RU2133436C1

RU2133436C1 - Initiating device

Info

Publication number: RU2133436C1
Application number: RU97116754/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Шумский; В.К. Попов; Г.Г. Лютиков; М.В. Агеев; В.Л. Копнов; А.Г. Гусев
Original assignee: ГНПП "Краснознаменец"
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: initiation means, applicable for blasting operations both on earth surface and underground in mining, coal-mining industries, in construction. SUBSTANCE: initiating device uses a section of shock-wave tube, percussion primer interconnected by means of swaging through an elastic seal, and a bush made of strong heat-resistant material, for instance, metal. The bush is placed in the passage of the shock-wave tube in the zone of swaging so that the bush ends project beyond the boundary of the zone of swaging. The bush inner surface is coated with a layer of regulating explosive or mixture. The bush passage may accommodate a retarding device. EFFECT: enhanced reliability of device functioning under action of high temperatures and hydrostatic pressure. 4 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к взрывным устройствам для взрывания взрывчатых веществ и может быть использовано для проведения взрывных работ в горнорудной промышленности, угледобывающей, строительной. The invention relates to explosive devices for explosive explosives and can be used for blasting in the mining industry, coal mining, construction.

В настоящее время при проведении взрывных работ как на земной поверхности, так и под землей широкое применение получили неэлектрические системы инициирования, в которых в качестве проводника инициирующего сигнала используются ударноволновые трубки (волноводы). Шведская фирма Нитро Нобель АБ, первой разработавшая такую систему, выпускает ее под торговой маркой "Nonel", германская фирма Динамит Нобель - под торговой маркой "Dinashoc", американская фирма Энсайн Бикфорд Компани - под торговой маркой "Primadet". At present, when conducting blasting operations both on the earth's surface and underground, non-electric initiation systems have been widely used, in which shock-wave tubes (waveguides) are used as a conductor of the initiating signal. The Swedish company Nitro Nobel AB, the first to develop such a system, releases it under the trademark "Nonel", the German company Dynamite Nobel - under the trademark "Dinashoc", the American firm Ensign Bickford Company - under the trademark "Primadet".

Системы инициирования на основе волноводов состоят из соединенных между собой в разветвленную взрывную сеть устройств инициирующих, конструкция которого является предметом настоящего изобретения. Initiation systems based on waveguides consist of initiating devices interconnected into a branched explosive network, the construction of which is the subject of the present invention.

Известны конструкции аналогов заявляемого изобретения: детонатор (капсюлей-детонаторов), описанных в патенте РФ N 1521291 F 42 B 3/10, F 42 C 19/08, N 2066829 F 42 B 3/10, F 42 D 1/14, воспламенителя (волновода), описанного в патенте США N 3590739 C 06 C 5/04. Known constructions of analogues of the claimed invention: detonator (detonator capsule) described in RF patent N 1521291 F 42 B 3/10, F 42 C 19/08, N 2066829 F 42 B 3/10, F 42 D 1/14, igniter (waveguide) described in US patent N 3590739 C 06 C 5/04.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбрана конструкция устройства инициирующего, описанная в статье Сагами Т. "Система "Нонел" - новый метод неэлектрического инициирования" в журнале Коге Каяку, 1983, т. 44, N 5, с. 267 - 273. As a prototype of the claimed invention, the initiator device design, described in the article by T. Sagami, “Nonel System - A New Method of Non-Electric Initiation” in the journal Koge Kayaku, 1983, v. 44, No. 5, p. 267 - 273.

Устройство инициирующее состоит из капсюля-детонатора и отрезка волновода, соединенных между собой с помощью обжимки через эластичное резиновое уплотнение (пробку). The initiating device consists of a detonator capsule and a section of a waveguide connected to each other by crimping through an elastic rubber seal (plug).

Волновод представляет собой гибкую пластмассовую трубку, внутренняя поверхность которой покрыта слоем взрывчатого вещества или взрывчатой смеси. The waveguide is a flexible plastic tube, the inner surface of which is covered with a layer of explosive or explosive mixture.

Капсюль-детонатор состоит из гильзы, в которую снаряжены основной заряд из бризантного взрывчатого вещества, инициирующий заряд и замедляющее устройство (заряд замедляющего состава, запрессованный во втулку). The detonator capsule consists of a sleeve into which the main charge of a blasting explosive is equipped, which initiates a charge and a retarding device (a charge of a retarding composition, pressed into the sleeve).

При инициировании волновода из капсюля-детонатора, детонирующего шнура или специального запального устройства в канале волновода возбуждается и поддерживается ударная волна, распространяющаяся со скоростью 2000 м/с. Ударная волна совместно с продуктами срабатывания взрывчатой реагирующей смеси инициирует капсюль-детонатор. Срабатывание капсюля-детонатора приводит к инициированию соединенных с ним при монтаже взрывчатой сети шашек-детонаторов, взрывных патронов, волноводов других устройств инициирующих и т.п. When a waveguide is initiated from a detonator capsule, a detonating cord or a special ignition device, a shock wave is excited and supported in the waveguide channel, propagating at a speed of 2000 m / s. The shock wave together with the response products of the explosive reactive mixture initiates the detonator capsule. The operation of the detonator capsule leads to the initiation of detonator blocks, explosive cartridges, waveguides of other initiating devices connected to it during installation of the explosive network, etc.

Недостатком конструкции прототипа является недостаточная термостойкость, то есть сохранение работоспособности при высоких эксплуатационных температурах, что необходимо при использовании для зарядки скважин и шнуров горячельющихся водосодержащих взрывчатых смесей (эмульсионных, водногелевых, суспензионных), а также при опасностях саморазогрева скважинных зарядов за счет химического взаимодействия со взрывчатой средой. The disadvantage of the design of the prototype is insufficient heat resistance, that is, maintaining operability at high operating temperatures, which is necessary when using hot water-containing explosive mixtures (emulsion, water-gel, suspension) to charge wells and cords, as well as when there are dangers of self-heating of borehole charges due to chemical interaction with explosive Wednesday.

Термостойкость описанного выше прототипа определяется в первую очередь термостойкостью материала волновода, наиболее жесткие условия эксплуатации которого имеют место в зоне его соединения с капсюлем-детонатором. После обжимки гильзы капсюля-детонатора эластичное резиновое уплотнение, находящееся в упруго-деформированном состоянии, сжимает волновод. Термопластичные материалы, из которых изготавливается волновод, обладают свойством ползучести, то есть пластической деформацией, которая имеет место даже при приложении небольшой нагрузки. При повышении температуры это свойство усиливается. Поэтому продолжительный нагрев зоны соединения волновода с капсюлем-детонатором приводит к сужению канала волновода, вплоть до полного смыкания его стенок и отказу в инициировании капсюля-детонатора. The heat resistance of the prototype described above is determined primarily by the heat resistance of the waveguide material, the most stringent operating conditions of which take place in the zone of its connection with the detonator capsule. After crimping the sleeve of the detonator capsule, an elastic rubber seal in an elastically deformed state compresses the waveguide. The thermoplastic materials of which the waveguide is made have the property of creep, that is, plastic deformation, which occurs even when a small load is applied. With increasing temperature, this property increases. Therefore, prolonged heating of the zone of connection of the waveguide with the detonator capsule leads to a narrowing of the waveguide channel, until its walls are completely closed and the initiation of the detonator capsule is denied.

Очевидно, надежность функционирования прототипа при высоких температурах определяется начальной степенью деформации эластичного уплотнения. Чем ниже степень деформации, тем выше термостойкость. Однако при этом снижается прочность соединения волновода с капсюлем-детонатором и герметичность этого соединения, необходимая в связи с использованием для зарядки скважин жидких взрывчатых смесей и по причине обводненности значительного числа скважин. Obviously, the reliability of the functioning of the prototype at high temperatures is determined by the initial degree of deformation of the elastic seal. The lower the degree of deformation, the higher the heat resistance. However, this reduces the strength of the connection of the waveguide with the detonator capsule and the tightness of this connection, necessary in connection with the use of liquid explosive mixtures for charging wells and due to the water cut of a significant number of wells.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности функционирования устройства инициирующего при воздействии высоких эксплуатационных температур и гидростатического давления, а также прочности его конструкции. The aim of the present invention is to increase the reliability of the initiating device when exposed to high operating temperatures and hydrostatic pressure, as well as the strength of its structure.

Поставленная цель достигается путем включения в состав устройства инициирующего втулки из прочного термостойкого материала, размещенной в канале волновода в зоне обжимки. This goal is achieved by including in the composition of the device the initiating sleeve of a durable heat-resistant material placed in the channel of the waveguide in the crimping zone.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства инициирующего. The drawing shows a General view of the proposed initiating device.

Устройство инициирующее состоит из отрезка волновода 1, капсюля-детонатора 2, соединенного с волноводом 1 с помощью обжимки через резиновую втулку 3, и втулки 4 из прочного термостойкого материала, размещенной в канале волновода 1 в зоне обжимки 5 таким образом, что концы втулки 4 выступают за границы зоны обжимки 5. The initiating device consists of a segment of a waveguide 1, a detonator capsule 2 connected to a waveguide 1 by crimping through a rubber sleeve 3, and a sleeve 4 of durable heat-resistant material placed in the channel of the waveguide 1 in the crimping zone 5 so that the ends of the sleeve 4 protrude beyond the boundaries of the crimping zone 5.

Процесс функционирования заявляемой конструкции устройства инициирующего практически не отличается от процесса функционирования прототипа. При инициировании волновода 1 по его каналу распространяется ударная волна, которая, проходя совместно с продуктами срабатывания взрывчатой смеси, нанесенной на внутреннюю поверхность волновода, канал втулки 4, инициирует капсюль-детонатор 2. Срабатывание капсюля-детонатора 2 приводит к инициированию соединенных с ним зарядов, шашек-детонаторов и т.п. The functioning process of the claimed design of the initiating device is practically no different from the functioning of the prototype. Upon initiation of the waveguide 1, a shock wave propagates through its channel, which, passing along with the products of the explosive mixture deposited on the inner surface of the waveguide, the channel of the sleeve 4, initiates the detonator capsule 2. The operation of the detonator capsule 2 leads to the initiation of charges connected to it, detonator drafts, etc.

Втулка 4 из простого термостойкого материала, размещенная в канале волновода 1 в зоне обжимки 5, позволяет исключить возможность сужения канала под действием сжимающей нагрузки со стороны резинового уплотнения (втулки 3) при практически любой эксплуатационной температуре, и, соответственно, повысить надежность функционирования заявляемого устройства инициирующего по сравнению с прототипом. Кроме того, наличие втулки 4 позволяет повысить степень обжатия резинового уплотнения (втулки 3) и обеспечить более высокую прочность и герметичность соединения волновода 1 с капсюлем-детонатором 2. A sleeve 4 of simple heat-resistant material placed in the channel of the waveguide 1 in the crimping zone 5 eliminates the possibility of narrowing the channel under the action of a compressive load from the side of the rubber seal (sleeve 3) at almost any operating temperature, and, accordingly, increase the reliability of the inventive initiating device compared to the prototype. In addition, the presence of the sleeve 4 allows to increase the degree of compression of the rubber seal (sleeve 3) and to provide higher strength and tightness of the connection of the waveguide 1 with the detonator capsule 2.

Достоинства устройства инициирующего, выполненного по настоящему изобретению, подтверждается результатами экспериментов на безотказность срабатывания устройств инициирующих со встроенной втулкой 4 и без нее, приведенными в таблице (см. в конце описания). The advantages of the initiating device made according to the present invention is confirmed by the results of experiments on the failure-free operation of the initiating devices with and without integrated sleeve 4, shown in the table (see the end of the description).

В опытных образцах, использованных в экспериментах, диаметр канала волновода 1 составляет 1,4 - 1,5 мм, внутренний диаметр втулки 4 - 1,25 мм, наружный диаметр втулки 4 - 1,45 мм, длина втулки 4 - 15 мм, длина зоны обжимки 5 - 12 мм. Материал втулки - сталь. In the experimental samples used in the experiments, the diameter of the waveguide channel 1 is 1.4-1.5 mm, the inner diameter of the sleeve 4 is 1.25 mm, the outer diameter of the sleeve 4 is 1.45 mm, the length of the sleeve 4 is 15 mm, length crimping zones 5 - 12 mm. The sleeve material is steel.

Степень деформации резинового уплотнения (втулки 3) регулировалась глубиной профиля обжимки. При степени деформации 18 - 32% устройства инициирующие работоспособны при воздействии гидростатического давления до 0,2 МПа в течение 14 сут, при степени деформации 36 - 48% - при воздействии гидростатического давления не менее 0,5 МПа в течение 14 сут. The degree of deformation of the rubber seal (sleeve 3) was controlled by the depth of the crimp profile. With a degree of deformation of 18 - 32% of the device, the initiators are operable when exposed to hydrostatic pressure of up to 0.2 MPa for 14 days, with a degree of deformation of 36 - 48% when exposed to hydrostatic pressure of at least 0.5 MPa for 14 days.

Надежность функционирования предлагаемого устройства инициирующего подтверждена расчетно-экспериментальными исследованиями влияния длины и внутреннего диаметра втулки 4 на вероятность срабатывания. При увеличении длины втулки 4 до 35 мм отказов не зафиксировано. Длина зоны обжимки 5 обычно не превышает 15 мм. Для того чтобы конец втулки 4 выступал за границы зоны обжимки 5, ее длина должна составлять не более 15 - 20 мм. Очевидно, при этих значениях длина втулки 4 не оказывает практического влияния на надежность срабатывания устройства инициирующего. The reliability of the proposed initiating device is confirmed by calculation and experimental studies of the influence of the length and inner diameter of the sleeve 4 on the probability of operation. With an increase in the length of the sleeve 4 to 35 mm, no failures were recorded. The length of the crimping zone 5 usually does not exceed 15 mm. In order for the end of the sleeve 4 to protrude beyond the boundaries of the crimping zone 5, its length should be no more than 15 - 20 mm. Obviously, with these values, the length of the sleeve 4 does not have a practical effect on the reliability of the triggering device.

При уменьшении внутреннего диаметра втулки 4 в области значений менее 1 мм процесс срабатывания имеет вероятностный характер. Для обеспечения вероятности срабатывания 0,9995 внутренний диаметр втулки 4 должен составлять 1,18 мм. Следует отметить, что данное значение относится только к определенной конструкции устройства инициирующего, использованной в экспериментах. When reducing the inner diameter of the sleeve 4 in the range of values less than 1 mm, the response process is probabilistic. To ensure the probability of operation of 0.9995, the inner diameter of the sleeve 4 should be 1.18 mm. It should be noted that this value applies only to the specific design of the initiating device used in the experiments.

На опытный образец устройства инициирующего оформлена конструкторская документация. Дальнейшее совершенствование конструкции предлагает нанесение взрывчатой реакционной смеси на внутреннюю поверхность втулки 4, а также размещение в канале втулки 4 замедляющего устройства. The design documentation is issued for the prototype of the initiating device. Further improvement of the design offers the application of explosive reaction mixture on the inner surface of the sleeve 4, as well as the placement in the channel of the sleeve 4 of the delay device.

Claims

1. An initiating device containing a segment of a shock wave tube and a detonator capsule interconnected by crimping through an elastic seal, characterized in that it comprises a sleeve of a durable heat-resistant material, for example, metal, placed in the channel of the shock wave tube in the zone crimp.

2. The device according to claim 1, characterized in that the ends of the sleeve protrude beyond the boundaries of the crimping zone.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface of the sleeve is covered with a layer of explosive reactive substance or mixture.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that in the channel of the sleeve there is a retarding device.