CN112066827A - 一种高效的电能发火引爆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于火工品技术领域,尤其涉及一种高效的电能发火引爆方法。包括储能电容C1、控制芯片MCU、开关Q1、爆炸箔JP1,所述的爆炸箔JP1包括三个引脚,任意两个引脚之间有发火电阻D。档开关Q1为NMOS管时,当控制芯片MCU控制NOMS管Q1导通,使得储能电容得C、爆炸箔JP1的A、B引脚、NOMS管Q1之间导通,储能电容C1第一次放电到发火电阻D,导致发火电阻D熔融并汽化形成等离子流。电容C1在第一次放电后,能量还未释放完,此时离子流将爆炸箔JP1的A、C引脚之间导通,在电容C1的电流通过爆炸箔JP1的A引脚,等离子流,爆炸箔JP1的C引脚,对等离子流进一步赋能加速。
Description
技术领域
本发明属于火工品技术领域,尤其涉及一种高效的电能发火引爆方法。
背景技术
是现有工业电雷管,其主要由脚线、塑料塞、控制模块,带有点火药的点火桥丝、加强帽、基础药和基础管壳组成,其中基础药是现有工业雷管中的核心装药,一般采用碰创摩擦敏感性较高、遇火就爆炸的DDNP二硝基重氮酚起爆药。由于点火药包裹在点火桥丝上,会在生产和运输,将点火药振碎,脱离桥丝,造成电子雷管拒爆。由于电子雷管使用环境复杂多变,在起爆过程中,前期起爆的雷管会产生强烈的干扰信号,产生很高的叠加电压,强烈的振动波,易给电子雷管带来机械损伤,点火药和点火桥丝受损,造成电子雷管拒爆。
此外,引爆药剂的感度高,化学性质不稳定,使得现有的工业电雷管、数码电雷管在日常生产、运输、储存、使用过程中极易发生爆炸安全事故。
由于传统的点火药和点火桥丝组成的电子雷管的点火件,易出现以上问题导致电子雷管拒爆。因此研究出了高压高温高速的等离子起爆的电子雷管,具体是通过高压电流通过金属丝或者爆炸箔时,能将金属丝或者爆炸箔迅速的熔融、汽化,并向周围介质扩散,出现等离子体,形成冲击波,通过冲击波引爆电子雷管中的基础药。此种方法虽然解决了传统电子雷管点火桥丝和点火药易于脱落和振碎的问题,但是也出现了新的问题,对控制模块和电路的元器件要求高,储能电容大,增加了电子雷管制造成本。同时,由于对元器件性能提高,导致整个控制模块体积增大,还带来了电子雷管将控制模块和基础管壳装配的问题,导致控制模块不能装进基础管壳中,因此降低了整个电子雷管结构的机械性能,在及其复杂的爆破现场中极易变形,损坏控制模块电路导致出现电子雷管拒爆。
发明内容
本发明提供一种高效的电能发火引爆方法,取代传统的点火桥丝和点火药组成的点火件,同时通过电路改造,降低高压等离子点火具聚能起爆的电子电雷管电路的对元器件的高要求。具体通过以下技术方案实现:
一种高效的电能发火引爆方法,包括储能电容C1、控制芯片MCU、开关Q1、爆炸箔JP1;
所述的爆炸箔JP1设置有三个引脚A、B、C,发火电阻D接在任意两个引脚之间;
所述的储能电容C1负极接地、正极与爆炸箔JP1接有发火电阻D一个引脚连接,接有发火电阻D另一个引脚接地,MCU控制开关Q1的开合,从而实现电容C1和发火电阻D的导通,电容C1放电,发火电阻D熔融汽化得到等离子蒸汽;
当开关Q1接入在爆炸箔JP1与电容C1正极之间时,爆炸箔JP1的另个一引脚与电容C1的正极相连,得到发火电阻D熔融汽化得到等离子蒸汽将电容C1和爆炸箔JP1的另一个引脚导通,电容C1对等离子蒸汽进一步放点加热,形成更高温,更大冲击波的等离子,快速引爆炸药;
当开关Q1接入在爆炸箔JP1与地相连的引脚之间时,爆炸箔JP1的另个一个引脚与地相连,发火电阻D熔融汽化得到等离子蒸汽将电容C1,爆炸箔JP1的另个一个引脚导通,电容C1对等离子蒸汽进一步放点加热,形成更高温,更大冲击波的等离子,快速引爆炸药。
其中控制芯片可以是单片机MCU,或是延时器。
进一步,所述的开关Q1,晶体管、可控硅、MOS管中的任何一种。
进一步,所述开关为NMOS管,所述的储能电容C1负极接地、正极与爆炸箔JP1的A引脚连接,爆炸箔JP1的B引脚与NOMS管Q1的3号端口连接,爆炸箔JP1的C引脚与NOMS管Q1的2号端口共地,在控制芯片MCU与NOMS管Q1的1号端口连接,使得储能电容得C、爆炸箔JP1的A、发火电阻D、爆炸箔JP1的B引脚、NOMS管Q1之间导通,到所述的高效的电能发火引爆方法。当控制芯片MCU控制NOMS管Q1导通,使得储能电容得C、爆炸箔JP1的A、B引脚、NOMS管Q1之间导通,储能电容C1第一次放电到发火电阻D,导致发火电阻D熔融并汽化形成等离子流。电容C1在第一次放电后,能量还未释放完,此时离子流将爆炸箔JP1的A、C引脚之间导通,在电容C1的电流通过爆炸箔JP1的A引脚,等离子流,爆炸箔JP1的C引脚,对等离子流进一步赋能加速,形成更强的冲击波,将炸药引爆。
进一步,发火电阻D为金属箔或者半导体电阻。
进一步,所述的爆炸箔JP1为圆柱状绝缘板80,在圆柱状的端面上铺设有导电层70,用分割槽将导电层70分割出A区域10,B区域20,C区域30,A区域10,B区域20,C区域30三个区域上分别设置有导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31,其中A区域10和B区域20之间的分隔槽靠近圆心的一端通过发火电阻D40导通。
进一步,为了保证导线与爆炸箔JP1的连接稳定,防止在加工过程中由于接触点断开导致电子雷管拒爆,在所述的A区域10,B区域20,C区域30上分别设置的导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31为圆孔,且圆孔的内壁为金属,使得导线可以插入孔中确保连接的可靠性。为了进一步保证连接的可靠性,其圆孔为贯穿圆柱状绝缘板70的通孔。
进一步,在镍铬合金71上附着导电性能优于镍铬合金71的金属层72。
进一步,在镍铬合金71上附着导电性能优于镍铬合金71的金属层72,以增加整个点火件的导电性能。
进一步,所述的金属层72上有镀金层73,以防止金属层72氧化,降低金属层72的导电性能。
进一步,所述的发火电阻D40为镍铬合金71,由于镍铬合金71的电阻率高于纯金属的铜、银和金,电容C1的电能将更多的分配在发火电阻D40上。
进一步,当发火电阻D40为镍铬合金71,为了保证发火电阻D40为不被氧化,在镍铬合金71的表面附上镀金层73。
进一步,在A区域10和C区域30上分别设置有导电座A12和导电座C32,绝缘层50将导电座A12和导电座C32罩住,形成密闭空间60,发火电阻D40被包裹于密闭空间60内,可以增加电容C1第一次放电将发火电阻D熔融汽化得到的等离子流的浓度,所以在爆炸箔JP1上铺设一层绝缘层,等离子流在绝缘阻隔层的约束下增加了流的浓度。电容C1第二次放电后,被加压赋能的等离子流更多,形成了更强的冲击波,同时由于绝缘层50极其薄,同样被赋予了很高的能量,能叙述飞入炸药中,进一步增加点火电阻熔融汽化后传递到炸药的能量,迅速引爆炸药。
导电座A12和导电座C32可以设置成多层结构,从下至上依次是镍铬合金71、金属层72、镀金层73。
进一步,所述的密闭空间60起宽度与发火电阻D40宽度一致。
进一步,所述的密闭空间60,其底面宽度与发火电阻D40的宽度一致,呈现由下至上逐渐收口的梯形。当电容C1第一次放电使得发火电阻D熔融汽化得到的等离子流密闭空间50上形成底部离子浓度低,上部浓度高的一个分部状态,能迅速将爆炸箔JP1的A、C引脚之间导通,对等离子流进一步赋能,形成更大的高速等离子流。
进一步,在除了所述的绝缘板80上的发火电阻D40所在的区域外,A区域10,B区域20,C区域30上的镍铬合金层71,金属层72、镀金层73的边缘被绝缘层81填满,在发火电阻D40上方形成空间61。
有益效果:炸药能否爆轰的条件是要看爆炸箔交给炸药的能量,而爆炸箔获得的能量由电容输入的电能来决定,电容的能量有一部份将会消耗在外电路中,具有低电阻及低电阻系数的爆炸箔可以提高爆炸箔的电流密度。这就是要求外电路的电阻和电感足够小的原因,因此在外电路设计时需要加以重视,应该使得外线电路的电阻和电感尽量小。在整个放电电路中,开关Q1的选择很关键,在电路设计时要有足够小的电阻和电感,对材质的要求比较高,增加了整个电子雷管的生产制造成本,加大了电子雷管推广难度。
本发明提供了一种高效的电能发火引爆方法,对放电电路中的爆炸箔JP1进行改进发明,电容C1第一次放电使得发火电阻D熔融汽化得到的等离子流具有导电性能,且电容C1的能量没有释放完全。因此,在爆炸箔JP1上增加一个引脚,利用等离子流导电性将电容C1和爆炸箔的新增引脚之间导通,对等离子流进一步赋能,形成更大的冲击波,外加高温等离子体的作用,能迅速将炸药引爆产生爆轰。
并进一步对爆炸箔JP1的结构进行发明设计,爆炸箔JP1的A、B、C引脚设置成通孔,使其保证电子雷管控制模块与爆炸箔JP1连接可靠性,从结构上减少电子雷管拒爆的发生次数。为了增加电容C1第一次汽化形成的离子浓度,能将爆炸箔JP1的A、C引脚之间迅速导通,在爆炸箔JP1的A、C引脚上设置有导电座A和导电座C,绝缘层40将导电座A和导电座C罩住,形成密闭空间约束了等离子流的逃逸方向,使其只能向单一方向逃逸,汇聚成更大的能量。
进一步的通过实验表明在发火电阻D40选用镍铬合金,以增加整个发火电阻D40的电阻率,从而使的电容C1分配在发火电阻D40的能量足够多,在外电路上的足够少,降低对开关Q1的要求。
本发明不仅可以用于民爆的电子雷管上,还可以适用于国防军工,如导弹等的研究。
附图说明
附图1当开关Q1接在爆炸箔JP1与电容C1正级之间时,高效的电能发火引爆方法原理图;
附图2当开关Q1接入在爆炸箔JP1与地相连的引脚之间时,高效的电能发火引爆方法原理图
附图3开关为NMOS管时电路原理图;
附图4实施例1爆炸箔JP1俯视图;
附图5实施例1爆炸箔JP1正视图;
附图6实施例1爆炸箔JP1左视图;
附图7实施例1爆炸箔JP1A-A方向剖视图
附图8实施例1去掉绝缘层50后爆炸箔JP1俯视图
附图9实施例2爆炸箔JP1的示意图
附图10实施例2爆炸箔JP1去掉绝缘层81后的示意图
附图11实施例2爆炸箔JP1去掉绝缘层81和绝缘板80后示意图
具体实施方式
实施例1
下面结合附图,分别对本发明提供的放电,具体实施方式作详细说明,本实施例是当开关Q1为NMOS时:
如附图3所示,一种高效的电能发火引爆方法,包括储能电容C1、控制芯片MCU、开关Q1、爆炸箔JP1,所述的爆炸箔JP1包括引脚A、引脚B、引脚C,在引脚A和引脚B之间连接有发火电阻D;
所述的储能电容C1负极接地、正极与爆炸箔JP1的A引脚连接,爆炸箔JP1的B引脚与NOMS管Q1的3号端口连接,爆炸箔JP1的C引脚与NOMS管Q1的2号端口共地,在控制芯片MCU与NOMS管Q1的1号端口连接,使得储能电容得C、爆炸箔JP1的A、发火电阻D、爆炸箔JP1的B引脚、NOMS管Q1之间导通,得到所述的高效的电能发火引爆方法。
进一步,发火电阻D为金属箔或者半导体电阻。
如图4-8所示,进一步,所述的爆炸箔JP1为圆柱状绝缘板80,在圆柱状的端面上铺设有导电层70,用分割槽将导电层70分割出A区域10,B区域20,C区域30,A区域10,B区域20,C区域30,三个区域上分别设置有导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31,其中A区域10和B区域20之间的分隔槽靠近圆心的一端通过发火电阻D40导通。
进一步,在所述的A区域10,B区域20,C区域30上分别设置的导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31为通孔。
进一步,在A区域10和C区域30上分别设置有导电座A12和导电座C32,绝缘层50将导电座A12和导电座C32罩住,形成密闭空间60,发火电阻D40被包裹于密闭空间60内。
进一步,所述的密闭空间60宽度与发火电阻D40宽度一致。
进一步,所述的密闭空间60,其底面宽度与发火电阻D40的宽度一致,呈现由下至上逐渐收口的梯形。
实施例2
如图9-11,电路原理图一样,本实施例只给出了具体爆炸箔JP1的具体设计结构。
进一步,所述的爆炸箔JP1为圆柱状绝缘板80,在圆柱状的端面上铺设有导电层70,用分割槽将导电层70分割出A区域10,B区域20,C区域30,A区域10,B区域20,C区域30三个区域上分别设置有导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31,其中A区域10和B区域20之间的分隔槽靠近圆心的一端通过发火电阻D40导通。
进一步,在所述的A区域10,B区域20,C区域30上分别设置的导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31为圆孔。由于B区域与C与区域有部分重合,为了引脚B21和引脚C31之间断开,引脚B21和引脚C31之间用绝缘层81隔绝。
进一步,在镍铬合金71上附着导电性能优于镍铬合金71的金属层72。
进一步,在镍铬合金71上附着导电性能优于镍铬合金71的金属层72。
进一步,所述的金属层72上渡有镀金层73,以防止金属层72氧化,降低金属层72的导电性能。
进一步,所述的发火电阻D40为镍铬合金71,镍铬合金71上赋有镀金层(73)。
进一步,在除了所述的绝缘板80上的发火电阻D40所在的区域外,A区域10,B区域20,C区域30上的镍铬合金层71,金属层72、镀金层73的边缘被绝缘层81填满,在发火电阻D40上方形成空间61。
进一步,在所述的A区域10,B区域20,C区域30上分别设置的导线连接引脚A11、引脚B21和引脚C31为圆孔,圆孔穿过整个导镍铬合金71,金属层72,镀金层73,直至碰到到绝缘板80。
本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式,同样属于发明的技术创新范围。显然本领域的技术人员可以对本实用发明进行各种改动和变型而不脱离本实用发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术范围内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种高效的电能发火引爆方法,包括储能电容C1、控制芯片MCU、开关Q1、爆炸箔JP1;
其特征在于,所述的爆炸箔JP1设置有三个引脚,分别是引脚A、引脚B及引脚C,发火电阻D接在任意两个引脚之间;
所述的储能电容C1的负极接地、电容C1的正极与爆炸箔JP1接有发火电阻D的一个引脚连接,接有发火电阻D另一个引脚接地,在开关Q1与控制芯片MCU连接,控制芯片MCU控制开关Q1的开合,从而实现电容C1和发火电阻D的导通,电容C1放电,发火电阻D熔融汽化得到等离子蒸汽;
当开关Q1接入在爆炸箔JP1与电容C1的正极之间时,爆炸箔JP1的另个一引脚与电容C1的正极相连,发火电阻D熔融汽化得到等离子蒸汽将电容C1和爆炸箔JP1的另一个引脚导通;
当开关Q1接入在爆炸箔JP1与地相连的引脚之间时,爆炸箔JP1的另个一个引脚与地相连,发火电阻D熔融汽化得到等离子蒸汽将电容C1,爆炸箔JP1的另个一个引脚导通。
2.如权利要求1所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的开关Q1,为晶体管、可控硅、MOS管中的任何一种。
3.如权利要求1所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,发火电阻D为金属箔或者半导体电阻。
4.一种如权利要求1-3所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的爆炸箔JP1为圆柱状绝缘板(80),在圆柱状的端面上铺设有导电层(70),将导电层(70)分割出A区域(10),B区域(20),C区域(30),A区域(10),B区域(20),C区域(30)三个区域上分别设置有导线与爆炸箔JP1连接的引脚A(11)、引脚B(21)和引脚C(31),其中A区域(10)和B区域(20)之间的分隔槽靠近圆心的一端通过发火电阻D(40)导通。
5.如权利要求4所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的A区域(10),B区域(20),C区域(30)上分别设置的导线连接引脚A(11)、引脚B(21)和引脚C(31)为圆孔,且圆孔的内壁铺设有导电层。
6.如权利要求4所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的导电层(70)为镍铬合金(71)。
7.如权利要求6所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的导电层(70),在镍铬合金(71)上附着导电性能优于镍铬合金(71)的金属层(72)。
8.如权利要求7所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的金属层(72)上有镀金层(73)。
9.如权利要求4所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的发火电阻D(40)为镍铬合金(71)。
10.如权利要求9所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的发火电阻D(40)为镍铬合金(71),在镍铬合金表面有镀金层(73)。
11.如权利要求4所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,在A区域(10)和C区域(30)上分别设置有导电座A(12)和导电座C(32),绝缘层(50)将导电座A(12)和导电座C(32)罩住,形成密闭空间(60),发火电阻D(40)被包裹于密闭空间(60)内。
12.如权利要求11所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的密闭空间(60)起宽度与发火电阻D(40)宽度一致。
13.如权利要求12所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的密闭空间(60),其底面宽度与发火电阻D(40)的宽度一致,呈现由下至上逐渐收口的梯形。
14.如权利要求8所述的高效的电能发火引爆方法,其特征在于,所述的绝缘板(80)上除了发火电阻D(40)所在的区域外,A区域(10),B区域(20),C区域(30)上的,镍铬合金(71)、金属层(72)、镀金层(73)的边缘被绝缘层(81)填满,在发火电阻D(40)上方形成空间(61)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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