源转换为电压36V，频率为300KHz的交变电流。升压模块的升压比为1:1000，升压模块输入端和振荡电路输出端连接，升压模块输出电压为36KV，频率为300KHz的高压交变电流，供能模块的电路示意图如图9所示。激发模块和升压模块的输出端连接，两个导体之间间隔1cm。为了防止非塑性爆破药中漂浮在两个导体间的颗粒物导通电路，导致电离失效，本发明实施例中的导体外包裹一层低熔点的绝缘塑料薄膜，导体组成的激发模块设置在装有铝热反应剂的容器中。激发模块的两个导体之间的空气被高压交变电流电离产生热等离子体，导体外层所覆的绝缘薄膜瞬间气化，热等离子体将热量辐射给周围的铝热反应剂，从而引发铝热反应剂发生反应。

当钝感爆破药为塑性爆破药时，直流电源输出电压为36V，振荡电路将36V的直流电源转换为电压36V，频率为240KHz的交变电流。升压模块的升压比为1:1000，升压模块输入端和振荡电路输出端连接，升压模块输出电压为36KV，频率为240KHz的高压交变电流。激发模块和升压模块的输出端连接，所述导体之间间隔1cm。导体组成的激发模块设置于塑性爆破药内部的空腔中，导体之间的间隔留有气体，以产生等离子体。激发模块的两个导体之间的气体在高频高压电流的作用下产生热等离子体，热等离子体将热量辐射传导给塑性爆破药，从而引爆塑性爆破药。

另外，空气的气压、湿度、温度、海拔、电流的频率等都会对击穿的电压有一定的影响，因此，本文所提及的高压电流是标准大气压下所需的击穿电压的最低值的平均值的峰值；具体实际使用中会有一定的偏差，略小于这个电压也是可以实现相同的效果的。

另外，空气的气压、湿度、温度、海拔等都会对引爆所需的温度造成一定的影响，导致参数有微小的偏差，这些问题本文不做陈述。

3.控制模块：当面对大规模或多点爆破时需要有先后顺序的引爆情况下，为了进一步提高爆破现场人员的人身安全，实现对爆破的远距离控制，本发明实施例中的引爆系统还包括控制模块，所述控制模块包括用于控制电路通断及通断顺序的开关单元、与开关单元通信连接以向开关单元发送控制信号的控制单元，所述开关单元与供能模块或激发模块连接，或所述开关单元连接于供能模块与激发模块之间。

本实施例中，所述开关单元为延时开关，具体为555计时器，所述控制单元为PLC，所述PLC通过无线通信将控制指令发送至555计时器。所述无线通信的方式包括WIFI、蓝牙、GPRS、ZIGBEE、3G、4G、5G、NFC、UWB中的一种或几种。

为方便满足以下至少一种需求：引爆装置的运输、组装、拆卸、制造，所述引爆装置可以被设置成至少两个组件。为方便满足以下至少一种需求：引爆装置的运输、组装、拆卸、制造，所述引爆装置可以被设置成元件用以嵌入其他设备中，例如：讲引爆装置作为元件嵌入电源箱。

4.整流模块：所述钝感爆破药引爆系统还包括整流电路，所述整流电路的输入端连接于升压模块的输出端，整流电路的输出端连接于激发模块的输入端。整流电路将升压模块输出的高频高压交变电流转换为高压直流电输出至激发模块能也实现本发明的技术效果。

采用本发明的技术方案：

1、可以替代雷管引爆低热感度爆破药，从而节省爆破成本，降低爆破风险；

2、引爆装置的体积大大缩小；

3、引爆装置本身电流较小，损耗小，使用更经济；

4、民用电和电池均能供电，大大扩大了其使用范围；

5、激发模块作为易损件，其构造简单成本低廉。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种钝感爆破药引爆系统，包括钝感爆破药和引爆装置，其特征在于，所述引爆装置包括供能模块和激发模块，所述供能模块用于提供高频高压交变电流；所述激发模块设于钝感爆破药中，所述激发模块的输入端连接于所述供能模块的输出端，用于接收高频高压交变电流，产生引爆钝感爆破药所需的能量。

2.根据权利要求1所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述供能模块包括直流电源、与所述直流电源连接的振荡电路、与振荡电路输出端相连的升压模块，所述直流电源为振荡电路提供低压直流电源，所述振荡电路将低压直流电源转化为高频低压交变电流，所述升压模块将高频低压交变电流转变为高频高压交变电流。

3.根据权利要求1所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述激发模块包括至少两个导体，相邻导体间隔设置，位于最外侧的两个导体分别接入升压模块中输出高压电流的次级线圈的两端。

4.根据权利要求1所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，进一步包括控制模块，所述控制模块包括用于控制电路通断及通断顺序的开关单元、与开关单元通信连接以向开关单元发送控制信号的控制单元，所述开关单元与供能模块或激发模块连接，或所述开关单元连接于供能模块与激发模块之间。

5.根据权利要求4所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述开关单元为555计时器，所述控制单元为PLC，所述PLC通过无线通信将控制指令发送至555计时器。

6.根据权利要求2所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述振荡电路还包括结型场效应管和/或绝缘栅场效应管和/或绝缘栅双极型晶体管。

7.根据权利要求2所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述直流电源包括市电和调压整流电路，所述调压整流电路的输出端连接于所述振荡电路的输入端。

8.根据权利要求2所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述直流电源包括电池或多个电池的组合。

9.根据权利要求2所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述升压模块包括至少一个变压器，所述变压器串联或并联或串并联。

10.根据权利要求2所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，所述直流电源的电压低于或等于36V，所述供能模块输出的高频高压交流电源的频率高于10KHz。

11.根据权利要求3所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，还包括整流电路，所述整流电路的输入端连接于升压模块的输出端，整流电路的输出端连接于激发模块的输入端。

12.根据权利要求3所述的钝感爆破药引爆系统，其特征在于，当钝感爆破药为非塑性爆破药时，所述导体上包裹有一层低熔点的绝缘塑料薄膜。