KR102055977B1 - 전기 뇌관 및 전기 뇌관 제조 방법 - Google Patents

전기 뇌관 및 전기 뇌관 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전폭 장약(3)을 포함하는 캡(2) 그리고 양극, 음극 및 저항 소자(8)를 포함하는 전극(4)을 포함하는 전기 뇌관(1)으로서, 상기 전폭 장약(3)은 적어도 2가지의 1차 폭발물, 즉 제1의 1차 폭발물(9) 및 제2의 1차 폭발물(10), 그리고 적어도 하나의 2차 폭발물(11)을 포함하는 것인 전기 뇌관에 관한 것이다. 전기 뇌관은, 2가지의 1차 폭발물(9, 10) 및 2차 폭발물(11)이 서로 지탱되어 감도를 향상시키도록 층상으로 배치되는 것을 특징으로 하며, 여기서 2가지의 1차 폭발물(9, 10) 중 가장 민감한 폭발물을 구성하는 제1의 1차 폭발물(9)은 저항 소자(8)에 가장 근접하게 배치되고, 제2의 1차 폭발물(10)은 이후에 제1의 1차 폭발물(9)과 2차 폭발물(11) 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 상기 전기 뇌관(1)의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

전기 뇌관 및 전기 뇌관 제조 방법{ELECTRIC DETONATOR AND METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRIC DETONATOR}
본 발명은 무연 전기 뇌관(lead-free electric detonator)에 관한 것이다.
또한 전기 뇌관 캡(electric detonating cap)으로도 불리는 통상적인 전기 뇌관은, 또한 1차 폭발물(primary explosive)이라고도 불리는 프라이머(primer)를 통상 포함하며, 이 프라이머는 납, 예컨대 아지드화납[Pb(N3)2] 또는 아지드화은(AgN3) 및 레드 트리니트로레조르시놀(lead trinitroresorcinol)(2,4,6-트리니트로벤젠-1,3-디올)을 포함한다. 레드 트리니트로레조르시놀은 감도, 특히 저온에서의 감도를 향상시키는 데 사용된다.
신규의 강화된 환경 요건은, 납 함유 프라이머를 환경 친화적인 대체물로 교체하도록 요구하는 것을 의미한다. 그러나, 프라이머 폭발물로서 단지 아지드화은을 사용하여 행해진 시도는, 저온에서의 기능 손상을 나타내고 있다.
따라서, 저온 특성이 개선된 무연 전기 뇌관에 대한 요구가 존재한다. 또한, 현대의 무연 전기 뇌관보다 소형이고 경량인 무연 전기 뇌관에 대한 요구가 존재한다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은, 신뢰성 있고 환경 친화적인 전기 뇌관으로서, 전기 뇌관의 저온 특성이 개선되도록 선택되고 구성되는 환경 친화적인 대체물로 납 함유 프라이머가 대체되는 것이 전기 뇌관을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은, 신뢰성 있고 환경 친화적인 전기 뇌관으로서, 현대의 통상적인 전기 뇌관보다 더욱 컴팩트하고 경량인 전기 뇌관을 제공하는 것이다.
상기 목적뿐만 아니라 여기서 열거되지 않은 다른 목적은, 본 발명의 독립 청구항에서 한정되는 바에 의해 만족스럽게 충족된다.
본 발명의 실시예는 종속 청구항에 제시되어 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 기능적으로 신뢰성이 있고 환경 친화적인 전기 뇌관으로서, 전폭 장약(priming charge)을 포함하는 캡, 그리고 양극, 음극 및 저항 소자를 포함하는 전극을 포함하며, 상기 전폭 장약은 적어도 2가지의 1차 폭발물, 즉 제1의 1차 폭발물 및 제2의 1차 폭발물, 그리고 적어도 하나의 2차 폭발물을 포함하는 것인 전기 뇌관이 제공된다.
전기 뇌관은, 2가지의 1차 폭발물, 및 2차 폭발물이 서로 지탱되어 감도를 향상시키도록 층상으로 배치되는 것을 특징으로 하며, 여기서 2가지의 1차 폭발물 중 가장 민감한 폭발물을 구성하는 제1의 1차 폭발물은 저항 소자에 가장 근접하게 배치되고, 제2의 1차 폭발물은 이후에 제1의 1차 폭발물과 2차 폭발물 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
전기 뇌관의 추가적인 양태에 따르면,
전극의 양극은 캡 내에 축방향으로 배치되는 로드(rod) 또는 핀으로서 구성되며, 음극은 핀에 대해 동축으로 배치되는 소켓(socket)으로서 구성되고,
제1의 1차 폭발물은 포타슘 4,6-디니트로벤조푸록산을 포함하며, 제2의 1차 폭발물은 아지드화은을 포함하고, 2차 폭발물은 시클로트리메틸렌트리니트라민(cyclotrimethylenetrinitramine)을 포함하며,
저항 소자는 지르코늄의 층을 포함하는, 얇은 박막 브리지(film bridge)로서 구성되고,
상기 핀 및 소켓은 스테아타이트를 포함하는, 전기 절연체를 통해 서로 전기적으로 절연된다.
본 발명에 따르면, 전폭 장약을 포함하는 캡, 그리고 양극, 음극 및 저항 소자를 포함하는 전극을 포함하는 전기 뇌관을 제조하는 방법으로서, 상기 전폭 장약은 적어도 2가지의 1차 폭발물, 즉 제1의 1차 폭발물 및 제2의 1차 폭발물, 그리고 적어도 하나의 2차 폭발물을 포함하는 것인 전기 뇌관의 제조 방법이 제공된다.
상기 방법은, 2가지의 1차 폭발물 및 2차 폭발물이 서로 지탱되어 감도를 향상시키도록 층상으로 배치되는 것을 특징으로 하며, 여기서 2가지의 1차 폭발물 중 가장 민감한 폭발물을 구성하는 제1의 1차 폭발물은 저항 소자에 가장 근접하게 배치되고, 제2의 1차 폭발물은 제1의 1차 폭발물과 2차 폭발물 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 방법의 추가적인 양태에 따르면,
저항 소자는 지르코늄의 층을 포함하는 얇은 박막 브리지로서 구성되고, 얇은 박막 브리지는 주어진 전기 저항을 제공하도록 주어진 기하학적 형상으로, 적절하게 마스크를 통해 증착되는 지르코늄에 의해 형성된다.
본 발명은 다수의 장점 및 효과를 나타내며, 가장 중요한 것은, 전기 뇌관이 횐경 친화적이고, 넓은 온도 범위에서 견디며, 컴팩트한 구성을 가능하게 한다는 것이다. 캡 내에서의 1차 폭발물 및 2차 폭발물의 층상 적용은, 융통성이 있고 간단한 생산 과정을 가능하게 한다.
본 발명은 후속 청구범위에 한정되어 있으며, 이하에서 첨부된 도면과 함께 어느 정도 더 상세하게 설명될 것이다.
추가적인 장점 및 효과는 첨부 도면을 동시에 참고하여 본 발명에 대한 후속하는 상세한 설명을 연구 및 고려함으로써 드러날 것이다.
도 1은 얇은 박막 브리지와 이웃하게 층상으로 상하로 배치되는, 2가지의 1차 폭발물, 및 2차 폭발물을 갖춘 전기 뇌관의 개략도를 도시한 것이다.
도 1에서의 전기 뇌관(1)은 전폭 장약(3)을 포함하는 캡(2), 그리고 상기 전폭 장약(3)의 개시를 위한 전극(4)을 포함하며, 여기서 상기 전극(4)은 캡(2) 내에 축방향으로 배치되는 로드 또는 핀(5)으로서 구성되는 양극, 그리고 상기 핀(5)과 동축으로 배치되는 소켓(6)으로서 구성되는 음극을 포함하고, 상기 캡(2)은 또한 양극의 핀(5)과 음극의 소켓(6) 사이에 배치되는 저항 소자(8)를 더 포함한다. (도시되지 않은) 변형예에 있어서는, 대안으로 음극은 핀(5)으로 구성되고 양극은 소켓(6)으로 구성된다. 양극 및 음극은, 유리, 플라스틱, 또는 예컨대 또한 비눗돌(soapstone)이라고도 불리는 스테아타이트 또는 자기(procelain)와 같은 세라믹 재료를 포함하는 전기 절연체(7)를 통해 서로 전기적으로 절연된다.
전기 뇌관(1)은, 중앙에 배치되는 핀(5)과, 동축으로 배치되는 소켓(6) 사이에서 브리지 구성(bridging arrangement)으로 배치되는 저항 소자(8)를 더 포함한다.
저항 소자(8)는 지르코늄의 얇은 층을 포함하는, 얇은 박막 브리지의 형태로 구현된다.
이러한 박층 브리지는, 마스크를 통해 증착되는 지르코늄에 의해 바람직하게는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기술에 따라 제조되고, 여기서 주어진 기하학적 형상을 갖는 얇은 박막 브리지는 주어진 전기 저항을 제공한다.
전폭 장약(3)은, 또한 1차 폭발물로도 불리는 적어도 2가지의 프라이머, 즉 제1의 1차 폭발물(9) 및 제2의 1차 폭발물(10)뿐만 아니라 적어도 하나의 2차 폭발물(11)을 포함한다. 1차 폭발물(9, 10) 및 2차 폭발물(11)은 서로 지탱하여 감도를 향상시키도록 층상으로 배치되고, 제1의 1차 폭발물(9)은 저항 소자(8)에 가장 근접하게 배치되며, 제2의 1차 폭발물(10)은 제1의 1차 폭발물(9) 상에 배치되고, 최종적으로 2차 폭발물(11)이 제2의 1차 폭발물(10) 상에 배치된다.
2가지 1차 폭발물 중 더 민감한 폭발물을 구성하고 바람직하게는 포타슘 4,6-디니트로벤조푸록산(KDNBF)를 포함하는 제1의 1차 폭발물(9), 바람직하게는 아지드화은(AgN3)을 포함하는 제2의 1차 폭발물(10), 그리고 바람직하게는 화학명 시클로트리메틸렌트리니트라민으로 불리며 또한 RDX로 지칭되는 헥소겐을 포함하는 2차 폭발물(11)이 마련된다. 대안으로, 2차 폭발물(11)은 다른 유형의 니트라민 폭발물, 예컨대 화학명 시클로테트라메틸렌-테트라니트라민 옥소겐으로 불리고 또한 HMX로 지칭되는 옥소겐 또는 화학명 2,4,6,8,10,12-헥사니트로-헥사아자이소부르치탄(2,4,6,8,10,12-hexanitro-hexaazaisowurtzitane)의 CL-20과 같은 폭발물을 포함할 수 있다.
변형예에 있어서는, 제1의 1차 폭발물(9)보다 열에 더 민감한 제3의 1차 폭발물(도시되어 있지 않음)이 또한 프라이밍 체인(priming chain)의 일부를 형성한다.
개시 시에, 전류는 전극(4)의 양극(5)을 통해 그리고 다시 전극(4)의 음극 소켓(6)을 통해 저항 소자(8)에 전도된다. 전폭 장약(9)이 점화되도록 하고 뇌관(2)이 저항 소자(8)의 번 오프(burn off)에 의해 폭발하도록 하는 전기 펄스는 임의의 종류의 전압원에 의해 생성될 수 있다.
그러나, 가장 일반적으로는, 전압원이 커패시터에 의해 구성되며, 커패시터의 방전은 압전결정에 의해 생성된다. 대안으로, 이러한 방전은 배터리로 충전함으로써 생성될 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예로 한정되지 않으며, 오히려 특허 청구범위의 범위 내에서 다양한 방식으로 변경될 수 있다.

Claims (7)

  1. 전폭 장약(priming charge; 3)을 포함하는 캡(cap; 2), 그리고 양극, 음극 및 저항 소자(8)를 포함하는 전극(4)을 포함하는 무연 전기 뇌관(1)으로서, 상기 양극 및 상기 음극은 스테아타이트(steatite)에 의해 서로 전기적으로 절연되고, 상기 전극(4)의 양극은 캡(2) 내에서 축방향으로 배치되는 핀(5)으로서 구성되며, 상기 음극은 상기 핀(5)에 대해 동축으로 배치되는 소켓(socket; 6)으로서 구성되고, 상기 저항 소자(8)는, 중앙에 배치되는 핀(5)과, 동축으로 배향되는 소켓(6) 사이에서 브리지 구성(bridging arrangement)으로 배치되며, 상기 저항 소자(8)는, 지르코늄의 층을 포함하는 얇은 박막 브리지(film bridge)로서 구성되고, 상기 전폭 장약(3)은 적어도 2가지의 1차 폭발물, 즉 제1의 1차 폭발물(9) 및 제2의 1차 폭발물(10) 그리고 적어도 하나의 2차 폭발물(11)을 포함하며, 2가지의 1차 폭발물(9, 10) 및 2차 폭발물(11)은 서로 지탱하여 감도를 높이도록 층상으로 배치되고, 2가지의 1차 폭발물(9, 10) 중 가장 민감한 폭발물을 구성하는 제1의 1차 폭발물(9)은 저항 소자(8)에 가장 근접하게 배치되고, 제2의 1차 폭발물(10)은 이후에 제1의 1차 폭발물(9)과 2차 폭발물(11) 사이에 배치되는 것인 무연 전기 뇌관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 1차 폭발물(9)은 포타슘 4,6-디니트로벤조푸록산(potassium 4,6-dinitrobenzofuroxane)을 포함하며, 상기 제2의 1차 폭발물(10)은 아지드화은(silver azide)을 포함하고, 상기 2차 폭발물(11)은 시클로트리메틸렌-트리니트라민(cyclotrimethylene-trinitramine)을 포함하는 것인 무연 전기 뇌관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 핀(5) 및 상기 소켓(6)은, 유리를 포함하는 전기 절연체(7)를 통해 서로 전기적으로 절연되는 것인 무연 전기 뇌관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무연 전기 뇌관(1)은 제1의 1차 폭발물(9)보다 열에 더 민감한 제3의 1차 폭발물을 포함하는 것인 무연 전기 뇌관.
  5. 전폭 장약(3)을 포함하는 캡(2), 그리고 양극, 음극 및 저항 소자(8)를 포함하는 전극(4)을 포함하는 무연 전기 뇌관(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 양극 및 상기 음극은 스테아타이트(steatite)에 의해 서로 전기적으로 절연되고, 상기 전극(4)의 양극은 캡(2) 내에서 축방향으로 배치되는 핀(5)으로서 구성되며, 상기 음극은 상기 핀(5)에 대해 동축으로 배치되는 소켓(socket; 6)으로서 구성되고, 상기 저항 소자는(8)는, 중앙에 배치되는 핀(5)과, 동축으로 배향되는 소켓(6) 사이에서 브리지 구성(bridging arrangement)으로 배치되며, 상기 저항 소자(8)는, 주어진 전기 저항을 제공하도록 주어진 기하학적 형상으로 마스크를 통한 증착(evaporation)에 의해 배치되는 지르코늄의 얇은 층을 포함하는 얇은 박막 브리지(film bridge)로서 구성되고, 상기 전폭 장약(3)은 적어도 2가지의 1차 폭발물, 즉 제1의 1차 폭발물(9) 및 제2의 1차 폭발물(10) 그리고 적어도 하나의 2차 폭발물(11)을 포함하며, 2가지의 1차 폭발물(9, 10) 및 2차 폭발물(11)은 서로 지탱하여 감도를 높이도록 층상으로 배치되고, 2가지의 1차 폭발물(9, 10) 중 가장 민감한 폭발물을 구성하는 제1의 1차 폭발물(9)은 저항 소자(8)에 가장 근접하게 배치되며, 제2의 1차 폭발물(10)은 제1의 1차 폭발물(9)과 2차 폭발물(11) 사이에 배치되는 것인 무연 전기 뇌관 제조 방법.
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