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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf elektronische oder elektrische sequentielle Sprengsysteme
und betrifft im Spezielleren solche Systeme zur Verwendung bei Vorgängen im
Bergbau. Insbesondere betrifft die Erfindung Verbinder zur Verwendung
bei Systemen der vorstehend genannten Art, die verdrahtete Netzwerke
für elektronische
und elektrische Detonatoren beinhalten, die im Folgenden als elektrisch
betätigbare
Detonatoren bezeichnet werden.
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Verdrahtete Netzwerke für elektrisch
betätigbare
Detonatoren beinhalten einen Sprengkasten sowie isolierte, Elektrizität leitende
Leitungsdrähte,
die sich von dem Sprengkasten weg erstrecken, wobei die Leitungsdrähte durch
Verbindungseinrichtungen mit dem Sprengkasten verbunden sind. Detonatoren, die
jeweils ein isoliertes leitfähiges
Speisekabel beinhalten, sind mittels Verbindungseinrichtungen über die
Kabel mit dem Leitungsdraht verbunden. Isolierte, leitfähige Verlängerungsdrähte oder
Verlängerungsstücke können zwischen
den Detonatoren oder zwischen Abschnitten des Leitungsdrahts vorgesehen
sein. Diese Verlängerungsdrähte sind
ebenfalls mittels Verbindungseinrichtungen mit dem Leitungsdraht
verbunden.
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STAND DER TECHNIK
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Bei einem bekannten System werden
die Verbindungen an Ort und Stelle hergestellt, indem schützende Hüllen an
blanken Enden der Speisekabel der Detonatoren entfernt werden und
die blanken bzw. abisolierten Enden um abisolierte Bereiche des Leitungsdrahts
gedreht werden, um einen ohmschen oder galvanischen Kontakt herzustellen.
Diese Verfahrensweise zum Verbinden der Detonatoren mit dem Leitungsdraht
ist arbeitsintensiv und zeitaufwendig, und das System als solches
ist möglicherweise nicht
ausreichend sicher und zuverlässig.
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Bei einem weiteren bekannten System
wird eine induktive Kopplung verwendet. Ein C-förmiger Magnetkern, auf den
eine Mehrzahl von Windungen des Speisekabels des Detonators gewickelt
ist, wird auf den Leitungsdraht geklemmt.
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Bei noch einem weiteren System wird
ein speziell gefertigter, sogenannter Schneid-Klemm-Verbinder verwendet.
Ein Schneid-Klemm-Verbinder beinhaltet Zungen oder Zähne, die
in der Lage sind, die Isolierung eines eingebetteten Leiters zu
durchdringen, mit dem der Verbinder verbunden werden soll, um elektrischen
Kontakt mit dem Leiter herzustellen. Diese Verbinder sind in der
Anwendung mühsam,
insbesondere bei Verbindungen mit mehreren Leitern, bei denen Zeit
und Geschicklichkeit erforderlich sind, um sicherzustel-len, dass jeder Zahn
zu dem ausgewählten
Leiter hindurch dringt, mit dem ein Kontakt herzustellen ist. Ferner
sind diese Verbinder schwierig zu montieren, da sie zur Erzielung
der besten Resultate eine bevorzugte Orientierung relativ zu dem
Draht aufweisen, mit dem sie verbunden werden sollen.
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Das Dokument EP-A-O 386 860 offenbart
ein elektrisches Sprengsystem zum Sprengen einer Mehrzahl von Detonations-Zündern 29 des
Verzögerungstyps,
die einer elektrischen Sprengeinrichtung 10 parallel geschaltet
sind, indem Fußdrähte 51, 52 dieser
Zünder
in Serienschaltung verbunden sind. Das Dokument GB-A-2 088 148 zeigt
einen elektrischen Verbinder. Das Dokument WO-A-90/01610 offenbart
Arretiereinrichtungen an dem Körper
einer ersten Verbinderhälfte.
Das Dokument US-A-5 375 524 offenbart die parallele Verdrahtung
von Detonatoren sowie eine Einzelkabelverbindung mit einem Detonator;
dabei sind jedoch die Verwendung eines steckerartigen Verbindungskabels,
eines parallelen Verbinders, eines Abdeckverbinders sowie eines
seriellen buchsenartigen Verbinders notwendig.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet eine Detonatoranordnung folgendes:
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- a) einen verdrahteten, elektrisch betätigbaren
Detonator;
- b) ein erstes Kabel mit mindestens einem ersten und einem zweiten
Leiter, die an ihrem einen Ende mit dem Detonator verbunden sind;
- e) wobei das erste Kabel an seinem anderen Ende mit einen ersten
Verbinderhälfte
verbunden ist, die mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss
aufweist;
- d) ein zweites Kabel mit mindestens einem ersten und einem zweiten
Leiter;
- e) wobei das zweite Kabel an seinem einen Ende mit einer zweiten
Verbinderhälfte
verbunden ist, die mindestens einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweist,
die zu dem mindestens einen ersten und zweiten Anschluss der ersten
Verbinderhälfte
komplementär
sind, wobei das zweite Kabel an seinem anderen Ende mit der ersten
Verbinderhälfte
verbunden ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind der erste und der zweite Leiter
des ersten Kabels an ihrem einen Ende mit dem ersten bzw. dem zweiten
Anschluss des Detonators verbunden, so dass im Gebrauch und bei
Verbindung der ersten Verbinderhälfte
und der zweiten Verbinderhälfte
der Anordnung miteinander der erste Anschluss der ersten Verbinderhälfte mit dem
zweiten Anschluss der zweiten Verbinderhälfte zusammenwirkt und der
zweite Anschluss der ersten Verbinderhälfte mit dem ersten Anschluss
der zweiten Verbinderhälfte
zusammenwirkt, so dass es zu einem Kurzschluss zwischen den ersten
und zweiten Anschlüssen
des Detonators kommt.
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Ferner beinhaltet gemäß der vorliegenden Erfindung
ein verdrahtetes Netzwerk von elektrisch betätigbaren Detonatoren folgendes:
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- a) eine Mehrzahl von verdrahteten Detonatoranordnungen,
deren jede einen Detonator beinhaltet;
- b) eine Mehrzahl von ersten Kabeln, von denen jedes mindestens
einen ersten und einen zweiten Leiter aufweist, die an ihrem einen
Ende mit einem jeweiligen Detonator verbunden sind;
- c) wobei jedes erste Kabel an seinem anderen Ende mit einer
jeweiligen ersten Verbinderhälfte
verbunden ist, die ein leitfähiges
Zapfengebilde und einen Anschluss aufweist;
- d) eine Mehrzahl von zweiten Kabeln, von denen jedes mindestens
einen ersten und einen zweiten Leiter aufweist, die an ihrem einen
Ende mit einer jeweiligen zweiten Verbinderhälfte einer Mehrzahl von zweiten
Verbinderhälften
verbunden sind, von denen jede eine Buchse aufweist, die zumindest
zum Teil mit einem elektrisch leitfähigen Element ausgekleidet ist
und in der das Zapfengebilde lösbar
aufnehmbar ist, sowie einen Anschluss aufweist, der zu dem Anschluss
der ersten Verbinderhälfte
komplementär
ist, wobei jedes zweite Kabel an seinem anderen Ende mit einer jeweiligen
der ersten Verbinderhälften
verbunden ist;
so dass im Gebrauch Detonatoranordnungen durch geeignete
Verbindung von ersten und zweiten Verbinderhälften einander parallel geschaltet
werden können.
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Ferner beinhaltet gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zum Verdrahten von elektrisch betätigbaren Detonatoren in einem
Netzwerk, das eine Mehrzahl von verdrahteten Detonatoranordnungen
aufweist, von denen jede einen Detonator beinhaltet, folgende Schritte:
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- a) Verbinden des einen Endes einer Mehrzahl von ersten Kabeln,
von denen jedes mindestens einen ersten und einen zweiten Leiter
aufweist, mit einem jeweiligen Detonator;
- b) Verbinden des anderen Endes jedes ersten Kabels mit einer
jeweiligen ersten Verbinderhälfte,
die ein leitfähiges
Zapfengebilde und einen Anschluss aufweist;
- c) Verbinden des einen Endes einer Mehrzahl von zweiten Kabeln,
von denen jedes mindestens einen ersten und einen zweiten Leiter
aufweist, mit einer jeweiligen zweiten Verbinderhälfte von
einer Mehrzahl von zweiten Verbinderhälften, von denen jede eine Buchse
aufweist, die zumindest zum Teil mit einem leitfähigen Element ausgekleidet
ist und in der das Zapfengebilde lösbar aufnehmbar ist, sowie
einen Anschluss aufweist, der zu dem Anschluss der ersten Verbinderhälfte komplementär ist;
- d) Verbinden des anderen Endes jedes zweiten Kabels mit einer
jeweiligen ersten Verbinderhälfte;
und
- e) Verbinden von Detonatoranordnungen in Parallelschaltung miteinander
durch geeignetes Verbinden von ersten und zweiten Verbinderhälften.
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Die vorstehenden und weitere Merkmale
der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER BEGLEITZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird im folgenden lediglich
anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
näher erläutert; darin
zeigen:
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1 eine
teilweise weggeschnittene und vergrößerte Perspektivansicht einer
ersten und einer zweiten Verbinderhälfte eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Verbinders
zur Verwendung in einem verdrahteten Netzwerk von elektrisch betätigbaren
Detonatoren;
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2 einen
partiellen Längsschnitt
durch den Verbinder der 1,
wobei die eine Hälfte
des Verbinders mit der anderen Hälfte
verbunden ist;
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3 eine
Aufrissansicht der ersten und der zweiten Verbinderhälfte eines
zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verbinders
zur Verwendung in einem verdrahteten Netzwerk von elektrisch betätigbaren
Detonatoren;
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4 einen
Längsschnitt
durch den Verbinder der 3,
wobei die eine Verbinderhälfte
mit der anderen Verbinderhälfte
verbunden ist;
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5 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Detonatoranordnung;
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6 ein
Grunddiagramm zur Erläuterung der
Zwischenverbindung von Detonatoranordnungen ähnlich der der 5 zur Bildung eines verdrahteten Netzwerkes
von elektrisch betätigbaren
Detonatoren; und
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7 ein
Grunddiagramm eines weiteren verdrahteten Netzwerkes von elektrisch
betätigbaren Detonatoren,
wobei erfindungsgemäße Verbinder
zur Bildung des Netzwerkes verwendet werden.
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BESCHREIBUNG
EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
DER ER-FINDUNG
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Ein Verbinder zur Verwendung in einem
verdrahteten Netzwerk für
elektronische oder elektrische Detonatoren ist in den 1 und 2 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
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Der Verbinder 10 beinhaltet
einen im Handel erhältlichen
RCA-Verbinder, der für
den genannten Zweck ausgebildet ist, wie dies nachfolgend beschrieben
wird. Der Verbinder 10 beinhaltet eine erste Verbinderhälfte 12 mit
einem Körper 14 aus
einem isolierenden Material. Ferner beinhaltet die erste Verbinderhälfte einen
leitfähigen
Zapfen 16 sowie einen koaxial angebrachten, rohrförmigen,
leitfähigen
Anschluss 18, die Bestandteil des vorstehend genannten
im Handel erhältlichen
RCA-Verbinders bilden. Die erste Verbinderhälfte 12 weist ferner
eine Hülse 24 aus
einem isolierenden Material auf, die in integraler Weise mit dem
isolierenden Körper 14 ausgebildet ist.
Die Hülse 24 erstreckt
sich koaxial zu dem Zapfen 16 sowie über diesen hinaus und ist federnd
nachgiebig flexibel. An einer Innenwandung der Hülse ist eine ringförmige Vertiefung 26 gebildet.
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Der Verbinder beinhaltet ferner eine
zweite Verbinderhälfte 28 mit
einem Körper 30 aus
einem isolierenden Material. Eine Bestandteil des im Handel erhältlichen
RCA-Verbinders bildende Einheit, die eine mit einem leitfähigen Element 34 ausgekleidete Buchse 32 bildet
und einen koaxialen, kreiszylindrischen, leitfähigen Anschluss 36 beinhaltet,
ist an dem Körper 30 vorgesehen.
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Der Außendurchmesser des Zapfens 16 ist kleiner
als der Innendurchmesser der Verkleidung 34, und der Außendurchmesser
des Anschlusses 36 ist kleiner als der Innendurchmesser
des rohrförmigen
Anschlusses 18, so dass der Zapfen 16 in der ausgekleideten
Buchse fest sitzt und der Anschluss 36 in dem rohrförmigen Anschluss
fest sitzt. An der Außenseite
des Körpers 30 ist
eine ringförmige
Rippe 42 vorgesehen.
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Zur Herstellung einer Verbindung
unter Verwendung der Verbinderhälften 12 und 28 wird
das vordere Ende der Verbinderhälfte 28 in
die Hülse 24 eingeführt. Wie
vorstehend erläutert
worden ist, tritt der Zapfen 16 mit der ausgekleideten
Buchse 32 in Verbindung, und der Anschluss 36 tritt
mit dem Anschluss 18 in Verbindung. Die Hülse 24 erstreckt
sich über
das vordere Ende des Körpers 30 und
umhüllt dieses.
Wenn der Zapfen 16 und der Anschluss 36 derart
aufgenommen sind, ist auch die Rippe 42 durch eine positive
bzw. formschlüssige
Klippwirkung in der Vertiefung 26 aufgenommen, um den Körper 14 und
den Körper 30 miteinander
zu verriegeln, wenn die Verbindung hergestellt wird. Die Körper 14 und 30,
die Hülse 24 und
die mit der Aussparung 26 zusammenwirkende Rippe 42 bilden
gemeinsam ein wasserdichtes Gehäuse
für die
vorstehend genannten, miteinander in Verbindung tretenden Komponenten.
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Der Verbinder kann durch Auswahl
irgendeines geeigneten, im Handel erhältlichen Verbinders sowie durch
Versehen desselben mit Körperteilen, ähnlich den
vorstehend beschriebenen, gebildet werden, um dadurch einen erfindungsgemäßen Verbinder
zu bilden, der insbesondere für
die Verwendung bei verdrahteten Netzwerken für Detonatoren geeignet ist.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt
und im Folgenden erläutert
wird, sind im Gebrauch erste Leiter 20.1 und 22.1 von
Kabeln 20 und 22 mit dem Zapfen 16 verbunden
und zweite Leiter 20.2 und 22.2 der Kabel mit
dem rohrförmigen
Anschluss 18 verbunden. Ferner ist ein Leiter 40.1 eines
Kabels 40 mit dem Element 34 verbunden, und ein
Leiter 40.2 des Kabels 40 ist mit dem Anschluss 36 verbunden.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbinders
ist in den 3 und 4 allgemein mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet.
Der Verbinder 50 weist eine erste Verbinderhälfte 52 und eine
zweite Verbinderhälfte 54 auf,
Die erste Verbinderhälfte 52 beinhaltet
einen isolierenden Körper 56 und
ein Klinkensteckerteil 58 eines im Handel erhältlichen
Verbinders, der eine Anordnung aus einem Klinkenstecker und einem
zugehörigen,
eine Buchse definierenden Anschluss beinhaltet. Das Klinkensteckerteil 58 bildet
einen ersten und einen zweiten Anschluss 60 und 62,
die axial voneinander beabstandet sind und gegenseitig isoliert
sind. Im Gebrauch ist ein Leiter 64.1 des Kabels 64 mit
dem Anschluss 62 verbunden, und ein Leiter 64.2 des
Kabels 64 ist mit dem Anschluss 60 verbunden.
Rippengebilde 66 sind an dem Körper 56 vorgesehen,
um die Handhabung der ersten Verbinderhälfte 52 zu erleichtern.
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Eine Verriegelungseinrichtung in
Form eines ersten Gewindes 68 ist an einem vorderen Ende
des Körpers 56 dem
Klinkenstecker 58 benachbart vorgesehen.
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Die vorstehend genannte, eine Buchse
bildende Anschlussanordnung 70 des im Handel erhältlichen
Klinkensteckerverbinders befindet sich in einem Körper 72 aus
einem isolierenden Material. Der Körper 72 bildet eine
Mündungsöffnung 75 zum
Aufnehmen des vorderen Endes der Verbinderhälfte 52. Die eine
Buchse bildende Anschlussanordnung weist ein erstes und ein zweites
Anschlusselement 74 und 76 auf, die axial voneinander
beabstandet sind und eine Buchse 78 in dem Körper 72 auskleiden,
um den Klinkenstecker 58 und das vordere Ende des Körpers 56 aufzunehmen.
In der Buchse 78 ist ein zweites Gewinde 80 zum
Zusammenwirken mit dem ersten Gewinde 68 vorgesehen, wenn
die Klinke in der Buchse 78 aufgenommen ist, um die erste
Verbinderhälfte
mit der zweiten Verbinderhälfte
zu verriegeln. Rippen 82 an der zweiten Hälfte 54 vereinfachen
die Handhabung der zweiten Verbinderhälfte. Im Gebrauch sind erste
Leiter 84.1 und 86.1 von Kabeln 84 und 86 mit
dem ersten Anschlusselement 74 verbunden, und zweite Leiter 84.2 und 86.2 der
Kabel 84 und 86 sind mit dem zweiten Anschlusselement 76 verbunden.
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In 5 ist
eine schematische Darstellung einer Detonatoranordnung 100 gemäß der Erfindung dargestellt.
Die Anordnung umfasst einen Detonator 102, der eine gedruckte
Schaltungsplatte 104 beinhaltet, auf der elektronische
Schaltungseinrichtungen 106 angebracht sind, die Bestandteil
des Detonators sind. Die Schaltungseinrichtungen steuern den Betrieb
eines Brückenelements 108.
Ein erstes Kabel 110, das zwei isolierte Leiter 110.1 und 110.2 aufweist,
ist an seinem einen Ende mit Anschlüssen 111.1 und 111.2 der
Detonatoranordnung verbunden. An dem anderen Ende des Kabels sind
die Leiter mit einer der Verbinderhälfte 12 (in den 1 und 2 dargestellt) ähnlichen Verbinderhälfte 112 verbunden, und
zwar in der gleichen Weise, in der die Leiter 20.1 und 20.2 mit
der Verbinderhälfte 12 verbunden
sind. Somit ist der Leiter 110.1 mit dem Zapfen 16 verbunden,
und der Leiter 110.2 ist mit dem rohrförmigen Anschluss 18 verbunden.
Ein zweites Kabel 114, das isolierte Leiter 114.1 und 114.2 aufweist,
ist an seinem einen Ende mit den Anschlüssen der Verbinderhälfte 112 verbunden,
und zwar in der gleichen Weise, in der die Leiter 22.1 und 22.2 mit
dem Verbinder 12 in 1 und 2 verbunden sind. Somit
ist der Leiter 114.1 mit dem Zapfen 16 verbunden,
und der Leiter 114.2 ist mit dem rohrförmigen Anschluss 18 verbunden.
An dem anderen Ende des Kabels 114 sind die Leiter 114.1
und 114.2 mit der zweiten Verbinderhälfte 116 verbunden,
die der in den 1 und 2 dargestellten Verbinderhälfte 28 ähnlich ist.
Der Leiter 114.1 ist mit der Hülse 36 verbunden,
und der Leiter 114.2 ist mit dem rohrförmigen Element 34 verbunden.
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Wenn die erste Verbinderhälfte 112 und
die zweite Verbinderhälfte 116 der
gleichen Detonatoranordnung 100 miteinander in Verbindung
gebracht werden, werden somit die Anschlüsse 111.1 und 111.2 der
Detonatoranordnung 100 kurzgeschlossen, wodurch die Sicherheit
der Anordnung erhöht
wird, wenn diese nicht in Gebrauch ist, beispielsweise während der
Lagerung und dem Transport.
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Eine Identifikationscode-Eigenschaft
des Detonators 102 ist in einer Speicheranordnung (nicht gezeigt)
der Schaltungseinrichtung 106 elektronisch gespeichert.
Der Code wird zum Adressieren der Detonatoren 102 verwendet,
um Steuersignale oder Verzögerungszeitdaten
von einem Steuerkasten über
das verdrahtete Netzwerk zu dem Detonator zu schicken. Eine Darstellung
des Codes ist in einem Strichcode-Format an einer äußeren Oberfläche der Körper der
Verbinderhälften 112 und 116 vorgesehen,
wie dies bei 113 bzw. 117 dargestellt ist. Der Code
kann alternativ oder zusätzlich
dazu in einer für den
Menschen erkennbaren Form an dem Körper vorgesehen sein. Die Tatsache,
daß der
Code auch anders als über
das Netzwerk ablesbar ist, vereinfacht die Planung und Auslegung
von mehrschüssige Sprengungen
verwendenden Detonatoranordnungen der beschriebenen Art sowie die
Auslegung des Ortes der Sprengung.
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Im Gebrauch wird ein verdrahtetes
Netzwerk von elektrisch betätigbaren
Detonatoren zweckdienlicherweise gebildet durch Verbinden der ersten
Verbinderhälfte 112 einer
Anordnung 100 mit der zweiten Verbinderhälfte 116 einer
unmittelbar benachbarten Anordnung. Es können auch Verlängerungsdrähte in das
Netzwerk geschaltet werden, und zwar unter Verwendung von Verbindern,
wie sie hierin beschrieben und/oder definiert worden sind. Ferner
kann das Netzwerk unter Verwendung von Verbindern, wie sie vorstehend
definiert und/oder beschrieben worden sind, auch mit einem Sprengkasten
und einer Abschlusseinrichtung verbunden sein.
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In 6 ist
ein verdrahtetes Netzwerk 118 aus elektrisch betätigbaren
Detonatoren 119 dargestellt, das Detonatoranordnungen 120.1 und 120.2 aufweist,
die der vorstehend beschriebenen Detonatoranordnung 100 ähnlich sind.
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Der einzige Unterschied zwischen
den Detonatoranordnungen 120.1 und 120.2 einerseits
und der Anordnung 100 andererseits besteht in der Konfiguration
der Verbinder. Bei der Detonatoranordnung 100 werden Verbinder
verwendet, bei denen es sich um im Handel erhältliche RCA-Verbinder handelt.
Bei den Detonatoranordnungen 120.1 und 120.2 werden im
Handel erhältliche
Verbinder verwendet, die zwei parallele Stifte 122 sowie
zwei zugehörige
parallele, Buchsen bildende Anschlussanordnungen 124 aufweisen.
Wie gezeigt ist, können
die erfindungsgemäßen Verbinder
auch dazu verwendet werden, das Netzwerk 118 mit einem
Sprengkasten 126 und einer Abschlusseinrichtung bzw. einem
Terminator 128 zu verbinden.
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In 7 ist
eine weitere Netzwerkkonfiguration dargestellt, bei der erfindungsgemäße Verbinderhälften 122 und 124 dazu
verwendet werden, Speisekabel 130 und 132 von
Detonatoren 134 und 136 jeweils mit einem Leitungsdraht 138 zu
verbinden.
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Es ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäßen Verbinder
zum Verbinden eines Leitungsdrahts mit einem Sprengkasten, zum Verbinden
von Verlängerungsdrähten mit
dem Leitungsdraht, zum Verbinden von Detonatoren oder Detonatoranordnungen mit
dem Leitungsdraht sowie zum Verbinden von Detonatoranordnungen miteinander
verwendet werden können.