DE10308443A1

DE10308443A1 - Electric detonator

Info

Publication number: DE10308443A1
Application number: DE2003108443
Authority: DE
Inventors: Andreas Mai; Heinz Schäfer; Andreas Zemla; Helmut Dr. Zöllner
Original assignee: DYNLTEC GmbH
Current assignee: DYNLTEC GmbH
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-09
Also published as: WO2004076960A1

Abstract

Bei herkömmlichen elektrischen Sprengkapseln und Detonatoren erfolgt die Zündung entweder durch einen zum Glühen und Schmelzen gebrachten Draht, durch Verdampfen einer Metallschicht an einer Funkenstelle oder durch Stromdurchgang durch einen elektrisch leitfähigen Initialzündsatz. Der Bau der genannten Detonatoren ist aufwendig und bedarf großer Sorgfalt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, dass der Widerstand (7) ein Schichtelement ist, dass die Schicht (10), die den Widerstand für den Stromfluss bildet, einseitig auf ein Substrat aufgetragen ist, dass die erste Ladung, die Initialladung (13), aus einem Initialsprengstoff besteht und die mit der Widerstandsschicht (10) versehene Seite des Schichtelements (7) bedeckt, dass die zweite Ladung, die Verstärkungsladung (15), aus einem Sekundärsprengstoff besteht und dass das Schichtelement (7) und die Sprengstoffe (13, 15) von einer Kapsel (17) umschlossen sind.In conventional electrical detonators and detonators, the ignition takes place either by means of a wire which has been made to glow and melt, by evaporation of a metal layer at a spark point or by passage of current through an electrically conductive initial charge. The construction of the detonators mentioned is complex and requires great care. DOLLAR A According to the invention, it is therefore proposed that the resistor (7) is a layer element, that the layer (10), which forms the resistor for the current flow, is applied on one side to a substrate, that the first charge, the initial charge (13), consists of an initial explosive and covers the side of the layer element (7) provided with the resistance layer (10), that the second charge, the booster charge (15), consists of a secondary explosive and that the layer element (7) and the explosives (13, 15 ) are enclosed by a capsule (17).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Detonator mit einem Zündelement, das als elektrischer Widerstand wirkt, in dem durch die eingebrachte elektrische Energie unter Zerstörung des Widerstands eine kurzzeitige thermische Energieumsetzung erfolgt zur Zündung eines Initialsprengstoffs führt.The invention relates to an electrical Detonator with an ignition element, that acts as electrical resistance, in the electrical introduced by the Energy under destruction a short-term thermal energy conversion occurs for ignition of an initial explosive.

Bei herkömmlichen elektrischen Detonatoren erfolgt die Zündung entweder durch einen zum Glühen und Schmelzen gebrachten Draht, wie aus der DE-OS 2824568 bekannt, durch Verdampfen einer Metallschicht an einer Funkenstelle, durch Stromdurchgang durch einen elektrisch leitfähigen Initialzündsatz.In conventional electrical detonators, the ignition takes place either through a wire made to glow and melt, as from DE-OS 2824568 known, by evaporation of a metal layer at a spark point, by passage of current through an electrically conductive initial charge.

Aufgrund der geringen Größe der Drähte ist der Bau der genannten Detonatoren aufwendig und bedarf großer Sorgfalt.Due to the small size of the wires, the Construction of the detonators mentioned is complex and requires great care.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Detonator vorzustellen, der einfacher im Aufbau ist und der bei höchstens gleichwertigem Energieaufwand in der Lage ist, die Initialsprengstoffe oder Initialsprengstoffmischungen in herkömmlichen Detonatoren zu zünden.Object of the present invention is to introduce an electrical detonator that is easier is under construction and at most equivalent energy expenditure is capable of initial explosives or to ignite initial explosive mixtures in conventional detonators.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.The task is solved with Help of the characterizing features of the first claim. advantageous Embodiments of the invention are claimed in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Detonator weist als Zündelement einen sogenannten Schichtwiderstand auf. Auf einem Träger, dem Substrat, ist eine den elektrischen Widerstand bildende Schicht aufgetragen. Das Substrat besteht aus einem Werkstoff, der als Träger elektrischer oder elektronischer Schaltungen oder für Isolationszwecke geeignet ist, vorzugsweise aus Keramik oder Kunststoff, beispielsweise dem Material einer Leiterplatte. Die Schicht kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, aus Pasten und/oder Oxyden bestehen die der Reihe der Platinmetalle wie Osmion, Rhodium, Iridium, Ruthenium zuzuordnen sind, die vorzugsweise im Siebdruckverfahren auf eine Fläche des Substrats aufgetragen wird. Sie kann mit einer schützenden Schicht aus Glas, Kunststoff oder Lack abgedeckt sein. Schichtwiderstände der beschriebenen Bauart sind als SMD (surface mounted device)-Widerstände bekannt.The detonator according to the invention has an ignition element a so-called sheet resistance. On a carrier, the The substrate is a layer that forms the electrical resistance applied. The substrate consists of a material that is used as a carrier electrical or electronic circuits or for insulation purposes is, preferably made of ceramic or plastic, such as the PCB material. The layer can, as from a standing position known in the art, the pastes consist of pastes and / or oxides A range of platinum metals such as osmion, rhodium, iridium, ruthenium can be assigned, which are preferably screen printed on a surface of the Substrate is applied. You can use a protective Layer of glass, plastic or paint can be covered. Film resistances of the described type are known as SMD (surface mounted device) resistors.

Der Initialsprengstoff bedeckt, wie aus dem Stand der Technik bekannt, das Zündelement und wird vorzugshalber aufgepresst, aufgetropft oder durch Tauchen aufgebracht. Die Verstärkungsladung ist ein Sekundärsprengstoff. Beide Ladungen sind von einer Kapsel umschlossen.The initial explosive covers how known from the prior art, the ignition element and is preferred pressed on, dripped on or applied by dipping. The booster charge is a secondary explosive. Both charges are enclosed in a capsule.

Wird der erfindungsgemäße elektrische Detonator, der mit einem Schichtwiderstand bestückt ist, gezündet, wird der Schichtwiderstand ein Zündelement, weil er gegen seinen bestimmungsgemäßen Gebrauch mit einer elektrischen Energie beaufschlagt wird, die zu seiner Zerstörung führt. Die Wirkung des Widerstands kann so interpretiert werden, dass bei seinem nicht bestimmungsgemäßen Gebrauch aufgrund der Überlastung die den elektrischen Widerstand bildende Schicht in Sekundenbruchteilen zerstört wird. Es erfolgt eine kurzzeitige thermische Energieumsetzung. Die freiwerdende Energie erreicht die Zündenergie, die zur brisanten Zündung der Initialsprengstoffe erforderlich ist. Um den Effekt mit der erforderlichen Brisanz auslösen zu können, muss eine Mindestmenge der den elektrischen Widerstand bildenden Schicht und eine zu deren Zerstörung mit der geschilderten Wirkung genügende elektrische Energie zur Verfügung stehen. Durch die Abstimmung elektrischer Parameter wie Baugröße, Widerstandswert, Spannung und Stromstärke aufeinander kann die jeweils erforderliche Energie, die zur Initiierung des jeweiligen Sprengstoffs benötigt wird, bestimmt und die Empfindlichkeit des Detonators der vorgesehenen Verwendung angepasst werden.If the electric according to the invention Detonator, which is equipped with a sheet resistor, is ignited the sheet resistance is an ignition element, because it is against its intended use with an electrical Energy is applied that leads to its destruction. The effect of resistance can be interpreted as meaning that it is not used as intended due to the overload the layer forming the electrical resistance in fractions of a second destroyed becomes. There is a brief thermal energy conversion. The released energy reaches the ignition energy, which becomes explosive ignition the initial explosives is required. To get the effect with the trigger the necessary explosiveness to be able must have a minimum amount of electrical resistance Layer and one to destroy it with the described effect sufficient electrical energy for disposal stand. By coordinating electrical parameters such as size, resistance value, Voltage and current the energy required for initiation can be combined of the respective explosives is determined and the sensitivity of the detonator of the intended Use can be adjusted.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Detonators gegenüber den bekannten Detonatoren besteht weiterhin darin, dass die Widerstände preiswerte Massenartikel sind, deren Widerstandswert jeweils genau feststeht. Sie sind bereits durch ihre Konzeption, beispielsweise als SMD- (surface mounted device) Widerstände, für die Handhabung durch automatische Fertigungseinrichtungen geeignet und deshalb maschinell zu verarbeiten, was einen kostengünstigen und genauen Einbau in den Detonator ermöglicht. Weil der Widerstandswert der Schichtwiderstände genau festliegt, ist es möglich, in Abstimmung auf die erforderliche Zündenergie eines Sprengstoffs einen Spannungswert vorzugeben, unterhalb dem die Zündung eines Detonators nicht möglich ist. Eine solche Vorgabe macht insbesondere bei hohen Spannungsgrenzwerten die Detonator sicher vor unbeabsichtigter Zündung.The advantage of the detonator according to the invention across from The known detonators also consist in the fact that the resistors are inexpensive mass-produced items are, the resistance value of which is precisely determined. You are already through their conception, for example as SMD (surface mounted device) resistors, for the Suitable for handling by automatic manufacturing equipment and therefore machine processing, which is an inexpensive and enables accurate installation in the detonator. Because the resistance value of layer resistances is precisely defined, it is possible in coordination with the required ignition energy of an explosive to specify a voltage value below which the ignition of a Detonators not possible is. Such a specification is particularly important for high voltage limit values the detonator is safe from accidental ignition.

Der Aufbau eines Detonators gleicht dem Aufbau bekannter Detonatoren beziehungsweise Sprengzünder. Das Zündelement ist vorzugsweise eine SMD-Widerstand. Er wird von einer Ladung aus Initialsprengstoff bedeckt, die aufgepresst oder, vorzugsweise in mehreren Lagen, aufgetropft oder durch Tauchen aufgetragen wird.The structure of a detonator is the same the construction of known detonators or detonators. The igniter is preferably an SMD resistor. It is covered by an initial explosive charge that is pressed on or, preferably in several layers, applied dropwise or by dipping is applied.

Die Empfindlichkeit der Ladung in Bezug auf die Initiierung hängt im Wesentlichen ab von den elektrischen Parametern wie Baugröße, Widerstandswert, Spannung und Stromstärke, den mechanischen Parametern der Ladung wie Mischung, Korngröße, Schüttdichte und den Fertigungsparametern wie Ladungsmenge, Pressdruck und Lagenaufbau bei getauchten oder aufgetropften Ladungen. Diese Initialladung zündet nach den Stand der Technik den Sekundärsprengstoff als Verstärkungsladung.The sensitivity of the charge in Terms of initiation depends essentially from the electrical parameters such as size, resistance value, Voltage and current, the mechanical parameters of the cargo such as mixture, grain size, bulk density and the manufacturing parameters such as load quantity, pressure and layer structure immersed or dropped charges. This initial charge ignites the state of the art the secondary explosive as booster charge.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Der erfindungsgemäße Detonator 1 besteht aus einem Sockel 2, wie er auch bei herkömmlichen Detonatoren aufgebaut ist. Eine Hülse 3 umschließt einen Glaskörper als Durchführung 4 für die zwei Anschlüsse 5 und 6. An die Anschlüsse 5 und 6 ist ein Schichtwiderstand 7, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein SMD-Widerstand, angelötet, wie die Lötstellen 8 und 9 zeigen. Die den elektrischen Widerstand bildende Schicht, die Widerstandsschicht 10, ist auf einem Träger 11 aufgetragen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Keramik, und wird von einer vor Korrosion und Beschädigung schützenden Schicht 12 bedeckt. Diese Schicht 12 und damit die den elektrischen Widerstand bildende Schicht 10 ist mit einer Lage Initialsprengstoff 13 als Initialisierungsladung bedeckt. Es ist beispielsweise eine Ladung Bleiazid, die durch einen Ring 14 fixiert wird. Abgedeckt wird diese erste Ladung, die Initialladung 13, durch eine zweite Ladung 15, der Verstärkungsladung aus Sekundärsprengstoff, beispielsweise Nitropenta oder Oktogen. Der Sekundärsprengstoff ist hier in ein Näpfchen 16 gepresst. Das mit der Verstärkungsladung 15 gefüllte Näpfchen 16 wird in den Ring 14 eingezogen, so dass durch den Ring 14 und das Näpfchen 16 eine geschlossene Kapsel 17 gebildet wird, die den Schichtwiderstand 7 und die beiden Ladungen 13 und 15 umschließt.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The detonator according to the invention 1 consists of a base 2 , as it is also constructed with conventional detonators. A sleeve 3 encloses a vitreous body as a passage 4 for the two connections 5 and 6 , To the connections 5 and 6 is a sheet resistor 7 , in front lying embodiment an SMD resistor, soldered, like the solder joints 8th and 9 demonstrate. The layer forming the electrical resistance, the resistance layer 10 , is on a support 11 applied, in the present embodiment, ceramic, and is of a layer protecting against corrosion and damage 12 covered. This layer 12 and thus the layer forming the electrical resistance 10 is with a layer of explosive 13 covered as an initialization charge. For example, it is a charge of lead azide through a ring 14 is fixed. This initial charge, the initial charge, is covered 13 , by a second charge 15 , the booster charge from secondary explosives, such as nitropenta or octogen. The secondary explosive is in a well here 16 pressed. The one with the booster charge 15 filled cups 16 is in the ring 14 fed so that through the ring 14 and the cup 16 a closed capsule 17 is formed, which is the sheet resistance 7 and the two charges 13 and 15 encloses.

Claims

Electrical detonator with an ignition element, which acts as an electrical resistance, in which a short-term thermal energy conversion takes place due to the electrical energy introduced while destroying the resistance in order to ignite an initial explosive, characterized in that the resistance ( 7 ) a layer element is that the layer ( 10 ), which forms the resistance for the current flow, on one side on a substrate ( 11 ) is plotted that the first charge, the initial charge ( 13 ), consists of an initial explosive and that with the resistance layer ( 10 ) provided side of the layer element ( 7 ) covers that the second charge, the booster charge ( 15 ), consists of a secondary explosive and that the layer element ( 7 ) and the explosives ( 13 . 15 ) from a capsule ( 17 ) are enclosed.

Electrical detonator according to claim 1, characterized in that the booster charge ( 15 ) to assemble the detonator ( 1 ) in a well ( 16 ) is pressed.

Electrical detonator according to one of claims 1 or 2, characterized in that the substrate ( 11 ) of the layer element ( 7 ) consists of a material that is suitable as a carrier of electrical or electronic circuits or for insulation purposes, preferably made of ceramic or plastic.

Electrical detonator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resistance layer ( 10 ) consists of a paste that preferably contains ruthenium or other elements from the series of platinum elements.

Electrical detonator according to claim 4, characterized in that the paste is screen printed onto the substrate ( 11 ) is applied.

Electrical detonator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resistance layer ( 10 ) with a protective layer ( 12 ) made of glass, plastic or lacquer.

Electrical detonator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the layer element ( 7 ) is a commercially available SMD (surface mount device) resistor.

Electrical detonator according to one of claims 1 to 7, characterized in that, in coordination with the required ignition energy of an explosive, a voltage value is specified as the limit voltage below which an ignition of the detonator ( 1 ) is not possible and that the resistance value of the layer element ( 7 ) is matched to this limit voltage.

Electrical detonator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the resistance layer ( 10 ) such an amount is provided that a matching voltage and current strength for destroying the resistance layer ( 10 ) with one to initiate an explosive ( 11 ) required energy, which is predetermined by the ignition energy of the explosive to be ignited in each case.

Electrical detonator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the initial charge ( 13 ) as one by dipping or dripping onto the layer element ( 7 ) applied layer is built up.

Electrical detonator according to claim 10, characterized in that the initial charge ( 13 ) consists of several layers.