CN107636416A - 爆破系统中的保护电路 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有电子延迟器的电子雷管，所述电子雷管包括：导电外壳，所述导电外壳包括用于接收诸如炸药的元件的开放端和封闭端；以及包括所述延迟器的电子电路的印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板被放置在所述导电外壳内，其特征在于，所述电子雷管还包括至少一个弹性的可压缩导电垫圈，所述导电垫圈通过所述开放端定位在由所述PCB和所述导电外壳的内表面限定的空间中，填充所述PCB和所述导电外壳的内表面之间的至少一部分空间，使得允许抵御电磁干扰(EMI)，并且接触所述PCB的接地连接和所述导电外壳的内表面，使所述接触作为所述PCB接地的连接路径，从而允许抵御静电干扰(ESD)。

Description

爆破系统中的保护电路

技术领域

本发明总体涉及一种电子爆破系统，特别是涉及一种抗电磁干扰和静电放电的保护装置。

背景技术

雷管和爆破系统在可以连接许多雷管的采矿、采石、建筑、管道和地球物理勘探的行业中都有应用。

电子延迟元件设置在电子雷管中、在作为容纳炸药的部件的金属圆形外壳的内部中，包括延迟器的电子部件的印刷电路板(PCB)设置有与所述外壳的电接触以用于静电放电(ESD)保护。通常通过从PCB到外壳具有金属端子来设置电接触；然而，现有的金属部件或端子的使用对于电磁干扰(EMI)没有适当的保护，因为它们在外壳的入口的开口端处不提供适当的密封。

目前行业中使用的解决方案由手工钎焊线材制成，并且不能通过表面贴装技术(SMD)或任何其他自动化工艺实现自动化，并且如前所述，不能抵御EMI。

电子设备暴露于电磁干扰，因此需要一种同时提供抵御EMI和ESD的雷管。

发明内容

本发明通过根据权利要求1所述的电子雷管、根据权利要求9所述的爆破系统、用于启用或禁用根据权利要求10所述的爆破系统的方法以及根据权利要求11所述的用于制造电子雷管的方法来提供上述问题的解决方案。从属权利要求限定了本发明的特定实施例。除了这些相互排斥的特征和/或步骤的组合之外，本说明书(包括权利要求书、说明书和附图)的所有特征和/或所述方法的所有步骤可以以任何组合方式进行组合。

在本发明的第一方面，提供了一种具有电子延迟器的电子雷管，所述电子雷管包括：

导电外壳，所述导电外壳包括用于接收诸如炸药的元件的开放端或入口、以及封闭端；

以及

印刷电路板(PCB)，包括所述延迟器的电子电路，所述印刷电路板被放置在所述导电外壳内，

其中，所述电子雷管还包括至少一个弹性的、可压缩的和导电的垫圈，

所述垫圈通过所述开放端定位在由所述PCB和所述导电外壳的内表面限定的空间中，

所述垫圈填充所述PCB和所述导电外壳的内表面之间的所述空间的至少一部分，使得允许抵御电磁干扰(EMI)，并且

所述垫圈与所述PCB的接地连接和所述导电外壳的内表面接触，使所述接触作为用于使所述PCB接地的连接路径，从而允许抵御静电干扰(ESD)的保护。

有利地，包括所述弹性的、可压缩的和导电的垫圈的所述电子延迟器提供了抵御电磁干扰(EMI)的防护。此外，与所述PCB的接地连接和所述导电外壳的内表面的接触提供了抵御ESD的保护。

所述弹性的、可压缩的和导电的垫圈建立了与外壳的低电阻接触，另一方面密封用于EMI保护的外壳的入口中的开放空间。

使用所述垫圈允许自动组装电路，而不是手动钎焊电线。通过减少体力劳动，特别是通过SMD工艺，使该解决方案更便宜，其生产速度更快。

有利地，通过使用通过任何方式例如表面贴装技术连接到电路的柔性垫圈，增强了电子雷管抵御施加在电路和/或引线的EMI和ESD的免疫力。

在本发明的一个实施例中，所述导电外壳由金属制成，优选地由铜或铝制成。有利地，金属外壳起类似于导电屏蔽的作用。

在本发明的一个实施例中，所述垫圈适于覆盖所述PCB和所述雷管外壳之间的整个开口。有利地，该实施例提供PCB的至少部分长度的一侧与雷管外部的任何EMI的完全隔离。

在本发明的一个实施例中，雷管包括两个导电的垫圈。有利地，PCB的一侧上的第一垫圈和相对侧上的第二垫圈的定位提供PCB的至少部分长度的两侧与任何外部EMI完全隔离。

在本发明的一个实施例中，所述垫圈位于所述PCB的屏蔽连接点上。所述PCB的屏蔽连接点是PCB的接地引脚(ground pin)。有利地，该定位为PCB和雷管提供适当的接地，使得完全避免ESD。

在本发明的一个实施例中，所述垫圈由低电阻材料制成。有利地，包括用于抵御EMI的保护的弹性的、可压缩的以及具有用于与接地到外部导电表面的电路的低DC电阻的垫圈的电子延迟器提供了抵御ESD的改进的解决方案。

在本发明的一个实施例中，所述垫圈位于与所述导电外壳的所述开放端的边缘的平面重合的平面上。有利地，定位在所述边缘上的垫圈允许保护整个长度的PCB以抵御任何外部EMI。

在本发明的一个实施例中，垫圈包括内孔，垫圈通过该内孔优选地通过熔融锡连接到PCB的屏蔽连接点。有利地，垫圈在PCB上的位置通过内孔牢固地固定在垫圈中。

在本发明的一个实施例中，所述垫圈是半圆形的。有利地，如果提供圆形外壳，则半圆形形状的垫圈完全适应所述外壳内部与所述PCB之间的开放空间。

在本发明的第二方面，提供了一种爆破系统，包括根据本发明第一方面的具有电子延迟器的电子雷管。

在本发明的第三方面中，提供了一种用于制造根据本发明的第一方面的电子雷管的方法，包括将至少一个弹性的、可压缩的和导电的垫圈组装在下述位置，所述位置使得所述垫圈：

通过所述开放端定位在由所述PCB和所述导电外壳的内表面限定的空间中，

填充所述PCB和所述导电外壳的内表面之间的所述空间至少一部分，使得允许抵御电磁干扰(EMI)的保护，并且

与所述PCB的接地连接和所述导电外壳的内表面接触，使所述接触作为用于使所述PCB接地的连接路径，从而允许抵御静电干扰(ESD)的保护。

在本发明的第三方面的实施例中，所述垫圈被定位在所述PCB的屏蔽连接点上。

附图说明

通过参照附图，考虑到本发明的详细描述，将清楚地理解本发明的这些和其他特征与优点，从本发明的优选实施例将明白本发明的详细描述，本发明的优选实施例仅作为示例给出并不限于此。

图1A表示根据现有技术的雷管11；

图1B表示根据现有技术的雷管13；

图2表示根据本发明的解决方案，其中表示出雷管2；

图3表示根据本发明的雷管3，屏蔽连接点31可以是PCB 32的压缩导电垫圈33所处的特定部分，从而建立到PCB的接地端的连接；

图4表示雷管(4)的前视图，该雷管包括外壳41、PCB 42和已经插设在外壳41和PCB42之间的垫圈43；

图5表示包括雷管5的前视图，该雷管外壳51、PCB 52和两个垫圈53、54，这两个垫圈插设在外壳51和PCB之间，从而覆盖外壳54和PCB之间的整个区域。

图6A表示PCB 61、引线64、橡胶衬套65、垫圈63和引信头部66。

图6B表示金属壳62，图A的其余元件正在插入到金属壳62中。

图6C表示覆盖元件直到垫圈63的金属壳。

图6D表示覆盖并完全组装的完整的雷管6。

具体实施方式

已经概述了本发明的目的，下文将描述具体的非限制性实施例。

图1A和1B表示根据现有技术的使用手工钎焊线材12、14并且不能包括在自动SMT工艺中的雷管11、13；它们不能抵御EMI。

现有技术中的所述解决方案通常采用2种保护方式，第一种解决方案是将一块金属从PCB钎焊到外壳上，另一种解决方案是在PCB的边缘设置铜焊盘以在静电放电的情况下缓解外壳和焊盘之间的火花。这些解决方案都不以本发明的方式提供EMI保护；此外，现有技术的解决方案需要手动组装过程。

图2示出了根据本发明的解决方案，其中表示出雷管2。雷管2包括：外壳21，具有用于PCB 22中的延迟器的电子电路；以及弹性的、可压缩的和导电的垫圈23，该垫圈23在插入外壳21之前示出。

接地到外壳23的外部的PCB 22通过物理连接提供抵御ESD的保护。因此，提供抵御电压瞬变和其他瞬态事件的ESD保护。

图3示出了根据本发明的雷管3。屏蔽连接点31可以是压缩导电垫圈33所处的PCB32的特定部分，从而建立到PCB的接地的连接。在现有技术中，一条导线用于实现ESD保护，但是所述解决方案需要手动钎焊，而根据本发明的解决方案有利地使用自动表面贴装工艺。在该实施例中，垫圈33位于PCB的屏蔽连接点上。有利地，该定位为PCB和雷管提供了适当的接地，使得电路完全抵御ESD。

此外，垫圈33位于与导电外壳35的开放端的边缘的平面重合的平面34上。有利地，定位在边缘34上的垫圈33允许保护PCB 32的整个长度(从开放端到封闭端，其中会插入炸药)抵御任何外部EMI。

还示出了内孔36，通过内孔36垫圈33优选地经熔融锡37连接到PCB 32的屏蔽连接点31。有利地，垫圈33在PCB 32上的位置通过所述内孔37牢固地固定在垫圈中。

图4示出了雷管4的前视图，雷管4包括外壳41、PCB 42和已经插设在外壳41和PCB42之间的垫圈43。在该实施例中，垫圈具有不同于半圆形的形状，并且因此外壳41的内部和PCB42之间的空间未被完全覆盖，但是提供良好的EMI保护。

图5示出了雷管5的前视图，雷管5包括外壳51、PCB 52和已经插设在外壳51和PCB52之间的垫圈53。在该实施例中，垫圈53、54呈现半圆形状，并因此外壳51的内部与PCB 52之间的空间被完全覆盖。此外，在图5的实施例中存在两个垫圈53、54，从而实现抵御EMI的最佳保护。

在一个实施例中，垫圈是与标准表面贴装技术(SMT)安装工艺兼容的高度可压缩的和弹性的导电垫。此外，垫圈被包括在导电的涂覆银的中空硅胶挤出物(hollowsilicone extrusion)中，该中空硅胶挤出物被结合到适合于焊接的镀银金属支撑层。通过在PCB接地线(ground trace)上接合一系列相同或不同长度的部件，可以在PCB和相应的屏蔽外壳之间形成有效的EMI密封。这使用户无需特殊工具或定制安装设备，就可在板水平(board level)创建低成本、定制的EMI垫圈。

制造方法：

图6A、6B、6C和6D示出了根据本发明的用于制造雷管6的方法的实施例的步骤的示例。PCB 61可插入金属外壳62中；随后，压缩垫圈63被定位成填充外壳62和PCB61之间的空间，从而保护电路并且使电路接触外壳。垫圈位于PCB 61的屏蔽连接点67上。

在图6A、6B、6C和6D中示出了以下元件：

用于传导雷管信号的引线64；

橡胶衬套65，用于保护雷管6免受如湿度和灰尘等外部条件的影响；

垫圈63；

用于引爆的引信头部66。

以下示出了雷管6的不同部位的不同位置及其组装顺序：

图6A示出了PCB 61、引线64、橡胶衬套65、垫圈63、包括开放端和封闭端的外壳62以及引信头部66；

图6B示出了图6A的其余元件插入到其中的金属外壳62；

图6C示出了覆盖元件直到垫圈63为止的金属外壳；

图6D示出了覆盖并完全组装的完整的雷管6。

Claims (12)

1.一种具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，所述电子雷管(2，3，4，5，6)包括：

导电外壳(21，35，41，51，62)，所述导电外壳包括用于接收诸如炸药的元件的开放端(66)或入口以及封闭端(67)；

以及

印刷电路板(PCB)，包括所述延迟器的电子电路，所述印刷电路板被放置在所述导电外壳(21，35，41，51，62)内，

其中，所述电子雷管(2，3，4，5，6)还包括至少一个弹性的、可压缩的和导电的垫圈(23，33，43，53，54，63)，

所述垫圈通过所述开放端(66)定位在由所述印刷电路板和所述导电外壳(21，35，41，51，62)的内表面限定的空间中，

所述垫圈填充所述印刷电路板和所述导电外壳的内表面之间的所述空间的至少一部分，使得允许抵御电磁干扰(EMI)的保护，并且

所述垫圈与所述印刷电路板的接地连接(31)和所述导电外壳的内表面接触，使所述接触作为用于使所述印刷电路板接地的连接路径，从而允许抵御静电干扰(ESD)的保护。

2.根据权利要求1所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述导电外壳由金属制成，优选地由铜或铝制成。

3.根据权利要求1或2所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述垫圈适于覆盖所述印刷电路板和雷管外壳之间的整个开口。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，包括两个导电的垫圈(23，33，43，53，54，63)。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述垫圈被定位在所述印刷电路板的屏蔽连接点上。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述垫圈(23，33，43，53，54，63)由低电阻材料制成。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述垫圈(23，33，43，53，54，63)定位于与所述导电外壳(35)的开放端的边缘的平面重合的平面(34)上。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述垫圈包括内孔，所述垫圈通过所述内孔，优选地经熔融锡，连接到所述印刷电路板的屏蔽。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)，其中所述垫圈(23，33，43，53，54，63)是半圆形的。

10.一种爆破系统，包括根据前述权利要求中任意一项所述的具有电子延迟器的电子雷管(2，3，4，5，6)。

11.根据权利要求1至9中任意一项所述的用于制造电子雷管(2，3，4，5，6)的方法，包括将至少一个弹性的、可压缩的和导电的垫圈(23，33，43，53，54，63)组装在下述位置，所述位置使得所述垫圈(23，33，43，53，54，63)：

通过所述开放端定位在由所述印刷电路板和所述导电外壳的内表面限定的空间中，

填充所述印刷电路板和所述导电外壳的内表面之间的所述空间的至少一部分，使得允许抵御电磁干扰(EMI)的保护，并且

与所述印刷电路板的接地连接和所述导电外壳的内表面接触，使所述接触作为用于使所述印刷电路板接地的连接路径，从而允许抵御静电干扰(ESD)的保护。

12.根据权利要求9所述的用于制造电子雷管(2，3，4，5，6)的方法，其中所述垫圈(23，33，43，53，54，63)被定位在所述印刷电路板的屏蔽连接点上。