DE102009056937A1

DE102009056937A1 - Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen und Verfahren

Info

Publication number: DE102009056937A1
Application number: DE102009056937A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Rospek; Malte Dr. Veehmayer; Frank Preiss
Original assignee: DynaEnergetics GmbH and Co KG
Current assignee: DynaEnergetics GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2010-07-08
Also published as: AR074436A1; WO2010066672A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen mit einer Kapsel (1), welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende interne Drähte (6) zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen (3) zum Verschließen und Abdichten der Kapsel (1) enthält. Zur Minimierung des Kostenaufwandes für den Transport bei dennoch einfacher Vorbereitung für den Einsatz wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Stopfen (3) als Mehrfunktionen-Stopfen (4) ausgebildet ist und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet, mit der sich der Zünder von einem Transportzustand in einen Anwendungszustand schalten lässt und im Transportzustand die internen Drähte (6) kurzgeschlossen und im Anwendungszustand offen sind und der Mehrfunktionen-Stopfen (4) Einführöffnungen zum Anschluss von externen Drähten (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen mit einer Kapsel, welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende interne Drähte zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen zum Verschließen und Abdichten der Kapsel enthält.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren um endlose Längen von Zünderdrähten an einen Zünder oder Detonator sicher anzuschließen, ohne dass die Drähte vorher abisoliert oder kurzgeschlossen werden müssen. Dies wird auch mit dem englischen Ausdruck „Wireless Detonator Application” bezeichnet.
Stand der Technik: Zünder oder Detonatoren für gewerbliche Anwendungen bestehen hauptsächlich aus einer Kapsel 1, siehe 1, welche den Explosivstoff und Initialstoff enthält, zwei Drähte 2 um den Zünder elektrisch anzuschließen und einen Stopfen 3, welcher die durchgeführten Drähte 2 umschließt und die Dichtigkeit des Zünders gewährleistet. Heutzutage werden spezielle Zünder für seismische Bergbau und Ölfeldanwendungen gefertigt. Sie werden transportiert mit angeschlossenen Kupfer- oder Stahldrähten mit einer Länge von typischerweise 0,5 m bis 75 m. Diese langen Zünderdrähte können mehr als 500 g pro einzelnen Zünder wiegen und führen zu einem sehr hohen Kostenaufwand für den Transport.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass der Kostenaufwand für den Transport minimiert ist und der Zünder dennoch nach dem Transport einfach für den Einsatz vorzubereiten ist. Außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem der Zünder vom Transportzustand in den Anwendungszustand überführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Zünders dadurch gelöst, dass der Stopfen als Mehrfunktionen-Stopfen ausgebildet ist und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet mit der sich der Zünder von einem Transportzustand in einen Anwendungszustand schalten lässt und im Transportzustand die internen Drähte kurzgeschlossen und im Anwendungszustand offen sind und der Mehrfunktionen-Stopfen Öffnungen zum Anschluss von externe Drähten aufweist. Hierdurch kann der Zünder ohne angeschlossene externe Drähte transportiert werden, wobei im Transportzustand die internen Drähte kurzgeschlossen sind, welches einen sicheren Transport ermöglicht.
In einer erfinderischen Ausführungsform sind die internen Drähte Kontaktstege oder sind die internen Drähte im oder am Mehrfunktionen-Stopfen mit Kontaktstegen verbunden. Kontaktstege lassen sich einfacher an externe Drähte anschließen. Auch ist der Schaltvorgang erleichtert.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann im Transportzustand zusätzlich eine Sperre am Zünder aktiviert sein, die eine Unterbrechung des Kurzschlusses im Mehrfunktionen-Stopfen durch Gewalt oder falscher Handhabung verhindert.
Bevorzugt ist im Mehrfunktionen-Stopfen eine Abisoliervorrichtung eingebaut, die beim Betätigen der Betätigungsvorrichtung die eingeschobenen Enden externer Drähte zumindest punktuell abisoliert. Die Abisolierung muss ausreichend sein, damit eine elektrische Kontaktierung möglich ist.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überführung des eben beschriebenen Zünders für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen vom Transportzustand in den Anwendungszustand beschrieben. Im Transportzustand ist der Mehrfunktionen-Stopfen so eingestellt, dass die internen Drähte zum Anzündelement kurzgeschlossen sind und in die Öffnungen zum Anschluss von externen Drähten keine externen Drähte eingeschoben sind. Hierdurch ist im Transportzustand der Zünder ohne großen Kostenaufwand zu transportieren.
Zur Einleitung des Anwendungszustandes werden elektrisch leitende externe Drähte in den Mehrfunktionen-Stopfen eingeschoben und durch anschließende Betätigung der Betätigungsvorrichtung mit den internen Drähten elektrisch verbunden, wobei gleichzeitig der Kurzschluss der internen Drähte im Transportzustand aufgehoben wird. Der Mehrfunktionen-Stopfen befindet sich dann im Anwendungszustand und kann benutzt werden.
In Weiterbildung der Erfindung werden die externen Drähte ohne vorherige Abisolierung ihrer Enden in den Mehrfunktionen-Stopfen eingeführt und durch betätigen der Betätigungsvorrichtung am Mehrfunktionen-Stopfen zuerst die beiden externen Drähte kurzgeschlossen und dann mit den Kontaktstegen oder internen Drähten verbunden. Hierdurch kann es zu keinem Spannungspotential zwischen den internen Drähten und damit zu einem ungewollten Anzünden des Zünders kommen. Das Anzündelement ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Zündbrücke.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren um kabellose elektrische oder elektronische Zünder und Detonatoren für seismische Anwendungen, Bergbau- und Ölfeldanwendungen an einen externen Draht anzuschließen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert.
1 zeigt einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen nach dem Stand der Technik. In der Beschreibungseinleitung wurde dieser Zünder schon beschrieben. Er besteht aus einer Kapsel 1, welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende Drähte 2 zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen 3 zum Verschließen und Abdichten der Kapsel 1 enthält. Die Drähte 2 sind durch den Stopfen 3 hindurchgeführt.
Gegenüber konventionellen Zündern ist der Stopfen des Zünders als Mehrfunktionen-Stopfen 4 ausgelegt und zwar derart, dass ein Anschließen von endlos langen externen Drähten 5 (bevorzugt sind die Drähte Zylinderdrähte), ohne dass die Drähte 5 vorher abisoliert werden müssen, möglich ist. Während der Zünder sich im Transportzustand befindet, sind die internen Drähte 6, die bevorzugt Kontaktstege sind, im Inneren des Zünders kurzgeschlossen (siehe 3). Die Drähte bzw. Kontaktstege 6 sind mit einer Zündbrücke im Inneren des Zünders verbunden. Hiermit ist die Gefahr eines Spannungspotentials zwischen den Kontaktstegen 6 ausgeschlossen. Eine mechanische oder andere Sperre kann optional auch beim Transport vorhanden sein, damit dieser Kurzschluss nicht mit Gewalt oder falscher Handhabung unterbrochen werden kann.
Bei der Anwendung, nach Entfernung der Sperre, besteht die Möglichkeit zwei Drähte 5 manuell von extern hinzuzufügen, d. h. in den Mehrfunktionen-Stopfen 4 einzuführen (siehe 2). Bei einem Schließvorgang des Zünders bzw. Betätigen der Betätigungsvorrichtung am Mehrfunktionen-Stopfen wird eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstegen 6 und den zwei extern hinzugefügten Drähten 5 hergestellt (siehe 3). Während des Schließvorgangs werden eventuelle Spannungspotentiale zwischen den externen Drähten 5 abgeleitet, beziehungsweise ausgeglichen.
Das bedeutet, dass die beiden externen Drähte 5 oder Kabel bei dem Schließvorgang zuerst kurzgeschlossen und dann erst mit den internen Drähten 6 oder Kontaktstegen verbunden werden. Ein vorheriges Abisolieren der beiden hinzugefügten Drähte 5 ist nicht nötig. Im geschlossenen Zustand ist der Zünder oder Detonator gegen Feuchtigkeit isoliert und druckdicht, wie es bei konventionellen Zündern oder Detonatoren der Fall ist.
Erklärung des Schließvorgangs:
Zustand 1: Der Schließvorgang des Zünders oder Detonators wird durch Zudrücken des Mehrfunktionen-Stopfens 4 betätigt. Die extern zugeführten Drähte 5 werden gleichzeitig abisoliert und miteinander kurzgeschlossen (Zustand oder Position 1, siehe 3). Anschließend wird das System mit den kurzgeschlossenen Kontaktstegen verbunden.
Zustand 2: Durch ein weiteres Zudrücken des Stopfens 4 wird die Position 2 oder der Zustand 2 erreicht. Hierbei sind die Drähte 5 mit den Kontaktstegen 6 des Zündmittels elektrisch verbunden. Der Kurzschluss ist nicht mehr vorhanden, d. h. aufgehoben (siehe 4).
Die Erfindung betrifft somit einen Mehrfunktionen-Stopfen 4 als Ersatz für den Stopfen 3 nach dem Stand der Technik, der zur Abdichtung der Kapsel 1 des Zünders und Durchführung der Drähte von außen in das Innere des Zünders verwendet wird. Über die Drähte wird an die Zündbrücke im Inneren des Zünders eine elektrische Spannung angelegt, die die Zündbrücke schlagartig erhitzt, wodurch der pyrotechnische Initialstoff angezündet wird. Dieser zündet dann den Sprengstoff im Zünder an.
Der Mehrfunktionen-Stopfen 4 hat zusätzlich zur Abdichtung weitere Aufgaben. 2 zeigt den Zünder mit dem Mehrfunktionen-Stopfen 4 im Lager- und/oder Transportzustand. Es sind keine Drähte 2 angeschlossen.
Wenn der Zünder verwendet werden soll, werden die Drähte 5 in den Mehrfunktionen-Stopfen 4 gesteckt. Sie brauchen vorher nicht abisoliert zu werden. Wenn dies geschehen ist, wird der Mehrfunktionen-Stopfen 4 durch Zudrücken, d. h. durch eine Kraftbeaufschlagung in seine Position 1 gebracht. Bei diesem Betätigungsvorgang werden die Drähte 5 abisoliert und miteinander verbunden, d. h. kurzgeschlossen.
Durch ein weiteres Zudrücken des Mehrfunktionen-Stopfens 4 wird die Position 2 erreicht. Bei diesem Betätigungsvorgang werden die Kontaktstege 6 oder Drähte im Inneren des Zünders kurzgeschlossen. Gleichzeitig wird die elektrische Verbindung der Drähte 5 im Mehrfunktionen-Stopfen 4 aufgehoben, so dass auch der Kurzschluss aufgehoben ist. Der Zünder kann nun verwendet werden.

Claims

Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen mit einer Kapsel (1), welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende interne Drähte (6) zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen (3) zum Verschließen und Abdichten der Kapsel (1) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (3) als Mehrfunktionen-Stopfen (4) ausgebildet ist und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet mit der sich der Zünder von einem Transportzustand in einen Anwendungszustand schalten lässt und im Transportzustand die internen Drähte (6) kurzgeschlossen und im Anwendungszustand offen sind und der Mehrfunktionen-Stopfen (4) Einführöffnungen zum Anschluss von externen Drähten (5) aufweist.
Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die internen Drähte (6) Kontaktstege sind oder die internen Drähte (6) im oder am Mehrfunktionen-Stopfen (4) mit Kontaktstegen verbunden sind.
Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Transportzustand zusätzlich eine Sperre am Zünder aktiviert ist, die eine Unterbrechung des Kurzschlusses im Mehrfunktionen-Stopfen (4) durch Gewalt oder falscher Handhabung verhindert.
Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Mehrfunktionen-Stopfen (4) eine Abisoliervorrichtung eingebaut ist, die beim Betätigen der Betätigungsvorrichtung die eingeschobenen Enden externer Drähte (5) zumindest punktuell abisoliert.
Verfahren zur Überführung eines Zünders für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 vom Transportzustand in den Anwendungszustand, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einleitung des Anwendungszustandes elektrisch leitende externe Drähte (5) in den Mehrfunktionen-Stopfen (4) eingeschoben werden und durch anschließende Betätigung der Betätigungsvorrichtung mit den internen Drähten (6) elektrisch verbunden werden, wobei gleichzeitig der Kurzschluss der internen Drähte (6) im Transportzustand aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Drähte (5) ohne vorherige Abisolierung ihrer Enden in den Mehrfunktionen-Stopfen (4) eingeführt werden und durch betätigen der Betätigungsvorrichtung am Mehrfunktionen-Stopfen (4) zuerst die beiden externen Drähte (5) kurzgeschlossen werden und dann mit den Kontaktstegen oder internen Drähten (6) verbunden werden.