DE4225330C1 - Vorrichtung zum sequentiellen zuenden von elektrischen zuendern - Google Patents

Vorrichtung zum sequentiellen zuenden von elektrischen zuendern

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum sequentiellen Zünden von elektrischen Zündern in mehreren Zündkreisen, die jeweils einem Sprengzündkreis zugeordnet sind, bestehend aus einer Zündmaschine, aus elektrischen Zuleitungen und Umschaltern zum Scharfmachen der Sprengzündkreise.
Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 44 89 655 bekannt. Nachteilig ist bei dieser Einrichtung, daß für jeden Sprengzündkreis ein eigener Zünderumschalter benötigt wird, der pyrotechnisch aktiviert wird und nur für einen einmaligen Gebrauch geeignet ist. Nachteilig ist weiterhin, daß bei der angewendeten Vielladertechnik ein hoher Leitungsaufwand betrieben werden muß, was diese Einrichtung weiter verteuert. Schließlich wird für das sequentielle Zünden der einzelnen Zünder ein zusätzlicher Wechselschalter auf mechanischer Basis benötigt, um die beiden verwendeten stromführenden Leitungen alternierend einzusetzen.
Weitere Vorrichtungen zum sequentiellen Zünden von elektrischen Zündern sind aus der EP 02 51 824 B1, der EP 01 47 688 A2, der EP 01 36 919 A2 und der GB 21 32 041 A bekannt. Bei diesen Vorrichtungen ist der Aufwand an Leitungsmaterial bzw. an Schaltvorrichtungen relativ hoch.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zum sequentiellen Zünden von elektrischen Zündern dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Aufwand an Leitungsmaterial und mechanischen Schaltvorrichtungen beträchtlich verringert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorzugsweise weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 und 3 niedergelegt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nur eine zweiadrige elektrische Zuleitung zwischen der Zündmaschine und dem elektronischen Zünderumschalter erforderlich, an den die einzelnen Sprengzündkreise angeschlossen sind. Aufwendige mechaniche Schaltvorrichtungen zum wechselweisen Umschalten bei einer dreiadrigen elektrischen Zuleitung werden ebenso vermieden wie die Zuordnung von mechanischen Umschaltern zu jedem einzelnen Sprengzündkreis.
Über den elektronischen Zünderumschalter ist sichergestellt, daß die vorgegebene Zündreihenfolge zuverlässig eingehalten wird. Außerdem ist gewährleistet, daß kein unbeabsichtigtes Auslösen eines Zünders erfolgen kann, weil Zündimpulse nur an zuvor freigeschaltete Sprengzündkreise weitergeleitet werden.
Fehlzündungen durch die Stromversorgung des elektronischen Zünderumschalters sind ausgeschlossen, da die niedrige Versorgungsspannung in Verbindung mit den Schutzwiderständen eine maximale Stromstärke ergibt, die weit unterhalb der zum Zünden eines Zünders erforderlichen Stromstärke liegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In dem Anwendungsbeispiel der Figur ist eine Zündmaschine 1 dargestellt, die über eine zweiadrige elektrische Zuleitung 2 an einen Zünderumschalter 3 angeschlossen ist. Der Zünderumschalter 3 ist über mehrere Sprengzündkreisleitungen 13a . . . 13n mit einem (oder mehreren) elektrischen Zündern 14a . . . 14n verbunden, denen Sprengladungen 4a . . . 4n zugeordnet sind, die in einer vorgegebenen Reihenfolge und in wählbaren zeitlichen Abständen gezündet werden.
Der Aufbau des Zünderumschalters 3 ist folgender: Über einen Eingangsanschluß 6 werden die beiden Adern der Zuleitung 2 elektrisch mit dem Zünderumschalter 3 verbunden. Die einzelnen Bauteile des Zünderumschalters 3 sind eine Zündstromerkennungsschaltung 7, eine mit der Zündstromerkennungsschaltung 7 verschaltete Logikschaltung 8, eine Batterie 9 und mehrere Umschaltrelais 10a . . . 10n, denen ein Pol der Zuleitung 2 aufgeschaltet ist. Den Umschaltrelais 10a . . . 10n sind Sicherheitswiderstände 11a . . . 11n nachgeschaltet. Über die herausgeführten Ausgangsanschlüsse 12a . . . 12n ist der Zünderumschalter 3 mit den einzelnen Sprengzündkreisleitungen 13a . . . 13n verbunden.
Die Logikschaltung 8 des Zünderumschalters 3 ist über einen Rücksetzschalter 16 in ihre Ausgangslage setzbar. Durch die Logikschaltung 8 wird beim Durchführen von Sprengarbeiten gewährleistet, daß bei einer Unterbrechung der Zündkreisleitungen 13a . . . 13n eine Fortschaltung auf die jeweils nächste Zündkreisleitung unterbleibt. Nach Beseitigung des Fehlers kann dann der Sprengvorgang ordnungsgemäß fortgesetzt werden. Über die Zündstromerkennungsschaltung 7 kann die Beaufschlagung einer unterbrochenen Zündkreisleitung 13a . . . 13n erkannt und an die Logikschaltung 8 gemeldet werden. Über einen Betriebsartenschalter 17 kann die Logikschaltung 8 aber auch so eingestellt werden, daß eine Weiterschaltung nach jedem Zündimpuls vorgenommen wird, auch wenn die Sprengung eines Zünders nicht erfolgt ist.
Beispiel
Die im elektrischen Prinzipschaltbild der Figur niedergelegte beispielhafte Schaltung wurde in Tests geprüft.
Sowohl der Optokoppler 15 zur Zündstromerkennung als auch die Schaltkontakte der Umschaltrelais 10a . . . 10n wiesen eine hohe Spannungsfestigkeit von 4000 Volt effektiv auf, so daß keine zerstörerischen Spannungsüberschläge von der Zündspannung, die um 700 Volt betrug, in die Elektronik erfolgt sind.
Um auszuschließen, daß eine defekte Elektronik eine Ladung zünden kann, wurde eine ausreichend niedrige Betriebsspannung der Elektronik von 3 Volt gewählt, die zusammen mit den auf 60 Ohm festgelegten Sicherheitswiderständen 11a . . . 11n einen maximalen Fehlerstrom von 50 Milliampere ergibt, auf die mit Sicherheit kein Zünder anspricht, da die in Deutschland verwendeten Zünder eine garantierte Nichtansprechstromstärke von 0,45 A aufweisen.
In Umschaltversuchen wurde ein zuverlässiges Ansprechen des jeweils nächsten Sprengzünders 14a . . . 14n erreicht. Trotz der hohen Spannungen der Zündmaschine (bis 1000 Volt) und der hohen Zündströme (etwa 20 Ampere) haben die vergleichsweise kleinen Schaltrelais 10a . . . 10n einwandfrei funktioniert, da immer nur lastfrei geschaltet wurde und die Belastung nur jeweils für eine ganze kurze Zeit (ca. 3 ms) erfolgte.
Bezugszeichenliste
 1 Zündmaschine
 2 Zuleitung
 2a, b Ader
 3 elektrischer Zünderumschalter
 4a . . . n Sprengladung
 5 Bohrloch
 6 Eingangsanschluß
 7 Zündstromerkennungsschaltung
 7a, b Abzweigader
 8 Logikschaltung
 9 Batterie (mechanisch gekapselt)
10a . . . n Umschaltrelais
11a . . . n Sicherheitswiderstand
12a . . . n Ausgangsanschluß
13a . . . n Sprengzündkreisleitung
14a . . . n elektrischer Zünder
15 Optokoppler
16 Rücksetzschalter
17 Betriebsartenschalter
18 Behälterteil
19 Behälterteil

Claims (3)

1. Vorrichtung zum sequentiellen Zünden von elektrischen Zündern in mehreren Zündkreisen, bestehend aus einer Zündmaschine, aus elektrischen Zuleitungen und aus Umschaltern zum Scharfmachen der Sprengzündkreise, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündmaschine (1) über eine Zuleitung (2) mit einem elektronischen Zünderumschalter (3) verbunden ist, an den die Sprengzündkreise (13a . . . 13n), bestehend aus einem oder mehreren in Serie geschalteten elektrischen Zündern (14a . . . 14n) und durch diese zündbare Sprengladungen (4a . . . 4n), angeschlossen sind, und der elektronische Zünderumschalter (3) aus einer Zündstromerkennungsschaltung (7), einer Logikschaltung (8), Umschaltrelais (10a . . . 10n), einer Stromquelle (9) und Schutzwiderständen (11a . . . 11n) besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle des Zünderumschalters (3) eine Batterie (9) mit niedriger Spannung dient und Schutzwiderstände (11a . . . 11n) zur Begrenzung eines auftretenden Fehlerstroms auf einen Wert, der höchstens bei 1/3 der Nichtansprechstromstärke der elektrischen Zünder (14a . . . 14n) liegt, vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, um ein Überbrücken der Schutzwiderstände (11a . . . 11n) im Fehlerfall auszuschließen, die Batterie (9) in einem Behälterteil (18) und die Schutzwiderstände (11a . . . 11n) in einem Behälterteil (19) getrennt voneinander untergebracht sind.
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