DE4433880C1 - 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 Bohrlöcher angebracht, in diese jeweils ein Sprengsatz mit zugehörigem Zünder eingesetzt und die Bohrlöcher mit Stopfen verschlossen werden. Für einen wirksamen Abbau kommt es dar­ auf an, daß die Sprengsätze in vorgegebener Reihenfolge nach­ einander detonieren, wobei der Zeitabstand zwischen aufeinan­ derfolgenden Zündungen typisch 30 und 50 ms beträgt.

Eine Sprengkette mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus US 4,099,467 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 leitend wird und der nächste Stromimpuls den mit ihm in Serie liegenden Zünder auslöst.

Bei der bekannten Sprengkette sind die einzelnen Zünd­ stufen über insgesamt drei Leitungen miteinander verbunden, von denen zwei zur Zuführung von Stromimpulsen und die dritte zur Weitergabe eines den Schaltzustand einer Stufe angebenden Signals an die jeweils nächste Stufe dienen.

Bei Sprengketten, bei denen die Weiterschaltung von der Widerstandsänderung der einzelnen Zünder abhängt, besteht in der Regel das Problem, daß dann, wenn ein Zünder nicht ord­ nungsgemäß schaltet oder wenn beim Zusammenbau der Kette an einer Stelle ein Zünder vergessen wurde, die Zündfolge ab­ bricht oder auch beim ersten Einschalten der Sprengkette die Explosion an zwei Stellen zu laufen beginnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spreng­ kette anzugeben, die bei geringem Schaltungsaufwand den ord­ nungsgemäßen Ablauf der vorgesehenen Zündfolge gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch 1 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Sprengkette kommt mit zwei Leitungen aus, über die sämtliche Zündstufen zueinander parallel an die Stromimpulsquelle angeschlossen sind. Die Zündfolge wird durch die von der Stromquelle er­ zeugte Impulsfolge bestimmt. Die einzelnen Zündstufen sind daher unabhängig voneinander, so daß auch Fehler in einzelnen Zündstufen die Zündfolge insgesamt nicht beeinflussen.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist in­ sofern von Vorteil, als sich die maximale Anzahl der Zündstu­ fen bei vorgegebener höchster Impulsspannung verdoppelt.

Die Schaltungsweise nach Anspruch 3 führt vorteilhafter­ weise zu einer Reduzierung der an den einzelnen Schaltungs­ elementen auftretenden Verlustleistung.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 vermeidet die Gefahr, daß ein einzelner fehlerhafter Zünder, der einen Kurzschluß aufweist, ständig Strom aus der Stromquelle zieht.

Eine weitere Möglichkeit, die Zahl der Zündstufen bei vorgegebener maximaler Impulsspannung zu erhöhen, ist in An­ spruch 5 angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

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

Fig. 2 ein Impulsdiagramm der von einer Stromquelle zum Betrieb der Sprengkette nach Fig. 1 erzeugten Stromimpulse,

Fig. 3 eine Variante der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm für die zur Ansteuerung der Sprengkette nach Fig. 3 erforderlichen Stromim­ pulse, und

Fig. 5 eine weitere Variante der Sprengkettenschaltung nach Fig. 1.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung liegen die ein­ zelnen Zündstufen S0, S1, . . . parallel zueinander und jeweils zwischen zwei Versorgungsleitungen A und O, die an ihrem ge­ mäß Fig. 1 rechten Ende an eine (nicht gezeigte) Stromquelle angeschlossen sind. Die Stromquelle erzeugt eine Impuls folge mit dem in Fig. 2 gezeigten Verlauf. Darin haben sämtliche Impulse, gleiche Polarität und eine Impulsdauer von 50 ms. Der erste Impuls hat eine Amplitude von 5 V; jeder nachfolgende Impuls hat eine um 5 V höhere Amplitude als der vorhergehende Impuls. Anstelle des in Fig. 2 gezeigten rein treppenförmi­ gen Verlaufs kann die Ausgangsspannung der Stromquelle auch aus separaten kürzeren Impulsen bestehen, zwischen denen die Spannung jeweils auf 0 zurückgeht.

Je nach Anordnung der Bohrlöcher können zwei oder drei Zünder (z. B. Z1, Z2, Z3) gleichzeitig ausgelöst werden, die zweckmäßig in Reihe geschaltet werden. In dem in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführungsbeispiel enthält die erste Zündstufe so der Sprengkette nur eine aus drei in Reihe liegenden Zündern Z1, Z2, Z3 aufgebaute Zündeinrichtung ZE. Jeder Zünder Z1, Z2, Z3 dient zur Auslösung einer (nicht gezeigten) Sprengla­ dung.

Alle weiteren Zündstufen S1, S2, . . . weisen jeweils eine Serienschaltung aus einer Zündeinrichtung ZE (die wiederum jeweils drei Zünder enthält), einer Zenerdiode ZD1, ZD2, und einem Widerstand R (z. B. 2 Ω) auf. Die Zenerdiode ZD1 der zweiten Zündstufe S1 hat eine Zenerspannung von 5 V, die Zenerdiode ZD2 der dritten Zündstufe S2 eine Zenerspannung von 10 V, die Zenerdiode ZD4 eine solche von 15 V usw.

Beim Einschalten der Stromquelle werden mit dem ersten Impuls von 5 V die drei Zünder Z1, Z2, Z3 der in der ersten Zündstufe S0 enthaltenen Zündeinrichtung ZE gleichzeitig durchgesteuert. Die Spannung von 5 V des ersten Stromimpulses reicht gerade nicht aus, um die Zenerdiode ZD1 der zweiten Zündstufe S1 durchzusteuern.

Mit dem zweiten Impuls von 10 V aus der Stromquelle wird anschließend die zweite Zündstufe S1 angesteuert, in der die drei Zünder Z1, Z2, Z3 ihre Sprengsätze gleichzeitig aktivie­ ren. Auf diese Weise lassen sich mittels der Schaltung nach Fig. 1 mit einer Stromimpuls folge, in der die Impulse in Schritten von 5 V auf eine Maximalspannung von 50 V anstei­ gen, insgesamt 30 Zündern zugeordnete Sprengsätze nacheinan­ der zur Detonation bringen.

Für eine größere Anzahl von Bohrlöchern können mehrere der oben erläuterten Anordnungen hintereinander geschaltet werden, wobei die Zünder in dem näher an der Stromquelle lie­ genden und daher später beaufschlagten Abschnitt der Spreng­ kette eine höhere Verzögerungszeit aufweisen müssen. Umfaßt beispielsweise der erste Abschnitt der Kette 10 Zündstufen mit Zündern einer Verzögerungszeit von 0,5 s und erzeugt die Stromquelle die in Fig. 2 veranschaulichte Treppenspannung mit einer Stufenbreite von 50 ms, so muß die Verzögerungszeit der Zünder im zweiten Abschnitt einer solchen Kette minde­ stens 0,5 s + 10 × 50 ms = 1 s betragen.

Die Sprengkettenschaltung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß jede Zündstufe S0, S1, . . . zwei parallele Zweige enthält, deren jeder eine aus drei Zündstufen Z1, Z2, Z3 aufgebaute Zündeinrichtung und eine Di­ ode D enthält. Die Dioden der beiden Zweige jeder Zündstufe sind entgegengesetzt gepolt. Die in den beiden Zweigen jeder Zündstufe S1, S2, . . . enthaltenen Zenerdioden ZD1, ZD1′, ZD2, ZD2′, . . . weisen die gleiche Zenerspannung auf. Wie bei der Schaltung nach Fig. 1 haben die Zenerdioden ZD1, ZD1′ eine Zenerspannung von 5 V, die Zenerdioden Z2, Z2′ eine solche von 10 V usw.

Zur Ansteuerung der Sprengkette nach Fig. 3 erzeugt die (wiederum nicht gezeigte) Stromquelle eine Impulsfolge, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist. Aufeinanderfolgende Im­ pulse haben dabei jeweils entgegengesetzte Polarität, wobei die Amplitude der aufeinanderfolgenden Paare von positiven und negativen Impulsen um jeweils 5 V zunimmt.

Die Schaltung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß die Zenerdioden ZD nicht mit der jeweiligen Zündeinrichtung ZE (die wiederum aus mehreren ein­ zelnen Zündern aufgebaut sein kann) in Serie liegt, sondern mit dem Steuereingang eines Thyristors T verbunden ist, des­ sen Ausgangskreis mit der Zündeinrichtung ZE in Serie liegt. Zwischen der Versorgungsleitung A und der Zenerdiode ZD1, ZD2, . . . liegt jeweils ein Widerstand R1 (z. B. 2,2 KΩ), wäh­ rend ein weiterer Widerstand R2 (z. B. 100 Ω) zwischen Steu­ erelektrode und Kathode des Thyristors T eingeschaltet ist. Wie in Fig. 1 hat die Zenerdiode ZD1 der zweiten Zündstufe S1 eine Zenerspannung von 5 V, die Zenerdiode ZD2 der dritten Zündstufe S2 eine Zenerspannung von 10 V usw. Zur Ansteuerung der Sprengkette nach Fig. 5 erzeugt die Stromquelle eine Im­ pulsfolge gemäß Fig. 2.

Der Vorteil der Schaltung nach Fig. 5 gegenüber der nach Fig. 1 besteht darin, daß die Zenerdioden ZD1, ZD2, . . . nur zur Ansteuerung der Thyristoren T dienen und wegen des verhältnismäßig hohen Widerstands R1 einen geringen Strom ziehen, so daß im wesentlichen die gesamte Leistung der Stromquelle zur Ansteuerung der jeweiligen Zündeinrichtung zur Verfügung steht.

Ahnlich wie in Fig. 1 und 3 lassen sich auch Sprengket­ ten nach Fig. 5 durch Verwendung von Zündern unterschiedli­ cher Verzögerungszeiten auf mehrfache Länge ausdehnen.

Claims (5)

1. Sprengkette mit nacheinander anzusteuernden Zündstufen (S1, S2, . . .), die zwischen an eine Stromquelle angeschlosse­ nen Versorgungsleitungen A, O parallel geschaltet sind und jeweils eine Zündeinrichtung (ZE) zum Zünden mindestens eines Sprengsatzes und ein Halbleiter-Schaltelement (ZD1, ZD2, . . .) enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente Zenerdi­ oden (ZD1, ZD2, . . .) mit von Stufe zu Stufe ansteigenden Ze­ nerspannungen sind und die Stromquelle eine Folge von Impul­ sen mit steigender Amplitude erzeugt.

2. Sprengkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündstufen (S1, S2, . . .) jeweils zwei parallele Zweige mit jeweils einer Zündeinrichtung (ZE) und einer Zenerdiode (ZD1, ZD1′, ZD2, ZD2′, . . .) enthalten, wobei die beiden Ze­ nerdioden derselben Stufe gleiche Zenerspannungen aufweisen aber mit entgegengesetzten Durchlaßrichtungen eingefügt sind, und daß die Stromquelle Impulse abwechselnder Polarität er­ zeugt.

3. Sprengkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zenerdiode (ZD1, ZD2, . . .) an den Steuereingang eines Thyristors (T) angeschlossen ist, dessen Ausgangskreis mit der Zündeinrichtung (ZE) in Serie liegt.

4. Sprengkette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zündeinrichtung (ZE) mindestens zwei in Serie geschaltete Zünder (Z1, Z2, Z3) enthält.

5. Sprengkette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in mehrere Abschnitte unterteilt ist, wobei die Verzöge­ rungszeiten der Zünder (Z1, Z2, Z3) innerhalb jedes Ab­ schnitts gleich sind, jedoch von Abschnitt zu Abschnitt an­ steigen.