NO163383B - Elektrisk utloesbar tennenhet samt transformatoranordning for denne. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en elektrisk utløsbar tenn-enhet innrettet for elektromekanisk kobling til en vekselstrømkilde for detoneringsenergi. Oppfinnelsen angår mer spesielt en

enhet innbefattende et innkapslet, resistivt elektrisk tenn-element med isolerte elektriske ledningstråder utvendig på innkapslingen og elektromagnetisk kobling til ringkjernen på en transformator ved i det minste en sløyfe av en isolert leder viklet som en sekundærvikling om transformatorkjernen, og oppfinnelsen omfatter også selve transformatoren.

Elektromekanisk koblede detoneringsenheter hvor en

elektrisk detonator er elektromekanisk koblet til en ferrittring,

er beskrevet i britisk patentsøknad med publiseringsnumer 2.022.222 og er kommersielt tilgjengelige under varenavnet "Magnadet". I disse detonatorene er en kontinuerlig krets med ledende tråd forbundet over klemmene på det innkapslede,

resistive tenn-elementet til detonatoren. En del av lederen utvendig på kapslingen er fullstendig isolert og viklet 3 til 5 tørn som en sekundærvikling om en toroideformet ferrittkjerne.

For enkel fremstilling blir den toroideformede kjernen og sekundærviklingen montert i en første operasjon. Detonatoren settes sammen separat med en lengde av isolert leder som strekker seg fra hver av de to klemmene hos de resistive elementene, og til et sted på utsiden av kapslingen.

En uisolert endedel av hver leder er elektrisk forbundet

med respektive uisolerte endedeler hos de to endene av sekundærviklingen for å slutte den elektriske kretsen over tenn-

elementet. Skjøtene mellom ledningene og den toroideformede ferrittkjernen er innkapslet i en beskyttende kapsling av en syntetisk plast hvorved den utvendige kretsen til detonatoren fullstendig isoleres. Den beskyttende kapslingen er forsynt med en sentral åpning hvorigjennom det kan tres en elektrisk leder for en enkel vikling som en primærside av den toroideformede transformatorkjernen og forbundet med en passende kilde med vekselstrøm for avfyring av detonatoren. En enkel primærvikling kan tres gjennom flere toroideringer for samtidig tenning av alle tilhørende detonatorer. Disse elektromagnetisk koblede detonatorer har fordelaktige sikkerhetsegenskaper. De er i det vesentlige immune mot elektriske lekkasjestrømmer og

statisk elektrisitet. De er frekvensselektive i den forstand at signaler utenfor et forutbestemt bånd fra 10 til 100 kHz effektivt svekkes. Detonatorene er også attraktive for brukere idet sammenknyttingen av flerskuddsrunder til avfyringskilden for sprengning kan utføres raskt og lett, siden lednings-forbindelsene i detonatorkretsen i hovedsak er eliminert. I de "Magnadef-detonatorer som hittil er benyttet, er forbindelsene mellom sekundærviklingene og den utvendige ledningsførsel fra detonatorene opprettet ved å tvinne og/eller lodde de avisolerte endedelene sammen. Isolasjonsmaterialet er vanligvis av polyvinylklorid. Opprettingen av disse forbindelsene krever derfor en rekke tidskrevende operasjoner. Det er et av formålene med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en transformatorkoblet og elektrisk utløsbar tenn-enhet som ikke nødvendiggjør oppretting av forbindelser mellom på forhånd avisolerte ledere.

Tenn-enheten ifølge oppfinnelsen er definert nøye i de vedføyde patentkravene 1 til 10. Tenn-enheten omfatter et innkapslet elektrisk resistivt tenn-element med en lengde med elektrisk ledende tråd forbundet med hver av dets to klemmer og beliggende utenfor innkapslingen, en ringkjerne til en transformator med en lengde isolert elektrisk leder viklet rundt kjernen som en sekundærvikling, og to elektrisk ledende kontaktelementer av metall som hver oppretter elektrisk forbindelse mellom en endedel av sekundærviklingen med en tilsvarende ende av lengden med elektrisk ledende tråd for å slutte en elektrisk krets over klemmene, idet kontaktelementene har innretninger for å trenge igjennom det isolerende lag på de respektive trådene og opprette kontakt med disse.

Kontaktelementene er fortrinnsvis dannet av tynne metall-plater. Hvert element har en eller flere spalter som strekker seg fra i det minste en av sidekantene. Spaltene har en slik bredde at når en isolert ledende tråd føres inn i spalten, trenger metallkantene i spaltens sider igjennom isolasjonen på lederen og oppretter elektrisk kontakt med lederen. Kontaktelementene av metall har fortrinnsvis minst to spalter hver og helst strekker spaltene seg fra motstående sidekanter på elementet. Om ønskelig kan kontaktelementet bestå av en dobbelt metallplate slik at det dannes to parallelle deler med én del som forbinder de to parallelle, og med spaltene dannet i motliggende frie kanter av de parallelle delene.

Transformatoranordningen ifølge oppfinnelsen er definert nøyaktig i patentkrav 11.

Transformatorens ringkjerne er fortrinnsvis av et ferritt-materiale og med toroideform. For å være beskyttet under bruk, er den toroideformede ringkjernen med sin sekundærvikling, kontaktelementet og de trådendene som befinner seg nær dette, fortrinnsvis innkapslet i en syntetisk plastkapsling. Kapslingen er forsynt med uttagninger som stemmer overens med den sentrale åpningen i ringkjernens toroide, gjennom hvilke uttagninger det kan tres en sløyfe med isolert leder for å tjene som primærvikling for transformatoren. Uttagningene bør fortrinnsvis være slik utformet at en del av innsiden av den omkretsdannende overflate hos ringkjernen eksponeres. Den foretrukne kapsling fremviser ett ringformet kammer for å oppta den toroideformede ring, samt en kommunikasjonskanal tilveiebrakt for å oppta og fast understøtte kontaktelementene og tråddelene. Den toroideformede ringkjernen er fortrinnsvis understøttet av innvendige utragninger i det ringformede kammer slik at der frembringes et ringformet luftrom på utsiden av kjernen for å tilveiebringe beskyttelse mot støt.

Kapslingen kan i en foretrukket utførelse være i form av

en stiv boks som eksempelvis er utført av polypropylen.

Boksen er hensiktsmessig konstruert i to deler. Den ene del utgjør en nedre eller basisdel, og den andre en øvre eller dekseldel. En del kan være tilpasset til å oppta endedelene av de elektriske ledningene til tennelementet, mens den andre er tilpasset til å oppta transformatorens ringkjerne, sekundærviklingen og kontaktelementene. Boksdelene er utformet slik at når de lukkes sammen vil hvert kontaktelement bringes i kontakt med en elektrisk leder og en endedel av sekundærviklingen. Konstruksjonsdelene til boksen er fortrinnsvis av omtrent samme størrelse. Sammenføyningsplanet mellom delene ligger omtrent midt på boksen. Dennes deler er fortrinnsvis utformet med i det minste en utragning og i det minste en tilsvarende uttagning hvorved boksen når den lukkes, holdes tett sammen for eksempel med et smekklåsarrangement. I en spesielt foretrukket utførelse er boksen laget ved en enkel sprøyteforming og med de to delene forbundet med en tynn hengseldel. I denne utførelse er polypropylen det foretrukne konstruksjonsmaterialet på grunn av dets overlegne elastiske egenskaper.

Oppfinnelsen beskrives videre gjennom den foretrukne utførelsesform som skal forklares i det etterfølgende under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk de forskjellige delene av en enhet ifølge oppfinnelsen i perspektiv, fig. 2 viser i perspektiv enheten bestående av delene i fig. 1, men med delene plassert i boksen før denne lukkes, fig. 3 viser i perspektiv enheten på fig. 1 og 2, men med boksen delvis bortskåret og i lukket stilling, fig. 4 viser et tverrsnitt tatt ved linjen IV-IV på fig. 3, og fig. 5 viser et tverrsnitt tatt ved linjen V-V på fig. 3.

Det vises først til figur 1. Enheten består av en boks 10, en toroideformet ferrittisk ringkjerne 11> sekundærvikling 12, kontaktelementer 13 og 14 og en elektrisk detonator 15 som har to elektriske ledere 16 og 17. Boksen 10 er formstøpt i ett stykke bestående av to deler som hensiktsmessig betegnes som nedre del 18 og øvre del 19, som er forbundet med en hengseldel 20. Begge delene 18 og 19 består hovedsakelig av hule bokser 21 og 22 uten lokk, men med i det vesentligste kompakte deler 2 3 og 24 beliggende på siden av respektive hule deler 21 og 22.

Boksene 21 og 22 har D-formede sentrale uttagninger 25 og 26 plassert sentralt én i hver av hunndelene 27 og 28 til boksene 21 og 22. Rektangulære utragninger 29 og 30 står vertikalt opp fra delene 2 7 og 28 ved siden av uttagningene 25 og 26 og beliggende nærmest til de kompakte delene 23 og 24, samtidig som disse rektangulære delene står på tvers av lengderetningen for delene 2 3 og 24. Hver av boksene 21 og 22 har dessuten tre innvendige avstandssteg 31 som hver har en støtteskulder 32 slik at ringkjernen 11 understøttes med et ringformet rom mellom ringkjernen og sidene i boksen.

I de kompakte delene 23 og 24 er det dannet grunne renner med halvsirkelformede tverrsnitt 33, 34, 35, 36, og dype renner 37, 38, 39 og 40. De grunne rennene har omtrent samme radius som lederne 16 og 17, mens de dype rennen har en dybde som over-stiger diameteren til lederne 16 og 17 og sekundærviklingen 12. Rennene 37, 38, 39 og 40 er dannet med Dommer 41, 42, 43 og 44 slik at det er en lomme på hver renne og tilpasset til å oppta ene enden av et kontaktelement 13 og 14. På den kompakte del 23 er det dannet en oppstående del 45, bestående av en langsgående ribbe 61 og låskroker 47 og 48 innrettet til å tre inn i og festes i en uttakning 46 dannet i den kompakte del 24. Låsekrokene 47

og 48 er innrettet til å låse mot tilsvarnede trinn 57 og 58 i ytre sidevegg av uttakninger 59 og 60 dannet i nedre del av uttakning 46, slik det best fremgår i figur 5.

Kontaktelementene 13 og 14 er flate, avlenge og stanset

ut av betall med anlange spor 49, 50, 51 og 52 som strekker seg fra endene av elementene. Sporene har hovedsakelig parallelle sidekanter og har en bredde som ligger svært nær opp til tykkelsen på metallkjernen i den isolérte leder som danner lederne 16 og 17, og endedelene 55 og 56 av sekundærviklingen 12, som elementene skal opprette kontakt mellom. Sidekantene i sporene divergerer mot ytterste del av sporret for å assistere innføring av isolert leder i sporet. Elementene 13 og 14 er dannet med avsmalnende og utragende skulderdeler 5 3 ved elementenes nedre ender for å

virke som låsepigger når elementene innføres i respektive lommer 4 3 og 44.

Ringkjernen 11 har form av en kort hul sylinder (selv om

den vanligvis kalles toroideformet) og sekundærviklingen 12

består av 3 tørn av plastisolert leder av samme sort som benyttes til detonatorens ledetråder 16 og 17.

Når enheten skal settes sammen, sammenstilles delene først slik som vist på figur 2. Ringkjernen 11 plasseres i boksen 22

og rundt den oppstående del 30 med ytre kant hvilende på skuldrene 32 slik at det etterlates et ringformet rom 54 rundt kjernen 11. Kjernen 11 orienteres slik at sekundærviklingen 12 blir liggende mellom den oppstående del 30 og den kompakte del 24, og med endedelene 55 og 56 til sekundærviklingen 12 plassert i respektive renner 39 og 40. Nedre ende av kontaktelementene 13 og 14 føres så ned i lommene 43 og 44 mens lederendene 55 og 56 dermed plasseres i respektive spor 49 og 52. Sidene på sporene 49 og 52 skjærer igjennom plastisolasjonen og oppretter elektrisk kontakt mellom metallkjernene 62 og 6 3 i lederelementene 55 og 56, og skulderne 5 3 på elementene 13 og 14 låses i lommene 4 3 og 4 4 som vist på

figur 4. Endedelene til ledertrådene 16 og 17 legges på plass over ribben 61, og lederen 16 plasseres i rennene 33 og 37 mens lederen 17 plasseres i rennene 34 og 38 med begge trådendene 16

og 17 på plass også over lommene 41 og 42.

Enheten fullføres ved at øvre del 18 svinges om hengslet

20 slik at de to delene 18 og 19 lukkes mot hverandre som vist på figur 3 med den utragende del 45 låst i uttagningen slik det vises på figur 5. I denne lukkeoperasjonen tvinges de øvre endene av kontaktelementene 13 og 14 inn i lommer 41 og 42, slik at lederne 16 og 17 føres inn i respektive spor 50 og 51. Sidene i sporene skjærer i isolasjonen på ledningene og oppretter elektrisk kontakt med metallkjernene i ledningene slik det fremgår av figur 4. På denne måten er det derfor opprettet elektrisk kontakt også mellom sekundærviklingsdelen 55 og detonatorlederen 16, og mellom sekundærviklingsdelen 56 og detonatorlederen 17 for på denne måte

å frembringe en kontinuerlig krets som kobler sekundærviklingen

12 til tenn-elementet i detonatoren 15. I lukket stilling møter toppkantene av boksene 21 og 22 hverandre. Den oppstående del 29 ligger an mot den oppstående del 30 slik at det dannes et ringformet kammer som omslutter ringkjernen 11 med et luftrom rundt nesten hele ringkjernens overflate. En del av den indre buede overflate på ringkjernen 11 faller overens med den buede kant på de D-formede åpningene 25 og 26, og forblir derfor udekket. Ledertrådene 16 og 17 bøyes over ribben 61 og holdes fast på plass mellom ribben 61 og bunn og sidevegger i uttakningen 46 slik at forbindelsene mellom lederne og kontaktelementene beskyttes mot strekk i trådene under bruk. I den lukkede boksen danner rennene 33, 34, 35 og 36 rørformede passasjer som tett omslutter lederne 16 og 17, gjennom hvilke passasjer lederne 16 og 17 kommer ut.

Det er vanligvis fordelaktig å tilslutte detonatoren 15 som site ledd i enheten. På denne måten kan enheten om ønskelig, med unntak av detonatoren, forberedes som det fremgår av figur 2 på ethvert sted og detonatoren kan bli brakt i tillegg på hvilket som helst annet sted ved sluttning av enheten slik det vises på figur 3.

Ved bruk avfyres detonatoren 15 ved at det res en isolert elektrisk leder gjennom uttakningene 25 og 26 og ringkjernen 11, og ved å sende en vekselstrøm med passende frekvens gjennom leder-tråden, hvorved avfyringsstrøm elektromagnetisk induseres i sekundærviklingen 12 og i tenn-elementet til detonatoren. Hvis ønskelig, kan en enkelt ledningstråd tres gjennom ringkjernene hos flere detonatorer for avfyring av flere detonatorer samtidig fra en enkelt kilde med elektrisk energi.

Claims (1)

1. Elektrisk utløsbar tennenhet omfattende et innkapslet elektrisk tennelement (15) med en lengde elektrisk ledningstråd (16, 17) forbundet med hver av dets to klemmer og stikkende ut av kapslingen, idet de deler av ledningen som befinner seg utenfor kapslingen, er fullstendig isolert, og en transformator-ringkjerne (11) med en lengde isolert elektrisk ledertråd viklet på denne som en sekundærvikling (12), hvor hver av sekundærviklingens to endedeler (55, 56) er forbundet med en tilsvarende endedel av en av de nevnte lengder elektrisk ledningstråd (16, 17) for å slutte en elektrisk krets over klemmene, karakterisert ved at hver av sekundærviklingens endedeler (55, 56) er forbundet med en endedel på en av de nevnte lengder av ledningstråden (16, 17) ved hjelp av et elektrisk ledende metallkontaktelement (13, 14) som trenger gjennom isolasjonslaget på de respektive ledninger og danner kontakt med disse, at transformator-ringkjernen (11) er en toroideformet ringkjerne av ferritmateriale, og ringkjernen (11), sekundærviklingen (12), de to kontaktelementer (13, 14) og den nevnte endedel av lengden av elektrisk ledningstråd (16,

17) er innesluttet i en boks (10) forsynt med innretninger (31, 32, 41-46, 61) til å holde kjernen (11), kontaktelementene og de nevnte ledningsendedeler i fikserte stillinger i boksen (10) slik at koblingen mellom ledningsendedelene (16, 17, 55, 56) og kontaktelementene (13, 14) er beskyttet ved at strekkpåkjenning på ledningsendedelene er hindret, samt at boksen (10) som omslutter ringkjernen, danner et kammer (21, 22) til å oppta ringkjernen (11) og en kommuniserende kanal (3 3-44) innrettet til å oppta og holde fast kontaktelementene (13, 14) og ledningsendedelene (16, 17, 51, 56).

2. Enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at kontaktelementene (13, 14) er deler av tynn metallplate, hvor hver del er utformet med ett eller flere spor (49, 50, 51,

52) som strekker seg fra i det minste en av sidekantene og har slik bredde at når den isolerte ledningsdel (16, 17, 55, 56) innføres i sporet, vil metallkantene ved sidene av sporet trenge gjennom isolasjonsmaterialet på ledningen og danne elektrisk kontakt med denne.

3. Enhet ifølge krav 2, karakterisert ved at metallkontaktelementene (13, 14) hvert er forsynt med i det minste to spor (49, 50, 51, 52).

4. Enhet ifølge krav 3, karakterisert ved at sporene (49, 50, 51, 52) er plassert slik at de strekker seg fra motstående sidekanter på kontaktelementet.

5. Enhet ifølge et av kravene 2-4, karakterisert ved at hvert kontaktelement (13, 14) omfatter en del av dobbelt metallplate for å tilveiebringe to i hovedsak parallelle deler som holdes sammen av en del som forbinder de to parallelle delene, og med sporene dannet i de mot hverandre beliggende frie kanter av de parallelle delene.

6. Enhet ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at boksen (10) som omslutter ringkjernen, består av syntetisk plastmateriale og er forsynt med uttagninger (25, 26) som faller sammen med en sentral åpning i transformator-ringkjernen (11), gjennom hvilke uttagninger det kan innføres en sløyfe av isolert ledning for å tjene som primærvikling for transformatoren.

7. Enhet ifølge krav 6, karakterisert ved at uttagningene (25, 26) er gitt slik form at de etterlater' endel av ringkjernens (11) indre overflate udekket.

8. Enhet ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at kammeret (21, 22) Har innvendige fremspring (31, 32) som understøtter ringkjernen (11) slik at det fremkommer et ringformet luftrom omkring utsiden av ringkjernen (11) for å gi beskyttelse mot støt.

9. Enhet ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at boksen (10) som omsluttet ringkjernen, er sammensatt av to deler (18, 19) hvorav den ene del er en nedre eller hoveddel (18) og den annen en øvre eller lokkdel (19), hvor den ene del (18) av boksen (10) er innrettet til å oppta endedelene av de elektriske ledningstråder (16, 17) på tenn-elementet (15) og den annen del (19) er innrettet til å oppta transformator-ringkjernen (11), sekundærviklingen (12, 55, 56) og kontaktelementene (13, 14), hvilke boksdeler (18, 19) er innrettet til å lukkes mot hverandre slik at de bringer hvert kontaktelement (13, 14) i kontakt med en elektrisk ledningstråd (16, 17) og en endedel av sekundærviklingen (55, 56).

10. Enhet ifølge krav 9, karakterisert ved at boksdelene (18, 19) er utformet med i det minste et fremspring (45) og i det minste en tilsvarende uttagning (46) slik at ved lukning av boksen blir de to boksdeler (18, 19) fast sammenlåst ved inngrep av fremspringet (45) i uttagningen (46).

11. Transformatoranordning for tennenheten ifølge krav 1, omfattende en transformator-ringkjerne (11) med en isolert lengde elektrisk ledertråd viklet på denne som en sekundærvikling (12), karakterisert ved at hver av de to endedeler (55, 56) av sekundærviklingen (12) er elektrisk forbundet med et elektrisk ledende metallkontaktelement (13,

14), hvor elektrisk kontakt etableres av et kontaktelement (13, 14) som trenger gjennom isolasjonslaget på de respektive ledningsendedeler (55, 56) og danner kontakt med ledningen, og at hvert av kontaktelementene (13, 14) er innrettet til å etablere elektrisk kontakt med en endedel på en isolert elektrisk ledningstråd (16, 17) på et elektrisk tennelement (15) ved å trenge gjennom isolasjonslaget på ledningstråden (16, 17) og danne kontakt med ledningstråden, slik at de to endedeler (55, 56) av sekundærviklingen (12) kan forbindes med en tilsvarende endedel av en av de nevnte ledningstråder (16, 17) for å slutte en elektrisk krets gjennom sekundærviklingen (12) og tennelementet (15), hvilken ringkjerne (11), sekundærvikling (12) og kontaktelementer (13, 14) er innesluttet i en boks (10) forsynt med innretninger (31, 32, 41-46, 61) til å holde ringkjernen, kontaktelementene og ledningsendedelene i fikserte stillinger når boksen lukkes, slik at koblingene mellom ledningsendedelene (16, 17, 55, 56) og kontaktelementene (13, 14) blir beskyttet ved at strekkpåkjenning på ledningsendedelene blir hindret.