CN112361904A - 基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管 - Google Patents

Abstract

本发明基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，属于基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括前雷管壳和后雷管壳，所述前雷管壳的管壳直径大于后雷管壳的管壳直径，所述前雷管壳与后雷管壳之间设置有压制的密封卡腰，所述前雷管壳端口部设置有压制的密封卡口；所述前雷管壳的内部设置有零储能电容器和延时控制模块，所述延时控制模块的输出端与零储能电容器相连，所述延时控制模块的输入端与三线制雷管脚线相连；所述后雷管壳的内部设置有等离子点火具和雷管装药；本发明应用于电雷管。

Description

基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管

技术领域

本发明基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，属于基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管技术领域。

背景技术

现有工业延期体电雷管的基本结构如图1所示，其主要由电点火头1、铅管2、延期药3、传火小孔4、起爆药5、加强帽6、副装药7、主装药8、雷管壳9、塑料封头10和脚线11所组成，其中起爆药5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、遇火就爆炸的起爆药（如：DDNP），该类型工业延期体电雷管的延时时间是靠电点火头通电发火，发火火焰点燃铅管2内芯的延期药3，延期药3的长短可以控制燃烧传播时间，延期药3从左向右燃烧，右端出火后再通过加强帽中心的小孔点燃起爆药5，点燃的起爆药5通过“燃烧转爆轰”激发副装药7和主装药8形成爆轰输出；该类型电雷管通过铅管2和延期药3组成为一体化的延期体，主要通过铅管内芯装填低燃速的火药和铅管长短，来控制电雷管从电发火、延期体延时、再到点燃起爆药5形成“燃烧转爆轰”激发副装药7和主装药8形成爆轰输出；上述工业型内装延期体的电雷管，其延期体的延时时间精度较差，而且装有低燃速火药的延期体电雷管，在其装药结构中一定装有碰创摩擦敏感性较高、遇火就爆炸的起爆药，使得该类型电雷管安全性非常低。

除现有的工业延期体电雷管外，还有一种数码电子雷管可以实现起爆延时功能，但该数码电子雷管的电路系统中必须通过设置MCU微处理器，通过处理器进行计数器程序设计对延时进行精确控制，使得该类型的电子雷管制作成本较高，操作困难，而且该类型基础雷管也是通过电点火头发火点燃的起爆药，再通过“燃烧转爆轰”激发副装药和主装药形成爆轰输出，其雷管装药结构中也装有碰创摩擦敏感性较高、遇火就爆炸的起爆药，安全性同样较低。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，包括前雷管壳和后雷管壳，所述前雷管壳和后雷管壳连接为一体，形成统一的金属电雷管，所述前雷管壳的管壳直径大于后雷管壳的管壳直径，所述前雷管壳与后雷管壳之间设置有压制的密封卡腰，所述前雷管壳端口部设置有压制的密封卡口；

所述前雷管壳的内部设置有零储能电容器和延时控制模块，所述延时控制模块的输出端与零储能电容器相连，所述延时控制模块的输入端与三线制雷管脚线相连；

所述后雷管壳的内部设置有等离子点火具和雷管装药，在后雷管壳的入口处还设置有塑料密封塞，所述等离子点火具的电极与点火导线的一端相连，所述点火导线的另一端穿过塑料密封塞后与延时控制模块的输出端相连，所述等离子点火具的点火端与雷管装药相接触。

所述雷管装药具体为多层药结构，各层药由外向内依次为RDX激发药、钝化RDX副装药、钝化RDX主装药；所述RDX激发药与等离子点火具的点火端相接触。

所述延时控制模块具体为多个元器件连接构成的模拟电路，所述延时控制模块内部包括二极管电桥DZ、可控硅SCR、稳压管W1、MOS管NM、电阻R、电阻R1-R4；

所述三线制雷管脚线包括正极输入端UA、负极输入端UB、触发信号输入端Utr；

所述延时控制模块的电路结构为：

所述正极输入端UA与二极管电桥DZ的正极输入端1脚相连，所述二极管电桥DZ的正极输出端2脚与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端并接电阻R的一端、MOS管NM的漏极后与零储能电容器的正极相连；

所述电容负极输入端UB与二极管电桥DZ的负极输入端3脚相连，所述二极管电桥DZ的负极输出端4脚接电阻R3的一端、电阻R4的一端后接地，所述电阻R3的另一端接稳压管W1的正极后与可控硅SCR的控制极相连，所述电阻R4的另一端并接可控硅SCR的负极、MOS管NM的栅极后与延时电容C的一端相连，所述可控硅SCR的正极与电阻R的另一端相连；

所述稳压管W1的负极串接电阻R2后与触发信号输入端Utr相连；

所述MOS管NM的源极与等离子点火具的输入端相连；

所述零储能电容器的负极接等离子点火具的输出端、延时电容C的另一端后接地。

所述零储能电容器具体由电容器外壳封装，所述电容器外壳的入口处设置有橡胶塞；

所述零储能电容器的内部设置有柱体电容Cn，所述柱体电容Cn上设置有阳极箔和阴极箔，所述柱体电容Cn在阳极箔和阴极箔之间安装并牢固焊接有高阻抗的电阻Rn，使得零储能电容器在常态下储能为零；

所述柱体电容Cn的阳极箔和阴极箔之间还缠绕有电解绝缘纸，使柱体电容Cn储能的电量可以通过高阻抗电阻Rn释放，Cn*Rn放电时间常数大于50秒。

所述等离子点火具采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具的两侧平行设置有一对导电铜箔，所述一对导电铜箔上分别设置有正极焊盘A1、负极焊盘B1；

所述一对导电铜箔之间相向设置有一对凸起，分别为凸起c和凸起d，所述凸起c和凸起d之间还设置有铜箔桥线E，所述铜箔桥线E的电阻值趋近于零；

所述正极焊盘A1与等离子点火具的输入端相连，所述负极焊盘B1与等离子点火具的输出端相连。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的模拟电路延期体采用RC延时电路控制高压开关管，使高压电容器存储的电量瞬时在等离子点火具上放电，形成高压、高温、高速等离子体冲击波，改进了现有延期体电雷管装药结构中低燃速火药的延期体结构；本发明采用模拟电子电路中电阻电容RC电路进行延时，并通过延时控制高压储能电容在等离子点火具中放电，等离子点火具放电产生高压、高温、高速等离子冲击波作用在激发药直接转爆轰波（等离子冲击波转爆轰），并通过爆轰波激发副装药、主装药形成爆轰输出，取消了起爆药点火引爆的方式（燃烧转爆轰），使得模拟电路延期体等离子点火具电雷管在生产、存储、运输、使用的过程会更加安全。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为现有工业延期体电雷管的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明实施例一中延时控制模块的电路原理图；

图4为本发明实施例二中延时控制模块的电路原理图；

图中：60a为前雷管壳、60b为后雷管壳、10为零储能电容器、20为延时控制模块、30为等离子点火具、40为点火导线、50为塑料密封塞、70为三线制雷管脚线、80为密封卡腰、90为雷管装药、100为密封卡口。

具体实施方式

如图2所示，本发明基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，包括前雷管壳60a和后雷管壳60b，所述前雷管壳60a和后雷管壳60b连接为一体，形成统一的金属电雷管，所述前雷管壳60a的管壳直径大于后雷管壳60b的管壳直径，所述前雷管壳60a与后雷管壳60b之间设置有压制的密封卡腰80，所述前雷管壳60a端口部设置有压制的密封卡口100；

所述前雷管壳60a的内部设置有零储能电容器10和延时控制模块20，所述延时控制模块20的输出端与零储能电容器10相连，所述延时控制模块20的输入端与三线制雷管脚线70相连；

所述后雷管壳60b的内部设置有等离子点火具30和雷管装药90，在后雷管壳60b的入口处还设置有塑料密封塞50，所述等离子点火具30的电极与点火导线40的一端相连，所述点火导线40的另一端穿过塑料密封塞50后与延时控制模块20的输出端相连，所述等离子点火具30的点火端与雷管装药90相接触。

所述雷管装药90具体为多层药结构，各层药由外向内依次为RDX激发药、钝化RDX副装药、钝化RDX主装药；所述RDX激发药与等离子点火具30的点火端相接触。

所述延时控制模块20具体为多个元器件连接构成的模拟电路，所述延时控制模块20内部包括二极管电桥DZ、可控硅SCR、稳压管W1、MOS管NM、电阻R、电阻R1-R4；

所述三线制雷管脚线70包括正极输入端UA、负极输入端UB、触发信号输入端Utr；

所述延时控制模块20的电路结构为：

所述正极输入端UA与二极管电桥DZ的正极输入端1脚相连，所述二极管电桥DZ的正极输出端2脚与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端并接电阻R的一端、MOS管NM的漏极后与零储能电容器10的正极相连；

所述电容负极输入端UB与二极管电桥DZ的负极输入端3脚相连，所述二极管电桥DZ的负极输出端4脚接电阻R3的一端、电阻R4的一端后接地，所述电阻R3的另一端接稳压管W1的正极后与可控硅SCR的控制极相连，所述电阻R4的另一端并接可控硅SCR的负极、MOS管NM的栅极后与延时电容C的一端相连，所述可控硅SCR的正极与电阻R的另一端相连；

所述稳压管W1的负极串接电阻R2后与触发信号输入端Utr相连；

所述MOS管NM的源极与等离子点火具30的输入端相连；

所述零储能电容器10的负极接等离子点火具30的输出端、延时电容C的另一端后接地。

所述零储能电容器10具体由电容器外壳封装，所述电容器外壳的入口处设置有橡胶塞；

所述零储能电容器10的内部设置有柱体电容Cn，所述柱体电容Cn上设置有阳极箔和阴极箔，所述柱体电容Cn在阳极箔和阴极箔之间安装并牢固焊接有高阻抗的电阻Rn，使得零储能电容器10在常态下储能为零；

所述柱体电容Cn的阳极箔和阴极箔之间还缠绕有电解绝缘纸，使柱体电容Cn储能的电量可以通过高阻抗电阻Rn释放，Cn*Rn放电时间常数大于50秒。

所述等离子点火具30采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具30的两侧平行设置有一对导电铜箔，所述一对导电铜箔上分别设置有正极焊盘A1、负极焊盘B1；

所述一对导电铜箔之间相向设置有一对凸起，分别为凸起c和凸起d，所述凸起c和凸起d之间还设置有铜箔桥线E，所述铜箔桥线E的电阻值趋近于零；

所述正极焊盘A1与等离子点火具30的输入端相连，所述负极焊盘B1与等离子点火具30的输出端相连。

本发明通过在电雷管的等离子点火具外侧设置模拟电路延期体，通过模拟电路延期体的延时控制，使高压储能电容在等离子点火具中放电，等离子点火具放电产生高压、高温、高速等离子冲击波作用在激发药直接转爆轰波，并通过爆轰波激发副装药、主装药形成爆轰输出；本发明提供的模拟电路延期体等离子点火具电雷管是一种无起爆药的安全电雷管或起爆具。

如图3所示，为本发明实施例一的模拟电路延期体电路原理图，电路中包括模拟电路控制模块20、延时电容C、常态零储能安全高压电容器Cg和等离子点火具DHJ；所述模拟电路20内部包括二极管电桥DZ、可控硅SCR、稳压管W1、MOSFET开关管NM、电阻R、电阻R1-R4；所述延时电容C和电阻R组成RC延时电路；所述的常态零储能安全高压电容器Cg，是由高压电容器Cn在内部正负电极之间安装并牢固焊接高阻抗的电阻Rn，可以使高压电容器在常态下储能为零。

实施例一的模拟电路延期体电路工作原理如下：电路外接的雷管脚线为三线制，其中UA、UB接线端子是高压电源接入端，UA、UB之间接入的直流电压≥100V，而且UA、UB之间接入的电压极性可以任意相互对应连接；UA、UB之间接入直流电压经二极管电桥DZ，二极管电桥DZ的正极输出端2脚通过电阻R1给常态零储能安全高压电容器Cg充电，此时的电路分支串联的电阻R、可控硅SCR、电阻R4，以及可控硅SCR控制极对地连接的电阻R3组成的电路，使的控硅SCR处在截至状态；所述MOSFET开关管NM的栅极通过电阻R4接地，使MOSFET开关管NM处在截至状态；

当雷管脚线三线制中的Utr有触发电压为正极时，输入电压经电阻R2、稳压管W1后传输至可控硅SCR，当输入电压超过稳压管W1的临界值时将触发可控硅SCR控制极，使可控硅SCR导通，此时电阻R和电阻R4串联分压给延时电容器C充电，延时时间的计算公式为：

t=RC*ln((U-V)/U)；

上式中U为串联电阻R+R4和延时电容C之间的电压，V为电容充电要达到的电压，该电压也是触发MOSFET开关管NM导通的控制极电压，ln是自然对数；

当延时电容C充电达到MOSFET开关管NM导通的控制极电压时，常态零储能安全高压电容器Cg在线充电的电能通过MOSFET开关管NM导通向等离子点火具放电形成高压、高温、高速等离子冲击波；等离子点火具DHJ采用印刷线路板制成，其中A1焊盘连接MOSFET开关管NM的S极（NMS），B1焊盘连接常态零储能安全高压电容器Cg的负极，常态零储能安全高压电容器Cg的正极连接MOSFET开关管NM的D极（NMD）；等离子点火具A1焊盘和B1焊盘之间有一微米数量级的铜桥箔线E。

如图4所示，是本发明实施例二的模拟电路延期体电路原理图，其实施例二和实施例一不同之处是将二极管电桥换成两个二极管，此电路的雷管脚线三线制中UA端接高压直流电源的正极，UB端接高压直流电源的负极，其模拟延时电路的工作原理和实施例一相同。

关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，包括前雷管壳（60a）和后雷管壳（60b），所述前雷管壳（60a）和后雷管壳（60b）连接为一体，形成统一的金属电雷管，其特征在于：所述前雷管壳（60a）的管壳直径大于后雷管壳（60b）的管壳直径，所述前雷管壳（60a）与后雷管壳（60b）之间设置有压制的密封卡腰（80），所述前雷管壳（60a）端口部设置有压制的密封卡口（100）；

所述前雷管壳（60a）的内部设置有零储能电容器（10）和延时控制模块（20），所述延时控制模块（20）的输出端与零储能电容器（10）相连，所述延时控制模块（20）的输入端与三线制雷管脚线（70）相连；

所述后雷管壳（60b）的内部设置有等离子点火具（30）和雷管装药（90），在后雷管壳（60b）的入口处还设置有塑料密封塞（50），所述等离子点火具（30）的电极与点火导线（40）的一端相连，所述点火导线（40）的另一端穿过塑料密封塞（50）后与延时控制模块（20）的输出端相连，所述等离子点火具（30）的点火端与雷管装药（90）相接触。

2.根据权利要求1所述的基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，其特征在于：所述雷管装药（90）具体为多层药结构，各层药由外向内依次为RDX激发药、钝化RDX副装药、钝化RDX主装药；所述RDX激发药与等离子点火具（30）的点火端相接触。

3.根据权利要求2所述的基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，其特征在于：所述延时控制模块（20）具体为多个元器件连接构成的模拟电路，所述延时控制模块（20）内部包括二极管电桥DZ、可控硅SCR、稳压管W1、MOS管NM、电阻R、电阻R1-R4；

所述三线制雷管脚线（70）包括正极输入端UA、负极输入端UB、触发信号输入端Utr；

所述延时控制模块（20）的电路结构为：

所述正极输入端UA与二极管电桥DZ的正极输入端1脚相连，所述二极管电桥DZ的正极输出端2脚与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端并接电阻R的一端、MOS管NM的漏极后与零储能电容器（10）的正极相连；

所述电容负极输入端UB与二极管电桥DZ的负极输入端3脚相连，所述二极管电桥DZ的负极输出端4脚接电阻R3的一端、电阻R4的一端后接地，所述电阻R3的另一端接稳压管W1的正极后与可控硅SCR的控制极相连，所述电阻R4的另一端并接可控硅SCR的负极、MOS管NM的栅极后与延时电容C的一端相连，所述可控硅SCR的正极与电阻R的另一端相连；

所述稳压管W1的负极串接电阻R2后与触发信号输入端Utr相连；

所述MOS管NM的源极与等离子点火具（30）的输入端相连；

所述零储能电容器（10）的负极接等离子点火具（30）的输出端、延时电容C的另一端后接地。

4.根据权利要求3所述的基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，其特征在于：所述零储能电容器（10）具体由电容器外壳封装，所述电容器外壳的入口处设置有橡胶塞；

所述零储能电容器（10）的内部设置有柱体电容Cn，所述柱体电容Cn上设置有阳极箔和阴极箔，所述柱体电容Cn在阳极箔和阴极箔之间安装并牢固焊接有高阻抗的电阻Rn，使得零储能电容器（10）在常态下储能为零；

所述柱体电容Cn的阳极箔和阴极箔之间还缠绕有电解绝缘纸，使柱体电容Cn储能的电量可以通过高阻抗电阻Rn释放，Cn*Rn放电时间常数大于50秒。

5.根据权利要求4所述的基于模拟电路延期体激发等离子点火具的电雷管，其特征在于：所述等离子点火具（30）采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具（30）的两侧平行设置有一对导电铜箔，所述一对导电铜箔上分别设置有正极焊盘A1、负极焊盘B1；

所述一对导电铜箔之间相向设置有一对凸起，分别为凸起c和凸起d，所述凸起c和凸起d之间还设置有铜箔桥线E，所述铜箔桥线E的电阻值趋近于零；

所述正极焊盘A1与等离子点火具（30）的输入端相连，所述负极焊盘B1与等离子点火具（30）的输出端相连。

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