DE931274C

DE931274C - Electric igniter with increased security against external currents

Info

Publication number: DE931274C
Application number: DES30607A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dropmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-10-11
Filing date: 1952-10-11
Publication date: 1955-08-04

Description

Elektrischer Zünder mit erhöhter Sicherheit gegen Fremdströme Die Anwendung der elektrischen Zündung z. B. im Bergbau, in Steinbrüchen usw. hat den Vorteil, daß jede offene Flamme vermieden wird und die Auslösung der Zündung durch eine elektrische Zündmaschine aus sicherer Entfernung erfolgt. Nun können infolge der ständig zunehmenden Elektrifizierung im Bergbau durch Isolationsschäden der Leitungen sehr leicht vagabundierende Ströme zu den elektrischen Zündern gelangen und vorzeitige Entflammung hervorrufen. Zur Vermeidung von Schäden an Menschen und Material müssen daher die verwendeten Zünder mit hoher Sicherheit gegen Zündung durch Streuströme hergestellt werden oder aber Mittel vorgesehen sein, die durch nachträglichen Einbau in die Leitungen die Fremdstromsicherheit erhöhen. Gleichzeitig muß aber auch bei Reihenschaltung mehrerer Zünder oder bei gestaffelter Entflammung von Zündern eine einwandfreie Zündung gewährleistet sein, um den Zweck der Sprengung zu erreichen.Electric detonator with increased security against external currents Use of electric ignition e.g. B. in mining, quarries, etc. has the The advantage of avoiding any open flame and triggering the ignition an electric blasting machine takes place from a safe distance. Now as a result the steadily increasing electrification in mining due to insulation damage in the Lines very easily stray currents to the electric detonators and cause premature ignition. To avoid harm to people and The igniter used must therefore be made of material with a high level of protection against ignition are produced by stray currents or means can be provided by Subsequent installation in the lines increases the safety against external currents. Simultaneously but must also be used when several detonators are connected in series or when the ignition is staggered Flawless ignition must be guaranteed by detonators for the purpose of the detonation to reach.

Es gibt nun elektrische Zünder in den verschiedensten Ausführungsformen, die je nach den örtlichen Verhältnissen vorzugsweise zur Anwendung kommen.There are now electric detonators in the most varied of designs, which are preferably used depending on the local conditions.

Bei Verwendung von Brückenzündern, bei denen ein Widerstandsdraht zum Glühen gebracht wird, besteht zwar der Vorteil, daß der gesamte Zünderkreis vor der Entflammung einwandfrei durch einen Widerstandsprüfer nachgeprüft werden kann und daß eine größere Anzahl hintereinandergeschalteter Zünder mit verhältnismäßig kleinen elektrischen Leitungen gleichzeitig entflammt werden kann. Ein Nachteil ist jedoch, daß der Zünder bei längerer Einwirkung geringerer Streuströme vorzeitig zur Entflammung gebracht wird.When using bridge igniters with a resistance wire is brought to glow, there is the advantage that the entire igniter circuit must be checked properly by a resistance tester prior to ignition can and that a larger number of detonators connected in series with relatively small electrical lines are ignited at the same time can. A disadvantage, however, is that the detonator produces less stray currents when exposed to it for a longer period of time is caused to ignite prematurely.

Die sogenannten Spalt- und Nebenschlußzünder haben demgegenüber eine wesentlich höhere Fremdspannungssicherheit. Da jedoch bei diesen Ausführungen auch der Spannungsbedarf zur Zündung bedeutend höher liegt, kann bei gegebener Spannung der Zündmaschine nur eine beschränkte Anzahl in Reihe geschaltet werden. Außerdem besteht bei diesen Zündern die erhöhte Forderung nach guter Isolation, um die mit hoher Spannung und geringer Leistung arbeitende Zündmaschine nicht durch Fehlströme zu überlasten.In contrast, the so-called gap and shunt detonators have one significantly higher protection against external voltage. Since, however, in these versions too the voltage requirement for ignition is significantly higher, can with a given voltage the blasting machine can only be connected in series a limited number. aside from that there is an increased demand for good insulation with these detonators in order to avoid the with High voltage and low power blasting machines are not caused by fault currents to overload.

Zur Erhöhung der Fremdstromsicherheit von Brückenzündern hat man bereits die einzelnen niederohmigen Zünder (Brückenzünder A) mit einem Zusatzwiderstand versehen (Brückenzünder B), eine solche Ausführung verlangt aber auch entsprechend bemessene Zündmaschinen, deren Leistung im gleichen Verhältnis zunehmen muß wie die bezweckte Erhöhung der Fremdstromsicherheit. Ein anderer Vorschlag, die Kettenschaltung mehrerer Brückenzünder Tiber elektrische Ventile an das Zündkabel anzuschließen, bietet zwar eine gute Sicherheit gegen Fremdspannungen, die über die gesamte Länge des Zündkabels zu den Zündern gelangen können, gestattet aber keine nachträgliche Prüfung der Leitung durch Widerstandsmessung. Außerdem besteht kein Schutz gegen Fremdspannungen, die infolge der beim Verdämmen der Sprenglöcher entstehenden unvermeidbaren Isolationsschäden unmittelbar auf die einzelnen Zünder wirken.To increase the external current safety of bridge igniters one has already the individual low-resistance detonators (bridge detonators A) with an additional resistor provided (bridge detonator B), but such a design also requires accordingly rated blasting machines, the performance of which must increase in the same proportion as the intended increase in external power security. Another suggestion, the derailleur to connect several bridge igniter Tiber electric valves to the ignition cable, Although it offers good security against external voltages over the entire length of the ignition cable can get to the detonators, but does not allow subsequent Testing the line by measuring the resistance. In addition, there is no protection against External stresses that are unavoidable as a result of the damming of the blast holes Insulation damage has a direct effect on the individual detonators.

Gemäß der Erfindung wird die Sicherheit gegen Fremdströme bei allen Arten von Zündern dadurch erhöht, daß in die Zündleitungen ungerichtete, spannungsabhängige Widerstände eingeschaltet werden. Die Fremdstromsicherheit wird durch diese Maßnähme um so größer, je steiler die Widerstandscharakteristik des spannungsabhängigen Widerstandes verläuft. Für die praktischen Anforder:zngen hat sich eine Steilheit von a = 3 als ausreichend erwiesen. Unter Steilheit versteht man die Widerstandabn.ahme um z. B. a = 3 Dekaden im geradlinigen Teil der Charakteristik bei einem Spannungsanstieg von i Dekade. In diesem Bereich besteht demnach die Beziehung wobei mit Ri der Widerstand bei der Spannung U1, mit R2 der Widerstand bei der Spannung U2 bezeichnet ist. Die Herstellungskosten solcher spannungsiabhängiger Widerstände sind gegenüber früheren, ähnlich wirkenden Vorrichtungen, z. B. elektrischen Ventilen, sehr gering. Dabei bleibt der Vorteil bestehen, daß man die Leitungen durch Widerstandsmessung auf Durchgang und Isolationsschaden überprüfen kann, so daß eine ordnungsgemäße Zündung gewährleistet ist. Wegen der stark fallenden Widerstandscharakteristik des-spannungsabhängigen Widerstandes ist bei gegebener Leistung der Zündmaschine die größtmögliche Anzahl der bei Reihenschaltung zu entflammenden Zünder nur wenig geringer als ohne die Schutzvorrichtung, während gleichzeitig die Spannungssicherheit gegen vagabundierende Ströme auf ein Vielfaches des ursprünglichen Wertes ansteigt.According to the invention, the security against external currents in all types of detonators is increased in that non-directional, voltage-dependent resistors are switched into the ignition lines. The security against external currents becomes greater as a result of these measures, the steeper the resistance characteristic of the voltage-dependent resistor is. A slope of a = 3 has proven to be sufficient for the practical requirements. The slope is understood to mean the decrease in resistance by e.g. B. a = 3 decades in the straight part of the characteristic with a voltage increase of i decade. The relationship therefore exists in this area where Ri denotes the resistance at voltage U1 and R2 denotes the resistance at voltage U2. The production costs of such voltage-dependent resistors are compared to previous, similarly acting devices such. B. electric valves, very low. The advantage remains that the lines can be checked for continuity and insulation damage by measuring the resistance, so that proper ignition is guaranteed. Because of the sharply falling resistance characteristic of the voltage-dependent resistance, for a given power of the blasting machine, the largest possible number of igniters to be ignited when connected in series is only slightly less than without the protective device, while at the same time the voltage security against stray currents increases to a multiple of the original value.

Beispielsweise sind für die bisherigen Schaltungen von Brückenzündern etwa folgende Werte maßgebend: Der Widerstand des Brückendrahtes beträgt 1,5 S2. Bei Verwendung von isoliertem Eisendraht von o,6 mm 0 ist der Widerstand der Zündleitung von 2X2,5 m Länge 1,8 S2, so daß der gesamte Widerstand eines Zünders mit Leitung etwa 3,3 SZ beträgt. Ein solcher Zünder darf bei Fließen eines Dauerstromes von o,i8 Amp. auf keinen Fall zünden, während er bei einem Stromimpuls von o,8 Amp. wahrend 25 m/Sek. sicher zünden muß. Die zulässige Störspannung beträgt somit für den Zünder allein ......... 0,227 V, für Zünder und Leitung ....... o,59 V, Zündspannung ohne Leitung ... i,2o V, Zündspannung mit Leitung ... 2,64 V. Bei Erhöhung der Fremdspannungssicherheit au E den zehnfachen Wert durch Reihenschaltung des Zünders mit einem spannungsabhängigen Widerstand von 11,7 .2 bei o,18 Amp., wobei sich dieser Wert z. B. mit der dritten Potenz der anliegenden Spannung ändern soll, ergibt sich bei einem Zündstrom von o,8 Amp, eine benötigte Zündspannung von 5,69 V. Bei gleicher Leistung der Zündmaschine und Steigerung der Fremdspannungssicherheit um den Faktor io verringert sich die Anzahl der bei Reihenschaltung sicher entflammten Zünder nur um den Faktor In gleicher Weise läßt sich eine /Erhöhung der Fremdstromsicherheit bei Brückenzündern B, Spaltzündern und Nebenschlußzündern erreichen. Da jedoch deren garantierte Sicherheit gegen Störspannungen im allgemeinen den zu stellenden Anforderungen genügt, setzt man bei solchen Zündern durchVerwendiing von spannungsabhängigenWiderständen die Zündleistungen herab, wodurch wiederum die Anzahl der in Reihenschaltung sicher auslösenden Zünder erhöht wird.For example, the following values are decisive for the previous circuits of bridge detonators: The resistance of the bridge wire is 1.5 S2. When using insulated iron wire of 0.6 mm 0, the resistance of the ignition cable of 2X2.5 m length is 1.8 S2, so that the total resistance of an igniter with cable is about 3.3 SZ. Such a detonator must not ignite under any circumstances when a continuous current of 0.18 amps flows, while with a current impulse of 0.8 amps it must ignite for 25 m / sec. must ignite safely. The permissible interference voltage is thus for the detonator alone ......... 0.227 V, for detonator and cable ....... o, 59 V, Ignition voltage without wire ... i, 2o V, Ignition voltage with lead ... 2.64 V. If the external voltage security is increased by ten times the value by connecting the detonator in series with a voltage-dependent resistance of 1 1.7 .2 at 0.18 amps. B. should change with the third power of the applied voltage, results with an ignition current of 0.8 Amp, a required ignition voltage of 5.69 V. With the same power of the igniter and increase in external voltage security by a factor of io, the number of when connected in series, igniter safely ignited only by the factor In the same way, an / increase in the external current safety can be achieved in the case of bridge detonators B, gap detonators and shunt detonators. However, since their guaranteed security against interference voltages generally meets the requirements to be set, the use of voltage-dependent resistors reduces the ignition power of such detonators, which in turn increases the number of detonators that can be reliably triggered in series.

Bei Verwendung eines spannungsabhängigen Widerstandes an Stelle eines bisher verwendeten Widerstandes von 5o P in einem Brückenzünder B wird bei Einhalten der Sicherheit gegen eine Fremdspannung von 15 V und einen Dauerstrom von 0,15 Amp. die Anzahl der bei Reihenschaltung sicher durch einen Strom von o,65 Amp. entflammten Zünder auf den i,5fachen Wert erhöht. Noch deutlicher wird die Verbesserung, wenn man Brückenzünder A durch Einbau eines spannungsabhängigen Widerstandes für die gleiche Fremdspannungssicherheit von 15 V bemißt wie die Brückenzünder B. Mit einer Zündmaschine, die z. B. für zehn in Reihe geschaltete BrückenzünderB bemessen ist, kann man mit der gleichen Leistung vierundzwanzig gleioh-,vertige Brücken.zünder.4 zur Entflammung bringen.When using a voltage-dependent resistor instead of a Resistance of 5o P used so far in a bridge igniter B is adhered to the security against an external voltage of 15 V and a continuous current of 0.15 Amp. the number of safely ignited by a current of o.65 amps when connected in series Detonator increased to 1.5 times the value. The improvement becomes even clearer when one bridge detonator A by installing a voltage-dependent resistor for the the same external voltage security of 15 V as the bridge igniter B. With a Blasting machine that z. B. for ten bridge detonators connected in series B. is dimensioned, one can with the same performance twenty-four equal, vertige Bring bridge igniter 4 to ignite.

Die spannungsabhängigen Widerstände können an Stelle der bisher verwendeten elektrischen Ventile entweder an der Verbindungsstelle des von der Zündmaschine kommenden Kanals mit den zu den einzelnen Zündern führenden Leitungen eingeschaltet werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, verschiedene, der jeweiligen Anzahl der in Reihe geschalteten Zünder entsprechende, spannungsabhängige Widerstände vorzusehen. Eine solche Anschaltung schützt jedoch nur gegen Fremdspannungen, die auf der langen Strecke zwischen Zünder und Zündmaschine auf irgendeinem Weg in die Leitung gelangen. Die zweckmäßigste Ausführung zur Erhöhung der Fremdspannungssicherheit wird jedoch dadurch erreicht, daß ähnlich wie bei den bisherigen Brückenzündern B die spannungsabhängigen Widerstände unmittelbar in Reihe mit der Zündstrecke in die Zünder selbst eingebaut werden. Bei den bereits entwickelten Arten von spannungsabhängigen Widerständen ist dieses ohne weiteres möglich. Auf diese `'eise wird auch an stark durch Erdströme verseuchten Orten nicht nur die Reihenschaltung aller Zünder, sondern jeder einzelne Zünder mit seinen Zuleitungen gegen Fehlzündung durch Störspannungen gesichert.The voltage-dependent resistors can be used instead of those previously used electric valves either at the junction of the blasting machine The next channel is switched on with the lines leading to the individual detonators will. In this case it is advisable to use different, the respective number of corresponding, voltage-dependent resistors are to be provided in series-connected detonators. Such a connection, however, only protects against external voltages that occur on the long Route between the detonator and blasting machine get into the line in some way. However, the most expedient version for increasing the protection against external voltage is achieved in that, similar to the previous bridge igniter B, the voltage-dependent Resistors built into the igniter itself directly in series with the ignition gap will. With the types of voltage-dependent resistors that have already been developed this is easily possible. In this way it is also made strong by earth currents contaminated places not only the series connection of all detonators, but every single one The igniter and its supply lines are secured against misfire caused by interference voltages.

In ähnlicher Weise wird eine Erhöhung der Sicherheit gegen Fremdspannungen dadurch erreicht, daß spannungsabhängige Widerstände mit einem stark positiven Widerstandskoeffizienten parallel zu den einzelnen Zündern bzw. der Reihenschaltung mehrerer Zünder geschaltet werden. Eine solche Anordnung bietet einen besonderen Schutz gegen kurzzeitige Störimpulse, die sowohl durch Leitung als auch durch Induktion in die Zündleitungen gelangen können. Darüber hinaus ist es möglich, je einen spannungsabhängigen Widerstand mit fallender Charakteristik in Reihe und einen mit ansteigender Charakteristik parallel zum Zünder zu schalten.In a similar way there is an increase in the security against external voltages achieved in that voltage-dependent resistors with a strongly positive coefficient of resistance connected in parallel to the individual detonators or the series connection of several detonators will. Such an arrangement offers special protection against short-term interference pulses, which get into the ignition cables by conduction as well as induction can. In addition, it is possible to use a voltage-dependent resistor decreasing characteristic in series and one with increasing characteristic in parallel to switch to the detonator.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for electric detonators, in particular Bridge detonators, to achieve increased security against external voltages, thereby characterized in that voltage-dependent resistors are non-directional in the ignition lines are switched on. z. Arrangement with electric detonators according to claim i, characterized characterized in that the voltage-dependent resistance at the junction of the Ignition cable is switched on with the lines leading to the detonators 3rd arrangement in the case of electric detonators according to claim i, characterized in that each detonator is provided with a special voltage-dependent resistor. d .. arrangement in the case of electric detonators according to claims i and a, characterized in that the voltage-dependent resistance has a sharply falling characteristic and with the Igniter is connected in series. 5. Arrangement for electric detonators according to claim i and 3, characterized in that the resistance has a rapidly increasing characteristic and is connected in parallel to the detonator in the line. 6. Arrangement for electrical Fuzes according to Claims i to 5, characterized in that one resistor each has sharply falling and sharply rising characteristics are switched on in the ignition cable is. . Arrangement for electric detonators according to Claims 1 to 6, characterized in that that the voltage-dependent resistors used in this case their value preferably change with the third power of the applied voltage.