JPS58204894A - 電気着火雷管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良された市気着火宙肯装置に関し、特に、
液体に浸漬した時には作動せず、偶発的な高圧静電放電
に剛え、無線周波′献力を２５デンベル安全に減衰させ
て消費するこ左ができ、電流がリード線に直接流れた時
、大きな直流電圧に対−（ろ防護装置を有する雷管装置
に関する。特に、この雷管装置は、すｒ気口空間によっ
て分離され、制置によって特徴づけられろ。この雷管装
置は、一連のインダクタンスプラグ、防水抵抗及び起爆
装置、通気口空間、防水補助装薬装置、及び導爆線の挿
入用開口スリープ部を通る細長いリード線によって特徴
づけられろ０本発明の爆発装置は、−列に並べた高速で
爆発する爆薬からなる形作られた装薬σ）使用によって
、穴あけ油井ケーシング用に使用される穴あけ用ガンの
作動に特に有用である。

近年、多数の油井戸は、沖に堀られ、頂部の比較的狭い
プラットフォームは、箭上例マイルもの沖に位置してい
るっこれらのプラットフォームに備えられた装置は、無
線通信、レーダー、雷撃によって発生する高密度無線周
波電力や静電気エネルギーにさらされろ。従って、これ
らのプラットフォームに備えられるいかなるＮ管も、感
度を落とし、これらの力にさらされた時早点火しないよ
うに防護され、そして、穴あけガンにセットして、油井
ケーシングの中へ下げた時、所望のように働かなければ
な１：）ないつじかしながら、穴あけ用ケーシングは、
水又は油又は水と油の混合物で満たされてしまうことが
よくあるので、ガンが、液体で満たされ−Ｃし十うのを
防ぐ手段が設けられなければならないうたとえ、穴あけ
ガンを漏れな（・ようにするために、十分な注意がはら
れれた場合でも、リークが生じてガンを液体で満だｌ〜
でしまう場合がある、この場合、爆発によってガンは、
井゛戸のケーシングＰ’Ｊに押し込められて、その後取
り除くのが極めて困難で、費用がか＼つでしょうつ従っ
て、本発明の装置は、液体で満たされた時は、穴あけガ
ンの着火を防止する安全装置を設けてし・る。

液体に鈍感な起爆装置は、米国特許第２，７３９，５３
５号、第２，７５９．４１７号、第２．８９１，４７７
号、第ろ、２１２．４６９号、第５，６７２，６４０号
及び第４．２９１，６２６号に開示されているっこれら
の左置の中には、液体が爆薬の中に入り込んで雷管が不
発になる、Ｌうにしているものがある。他の場合には、
ドナー装薬が、爆発を鈍感にする液体で満たされる開１
１窒間によってアクセプタ／ブースターから分離されて
いる。無線周波エネルギー、静電気エネルギーによる刺
激に抵抗力のある点火装置を有する雷管は、米国特許第
６，２６４，９８９号、第４，３０６，４９９号に開示
され、一方フライングプレート装置を使用する雷管は、
米国特許第３，９７８，７９１号に開示されている。

これらの従来装置は、次の要件を満たすべき１つ又は他
の点に欠けているので、産業用に完全に受は入れること
のできるものとは言えない。

従来装置は、４２５〜５００″Ｆの温度で２〜４時間露
出した後には機能しｆ、Ｃいっ 従来装置は、液体につけられた時はいつも、故意に不発
にならず、故意に電気着火しなければ、液体が取り除か
れた後機能しない。

従来装置は、あらゆる可能なセードの用途において、２
５００ＰＦのキャパシタからの少なくとも８０００ボル
トの静電放電に耐えない。

従来装置は、リード線に直接加えられる４０ボルトまで
直流電圧防護装置を有１〜ないっ従来装置は、１八□１
１１ｙ〜４０［］ＯＭＩＩｚまで２５デ／ベルだけ＋ｔ
＋パ’「［力を安全に減衰させ、信管１〜ない。

従って、本発明の目的は、前述の安住を、あらゆる点で
満だ−（−雷管装置を提供することである。

他の［１的は、液体に浸漬された時、高度の信頼ｆ１で
不発となる改良されたフライングプレート／神助装薬爆
発装置を有する起爆装置を提供１−ることである。

本発明のこれら及び他の目的は、円筒外側スリーブから
成る雷管装置を提供することに、よって達成され、この
装置では、中央のドナー爆薬が、抽気口空間を通し、開
［］空間の間隔を通し〜で、梢′ｖ＋１に制御された′
ｎ叶のプレートを推進し、その結果衝突時に、］イ１進
されたプレートによりＩｉえられろエネルギーより小さ
な臨界エネルギでアクセプタ爆薬をたたく１更Ｖこ、に
旧コ空間が、液体で満たされた時、ドナー爆薬によって
生じた衝撃波即ちパルス波は、アクセプタ爆薬を爆発さ
せろ力を、液体を通して生じさせるために必要とされる
ものよりも小さくなければならない、これらの臨がファ
クターは、同定した値の實駄及び直径を有するフライン
グプレートを加速てろのに必要とされろドナー装薬の大
きさを制限することによって制御される。ドナー、アク
セプタ、及び補助装薬は、液体との接触及び湿気によっ
て劣化を防止するために容器の中に密封される。

雷管装置は、以下の記載及びそれに対する自明な他の選
択事項に従って組み立てられ、図面を参照することによ
りより良く理解されろが、図において、開口空間ろの通
気用の少なくとも２つの対向する細長い開口２を有する
円筒管すなわちシェル１は、加工素子を収納するために
使用Ｓれろ。

底面６を有する深く引きこまれたシェル容器５に収納さ
れた起爆装置４がシェル１に挿入され、被覆［７てない
リード線即ちピンクと８は、シェル１の中に押し込める
前に、鋼被覆された＋ｒＡ＋路板フ子板ファイバーディ
スク６６る抵抗接続装置を介してリード線９，１０に接
続されている。起爆装置シェル容器５の外径は、シェル
１の内面と摩擦ばめする大きさである。この構成におい
ては、起爆装置ＩＪ　−）’　７　、　（１：ｔスリー
ブ１の外側で回路板３６、リード線９，１０に半田Ｈ−
ｇれ、その後。

シェル１の開口１２を辿してＪＬり気スロット２の近傍
の点まで押し下げられる一１接続板３６け、スリーブ１
の内面ンール材となるｇ；’ｉめ込ん樹脂１３で被覆さ
れる。それから、糾長いインダクタンス部は、給線され
たリード線９，１０を覆って螺着きれ、スリーブ内面シ
ェルとぴったりと嵌合ｌ〜でスリーブを荊して押し十げ
られ、詰め込んだ物質１５で開口１２が密閉されるそれ
ぞれ互いに整列した２つの穴を有する５つのイ／タクタ
ンスリング１４を摺動させることによって設置妊れる１
、その後、密閉端１９と／−ルされた開口端２０を有す
る深く引き込まれた金属容器１８にハーメチックノール
された補助装薬装置１７は、シェル１の内１１１］と摩
擦＆Ｉ’めするのに十分な大きさで、ノ１１１気スロッ
ト２までの位置に、シェルの中へ押し込められる。それ
から補助装薬装置は、周辺が、シェルスリーブ１のベー
スに位置したクリンプ２１によって開口１６全通して脱
落するのが防止されている。

補助装薬装置１７は、不透過性膜２４（乙よって分離さ
れた衝撃に感するアクセプタ装薬２３と補助装薬２２を
収納している。この補助装薬装置は、衝撃に感じない１
つの要素装薬を収納している。

アクセプタ及び補助装薬は、約７０００〜１５０００ポ
ンド／平方インチの圧力でシェル１８内にＭ？１め込ま
れている。代表的なアクセプタに、ジアゾジニトロフェ
ノール、電酸水銀、アジ化鉛剪を含んでいるが、ブース
ターチャージとｆｉｌじ組成でもよい。代表的な補助装
薬に、Ｒ１）Ｘ　、　）　！ＪＪＬロトルエン、四硝酸
ペンタエリスリトール及び好捷しくはヘキサニトロスチ
ルベンを含んでいる。アクセプタ補助装薬装置に選択さ
れる爆薬は、衝撃感度が、６０カロリー／平方センナま
で１×１０　の範囲の臨界エネルギー値を有するものが
選ばれる。

そのような範囲は、空襲をＪ中してフライングプレート
によって及ぼされる力の範囲内が良いが、油。

水及びそれらの混合物のような液体を通してドナーによ
って与えられる衝撃波エネルギーよりも高くなければな
らない。

起爆装置内４１ｔｌ、フェルール２５を金鵬／エル即ち
ケーシング５のベースに押し込めることにより予め糾付
けら！ｌる。このフェルールは、アクセプタ′４薬２ろ
を爆発きせるのに十分な力で、たな２６が元の平面形状
の捷＼で、容器底面６から開［］ノン間２へ放逐きれる
よう？Ｆｐ深く管則した晴と形状で空洞２８θ）ベース
に圧入されたトナー爆薬によって切断され放逐された萌
フライングプレートとなる特定の幅とｐ７みをイ４する
たな２６を残して筒状空洞２７とトナー装薬りと洞２８
を形成するたＶ）に、アルミニウムのような金属棒の中
心ｋ１．！ｆ、各端部かｃ−）円筒状の穴をあけること
によってフェルールが構成される。フェルール２５の１
−に０寸、周縁の不透過ンールを形成するために、３３
ａでケーシング５に甲−１＋＋　４寸けされたガラス製
のχ・１メタルプラグスリーブンール３５を通るリート
ピン７゜８と接続するブリッジワイヤ６２と接触した点
大装薬３１を保持する点火器カップ３０が設けられでい
る。第６図、　？Ａ−，７図に詳計１に示芒れた静１１
ｈ放電ディスク６４とスペーサリング３４ａがよΦノ（
される。更にリートピン７．８は、摩擦ディスクろ５に
よって点火装置内に保持された第１のインダクタンスス
リーブ１４ａ　を通っている。それからこのワイヤピン
は、穴４１．ろ９でファイバー回路板３６を通っている
。このピンは、印刷銅被覆体３７，３８に半田付されて
いる。リート線９は、回路板上で、銅被覆体４ｏに半田
刊され、鋼機）体ろ７，４０に半田付芒れた５１Ωの抵
抗４ろと接続している。リード線１ｏは、銅被覆体６８
の回路を通してリートピン８と接続する４２で鋼１ｍ　
ｅ体に半田付されている。リード線？、１゜は、通常、
ポリテトラフルオロエチレンのような適当なプラスチッ
ク材で鴇情されている。同様の点火装置は、更に、同一
出願人の出願に係る１９７９年＋１月２０　日出＃、ｕ
）第９６．０８０号開示す、ｔしている。

ゝ１］１１ 第６図、第７図を参照すると、静電放電ディスク３４は
、ストネストロムの米国特ｄｆ第４，３０７，６６３号
により完全に開示されている。推奨きれる静電放電ディ
スク６４は、銅被覆したフェノール印刷回路板製であく
）、他の非導電性ザブストレートー１１材も使用で８４
）、サブストレート５２は、？Ｊ　同牢行辺５４ａ、５
４ｂな有する矩形の開口スロット５４を備えている。こ
のスロット５４は、平行辺５４ａ。

５４１）がディスク３４の直径からほぼ等しい間隔の所
に位ｆ！するように中心が定められている。溝開口５４
の幅（すなわち平行辺５４ａと５４ｂ間の距離）は、リ
ードビン７．８の直径より僅かに大きいっサブストレー
ト５２の両面の一部は、々ｆ、　Ｉ　しくは銅からなる
導′准層５６．５８で被覆されてし・ろ。層５６．５８
は同じものであるつ　り一ド線σ）どちらかが、溝開口
５４０辺５４ａ　、　５４ｂのどちＣ）かに接触する場
合の短絡を硅けるために、導電部分の内側境界５６Ｃ、
５６ｄが、縁間［］５４のどんな部分にも接触し−ない
ことが重要である、導体５Ｂの反対側についても同様で
ある。

インダクタンスリング部１４．１４ａ　に使用されるイ
ンダクタンス材は、透磁性を示す磁性材なら何でも使用
でき、一体プラグ又は多をコイルの形でよい。これは、
無線周波エネルギーによって、リード線に誘起された電
力が、少なくとも２５　ｄ　ｔ３好ましくは４０〜６Ｑ
ｄｆ３減少するようなインダクタンスを持つことが望ま
しい。

そのような材料の例として良いものは、他の金属酸化物
又は、酸化物化合物、例えばＭが二価のマンガン、鉄、
コバルト、ニッケル、銅、マクネシウム又は亜鉛である
ＭＦｅ２Ｏ４と化合した酸化鉄を含む尖晶石であるフェ
ライトである。リング又はビードが、導体に囲まれて、
接触するか、近接しなければならない。インダクタンス
プラグ部は、細長いリード線導体が、１度又は数度そこ
を通れるように設計される、 リード線９，７と直列接続されろ抵抗４ろは、リード９
，１０間に置かれた時、雷管を発火させるのに５０ボル
トが必要とされるような約５００の抵抗を有するいかな
る材料でも良い。

起爆装置は、補助装薬部２２に近い開口端１６を通して
挿入され、穴あけガン（図示せず）内に保持された一連
の形作られた装薬と接続する導爆線材（図示せず）と結
合（−で使用されるように設計される。開口端又は導爆
線を保持するための手段の内径は、挿入された導爆線と
ぴったり嵌合するように調整されろっこの型の導爆線は
、例えば商標囚（、Ｉ　ＭＡＣＯＩ（＋）として売られ
ている。

本発明の装置の作用を以下に説明する。

少なくとも０．８アンペアの発火電流がリード線９．１
０に加えられろと、回路接続ディスクろ６゜リード線７
，８を通して電流が流れて点火装薬３１を作動させるワ
イヤブリッジ６２を加熱し、順次、ドナー装薬２９を起
爆させ、それＶこよって筒状部２７な】１訂シて放逐さ
れるプレート２６　ｆ、−切断するっプレートは、起爆
装置容器シェル５σ）底面６を通って、スロット２を１
虫してガスを排気−する開口空間ろのコアをＷ、ａＬ、
その結果、フライングプレートはアクセプタ装薬２ろを
起爆し、＋＋Ｖｔ次補助装薬２２を起爆して、開口１６
１Ｌ挿入され：１′ た雷管フユーズ（図示せず）を通して伝えられるに十分
な力で、補助装薬装置１９を、その中心で打つっしかし
ながら、装置が、溝開口２を通る液体中につけられて、
開口空間６が液体で（＾だされると、フライングプレー
ト２６の力は、それが打った時及び打ったとした場合に
アクセプタ装薬２ろの作動エネルギーより十分小さくな
る。及ぼされる力は、フライングプレートによる直接打
撃又は液体を通して伝えられる衝撃波によるアクセプタ
の起爆には不十分となる。

起爆装置の全体寸法は、穴あけガンの寸法とその設計に
よって通常決められるったいていの場合全長は、６〜８
ｍｍの外径で８〜１５ｃｍの範囲となる。

内側寸法は、当業者によく仰られているような構成材料
とその強度によって調節される。

本発明にとってのきわだった関心は、ドナー装薬の寸法
と形状、プレートに対てる位置決め、プレートの質縫及
びプレートがアクセプタ装薬まで移動する距離間の関係
である。更に本発明にとっての関心事は、筒状空洞２７
の長さ、シェル容器は・。

乙の厚み、底面６から補助装薬装置１９までの開口空間
の長さ及び対向１−る排気スロット２の幅と長さである
。

例えば、０．５　ｍｍの厚みで、外径が２ｍｍの切断プ
レートをつくるフェルール設計で始めると、臨界長と装
薬は、次のｌＪＥ来の関係を用いて計算されば〕７、Ｖ
ｓ ここに、Ａ−プレート面積、ｔ−パルス幅。

Ｐ−ドナー爆薬のフーゴネオット （）Ｉｕｇｏｎｃｏｔ　）圧力 Ｑ−プレート密度、■ｓエドナー爆薬の゛衝撃波速度、
アクセプタ爆薬を起爆させるのに必要なエネルギー−＝
−１’　２　ｔ ここｖｃＰ−：圧力（キロバール）　ヒ・・パルス幅Ｐ
２重 （マイクロセカンド）エネルキー／中位ｍ積’−；ここ
にＺＡ　＝アクセプタ爆薬の密度と衝撃波速度の関数、
伝達されるエネルギーは、起爆エネルギーよりも相当大
きくなければならない。

プレート２６がアルミニウムである場合には、グレート
とアクセプタ装薬の間の間隔は、たな２６に対して、１
０３，４００±３５００ＫＬ’Ａでドナー空洞内に詰め
込まれた１　０　＋０．５　ミＩＪグラムのアジ化鉛の
ドナー装薬２９は、アジ化鉛アクセプタ２３の起爆に必
要とされる。さらに゛、ドナー装薬は、本発明にとって
極めて重要なアクセプタ装薬なプレートが打つまで、プ
レートが、歪まず、不変のま＼の平面形状でいるように
、詰め込まれ、形作られる。このことは、もしプレート
が倒れたり、曲って形が変ったり、或いは粉々になった
りするとエネルギー要件が変ってしまい、装置力信頼性
が特に液体中で予測不能となってしまうので重要である
。通常、プレートの直ぐ上のドナー装薬空洞は、プレー
トの直径にほぼ等しい幅を有している。

プレート密度置のコアに留まって、平担平面形状のアク
セプタ装薬の中心を確実に打つためｌｌ気筒状空洞２７
を移動する長さは、少なくともプレートの幅に等しく、
好ましくは僅かに長くなければならない。

起爆装置容器シェルの厚みは、不透過性障壁を形成する
のに十分な厚みで、筒状部に残ったままとなって、プレ
ートの移動を妨げろことのないように十分薄くなければ
ならない。深く引き込んだ形状では、圃當ンエル壁の厚
みの半分具トにされる。

起爆装置底面６からアクセプタ１９までの開口空間の間
隔は、６〜１６ｍｍに調節され、プレートの質量、苺に
使用されるドナー装薬とアクセプタ装薬に依存する。前
述の場合には、間隔は１２５ｍｍである。好ま］７くは
、感度の低いアクセプタ装薬では、間隔は小さくされろ
う適当な間隔は、空気及び液体中に発火された時、プレ
ート質ｆ４Ｆ、、ドナー装薬及びアクセプタ装薬と整合
イーろように決められるのが艮い。

開口空間の一端から他端へ延びて、ガス／′Ｔ気の気泡
を入れずに、液体を入れて、完全に開［］空間を満たす
か或いは液体から引き一部げられる時冗全に液体排出で
きる少なくとも２つの対向する乱１長い排気口であるこ
とが望、、、ましい。３つ以上の開口が使用される場合
、それらは、周縁に等間隔に配置される。この要件は、
起爆装置の感度を下げるのに重要である。その理由は、
ガスポケットを除くことにより、フライングプレートは
、アクセプタを作動させるのに十分なエネルギーで打つ
ことができるからである。たいていの場合、１〜６ｍｍ
の幅、好ましくは３．５　ｍｍの幅の開口で十分である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の推奨実施例による起爆装置の縦断面
図。 第２図は、点火後の本発明の起爆装置の一部の拡大縦断
面図９ 第６図は、印刷回路ディスクと抵抗器の断面図。 第４図は、第６図に示されたディスクと抵抗器の平面図
。 第５図は、第３図に示されたディスクと抵抗器の１朗転
された立像図。 第６図は、線６−６に沿った第７図の静電放電の断面図
っ 第７図は、第１図と第２図の装置に使用された静電放電
ディスクの平面図。 １・・・・・・シ　エ　ル　　　　２・・・・・・開　
口６・・・・・・開口空間　　　　４・・・・・・起爆
装置５．１８・・・・・容　器　　　７，８・・・・・
・リードピン９．１０・・・・・・リード線　　　１４
・・・・・・インダクタンスリング１７・・・・・・ブ
ースター　　２２・・・・・・補助装薬２６・・・・・
・アクセプタ装薬　　２５・・・・・・フェルール２６
・・・・・・た　な　　　　　２９・・・・・・ドナー
装薬３０・・・・・・点火カップ　　３１・・・・・・
点火装薬３２・・・・・・ブリッジワイヤ　ろ６・・・
・・・スリーブシール３４・・・・・・静電放電ディス
ク。 特許出願人　　アイシーアイ・アメリカス・インコーボ
レーテツド 坑３図 本５　図 うと　　　　　　　　　　　　　　　６」手続補正書（
方式） １、事件の表示 昭和付年′１５鉤願第　　、３３にｒγ　号￥′；１為
’　Ｚ　Ｋ　Ａざ ３、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 住所 ｚ　＋ｙ、　　アイ−づイ・Ｔ〆リカス　イ、Ｄ−±“
Ｌ−７，、ド４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、最靭の平面形状のま＼で、スリーブの穴の中を縦方
   向に、第１の容器を通して切断されたプレートを推進し
   、前記スリーブ内のある点に固定され、開口空間によっ
   て起爆手段から分離されｆ二第２の容器内に／・−メチ
   ツクノールされたアクセプタ爆薬なた＼くように第１の
   容器内に保持されたハーメチックシールされたドナー起
   爆手段を内部中央に配置した細長い円筒状外１１１１ス
   リープな備え、前記外側スリーブは、ある長さと幅をイ
   １する前記開口空間に隣接して位置した少なくとも２つ
   の対向する細長い排気口を有し、前記長さは、前記容器
   間の外側スリーブに連続した開口を形成するように、前
   記第１の容器を前記第２の容器から離間している間隔に
   少なくとも等しく、前記排気口の幅は、液体に完全につ
   けられた時、液体を中に入れて、Ａ！Ｉ　Ｉ；ｅ開口空
   間を完全に満たすのに十分な幅であり、そのため、雷管
   装置が電気着火され、前記開口空間が液体で満たされた
   時、前記アクセプタをたたくプレートの力も、中に発生
   した衝撃波も前記アクセプタ爆薬を爆発させるのには十
   分ではないことを特徴とする液体につけられた時爆発を
   起こさない穴あけガンに使用される電気着火雷管装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の雷管装置において、無
   線周波エネルギーを、少なくとも２５ｄＢ消費する前記
   外側スリーブ内に位置するインダクタンス手段を通る細
   長いリード線を備えたＩ　Ｍｌ−Ｉ　ｚないし４０００
   ＭＨｚの範囲で無線周波エネルギ〜による刺激から防護
   されろことを特徴とする装置。 ろ、特許請求の範囲第１項記載の雷管装置において、前
   記リード線手段間に加えられる５０ボルト電源が、雷管
   を作動させるのに必要とされるように、一方の線が５０
   オームの抵抗で直列接続されたリード線手段を備えた静
   電エネルギーによる刺激から防護されることを特徴とす
   る装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載の雷管装置において、前
   記プレートは、前記第１の容器内に保持された細長い筒
   状空洞を有する円筒状フェルールから切断され、それに
   よって前記プレートは、１１１（記８ｇ１の容器を通る
   前に、前記空洞を通ることを特徴とする装置っ ５、特許請求の範囲第４項記載の雷管装置において、前
   記プレートは、少なくともプレート０）幅に等しい間隔
   、Ａｉｌ記筒状空洞を通ることを特徴と゛）る装置。 ６、特許請求の範囲第１項記載の雷管装置において、前
   記第２の容器に隣接した導爆線を保持イる手段を備えた
   ことを特徴とする装置っ