EP0469458A1 - Electric igniter for detonators - Google Patents
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- EP0469458A1 EP0469458A1 EP91112462A EP91112462A EP0469458A1 EP 0469458 A1 EP0469458 A1 EP 0469458A1 EP 91112462 A EP91112462 A EP 91112462A EP 91112462 A EP91112462 A EP 91112462A EP 0469458 A1 EP0469458 A1 EP 0469458A1
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- EP
- European Patent Office
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- plasma
- detonator
- detonator according
- voltage
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
- F42B3/10—Initiators therefor
- F42B3/12—Bridge initiators
- F42B3/13—Bridge initiators with semiconductive bridge
Definitions
- the invention relates to an electrical detonator for detonators.
- the primers or primers consist of highly explosive material; however, they are relatively insensitive to normal detonation methods and require an explosive device to initiate them. The detonation of the primer charges then initiates the cheap explosive charges.
- the primers can be initiated by a non-electric detonating cord that is routed through the area to be detonated.
- an easier to control system uses electrically ignited detonators as primers.
- These electrical detonators are usually cylindrical metal containers or cartridges that have a lower part or a base charge made of highly explosive material such as pentaerythritol tetranitrate or lead azide.
- the ignition cables, which protrude from the cartridge, are located in the upper part of the cartridge. A voltage applied to the ignition leads leads to an abrupt breakout of the initiator. To date, this abrupt outbreak has produced 1 2 R heating of a bridgewire that has been directly associated with a sensitive explosive, sometimes referred to as a "detonator" explosive.
- the pentaerythritol tetranitrate (PETN) and / or the lead azide of the base charge detonates. This detonation then initiates the primer charge in which the detonator is installed, so that the less expensive, loose explosive material of the individual charges, which are distributed over the field to be detonated, is then subsequently initiated.
- PETN pentaerythritol tetranitrate
- a delay explosive is placed between the detonator explosive and the base charge. This intermediate charge controls exactly the time between the abrupt burst of the ignition device and the explosion of the highly explosive base charge.
- Such electrical detonators are used by millions around the world to lay out explosive fields for earthmoving in the desired, controlled manner. Since the initiation of the detonators via a bridging wire is done by 1 2 R heating, a low voltage signal can be used. This makes the detonators vulnerable to electronic count measurements (ECM), radio frequency interference (RFI), electromagnetic interference (EMI) and electromagnetic impulses (EMP). Because low voltages can initiate these detonators, stray electrical energy, such as lightning and electrical equipment, can induce a detonation voltage on the detonator wires. So far, this has prevented the detonators from being detonated a long time before detonation.
- ECM electronic count measurements
- RFID radio frequency interference
- EMI electromagnetic interference
- EMP electromagnetic impulses
- detonators used to contain highly explosive materials they were classified in such a way that their mode of transport was restricted.
- the previous electrical detonators were somewhat sensitive to shock detonation.
- these existing detonators were not necessarily rock hard.
- older detonators were sometimes not insensitive to radar signals. All of these limitations on the use of standard electrical detonators have been known for some time and must be considered in the handling, transportation, and use of these detonators around the world. There was therefore an urgent need for an electrically detonated detonator that is insensitive to the many existing electrical and magnetic fields and the vicissitudes that occur in handling in the explosives industry. For this reason, many situations have led to electrical detonators being dispensed with in favor of non-electrical systems. This reduces the control and effectiveness of blasting and has been a significant factor in limiting the success of detonators.
- the object of the invention is to provide an improved electrical detonator or an ignition system for an electrical detonator, which is insensitive to environmental influences, in particular magnetic and electrical fields and not sensitive to shock, and which can be safely transported and used in all normal environmental conditions and which can be produced cheaply and is easy to use.
- an electrically ignitable detonator or detonator which contains a basic charge made of highly explosive material, such as lead azide or pentaerythritol tetranitrate (PETN) and an initiator that generates an abrupt outbreak when a selected voltage is applied, which detonates the highly explosive basic charge.
- the invention consists in an improvement in the area of the initiator or the primer.
- the ignition means has a contact surface (junction) made of energetic material. This is understood to mean a material that generates an electric arc when it is subjected to a high voltage pulse that has a considerable dwell time due to a capacitor discharge. The electrical energy of the arc is retained because the arc is retained in the enclosure of the housing or the container.
- the energetic material is a pn junction (PN junction) or a chip with a light-emitting diode (LED chip) in a standard epoxy resin or glass housing of the type such as that manufactured by Panasonic under the Designation P380 (LN264CP) is sold.
- PN junction pn junction
- LED chip a chip with a light-emitting diode
- standard epoxy resin or glass housing of the type such as that manufactured by Panasonic under the Designation P380 (LN264CP) is sold.
- Other LED chips that have pn junctions are described, for example, in U.S. Patent Nos. 4,412,234, 4,447,825, and 4,920,404.
- a package for an LED chip is described in U.S. Patent 4,907,044.
- the ignition means includes the area made of energetic material as defined above.
- This contact surface is encapsulated in a plastic or glass cover housing, for example in a standard epoxy housing which surrounds the LED chip in a standard LED device.
- the end housing surrounding the contact area made of energetic material is provided with a direction-controlling dividing means which faces a selected direction and is at an effective distance from the contact area which is considerably smaller than the remaining thickness of the dividing means, which is the contact area surrounds.
- a direction-controlling dividing means which faces a selected direction and is at an effective distance from the contact area which is considerably smaller than the remaining thickness of the dividing means, which is the contact area surrounds.
- the voltage pulse is generated by an ignition machine, which is actuated by a controllable silicon rectifier SCR for voltages up to more than 1000 volts and with a trigger for circuits with higher voltages.
- the pulse has a voltage above 500 volts. It is held for a while by capacitance. This arc hold time is generally less than about 10 to 30 microseconds.
- the voltage pulse immediately changes to the high initial voltage and is then held by the capacity of the machine for at least 5 to 10 us before the voltage drops to approximately 50% of its initial value. This maintains the electric arc energy generated by the initial current that the high initial voltage of the voltage pulse has caused to flow to hold the arc, as is the case with an electric arc welding machine. Since this arc is enclosed by the hard plastic or glass housing, the temperature inside the electric arc rises. An exothermic reaction also increases the pressure, so that a plasma is formed which finally tears the direction-controlling distribution means.
- the effective spacing or thickness of the partitioning agent on the contact surface is thick enough to complete the exothermic reaction until the plasma forms and thin enough to allow the plasma to break through on the controlled partitioning surface or partition.
- the plasma which is formed by the electrical arc energy which is maintained under lock and key, penetrates through the partition wall a predetermined distance far in the selected direction, which is determined by the directional specification of the controlled partition wall. This plasma column is driven through the end wall, using a shaped charge phenomenon and producing a column of high impact, high temperature and high energy which results from the sustained exothermic reaction on the energetic metal compound.
- the base charge is fastened in the detonators in the aforementioned selected direction and is arranged at a distance from the torn partition wall that is smaller than the predetermined distance that that from the exothermic reaction driven plasma goes through.
- the vaporized gases and / or vaporized metals which come from the arc energy surface with high impact, high energy and high pressure inside the column, hit the highly explosive base charge and detonate either the lead azide or the PETN.
- Lead azide is relatively sensitive and is arranged at a predetermined distance, so that it is immediately impacted and detonated by the plasma column coming from the partition. Lead azide is sensitive to shock.
- PETN is a less sensitive, highly explosive explosive.
- a longer voltage pulse can be used to maintain the electric arc for a longer period of time so that the pressure in the space or cavity increases to the extent that an increase in temperature and pressure results.
- the detonation of the relatively less sensitive PETN is achieved by pressure and heat as well as by nano- and micro-speed impact of the plasma column, ie by high-speed impact on the PETN.
- the pn junction is activated by a voltage pulse of high energy, which generates an electrical arc and maintains this electrical arc by supplying electrical energy from the igniter into the arc.
- the arc or plasma is held by continuous infusion of high energy, keeping the voltage high and the capacity relatively high.
- This energy maintenance technique can be carried out with a blasting machine that provides approximately 1 to 4 kV. Such a machine maintains approximately 50% of the initial arc voltage for 5 - 10 /1.S.
- the capacitance rises to 10-20 uF so that the plasma created by the sustained voltage pulse emits high speed surge energy when the plasma reaches the spaced base charge of the electrical detonator. In this way, the invention anticipates an uninterrupted plasma.
- a partition or other means is also provided to focus or direct the plasma. This can be achieved by a standard electrode in an LED housing, by a back plate added to the housing and / or by a shaped cavity in the direction-controlling partition.
- the shaped cavity may have a desired shape such that it allows the stream of material of a well-known shaped charge to flow through the partition toward the base charge.
- the basic charge can be a standard shock tube, PETN, lead azide or the like. be.
- the base charge can also be covered with a metal partition, for example a layer of copper, through which the plasma column penetrates in order to detonate the base charge.
- Two separate and different security barriers are then provided.
- the first or primary barrier is the capsule housing. This housing cannot tear before the plasma is formed.
- the plasma cannot arise without the use of a voltage pulse that has a high initial voltage that is maintained for an extended period of time.
- the plasma is generated by continuously supplying electrical energy to the initially generated arc such that the electrical arc energy in the sealed housing initiates the build-up of pressure and temperature until a plasma is formed.
- the partition of reduced size is immediately torn, so that the plasma emerges in a straight line and in a preselected direction, which is controlled by the formation and orientation of the partition.
- the partition directs the plasma against the second safety partition that covers the explosive base charge.
- the standard LED device which contains the pn junction or the embedded chip and is encapsulated in clear epoxy or glass, is modified by grinding the surface of the device until between the contact surface and the The area initially lying on the LED housing has a thickness of 1/32 "to 3/32". This thin wall defines the tear point of the end housing. In practice, this distance is approximately 1/16 ".
- Such LED devices have a substantially concave anode surface that carries the chip of energetic material that generates the emitted light.
- a gold wire is used as the cathode. This gold wire conducts the electrical voltage pulse to initiate the electric arc when a voltage pulse, as proposed by the invention, is supplied to the LED housing. The gold evaporates when the interface creates the arc. Energy continuously supplied to the electric arc generates not only a plasma gas, but also a plasma that contains vaporized gold. As gold vaporizes, it is known to expand approximately 30,000 times. This gold vapor increases together with the gas plasma that is contained in a sealed Area maintained arc is generated, the impact and energy level of the plasma when it hits the second safety barrier over the base charge.
- the partition on the LED housing is smaller than about 1/32 ", the plasma cannot be generated by the arc, since a cooling effect or gas migration can then take place there through the thin partition. It has been found that the the direction-controlling partition, which is generated by grinding the surface or top of the LED housing, must have such a thickness that it ensures the termination of the electric arc until the energy in the closed arc generates a plasma, which is then by the intentionally reduced area of the LED housing breaks out.
- a standard bridge wire is used with a backplate that is embedded in clear, hard plastic or glass and has the reduced bulkhead that is provided on the bridge wire.
- the wire must be made of energetic material so that it first creates an electric arc and then a plasma while maintaining the arc for 5-30 us.
- the back plate is a force counteracting plate, such as the anode of a standard LED device. The backplate ensures that the plasma forms in the transition layer in order to break out through the partition and towards the highly explosive basic charge in the electrical detonator.
- the electric arc must be completed to generate the plasma, while the arc energy inside the glass-like capsule housing rises continuously.
- the resulting plasma breaks through the housing partition and causes the basic charge to detonate.
- the lead azide could, of course, either have a copper layer on the top or be encapsulated in some way to prevent detonation, except for detonation by the plasma which is driven through the second barrier across the base charge.
- the energetic material could also be a metal, for example certain metals, which are used as a bridging wire for generating an electric arc, which is then converted into the plasma in a glass or hard plastic housing. The plasma tears the housing and finally detonates the detonator.
- the first initiator system of the invention is the formation of a plasma, whereby an electric arc is first generated and the electric arc is supplied with electrical energy while the arc is kept in a closed space, so that the energy supplied to the electric arc is not by radiation, conduction or convection escapes.
- Formation of the electric arc inside a sealed plastic or glass case prevents heat loss and allows the heat, pressure and energy of the arc to build up inside the sealed chamber or case until it breaks out of the case.
- the housing is designed so that the eruption takes place in a previously selected direction and gives the plasma a direction. This alignment is improved by a recess in the housing partition that is adapted to the load. This partition, through which the eruption occurs, is thin; however, it has a concave shape in order to achieve the effect of a shaped charge or the monro-like effect.
- the encapsulated material i.e. the epoxy, or glass, adheres directly to both the pn junction or chip and the lead wires of the LED device so that the exothermic reaction takes place within a highly insulated, controlled chamber. This confinement and the provision of a directional partition creates the directional plasma.
- the highly explosive base charge is located at a distance from the partition. This distance is so large that the beam generated by the plasma with the shaped charge effect has a high impact energy when it strikes the basic charge arranged at a distance. If, for example, a lining is enclosed in this plasma metal, the fluid is not viscous. As a result, the impact properties of the plasma are increased when it strikes the basic charge arranged with a gap.
- This volume space through which the plasma passes is a second reaction chamber.
- This hollow chamber causes a diesel effect and allows an increase in pressure so that the gas in the intermediate chamber reaches an increased pressure. This pressure affects the highly explosive base charge. As stated above, this second inter-chamber reaction allows the use of a less sensitive, highly explosive explosive for the base charge in the detonator.
- the partition wall can have a break point, for example an etched line.
- the high energy plasma which is focused by the Monroe effect, by a focusing device or by both, is aligned in a straight line and focused, which intersects the highly explosive base charge.
- the invention has so far been described with a standard LED housing, it can also use a linear LED, for example a Panasonic P389 (LN2G).
- This type of LED device also has a pn junction between two linear electrodes.
- the plasma is generated according to the invention, it is directed radially outwards by the linear LED device.
- part of the peripheral wall surrounding the LED is reduced in thickness.
- the plasma passes directly through this part of the housing material, which can be aimed in any direction in order to detonate a highly explosive explosive arranged at a distance.
- the detonation of the highly explosive explosive is primarily based on impact and is not necessarily a temperature reaction.
- the reaction that occurs in the gap between the initiator and the base charge has a greater effect because the time is longer and the energy conducted into the electric arc is greater.
- This second detonation may become more important if multiple initiators direct individual plasma columns into a chamber that is located above the explosive base charge. Since all plasma columns are directed into this compartment or chamber, the temperature and the pressure in this chamber increase so drastically that the actual explosion of the base charge can be increased by the second detonation.
- the shape of the voltage pulse can be changed to control the arc and the plasma generated by the exothermic reaction.
- the pulse causes the energy from the capacitors in the detonators to drop rapidly. This creates a sudden burst of arc energy in the confined area. This effect is an abrupt voltage pulse.
- a higher capacitive reactance in the ignition machine extends the length of the high voltage part of the voltage pulse.
- a reduced initial voltage reduces the amount of initial energy that the electric arc can form.
- the starting voltage and the magnitude of the voltage maintaining capacity in the igniter are chosen so that the initiation of the electric arc and the length of time during which energy is supplied to the arc to form the plasma can be controlled.
- the temperature, pressure, kinetic energy and other factors in the closed area are affected by the initial voltage and the length of time that the current is supplied by the voltage pulse.
- the initial voltage must be sufficient to create an arc in the energetic material. It has been found that at least about 600 V and preferably in the range of 1-4 kV are necessary for this.
- the capacitance should be large enough to keep the voltage above 50% for at least 10-20 us. In this way, the arc is formed and held for a longer period of time which is sufficient to allow a plasma to form within the closed area.
- the electrical parameters of the electrical voltage pulse used in the formation of the exothermic reaction to convert the electrical arc energy into a plasma for breakout through the closed housing are controlled to produce the energy for the desired number of detonators to be detonated.
- the capacitance is preferably generally in the range of less than 0.1 uF to a preferred range of 10-20 uF. This voltage pulse maintains the plasma even after the partition breakthrough has occurred.
- the duration of the pulse becomes shorter provided the capacitance remains the same.
- the duration of the pulse also increases.
- the parameters of the electrical voltage pulse are controlled in order to precisely determine the property of the plasma; however, the invention only relates to the formation of the plasma which breaks out through the closed housing and acts on the highly explosive base charge of a detonator cap.
- the high energy builds up a pressure that escapes through the housing when the exothermic process takes place.
- the inclusion of the arc is therefore essential for the formation of the necessarily directed plasma.
- Various energetic materials can be used, such as the typical 111, V group compounds.
- Aluminum gallium arsenide is common.
- Gallium arsenide is often used for a pn junction and is the preferred energetic material of the invention.
- the exothermic reaction of the energetic material creates a chemical transformation that releases thermal energy in the sealed housing. This creates the electric arc explosion by the formation of a plastic plasma by introducing energy into the electric arc.
- the plasma is mechanically focused or directed.
- metal vapors such as gold, in a connecting wire of a standard LED device, metal vapor is trapped and helps Charge effect of the exploding plasma.
- the plasma has considerable velocity, high heat content and extremely high kinetic energy when it enters the space or cavity above the base charge of the detonator. The focusing of this plasma either through the shaped charge effect or through a lens, concentrates the energy of the plasma on the highly explosive base charge.
- a low standard voltage pulse on the contact surface of the energetic material would only result in melting with low energy, which does not break the enclosing chamber.
- the pn junction would only burn out and high energy would not be generated in the sealed housing which would create an electrical arc and then maintain an arc to form a plasma which would then break out into a space or cavity.
- the pn junction according to the invention is overexcited to detonate under the action of the accumulated arc energy.
- This electrical arc energy is held inside the closed housing to increase its temperature and pressure.
- the plasma is then directed onto and / or focused on the second barrier above the base charge.
- the electric arc initially exceeds 6000 / C and has higher temperatures while being trapped before the plasma was formed.
- the invention has the advantage that the initiator causes the detonator to be detonated, but is not activated by stray fields, shock or other influences that normally occur when handling the detonator. Another advantage is that the initiator according to the invention has two safety barriers, one of which surrounds the initiator and the other of which covers the basic charge arranged at a distance from the initiator.
- the initiator for an electrical detonator can be manufactured relatively inexpensively, is reliable in use and cannot lead to unintended detonations.
- an explosive device 10 which has a tubular, drawn metal cartridge or sleeve 12, in the lower part of which a basic charge 14 is arranged.
- the basic charge consists of two components, namely lead azide 14a in the upper part and PETN (pentaerythritol tetranitrate) 14b in the lower part.
- the basic charge is defined as the charge that receives the initiation and detonates an ignition charge or another explosive that is associated with the detonator capsule 10.
- the lead azide is sensitive to spray, while PETN is more sensitive to pressure and heat.
- An inner cap or a barrier wall 16 made of copper above the lead azide 14a of the basic charge 14 is provided as a second safety barrier.
- the lead azide could also be encapsulated with metal or another material that then forms the second barrier 16.
- the barrier wall 16 has a distance b from the lower end of the initiator 20, which is designed according to the invention.
- a Panasonic P380 (LN 264CP) LED device is modified so that it can be used for the invention.
- the initiator has detonator lead wires 22, 24 through which a voltage signal or pulse is applied to initiate an abrupt burst of initiator 20 which detonates detonator 10.
- the distance b defines an intermediate space or cavity 30, which represents a second initiation chamber.
- a suitable rebate seal 32 is arranged around the neck of the cartridge 12.
- the Panasonic LED device has a pn junction 40 which is made of energetic material such as gallium arsenide or aluminum gallium arsenide and which has been selected to provide the ignition system according to the invention.
- the connection 40 which is formed by the LED chip or the pn junction, is supported in the interior of a concave anode 42, which has the function of a lens and focuses the plasma subsequently formed in the direction x.
- This anode forms a pressure-resistant or resistant protective plate or back plate for the initiator 20.
- the cathode 44 is a fine gold conductor connected to the igniter lead wire 24, which is connected to an electrode or a side terminal of the pn junction or chip 40.
- the other electrode or side clamp of the connecting element lies against the concave inner surface of the anode 42.
- This entirety of pn junction 40, anode 42 and cathode 44 is encapsulated in clear epoxy resin or glass 50 and forms a closed capsule housing for initiator 20.
- the housing is the body of the LED device used in the preferred embodiment of the invention.
- a directional separating means 52 is formed by a flat partition, the outer surface of which has a distance a from the chip 40 which is chosen to be thick enough to limit an electric arc at the junction 40, while this electric arc from the conductors 22nd and 24 receives energy until the arc energy is built up sufficiently that it can form a plasma P.
- this distance a is also thin enough to allow the plasma to tear the partition 52 and to flow the plasma in the selected direction x against the barrier wall 16 of the base charge 14, as best shown in FIG. 2.
- the partition wall 52 has a recess which acts as a lens and concentrates the plasma jet P.
- the back plate 42 can help focus and align. These features control the direction of the plasma jet P so that it coincides with the selected direction x.
- the shape of the partition 52 is produced by grinding out the upper part 60 of the Panasonic LED housing unit. In practice, this upper part 60 is removed by milling or grinding to produce a partition 52 with a thickness of 1/32 "- 3/32". Preferably the thickness is about 1/16 ", but the thickness should be above about 1/32". Using this thickness, the wall strength and integrity of the bulkhead 52 is sufficient to protect against deterrence or loss of the thermal energy generated at the junction 40 when a high voltage pulse is applied across the conductors 22, 24 to create an electric arc. While the pulse persists and leads energy into the arc, the arc is confined until the energy in the electric arc and in the space surrounding it is sufficient to form a plasma. The transfer into the plasma P results in an immediate and abrupt explosion through the partition 52. Here, the plasma P enters the cavity 30 and impinges on the barrier wall 16 of the base charge 14.
- an etched line 62 is drawn over the flat circular surface of the partition 52.
- the partition 52 is surrounded by a conical peripheral wall 54. This will gives the plasma a direction. In this way, the plasma P is directed as a shaped charge jet into the chamber or cavity 30 and against the base charge.
- the distance between the partition 52 and the barrier wall 16 or the charge 14 can be changed depending on the type of initiator 20 used.
- the polarity can be reversed. As shown, the pn junction will initially initiate the plasma flow, the initial energy and the flow rate. This is followed by a rupture of the gold wire, whereby vaporized gold is fed to the plasma.
- Gold is a heavy metal that adds a greater impact than a lighter metal such as aluminum.
- a high voltage pulse F is applied via conductors 22 and 24 when the detonator is to detonate.
- the high voltage immediately creates an electrical arc at connection 40.
- This arc is maintained in that the voltage present at the junction is maintained by the capacitance coming from the circuit of a capacitor discharge igniter.
- This high voltage is maintained at a level of at least 50% of the initial voltage for at least about 10 ⁇ s. The capacity is large enough to maintain this high voltage.
- High voltage naturally results in a high current flow, which supplies energy to the electric arc at the junction 40.
- This energy builds up pressure and temperature in the interior of the sealed housing 50 in an exothermic reaction.
- This exothermic reaction of the held arc increases the arc energy until a plasma is formed.
- This plasma drastically increases the pressure and temperature at the connection 40, so that the gold conductor 44 evaporates and the partition 52 is torn, which thereby allows the plasma P to fire directly through the cavity 30 into the base charge 14.
- the impact detonates the base charge. If an insensitive, high explosive, possibly PETN, is present, the diesel action in cavity 30 leads to an immediate, drastic temperature rise, while the pressure and temperature of this cavity increase. This leads to a second detonation for less sensitive, highly explosive explosives.
- the pulse F can be extended to supply energy to the plasma P for the second firing or detonation.
- the first detonation system is a creation of the plasma P.
- the second reaction is the diesel effect in the section or cavity 30. As can be seen, only a precisely controlled pulse F held at a high voltage via the lines 22 and 24 can detonate the initiator 20. This requires a safety barrier on the sealed housing 50 and on the copper layer or on the barrier wall.
- the conductor 22 is connected to an anode 100, to which a doped carrier, such as a pn layer made of energetic material, is applied.
- the connection is the same as that used in an LED chip.
- the transition layer 102 has a conical shape to act as a shaped charge. This formation itself creates a Monroe effect on the transition surface.
- the cathode 104 is a gold conductor as described above. When a high voltage pulse F is applied via connection 102 and an arc forms, the gold evaporates. All of these elements (100, 103, 104) are encapsulated in a clear plastic or glass in the preferred form of a crystal-clear, hard epoxy resin as the housing 50.
- the partition 52 is coated with a metal insert 110 in order to achieve an armor effect which is to be used in the case of the shaped charge effect.
- This insert provides metal to increase the speed and impact energy of the plasma P when it breaks out under the arc energy created at the junction 102.
- an etched line 112 precisely controls the breaking point of the thin partition wall 52, the arrangement and orientation of which indicates the selected direction in which the plasma subsequently produced flows against the barrier wall 16 and the base charge 14.
- This particular embodiment of the invention shows a wider transition surface 102 that contains more material than the chip 40 in the preferred embodiment of the invention.
- the formation of the contact area 102 as a shaped charge area also increases the energy of the plasma stream.
- the shape of the transition surface 102 is conical.
- the plasma P is directed along the axis x.
- the insert or liner 110 serves to additionally provide vaporized metal for the plasma stream, which is generated by the shaped charge. This additional metal is evaporated together with the gold wire or cathode 104 to create a non-viscous fluid stream.
- FIG. 4 through 6 serve to explain two separate concepts for the directional control of the plasma P that is formed after the combined arc energy has caused a significant increase in temperature and pressure.
- the housing enclosure 50 prevents the heat from escaping or the ingress of contaminants, so that the arc can pass into a plasma.
- the rich Forming partition a flat bottom surface 120, which is ground from the tip of a standard LED unit to reduce the thickness or distance of the surface 120 from the pn junction surface 40. If the continuous exothermic reaction of the electric arc increases pressure and temperature and the plasma P forms, it breaks through at the point of least resistance. This is the case perpendicular to the wall or bottom surface 120.
- the wall itself is directional by nature.
- a conical peripheral surface 54 is provided around the partition 52, as shown in FIG. 5, the flat lower surface of the partition is circular and causes the plasma to move in the direction x. This movement is refined with parallel alignment and concentrated by the peripheral wall 54, which creates a shaped charge surface. 4, the plasma P is focused by the concave shape of the anode 40. 5, the parallel alignment takes place with concentration of the plasma column by the shape of the recess 130, which is formed by the partition wall 52 and its circumference 54. In both cases, the plasma column is focused and concentrated along the selected direction or axis x.
- both the focusing action of the rear, concave anode 40 and the shaped recess 130 are provided.
- the energy is concentrated in a narrow plasma column, which flows directly along the axis x and concentrates the energy and impact energy in this narrow column.
- the focusing action or the shaped charge formation can be used in the invention.
- the preferred embodiment shown in Fig. 1 uses both concentration concepts.
- the base charge 14 is in the form of a shock wave tube 150 to detonate a high explosive charge at the opposite end of the tube.
- a shock wave or detonation wave runs through the pipe to the explosive.
- This tube has an upper end 152 cut at an angle to give initiator 20 greater access.
- the inner passageway 154 may be provided with a high explosive liner 156, as is common in practice, so that the blast wave may pass through the tube or cause a progressive explosion along the inner surface of the passageway 154.
- the intermediate space 160 receives the plasma coming from the initiator 20, which flows along the axis x, which coincides with the central axis of the through opening 154 of the shock wave tube 150.
- Spacer material 162 holds the shock tube 150 in place so that the plasma emanating from the partition 152 can pass through the shock tube.
- the spacer material 162 is inert and allows the tube to expand.
- the plasma initiates the action of the shock wave through the tube.
- the activation of the shock wave tube is equivalent to the detonation of the base charge 14.
- the shock wave tube is identified as basic charge 14c.
- the initiator 200 has a capsule housing made of hard plastic or glass 202 in order to enclose a connection in the form of a bridge wire 204 which contains energetic metal.
- the bridging wire creates an arc between lead ends 206 and 208 and allows that arc to collect energy to increase the temperature and pressure in the capsule housing until that temperature and pressure are high enough to generate a plasma.
- This plasma cannot, of course, be generated by the arc if a quenching effect is generated from outside the housing 202 or material flows into the arc region through the housing.
- Protective or backing plate 210 is a pressure-resistant plate that propels the plasma through the breakout location, providing an indentation or recess 212 with a circular, flat inner surface 214 and a conical outer peripheral wall 216, as described above.
- the preferred embodiment of the invention uses the pn junction of a standard LED device.
- a bridging wire of energetic material that is sufficiently ionized when an arc is formed can perform the function of the invention, which is that the arc energy is used to form a plasma in a confined space where when the plasma breaks out through the directional wall and hits the base charge in the detonator.
- FIG. 10 shows a similar modification of the invention, in which the initiator 220 has a sealed housing 222 and connecting leads 224 and 226.
- An igniter 230 made of energetic metal is arranged between the connection conductors and generates an electric arc inside the sealed housing, to which energy is supplied by the high-voltage energy pulse until the pressure and the temperature in the sealed housing are sufficiently high to generate a plasma generate, which breaks through the recess 232, which has a flat lower surface 234 and a conical side wall 236.
- the detonator capsule 10 "has parts which are similar to those of the detonator capsule according to FIG. 1 and which are provided with the same reference numerals in this respect.
- the initiator 300 consists of a standard lithium / iodine Battery in which the reactive energetic material consists of a lithium layer 302 and an iodine layer 304. This material interacts with the conductors 22 and 24 to form an arc on the lithium layer 302. This arc is maintained by the housing 12 until a plasma forms and is directed against the barrier wall 16.
- a shaped charge concept for which a hemispherical recess 310 is provided, this recess being covered by a glass layer 312, around the arc in the cartridge 12 above the recess 310 The recess guides the plasma through the cavity 30, in which a pressure builds up, which d The ignition of the basic charge is supported.
- FIG. 12 shows a large electrical detonator D in which the base charge 14d is ignited simultaneously by three separate initiators 20, which direct their individual plasma discharges along the axes x to the concentration point y. The energy at this point ignites the base charge, as described above.
- FIG. 13 is a similar schematic illustration in which the detonator E has a single base charge 14e surrounded by four separate initiators 20.
- the plasmas generated by these initiators are directed along their individually selected directions or axes x so that they strike the base charge 14e.
- two or more initiators can be used in a detonator to intensify the amount of energy available for the detonation of the base charge. This is quite important in view of the fact that the standard LED units are relatively small in size for the purposes of practicing the invention and produce only a limited Joules of energy. It is believed that the abrupt initiation and tearing of commercially available LEDs that have been modified to practice the present invention produce approximately 20 millijoules.
- a radial LED such as Panasonic P380 (LN2G) could also be used in the practice of the invention.
- a standard LED 400 is provided.
- This area is designated 402.
- the surface could be ground all around, so that the plasma is directed radially outwards in all directions. In the illustrated embodiment, however, only a portion of the cylindrical surface is ground to create a limited thin area for the breakthrough. This breakthrough area gives the direction of the plasma directed outward from the other pn junction of the linear or radial LED unit 400.
- the selected, ground part 402 is on the side of the epoxy tube 404. Line wires 410, 412 are connected to an internal pn junction, as described above.
- a base charge 14f may be surrounded by a plurality of initiators 400, the selectively ground surfaces 402 of which, as indicated by the arrows in FIG. 16, are directed radially inwards.
- These initiators are housed inside an outer metal container 420, which forms an annular space 422 with the inner base charge 14f, which surrounds the inner base charge 14f.
- the plasma of each initiator 400 is directed directly against the base charge.
- the plasma is also directed into the annulus 422. Pressure and temperature rise in this chamber and cause the base charge to ignite in connection with the direct exposure to the plasmas coming from the individual detonators.
- BM denotes an ignition machine which has an ignition voltage of 1-4 kV and an internal capacitance of 20-20 uF. With 1000 V one can detonate seven detonators 10 with 10 foot lines between the detonators.
- the voltage pulse F generated by the ignition machine BM is shown schematically in FIG. 18. The impulse creates a rapid The voltage rises and falls gradually.
- the pulse F has an initial or ignition voltage that increases to approximately 2000 V within approximately 1.0 ⁇ s. This voltage then remains at a relatively high value due to the capacitance in the ignition machine BM, so that the voltage after 10.0 ⁇ s is still approximately 50% of the initial value. This initiates a significant amount of electricity to generate energy in the arc.
- the arc is formed immediately after the 2000 V is applied to the leads 22 and 24 of the initiator 20.
- FIG. 18A shows a pulse F1 with an initial voltage of 2000 V.
- the pulse F1 is held at 10 ⁇ F.
- the voltage remains fairly high, but the degree of discharge is greater than that shown in Fig. 18A because the initial voltage is 2000V.
- the pulse F2 in Fig. 18B has an initial voltage of 600 V.
- an igniter with approximately 100 ⁇ F is used. It can be seen that the pulse F2 keeps the voltage for a longer period due to the high capacity of the igniter.
- pulses F1 and F2 pump a considerable amount of energy into the arc that forms at the junction of the initiator.
- the preferred embodiment of the invention uses a pulse similar to pulse F1. This pulse is shown as pulse F in FIG. 18.
- the initial voltage of the pulse F, F1 or F2 is combined with the capacitance and delivers the high energy under the voltage curve of the pulse.
- the capacitance is in the order of 10 - 30 ⁇ F. This creates a fast plasma with a high impact energy. If the voltage is lower, for example 500-700 V, the capacitance is increased to a value of 50-150 ⁇ F, which creates a slower-acting plasma.
- the second supply circuit is the DuPont igniter SS1100, which uses a trigger tube as switching means and has a fixed capacitor charge capacity of 2000 V. Dispensing of the initiators 20 was several times faster with the trigger tube circuit. The tests were carried out without inductance or in series with the SCR-connected resistor - only with the resistor normally present in the layout of the circuit.
- the results of the experiment were such that 600 V and 30 ⁇ F detonated an initiator 20 with a lead up to 600 feet.
- the energy had to be supplied to the initiator very quickly, within less than about 1.0 ⁇ s.
- the preferred blasting machine is the trigger tube unit.
- a very fast SCR machine can be used if dv / dt is large enough to deliver the maximum voltage in less than 1.0 ⁇ s.
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Abstract
Elektrischer Zünder für Sprengkapseln (10) mit einer Basisladung (14) aus hochexplosivem Material, bei dem das Zündmittel (20) ein Verbindungsstück (40) aus energetischem Material, wie beispielsweise einen pn-Übergang oder einen LED-Chip aufweist, das in einem abgeschlossenen Kunststoff- oder Glasgehäuse (50) eingekapselt ist. Durch Anlegen eines Spannungsimpulses von über 500 V wird das Verbindungsstück (40) angeregt, einen elektrischen Lichtbogen zu bilden, der unter Abschluß bei hoher Temperatur und hohem Druck in einer exothermen Reaktion ein Plasma bildet, welches richtungsgesteuert aus dem Gehäuse ausbricht und unter Erhöhung von Druck und Temperatur in einem Zwischenraum (30) auf die Basisladung (14) wirkt und diese zur Detonation bringt. <IMAGE>Electrical detonator for detonators (10) with a base charge (14) made of highly explosive material, in which the ignition means (20) has a connecting piece (40) made of energetic material, such as a pn junction or an LED chip, which is in a sealed Plastic or glass housing (50) is encapsulated. By applying a voltage pulse of more than 500 V, the connecting piece (40) is excited to form an electric arc, which forms a plasma in an exothermic reaction at high temperature and high pressure, which breaks out of the housing in a direction-controlled manner and with increasing pressure and temperature in an intermediate space (30) acts on the base charge (14) and detonates it. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder für Sprengkapseln.The invention relates to an electrical detonator for detonators.
Beim Gebrauch von Sprengstoffen für den Ausbruch, den Streifenabbau im Bergwerk und andere Erdbewegungsarbeiten ist es üblich, in dem zu sprengenden Bereich mehrere Ladungen eines verhältnismäßig billigen Sprengstoffes zu verteilen und Zündkapseln zu verwenden, um die verschiedenen Ladungen alle explodieren zu lassen. Auf diese Weise kann zum Heben und Bewegen des zu sprengenden Gebietes ein verhältnismäßig billiges Sprengmaterial verwendet werden.When using explosives for the excavation, strip mining in the mine and other earthmoving work, it is common to distribute several charges of a relatively cheap explosive in the area to be detonated and to use detonators to cause the various charges to explode. In this way, a relatively cheap explosive material can be used to lift and move the area to be blasted.
Die Zündkapseln oder Zündladungen bestehen aus hochexplosivem Material; sie sind jedoch für normale Detonationsverfahren relativ unempfindlich und erfordern zu ihrer Initiierung eine Sprengkapsel. Die Detonation der Zündladungen initiiert dann die billigen Sprengstoffladungen.The primers or primers consist of highly explosive material; however, they are relatively insensitive to normal detonation methods and require an explosive device to initiate them. The detonation of the primer charges then initiates the cheap explosive charges.
Die Zündladungen können durch eine nichtelektrische Sprengschnur initiiert werden, die durch den zu sprengenden Bereich verlegt wird. Ein leichter zu kontrollierendes System verwendet jedoch elektrisch gezündete Sprengkapseln als Zündladungen. Diese elektrischen Sprengkapseln sind normalerweise zylindrische Metallbehälter oder-kartuschen, die einen unteren Teil oder eine Basisladung aus hochexplosivem Material wie beispielsweise Pentaerythritoltetranitrat oder Blei-Azid haben. Im oberen Teil der Kartusche befinden sich die Zündleitungen, die aus der Kartusche herausragen. Eine an die Zündleitungen angelegte Spannung führt zu einem abrupten Ausbruch des Initiators. Bisher erzeugte dieser abrupte Ausbruch eine 12R-Erhitzung eines Brückendrahtes, der direkt mit einem empfindlichen Sprengstoff in Verbindung stand, der manchmal als "Zündkopf"-Sprengmittel bezeichnet wurde. Wenn dieses Sprengmittel oder dieser Sprengstoff initiiert wird, detoniert das Pentaerythritoltetranitrat (PETN) und/oder das Blei-Azid der Basisladung. Diese Detonation initiiert dann die Zündladung, in die die Sprengkapsel eingebaut ist, so daß dann anschließend hierdurch das weniger teure, lose Sprengstoffmaterial der einzelnen, über das zu sprengende Feld im Abstand voneinander verteilten Ladungen initiiert wird.The primers can be initiated by a non-electric detonating cord that is routed through the area to be detonated. However, an easier to control system uses electrically ignited detonators as primers. These electrical detonators are usually cylindrical metal containers or cartridges that have a lower part or a base charge made of highly explosive material such as pentaerythritol tetranitrate or lead azide. The ignition cables, which protrude from the cartridge, are located in the upper part of the cartridge. A voltage applied to the ignition leads leads to an abrupt breakout of the initiator. To date, this abrupt outbreak has produced 1 2 R heating of a bridgewire that has been directly associated with a sensitive explosive, sometimes referred to as a "detonator" explosive. When this explosive or explosive is initiated, the pentaerythritol tetranitrate (PETN) and / or the lead azide of the base charge detonates. This detonation then initiates the primer charge in which the detonator is installed, so that the less expensive, loose explosive material of the individual charges, which are distributed over the field to be detonated, is then subsequently initiated.
Um eine Verzögerung zu erreichen, wird zwischen dem Zündkopf-Sprengstoff und der Basisladung ein Verzögerungssprengstoff angeordnet. Diese Zwischenladung steuert genau die Zeit zwischen dem abrupten Ausbruch der Zündeinrichtung und der Explosion der hochexplosiven Basisladung.To achieve a delay, a delay explosive is placed between the detonator explosive and the base charge. This intermediate charge controls exactly the time between the abrupt burst of the ignition device and the explosion of the highly explosive base charge.
Derartige elektrische Sprengkapseln werden zu Millionen auf der Welt zum Auslegen von Sprengfeldern für Erdbewegungen in der jeweils gewünschten, gesteuerten Weise, verwendet. Da die Initiierung der Sprengkapseln über einen Brückendraht durch 12R-Erhitzung erfolgt, kann ein Signal niedriger Spannung verwendet werden. Dies macht die Sprengkapseln anfällig gegen elektronische Zählmessungen (ECM), Hochfrequenzstörungen (RFI), elektromagnetische Störungen (EMI) und elektromagnetische Impulse (EMP). Da niedrige Spannungen diese Sprengkapseln initiieren können, kann elektrische Streuenergie, beispielsweise ein Blitz und eine elektrische Ausrüstung an den Sprengkapseldrähten eine Detonationsspannung induzieren. Dies verhinderte bisher, daß die Sprengfelder einen langen Zeitraum vor der Detonation mit Sprengkapseln belegt wurden.Such electrical detonators are used by millions around the world to lay out explosive fields for earthmoving in the desired, controlled manner. Since the initiation of the detonators via a bridging wire is done by 1 2 R heating, a low voltage signal can be used. This makes the detonators vulnerable to electronic count measurements (ECM), radio frequency interference (RFI), electromagnetic interference (EMI) and electromagnetic impulses (EMP). Because low voltages can initiate these detonators, stray electrical energy, such as lightning and electrical equipment, can induce a detonation voltage on the detonator wires. So far, this has prevented the detonators from being detonated a long time before detonation.
Da früher Sprengkapseln einen Anteil an hochexplosivem Material enthielten, wurden sie so eingestuft, daß die Art ihres Transportes beschränkt war. Außerdem waren die bisherigen elektrischen Sprengkapseln gegen Stoßdetonation etwas empfindlich. Auch waren diese vorhandenen Sprengkapseln infolge ihrer Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Impulsen, die eine Detonationsspannung induzieren konnten, notwendigerweise nicht kernhart. Außerdem waren ältere Sprengkapseln gegenüber Radarsignalen manchmal nicht unempfindlich. Alle diese Beschränkungen der Verwendung von elektrischen Standard-Sprengkapseln waren schon einige Zeit bekannt und mußten bei der Handhabung, dem Transport und der Verwendung dieser Sprengkapseln überall auf der Welt in Betracht gezogen werden. Es gab deshalb ein dringendes Bedürfnis nach einer elektrisch gezündeten Sprengkapsel, die gegenüber den vielen vorhandenen elektrischen und magnetischen Feldern und den Wechselfällen unempfindlich ist, die bei der Handhabung in der Sprengstoffindustrie auftreten. Aus diesem Grund haben viele Situationen dazu geführt, daß zu Gunsten von nichtelektrischen Systemen auf elektrische Sprengkapseln verzichtet wurde. Dies reduziert die Kontrolle und die Wirksamkeit der Sprengarbeit und war ein bedeutender Faktor für die Beschränkung des Verkaufserfolges von Sprengkapseln.Since detonators used to contain highly explosive materials, they were classified in such a way that their mode of transport was restricted. In addition, the previous electrical detonators were somewhat sensitive to shock detonation. Also, due to their sensitivity to electromagnetic pulses that could induce a detonation voltage, these existing detonators were not necessarily rock hard. In addition, older detonators were sometimes not insensitive to radar signals. All of these limitations on the use of standard electrical detonators have been known for some time and must be considered in the handling, transportation, and use of these detonators around the world. There was therefore an urgent need for an electrically detonated detonator that is insensitive to the many existing electrical and magnetic fields and the vicissitudes that occur in handling in the explosives industry. For this reason, many situations have led to electrical detonators being dispensed with in favor of non-electrical systems. This reduces the control and effectiveness of blasting and has been a significant factor in limiting the success of detonators.
Vor vielen Jahren war ein Sprengzünder vorgeschlagen worden, der als "Slapper" bekanntgeworden ist und ein flaches Aluminiumblech verwendete, um eine andere Kunststoffolie anzutreiben, die als "Flyer" bezeichnet wurde. Dieses theoretische Konzept wurde jedoch nicht bei elektrisch gezündeten Sprengkapseln verwendet und fand auch keinen Eingang in die Sprengkunst.Many years ago, an explosive device known as a "slapper" had been proposed that used a flat aluminum sheet to propel another plastic film called a "flyer". However, this theoretical concept was not used for electrically detonated detonators and was also not used in the art of blasting.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten elektrischen Zünder oder ein Zündsystem für eine elektrische Sprengkapsel zu schaffen, die gegenüber Umwelteinflüssen, insbesondere magnetischen und elektrischen Feldern unempfindlich und nicht stoßempfindlich ist und die bei allen normalen Umweltbedingungen sicher transportiert und verwendet werden kann und die billig herzustellen und leicht zu gebrauchen ist.The object of the invention is to provide an improved electrical detonator or an ignition system for an electrical detonator, which is insensitive to environmental influences, in particular magnetic and electrical fields and not sensitive to shock, and which can be safely transported and used in all normal environmental conditions and which can be produced cheaply and is easy to use.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch eine elektrisch zündbare Zünd- oder Sprengkapsel gelöst, die eine Basisladung aus hochexplosivem Material, wie Blei-Azid oder Pentaerythritoltetranitrat (PETN) und einen Initiator enthält, der beim Anlegen einer ausgewählten Spannung einen abrupten Ausbruch erzeugt, welcher die hochexplosive Basisladung detonieren läßt. Bei einer elektrisch zündbaren Sprengkapsel dieser Art besteht die Erfindung in einer Verbesserung im Bereich des Initiators oder des Zündmittels. Nach der Erfindung weist das Zündmittel eine Berührungsfläche (Junction) aus energetischem Material auf. Hierunter wird ein Material verstanden, das einen elektrischen Lichtbogen erzeugt, wenn es einem hohen Spannungsimpuls unterworfen wird, der aufgrund einer Kondensatorentladung eine beträchtliche Verweilzeit hat. Die elektrische Energie des Lichtbogens bleibt erhalten, da der Lichtbogen in der Umschließung des Gehäuses oder des Behältnisses zurückgehalten wird.This object is achieved with the invention solved an electrically ignitable detonator or detonator, which contains a basic charge made of highly explosive material, such as lead azide or pentaerythritol tetranitrate (PETN) and an initiator that generates an abrupt outbreak when a selected voltage is applied, which detonates the highly explosive basic charge. In the case of an electrically ignitable detonator of this type, the invention consists in an improvement in the area of the initiator or the primer. According to the invention, the ignition means has a contact surface (junction) made of energetic material. This is understood to mean a material that generates an electric arc when it is subjected to a high voltage pulse that has a considerable dwell time due to a capacitor discharge. The electrical energy of the arc is retained because the arc is retained in the enclosure of the housing or the container.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das energetische Material ein pn-Übergang (PN junction) oder ein Chip mit einer licht emittierenden Diode (LED-chip) in einem Standard-Epoxydharz- oder Glasgehäuse der Bauart, wie sie von der Firma Panasonic unter der Bezeichnung P380 (LN264CP) verkauft wird. Andere LED-Chips, die pn-Übergänge aufweisen, sind beispielsweise in den US-Patentschriften Nrn. 4 412 234, 4 447 825 und 4 920 404 beschrieben. Ein Gehäuse für ein LED-Chip ist im US-Patent 4 907 044 erläutert.According to a preferred embodiment of the invention, the energetic material is a pn junction (PN junction) or a chip with a light-emitting diode (LED chip) in a standard epoxy resin or glass housing of the type such as that manufactured by Panasonic under the Designation P380 (LN264CP) is sold. Other LED chips that have pn junctions are described, for example, in U.S. Patent Nos. 4,412,234, 4,447,825, and 4,920,404. A package for an LED chip is described in U.S. Patent 4,907,044.
Es gibt andere energetische Materialien, Metall und Halbleiter, bei denen ein kapazitiver elektrischer Impuls von hoher Spannung in der Berührungs- oder Übergangsfläche einen Lichtbogen erzeugt, der unter Abschluß solange gehalten werden kann, bis er durch einen Verschluß, wie er beispielsweise in dem klaren Epoxyd- oder Glasgehäuse einer Standard LED-Einrichtung vorliegt, in ein Plasma umgewandelt wird. Zu dem Zündmittel gehört die Fläche aus energetischem Material, wie sie weiter oben definiert worden ist. Diese Berührungsfläche ist in einem Kunststoff- oder Glasabschlußgehäuse eingekapselt, beispielsweise in einem Standard-Epoxydgehäuse welches den LED-Chip in einer Standard-LED Vorrichtung umgibt.There are other energetic materials, metals, and semiconductors in which a high voltage capacitive electrical pulse in the contact or transition surface creates an arc that can be held closed until it is closed by a seal such as that found in the clear epoxy - Or glass housing of a standard LED device is present, is converted into a plasma. The ignition means includes the area made of energetic material as defined above. This contact surface is encapsulated in a plastic or glass cover housing, for example in a standard epoxy housing which surrounds the LED chip in a standard LED device.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das die Berührungsfläche aus energetischem Material umgebende Abschlußgehäuse mit einem richtungssteuernden Aufteilmittel versehen, das einer ausgewählten Richtung zugewandt ist und von der Berührungsfläche einen wirksamen Abstand hat, der wesentlich kleiner ist als die restliche Dikke des Aufteilmittels, welche die Berührungsfläche umgibt. Auf diese Weise hat ein Bereich des Kunststoff- oder Glasabschlußgehäuses eine verringerte Dicke. Wenn deshalb ein Spannungsimpuls, der eine hohe Anfangsspannung hat und durch Kapazitanz gehalten wird, über die Berührungsfläche geführt wird, wird diese Berührungsfläche in einen elektrischen Lichtbogen umgewandelt. Dieser Lichtbogen bleibt eingeschlossen, bis er durch eine begrenzte, exotherme Reaktion unter hoher Temperatur und hohem Druck in ein Plasma umgewandelt wird.According to a further feature of the invention, the end housing surrounding the contact area made of energetic material is provided with a direction-controlling dividing means which faces a selected direction and is at an effective distance from the contact area which is considerably smaller than the remaining thickness of the dividing means, which is the contact area surrounds. In this way, an area of the plastic or glass end housing has a reduced thickness. Therefore, if a voltage pulse that has a high initial voltage and is held by capacitance is passed over the contact area, this contact area is converted into an electric arc. This arc remains trapped until it is converted to plasma by a limited, exothermic reaction at high temperature and pressure.
Nach der Erfindung wird der Spannungsimpuls durch eine Zündmaschine erzeugt, die von einem steuerbaren Siliziumgleichrichter SCR für Spannungen bis über 1000 Volt und mit einem Trigger für Schaltkreise höherer Spannungen betätigt wird.According to the invention, the voltage pulse is generated by an ignition machine, which is actuated by a controllable silicon rectifier SCR for voltages up to more than 1000 volts and with a trigger for circuits with higher voltages.
Der Impuls hat eine Spannung über 500 Volt. Er wird eine Zeitlang durch Kapazitanz gehalten. Diese Lichtbogenhaltezeit ist im allgemeinen kürzer als etwa 10 bis 30 us. Der Spannungsimpuls geht sofort in die hohe Anfangsspannung über und wird dann durch die Kapazität der Maschine mindestens 5 bis 10 us gehalten, bevor die Spannung auf annähernd 50 % ihres Anfangswertes abfällt. Hierdurch wird die elektrische Lichtbogenenergie, die von dem Anfangsstrom erzeugt wurde, den die hohe Anfangsspannung des Spannungsimpulses hat fließen lassen, aufrechterhalten, um den Lichtbogen zu halten, wie dies bei einer elektrischen Lichtbogenschweißmaschine der Fall ist. Da dieser Lichtbogen von dem harten Kunststoff- oder Glasgehäuse eingeschlossen ist, steigt die Temperatur im Inneren des elektrischen Lichtbogens an. Durch eine exotherme Reaktion steigt auch der Druck, so daß sich ein Plasma bildet, welches schließlich das richtungssteuernde Aufteilmittel zerreißt.The pulse has a voltage above 500 volts. It is held for a while by capacitance. This arc hold time is generally less than about 10 to 30 microseconds. The voltage pulse immediately changes to the high initial voltage and is then held by the capacity of the machine for at least 5 to 10 us before the voltage drops to approximately 50% of its initial value. This maintains the electric arc energy generated by the initial current that the high initial voltage of the voltage pulse has caused to flow to hold the arc, as is the case with an electric arc welding machine. Since this arc is enclosed by the hard plastic or glass housing, the temperature inside the electric arc rises. An exothermic reaction also increases the pressure, so that a plasma is formed which finally tears the direction-controlling distribution means.
Um diese Zerreißaktion sicherzustellen, ist der wirksame Abstand oder die Dicke des Aufteilmittels an der Berührungsfläche dick genug, um die exotherme Reaktion solange abzuschließen, bis sich das Plasma bildet und dünn genug, um dem Plasma den Durchbruch an der gesteuerten Aufteilfläche oder Trennwand zu erlauben. Das Plasma, das sich durch die aufrechterhaltene, unter Verschluß befindliche, elektrische Lichtbogenenergie bildet, dringt durch die Trennwand einen vorgegebenen Abstand weit in der ausgewählten Richtung ein, die durch die Richtungsvorgabe der gesteuerten Trennwand bestimmt wird. Diese Plasmasäule wird durch die Abschlußwand getrieben, wobei sie ein Hohlladungsphänomen benutzt und eine Säule von hoher Stoßkraft, hoher Temperatur und hoher Energie erzeugt, die von der aufrechterhaltenen exothermen Reaktion an der energetischen Metallverbindung ausgeht.To ensure this tearing action, the effective spacing or thickness of the partitioning agent on the contact surface is thick enough to complete the exothermic reaction until the plasma forms and thin enough to allow the plasma to break through on the controlled partitioning surface or partition. The plasma, which is formed by the electrical arc energy which is maintained under lock and key, penetrates through the partition wall a predetermined distance far in the selected direction, which is determined by the directional specification of the controlled partition wall. This plasma column is driven through the end wall, using a shaped charge phenomenon and producing a column of high impact, high temperature and high energy which results from the sustained exothermic reaction on the energetic metal compound.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Basisladung in den Sprengkapseln in der zuvor erwähnten ausgewählten Richtung befestigt und von der zerrissenen Trennwand in einem Abstand angeordnet ist, der kleiner ist als der vorgegebene Abstand, den das von der exothermen Reaktion getriebene Plasma durchläuft. Hierdurch treffen die verdampften Gase und/oder verdampften Metalle, die mit hoher Stoßwirkung, hoher Energie und hohem Druck im Inneren der Säule von der Lichtbogenenergiefläche kommen, auf die hochexplosive Basisladung und lassen entweder das Blei-Azid oder das PETN detonieren. Blei-Azid ist verhältnismäßig empfindlich und in einem vorgegebenen Abstand angeordnet, so daß es von der von der Trennwand kommenden Plasmasäule unmittelbar beaufschlagt wird und detoniert. Blei-Azid ist stoßempfindlich. PETN ist ein weniger empfindlicher, hoch explosiver Sprengstoff. Wenn man nur PETN verwendet, kann ein längerer Spannungsimpuls verwendet werden, um den elektrischen Lichtbogen für einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, so daß der Druck in dem Abstandsraum oder Hohlraum soweit ansteigt, daß ein Anstieg von Temperatur und Druck die Folge ist. Die Detonation des verhältnismäßig wenig empfindlichen PETN wird durch Druck und Hitze ebensogut erreicht wie durch Nano- und Mikrogeschwindigkeitsaufprall der Plasmasäule, d.h. durch Hochgeschwindigkeitsaufprall auf das PETN.It is particularly expedient if the base charge is fastened in the detonators in the aforementioned selected direction and is arranged at a distance from the torn partition wall that is smaller than the predetermined distance that that from the exothermic reaction driven plasma goes through. As a result, the vaporized gases and / or vaporized metals, which come from the arc energy surface with high impact, high energy and high pressure inside the column, hit the highly explosive base charge and detonate either the lead azide or the PETN. Lead azide is relatively sensitive and is arranged at a predetermined distance, so that it is immediately impacted and detonated by the plasma column coming from the partition. Lead azide is sensitive to shock. PETN is a less sensitive, highly explosive explosive. If only PETN is used, a longer voltage pulse can be used to maintain the electric arc for a longer period of time so that the pressure in the space or cavity increases to the extent that an increase in temperature and pressure results. The detonation of the relatively less sensitive PETN is achieved by pressure and heat as well as by nano- and micro-speed impact of the plasma column, ie by high-speed impact on the PETN.
Nach der Erfindung wird der pn-Übergang durch einen Spannungsimpuls von hoher Energie aktiviert, der einen elektrischen Lichtbogen erzeugt und diesen elektrischen Lichtbogen dadurch aufrechterhält, daß elektrische Energie von der Zündmaschine in den Lichtbogen zugeführt wird. Der Lichtbogen oder das Plasma wird durch fortwährende Infusion von hoher Energie gehalten, wobei die Spannung hoch und die Kapazität verhältnismäßig hoch gehalten wird. Diese Technik der Aufrechterhaltung der Energie kann mit einer Zündmaschine durchgeführt werden, die etwa 1 bis 4 kV leistet. Eine solche Maschine hält annähernd 50 % der Anfangsspannung im Lichtbogen für 5 - 10 /1.S aufrecht. Die Kapazität steigt auf 10 - 20 uF an, so daß das von dem aufrechterhaltenen Spannungsimpuls geschaffene Plasma eine Hochgeschwindigkeitsstoßenergie abgibt, wenn das Plasma die im Abstand angeordnete Basisladung der elektrischen Sprengkapsel erreicht. Hierdurch nimmt die Erfindung ein ununterbrochenes Plasma vorweg. Außerdem ist eine Trennwand oder eine andere Einrichtung vorgesehen, um das Plasma zu fokussieren oder zu richten. Dies kann durch eine Standardelektrode in einem LED-Gehäuse, durch eine dem Gehäuse hinzugefügte Rückenplatte und /oder durch einen geformten Hohlraum in der richtungssteuernden Trennwand erreicht werden. Hierbei kann der geformte Hohlraum eine solche gewünschte Gestalt haben, daß er den Materialstrahl einer wohlbekannten Hohlladung durch die Trennwand in Richtung auf die Basisladung strömen läßt.According to the invention, the pn junction is activated by a voltage pulse of high energy, which generates an electrical arc and maintains this electrical arc by supplying electrical energy from the igniter into the arc. The arc or plasma is held by continuous infusion of high energy, keeping the voltage high and the capacity relatively high. This energy maintenance technique can be carried out with a blasting machine that provides approximately 1 to 4 kV. Such a machine maintains approximately 50% of the initial arc voltage for 5 - 10 /1.S. The capacitance rises to 10-20 uF so that the plasma created by the sustained voltage pulse emits high speed surge energy when the plasma reaches the spaced base charge of the electrical detonator. In this way, the invention anticipates an uninterrupted plasma. A partition or other means is also provided to focus or direct the plasma. This can be achieved by a standard electrode in an LED housing, by a back plate added to the housing and / or by a shaped cavity in the direction-controlling partition. Here, the shaped cavity may have a desired shape such that it allows the stream of material of a well-known shaped charge to flow through the partition toward the base charge.
Bei Anwendung der Erfindung kann die Basisladung ein Standard-Stoßrohr, PETN, Blei-Azid od.dgl. sein. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Basisladung auch mit einer Metalltrennwand, beispielsweise einer Schicht Kupfer bedeckt sein, durch die die Plasmasäule hindurchdringt, um die Basisladung detonieren zu lassen. Hierbei sind dann zwei separate und verschiedene Sicherheitsbarrieren vorgesehen. Die erste oder Primär-Barriere ist das Kapselgehäuse. Dieses Gehäuse kann nicht zerreißen, bevor das Plasma gebildet wird. Das Plasma kann nicht ohne den Einsatz eines Spannungsimpulses entstehen, der eine hohe Anfangsspannung hat, die für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten wird. Das Plasma wird dadurch erzeugt, daß dem anfänglich erzeugten Lichtbogen fortwährend elektrische Energie zugeführt wird derart, daß die elektrische Lichtbogenenergie in dem abgeschlossenen Gehäuse den Aufbau von Druck und Temperatur einleitet, bis sich ein Plasma bildet. Nach der Bildung des Plasmas wird die Trennwand von reduzierter Größe sofort zerrissen, so daß das Plasma in einer geraden Linie und in einer vorher ausgewählten Richtung, die von der Ausbildung und Orientierung der Trennwand gesteuert wird, austritt. Hierbei leitet die Trennwand das Plasma gegen die zweite Sicherheitstrennwand, die die explosive Basisladung bedeckt. Diese beiden Barrieren können nicht dadurch zerstört werden, daß die Elektroden der Sprengkapsel elektromagnetischen Streufeldern oder -signalen ausgesetzt sind.When using the invention, the basic charge can be a standard shock tube, PETN, lead azide or the like. be. In another embodiment of the invention, the base charge can also be covered with a metal partition, for example a layer of copper, through which the plasma column penetrates in order to detonate the base charge. Two separate and different security barriers are then provided. The first or primary barrier is the capsule housing. This housing cannot tear before the plasma is formed. The plasma cannot arise without the use of a voltage pulse that has a high initial voltage that is maintained for an extended period of time. The plasma is generated by continuously supplying electrical energy to the initially generated arc such that the electrical arc energy in the sealed housing initiates the build-up of pressure and temperature until a plasma is formed. After the formation of the plasma, the partition of reduced size is immediately torn, so that the plasma emerges in a straight line and in a preselected direction, which is controlled by the formation and orientation of the partition. Here, the partition directs the plasma against the second safety partition that covers the explosive base charge. These two barriers cannot be destroyed by the electrodes of the detonator being exposed to stray electromagnetic fields or signals.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Standard-LED-Vorrichtung, welche den pn-Übergang oder den eingebetteten Chip enthält und in klarem Epoxydharz oder Glas eingekapselt ist, dadurch modifiziert, daß die Oberfläche der Vorrichtung abgeschliffen ist, bis zwischen der Berührungsfläche und der dem LED-Gehäuse zunächst liegenden Fläche eine Dicke von 1/32" bis 3/32" übrig bleibt. Diese dünne Wandung definiert den Zerreißpunkt des Abschlußgehäuses. In der Praxis beträgt dieser Abstand annähernd 1/16".In another embodiment of the invention, the standard LED device, which contains the pn junction or the embedded chip and is encapsulated in clear epoxy or glass, is modified by grinding the surface of the device until between the contact surface and the The area initially lying on the LED housing has a thickness of 1/32 "to 3/32". This thin wall defines the tear point of the end housing. In practice, this distance is approximately 1/16 ".
Derartige LED-Vorrichtungen haben eine im wesentliche konkave Anodenoberfläche, welche den Chip aus energetischem Material trägt, der das emittierte Licht erzeugt. Als Kathode wird ein Golddraht verwendet. Dieser Golddraht leitet den elektrischen Spannungsimpuls zum Initiieren des elektrischen Lichtbogens, wenn ein Spannungsimpuls, wie mit der Erfindung vorgeschlagen, dem LED-Gehäuse zugeführt wird. Das Gold verdampft, wenn die Berührungsfläche den Lichtbogen erzeugt. Dem elektrischen Lichtbogen fortwährend zugeführte Energie erzeugt nicht nur ein Plasmagas, sondern auch ein Plasma, das verdampftes Gold enthält. Wenn Gold verdampft, expandiert es bekanntlich annähernd auf das 30000-fache. Dieser Golddampf vergrößert zusammen mit dem Gasplasma, das in dem in einem abgeschlossenen Bereich aufrechterhaltenen Lichtbogen erzeugt wird, die Stoß- und Energiehöhe des Plasmas, wenn es auf die zweite Sicherheitsbarriere über der Basisladung trifft. Falls die Trennwand auf dem LED-Gehäuse kleiner ist als etwa 1/32", kann das Plasma von dem Lichtbogen nicht erzeugt werden, da dann dort ein Kühleffekt oder ein Einwandern von Gas durch die dünne Trennwand stattfinden kann. Es wurde festgestellt, daß die die Richtung steuernde Trennwand, die durch Abschleifen der Fläche oder Oberseite des LED-Gehäuses erzeugt wird, eine solche Dicke haben muß, daß sie den Abschluß des elektrischen Lichtbogens solange sicherstellt, bis die Energie in dem abgeschlossenen Lichtbogen ein Plasma erzeugt, das dann durch die absichtlich reduzierte Fläche des LED-Gehäuses ausbricht.Such LED devices have a substantially concave anode surface that carries the chip of energetic material that generates the emitted light. A gold wire is used as the cathode. This gold wire conducts the electrical voltage pulse to initiate the electric arc when a voltage pulse, as proposed by the invention, is supplied to the LED housing. The gold evaporates when the interface creates the arc. Energy continuously supplied to the electric arc generates not only a plasma gas, but also a plasma that contains vaporized gold. As gold vaporizes, it is known to expand approximately 30,000 times. This gold vapor increases together with the gas plasma that is contained in a sealed Area maintained arc is generated, the impact and energy level of the plasma when it hits the second safety barrier over the base charge. If the partition on the LED housing is smaller than about 1/32 ", the plasma cannot be generated by the arc, since a cooling effect or gas migration can then take place there through the thin partition. It has been found that the the direction-controlling partition, which is generated by grinding the surface or top of the LED housing, must have such a thickness that it ensures the termination of the electric arc until the energy in the closed arc generates a plasma, which is then by the intentionally reduced area of the LED housing breaks out.
Es ist verständlich, daß man einen Standard-Brückendraht mit einer Rückenplatte verwendet, die in klarem, hartem Kunststoff oder in Glas eingebettet ist und die reduzierte Trennwand aufweist, die am Brückendraht vorgesehen ist. Der Draht muß aus energetischem Material bestehen, damit er zuerst einen elektrischen Lichtbogen und dann ein Plasma entstehen läßt, während der Lichtbogen über 5 - 30 us aufrechterhalten wird. Die Rückenplatte ist eine der Kraft entgegenwirkende Platte, wie beispielsweise die Anode einer Standard-LED-Vorrichtung. Die Rückplatte sorgt dafür, daß sich das Plasma in der Übergangsschicht bildet, um durch die Trennwand hindurch und in Richtung auf die hochexplosive Grundladung in der elektrischen Sprengkapsel herauszubrechen.It is understood that a standard bridge wire is used with a backplate that is embedded in clear, hard plastic or glass and has the reduced bulkhead that is provided on the bridge wire. The wire must be made of energetic material so that it first creates an electric arc and then a plasma while maintaining the arc for 5-30 us. The back plate is a force counteracting plate, such as the anode of a standard LED device. The backplate ensures that the plasma forms in the transition layer in order to break out through the partition and towards the highly explosive basic charge in the electrical detonator.
Nach der Erfindung muß zur Erzeugung des Plasmas der elektrische Lichtbogen abgeschlossen sein, während die Lichtbogenenergie im Inneren des glasartigen Kapselgehäuses kontinuierlich ansteigt. Das entstehende Plasma bricht durch die Gehäusetrennwand hindurch und verursacht die Detonation der Basisladung. Das Blei-Azid könnte natürlich auch an der Oberseite entweder eine Kupferschicht aufweisen oder in irgend einer Weise gekapselt sein, um eine Detonation zu verhüten, ausgenommen eine Detonation durch das Plasma, welches durch die zweite Barriere über die Grundladung getrieben wird.According to the invention, the electric arc must be completed to generate the plasma, while the arc energy inside the glass-like capsule housing rises continuously. The resulting plasma breaks through the housing partition and causes the basic charge to detonate. The lead azide could, of course, either have a copper layer on the top or be encapsulated in some way to prevent detonation, except for detonation by the plasma which is driven through the second barrier across the base charge.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung könnte das energetische Material auch ein Metall sein, beispielsweise bestimmte Metalle, die als Brückendraht zur Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens benutzt werden, der dann unter Abschluß in einem Glas- oder hartem Kunststoffgehäuse in das Plasma umgewandelt wird. Das Plasma zerreißt das Gehäuse und veranlaßt schließlich die Detonation der Sprengkapsel.In another embodiment of the invention, the energetic material could also be a metal, for example certain metals, which are used as a bridging wire for generating an electric arc, which is then converted into the plasma in a glass or hard plastic housing. The plasma tears the housing and finally detonates the detonator.
Das erste Initiatorsystem der Erfindung ist die Bildung eines Plasmas, wobei zunächst ein elektrischer Lichtbogen erzeugt und der elektrische Lichtbogen mit elektrischer Energie gespeist wird, während der Lichtbogen in einem abgeschlossenen Raum gehalten wird, so daß die dem elektrischen Lichtbogen zugeführte Energie nicht durch Strahlung, Leitung oder Konvektion entweicht. Die Bildung des elektrischen Lichtbogens im Inneren eines abgeschlossenen Kunststoff- oder Glasgehäuses verhindert Wärmeverluste und erlaubt der Hitze, dem Druck und der Energie des Lichtbogens sich im Inneren der abgeschlossenen Kammer oder des Gehäuses aufzubauen, bis er aus dem Gehäuse ausbricht. Hierbei ist das Gehäuse so gestaltet, daß die Eruption sich in einer vorher ausgewählten Richtung vollzieht und dem Plasma eine Richtung gibt. Diese Ausrichtung wird durch eine der Ladung angepaßte Ausnehmung in der Gehäusetrennwand verbessert. Diese Trennwand, durch die die Eruption erfolgt, ist dünn; sie hat jedoch eine konkave Gestalt, um die Wirkung einer Hohlladung oder den monroeartigen Effekt zu erzielen.The first initiator system of the invention is the formation of a plasma, whereby an electric arc is first generated and the electric arc is supplied with electrical energy while the arc is kept in a closed space, so that the energy supplied to the electric arc is not by radiation, conduction or convection escapes. Formation of the electric arc inside a sealed plastic or glass case prevents heat loss and allows the heat, pressure and energy of the arc to build up inside the sealed chamber or case until it breaks out of the case. Here, the housing is designed so that the eruption takes place in a previously selected direction and gives the plasma a direction. This alignment is improved by a recess in the housing partition that is adapted to the load. This partition, through which the eruption occurs, is thin; however, it has a concave shape in order to achieve the effect of a shaped charge or the monro-like effect.
Das eingekapselte Material, d.h. das Epoxydharz oder Glas, haftet unmittelbar sowohl an dem pn-Übergang oder Chip, als auch an den Leitungsdrähten der LED-Vorrichtung, so daß die exotherme Reaktion innerhalb einer stark isolierten, kontrollierten Kammer abläuft. Dieses Einschließen und das Vorsehen einer richtungssteuernden Trennwand schafft das gerichtete Plasma.The encapsulated material, i.e. the epoxy, or glass, adheres directly to both the pn junction or chip and the lead wires of the LED device so that the exothermic reaction takes place within a highly insulated, controlled chamber. This confinement and the provision of a directional partition creates the directional plasma.
Die hochexplosive Basisladung ist im Abstand von der Trennwand angeordnet. Dieser Abstand ist so groß, daß der von dem Plasma erzeugte Strahl mit dem Hohlladungseffekt eine hohe Stoßenergie aufweist, wenn er auf die im Abstand angeordnete Basisladung trifft. Wenn in dieses Plasmametall, beispielsweise eine Auskleidung eingeschlossen ist, ist das Fluid nicht viskos. Hierdurch werden die Stoßeigenschaften des Plasmas vergrößert, wenn es auf die mit Zwischenraum angeordnete Basisladung trifft. Dieser Volumen-Zwischenraum, durch den das Plasma hindurchgeht, stellt eine zweite Reaktionskammer dar. Diese hohle Kammer bewirkt einen Dieseleffekt, und erlaubt eine Druckerhöhung, so daß das Gas in der Zwischenkammer einen erhöhten Druck erreicht. Dieser Druck wirkt auf die hochexplosive Basisladung. Wie weiter oben dargelegt, erlaubt diese zweite Zwischenkammerreaktion die Verwendung eines weniger empfindlichen, hochexplosiven Sprengstoffes für die Basisladung in der Sprengkapsel.The highly explosive base charge is located at a distance from the partition. This distance is so large that the beam generated by the plasma with the shaped charge effect has a high impact energy when it strikes the basic charge arranged at a distance. If, for example, a lining is enclosed in this plasma metal, the fluid is not viscous. As a result, the impact properties of the plasma are increased when it strikes the basic charge arranged with a gap. This volume space through which the plasma passes is a second reaction chamber. This hollow chamber causes a diesel effect and allows an increase in pressure so that the gas in the intermediate chamber reaches an increased pressure. This pressure affects the highly explosive base charge. As stated above, this second inter-chamber reaction allows the use of a less sensitive, highly explosive explosive for the base charge in the detonator.
Um sicherzustellen, daß der Strahl oder das Plasma aus dem Lichtbogenenergiebereich in einer genau festgelegten Richtung strömt, kann die Trennwand einen Bruchpunkt, beispielsweise eine geätzte Linie aufweisen. Hierdurch wird das Hochenergieplasma, das durch den Monroe-Effekt, durch eine Fokussiervorrichtung oder durch beide fokussiert wird, in eine gerade Linie ausgerichtet und fokussiert, welche die hochexplosive Basisladung schneidet.In order to ensure that the beam or plasma flows from the arc energy range in a precisely defined direction, the partition wall can have a break point, for example an etched line. As a result, the high energy plasma, which is focused by the Monroe effect, by a focusing device or by both, is aligned in a straight line and focused, which intersects the highly explosive base charge.
Obgleich die Erfindung bis hierhin mit einem Standard-LED-Gehäuse beschrieben wurde, kann sie jedoch auch eine linienförmige LED, beispielsweise eine Panasonic P389 (LN2G) verwenden. Diese Art von LED-Vorrichtung weist ebenfalls einen pn-Übergang zwischen zwei Linearelektroden auf. Wenn das Plasma nach der Erfindung erzeugt wird, wird es von der linearen LED-Vorrichtung radial nach außen gerichtet. Um das Hochenergieplasma zu steuern oder zu fokussieren, wird ein Teil der die LED umgebenden Umfangswand in ihrer Dicke reduziert. Hierdurch geht das Plasma direkt durch diesen Teil des Gehäusematerials hinaus, welches in jede Richtung zielen kann, um einen im Abstand angeordneten hochexplosiven Sprengstoff zu zünden. Die Detonation des hochexplosiven Sprengstoffes beruht primär auf Stoßwirkung und ist nicht notwendigerweise eine Temperaturreaktion. Die Reaktion, die in dem Zwischenraum zwischen dem Initiator und der Basisladung auftritt, hat eine größere Wirkung, da die Zeit länger und die in den elektrischen Lichtbogen geleitete Energie größer ist. Diese zweite Detonation kann wichtiger werden, wenn mehrere Initiatoren einzelne Plasmasäulen in eine Kammer leiten, die oberhalb der Sprengstoffbasisladung angeordnet ist. Da alle Plasmasäulen in diese Abteilung oder Kammer gerichtet sind, erhöht sich die Temperatur und der Druck in dieser Kammer derart drastisch, daß die eigentliche Explosion der Basisladung durch die zweite Detonation vergrößert werden kann.Although the invention has so far been described with a standard LED housing, it can also use a linear LED, for example a Panasonic P389 (LN2G). This type of LED device also has a pn junction between two linear electrodes. When the plasma is generated according to the invention, it is directed radially outwards by the linear LED device. To control or focus the high-energy plasma, part of the peripheral wall surrounding the LED is reduced in thickness. As a result, the plasma passes directly through this part of the housing material, which can be aimed in any direction in order to detonate a highly explosive explosive arranged at a distance. The detonation of the highly explosive explosive is primarily based on impact and is not necessarily a temperature reaction. The reaction that occurs in the gap between the initiator and the base charge has a greater effect because the time is longer and the energy conducted into the electric arc is greater. This second detonation may become more important if multiple initiators direct individual plasma columns into a chamber that is located above the explosive base charge. Since all plasma columns are directed into this compartment or chamber, the temperature and the pressure in this chamber increase so drastically that the actual explosion of the base charge can be increased by the second detonation.
Die Form des Spannungsimpulses kann verändert werden, um den Lichtbogen und das durch die exotherme Reaktion erzeugte Plasma zu steuern. Bei Verwendung einer hohen Anfangsspannung und einer niedrigen Haltekapazität bewirkt der Impuls ein rasches Abfallen der Energie von den Kondensatoren in den Zündmaschinen. Dies erzeugt einen plötzlichen Ausbruch der Lichtbogenenergie in dem abgeschlossenen Bereich. Diese Wirkung ist ein abrupter Spannungsimpuls. Eine höhere kapazitive Reaktanz in der Zündmaschine verlängert die Länge des Hochspannungsteiles des Spannungsimpulses. Eine reduzierte Anfangsspannung verringert den Betrag der Anfangsenergie, die den elektrischen Lichtbogen sich bilden läßt. Infolgedessen werden die Anfangsspannung und die die Größe der Spannung aufrechterhaltende Kapazität in der Zündmaschine so gewählt, daß die Initiierung des elektrischen Lichtbogens und die Zeitdauer gesteuert werden kann, während der dem Lichtbogen zur Bildung des Plasmas Energie zugeführt wird. Die Temperatur, der Druck, die kinetische Energie und andere Faktoren in dem geschlossenen Bereich werden von der Anfangsspannung und der Zeitdauer beeinflußt, während der der Strom durch den Spannungsimpuls zugeführt wird. Die Anfangsspannung muß ausreichend sein, um in dem energetischen Material einen Lichtbogen zu erzeugen. Es wurde gefunden, daß hierzu mindestens ungefähr 600 V und vorzugsweise im Bereich von 1 - 4 kV notwendig sind. Die Kapazität sollte so groß sein, daß die Spannung mindestens 10 - 20 us lang auf über 50 % gehalten wird. Auf diese Weise wird der Lichtbogen gebildet und für eine längere Zeit gehalten, die ausreicht, um innerhalb des abgeschlossenen Bereiches ein Plasma sich bilden zu lassen.The shape of the voltage pulse can be changed to control the arc and the plasma generated by the exothermic reaction. When using a high initial voltage and a low holding capacity, the pulse causes the energy from the capacitors in the detonators to drop rapidly. This creates a sudden burst of arc energy in the confined area. This effect is an abrupt voltage pulse. A higher capacitive reactance in the ignition machine extends the length of the high voltage part of the voltage pulse. A reduced initial voltage reduces the amount of initial energy that the electric arc can form. As a result, the starting voltage and the magnitude of the voltage maintaining capacity in the igniter are chosen so that the initiation of the electric arc and the length of time during which energy is supplied to the arc to form the plasma can be controlled. The temperature, pressure, kinetic energy and other factors in the closed area are affected by the initial voltage and the length of time that the current is supplied by the voltage pulse. The initial voltage must be sufficient to create an arc in the energetic material. It has been found that at least about 600 V and preferably in the range of 1-4 kV are necessary for this. The capacitance should be large enough to keep the voltage above 50% for at least 10-20 us. In this way, the arc is formed and held for a longer period of time which is sufficient to allow a plasma to form within the closed area.
Die elektrischen Parameter des elektrischen Spannungsimpulses, der bei der Bildung der exothermen Reaktion zum Umwandeln der elektrischen Lichtbogenenergie in ein Plasma für den Ausbruch durch das geschlossene Gehäuse gebraucht wird, werden so gesteuert, daß die Energie für die gewünschte Anzahl von zu detonierenden Sprengkapseln erzeugt wird. Die Kapazität liegt vorzugsweise im allgemeinen im Bereich von weniger als 0,1 uF bis zu einem bevorzugten Bereich von 10 - 20 uF. Dieser Spannungsimpuls hält das Plasma aufrecht, auch nachdem der Trennwanddurchbruch erfolgt ist.The electrical parameters of the electrical voltage pulse used in the formation of the exothermic reaction to convert the electrical arc energy into a plasma for breakout through the closed housing are controlled to produce the energy for the desired number of detonators to be detonated. The capacitance is preferably generally in the range of less than 0.1 uF to a preferred range of 10-20 uF. This voltage pulse maintains the plasma even after the partition breakthrough has occurred.
Wenn die Anfangsspannung des Impulses ansteigt, wird die Zeitdauer des Impulses kleiner unter der Voraussetzung, daß die Kapazität gleichbleibt. Wenn die Kapazität größer wird, wird die Zeitdauer des Impulses auch größer. Auf diese Weise werden die Parameter des elektrischen Spannungsimpulses gesteuert, um die Eigenschaft des Plasmas genau zu bestimmen; die Erfindung bezieht jedoch nur die Bildung des Plasmas ein, das durch das geschlossene Gehäuse ausbricht und die hochexplosive Basisladung einer Sprengkappe beaufschlagt. Die hohe Energie baut einen Druck auf, der durch das Gehäuse entweicht, wenn der exotherme Prozeß abläuft. Der Einschluß des Lichtbogens ist deshalb wesentlich für die Bildung des notwendigerweise gerichteten Plasmas.As the initial voltage of the pulse rises, the duration of the pulse becomes shorter provided the capacitance remains the same. As the capacity increases, the duration of the pulse also increases. In this way the parameters of the electrical voltage pulse are controlled in order to precisely determine the property of the plasma; however, the invention only relates to the formation of the plasma which breaks out through the closed housing and acts on the highly explosive base charge of a detonator cap. The high energy builds up a pressure that escapes through the housing when the exothermic process takes place. The inclusion of the arc is therefore essential for the formation of the necessarily directed plasma.
Verschiedene energetische Materialien können verwendet werden, wie beispielsweise die typischen 111-, V-Gruppenverbindungen. Aluminiumgalliumarsenid ist allgemein üblich. Galliumarsenid wird oft für einen pn-Übergang verwendet und ist das bevorzugte energetische Material der Erfindung. Die exotherme Reaktion des energetischen Material erzeugt eine chemische Umwandlung, die Wärmeenergie in dem abgeschlossenen Gehäuse freisetzt. Diese erzeugt die elektrische Lichtbogenexplosion durch die Bildung eines plastischen Plasmas durch Einleiten von Energie in den elektrischen Lichtbogen. Das Plasma wird mechanisch fokussiert oder gerichtet. Durch Verwendung von Metalldämpfen, wie beispielsweise Gold in einem Verbindungsdraht einer Standard-LED-Vorrichtung wird Metalldampf eingefangen und hilft bei der Ladungswirkung des explodierenden Plasmas. Das Plasma hat eine beträchtliche Geschwindigkeit, einen hohen Wärmeinhalt und eine extrem hohe kinetische Energie, wenn es in den Zwischenraum oder den Hohlraum oberhalb der Grundladung der Sprenkapsel eintritt. Die Fokussierung dieses Plasmas entweder durch den Hohlladungseffekt oder durch eine Linse, konzentriert die Energie des Plasmas auf die hochexplosive Basisladung.Various energetic materials can be used, such as the typical 111, V group compounds. Aluminum gallium arsenide is common. Gallium arsenide is often used for a pn junction and is the preferred energetic material of the invention. The exothermic reaction of the energetic material creates a chemical transformation that releases thermal energy in the sealed housing. This creates the electric arc explosion by the formation of a plastic plasma by introducing energy into the electric arc. The plasma is mechanically focused or directed. By using metal vapors, such as gold, in a connecting wire of a standard LED device, metal vapor is trapped and helps Charge effect of the exploding plasma. The plasma has considerable velocity, high heat content and extremely high kinetic energy when it enters the space or cavity above the base charge of the detonator. The focusing of this plasma either through the shaped charge effect or through a lens, concentrates the energy of the plasma on the highly explosive base charge.
Ein niedriger Standard-Spannungsimpuls auf die Berührungsfläche des energetischen Materials würde nur ein Schmelzen mit niedriger Energie zur Folge haben, was die umschließende Kammer nicht aufbricht. Der pn-Übergang würde nur ausbrennen und es würde keine hohe Energie in dem abgeschlossenen Gehäuse erzeugt werden, die einen elektrischen Lichtbogen erzeugt und dann einen Lichtbogen zum Bilden eines Plasmas aufrechterhält, der dann in einen Zwischenraum oder Hohlraum ausbricht. Aus diesem Grunde wird der pn-Übergang nach der Erfindung übererregt, um unter der Wirkung der akkumulierten Lichtbogenenergie zu detonieren. Diese elektrische Lichtbogenenergie wird im Inneren des geschlossenen Gehäuses gehalten, um ihre Temperatur und ihren Druck zu erhöhen. Dann wird das Plasma auf die zweite Barriere über der Basisladung gerichtet und/oder auf diese fokussiert. Der elektrische Lichtbogen überschreitet im Anfang 6000/C und hat höhere Temperaturen, während er vor der Bildung des Plasmas eingeschlossen ist.A low standard voltage pulse on the contact surface of the energetic material would only result in melting with low energy, which does not break the enclosing chamber. The pn junction would only burn out and high energy would not be generated in the sealed housing which would create an electrical arc and then maintain an arc to form a plasma which would then break out into a space or cavity. For this reason, the pn junction according to the invention is overexcited to detonate under the action of the accumulated arc energy. This electrical arc energy is held inside the closed housing to increase its temperature and pressure. The plasma is then directed onto and / or focused on the second barrier above the base charge. The electric arc initially exceeds 6000 / C and has higher temperatures while being trapped before the plasma was formed.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Initiator die Sprengkapsel zwangsweise detonieren läßt, aber durch Streufelder, durch Stoß oder andere, beim Umgang mit dem Zünder normalerweise auftretende Einflüsse nicht aktiviert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Initiator nach der Erfindung zwei Sicherheitsbarrieren aufweist, von denen die eine den Initiator umschließt und von denen die andere die im Abstand vom Initiator angeordnete Basisladung abdeckt.The invention has the advantage that the initiator causes the detonator to be detonated, but is not activated by stray fields, shock or other influences that normally occur when handling the detonator. Another advantage is that the initiator according to the invention has two safety barriers, one of which surrounds the initiator and the other of which covers the basic charge arranged at a distance from the initiator.
Der Initiator für eine elektrische Sprengkapsel kann verhältnismäßig preiswert hergestellt werden, ist zuverlässig in der Anwendung und kann nicht zu unbeabsichtigten Detonationen führen.The initiator for an electrical detonator can be manufactured relatively inexpensively, is reliable in use and cannot lead to unintended detonations.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:
- Fig. 1 eine Sprengkapsel nach der Erfindung im Längsschnitt,
- Fig. 2 den Initiator der Sprengkapsel nach Fig. 1 in einer vergrößerten Teildarstellung,
- Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung, die die wesentlichen Teile des Initiators und der Sprengkapsel in einer auseinandergezogenen, schematischen Darstellung entsprechend Fig. 2 zeigt,
- Fig. 4
bis 6 andere Ausführungsformen der Erfindung in der Fig. 2 entsprechenden schematischen Teilschnitten, - Fig. 7 eine elektrische Sprengkapsel nach der Erfindung, bei der für die Grundladung ein Stoßrohr verwendet ist, in einem Längsschnitt,
- Fig. 8 einen Initiator mit Brückendraht im Teillängsschnitt in vergrößerter Darstellung,
- Fig. 9 den Gegenstand der Fig. 8 in einem Querschnitt nach Linie 9-9,
- Fig. 10 einen Initiator mit einem Schmelzdraht aus energetischem Metall, der den Übergang bildet, in einem Längsschnitt in vergrößertem Maßstab,
- Fig. 11 eine elektrische Sprengkapsel mit einem Initiator nach der Erfindung, der aus einer Lithium/Jod-Batterie besteht, im Längsschnitt,
- Fig. 12 eine andere Ausführungsform einer Sprengkapsel nach der Erfindung, die drei Initiatoren für die Detonation einer einzelnen Basisladung aufweist, im Längsschnitt,
- Fig. 13 einen schematischen Grundriß, der den Gebrauch von vier separaten und verschiedenen Initiatoren für die Detonation einer einzelnen Sprengladung zeigt,
- Fig. 14 die Seitenansicht und teilweise den Längsschnitt einer Radial-LED-Vorrichtung, wie sie in einem in den Fig. 15 und 16 dargestellten Explosionsnetzwerk verwendet wird,
- Fig. 15 eine andere Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, bei der eine Basisladung von mehreren Radial-LED-Vorrichtungen umgeben ist, die als Zünder dienen,
- Fig. 16 den Gegenstand der Fig. 15 in einer Stirnansicht,
- Fig. 17 ein Elektrodiagramm, das das Verfahren zum Zünden einer Reihe von Sprengkapseln zeigt, welche die bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung verwenden,
- Fig. 18 ein Diagramm des bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung verwendeten elektrischen Impulses und
- Fig. 18A und 18B Diagramme, die die elektrischen Eigenschaften der Impulse zeigen, wie sie nach der Erfindung verwendet werden.
- 1 is a detonator according to the invention in longitudinal section,
- 2 shows the initiator of the detonator capsule according to FIG. 1 in an enlarged partial view,
- 3 shows another embodiment of the invention, which shows the essential parts of the initiator and the detonator in an exploded, schematic representation corresponding to FIG. 2,
- 4 to 6 other embodiments of the invention in Fig. 2 corresponding schematic partial sections,
- 7 shows an electrical detonator according to the invention, in which a shock tube is used for the basic charge, in a longitudinal section,
- 8 an initiator with bridge wire in partial longitudinal section in an enlarged view,
- 9 is the subject of FIG. 8 in a cross section along line 9-9,
- 10 shows an initiator with a fuse wire made of energetic metal, which forms the transition, in a longitudinal section on an enlarged scale,
- 11 shows an electrical detonator with an initiator according to the invention, which consists of a lithium / iodine battery, in longitudinal section,
- 12 shows another embodiment of a detonator according to the invention, which has three initiators for the detonation of a single base charge, in longitudinal section,
- 13 is a schematic plan view showing the use of four separate and different initiators for detonating a single explosive charge;
- 14 shows the side view and partly the longitudinal section of a radial LED device, as is used in an explosion network shown in FIGS. 15 and 16,
- 15 shows another embodiment of the invention in a perspective view, in which a base charge is surrounded by a plurality of radial LED devices which serve as igniters,
- 16 shows the subject of FIG. 15 in an end view,
- 17 is an electrical diagram showing the method of igniting a series of detonators using the preferred embodiment of the invention.
- 18 is a diagram of the electrical pulse and used in the preferred embodiment of the invention
- Figures 18A and 18B are diagrams showing the electrical properties of the pulses used in the invention.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Sprengkapsel 10 dargestellt, die eine rohrförmige, gezogene Metallkartusche oder -hülse 12 aufweist, in deren unterem Teil eine Basisladung 14 angeordnet ist. Die Basisladung besteht aus zwei Komponenten, nämlich aus Blei-Azid 14a im oberen Teil und PETN (Pentaerythritoltetranitrat) 14b im unteren Teil. Die Basisladung ist definiert als diejenige Ladung, die die Initiierung empfängt und die Detonation einer Zündladung oder eines anderen Sprengstoffes bewirkt, welcher der Sprengkapsel 10 zugeordnet ist. Das Blei-Azid ist sprühstrahlempfindlich, während PETN mehr druck- und hitzeempfindlich ist. Als eine zweite Sicherheitsbarriere ist ein Innenhütchen oder eine Sperrwand 16 aus Kupfer oberhalb des Blei-Azids 14a der Grundladung 14 vorgesehen. Das Blei-Azid könnte auch mit Metall oder einem anderen Material eingekapselt sein, das dann die zweite Barriere 16 bildet.1 and 2, an
Die Sperrwand 16 hat einen Abstand b vom unteren Ende des Initiators 20, der nach der Erfindung ausgebildet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Panasonic P380 (LN 264CP) LED-Vorrichtung so abgewandelt, daß sie für die Erfindung verwendet werden kann. Der Initiator hat Zünderleitungsdrähte 22, 24, über die ein Spannungssignal oder -impuls zugeführt wird, um einen abrupten Ausbruch des Initiators 20 einzuleiten, der die Sprengkapsel 10 detonieren läßt. Der Abstand b definiert einen Zwischenraum oder Hohlraum 30, der eine zweite Initiierungskammer darstellt.The
In dem Hohlraum steigt der Druck des Gases und hierdurch seine Temperatur, um bei der Detonation der Basisladung 14 zu helfen. Um den Hals der Kartusche 12 ist eine geeignete Falzdichtung 32 angeordnet.The pressure of the gas, and thereby its temperature, increases in the cavity to help detonate the
Die Panasonic-LED-Vorrichtung hat einen pn-Übergang 40, der aus energetischem Material, beispielsweise aus Galliumarsened oder Aluminiumgalliumarsenid besteht und das ausgewählt wurde, um das Zündsystem nach der Erfindung zu schaffen. Die Verbindung 40, welche von dem LED-Chip oder dem pn-Übergang gebildet wird, ist im Inneren einer konkaven Anode 42 abgestützt, welche die Funktion einer Linse hat und das anschließend gebildete Plasma in Richtung x fokussiert. Diese Anode bildet eine druckfeste oder widerstandsfähige Schutzplatte oder Rückenplatte für den Initiator 20.The Panasonic LED device has a
Die Kathode 44 ist ein an den Zünderleitungsdraht 24 angeschlossener Feingold-Leiter, der an eine Elektrode oder eine Seitenklemme des pn-Überganges oder Chips 40 angeschlossen ist. Die andere Elektrode oder Seitenklemme des Verbindungselementes liegt an der konkaven Innenfläche der Anode 42 an. Diese Gesamtheit von pn-Übergang 40, Anode 42 und Kathode 44 ist in klarem Epoxydharzkunststoff oder Glas 50 eingekapselt und bildet ein geschlossenes Kapselgehäuse des Initiators 20. Das Gehäuse ist der Körper der LED-Vorrichtung, die bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.The
Ein richtungssteuerndes Trennmittel 52 wird von einer flachen Trennwand gebildet, deren Außenfläche vom Chip 40 einen Abstand a hat, der so gewählt ist, daß er dick genug ist, um einen elektrischen Lichtbogen am Übergang 40 zu begrenzen, während dieser elektrische Lichtbogen von den Leitern 22 und 24 Energie erhält, bis die Lichtbogenenergie genügend weit aufgebaut ist, das sie ein Plasma P bilden kann. Dieser Abstand a ist aber auch dünn genug, um dem Plasma zu erlauben, die Trennwand 52 zu zerreißen und das Plasma in der ausgewählten Richtung x gegen die Sperrwand 16 der Basisladung 14 strömen zu lassen, wie dies am besten in Fig. 2 gezeigt ist.A directional separating means 52 is formed by a flat partition, the outer surface of which has a distance a from the
Die Trennwand 52 hat eine Ausnehmung, die als Linse wirkt und den Plasmastrahl P konzentriert. Die Rückenplatte 42 kann beim Fokussieren und Ausrichten helfen. Diese Merkmale steuern die Richtung des Plasmastrahles P so, daß er mit der ausgewählten Richtung x zusammenfällt.The
Die Form der Trennwand 52 wird durch Ausschleifen des oberen Teiles 60 der Panasonic-LED-Gehäuseeinheit hergestellt. In der Praxis wird dieser obere Teil 60 durch Fräsen oder Abschleifen entfernt, um eine Trennwand 52 mit einer Dicke von 1/32" - 3/32" herzustellen. Vorzugsweise beträgt die Dicke etwa 1/16"; die Dicke sollte jedoch oberhalb etwa 1/32" liegen. Wenn man diese Dicke verwendet, ist die Wandfestigkeit und - unversehrtheit der Trennwand 52 ausreichend, um vor Abschreckung oder Verlust der Wärmeenergie zu schützen, die an der Verbindungsstelle 40 erzeugt wird, wenn ein Impuls mit hoher Spannung über die Leiter 22, 24 zugeführt wird, um einen elektrischen Lichtbogen zu erzeugen. Während der Impuls bestehenbleibt und Energie in den Lichtbogen führt, ist der Lichtbogen eingeschlossen, bis die Energie im elektrischen Lichtbogen und in dem ihn umschließenden Raum ausreicht, ein Plasma zu bilden. Die Überführung in das Plasma P hat eine sofortige und abrupte Explosion durch die Trennwand 52 zur Folge. Hierbei tritt das Plasma P in den Hohlraum 30 ein und prallt auf die Sperrwand 16 der Basisladung 14.The shape of the
Um diesen abrupten Durchbruch der Trennwand 52 zu unterstützen, ist über die flache Kreisfläche der Trennwand 52 eine geätzte Linie 62 gezogen. Um die Wirkung einer Hohlladung zu erreichen, wird die Trennwand 52 von einer konischen Umfangswand 54 umgeben. Hierdurch wird dem Plasma eine Richtung erteilt. Auf diese Weise wird das Plasma P als Hohlladungsstrahl in die Kammer oder den Hohlraum 30 und gegen die Basisladung gerichtet. Der Abstand zwischen der Trennwand 52 und der Sperrwand 16 oder der Ladung 14 kann je nach Art des verwendeten Initiators 20 verändert werden.In order to support this abrupt breakthrough of the
Die Polarität kann umgekehrt werden. Wie dargestellt, wird der pn-Übergang zunächt den Anstoß zu dem Plasmafluß, der Anfangsenergie und der Fließgeschwindigkeit geben. Hierauf folgt ein Bersten des Golddrahtes, wodurch verdampftes Gold dem Plasma zugeführt wird. Gold ist ein schweres Metall, das einen größeren Stoßeffekt hinzufügt als ein leichteres Metall, wie beispielsweise Aluminium.The polarity can be reversed. As shown, the pn junction will initially initiate the plasma flow, the initial energy and the flow rate. This is followed by a rupture of the gold wire, whereby vaporized gold is fed to the plasma. Gold is a heavy metal that adds a greater impact than a lighter metal such as aluminum.
Wie am besten aus Fig. 17 hervorgeht, wird über die Leiter 22 und 24 ein Hochspannungsimpuls F zugeführt, wenn die Sprengkapsel detonieren soll. Die hohe Spannung erzeugt sofort an der Verbindung 40 einen elektrischen Lichtbogen. Dieser Lichtbogen wird dadurch aufrechterhalten, daß die an der Verbindungsstelle anliegende Spannung durch die von dem Stromkreis einer Kondensatorentladungs-Zündmaschine kommende Kapazitanz gehalten wird. Diese hohe Spannung wird mindestens etwa 10 us lang auf einer Höhe von mindestens 50 % der Anfangsspannung gehalten. Hierbei ist die Kapazität groß genug, um diese hohe Spannung aufrechtzuerhalten. Hochspannung hat natürlich einen hohen Stromfluß zur Folge, welcher dem elektrischen Lichtbogen an der Verbindungsstelle 40 Energie zuführt. Diese Energie baut in einer exothermen Reaktion im Inneren des abgeschlossenen Gehäuses 50 Druck und Temperatur auf. Diese exotherme Reaktion des gehaltenen Lichtbogens vergrößert die Lichtbogenenergie, bis sich ein Plasma bildet. Dieses Plasma erhöht drastisch den Druck und die Temperatur an der Verbindung 40, so daß der Goldleiter 44 verdampft und die Trennwand 52 zerrissen wird, die hierdurch dem Plasma P erlaubt, unmittelbar durch den Hohlraum 30 in die Grundladung 14 zu feuern.As best seen in Fig. 17, a high voltage pulse F is applied via
Der Stoß läßt die Basisladung detonieren. Wenn ein unempfindlicher, hochexplosiver Sprengstoff, möglicherweise PETN vorhanden ist, führt die Dieselwirkung in dem Hohlraum 30 zu einem sofortigen, drastischen Temperaturanstieg, während der Druck und die Temperatur dieses Hohlraumes ansteigen. Dies führt zu einer zweiten Detonation für weniger empfindliche, hochexplosive Sprengstoffe. In diesem Fall kann der Impuls F verlängert werden, um dem Plasma P für das zweite Feuern oder Detonieren Energie zuzuführen. In der Praxis ist das erste Detonationssystem eine Schöpfung des Plasmas P. Die zweite Reaktion ist die Dieselwirkung in dem Abschnitt oder dem Hohlraum 30. Wie man sieht, kann nur ein genau gesteuerter, auf einer hohen Spannung über die Leitung 22 und 24 gehaltener Impuls F den Initiator 20 detonieren lassen. Dies erfordert eine Sicherheitsbarriere an dem abgeschlossenen Gehäuse 50 und an der Kupferschicht oder an der Sperrwand.The impact detonates the base charge. If an insensitive, high explosive, possibly PETN, is present, the diesel action in
In Fig. 3 ist eine Abwandlung der bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der Leiter 22 ist an eine Anode 100 angeschlossen, an der ein gedopter Träger, wie beispielsweise eine pn-Schicht aus energetischem Material aufgebracht ist. Die Verbindung ist die gleiche, wie sie in einem LED-Chip verwendet wird. Die Übergangsschicht 102 hat jedoch eine konische Gestalt, um als Hohlladung zu wirken. Diese Ausbildung bewirkt an der Übergangsfläche selbst einen Monroe-Effekt. Die Kathode 104 ist ein Gold-Leiter, wie er weiter oben beschrieben wurde. Wenn ein Hochspannungsimpuls F über die Verbindung 102 zugeführt wird und sich ein Lichtbogen bildet, verdampft das Gold. Alle diese Elemente (100, 103, 104) sind in einem klaren Kunststoff oder Glas in der bevorzugten Form eines glasklaren, harten Epoxydharzes als Gehäuse 50 eingekapselt. Die Trennwand 52 ist mit einer Metalleinlage 110 beschichtet, um einen Panzerungseffekt zu erreichen, der bei der Hohlladungswirkung ausgenutzt werden soll. Diese Einlage stellt Metall zur Erhöhung der Geschwindigkeit und der Stoßenergie des Plasma P bereit, wenn dieses unter der Lichtbogenenergie ausbricht, die am Übergang 102 geschaffen wurde. Auch hier steuert eine geätzte Linie 112 genau den Brechpunkt der dünnen Trennwand 52, deren Anordnung und Ausrichtung die ausgewählte Richtung angibt, in der das nachfolgend entstandene Plasma gegen die Sperrwand 16 und die Basisladung 14 strömt.3 shows a modification of the preferred embodiment. The
Diese besondere Ausführungform der Erfindung zeigt eine ausgedehntere Übergangsfläche 102, die mehr Material enthält als der Chip 40 bei der bevorzugten Ausfühungsform der Erfindung. Durch die Ausbildung der Berühungsfläche 102 als Hohlladungsfläche wird auch die Energie des Plasmastromes vergrößert. Die Form der Übergangsfläche 102 ist konisch. Hierdurch wird das Plasma P längs der Achse x gelenkt. Die Einlage oder Auskleidung 110 dient dazu, zusätzlich verdampftes Metall für den Plasmastrom bereitzustellen, der von der Hohlladung erzeugt wird. Dieses zusätzliche Metall wird zusammen mit dem Golddraht oder der Kathode 104 verdampft, um einen nichtviskosen Fluidstrom zu erzeugen.This particular embodiment of the invention shows a
Die Fig. 4 bis 6 dienen dazu, zwei getrennte Konzepte für die Richtungssteuerung des Plasmas P zu erläutern, das sich bildet, nachdem die kombinierte Lichtbogenenergie einen beträchtlichen Anstieg in der Temperatur und im Druck hervorgerufen hat. Die Gehäuseumschließung 50 verhindert ein Entweichen der Hitze oder das Eindringen von Verunreinigungen, so daß der Lichtbogen in ein Plasma übergehen kann. In Fig. 4 hat die richtungsbildende Trennwand eine flache Unterfläche 120, die von der Spitze einer Standard-LED-Einheit abgeschliffen ist, um die Dicke oder den Abstand der Fläche 120 von der pn-Übergangsfläche 40 zu reduzieren. Wenn durch die fortdauernde exotherme Reaktion des elektrischen Lichtbogens Druck und Temperatur ansteigen und das Plasma P sich bildet, bricht es an der Stelle des geringsten Widerstandes durch. Dies ist rechtwinklig zu der Wand oder der Unterfläche 120 der Fall. Die Wand ist dann selbst ihrer Natur nach richtunggebend.4 through 6 serve to explain two separate concepts for the directional control of the plasma P that is formed after the combined arc energy has caused a significant increase in temperature and pressure. The
Wenn man um die Trennwand 52 eine konische Umfangsfläche 54 vorsieht, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, ist die flache Unterfläche der Trennwand kreisförmig und veranlaßt das Plasma sich in Richtung x zu bewegen. Diese Bewegung wird unter Parallelausrichtung verfeinert und konzentriert durch die Umfangswandung 54, die eine Hohlladungsfläche schafft. In Fig. 4 wird das Plasma P durch die konkave Gestalt der Anode 40 fokussiert. In Fig. 5 erfolgt die Parallelausrichtung unter Konzentration der Plasmasäule durch die Form der Ausnehmung 130, die durch die Trennwand 52 und ihren Umfang 54 gebildet wird. In beiden Fällen wird die Plasmasäule längs der ausgewählten Richtung oder Achse x fokussiert und konzentriert.If a conical
Bei der in Fig. 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist sowohl die Fokussierwirkung der rückwärtigen, konkaven Anode 40 als auch der ausgeformten Ausnehmung 130 vorgesehen. Hierdurch wird die Energie in einer schmalen Plasmasäule konzentriert, die direkt längs der Achse x strömt und die Energie und Stoßenergie in dieser schmalen Säule konzentriert. Natürlich kann entweder die Fokussierwirkung oder die Hohlladungsausbildung bei der Erfindung verwendet werden. Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform benutzt beide Konzentrationskonzepte.In the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 6, both the focusing action of the rear,
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 7 dargestellt ist, hat die Basisladung 14 die Form eines Stoßwellenrohres 150, um eine hochexplosive Ladung am gegenüberliegenden Ende des Rohres detonieren zu lassen. Eine Schockwelle oder Detonationswelle läuft durch das Rohr zu dem Sprengstoff. Dieses Rohr hat ein oberes, unter einem Winkel abgeschnittenes Ende 152, um dem Initiator 20 einen größeren Zugang zu bieten. Der Innendurchgang 154 kann mit einer hochexplosiven Auskleidung 156 versehen sein, wie dies in der Praxis üblich ist, so daß die Explosionswelle durch das Rohr laufen kann oder längs der Innenfläche des Durchganges 154 eine fortschreitende Explosion auslöst. Der Zwischenraum 160 nimmt das vom Initiator 20 kommende Plasma auf, das längs der Achse x strömt, die mit der Mittelachse der Durchgangsöffnung 154 des Stoßwellenrohres 150 zusammenfällt. Abstandsmaterial 162 hält das Stoßwellenrohr 150 derart in Stellung, daß das von der Trennwand 152 ausgehende Plasma durch das Stoßwellenrohr laufen kann. Das Abstandsmaterial 162 ist inert und erlaubt eine Ausdehnung des Rohres. Das Plasma initiiert die Wirkung der Schockwelle durch das Rohr. Die Aktivierung des Stoßwellenrohres ist der Detonation der Basisladung 14 äquivalent. Das Stoßwellenrohr ist als Basisladung 14c gekennzeichnet.In another embodiment of the invention, shown in FIG. 7, the
Es ist möglich, eine von einem Metalldraht umschlossene Übergangsfläche vorzusehen, die sich von dem pn-Übergang eines LED-Chips unterscheidet, solange dieser Draht einen elektrischen Lichtbogen erzeugen kann, der in einem abgeschlossenen Bereich durch eine hohe Spannung gehalten werden kann, die an den Leitern des Initiators solange anliegt, wie es für den Aufbau von Druck und Temperatur in dem abgegrenzten Raum zum Erzeugen eines Plasmas notwendig ist. Der Draht muß den Lichtbogen bilden und die Anschlußleiter in die Lage versetzen, dem Lichtbogen Energie zuzuführen, bis sich das Plasma bildet. Nach der Bildung des Plasmas kann die dünne Wand in dem abgeschlossenen Gehäuse den von der Lichtbogenenergie aufgebauten Druck nicht länger aushalten. Die Trennwand reißt dann in der kontrollierten Richtung x, um die Basisladung zu initiieren. Diese abgewandelte Verwirklichung der Erfindung ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt, wo der Initiator 200 ein Kapselgehäuse aus hartem Kunststoff oder Glas 202 aufweist, um eine Verbindung in Form eines Brückendrahtes 204 zu umschließen, der energetisches Metall enthält. Der Brückendraht erzeugt zwischen den Leitungsenden 206 und 208 einen Lichtbogen und erlaubt diesem Lichtbogen, Energie zu sammeln, um die Temperatur und den Druck in dem Kapselgehäuse zu erhöhen, bis diese Temperatur und dieser Druck genügend hoch sind, um ein Plasma zu erzeugen. Dieses Plasma kann von dem Lichtbogen natürlich nicht gebildet werden, wenn von außerhalb des Gehäuses 202 her eine Abschreckwirkung erzeugt wird oder Material durch das Gehäuse in den Lichtbogenbereich einwandert. Die Schutz- oder Rückenplatte 210 ist eine druckfeste Platte, die das Plasma durch die Ausbruchstelle vorwärtstreibt, wobei eine Einformung oder eine Ausnehmung 212 mit einer kreisförmigen, flachen Innenfläche 214 und einer konischen, äußeren Umfangswand 216 vorgesehen ist, wie dies weiter oben beschrieben wurde.It is possible to provide a junction area enclosed by a metal wire that differs from the pn junction of an LED chip, as long as this wire can generate an electric arc that can be held in a closed area by a high voltage applied to the Conductors of the initiator as long as it is necessary for the build-up of pressure and temperature in the delimited space to generate a plasma. The wire must form the arc and enable the leads to supply energy to the arc until the plasma forms. After the formation of the plasma, the thin wall in the sealed housing can no longer withstand the pressure built up by the arc energy. The partition then tears in the controlled direction x to initiate the base charge. This modified implementation of the invention is illustrated in FIGS. 8 and 9, where the
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet den pn-Übergang einer Standard-LED-Vorrichtung. Ein Brückendraht aus energetischem Material, der bei der Bildung eines Lichtbogens ausreichend ionisiert wird, kann die Funktion der Erfindung ausüben, die darin besteht, daß die Lichtbogenenergie zu Bildung eines Plasmas in einem abgeschlossenen Raum verwendet wird, wobei das Plasma durch die richtunggebende Wand ausbricht und auf die Basisladung in der Sprengkapsel trifft.The preferred embodiment of the invention uses the pn junction of a standard LED device. A bridging wire of energetic material that is sufficiently ionized when an arc is formed can perform the function of the invention, which is that the arc energy is used to form a plasma in a confined space where when the plasma breaks out through the directional wall and hits the base charge in the detonator.
Fig. 10 zeigt eine ähnliche Abwandlung der Erfindung, bei der der Initiator 220 ein abgeschlossenes Gehäuse 222 und Anschlußleiter 224 und 226 aufweist. Zwischen den Anschlußleitern ist ein Zünder 230 aus energetischem Metall angeordnet, der einen elektrischen Lichtbogen im Inneren des abgeschlossenen Gehäuses erzeugt, dem durch den Hochspannungsenergieimpuls Energie solange zugeführt wird, bis der Druck und die Temperatur in dem abgeschlossenen Gehäuse genügend hoch sind, um ein Plasma zu erzeugen, welches durch die Ausnehmung 232 durchbricht, die eine flache Unterfläche 234 und eine konische Seitenwand 236 hat.FIG. 10 shows a similar modification of the invention, in which the
Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 weist die Sprengkapsel 10" Teile auf, die denen der Sprengkapsel nach Fig. 1 ähnlich sind und die insoweit mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser speziellen Ausführungsform besteht der Initiator 300 aus einer Standard-Lithium/Jod-Batterie, bei der das reaktive, energetische Material aus einer Lithiumschicht 302 und einer Jodschicht 304 besteht. Dieses Material wirkt mit den Leitern 22 und 24 zusammen, um an der Lithiumschicht 302 einen Lichtbogen zu bilden. Dieser Lichtbogen wird durch das Gehäuse 12 aufrechterhalten, bis sich ein Plasma bildet und gegen die Sperrwand 16 richtet. Für die Ausrichtung des Plasmas wird ein Hohlladungskonzept verwendet, für die eine halbkugelige Ausnehmung 310 vorgesehen ist. Diese Ausnehmung ist von einer Glasschicht 312 bedeckt, um den Lichtbogen in der Kartusche 12 oberhalb der Ausnehmung 310 einzusperren. Die Ausnehmung leitet das Plasma durch den Hohlraum 30, in dem sich ein Druck aufbaut, der die Zündung der Basisladung unterstützt.In the embodiment according to FIG. 11, the
In Fig. 12 ist eine große elektrische Sprengkapsel D dargestellt, bei der die Basisladung 14d von drei separaten Initiatoren 20 gleichzeitig gezündet wird, die ihre einzelnen Plasmaentladungen längs der Achsen x auf den Konzentrationspunkt y richten. Die Energie an diesem Punkt zündet die Basisladung, wie dies weiter oben beschrieben wurde.FIG. 12 shows a large electrical detonator D in which the
Fig. 13 ist eine ähnliche, schematische Darstellung, bei der die Sprengkapsel E eine einzige Basisladung 14e hat, die von vier getrennten Initiatoren 20 umgeben ist. Die von diesen Initiatoren erzeugten Plasmen werden längs ihrer einzelnen ausgewählten Richtungen oder Achsen x so geleitet, daß sie auf die Basisladung 14e aufprallen. Man erkennt, daß zwei oder mehr Initiatoren in einer Sprengkapsel verwendet werden können, um den Energiewert zu intensivieren, der für die Detonation der Basisladung zur Verfügung steht. Dies ist ziemlich wichtig im Hinblick auf die Tatsache, daß die Standard-LED-Einheiten für die Zwecke der Durchführung der Erfindung eine verhältnismäßig kleine Größe haben und nur einen begrenzten Joules-Wert an Energie erzeugen. Es ist anzunehmen, daß durch die abrupte Initiierung und das Zerreißen von im Handel erhältlichen LED's, die für die Durchführung der vorliegenden Erfindung modifiziert worden sind, annähernd 20 Millijoule erzeugt werden.FIG. 13 is a similar schematic illustration in which the detonator E has a
Wie vorstehend beschrieben wurde, könnte auch eine Radial-LED, wie beispielsweise Panasonic P380 (LN2G) bei der Ausübung der Erfindung verwendet werden. Dies ist in den Fig. 14 bis 16 schematisch dargestellt, bei denen eine Standard-LED 400 vorgesehen ist. Ein Teil der zylindrischen Oberfläche, die Licht emittiert, ist abgeschliffen. Dieser Bereich ist mit 402 bezeichnet. Die Fläche könnte ganz rundherum abgeschliffen sein, so daß das Plasma radial nach außen in alle Richtungen gerichtet wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch nur ein Teil der zylindrischen Oberfläche abgeschliffen, um einen begrenzten dünnen Bereich für den Durchbruch zu schaffen. Dieser Durchbruchbereich gibt dem von dem anderen pn-Übergang der Linear- oder Radial-LED-Einheit 400 nach außen gerichteten Plasma die Richtung. Der ausgewählte, abgeschliffene Teil 402 befindet sich auf der Seite des Epoxyd-Rohres 404. Leitungsdrähte 410, 412 sind an einen innenliegenden pn-Übergang angeschlossen, wie dies weiter oben beschrieben wurde.As described above, a radial LED such as Panasonic P380 (LN2G) could also be used in the practice of the invention. This is shown schematically in FIGS. 14 to 16, in which a
Wenn man dieses alternative Konzept der Erfindung anwendet, kann eine Basisladung 14f von mehreren Initiatoren 400 umgeben sein, deren selektiv abgeschliffene Flächen 402, wie durch die Pfeile in Fig. 16 angedeutet, radial nach innen gerichtet sind. Diese Initiatoren sind im Inneren eines äußeren Metallbehälters 420 untergebracht, der mit der inneren Basisladung 14f einen Ringraum 422 bildet, der die innere Basisladung 14f umgibt.Using this alternative concept of the invention, a
Wenn die Initiatoren 400 detonieren, wird das Plasma eines jeden Initiators 400 direkt gegen die Basisladung gerichtet. Das Plasma wird auch in die Ringkammer 422 geleitet. In dieser Kammer steigen Druck und Temperatur und bewirken die Zündung der Basisladung in Verbindung mit der direkten Beaufschlagung durch die von den einzelnen Detonatoren kommenden Plasmen.When the
In Fig. 17 ist mit BM eine Zündmaschine bezeichnet, die eine Zündspannung von 1 - 4 kV und eine innere Kapazität von 20 - 20 uF hat. Mit 1000 V kann man sieben Sprengkapseln 10 mit 10 Fuß langen Leitungen zwischen den Sprengkapseln detonieren lassen. Der von der Zündmaschine BM erzeugte Spannungsimpuls F ist schematisch in Fig. 18 dargestellt. Der Impuls erzeugt ein rapides Ansteigen und allmähliches Abfallen der Spannung. Bei der dargestellten Ausführungsform, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat der Impuls F eine Anfangs- oder Zündspannung, die innerhalb von etwa 1,0 us auf annähernd 2000 V anwächst. Diese Spannung bleibt dann aufgrund der Kapazitanz in der Zündmaschine BM auf einem relativ hohen Wert, so daß die Spannung nach 10,0 us noch annähernd 50 % des Anfangswertes beträgt. Hierdurch wird eine wesentliche Strommenge eingeleitet, um in dem Lichtbogen Energie zu erzeugen. Der Lichtbogen bildet sich unmittelbar nach dem Anlegen der 2000 V an die Zuleitungen 22 und 24 des Initiators 20.In FIG. 17, BM denotes an ignition machine which has an ignition voltage of 1-4 kV and an internal capacitance of 20-20 uF. With 1000 V one can detonate seven
Fig. 18A zeigt einen Impuls F1 mit einer Anfangsspannung von 2000 V. Der Puls F1 wird mit 10 uF gehalten. Bei diesem Beispiel bleibt die Spannung ziemlich hoch, der Entladungsgrad ist jedoch größer als in Fig. 18A gezeigt, da die Anfangsspannung bei 2000 V liegt.18A shows a pulse F1 with an initial voltage of 2000 V. The pulse F1 is held at 10 µF. In this example, the voltage remains fairly high, but the degree of discharge is greater than that shown in Fig. 18A because the initial voltage is 2000V.
Der Impuls F2 in Fig. 18B hat eine Anfangsspannung von 600 V. Bei diesem Beispiel wird eine Zündmaschine mit etwa 100 uF benutzt. Man erkennt, daß der Impuls F2 aufgrund der hohen Kapazität der Zündmaschine die Spannung für einen längeren Zeitraum hält.The pulse F2 in Fig. 18B has an initial voltage of 600 V. In this example, an igniter with approximately 100 µF is used. It can be seen that the pulse F2 keeps the voltage for a longer period due to the high capacity of the igniter.
Beide Impulse F1 und F2 pumpen eine beträchtliche Energiemenge in den Lichtbogen, der sich an der Verbindungsstelle des Initiators bildet. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet einen Impuls, der dem Impuls F1 ähnlich ist. Dieser Impuls ist als Impuls F in Fig. 18 dargestellt.Both pulses F1 and F2 pump a considerable amount of energy into the arc that forms at the junction of the initiator. The preferred embodiment of the invention uses a pulse similar to pulse F1. This pulse is shown as pulse F in FIG. 18.
Die Anfangsspannung des Impulses F, F1 oder F2 wird mit der Kapazitanz kombiniert und liefert die hohe Energie unter der Spannungskurve des Impulses. Bei Spannungen über 1000 V liegt die Kapazität in der Größenordnung von 10 - 30 µF. Dies erzeugt ein schnelles Plasma mit einer hohen Stoßenergie. Wenn die Spannung niedriger ist und beispielsweise 500 - 700 V beträgt, wird die Kapazität auf einen Wert von 50 - 150 µF erhöht, wodurch ein langsamer wirkendes Plasma erzeugt wird.The initial voltage of the pulse F, F1 or F2 is combined with the capacitance and delivers the high energy under the voltage curve of the pulse. At voltages above 1000 V, the capacitance is in the order of 10 - 30 µF. This creates a fast plasma with a high impact energy. If the voltage is lower, for example 500-700 V, the capacitance is increased to a value of 50-150 µF, which creates a slower-acting plasma.
Für die Tests der Zündmaschinen wurden zwei verschiedene Energielieferkreise verwendet. Einer benutzte einen steuerbaren Siliciumgleichrichter (SCR) als Schaltmittel und eine Kondensatorladung bis 1000 V. Der zweite Lieferkreis ist die DuPont-Zündmaschine SS1100, die ein Triggerrohr als Schaltmittel verwendet und eine feste Kondensatorladungskapazität von 2000 V hat. Die Abgabe der Initiatoren 20 war mit dem Triggerrohrkreis mehrfach schneller. Die Versuche wurden ohne Induktivität oder in Reihe mit dem SCR-geschalteten Widerstand - nur mit dem normalerweise in dem Layout des Schaltkreises vorhandenen Widerstand - durchgeführt.Two different energy supply groups were used to test the ignition machines. One used a controllable silicon rectifier (SCR) as switching means and a capacitor charge up to 1000 V. The second supply circuit is the DuPont igniter SS1100, which uses a trigger tube as switching means and has a fixed capacitor charge capacity of 2000 V. Dispensing of the
Die Ergebnisse des Versuches waren so, daß 600 V und 30 µF einen Initiator 20 mit einer Zuleitung bis zu 600 Fuß explodieren ließen. Ein Impuls mit 2000 V und 12 µF ließ 10 Glasinitiatoren mit einer Zuleitung bis zu 30 Fuß explodieren. Ein Impuls von 2000 V und 12 µF ließ 3 Kunststoffinitiatoren 20 mit einer Zuleitung bis zu 150 Fuß explodieren. Die Energie mußte dem Initiator sehr schnell, innerhalb weniger als etwa 1,0 us, zugeführt werden. Die bevorzugte Zündmaschine ist die Trigger-Rohreinheit. Eine sehr schnelle SCR-Maschine kann verwendet werden, wenn dv/dt groß genug ist, um die maximale Spannung in weniger als 1,0 us abzugeben.The results of the experiment were such that 600 V and 30 µF detonated an
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CA (1) | CA2048072C (en) |
MX (1) | MX9100407A (en) |
ZA (1) | ZA915931B (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101666595B (en) * | 2009-09-08 | 2012-08-29 | 北京维深数码科技有限公司 | Control chip of digital electronic detonator |
DE112013006659B4 (en) | 2013-04-09 | 2019-03-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Plasma gap ignition device with a novel ignition system |
RU2750173C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-06-22 | Акционерное общество "Научно-технический центр ЭЛИНС" | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9108502D0 (en) * | 1991-04-20 | 1991-06-05 | Explosive Dev Ltd | Improvements in or relating to detonation means |
US5144893A (en) * | 1991-08-06 | 1992-09-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Safe ordnance initiation system |
GB9210845D0 (en) * | 1992-05-21 | 1992-07-08 | Explosive Dev Ltd | Improvements in or relating to initiating means |
US5275106A (en) * | 1992-06-11 | 1994-01-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Insensitive fuze train for high explosives |
US5173570A (en) * | 1992-07-08 | 1992-12-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Detonator ignition circuitry |
US5351623A (en) * | 1993-06-21 | 1994-10-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Explosive simulator |
US6311621B1 (en) * | 1996-11-01 | 2001-11-06 | The Ensign-Bickford Company | Shock-resistant electronic circuit assembly |
US5969286A (en) * | 1996-11-29 | 1999-10-19 | Electronics Development Corporation | Low impedence slapper detonator and feed-through assembly |
US6553911B1 (en) | 1997-04-30 | 2003-04-29 | Erico International Corporation | Exothermic reactions and methods |
AUPP021697A0 (en) | 1997-11-06 | 1997-11-27 | Rocktek Limited | Radio detonation system |
AUPQ591000A0 (en) | 2000-02-29 | 2000-03-23 | Rockmin Pty Ltd | Cartridge shell and cartridge for blast holes and method of use |
KR100647049B1 (en) * | 2000-05-12 | 2006-11-17 | 힐티 악티엔게젤샤프트 | Cartridge magazine |
US6679175B2 (en) | 2001-07-19 | 2004-01-20 | Rocktek Limited | Cartridge and method for small charge breaking |
NZ537171A (en) | 2002-01-25 | 2005-11-25 | Erico Int Corp | Welding apparatus and method |
AU2003200490B2 (en) * | 2002-02-20 | 2008-05-08 | Rocktek Ltd. | Apparatus and method for fracturing a hard material |
WO2004022453A1 (en) * | 2002-09-05 | 2004-03-18 | Colgate-Palmolive Company | Toothbrush package |
US20040231546A1 (en) * | 2003-05-23 | 2004-11-25 | Ofca William W. | Safe electrical initiation plug for electric detonators |
US7071631B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-07-04 | Bio-Reg Associates, Inc. | Electromagnetic pulse device |
US7690303B2 (en) | 2004-04-22 | 2010-04-06 | Reynolds Systems, Inc. | Plastic encapsulated energetic material initiation device |
DE602005024757D1 (en) * | 2004-11-30 | 2010-12-30 | Weatherford Lamb | Non-explosive two-component initiator |
US7921775B1 (en) * | 2006-08-29 | 2011-04-12 | Raytheon Company | Warhead booster explosive lens |
US8256337B2 (en) * | 2008-03-07 | 2012-09-04 | Baker Hughes Incorporated | Modular initiator |
CN103424039B (en) * | 2012-05-15 | 2015-04-01 | 侯莛俊 | Soil-loosening mine special for afforestation |
CN102865991B (en) * | 2012-09-14 | 2015-10-14 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | Discharge-induced explosion load driver device |
KR101842431B1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-03-27 | (주) 코스맥 | High Speed Detonate Apparatus |
CN109003812A (en) * | 2018-08-10 | 2018-12-14 | 安徽长容电子有限公司 | A kind of blast resistance construction of capacitor |
CN111981919A (en) * | 2020-08-16 | 2020-11-24 | 东莞市弘腾自动化智能科技有限公司 | Paster bridgewire of easily igniting |
CN115784825B (en) * | 2022-12-26 | 2023-08-11 | 山东泰山民爆器材有限公司 | Fly sheet detonator with built-in cavity |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3019732A (en) * | 1957-10-29 | 1962-02-06 | Brevets Aero Mecaniques | Electrical primers |
US3366055A (en) * | 1966-11-15 | 1968-01-30 | Green Mansions Inc | Semiconductive explosive igniter |
US4708060A (en) * | 1985-02-19 | 1987-11-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Semiconductor bridge (SCB) igniter |
US4840122A (en) * | 1988-04-18 | 1989-06-20 | Honeywell Inc. | Integrated silicon plasma switch |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3277824A (en) * | 1964-07-15 | 1966-10-11 | Hi Shear Corp | Exploding bridgewire device |
US3264990A (en) * | 1965-04-13 | 1966-08-09 | Robert E Betts | Focused exploding bridge wire |
US3264991A (en) * | 1965-04-13 | 1966-08-09 | Robert E Betts | Focused exploding bridge wire assembly for electric igniters |
US3510732A (en) * | 1968-04-22 | 1970-05-05 | Gen Electric | Solid state lamp having a lens with rhodamine or fluorescent material dispersed therein |
US4267559A (en) * | 1979-09-24 | 1981-05-12 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Low thermal impedance light-emitting diode package |
EP0035118B1 (en) * | 1980-02-28 | 1985-11-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Iii - v group compound semiconductor light-emitting element and method of producing the same |
DE3105617A1 (en) * | 1980-04-01 | 1981-12-03 | Minolta Camera K.K., Osaka | LIGHT-EMITTING DIODE |
DE8713875U1 (en) * | 1987-10-15 | 1988-02-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Optical transmitter component |
US4920404A (en) * | 1989-05-12 | 1990-04-24 | Hewlett-Packard Company | Low stress light-emitting diode mounting package |
US4938137A (en) * | 1989-06-05 | 1990-07-03 | Guay Roland H | Exploding bridgewire driven multiple flyer detonator |
-
1990
- 1990-07-30 US US07/560,349 patent/US5052301A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-25 EP EP91112462A patent/EP0469458A1/en not_active Withdrawn
- 1991-07-29 MX MX9100407A patent/MX9100407A/en unknown
- 1991-07-29 ZA ZA915931A patent/ZA915931B/en unknown
- 1991-07-29 AU AU81435/91A patent/AU635436B2/en not_active Ceased
- 1991-07-29 CA CA002048072A patent/CA2048072C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3019732A (en) * | 1957-10-29 | 1962-02-06 | Brevets Aero Mecaniques | Electrical primers |
US3366055A (en) * | 1966-11-15 | 1968-01-30 | Green Mansions Inc | Semiconductive explosive igniter |
US4708060A (en) * | 1985-02-19 | 1987-11-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Semiconductor bridge (SCB) igniter |
US4840122A (en) * | 1988-04-18 | 1989-06-20 | Honeywell Inc. | Integrated silicon plasma switch |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101666595B (en) * | 2009-09-08 | 2012-08-29 | 北京维深数码科技有限公司 | Control chip of digital electronic detonator |
DE112013006659B4 (en) | 2013-04-09 | 2019-03-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Plasma gap ignition device with a novel ignition system |
RU2750173C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-06-22 | Акционерное общество "Научно-технический центр ЭЛИНС" | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5052301A (en) | 1991-10-01 |
MX9100407A (en) | 1992-02-28 |
AU635436B2 (en) | 1993-03-18 |
ZA915931B (en) | 1992-04-29 |
CA2048072C (en) | 1995-04-04 |
AU8143591A (en) | 1992-06-04 |
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