SE445954B - Elektriskt paverkbar tendkombination samt sett att framstella densamma - Google Patents

Description

7904470-7 5 millijoule/ohm.

Till grupp 2 hörande tändelement har en karakteristisk resis- tans av 0,15 - 0,18 ohm och en tändkänslighet inom området 80 140 millijoule/ohm och till grupp 3 hörande tändelement har en karakteristisk resis- tans av 0,02 - 0,04 ohm och en tändkänslighet inom området 1000 - 2500 millijoule/ohm.

I handeln förekommande elektriska tändhattar är gene- rellt försedda med två separata ledare, som för att underlätta senare anslutning till en källa för tändenergi är frilagda till en längd av cirka 1 cm vid sina ej anslutna ändar. I praktiken är det underförstått, att de frilagda ändarna av le- darna anslutes genom tvinning av en frilagd ände av en ledare från ett tändelement till en frilagd ledarände från en annan tändare för att inkoppla tändarna i serie, parallellt eller i en serie-parallellkombination till källan för elektrisk tänd- energi. I många fall levereras tändare från en tillverkare med de båda frilagda ledarändarna från varje tändare sammantvinna- de och mantelförsedda av tillverkaren såsom en skyddsåtgärd mot yttre elektriska källor. I dessa fall måste de frilagda ändarna åtskiljas av användaren.

När ledarna är avisolerade, är tändhatten utsatt för risken för oavsiktlig tändning genom yttre elektriska energi- källor såsom en elektrostatisk urladdning från en person eller från ett ämne i omedelbar närhet av tändaren såsom ett pneuma- tiskt fyllt ammoniumnitratsprängämne med tillsats av brännol- ja, ett så kallat ANFO-sprängämne, läckström från ett batteri eller en elektrisk ledning eller en galvanisk läckström. För- utom detta allvarliga säkerhetsproblem är det synnerligen o- bekvämt att använda dessa kommersiellt tillgängliga tändare.

Själva anslutningen av ledarna är omständiig, besvärlig och tidskrävande, i synnerhet när det gäller parallellkretsar el- ler serie-parallellkretsar. Anslutning måste ofta utföras i dåligt ljus och trångt utrymme i en gruva eller tunnel under jord. I en dylik situation föreligger alltid möjligheten till felaktig anslutning eller till att avisolerade anslutningar kommer i beröring med vatten eller vattenhaltig mark före av- sedd tändning av tändarna. 7904470-7 3 Man har prövat olika arrangemang för att skydda tändare från läckström och reducera säkerhetsrisken. Tändare har blivit kopplade till en tändkrets via en transformatorkärna, varvid kärnorna på transformatorerna vid vissa tändarkombinationer, _avsedda för militärt bruk, varit åtskiljbara i två delar för att möjliggöra att primär- och sekundärkretsarna hålles separa- ta, tills hopmontering erfordrats för tändning. Kombinationen hopmonterades sedan för användning genom sammanfogning av de båda kärndelarna till varandra. Vid dessa militärakändarkombi- nationer är transformatorlindningarna skilda från tändledarna till tändaren och även skilda från den med energikällan för- bundna tändkabeln. Vid användning tillsammans med en kommer- siell tändare måste transformatorlindningarna anslutas till tändkabeln och till tändarens tändledare manuellt, vilket in- nebär en otillfredsställande situation.

Uppfinningen är därför främst baserad på uppgiften att utveckla en tändanordning för tändning av en eller flera elektriskt påverkbara tändare, som är säker att använda, och utveckla metoder för konstruktion och användning av dylika tändanordningar. Vid tändkombinationen enligt uppfinningen sak- nas galvaniska förbindningar mellan ledare och är yttre led- ningar ständigt isolerade.

De isolerade ledarna från en i handeln tillgänglig elektriskt påverkbar tändare eller ledarna från en källa för elektrisk tändenergi användes för att bilda en lindning på en transformator, som elektromagnetiskt kopplar tändaren till en- Iergikällan. Härigenom elimineras behovet av varje galvanisk förbindelse med transformatorlindningar och behovet galvaniska förbindningar mellan ledare. Dessutom uppnås skydd av tändaren gentemot risken för oavsiktlig tändning från yttre energikäl- lor. Fullgod koppling uppnås lätt även med en enkel ledar- slinga, som är löst trädd genom kärnan på en ringkärnetransfor- mator.

Tändanordningen enligt uppfinningen innehåller närmare bestämt en elektriskt påverkbar tändare, en elektrisk mat- ningsanordning i form av en källa för tändenergi, en transfor- mator med en kärna, som bildar en sluten magnetisk krets, och ledare från energikällan respektive tändaren, som är kopplade 7904470-7 4 via transformatorn, varvid en isolerad del av ledarna är förda i en slinga genom transformatorkärnan och bildar åtminstone en del av transformatorns lindning. Isolationen på ledarna är kon- tinuerlig över deras hela längd för att undvika oavsiktlig be- röring med yttre elektriska källor.

I den första i fig. l visade utföringsformen av tänd- anordningen underlättas slingförläggning av de isolerade le- darna från ett antal tändare och tändkabeln från den elektris- ka källan genom att öppna transformatorkärnan medelst en rör- lig del av densamma. Det blir härigenom möjligt att använda kontinuerliga ledare, så att behovet av galvanisk sammankopp- ling undgås. Tändarledarna är sålunda bildade av en enda kon- tinuerlig isolerad ledare, vars ändar är elektriskt kopplade till var sin av de båda anslutningsklämmorna på ett tändele- ment, varvid en slinga befinner sig mellan dessa ändar. Denna kombination av en tändare, som är elektriskt förbunden med en kontinuerlig längd isolerad ledare, som bildar en mellanliggan- de slinga, bildar en tändkombination. Slingan i denna kombi- nation är förlagd i en öppningsbar transformatorkärna, till vilken även de elektriska matningsledarna är kopplade.

Flera tändelement kan samtidigt och bekvämt kopplas till samma transformatorkärna och tändas medelst en enda sig- nal från den elektriska källan. Dylik parallellanordning av tändare är speciellt fördelaktig vid sald-sprängning, efter- som man undgår det vanliga problemet med olika fördröjnings- tid hos tändhattarna, vilket kan förorsaka feltändningar med seriekopplade tändare, och problemet med balansering i pa- rallellkopplade kretsar.

Vid en andra i fig. 2 visad utföringsform är tändkom- binationen bildad genom att förlägga den kontinuerliga längden ledare i en slinga genom en toroidkärna. Ett antal dylika to- roidkärnor är sedan elektromagnetiskt kopplade till en trans- formatorkärna medelst en enda slinga av isolerad ledare, som är förd genom varje toroidkärna och transformatorkärnan. Flera än en transformator kan vara seriekopplade mellan den elekt- riska källan och tändaren och en förlängd länk av isolerad le- dare, som är likartad ledaren till tändaren, kan användas för 7904470-7 S att koppla primärlindningen och sekundärlindningen på tvâ trans- formatorer, till vilka tändaren och matningsledarna är koppla- de. Vid en dylik anordning kan en av transformatorerna, som är kopplad till tändaren, vara placerad tätt intill en tändare i en sprängladdning.

Vid en tredje i fig. 3 visad utföringsform av tändan- ordningen utgöres tändkabeln från tändenergikällan av en enda kontinuerlig, isolerad ledare, vars ändar är elektriskt för- bundna med de elektriska matningsklämmorna, medan en mellandel av denna kabel är förd i en slinga genom en eller flera trans- formatorkärnor, medan en eller flera tändarledare är kopplade till varje kärna.

Tändanordningen och metoderna enligt uppfinningen ut- gör en markerad förbättring med avseende på skydd från inverkan av yttre elektriska källor och läckströmmar. Kombinationen kan lätt utformas för att skydda gentemot ej önskvärd elektrosta- tisk urladdning, likström och lågfrekventa växelströmskällor.

Man har till exempel funnit, att med en enda slinga för kopp- ling av tändarledningarna till transformatorn, förutsatt att dessa ledare har en total längd av minst 6 m, skyddet, som er- hålles mot högspänningsurladdningar från små kondensatorer med en kapacitans av t.ex. 2000 x 10-12 farad, är sådant, att full- gott skydd säkerställes gentemot elektrostatisk urladdning från personer och från ANFO-sprängämnen.

Uppfinningen beskrives närmare nedan med ledning av åt- följande ritning, där fig. l visar schemat för en första utföringsform av tändanordningen enligt uppfinningen, fig. 2 ett schema för en andra utföringsform och fig. 3 en tredje utföringsform av tändanordningen en- ligt uppfinningen.

Lika hänvisningsbetecknar anger lika eller mot varandra svarande delar i samtliga figurer. Enligt fig. l bildar en tändenhet ll en källa för elektrisk tändenergi för inverkan på ett antal resistiva elektriska tändelement 16 (elektriskt på- verkbara tändare). Elektrisk energi från tändenheten ll tillfö- res en tändkabel l2, som är förbunden med ändarna av en primär- 7904470-7 6, lindning 13 på en transformatorringkärna 14. Kärnan 14 är rek- tangelformad och en del 15 är rörlig för att möjliggöra, att ringkärnan temporärt öppnas, såsom anges genom heldragna och streckade linjer i fig. l.

De båda elektriska anslutningsklämmorna på varje tänd- element 15 är förbundna med en tändledare 17 som är en konti- nuerlig längd av en isolerad elektriskt ledande ledare. Efter- som ledaren 17 är kontinuerlig, omfattar den en slinga, som är förd över ringkärnan 14 genom öppningen, som uppstått genom hantering av den rörliga delen 15 av ringkärnan. Genom att för- lägga änden av ledaren 17 i en slinga omkring kärnan 14, bil- das transformatorns sekundärlindning 18, som elektromagnetiskt kopplar varje tändarledare till transformatorns ringkärna.

Tändanordningen är klar för tändning, när den rörliga delen 15 av kärnan 14 är förd till det genom streckade linjer i fig. 1 visade läget. Härvid slutes den magnetiska kretsen för kärnan 14, så att primärlindningen 13 och sekundärlindningen 18 är elektromagnetiskt kopplade till varandra. Tändelementen 16 tän- des samtidigt, när en tändsignal alstras i tändenheten ll. 7 Tändenheten ll kan t.ex. innehålla en signalgenerator med en utfrekvens av 10 kHz, som är förbunden med och driver en effektförstärkare med effekten 25 Watt, i vilken ett utgångs- steg ingår, som passar till en belastningsimpedans av 16 ohm.

Utsignalen från förstärkaren tillföres direkt en tändkabel 12 med en längd av 100 m, som har två ledare, varav varje omfattar sju parter av koppartråd med diametern 0,4 mm, som är isolerad till en diameter av 3,1 mm med hjälp av polyvinylklorid, varvid tändkabelns totala resistans uppgår till 4 ohm. Ringkärnan 14 består av ferritmaterial med hög permeabilitet i form av en rektangel med ytterdimensionen 6,3 x 5,7 cm och med tvärsnitts- dimensionerna 13 x 13 mm. Primärlindningen 13 på kärnan 14 be- står av tolv lindningsvarv av koppartrâd med diametern 0,61 mm som är isolerad till en ytterdiameter av 1,14 mm medelst poly- vinylklorid. Tändelementen 16 är tändpärlor, som är inbyggda i tändhattar och känsliga för en tändpuls av 3 till 5 mil1ijoule/- ohm och försedda med dubbla tändledare 17 med längden 5 m. För ledarna 17 användes samma tråd, som användes för primärlind- 7904470-7 7 ningen 13 på kärnan 14. Ledarna 17 slutar i slutna helt isole- rade slingor, som bildar kärnans 14 primärlindning. Trettio tändhattar tändes samtidigt medelst en enda signal från tänd- enheten ll.

I fig. 2, som avser en andra utföringsform av tändan- ordningen enligt uppfinningen, visas åter ett antal resistiva tändelement 16, som skall påverkas av en signal från tänden- heten ll.

Tändenheten ll är åter via tändkabeln 12 förbunden med primärlindningen 13 på en transformator, men i detta fall är transformatorns lindningar lindade omkring en ringkärna 19 utan rörliga delar. Ringkärnan 19 är en kontinuerlig ring av ferro- magnetiskt material. Återigen är de båda elektriska anslut- ningsklämmorna på varje tändelement 16 förbundna med de båda ändarna av ledaren 17, som är en kontinuerlig längd elektriskt ledande ledare. I stället för att slingänden av ledaren 17 är lindad såsom sekundärlindning 18 omkring ringkärnan 14 med en rörlig del 15, är i detta fall slingänden av ledaren från var- je tändelement elektromagnetiskt kopplad till en toroidkärna 20. Denna elektromagnetiska koppling uppnås genom lindning av flera lindningsvarv av slingänden av ledaren 17 omkring kärnan 20. Toroidkärnor 20 är i sin tur elektromagnetiskt kopplade till ringkärnan 19 medelst en enda slinga av isolerad ledare 21, som passerar genom varje toroidkärna, som skall kopplas, och passera genom transformatorringkärnan. Denna elektromagne- tiska koppling mellan kärnan 20 och kärnan 19 kan upprättas omedelbart före tändning av elementen 16 inom fältet.

Den i fig. 2 visade anordningen möjliggör konstruktion av tändkombinationer med var sitt tändelement 16, ledare 17 och toroidkärna 20. Ledaren 17 är förlagd i slinga flera gånger omkring kärnan 20 och är i sina båda ändar elektriskt förbun- den med klämmorna på ett element 16. På detta sätt konstrueras en tändkombination för enkel och säker användning på fältet.

För att använda den på detta sätt utformade kombinationen be- höver användaren endast föra en enda slinga av isolerad ledare 21 genom varje kärna 20 i en dylik tändkombination, som skall tändas. Denna slinga 21 av isolerad ledare föres sedan genom 7904470-7 s ringkärnan 19, varvid elementen 16 är klara att tändas.

En speciell anordning av i fig. 2 visad art konstrueras på följande sätt. Resistiva tändelement 16 anordnas på visat sätt. Tändenheten ll innehåller en signalgenerator med en ut- frekvens av 10 kHz, som driver en effektförstärkare för 25 watt, som är avsedd att arbeta tillsammans med en belastning av 16 ohm.

Förstärkarens utgång är direkt förbunden med en tändkabel 20 med två ledare och en längd av 100 m, varvid varje ledare be- står av sju koppartrådar med diametern 0,4 mm, som är isolerad till en total diameter av 3,1 mm medelst polyvinylklorid och tändkabelns totala resistans uppgår till 4 ohm. Ringkärnan 19 är rektangelformad och består av ferritmaterial med hög per- meabilitet och har ytterdimensioner 6,3 x 5,7 cm och en tvär- snittsdimension av 13 x 13 mm. Primärlindningen 13 består av tolv lindningsvarv av koppartråd med diametern 0,61 mm, som är belagd till en ytterdiameter av 1,14 m med polyvinylklorid.

Toroidkärnor 20 består av ferritmaterial med hög permeabilitet och har vardera en ytterdiameter av 2,5 cm och en tvärsnitts- area av 15 mmz. Tändledare 17 är framställda av samma tråd, som användes för primärlindningen 13, och är lindade fem gånger omkring kärnorna 20. Slingan 21 har en längd av 1 m och består av koppartråd med diametern 0,61 mm, som är isolerad med poly- 'vinylklorid till en ytterdiameter av 1,14 mm. Tio tändelement tändes samtidigt medelst en enda signal från enheten ll med användning av denna anordning.

Fig. 3 visar åter ett antal resistiva tändelement 16, som tändes medelst en signal från tändenheten ll. Liksom vid utföringsformen enligt fig. l är ett antal tändkombinationer med var sitt tändelement 16 och ledare 17 elektromagnetiskt kopplade till en ringkärna 14 med en rörlig del 15. Slingän- den av ledaren 17 bildar sekundärlindning 18, så att magne- tiskt flöde i kärnan 14 inducerar en elektrisk signal i leda- ren 17. Liksom vid den i fig. l visade anordningen avger tänd- enheten ll en tändsignal till tändkabeln 12, men i föreliggande fall är denna kabel inkopplad över båda ändarna av en slinga 21 av isolerad ledare, som passerar genom var och en av ett an- tal transformatorringkärnor 14. Varje sådan kärna 14 betjänar 7904470-7 9 en grupp av tändkombinationer, som är elektromagnetiskt kopp- lade till desamma såsom sekundärlindningar. Slingan 2l bildar i själva verket primärlindning med endast ett lindningsvarv på varje kärna 14.

Den i fig. 3 visade anordningen omfattar tändkombina- tioner med tändelement 16 och tändledare 17, varvid dessa kom- binationer är utformade såsom var sin enda enhet liksom vid den första utföringsformen, så att slingänden av ledaren 17 endast behöver trädas över en transformatorkärna 14 för att åstadkomma, att kombinationen är klar att användas. Användaren kan sedan koppla så många kärnor 14 som erfordras till var- andra medelst en slinga 21 av kontinuerlig isolerad ledare, som sedan förbindes med tändkabeln 12.

Vid ett praktiskt utförande är nio resistiva tändele- ment l6 anordnade på i fig. 3 visat sätt, varvid varje grupp av tre tändelement 16 är kopplade till en transformatorkärna 14 med en rörlig del 15. Slingan 21 har en längd av 1 m och en diameter av 0,61 mm och består av koppartråd, som är isole- rad med polyvinylklorid till en ytterdiameter av l,l4 mm.

Slingan 21 är direkt förbunden med tändkabeln 12, som i sin tur är förbunden med tändenheten ll. Samtliga nio tändhattar tändes samtidigt medelst en enda signal från enheten ll.

Andra utföringsformer och modifikationer av uppfinning- en är givetvis möjliga, Sålunda kan t.ex. transformatorn eller transformatorerna i kombinationen användas antingen för upp- eller nedtransformering genom tillämpligt val av antalet lind- ningsvarv av ledarna från matningskällan och till tändarna, som ingår i den magnetiska kretsen. Transformatorkärnan kan ha varje önskad form och tvärsnitt, men konventionella former så- som toroidform, cirkelform eller rektangelform med rektangulä- ra tvärsnitt är lätt tillgängliga. Kärnan bör bestå av ferrit med hög permeabilitet. Transformatorns egenskaper kan väljas på sådant sätt, att växelströmmar med belysningsnätsfrekvenser av 50 - 60 Hz ej kommer att inducera tillräcklig energi i transformatorn för tändning av en tändare. Transformatorn väl- jes företrädesvis på sådant sätt, att den överför erforderlig 7904470-7 10 tändenergi, när primärströmmen har en frekvens av cirka 1 - 20 kHz och avger från en pulserande energikälla.

Tändledarna till tändarna kan vara av den typ, som användes vid konventionella tändanordningar, t.ex. koppar el- ler järntråd med en diameter av 0,5 till l,22 mm, som är iso- lerad med plastmaterial såsom polyvinylklorid. De elektriska matningsledarna från tändkabeln kan vara av samma art som le- darna till tändarna eller skulle kunna vara kraftigare eller bestå av flera parter.

Vid anordningen enligt uppfinningen användes företrä- desvis tändpärlor med bryggtrâd, vilkas resistans ligger inom området 0,5 - 1,6 ohm och vilkas känslighet uppgår till 3 - 16 millijoule/ohm.

Claims (9)

1 i 7904470-7 gatentkrav

1. Elektriskt påverkbar tändkombination, omfattande minst ett resistivt, inuti ett hölje beläget elektriskt tändelement (16) med två elektriska anslutningsklämmor och en med dessa klämmer förbunden elektriskt ledande ledning (17), som bildar en kontinuerlig elektrisk strömkrets över klämmorna och sträcker sig utanför höljet, k ä n n e t e c k n a d av att den del av ledningen (17), som befinner sig utanför höljet är helt täckt av isolerande material och bildar åtminstone en slinga (18) i och för elektromagnetisk koppling till en transfor- matorkärna (14: 20) såsom sekundärlindning på denna kärna.

2. Kombination enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av att slingan (18) är elektromagnetiskt kopplad till kärnan (14) såsom en lindning med minst ett lindningsvarv på densamma.

3. Kombination enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d av att transformatorkärnan är en ringkärna (20).

4. Kombination enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av att transformatorkärnan (14) omfattar minst ett segment (15), som är rörligt, så att kärnans magnetiska krets är slut- och brytbar genom att bringa segmentet till eller från magne- tisk kontakt med den återstående delen av kärnan (14).

5. Kombination enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a d av att transformatorkärnan är en toroidkärna (20).

6. Kombination enligt något av patentkraven 1 ~ 5, k ä n - n e t e c k n a d av två eller flera resistiva elektriska tändelement (16) och med desamma förbundna ledningar (17), som är elektromagnetiskt kopplade till transformatorkärnan (14).

7. Kombination enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n - n e t e c k n a d av en primärlindning (21) i form av ett enda lindningsvarv på kärnan (14), varigenom den till varje 7904470-7 ß tändelement (16) hörande ledningen (17) är elektromagnetiskt inkopplingsbar till en elektrisk energikälla (11) för akti- vering av tändelementet (16).

8. Sätt att framställa en tändkombination enligt patent- kravet 1, omfattande minst ett, inuti.ett hölje beläget resis- tivt elektriskt tändelement (16) med två elektriska anslut- ningsklämmor och en med dessa klämmor förbunden elektriskt ledande ledning (17), som bildar en kontinuerlig elektrisk strömkrets över klämmorna och sträcker sig utanför höljet, k ä n n e t e c k n a t av att det resistiva tändelementets (16) ledning (17) utanför höljet är en helt isolerad del av densamma och att denna del anordnas såsom minst en slinga (18) i och för elektromagnetisk koppling till en transformatorkärna (14; 20) såsom sekundärlindning på densamma.

9. Sätt_enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a t av att den utanför höljet befintliga isolerade delen av led- ningen (17) kopplas elektromagnetiskt till den såsom ring- kärna (20) utformade transformatorkärnan.