PT2649405E

PT2649405E - Detonação de explosivos

Info

Publication number: PT2649405E
Application number: PT118048156T
Authority: PT
Inventors: Elmar Muller; Pieter Stephanus Jacobus Halliday; Clifford Gordon Morgan; Paul Dastoor; Warwick Belcher; Xiaojing Zhou; Glenn Bryant
Original assignee: Ael Mining Services Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2015-06-29
Also published as: US9091520B2; AU2011340134A1; CN103380349A; CA2820860A1; EP2649405A1; EP2649405B1; CN103380349B; AU2011340134B2; AR084239A1; PL2649405T3; ES2537233T3; WO2012077082A1; WO2012077082A4; US20130255520A1; PE20131409A1; CA2820860C

Description

DESCRIÇÃO

DETONAÇÃO DE EXPLOSIVOS

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se à detonação de explosivos. Mais particularmente, a invenção refere-se a sistemas de detonador para a detonação de explosivos os quais estão dispostos numa relação de detonação. Em concordância, a invenção proporciona um sistema de detonação para detonar uma carga explosiva a qual, em utilização, está disposta numa relação de detonação. A invenção também proporciona um método de operação de um sistema de detonação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A detonação de explosivos é geralmente efectuada por meio de detonadores que são fornecidos numa relação de detonação com as cargas explosivas. Tais cargas explosivas normalmente compreendem os chamados explosivos "principais" ou "secundários".

Na indústria de mineração, em particular, bem como em inúmeras outras indústrias que dependem da utilização de explosivos, por exemplo, a indústria de demolição, o controlo preciso da detonação de explosivos é de grande importância, por motivos que incluem a segurança e a precisão da operação de detonação de explosivos.

De um modo geral, pode-se distinguir entre dois tipos de detonadores, nomeadamente, detonadores electrónicos e detonadores pirotécnicos.

Os detonadores electrónicos, em geral, realizam a detonação de um explosivo com o qual estão numa relação de detonação por meio da geração de uma faísca ou plasma de tensão na proximidade do explosivo. Tal faísca ou plasma de tensão é gerada pela quebra de um elemento de resistência ou ponte, que é fornecido entre dois eléctrodos condutores. A ponte resistiva e os eléctrodos são geralmente referidos colectivamente como uma "cabeça de fusível", que fica acomodada dentro de um alojamento de detonador. 0 plasma gera uma onda de choque que é transmitida para a proximidade do explosivo e inicia o explosivo.

Tais detonadores electrónicos geralmente proporcionam um controlo preciso sobre a detonação, nomeadamente em relação às suas propriedades de tempo e de atraso. No entanto, os detonadores electrónicos são de fabrico caro e difíceis de usar, exigindo uma fonte de energia separada ou externa e complexas conexões de cabos de transmissão electrónica para permitir a transmissão de electricidade para o detonador e permitir o disparo remoto dos mesmos. Na experiência do requerente, tais conexões do detonador são propensas a falhas e podem até resultar na iniciação prematura do detonador e, portanto, do explosivo, devido a falsos estímulos, por exemplo, sendo fornecidos por radiofrequência (rf) no local de mineração/demolição.

Em contraste com os detonadores electrónicos que funcionam por meio de um sistema electrónico de atraso, os detonadores pirotécnicos empregam uma série de cargas explosivas que ficam localizadas dentro de um alojamento do detonador para fornecer um sinal de detonação desejado para a carga explosiva principal num tempo e atraso necessários. A série de cargas explosivas geralmente inclui (i) uma carga de iniciação e de vedação, também conhecida como uma carga iniciadora, (ii) uma carga de temporização, (iii) uma carga primária e, opcionalmente, (iv) uma carga de base. A carga de iniciação serve para iniciar a sequência de explosivos em resposta a um sinal de choque transmitido ao mesmo e também funciona como uma carga de vedação que proporciona uma vedação para impedir uma contra-explosão no interior do alojamento do detonador. A carga de iniciação também inicia a carga de temporização que proporciona um atraso de queima desejado para a detonação. Uma carga de temporização, por sua vez, inicia a carga primária que fornece directamente um sinal de iniciação da detonação para a carga explosiva principal, ou inicia a carga de base que, por sua vez, irá fornecer o sinal de iniciação de detonação desejado para a carga explosiva principal.

Como mencionado anteriormente, o inicio da carga de iniciação de um detonador pirotécnico é em geral efectuada por transmissão de um sinal de choque ao detonador, sendo tipicamente fornecido por um ou mais tubos de choque que se encontram numa relação de iniciação com o detonador. A carga de iniciação, então, compreende, tipicamente, um explosivo sensível, cuja iniciação pode ser efectuada por uma onda de choque de magnitude suficiente. 0 tubo de choque é bem conhecido e amplamente utilizado na iniciação de detonadores; compreende um tubo oco de plástico forrado com uma camada de explosivo iniciação ou núcleo, que tipicamente compreende uma mistura de HMX e alumínio metálico em pó. Após a ignição do explosivo de iniciação (núcleo), uma pequena explosão propaga-se ao longo do tubo na forma de uma frente de onda de temperatura/pressão em avanço, tipicamente a uma velocidade de cerca de 2000 m/s (cerca de 7.000 pés/s) . Ao alcançar o detonador, a onda de pressão/temperatura desencadeia ou inflama a carga de iniciação/vedação no detonador, o que resulta na sequência de ignições acima mencionadas e, desse modo, eventualmente provocando a detonação da carga explosiva principal. Apesar do tubo de choque ser economicamente atraente e fácil de usar, os sistemas à base de detonadores pirotécnicos existentes não permitem, de modo algum, o mesmo grau de controlo de temporização e atraso de detonação que se consegue usando detonadores electrónicos, uma vez que as caracteristicas de temporização e de atraso são fornecidas pelo carregamento da carga de explosivos do detonador, em vez de componentes eléctricos.

Por conseguinte, a presente invenção tem por objectivo, de uma maneira ampla, proporcionar uma abordagem para operar detonadores explosivos que aborda e, pelo menos em parte, aliviar as desvantagens associadas com a iniciação de detonadores de explosivos, tanto pirotécnicos como electrónicos. 0 documento EP 0207749 A2 constitui o ponto de partida para o preâmbulo da reivindicação 1 e descreve um sistema de detonação de explosivos para a detonação de uma carga explosiva a qual, em utilização, está disposta numa relação de detonação. A detonação é efectuada com base na aceitação operativa de um sinal de iniciação de detonação que tem uma propriedade de iniciação de detonação que é capaz de iniciar e, desse modo, detonar a carga explosiva. O detonador inclui um dispositivo de iniciação e um dispositivo de comutação. Nenhuma sugestão é feita de que o dispositivo de comutação possa ser um dispositivo de identificação por radiofrequência (RFID). O documento US 2005/178282 AI descreve um sistema de detonação que utiliza uma etiqueta RFID para facilitar a armação e funções de disparo seguras e para fornecer a identificação e controlo de inventário. A integração sinérgica da etiqueta RFID a um dispositivo de comutação não é, no entanto, sugerida pelo documento US 2005/178282 AI.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é proporcionado um sistema de detonação de explosivos para detonar uma carga explosiva a qual, em utilização, é disposta numa relação de detonação e que, mediante aceitação operativa de um sinal de iniciação de detonação que tem uma propriedade de iniciação de detonação, é capaz de iniciar e, desse modo, detonar a carga explosiva, o sistema de detonação incluindo um dispositivo de iniciação que é capaz de aceitar o sinal de iniciação de detonação e de iniciar e, desse modo, detonar a carga explosiva, estando o dispositivo de iniciação numa condição de não-iniciação de detonação na qual não pode operativamente aceitar o sinal de iniciação de detonação e, desse modo, assumir uma condição de iniciação de detonador quando o sinal de iniciação de detonação é transmitido ao mesmo; e um dispositivo de comutação que é capaz de detectar uma propriedade de comutação de um sinal de comutação que é transmitido para o sistema de detonação e que é capaz de comutar o dispositivo de iniciação, mediante a detecção da propriedade de comutação, para uma condição de espera em que o dispositivo de iniciação é capaz de aceitar operativamente o sinal de iniciação de detonação quando é transmitido ao mesmo, caracterizado pelo facto do dispositivo de comutação ser um dispositivo de comutação com base em identificação por radiofrequência (RFID) , e que o sinal de comutação é um sinal de comutação por rádio. 0 dispositivo de iniciação pode, em particular, compreender um circuito de detonação electrónico. 0 circuito de detonação pode incluir um trajecto condutor primário que tem, pelo menos, dois eléctrodos condutores separados um do outro, entre os quais é fornecida uma ponte resistiva. Os eléctrodos podem ser ligados a uma fonte de tensão que, quando o dispositivo de iniciação está na condição de espera, é capaz de gerar uma diferença de tensão iniciadora de detonação, como a propriedade de iniciação de detonação, entre os eléctrodos. Esta diferença de tensão deve exceder a tensão de ruptura da ponte resistiva, desse modo, em utilização, na condição de iniciação de detonação, fazer com que a ponte resistiva gere uma faísca ou plasma de tensão capaz de provocar a iniciação e detonação da carga explosiva. 0 trajecto condutor primário pode ser aberto na condição de não-iniciação de detonação e pode ser fechado pelo dispositivo de comutação com base em RFID mediante a aceitação do sinal de comutação, com o dispositivo de iniciação, desse modo, assumindo a condição de espera. 0 dispositivo de comutação com base em RFID pode incluir um chip RFID programável, que é programado como um interruptor, e uma antena para o chip RFID. De preferência, a antena é operacionalmente integrada com o circuito de detonação. Por integração operativa entende-se que a antena não existe separadamente do circuito que proporciona o circuito de detonação, mas faz parte integrante do mesmo. A antena integrada pode proporcionar um trajecto condutor secundário do circuito de detonação, cujo trajecto secundário é fechado na condição de não-iniciação de detonação. 0 dispositivo de comutação com base em RFID pode, numa forma de realização particular da invenção, compreender uma etiqueta RFID, sendo seleccionada de uma etiqueta RFID activa e uma etiqueta RFID passiva. Quando a etiqueta RFID é uma etiqueta RFID passiva, a antena, e desse modo o trajecto condutor secundário do circuito de detonação, compreende um elemento condutor, por exemplo, na forma enrolada que é capaz de, quando encontra ondas de rádio transmitidas para a etiqueta RFID, gerar um campo magnético no interior da antena, campo magnético este que então forma uma fonte de energia transitória a partir da qual pode ser retirada energia pelo chip RFID para o seu funcionamento. A etiqueta RFID pode ser programada com pelo menos uma de informações de identificação, informações de fabrico e informação operacional relativa ao detonador. A propriedade de comutação do sinal de comutação de rádio, em particular, pode ser uma frequência de rádio predeterminada de um tal sinal.

Os circuitos de detonação podem, de preferência, ser circuitos integrados. Desse modo, os circuitos podem, numa forma de realização da invenção, ser gravados num substrato do dispositivo de iniciação. De preferência, no entanto, o circuito integrado é um circuito integrado impresso, que é impresso sobre um substrato por meio de jacto de tinta, gravura, serigrafia, litografia offset, flexografia e outros métodos de bobina a bobina. 0 substrato pode, tipicamente, ser flexível e pode compreender PET, PEN, PI ou papel revestido. Deve ser entendido que, em tal forma de realização, cada um dos eléctrodos, bem como o circuito de detonação, isto é, os trajectos condutores, são de preferência impressos. A fonte de tensão pode, numa forma de realização da invenção, ser uma fonte de tensão integrada, sendo integrada com o trajecto condutor primário. A fonte de tensão pode compreender ou incluir um componente carregável ou recarregável que é carregável ou recarregável, para seu próprio benefício ou para o benefício da fonte de tensão, mediante exposição a uma propriedade de carregamento de um sinal de carregamento, e descarregável quando o dispositivo iniciador está no estado de espera. 0 sinal de carregamento pode, em particular, ser um componente de sinal de um sinal de choque transmitido pelo tubo de choque através de detonação progressiva de uma substância explosiva nele contida, cujo tubo de choque é, desse modo, disposto numa relação de carga com o sistema de detonação, por exemplo, localizado na proximidade do sistema e, mais particularmente, do dispositivo de iniciação. 0 sinal de choque transmitido pelo tubo de choque pode, em particular, têm componentes de propriedade de carregamento, incluindo um impulso luminoso, uma onda de pressão, uma onda de produtos, incluindo um componente de composição química, e uma onda de temperatura. 0 componente carregável ou recarregáveis pode então ser sensível a qualquer um ou mais do impulsos luminosos, a onda de pressão, a onda do produto e o componente de composição química. 0 sistema pode, portanto, incluir um tubo de choque, que está disposto numa relação de transmissão de sinal de choque com o dispositivo de iniciação.

Por conseguinte, prevê-se que a fonte de tensão pode compreender um componente carregável que é carregável mediante exposição à propriedade de carga do sinal de carregamento que é transmitido pelo sinal de choque do tubo de choque. A fonte de tensão pode, então, depois de ter sido carregada pela propriedade de carregamento, ser descarregável quando o dispositivo de iniciação está na condição de espera. A propriedade de carregamento pode, em particular, ser o impulso luminoso do sinal de choque transmitido pelo tubo de choque, com o sinal de choque sendo assim o sinal de carregamento. 0 tubo de choque pode incluir um produto químico foto-luminescente que fornece a totalidade ou uma parte do impulso luminoso. 0 produto químico foto-luminescente pode, tipicamente, ser um produto químico fluorescente ou fosforescente ou, alternativamente, pode ser um precursor para um produto químico luminescente, caso em que pode ser capaz de se transformar em um produto químico foto-luminescente em condições explosivas. 0 produto químico foto-luminescente pode, numa forma de realização da invenção, ser inorgânico e compreender um sal de metal de terras raras ou combinações de dois ou mais destes sais. Tipicamente, os sais podem ser seleccionados de sais de óxidos, sais de nitrato, sais de perclorato, sais de persulfato e suas combinações. Alternativamente, é claro, o produto químico foto-luminescente pode ser um precursor para um tal sal ou outro óxido luminescente.

Numa forma de realização da invenção, a fonte de tensão integrado pode ser uma fonte de tensão de carregável ou recarregável integrada, tal como uma bateria ou célula electroquímica. A bateria pode, em particular, ser uma bateria de filme fino ou impresso, que compreende componentes orgânicos que foram impressos ou colocados sobre um substrato que faz parte do sistema de detonação, normalmente também carregando o dispositivo de iniciação e circuito de detonação. De preferência, a carga da bateria é carregável ou recarregável por exposição à luz, ou seja, é fotossensível, particularmente para o impulso luminoso de comutação. A bateria pode, portanto, incluir ou ser operacionalmente associada com componentes de carregamento ou compreender os mesmos, tal como uma célula fotossensível, tal como uma célula fotovoltaica orgânica, ou outro componente fotossensível, tal como um transístor, que seja capaz de carregar a fonte de tensão carregável por exposição ao impulso luminoso de comutação.

Em alternativa, a fonte de tensão integrada pode ser uma fonte de tensão passiva, tal como um condensador. 0 condensador pode ser, então, também ser provido ou operativamente associado com componentes de carregamento capazes de estimular a acumulação de carga no interior do condensador cuja carga, quando descarregada, será suficiente para gerar a tensão de iniciação da detonação através da ponte resistiva. Os componentes de carregamento podem, então, em particular, também incluir uma célula fotovoltaica orgânica, ou outro componente fotossensivel, tal como um transístor, que é capaz de carregar a fonte de tensão carregável por exposição ao impulso luminoso de comutação.

Deve ser entendido que a fonte de tensão, por conseguinte, compreende, tipicamente, uma fonte de tensão carregável que é carregada por um componente de carregamento operacionalmente associado com a mesma. Deve ser entendido, no entanto, que a fonte de tensão pode também ser um componente que seja capaz de ser carregado por si, em resposta ao sinal/propriedade de carregamento, e que é capaz de aplicar a si mesmo a tensão de iniciação da detonação pela ponte resistiva.

Desse modo, em utilização, a acumulação de energia eléctrica na fonte de tensão por exposição do componente de carregamento, ou a própria fonte de tensão, à propriedade de carregamento é libertada uma vez que o componente RFID comuta o dispositivo de iniciação da condição de não-iniciação de detonação para a condição de espera, com a tensão a ser gerada através da ponte resistiva sendo gerada como tal pela libertação. Será entendido que por meio de descarga da fonte de tensão carregada, o dispositivo de iniciação torna-se assim comutado para a condição de iniciação de detonação.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, num sistema de detonação de explosivos que compreende um dispositivo de iniciação que está numa condição de não-iniciação de detonação, em que não pode operativamente aceitar um sinal de iniciação de detonação mas é capaz, numa condição de iniciação de detonação causada pela aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação, de provocar a iniciação de uma carga explosiva com a qual o sistema de detonação está, em utilização, disposto numa relação de detonação, é proporcionado um método de operar o sistema de detonação que inclui; transmitir um sinal de comutação que tem uma propriedade de comutação para um dispositivo de comutação do sistema de detonação, enquanto o dispositivo de iniciação está na condição de não-iniciação de detonação; e comutar o dispositivo de iniciação para uma condição de espera por meio do dispositivo de comutação mediante recepção do sinal de comutação, desse modo tornando o sistema de detonação susceptivel de aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação e, portanto, susceptivel de ser comutado para a condição de iniciação de detonação, caracterizada por o sinal de comutação ser um sinal de rádio e por o dispositivo de comutação ser um dispositivo de comutação com base em RFID. 0 dispositivo de iniciação pode, em particular, compreender um circuito de detonação electrónica, que inclui um trajecto condutor primário que tem pelo menos dois eléctrodos condutores separados um do outro, entre os quais uma ponte resistiva é fornecida. Os eléctrodos podem ser ligados a uma fonte de tensão que, quando o dispositivo de iniciação está na condição de espera, é capaz de gerar uma diferença de tensão iniciadora de detonação, como a propriedade de iniciação de detonação, entre os eléctrodos. Esta diferença de tensão deve exceder a tensão de ruptura da ponte resistiva, para desse modo fazer com que, em utilização, a ponte resistiva gere uma faísca ou plasma de tensão capaz de provocar a iniciação e a detonação da carga explosiva. 0 circuito de detonação electrónica pode ser aberto na condição de não-iniciação de detonação, caso em que o dispositivo de iniciação de comutação para a condição de espera inclui o encerramento do circuito de detonação primário. Será entendido que, estando aberto na condição de não-iniciação de detonação, o trajecto condutor primário não é condutivo para a geração da diferença de tensão de iniciação de detonação pela ponte resistiva. A propriedade de comutação do sinal de comutação de rádio pode, em particular, ser uma frequência de rádio predeterminada.

Desse modo, em utilização, o dispositivo de iniciação de acordo com o sistema de detonação e método da invenção, será incapaz de detonar a carga explosiva, mesmo que a fonte de tensão for activa. Deste modo, espera-se que a segurança operacional do sistema de detonação seja melhorado uma vez que a detonação não poderá ocorrer até que o dispositivo de iniciação tenha sido mudado para o modo de espera. É, portanto, apenas na condição de espera que a detonação pode ocorrer.

Será também entendido que, numa configuração possível da invenção, tal como foi aqui amplamente descrita, o dispositivo de comutação pode ser utilizado na realização da condição de iniciação de detonação, particularmente se a fonte de tensão for activa, enquanto o dispositivo de iniciação está na condição de não-iniciação de detonação. Mais particularmente, a comunicação do sinal de comutação para o dispositivo de iniciação fará então com que o dispositivo de iniciação assuma a condição de espera, o que vai praticamente imediatamente resultar em que a condição de iniciação de detonação seja assumida, por causa da actividade da fonte de tensão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A invenção irá agora ser descrita apenas por meio de exemplo ilustrativo, com referência aos seguintes desenhos esquemáticos.

Nos desenhos, a Figura 1 mostra, de forma conceptual, um sistema de detonação de acordo com a invenção numa condição de não-iniciação de detonação; e a Figura 2 mostra, de forma conceptual, o sistema de detonação da Figura 1 numa condição de espera.

Deve ser entendido que, com referência à memória descritiva do número de pedido de prioridade ZA 2010/08926, que a condição de não-iniciação de detonação presentemente descrita corresponde à condição inactiva descrita no mesmo, enquanto que a condição de espera presentemente descrita corresponde à condição activa identificada no mesmo. Da mesma forma, o detonador ai descrito corresponde ao dispositivo de iniciação que é presentemente descrito com a cabeça de fusível aí descrita sendo entendido como fazendo parte do dispositivo de iniciação, como também descrito abaixo. Além disso, os "circuitos" condutores descritos na memória descritiva do documento ZA 2010/08926 correspondem aos trajectos condutores que são presentemente descritos.

Com referência agora aos desenhos, o numeral de referência 10 indica genericamente um sistema de detonação de acordo com a invenção. O sistema 10 compreende um dispositivo de iniciação 11, que consiste num circuito 15 que faz parte de um circuito de detonação do dispositivo de iniciação 11. Deve ser entendido que o dispositivo de iniciação 11, com efeito, proporciona um detonador electrónico por meio da sua funcionalidade descrita a seguir. O circuito de detonação 15 compreende um trajecto ou "circuito" condutor primeiro ou primário 15.1 e um trajecto ou circuito condutor secundário 15.2. No trajecto condutor primário 15.1 são fornecidas uma fonte de tensão 12 e uma cabeça de fusível 14. A cabeça de fusível 14 compreende dois eléctrodos condutores (não ilustrados) , que são separados entre si, e uma ponte resistiva (não ilustrada) que se estende pelos eléctrodos. A fonte de tensão 12 é capaz de gerar uma diferença de tensão maior que a tensão de ruptura da ponte resistiva entre os eléctrodos de tal modo que, em utilização, uma faísca ou plasma de tensão é gerada pelo elemento resistivo, esta faísca ou plasma proporcionando uma onda de choque que provoca a iniciação e, portanto, também a detonação, de um explosivo com o qual o sistema de detonação 10 está disposto numa relação de detonação. Será entendido que a diferença de tensão que é gerada pela fonte de tensão 12 constitui uma diferença de tensão iniciadora de detonação. O circuito de detonação 15, bem como a cabeça do fusível 14, e, desse modo, os eléctrodos e a ponte resistiva dos mesmos, podem, em particular, serem circuitos impressos, tendo sido impressos sobre um substrato. A impressão pode ter sido conseguida por qualquer um ou mais de jacto de tinta, gravura, serigrafia, litografia offset, flexografia e outros métodos de bobina a bobina. Os eléctrodos, bem como a ponte resistiva podem, em particular, ser impressos com uma tinta polimérica ou condutora apropriada ou pasta de metalização à base de ouro, cobre, prata, carbono, aço inoxidável ou alumínio. Quando a pasta é à base de carbono, o carbono pode ser, particularmente, na forma de nanotubos. A produção de energia a partir da ponte resistiva pode ser melhorada pela adição de uma camada impressa num produto químico adequado (oxidante, combustível e ou explosivo) . O substrato pode ser PET, PEN, PI ou papel revestido. O trajecto condutor secundário 15.2 inclui uma etiqueta RFID 16. A etiqueta RFID 16 opera separadamente da fonte de tensão 12 na medida em que, de preferência, pelo menos, não consome energia eléctrica da fonte de tensão 12, pelo menos não na condição de não-iniciação de detonação na Figura 1.

Em particular, a etiqueta 16 compreende um chip RFID 18 e uma antena 20 para o chip 18. A antena 20 é proporcionada pelo trajecto condutor secundário 15.2. Será portanto entendido que a antena da etiqueta RFID é integrada com os circuitos de detonação 15 do dispositivo de iniciação. A etiqueta RFID 16 dispõe de um interruptor de gatilho 22, que compreende tipicamente uma programação apropriada do chip RFID 18. O interruptor 22 é capaz de comutar o circuito de detonação 15 de uma condição em que o trajecto condutor secundário 15.2 está fechado para uma condição em que o trajecto condutor primário 15.1 está fechado. Desse modo, o componente RFID é capaz de comutar o dispositivo de iniciação da condição de não-iniciação de detonação, tal como ilustrado na Figura 1, para a condição de espera, tal como ilustrado na Figura 2.

Deve ser entendido que, na condição de não-iniciação de detonação, tal como ilustrado na Figura 1, a fonte de tensão 12 não é capaz de aplicar qualquer diferença de voltagem pela cabeça do fusível 14, uma vez que não faz parte de um circuito fechado com a cabeça fusível 14 . Desse modo, mesmo se a fonte de tensão for activada inadvertidamente, a cabeça de fusível 14 não provocará a iniciação e, desse modo, a detonação da carga explosiva. Esta característica é considerada como uma vantagem particular da presente invenção.

Uma vez que o dispositivo de iniciação, foi então comutado para a condição de espera, como é ilustrado na Figura 2, por aceitação operativa do de sinal de rádio de comutação, a fonte de tensão 12 e a cabeça do fusível 14 são ligadas num trajecto condutor em circuito fechado fornecido pelo trajecto condutor principal 15.1, que então permite que a diferença de seja gerada através da cabeça do fusível 14 e, desse modo, que o explosivo seja iniciado e assim detonado.

Numa forma de realização particular da invenção, a fonte de tensão 12 pode ser uma fonte de tensão integrada, sendo integrada com o trajecto condutor primário 15.1. A fonte de tensão 12 pode, em particular, ser também uma fonte de tensão carregável ou recarregável. Em tal caso, a fonte de tensão 12 de preferência compreende ou encontra-se operacionalmente associada com um componente de carregamento (não ilustrado) que é fotossensível e, por exposição a uma propriedade de carregamento de um sinal de carregamento, é capaz de carregar a fonte de tensão 12, com a fonte de tensão 12, sendo então descarregável em magnitude suficiente quando o dispositivo de iniciação 16 está na condição de espera para gerar a diferença de tensão iniciadora de detonação através da ponte resistiva. Um tal componente de carregamento pode tipicamente ser ou incluir uma célula fotossensível, tal como uma célula fotovoltaica orgânica, ou outro componente fotossensível, tal como um transístor.

Em alternativa, o próprio elemento de carregamento pode ser a fonte de tensão 12. Desse modo, de acordo com a invenção, o componente de carregamento pode também formar ou fazer parte da fonte de tensão 12, particularmente quando a fonte de tensão 12 é uma bateria que é carregável ou recarregável, por exemplo, incluindo um material fotossensível, que possivelmente faz parte de uma célula fotovoltaica que se encontra incluída na bateria. A energia eléctrica acumulada no componente carregável por exposição à propriedade de carregamento é desse modo libertada uma vez que o dispositivo de comutação com base em RFID comutou o dispositivo de iniciação da condição de não-iniciação de detonação para a condição de espera. Será entendido que, por meio da descarga do componente carregável carregado, o dispositivo de iniciação torna-se desse modo comutado para o estado de iniciação da detonação. 0 sinal de carregamento, e, desse modo, a propriedade de carregamento, pode ser fornecido por um sinal de choque que é transmitido pelo tubo de choque e inclui uma onda de pressão, um impulso luminoso, uma onda de temperatura e uma onda de produto, qualquer um ou mais dos quais pode proporcionar a propriedade de carregamento, a qual pode, assim, incluir uma pressão de carga, um impulso luminoso de carregamento, uma temperatura de carga, e um componente de composição de carregamento. 0 componente carregável pode, então, ser carregado por qualquer uma ou mais de tais propriedades de carregamento.

De preferência, o componente carregável será carregado pelo impulso luminoso. Desse modo, o componente carregável pode ser carregado e ficar pronto para a descarga do impulso luminoso. Em tal caso, o componente carregável pode, por conseguinte, tipicamente estar operacionalmente associado com um transístor fotossensível, um fotodíodo, ou uma célula fotovoltaica, como também indicado acima. 0 tubo de choque pode, em particular para fornecer luz suficiente (energia) para carregar a fonte de tensão carregável, incluir um aditivo foto-luminescente que aumenta, estende ou aumenta a produção de energia luminosa de uma substância explosiva levada no interior do tubo de choque. Tal aditivo foto-luminescente pode incluir um ou ambos de materiais orgânicos ou inorgânicos fluorescentes e/ou fosforescentes que aumentam ou modificam o comprimento de onda do impulso luminoso emitida ou então alteram as propriedades ópticas de emissão do tubo de choque, de modo a aumentar a luz (energia) que é emitida do tubo de choque para aplicações fotovoltaicas.

Espera-se que tal configuração da presente invenção seja particularmente vantajosa na medida em que, sendo integrado com o dispositivo de iniciação 11 e dependente para funcionamento de um sinal que é transmitido pelo tubo de choque, é evitada a exigência de ligações complexas de cabos, com a finalidade de transmitir energia eléctrica para o dispositivo de iniciação. Na utilização de uma tal configuração, o sistema de detonação 10 pode, por conseguinte, possivelmente ser operado em dois modos possíveis: (i) transmitir o sinal de carregamento para o sistema 10, desse modo, carregando e tornando a fonte de tensão 12 pronta para a descarga e, subsequentemente, comutar o dispositivo de iniciação 11 para a condição de espera por meio do dispositivo de comutação com base em RFID, permitindo assim a descarga praticamente imediata da fonte de tensão carregada 10 e, assim, para a comutar o dispositivo de iniciação 11 para a condição de iniciação de detonação. (ii) Comutar, por meio do dispositivo de comutação com base em RFID, o dispositivo de iniciação para a condição de espera e, em seguida, transmitir o sinal de carregamento para o dispositivo de iniciação 11, carregando, desse modo, a fonte de tensão 12, que descarrega imediatamente assim que uma intensidade de corrente de magnitude suficiente tiver sido atingida para a geração da tensão iniciadora de detonação.

Deve ser entendido que a aplicação da tensão iniciadora de detonação não conduziria necessariamente imediatamente à detonação da carga explosiva. A este respeito, o dispositivo de iniciação 11 pode ter nele incorporado componentes de temporização e de atraso que são alimentados por aplicação da tensão de detonação iniciadora e, em seguida, por sua vez, provocam a detonação do explosivo. A presente invenção, por conseguinte, prevê um sistema de detonação, tal como o sistema de detonação 10, que é capaz de ser comutado a partir de uma condição de não-iniciação de detonação, na qual não pode operativamente aceitar um sinal de iniciação da detonação, para uma uma condição de espera, na qual pode aceitar operativamente o sinal de iniciação de detonação, com esta comutação a ser efectuada por meio de um dispositivo de comutação que é baseado em RFID que é capaz de ligar o dispositivo de iniciação a partir da condição de não-iniciação de detonação para a condição de espera mediante detecção de uma rádio frequência particular de um sinal de comutação por rádio. O Requerente acredita que uma abordagem para a operação do sistema de detonação como é aqui descrito, isto é, tornando um dispositivo de iniciação susceptivel à iniciação somente sob uma condição pré-determinada, será particularmente benéfica para a segurança operacional desses sistemas de detonação, uma vez que a detonação inadvertida provocada por transmissão de sinal de iniciação de detonação prematura será impedida. Por conseguinte, a presente invenção requer a operação de um sistema de detonação para prosseguir ao longo de uma cadeia de eventos particular, para que a detonação resulte.

Lisboa, 21 de Maio de 2015.

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de detonação de explosivos (10) destinado a fazer detonar uma carga explosiva que, em utilização, está disposta numa relação de detonação e que, mediante aceitação operativa de um sinal de iniciação de detonação que tem uma propriedade de iniciação de detonação, é capaz de iniciar, e desse modo, detonar, a carga explosiva, o sistema de detonação incluindo um dispositivo de iniciação (11) que é capaz de aceitar o sinal de iniciação de detonação e de iniciar e, desse modo, detonar a carga explosiva, estando o dispositivo de iniciação (11) numa condição de não-iniciação de detonação na qual não pode operativamente aceitar o sinal de iniciação de detonação e, desse modo, assumir uma condição de iniciação de detonação quando o sinal de iniciação de detonação é transmitido ao mesmo; e um dispositivo de comutação que é capaz de detectar uma propriedade de comutação de um sinal de comutação que é transmitido para o sistema de detonação e que é capaz de comutar o dispositivo de iniciação (11), mediante a detecção da propriedade de comutação, para uma condição de espera em que o dispositivo de iniciação (11) é capaz de aceitar operativamente o sinal de iniciação de detonação quando é transmitido ao mesmo, caracterizado pelo facto do dispositivo de comutação ser um dispositivo de comutação com base em identificação por radiofrequência (RFID), e por o sinal de comutação ser um sinal de comutação por rádio.
2. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 1, em que o dispositivo de iniciação (11) compreende um circuito de detonação electrónico (15) que inclui um trajecto condutor primário (15.1) que tem, pelo menos, dois eléctrodos condutores separados um do outro, entre os quais é fornecida uma ponte resistiva, os eléctrodos podendo ser ligados a uma fonte de tensão (12) que, quando o dispositivo de iniciação (12) está na condição de espera, é capaz de gerar uma diferença de tensão iniciadora de detonação, como a propriedade de iniciação de detonação, entre os eléctrodos, cuja diferença de tensão excede a tensão de ruptura da ponte resistiva, desse modo, em utilização, na condição de iniciação de detonação, fazer com que a ponte resistiva gere uma faísca ou plasma de tensão capaz de causar a iniciação e a detonação da carga explosiva.
3. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 2, em que o trajecto condutor primário (15) é aberto na condição de não-iniciação de detonação e é fechado pele dispositivo de comutação com base em RFID mediante aceitação do sinal de comutação, como o dispositivo de iniciação (11) desse modo assumindo a condição de espera.
4. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 3, em que o dispositivo de comutação com base em RFID inclui um chip RFID programável (18), que é programado como um interruptor, e uma antena para o chip RFID (18) , com a antena sendo operacionalmente integrada com o circuito de detonação.
5. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 4, em que a antena integrada proporciona um trajecto condutor secundário (15.2) do circuito de detonação que é fechado na condição de não-iniciação de detonação.
6. Sistema de detonação (10) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5 inclusive, em que o dispositivo de comutação com base em RFID compreende uma etiqueta RFID (16), sendo seleccionada de uma etiqueta RFID activa e uma etiqueta RFID passiva.
7. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 6, em que a etiqueta RFID (16) é programada com pelo menos uma informação de identificação, informação de fabrico e informação operacional relativas ao sistema de detonação (10).
8. Sistema de detonação (10) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7 inclusive, em que a propriedade de comutação é uma radiofrequência predeterminada do sinal de comutação por rádio.
9. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 2, em que a fonte de tensão (12) é uma fonte de tensão integrada, sendo integrada com o trajecto condutor primário (15.1) .
10. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 2 ou Reivindicação 9, que inclui um tubo de choque que é disposto numa relação de transmissão de sinal de choque com o dispositivo de iniciação (11) em que a fonte de tensão (12) compreende um componente de carregamento que é capaz de carregar a fonte de tensão por exposição a uma propriedade de carregamento de um sinal de carregamento que é transmitido pelo sinal de choque do tubo de choque, com a fonte de tensão tendo sido carregada pelo componente de carregamento por exposição à propriedade de carregamento, sendo descarregável quando o dispositivo de iniciação está na condição de espera.
11. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 10, em que a propriedade de carregamento é um impulso luminoso de um sinal de choque transmitido pelo tubo de choque, com o sinal de choque sendo o sinal de carregamento.
12. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 11, em que o tubo de choque inclui um produto químico foto- luminescente que proporciona a totalidade ou uma parte do impulso luminoso.
13. Num sistema de detonação de explosivos (10) que compreende uma dispositivo de iniciação (11) que está numa condição de não-iniciação de detonação, em que não pode operativamente aceitar um sinal de iniciação de detonação mas é capaz, numa condição de iniciação de detonação causada pela aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação, de provocar a iniciação de uma carga explosiva com a qual o sistema de detonação (1') está, em utilização, disposto numa relação de detonação, um método para fazer funcionar o sistema de detonação (01) que inclui transmitir um sinal de comutação que tem uma propriedade de comutação para um dispositivo de comutação do sistema de detonação, enquanto o dispositivo de iniciação (11) está na condição de não-iniciação de detonação; e comutar o dispositivo de iniciação (11) para uma condição de espera por meio do dispositivo de comutação mediante recepção do sinal de comutação, desse modo tornando o sistema de detonação (10) susceptível de aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação e, portanto, susceptível de ser comutado para a condição de iniciação de detonação, caracterizado por o sinal de comutação ser um sinal de rádio e por o dispositivo de comutação ser um dispositivo de comutação com base em RFID.
14. Método de acordo com a Reivindicação 13, em que o dispositivo de iniciação (11) compreende um circuito de detonação electrónico (15) que inclui um trajecto condutor primário (15.1) que tem, pelo menos, dois eléctrodos condutores separados um do outro, entre os quais é fornecida uma ponte resistiva, os eléctrodos podendo ser ligados a uma fonte de tensão (12) que, quando o dispositivo de iniciação (11) está na condição de espera, é capaz de gerar uma diferença de tensão iniciadora de detonação, como a propriedade de iniciação de detonação, entre os eléctrodos, cuja diferença de tensão excede a tensão de ruptura da ponte resistiva, desse modo, para fazer com que a ponte resistiva gere uma faísca ou plasma de tensão capaz de provocar a iniciação e detonação da carga explosiva.
15. Método de acordo com a Reivindicação 13, em que o circuito de detonação electrónico (15) é aberto na condição de não-iniciação de detonação, com a comutação do dispositivo de iniciação na condição de espera incluindo o encerramento do circuito de detonação primário.
16. Método de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 15 inclusive, em que a propriedade de comutação é uma radiofrequência predeterminada do sinal de comutação por rádio. Lisboa, 21 de Maio de 2015.