DE4415388C1 - Sprengkette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprengkette mit einer Viel­ zahl von der Reihe nach anzusteuernden Zündstufen, denen je­ weils Sprengsätze zugeordnet sind. Derartige Sprengketten finden insbesondere im Bergbau Anwendung, wobei am Abbaustoß beispielsweise hundert oder mehr Bohrlöcher angebracht, in jedes ein Sprengsatz mit einem zugehörigen Zünder eingesetzt und die Bohrlöcher mit Stopfen verschlossen werden. Um einen wirksamen Abbau zu gewährleisten, kommt es darauf an, daß die Sprengsätze in vorgegebener Reihenfolge nacheinander detonie­ ren, wobei der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Zün­ dungen typisch zwischen 30 und 50 ms liegt.

Eine Sprengkette mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus US 4,099,467 A bekannt. Jede Zündstufe enthält dort einen Zünder und einen mit diesem in Serie liegenden Thyristorschalter, dessen Steuerelektrode mit dem Abgriff eines den Zünder der jeweils vorhergehenden Stufe enthaltenden Spannungsteilers verbunden ist. Wird der vorher­ gehende Zünder aktiviert, so ändert sich sein Widerstand von einem zunächst geringen Wert auf praktisch unendlich, wodurch der Thyristorschalter der folgenden Stufe durchschaltet und der nächste Stromimpuls den mit ihm in Serie liegenden Zünder auslöst.

Parallel zu jedem Zünder liegt eine Schmelzsicherung, die dafür sorgen soll, daß die für die Auslösung der nächsten Stufe und damit für die Weiterschaltung der Sprengkette er­ forderliche Widerstandsänderung auch dann eintritt, wenn an einer Stelle kein Zünder vorhanden ist. Diese Schmelzsiche­ rung bildet jedoch eine Kurzschlußbrücke und erhöht den Strombedarf beträchtlich.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß eine der­ artige Schmelzsicherung ein zusätzliches, in jede Zündstufe einzufügendes diskretes Bauelement darstellt. Wird die Siche­ rung in einer gedruckten Schaltung durch einen schwachen Lei­ terbahnabschnitt verwirklicht, so sind bei Herstellung der gedruckten Schaltung genaue Toleranzen einzuhalten, was zu einer Verteuerung führt.

Ist ein Zünder zwar angeschlossen, jedoch in der Weise fehlerhaft, daß er trotz Auslösung nicht sofort, sondern erst beim Detonieren der zugeordneten Sprengladung (üblicherweise zwischen 0,5 und 1,5 s später) hochohmig wird, so resultiert dies in einer übermäßig langen Verzögerung innerhalb der Sprengkette, so daß sich die Druckwelle am Abbaustoß nicht in der programmierten Weise ausbreiten kann. In einem solchen Fall verringert sich auch die Zuverlässigkeit der Sprengkette erheblich, da der Abstand zwischen der elektrischen Sequenz und der Explosionswelle stark verkürzt wird.

Ahnliche Probleme bestehen bei der aus US 4,760,791 A bekannten Sprengkette. Hier ist zu jedem Zünder ein Tran­ sistor parallel geschaltet, der bei fehlendem Zünder an dessen Stelle Strom führt und verhindert, daß die Zündfolge an der Stelle eines fehlenden Zünders unterbrochen wird. Zu der Par­ allelschaltung aus Zünder und Transistor liegt ferner eine Schmelzsicherung in Serie, die verhindern soll, daß ein nicht ordnungsgemäß sofort hochohmig werdender Zünder die Impuls­ weitergabe bis zur eigentlichen Detonation verzögert. Die oben beschriebenen Schwierigkeiten sind auch bei dieser be­ kannten Sprengkette gegeben.

Ein noch gravierenderes Problem besteht darin, daß ein weiterer Transistor so benutzt wird, daß er beim bestimmungs­ gemäßen Betrieb der Schaltung durchlegiert, um eine Kurz­ schlußverbindung für den Zündstromimpuls herzustellen. Da hierbei der Transistor zerstört wird, läßt sich an der be­ kannten Sprengkette keine Funktionsprüfung vor dem eigentli­ chen Einsatz durchführen. Ebensowenig ist eine Wiederverwen­ dung des elektronischen Schaltungsteils der Sprengkette mög­ lich. Schließlich besteht die Gefahr, daß die nur wenig be­ lastbaren Basisanbondungen dieses Transistors durch die er­ heblichen Ströme durchgebrannt werden, noch bevor der Zünder aktiviert ist.

Außerdem ist es erforderlich, am Anfang der Kette ein eigenes Aktivierungsglied einzufügen, so daß es nicht möglich ist, Sprengketten gewünschter Länge einfach durch Abschneiden von einer größeren Länge oder Aneinanderfügen kürzerer Stücke herzustellen.

In DE 23 56 875 B2 ist eine weitere Sprengkette be­ schrieben, bei der jede Zündstufe außer dem eigentlichen Zün­ der einen Oszillator, einen Frequenzteiler und zwei Treiber­ stufen enthält. Der von der jeweils vorhergehenden Zündstufe kommende Auslöseimpuls betätigt die erste Treiberstufe, die ihrerseits einen Schalter für die Ansteuerung des Oszilla­ tors, des Frequenzteilers und der zweiten Treiberstufe schließt. Der Ausgang des Frequenzteilers liefert das Auslö­ sesignal für die in der Sprengkette nachfolgende Zündstufe, während die zweite Treiberstufe einen weiteren Schalter betä­ tigt, über den der Zünder aktiviert wird. Ferner enthält jede Zündstufe einen Kondensator zur Speicherung der gesamten für die Zündung erforderlichen Energie.

Die Impulsweitergabe erfolgt zwar hier unabhängig vom Vorhandensein und von der Funktionsfähigkeit des Zünders; die Schaltung erfordert aber einen für praktische Sprengketten nicht vertretbaren Schaltungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spreng­ kette anzugeben, die mittels einer unaufwendigen Schaltung auch dann ordnungsgemäß arbeitet, wenn an einzelnen Stellen ein Zünder nicht vorgesehen ist oder nicht ordnungsgemäß ar­ beitet, insbesondere nicht sofort bei Ansteuerung hochohmig wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch 1 gekennzeichnet. Danach enthält die Sprengkette als wesentliches Schaltungselement in jeder Zündstufe nur einen Halbleiterschalter, wobei die Weitergabe des Steuersignals von einer Zündstufe zur nächsten allein durch die Änderung des Schaltzustandes dieses Halbleiterschalters bewirkt wird. Dadurch bleibt die Sprengkette auch dann funktionsfähig, wenn einzelne Zünder fehlen oder nicht ordnungsgemäß hochohmig werden. Da jeder Halbleiterschalter nur dann leitend werden und die ihm zugeordnete Zündeinrichtung aktivieren kann, wenn der Halbleiterschalter der vorhergehenden Stufe geschaltet hat, wird die vorgesehene Zündfolge zwangsläufig eingehalten. Fehlerhafte Bestückung der Sprengkette kann nicht dazu füh­ ren, daß beim Einschalten der Stromquelle die Sprengkette et­ wa an zwei verschiedenen Stellen gleichzeitig zu zünden be­ ginnt.

Die Sprengkette nach Anspruch 2 bis 5 ist insofern gün­ stig, als sie mit geringem Verdrahtungsaufwand auskommt. Au­ ßer den mit den beiden Klemmen der Stromquelle verbundenen Versorgungsleitungen ist nur eine einzige, dritte, von einer Zündstufe zur nächsten verlaufende Steuerleitung zur Signal­ übergabe erforderlich.

Durch die Maßnahme des Anspruchs 4 läßt sich dabei prak­ tisch mit Sicherheit eine übermäßige Stromentnahme in dem Fall vermeiden, daß ein Zünder bei Auslösung nicht sofort hochohmig wird.

Das Merkmal des Anspruchs 5 bedeutet, daß eine einfache ungeschaltete Stromquelle zum Betrieb der Sprengkette aus­ reicht.

Gemäß Anspruch 6 wird die Gefahr eines unnötig hohen Stromverbrauchs in dem Fall, daß ein Zünder nicht sofort hochohmig wird, auch mit einem einzigen Zünder pro Zündstufe erreicht. Dabei ist gewährleistet, daß jede Zündstufe während des Ablaufs der Sprengkette nur ein einziges Mal innerhalb eines Intervalls angesteuert wird, in dem der zugehörige Ka­ nal einen Impuls führt. Nur in diesem Intervall liegen beide Schaltbedingungen für den betreffenden Halbleiterschalter (Versorgungsspannung und Steuerimpuls) vor.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 zeichnet sich dadurch aus, daß die Sprengkette nur halb so viele Kon­ densatoren erfordert, wie sie Zündstufen enthält.

In dieser Hinsicht noch günstiger ist die Schaltung nach Anspruch 8, die vollständig ohne Kondensatoren arbeitet.

Die Ansprüche 9 bis 13 beziehen sich auf verschiedene Möglichkeiten, die in der Zündfolge erste Stufe mit einem Startimpuls zu versehen. Dabei ist die Maßnahme des Anspruchs 11 insofern vorteilhaft, als sie es gestattet, bei minimalem Schaltungsaufwand der Sprengkette sämtliche Zündstufen gleich aufzubauen. Eine Sprengkette für eine gewünschte Anzahl von Detonationen kann demnach einfach von einer längeren oder kontinuierlich hergestellten Anordnung abgeschnitten oder durch Anstückeln kürzerer Längen erzeugt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Teil einer Sprengkette gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine Variante der Schaltung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spreng­ kette,

Fig. 5 ein Impulsdiagramm der von einer Stromquelle zum Betrieb der Sprengkette nach Fig. 4 erzeugten Stromimpulse,

Fig. 6 eine Ausgestaltung für die in der Zündfolge er­ ste Zündstufe, und

Fig. 7 eine Variante der Sprengkettenschaltung nach Fig. 2 mit einer weiteren Maßnahme zur Auslösung der ersten Zündstufe.

Bei der Sprengkettenschaltung nach Fig. 1 liegen die einzelnen Zündstufen Z1, Z2, . . . parallel zueinander und je­ weils zwischen zwei Versorgungsleitungen A und 0, die an dem in Fig. 1 rechten Ende an eine (nicht gezeigte) Gleichstrom­ quelle angeschlossen sind. Die Gleichstromquelle erzeugt eine Ausgangsspannung von 50 V auf der Leitung A gegenüber der ge­ erdeten Leitung 0.

Jede der identisch aufgebauten Zündstufen S1, S2, . . . enthält eine zwischen den Versorgungsleitungen A, 0 liegende Serienschaltung aus einem Thyristor T und einer Zündeinrich­ tung ZE, die zwei in Serie geschaltete Zünder Z1, Z2 auf­ weist. Jeder Zünder Z1, Z2 dient zur Auslösung einer (nicht gezeigten) Sprengladung. In den hier beschriebenen Schaltun­ gen werden Zünder mit einer eingebauten Verzögerung von 0,5 bis 1,5 s verwendet.

Die Steuerelektrode des Thyristors T liegt über eine Ze­ nerdiode ZD (Zenerspannung: 35 V) am Verbindungspunkt P zwi­ schen einem Widerstand R1 (2,2 KΩ), der mit seinem anderen Ende an die Versorgungsleitung A angeschlossen ist, und einem zur vorhergehenden Zündstufe S1 gehörigen Kondensator C (22 µF), der mit seiner anderen Elektrode an die Versorgungslei­ tung 0 angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt P ist ferner über eine Diode D mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Thy­ ristor T und der Zündeinrichtung ZE der jeweils vorherigen Zündstufe verbunden. Zwischen Steuerelektrode und Kathode des Thyristors T ist ein Widerstand R2 (100 Ω) eingeschaltet. Ein weiterer Widerstand R3 (5 Ω) liegt zwischen dem Verbin­ dungspunkt der Kathoden des Thyristors T und der Diode D ei­ nerseits und der Zündeinrichtung ZE. Ein vierter Widerstand R4 (470 Ω) überbrückt die Zündeinrichtung ZE.

Die Widerstände R1 und R4 sind so bemessen, daß bei An­ legen der Spannung von 50 V an die Leitung A das Potential am Verbindungspunkt P nicht ausreicht, um den Thyristor T der Stufe S2 durchzuschalten. Erst dann, wenn der Thyristor T der vorhergehenden Stufe S1 leitet, gelangt der Punkt P auf ein Potential (50 V minus dem Spannungsabfall am Thyristor T und an der Diode D), bei dem sich der Kondensator C über den Wi­ derstand R1 auf einen so hohen Wert aufladen kann, daß die Zündspannung für den Thyristor T der Stufe S2 erreicht wird. Dieser Wert beträgt unter Berücksichtigung der Zenerspannung (35 V) der Zenerdiode ZD etwa 15 V, was zum Durchschalten des Thyristors T ausreicht.

Die Verzögerung, mit der der Thyristor T der Stufe S2 nach dem Durchschalten des Thyristors T der Stufe S1 leitend wird, richtet sich nach der Zeitkonstante des aus dem Wider­ stand R1 und dem Kondensator C gebildeten RC-Glied. Durch entsprechende Dimensionierung läßt sich die üblicherweise ge­ wünschte Verzögerung von 30 bis 50 ms erreichen.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist die Wei­ tergabe des Auslöseimpulses von Stufe zu Stufe mit der ange­ gebenen Verzögerungszeit von der Zündeinrichtung ZE unabhän­ gig. Das bedeutet, daß die Schaltung auch dann ordnungsgemäß arbeitet, wenn bei einer oder einigen Zündstufen vergessen wurde, eine Zündeinrichtung einzufügen.

Das gleiche gilt, wenn eine Zündeinrichtung zwar vorhan­ den ist, aber nicht ordnungsgemäß arbeitet und nicht sofort bei Beaufschlagung hochohmig wird. In diesem Fall würde der Zünder seinen sehr niedrigen ursprünglichen Widerstand so lange beibehalten, bis die eigentliche Sprengladung explo­ diert (und damit den Zünder zerstört). In der Praxis hat sich gezeigt, daß einige Prozent sämtlicher Zünder ein derartiges Verhalten zeigen.

Legt man zwei Zünder Z1, Z2 in Serie, wie dies in Fig. 1 angenommen ist, so ist die Wahrscheinlichkeit, daß beide Zünder dieses Fehlverhalten zeigen, außerordentlich gering. Dadurch läßt sich praktisch mit Sicherheit vermeiden, daß während der gesamten Zeitspanne vom Durchschalten des Thyri­ stors T bis zur Detonation der Sprengladung (also etwa 0,5 bis 1,5 s lang) Kurzschlußstrom aus der Stromquelle entnommen wird. Der Widerstand R3 ist dabei für den sehr seltenen Fall vorgesehen, daß die beiden in Serie liegenden Zünder Z1, Z2 gleichzeitig hochohmig werden.

Bei der Sprengkette nach Fig. 1 sind sämtliche Zündstu­ fen S1, S2, . . . identisch aufgebaut. Es ist daher möglich, Sprengketten mit einer gewünschten Anzahl von Zündstufen durch einfaches Abschneiden von einer größeren Länge her zu­ stellen. In diesem Fall fehlt bei der in der Zündfolge ersten Stufe (S1 in Fig. 1) der sonst in der vorherigen Stufe gele­ gene Kondensator G zur Erzeugung der Zündspannung. Die Zün­ dung der ersten Stufe S1 erfolgt ohne Verzögerung mit dem An­ legen der Versorgungsspannung an die Leitung A über die Ze­ nerdiode ZD und den Widerstand R3, da die Schaltungselemente D, R3 und R4 einer vorherigen Stufe nicht vorhanden sind.

Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß eine Stromquelle verwendet wird, die auf zwei Kanäle, an die die Versorgungsleitungen A und B angeschlossen sind, abwechselnd Stromimpulse gibt, die vor­ zugsweise einander nicht überlappen. Die Zündstufen sind da­ bei jeweils abwechselnd an die Versorgungsleitungen A und B angeschlossen.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird somit die Zündverzö­ gerung von einer Stufe zur nächsten durch die Impulsstrom­ quelle vorgegeben. Die einzelnen Zündstufen S1, S2, . . . kommen daher ohne RC-Glied aus, und der in Fig. 1 vorhandene Wider­ stand R1 kann entfallen. Ferner ist die in Fig. 1 vorgese­ hene Zenerdiode ZD in der Schaltung nach Fig. 2 durch einen Widerstand R5 (1 KΩ) ersetzt.

Da in Fig. 2 jede Zündstufe nur dann aktiviert ist, wenn der Thyristor T durch ein entsprechendes Signal an sei­ ner Steuerelektrode leitend geworden ist und an der Versor­ gungsleitung A bzw. B ein Impuls anliegt, ist es nicht erfor­ derlich, als Zündeinrichtung eine Serienschaltung aus zwei Zündern vorzusehen. Selbst wenn der einzelne Zünder bei Akti­ vierung nicht ordnungsgemäß hochohmig werden sollte, ist der Stromverbrauch auf dasjenige kurze Zeitintervall (beispiels­ weise 10 bis 20 ms) begrenzt, während dessen der Stromimpuls an der Versorgungsleitung A, B anliegt.

In der Schaltung nach Fig. 2 ist dafür als Variante die Parallelschaltung zweier Zünder Z1 und Z3 mit jeweiligem Vor­ widerstand R3 angenommen. Diese Parallelschaltung stellt le­ diglich eine Sparmaßnahme dar. In einem solchen Fall werden zwei Zünder gleichzeitig beaufschlagt, so daß auch die ent­ sprechend zugeordneten Sprengladungen gleichzeitig detonie­ ren. Der Widerstand R3 ermöglicht es dem Thyristor T, auch bei Kurzschluß des jeweiligen Zünders Z1, Z3 durchzuschalten und den Kondensator C der nachfolgenden Stufe aufzuladen.

Im übrigen lädt sich ähnlich wie in der Schaltung nach Fig. 1 der Kondensator C (4,7 µF) nur dann auf, wenn der Thyristor T der jeweils vorherigen Zündstufe leitend ist. Bei einem bestimmten Potential des Kondensators C wird die Zünd­ spannung für den Thyristor T erreicht, so daß dieser durch den anschließenden Stromimpuls auf der zugehörigen Versor­ gungsleitung A, B durchgeschaltet wird.

In Fig. 2 ist in der ersten Zündstufe S1 ein Widerstand R1 eingezeichnet, der mit der gleichen Versorgungsleitung A verbunden ist wie der Thyristor T der ersten Zündstufe S1. Dieser Widerstand R1 dient in Verbindung mit einem entspre­ chenden Überspannungsimpuls (80-100 V/1 ms) auf der Versor­ gungsleitung A zur Initialzündung der Sprengkette.

Will man die Sprengkette durchgehend gleichartig aufbau­ en, so kann ein gleicher Widerstand R1 bei sämtlichen Zünd­ stufen S1, S3, . . . vorgesehen werden, die mit der gleichen Versorgungsleitung (A) verbunden sind. In Fig. 2 ist ein solcher (für die Funktion der Schaltung nicht erforderlicher) Widerstand R1 in der Zündstufe S3 gestrichelt eingezeichnet.

Bei einer Impulsdauer von 1 ms ist es für alle nachfol­ genden Stufen unmöglich durchzuschalten, da der zugehörige Kondensator C nur auf etwa 5 V aufgeladen wird. Nur die erste Stufe S1, die keinen Kondensator enthält, kann bei einem so kurzen Impuls durchschalten. Dadurch wird gewährleistet, daß die Zündsequenz immer am Anfang der Sprengkette beginnt.

Die Schaltung nach Fig. 3 ist der nach Fig. 2 weitge­ hend ähnlich, unterscheidet sich jedoch dadurch, daß für je­ weils zwei aufeinanderfolgende Zündstufen ein gemeinsamer Kondensator vorhanden ist. In Fig. 3 ist dies der in der Zündstufe S1 gelegene Kondensator C (4,7 µF), der zur Erzeu­ gung der Steuerspannungen für die Thyristoren T der Zündstu­ fen S2 und S3 dient. Im übrigen ist die Schaltung nach Fig. 3 der nach Fig. 2 gleich, wobei die Diode D durch einen Wi­ derstand R6 (2,2 KΩ) ersetzt ist.

Das von der Versorgungsleitung 0 abgewandte Ende des Kondensators C ist wie in Fig. 2 über einen Widerstand R5 (1 KΩ) mit der Steuerelektrode des Thyristor T der Stufe S2 verbunden. Die gleiche Elektrode des Kondensators C ist fer­ ner über einen Widerstand R7 (4,7 KΩ) und den Widerstand R5 (1 KΩ) an die Steuerelektrode T der Zündstufe S3 angeschlos­ sen.

Sofern der Widerstand R1 nicht vorgesehen ist, könnten die beiden in Serie liegenden Widerstände R7 und R5 auch zu einem Widerstand (5,7 KΩ) zusammengefaßt werden. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführung wurde aus den oben beschriebenen Gründen der Gleichheit sämtlicher Glieder einer Kette ge­ wählt, wobei wiederum der gestrichelt eingezeichnete Wider­ stand R1 (5 KΩ) in der Stufe S3 für die Funktion nicht er­ forderlich ist.

Sobald der Thyristor T der Zündstufe S1 leitet, lädt sich der Kondensator C über den Widerstand R6 auf etwa 15 V auf. Dieser Wert reicht aus, um den Thyristor T der Stufe S2 zu zünden. Schaltet beim nächsten Stromimpuls auf der Versor­ gungsleitung B der Thyristor T der Stufe S2 durch, so wird der Kondensator C über den Widerstand R2 (100 Ω) und den Wi­ derstand R5 (1 KΩ) weiter auf etwa 34 V aufgeladen, was nun unter Berücksichtigung der Widerstände R7 und R5 ausreicht, um den Thyristor T der Zündstufe S3 zu zünden, der dann bei Auftreten des nächsten Impulses auf der Versorgungsleitung A durchschaltet.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 können ebenso wie in Fig. 2 in jeder Zündstufe zwei parallel geschaltete Zündein­ heiten vorgesehen werden. Ebenso kann die Initialzündung der ersten Stufe S1 über den dort vorgesehenen Widerstand R1 und einen anfänglichen Überspannungsimpuls auf der Versorgungs­ leitung A erfolgen.

Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet mit einem Kondensa­ tor, um die gewünschte Verzögerung von 50 ms zwischen den aufeinanderfolgenden Zündstufen zu erreichen. Dabei besteht das Zeitglied aus dem Widerstand R1 und dem Kondensator C, und die Schaltschwelle (35 V) wird durch die Zenerdiode ZD bestimmt.

Die Schaltungen nach Fig. 1 und 2 verwenden einen Kon­ densator, um den Schaltimpuls von einer Stufe auf die nächste weiterzuleiten und während der Lücke zwischen aufeinander folgenden Impulsen auf den Leitungen A und B (etwa 1 bis 2 ms) zu speichern. In der weiteren Schaltung nach Fig. 4 wird diese Speicherfunktion vom Thyristor selbst übernommen.

Die Schaltung nach Fig. 4 ist mit der nach Fig. 2 identisch, wobei die Diode der Fig. 2 ähnlich wie in Fig. 3 durch einen Widerstand R6 (2,2 KΩ) ersetzt und statt des Kondensators C ein Widerstand R8 (1 KΩ) vorgesehen ist.

Ein weiterer Unterschied zu den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 besteht darin, daß die von der Stromquelle über die Versorgungsleitungen A, B gelieferten Impulse zeitlich unmit­ telbar aneinander anschließen und jeder Impuls gemäß Fig. 5 ein Anfangsintervall verminderter Spannung aufweist, das den vorhergehenden Impuls auf der jeweils anderen Versorgungslei­ tung überlappt.

Während des in Fig. 5 gezeigten Zeitintervalls t₀-t₂, in dem auf der Versorgungsleitung A der volle Impuls (50 V) auftritt, ist der Thyristor T der Zündstufe S1 durchgeschal­ tet. Vor dem Ende dieses Zeitintervalls tritt zum Zeitpunkt t₁ das in der Spannung verminderte Anfangsintervall (20 V) des nächsten Impulses auf der Versorgungsleitung B auf, so daß nun der Thyristor T der Stufe S2 zündet. Die an dessen Kathode auftretende Spannung (20 V) reicht jedoch nicht aus, um auch den Thyristor T der nächsten Stufe S3, der an sich mit der vollen Spannung des Impulses auf der Leitung A beauf­ schlagt wird, zu zünden. Erst nachdem zum Zeitpunkt t₂ der Impuls auf der Leitung A abgeschaltet worden ist, steigt zum Zeitpunkt t₃ der Impuls auf der Leitung B auf die volle Span­ nung (50 V), so daß nun der Thyristor T der Stufe S2 voll durchschalten kann und die zum Zünden des Thyristors T der nächsten Stufe S3 erforderliche Spannung liefert.

Wie bei den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 ist auch bei der Schaltung nach Fig. 4 in der ersten Stufe S1 ein weite­ rer Widerstand R1 (10 KΩ) vorhanden, der in Verbindung mit dem in Fig. 5 gezeigten ersten Überspannungsimpuls zur In­ itialzündung der Sprengkette dient.

Wiederum ist der gleiche Widerstand R1 in den weiteren Stufen mit Ausnahme der ersten Zündstufe S1 für die Funktion der Schaltung nicht erforderlich und daher nur gestrichelt eingezeichnet. Wie oben kann er vorgesehen sein, um die ge­ samte Zündkette aus identischen Gliedern aufbauen zu können. Ebenso können auch in der Schaltung nach Fig. 4 in der Zünd­ stufe zwei parallel geschaltete Zünder vorgesehen werden.

Fig. 6 zeigt eine Variante für die erste Zündstufe S1 einer Sprengkette, die im übrigen entsprechend Fig. 2 aufge­ baut ist. Die gleiche Variante eignet sich auch für die Schaltungen nach Fig. 3 und 4.

In der Schaltung nach Fig. 6 ist der in Fig. 1 gezeig­ te Widerstand R1 durch eine Parallelschaltung aus einem Wi­ derstand R1′ (< 100 KΩ) und einem Kondensator C2 (1 µF) er­ setzt. Dadurch wird erreicht, daß nur der erste auf die Ver­ sorgungsleitung A gegebene Impuls von 50 V bei noch leerem Kondensator C2 in Thyristor T der ersten Stufe S1 zu zünden vermag. Der Widerstand R1′ bewirkt eine derart langsame Ent­ ladung des Kondensators C2, daß alle weiteren Impulse auf der Versorgungsleitung A nicht mehr an die Steuerelektrode des Thyristors T gelangen.

Bei der Schaltung nach Fig. 6 weist also die erste Zündstufe S1 der Sprengkette eine besondere Konfiguration auf; diese bedeutet zwar, daß die Sprengkette zu arbeiten be­ ginnt, sobald die Impulsstromquelle eingeschaltet wird, ohne daß ein Überspannungs-Initialimpuls erforderlich wäre; ande­ rerseits ist es aber nicht mehr möglich, eine funktionsfähige Sprengkette durch bloßes Abschneiden von einer längeren vor­ gefertigten Sprengkette zu erzeugen.

Auch bei der in Fig. 7 gezeigten Schaltungsvariante läßt sich der Thyristor T der ersten Stufe S1 ohne anfängli­ chen Überspannungsimpuls zünden. Die Schaltung nach Fig. 6 setzt voraus, daß zur Initialzündung auf beiden Leitungen A, B kurzzeitig ein Stromimpuls erzeugt wird, der über die bei­ den hier vorgesehenen Widerstände R1, R1′′ (jeweils 10 KΩ) addiert wird. Bei dieser Version ist es wiederum möglich, die gesamte Sprengkette aus identischen Gliedern aufzubauen und somit eine funktionsfähige Sprengkette durch bloßes Abschnei­ den von einer größeren Länge zu gewinnen sofern eine Verdopp­ lung der Widerstände R1, R1′′ bei jeder (oder bei jeder zwei­ ten) Zündstufe vorgesehen wird, wie dies in Fig. 7 für die Zündstufe S3 gestrichelt angedeutet ist.

Bei den Sprengkettenschaltungen nach Fig. 2 bis 4 sind die geradzahligen Zündstufen untereinander und ebenso die un­ geradzahligen Zündstufen untereinander identisch. Um sicher­ zustellen, daß beim Abschneiden einer solchen Sprengkette von einer größeren Länge eine Zündstufe des richtigen Typs die erste Stufe der Kette bildet bzw. beim Aneinanderfügen nicht zwei gleichartige Zündstufen zusammengeschlossen werden, kön­ nen aufeinanderfolgende Stufen paarweise in gemeinsamen (nicht gezeigten) Gehäusen angeordnet werden.

Die in der vorstehenden Figurenbeschreibung jeweils in Klammern angegebenen Dimensionierungen der verschiedenen Schaltungselemente stellen nur typische Werte von Ausfüh­ rungsbeispielen dar.

Claims (14)

1. Sprengkette mit nacheinander anzusteuernden Zündstufen (S1, S2, . . . ), in deren jeder
eine Zündeinrichtung (ZE) zum Zünden mindestens eines Sprengsatzes mit dem Ausgangskreis eines Halbleiterschalters (T) in Serie liegt,
die so gebildeten Serienschaltungen zwischen den an eine Stromquelle angeschlossenen Versorgungsleitungen (A, B, 0) parallel geschaltet sind, und
der Halbleiterschalter (T) durch die Aktivierung der je­ weils vorhergehenden Zündstufe ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal für den Halbleiterschalter (T) jeder Zündstufe (S2, . . . ) aus dem Schaltzustand des Halbleiterschalters (T) der jeweils vorhe­ rigen Zündstufe (S1, S2, . . . ) abgeleitet ist.

2. Sprengkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal für den Halbleiterschalter (T) die Spannung eines Kondensators (C) ist, der sich im leitenden Zustand des Halbleiterschalters (T) der jeweils vorherigen Zündstufe auf­ lädt.

3. Sprengkette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator (C) in Serie mit einem ersten Wider­ stand (R1) zwischen den Versorgungsleitungen (A, 0) liegt,
daß ein zweiter Widerstand (R4) zu der Zündeinrichtung (ZE) parallel geschaltet ist,
daß der Verbindungspunkt (P) zwischen dem Kondensator (C) und dem ersten Widerstand (R1) über eine Diode (D) mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Halbleiterschalter (T) und dem zweiten Widerstand (R4) der jeweils vorherigen Zündstufe verbunden ist, und
daß der erste und der zweite Widerstand (R1, R4) so be­ messen sind, daß sich der Kondensator (C) auf eine zum Schal­ ten des Halbleiterschalters (T) erforderliche Spannung nur dann auflädt, wenn der Halbleiterschalter (T) der vorherge­ henden Zündstufe leitet.

4. Sprengkette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zündeinrichtung (ZE) zwei Zünder (Z1, Z2) in Serie ent­ hält.

5. Sprengkette nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromquelle zwischen den Versorgungsleitungen (A, 0) eine Gleichspannung erzeugt und sämtliche Zündstufen (S1, S2, . . . ) parallel geschaltet sind.

6. Sprengkette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsleitungen (A, B, 0) in zwei von der Stromquelle abwechselnd beaufschlagte Kanäle unterteilt sind,
daß aufeinanderfolgende Zündstufen (S1, S2, . . . ) abwech­ selnd an den einen und den anderen Kanal angeschlossen sind, und
daß der Kondensator (C) über den Halbleiterschalter (T) der jeweils vorhergehenden Zündstufe aufladbar ist.

7. Sprengkette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß für jedes Paar von aufeinanderfolgenden Zündstufen (S1, S2) ein gemeinsamer Kondensator (C) vorgesehen ist,
daß der Kondensator (C) über den Halbleiterschalter (T) der dem Paar vorhergehenden Zündstufe auf einen ersten Wert und über den Halbleiterschalter (T) der ersten Zündstufe (S1) des Paares auf einen zweiten, höheren Wert aufladbar ist, und
daß der Kondensator (C) mit dem Steuereingang des Halb­ leiterschalters (T) der ersten Zündstufe (S1) des Paares über einen kleineren Widerstand verbunden ist als mit dem Steuer­ eingang des Halbleiterschalters (T) der zweiten Zündstufe (S2) des Paares.

8. Sprengkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsleitungen (A, B, 0) in zwei von der Stromquelle abwechselnd mit Impulsen gespeisten Kanälen un­ terteilt sind, wobei jeder Impuls ein den vorhergehenden Im­ puls auf dem jeweils anderen Kanal überlappendes Anfangsin­ tervall geringerer Spannung aufweist, und
daß der Steuereingang des Halbleiterschalters (T) mit dem Verbindungspunkt wischen dem Halbleiterschalter (T) und der Zündeinrichtung (ZE) der jeweils vorhergehenden Zündstufe verbunden ist.

9. Sprengkette nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zündeinrichtung (ZE) zwei parallel geschaltete Zünder (Z1, Z3) enthält.

10. Sprengkette nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der in der Zündfolge ersten Zündstufe (S1) der Steuereingang und der Ausgangskreis des Halbleiter­ schalters (T) mit demselben Kanal verbunden sind.

11. Sprengkette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle zur Ansteuerung der in der Zündfolge er­ sten Zündstufe (S1) einen Überspannungsimpuls liefert.

12. Sprengkette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang des Halbleiterschalters (T) in der in der Zündfolge ersten Zündstufe (S1) über ein RC-Glied (R1′, C2) an den betreffenden Kanal angeschlossen ist.

13. Sprengkette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang des Halbleiterschalters (T) in der in der Zündfolge ersten Zündstufe (S1) mit beiden Kanälen ver­ bunden ist und die Stromquelle zur Ansteuerung der ersten Zündstufe (S1) auf beiden Kanälen einen Impuls erzeugt.

14. Sprengkette nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Zündstufen (S1, S2; . . . ) zu einem in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Schaltungs­ glied zusammengefaßt und alle Schaltungsglieder gleich aufge­ baut sind, und daß nur die erste Zündstufe (S1), bei der keine vorhergehende Stufe vorhanden ist, durch einen Initial­ impuls aktivierbar ist.