KR20220159231A - 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하굴착 및 터널굴착을 하는 발파현장에서 사용하는 비전기뇌관을 전기발파기로 스파크를 일으켜 최초 기폭하는 스파크 기폭장치에 관한 것이다.
종래의 스파크 기폭장치는 비전기뇌관의 쇼크튜브(시그널 튜브)를 스파크를 발생시켜 기폭시키는 장치로 이를 이용하여 쇼크튜브를 기폭하여 발파를 할 경우 스파크 기폭장치가 사용되었음에도 불구하고 스파크 기폭장치의 전기회로에 이상이 없어 수 회 재사용하거나 사용가능한지 여부를 판단하기 어려워 최종 발파가 실패할 때까지 재사용하는 사례가 발생하였다.
스파크 기폭장치를 수 회 재사용하면서 안전장치인 전기저항이 점차 피로가 누적되어 파괴될 염려가 있고 전기저항의 파괴는 궁극적으로 커패시터에 축적된 전기를 방전시킬 수 없는 문제가 발생하여 최후 불발시 사고의 염려도 내재하고 있어 이를 반드시 개선해야 할 필요가 생겼다.
따라서 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 스파크 기폭장치 내부의 전기회로 일단에 회로차단 소자를 구성하여 스파크 기폭장치가 1회 이상 사용되면 회로차단 소자가 파손되어 스파크 기폭장치를 재사용이 불가하도록 구성하였다.

Description

재사용을 방지하는 스파크 기폭장치{Spark detonator to prevent reuse}

본 발명은 지하굴착 및 터널굴착을 하는 발파현장에서 사용하는 비전기뇌관을 전기발파기로 스파크를 일으켜 최초 기폭하는 스파크 기폭장치에 관한 것이다.

스파크 기폭장치는 한국 특허등록 제 10-1345618호 '바리스터가 내장된 스파크 기폭장치' 및 특허등록 제 10-1971693호 '검사 가능한 스파크 점화장치 및 전용 검사기기와 이를 이용한 발파방법'에 상세히 설명되어 있으며 본 발명은 상기 선원기술을 실시하면서 나타난 문제점을 개선하기 위한 것이다.

상기 선원기술에 나타난 스파크 기폭장치는 비전기뇌관의 쇼크튜브(시그널 튜브)를 스파크를 발생시켜 기폭시키는 장치로 이를 이용하여 쇼크튜브를 기폭하여 발파를 할 경우 스파크 기폭장치가 사용되었음에도 불구하고 스파크 기폭장치의 전기회로에 이상이 없어 수 회 재사용하거나 사용가능한지 여부를 판단하기 어려워 최종 발파가 실패할 때까지 재사용하는 사례가 발생하였다.

수 회 재사용할 경우 제품의 이상 유무를 확인할 수 없기 때문에 결국 발파를 실패하는 경우가 발생하고, 발파실패에 대한 압박감을 화약기술자가 감당해야 하며, 발파실패에 대한 후속조치를 다시 취해야 하기 때문에 화약기술자들은 결국 1회만 확실히 기폭되는 제품을 요구하였다.

또한, 수 회 재사용하면서 스파크 기폭장치의 안전장치인 전기저항이 점차 피로가 누적되어 파괴될 염려가 있고 전기저항의 파괴는 궁극적으로 커패시터에 축적된 전기를 방전시킬 수 없는 문제가 발생하여 최후 불발시 사고의 염려도 내재하고 있어 이를 반드시 개선해야 할 필요가 생겼다.

따라서 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 스파크 기폭장치 내부의 전기회로 일단에 회로차단 소자를 구성하여 스파크 기폭장치가 1회 이상 사용되면 회로차단 소자가 파손되어 스파크 기폭장치를 재사용이 불가하도록 구성하였다.

본 발명은 스파크 기폭장치를 재사용할 수 없어 화약기술자들에게 제품에 대한 신뢰감을 주고, 제품의 전기회로의 이상 유무를 확인할 수 있으며, 더욱 안전하게 발파를 할 수 있도록 한다.

도 1: 스파크 기폭장치의 외관 사시도.
도 2: 종래의 스파크 기폭장치 및 본 발명의 전기회로도.

본 발명에 대한 구체적인 구성과 내용을 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 스파크 기폭장치의 외관 사시도이다.

스파크 기폭장치(20)는 비전기뇌관의 쇼크튜브(10)를 기폭하는 장치로 쇼크튜브를 스파크단자에 결속하는 체결수단(25)이 구비되며, 이에 대하여는 선원기술에 잘 나타나 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 종래의 스파크 기폭장치 및 본 발명의 전기회로도이다.

도 2[A]는 종래의 스파크 기폭장치의 전기회로도이다.

종래의 스파크 기폭장치는 플라스틱으로 이루어진 몸체 내부의 PCB 기판에 두 가닥의 전기각선(20-a)을 따라 전기회로가 구성되고, 상기 전기회로에는 전기저항(20-b), 커패시터(20-c), 스파크단자(20-d)가 병렬로 구성되는데, 상기 전기저항은 커패시터의 전기를 흡수하여 열로 방출하는 안전기능과 발파회로의 이상 유무를 확인하는 검사기능을 하는 부품이다.

이러한 구성으로 이루어진 종래의 스파크 기폭장치는 쇼크튜브를 수차례 기폭하면 그을음이 발생하고 스파크단자의 두 간극이 벌어지는데 이것을 사용할 경우 결국 발파실패로 이어진다.

문제는 최종 발파에 실패한 경우에 발생할 수 있다.

최종 발파에 실패한 경우 불행하게도 수차례 사용하면서 전기저항(20-b)이 파괴된 상태라면 커패시터(20-c)에는 전기가 축적된 상태로 남게 되고 이때 화약기술자가 스파크 기폭장치를 교체하려다가 축적상태의 전기가 스파크단자로 방전할 경우 불의의 발파사고가 발생할 수 있기 때문이다.

또한, 종래의 스파크 기폭장치는 스파크단자에 그을음이 많이 발생했거나 스파크단자의 간극이 벌어져 기폭능력을 상실했음에도 불구하고 회로테스터기로 전기저항의(20-b)의 값을 측정할 수 있어 이를 정상제품으로 오인하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 스파크 기폭장치를 위험을 감수하고 수차례 사용하다 결국 발파실패로 이어지는 것보다는 1회만 쇼크튜브를 확실히 기폭하고 스스로 파손되는 제품을 공급하기 위함이다.

또한, 회로테스터기로 스파크 기폭장치의 회로를 검사함으로써 제품의 이상 유무도 확인할 수 있는 효과가 있다.

도 2[B]는 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치의 전기회로도이다.

본 발명의 구성은 제시된 그림과 같이 두 가닥의 전기각선(20-a)을 따라 PCB 기판에 구성된 두 가닥의 전기회로 중 어느 하나에 회로차단 소자(20-e)를 직렬로 구성한 것이다.

회로차단 소자는 소자부품의 허용전압 또는 허용전류 이상의 전기가 흐르면 파손되어 전기회로를 차단하는 전자부품으로 본 발명의 그림에서는 저항을 사용 예로 표기하였다.

회로차단 소자로 사용한 저항의 위치는 전기각선(20-a)과 전기저항(20-b) 사이의 어느 한 회로에 직렬로 연결하는 것이 바람직한데 이는 회로차단용 저항이 끊어지면 전기회로가 끊어져 회로테스터기로 전기저항(20-b)의 값을 읽을 수 없게 되어 제품에 이상이 있음을 쉽게 인지할 수 있기 때문이다.

도 2[C]는 회로차단 소자로 사용한 저항이 끊어진 상태를 도시한 그림이다.

본 발명인 회로차단용 저항이 구성된 스파크 기폭장치에 발파기의 고압 전기를 흘려보내면 회로차단용 저항에 전기가 흐르게 되는데, 저항값이 너무 작으면 전기가 그냥 통과하게 되지만 저항값이 어느정도 크면 저항에 열이 발생하면서 파손된다.

그러나 저항값이 커질수록 스파크단자에서 스파크가 발생하기 어렵기 때문에 적정한 크기의 저항값이 요구된다.

그러므로 회로차단용 저항의 저항값의 크기는 쇼크튜브를 기폭하는데 지장을 주지 않을 만큼 작으면서도 열이 발생하여 스스로 파손될 만큼 커야 한다.

실험을 통하여 알아본 결과 회로차단용 전기저항은 1/2watt 이하, 30~300옴(Ω)의 저항값이 적정하였으나 발파모선의 길이, 저항의 재질, 발파기의 출력상태에 따라 저항값의 편차가 발생하였다.

한편, 위에서 언급한 바와 같이 스파크 기폭장치를 1회 이상 사용하여 회로차단용 저항이 파손된 경우 전기회로가 끊어지기 때문에 사용자는 회로테스터기를 통하여 제품의 기폭 가능 유무를 확인할 수 있는 효과가 있다.

회로차단 소자로 사용하는 저항은 발파모선이 길어지면 발파기의 전력이 점차 약해져 회로를 단번에 차단하지 못하는 문제가 발생하는데 이를 대체하는 방법은 서지옵서버를 이용화는 것이다.

도 2[D]는 서지옵서버가 구성된 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치의 회로도이다.

서지옵서버는 진공의 유리관에 전극을 일정 간격으로 밀착시켜서 양단에 인가되는 전압에 따라 방전을 유도하는 형태의 소자로써, 서지옵서버가 구성된 스파크 기폭장치에 발파기의 고전압을 흘려보내면 서지옵서버에서 허용하는 전력 이상의 전기가 통과하면서 전극을 탄화시켜 파괴하고, 재차 발파할 경우 파괴된 전극에 의해 전기가 통과할 수 없게 된다.

통상의 서지옵서버는 과전압의 서지 또는 전기를 순간 흡수하거나 통과시킬 목적의 스위치로 사용하지만 본 발명에서는 전극을 강제 탄화시켜 과전압의 전기가 통과하지 못하게 하는 목적으로 사용된다는 점이 상이하다.

서지옵서버의 구성위치는 첨부한 그림과 같이 커패시터(20-c)와 스파크 단자(20-d) 사이의 어느 한 회로에 직렬로 구성하는 것이 바람직하다.

이유는 서지옵서버는 낮은 전압에서는 전기가 통과하지 못하는데 만약 전기각선(20-a)과 전기저항(20-b)사이에 서지옵서버가 위치하면 회로테스터기로 발파회로의 이상 유무를 검사할 경우 회로가 차단되어 있어 전기저항(20-b)의 값을 읽지 못하기 때문이다.

또한, 서지옵서버의 내력의 크기는 발파기 출력 전압보다 낮은 전압에서 작동하되 발파기의 전기가 흐르는 수 초 동안 서지옵서버의 전극이 탄화되어 파손되는 정도여야 한다.

이 밖에도 회로차단 소자는 다이오드 또는 휴즈 또는 기타 과전류에 파손될 수 있는 부품으로 대체하여 사용할 수 있겠으나 전기각선과 스파크단자 사이의 어느 한 회로에 직렬로 구성되어 본 발명의 목적과 동일한 목적으로 사용된다면 본 발명의 범위를 벗어날 수 없음을 밝혀둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 스파크 기폭장치를 1회만 사용할 수 있도록 하여 화약류 기술자들이 안심하고 안전하게 발파를 할 수 있게 하고 나아가 회로차단 소자가 낮은 전압의 전기를 통하는 소자인 경우 제품의 이상 유무를 회로테스터기로 확인할 수 있는 효과도 주는 유용한 발명인 것이다.

10: 쇼크튜브 20: 스파크 기폭장치
20-a: 전기각선 20-b: 전기저항
20-c: 커패시터 20-d: 스파크단자
20-e: 회로차단 소자 20-s: 서지옵서버

Claims (4)

1. 비전기뇌관의 쇼크튜브(10)를 전기발파기를 이용하여 기폭하는 스파크 기폭장치에 있어서,
   플라스틱으로 이루어진 몸체 내부의 PCB 기판에는 두 가닥의 전기각선을 따라 전기저항, 커패시터, 스파크단자가 병렬로 구성된 전기회로가 구성되고,
   상기 전기회로의 적어도 어느 한 회로에는 발파기의 전기가 흐르면 스스로 파손되는 회로차단 소자가 직렬로 구성된 것이 특징인 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   회로차단 소자는 저항값의 크기가 쇼크튜브를 기폭하는데 지장을 주지 않을 만큼 작으면서도 열이 발생하여 스스로 파손될 만큼 큰 크기의 저항값을 갖는 저항인 것이 특징인 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   회로차단 소자는 전극을 일정 간격으로 밀착시켜서 양단에 인가되는 전압에 따라 방전을 유도하는 형태의 소자로써, 발파기의 전기를 통과시키면 전극을 탄화시켜 파괴하고, 재차 발파할 경우 파괴된 전극에 의해 전기가 통과할 수 없는 특성을 갖는 서지옵서버인 것이 특징인 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   서지옵서버는 커패시터(20-c)와 스파크 단자(20-d) 사이의 어느 한 회로에 직렬로 구성되고 내력의 크기는 발파기 출력 전압보다 낮은 전압에서 작동하되 발파기의 전기가 흐르는 수 초 동안 서지옵서버의 전극이 탄화되어 파손되는 것이 특징인 재사용을 방지하는 스파크 기폭장치.
   

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