WO2010066672A1 - Zünder für bergbau-, seismik- und ölfeldanwendungen und verfahren - Google Patents

Zünder für bergbau-, seismik- und ölfeldanwendungen und verfahren Download PDF

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WO2010066672A1
WO2010066672A1 PCT/EP2009/066509 EP2009066509W WO2010066672A1 WO 2010066672 A1 WO2010066672 A1 WO 2010066672A1 EP 2009066509 W EP2009066509 W EP 2009066509W WO 2010066672 A1 WO2010066672 A1 WO 2010066672A1
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plug
igniter
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external
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PCT/EP2009/066509
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Inventor
Rolf Rospek
Frank Preiss
Malte Veehmayer
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Dynaenergetics Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/18—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents
    • F42B3/182—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents having shunting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/02—Blasting cartridges, i.e. case and explosive adapted to be united into assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/103—Mounting initiator heads in initiators; Sealing-plugs

Definitions

  • the invention relates to an igniter for mining, seismic and oil field applications with a capsule, which contains an explosive and initial material, a primer for igniting the initial material, electrically conductive internal wires for coupling the ignition element to an external igniter and a plug for closing and sealing the Contains capsule.
  • the invention also relates to a method for securely connecting endless lengths of fuse wires to an igniter or detonator without the wires having to be previously stripped or shorted. This is also called the English term "Wireless Detonator Application”.
  • Ignitors or detonators for commercial applications consist mainly of a capsule 1, see Figure 1, which contains the explosive and initial material, two wires 2 to electrically connect the igniter, and a plug 3 which encloses the wires 2 being made and the tightness ensured the igniter.
  • Today special igniters are manufactured for seismic mining and oil field applications. They are transported with connected copper or steel wires with a length of typically 0.5 m to 75 m. These long detonator wires can weigh more than 500 g per single detonator and result in a very high cost of transportation.
  • the invention has for its object to improve an igniter for mining, seismic and oil field applications according to the preamble of claim 1 so that the cost of transport is minimized and the
  • igniter is easy to prepare for use after transport.
  • a method is to be specified, with which the fuze can be transferred from the transport state to the application state.
  • the plug is designed as a multi-function plug and includes an actuator with the igniter can switch from a transport state to an application state and in the transport state, the internal wires are short-circuited and open in the application state and the Multi-function plug has openings for connecting external wires.
  • the igniter can be transported without connected external wires, wherein in the transport state, the internal wires are short-circuited, which allows safe transport.
  • the internal wires are contact pads or the internal wires in or on the multifunction plug are connected to contact webs. Contact bars are easier to connect to external wires. Also, the switching process is facilitated.
  • a lock on the detonator can additionally be activated in the transport state, which prevents interruption of the short circuit in the multi-function plug by force or incorrect handling.
  • a stripping device is installed in the multi-function plug, which at least selectively stripped the inserted ends of external wires when operating the actuator.
  • the stripping must be sufficient so that an electrical contact is possible.
  • the following describes a method according to the invention for transferring the igniter just described for mining, seismic and oil field applications from the transport state into the application state.
  • the multi-function plug is set so that the internal wires to the ignition element are short-circuited and no external wires are inserted into the openings for connecting external wires.
  • the igniter can be transported in the transport state without great expense.
  • the external wires are inserted without prior stripping their ends in the multi-function plug and by pressing the actuator on the multi-function plug first shorted the two external wires and then connected to the contact webs or internal wires. This can lead to no voltage potential between the internal wires and thus to an unwanted igniting the igniter.
  • the ignition element is in a preferred embodiment, an ignition bridge.
  • the invention thus also relates to a United drive to connect wireless electric or electronic detonators and detonators for seismic applications, mining and oil field applications to an external wire.
  • Figure 1 shows an igniter for mining, seismic and oil field applications according to the prior art.
  • this detonator has already been described. It consists of a capsule 1, which is an explosive and initial material, an ignition element for lighting the initial material, electrically - A -
  • the wires 2 are passed through the plug 3.
  • the plug of the detonator is designed as a multi-function plug 4 in such a way that connection of endlessly long external wires 5 (preferably the wires are cylindrical wires), without the wires 5 must be previously stripped, is possible.
  • the internal wires 6, which are preferably contact webs are short-circuited inside the igniter (see FIG. 3).
  • the wires or contact webs 6 are connected to a firing bridge in the interior of the igniter. This eliminates the risk of a voltage potential between the contact webs 6.
  • a mechanical or other barrier may optionally also be present during transport, so that this short circuit can not be interrupted by force or incorrect handling.
  • the detonator is or Detonator against moisture isolated and pressure-tight, as is the case with conventional detonators or detonators.
  • State 1 The closing operation of the igniter or detonator is actuated by pushing the multi-function plug 4.
  • the externally supplied wires 5 are simultaneously stripped and shorted together (state or position 1, see Figure 3). Then the system is connected to the shorted contact bars.
  • the invention thus relates to a multi-function plug 4 as a replacement for the prior art plug 3, which is used to seal the capsule 1 of the igniter and passing the wires from the outside into the interior of the igniter. Via the wires, an electrical voltage is applied to the ignition bridge inside the igniter, which heats the ignition bridge abruptly, whereby the pyrotechnic initial material is ignited. This then ignites the explosives in the detonator.
  • FIG. 2 shows the igniter with the multi-function plug 4 in the storage and / or transport state. There are no wires 2 connected.
  • Multi-function plug 4 inserted. You do not need to be stripped before. When this is done, the multi-function plug 4 goes through Pressing, ie brought by a force in his position 1. In this operation, the wires 5 are stripped and connected, ie short-circuited.
  • the position 2 is reached.
  • the contact bars 6 or wires are short-circuited inside the igniter.
  • the electrical connection of the wires 5 in the multi-function plug 4 is canceled, so that the short circuit is canceled.
  • the detonator can now be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen mit einer Kapsel (1), welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende interne Drähte (6) zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen (3) zum Verschließen und Abdichten der Kapsel (1) enthält. Zur Minimierung des Kostenaufwandes für den Transport bei dennoch einfacher Vorbereitung für den Einsatz wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Stopfen (3) als Mehrfunktionen-Stopfen (4) ausgebildet ist und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet mit der sich der Zünder von einem Transportzustand in einen Anwendungszustand schalten lässt und im Transportzustand die internen Drähte (6) kurzgeschlossen und im Anwendungszustand offen sind und der Mehrfunktionen-Stopfen (4) Einführöffnungen zum Anschluss von externen Drähten (5) aufweist.

Description

Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen und
Verfahren
Die Erfindung betrifft einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen mit einer Kapsel, welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende interne Drähte zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen zum Verschließen und Abdichten der Kapsel enthält.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren um endlose Längen von Zünderdrähten an einen Zünder oder Detonator sicher anzuschließen, ohne dass die Drähte vorher abisoliert oder kurzgeschlossen werden müssen. Dies wird auch mit dem englischen Ausdruck „Wireless Detonator Application" bezeichnet.
Stand der Technik: Zünder oder Detonatoren für gewerbliche Anwendungen bestehen hauptsächlich aus einer Kapsel 1 , siehe Figur 1 , welche den Explosivstoff und Initialstoff enthält, zwei Drähte 2 um den Zünder elektrisch anzuschließen und einen Stopfen 3, welcher die durchgeführten Drähte 2 umschließt und die Dichtigkeit des Zünders gewährleistet. Heutzutage werden spezielle Zünder für seismische Bergbau und Ölfeldanwendungen gefertigt. Sie werden transportiert mit angeschlossenen Kupfer- oder Stahldrähten mit einer Länge von typischerweise 0,5 m bis 75 m. Diese langen Zünderdrähte können mehr als 500 g pro einzelnen Zünder wiegen und führen zu einem sehr hohen Kostenaufwand für den Transport.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass der Kostenaufwand für den Transport minimiert ist und der
Zünder dennoch nach dem Transport einfach für den Einsatz vorzubereiten ist. Außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem der Zünder vom Transportzustand in den Anwendungszustand überführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Zünders dadurch gelöst, dass der Stopfen als Mehrfunktionen-Stopfen ausgebildet ist und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet mit der sich der Zünder von einem Transportzustand in einen Anwendungszustand schalten lässt und im Transportzustand die internen Drähte kurzgeschlossen und im Anwendungszustand offen sind und der Mehrfunktionen-Stopfen Öffnungen zum Anschluss von externe Drähten aufweist. Hierdurch kann der Zünder ohne angeschlossene externe Drähte transportiert werden, wobei im Transportzustand die internen Drähte kurzgeschlossen sind, welches einen sicheren Transport ermöglicht.
In einer erfinderischen Ausführungsform sind die internen Drähte Kontaktstege oder sind die internen Drähte im oder am Mehrfunktionen-Stopfen mit Kontaktstegen verbunden. Kontaktstege lassen sich einfacher an externe Drähte anschließen. Auch ist der Schaltvorgang erleichtert.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann im Transportzustand zusätzlich eine Sperre am Zünder aktiviert sein, die eine Unterbrechung des Kurzschlusses im Mehrfunktionen-Stopfen durch Gewalt oder falscher Handhabung verhindert.
Bevorzugt ist im Mehrfunktionen-Stopfen eine Abisoliervorrichtung eingebaut, die beim Betätigen der Betätigungsvorrichtung die eingeschobenen Enden externer Drähte zumindest punktuell abisoliert. Die Abisolierung muss ausreichend sein, damit eine elektrische Kontaktierung möglich ist.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überführung des eben beschriebenen Zünders f ür Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen vom Transportzustand in den Anwendungszustand beschrieben. Im Transportzustand ist der Mehrfunktionen-Stopfen so eingestellt, dass die internen Drähte zum Anzündelement kurzgeschlossen sind und in die Öffnungen zum Anschluss von externen Drähten keine externen Drähte eingeschoben sind. Hierdurch ist im Transportzustand der Zünder ohne großen Kostenaufwand zu transportieren.
Zur Einleitung des Anwendungszustandes werden elektrisch leitende externe Drähte in den Mehrfunktionen-Stopfen eingeschoben und durch anschließende Betätigung der Betätigungsvorrichtung mit den internen Drähten elektrisch verbunden, wobei gleichzeitig der Kurzschluss der internen Drähte im Transportzustand aufgehoben wird. Der Mehrfunktionen-Stopfen befindet sich dann im Anwendungszustand und kann benutzt werden.
In Weiterbildung der Erfindung werden die externen Drähte ohne vorherige Abisolierung ihrer Enden in den Mehrfunktionen-Stopfen eingeführt und durch betätigen der Betätigungsvorrichtung am Mehrfunktionen-Stopfen zuerst die beiden externen Drähte kurzgeschlossen und dann mit den Kontaktstegen oder internen Drähten verbunden. Hierdurch kann es zu keinem Spannungspotential zwischen den internen Drähten und damit zu einem ungewollten Anzünden des Zünders kommen. Das Anzündelement ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Zündbrücke.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Ver fahren um kabellose elektrische oder elektronische Zünder und Detonatoren für seismische Anwendungen, Bergbau- und Ölfeldanwendungen an einen externen Draht anzuschließen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert.
Figur 1 zeigt einen Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen nach dem Stand der Technik. In der Beschreibungseinleitung wurde dieser Zünder schon beschrieben. Er besteht aus einer Kapsel 1 , welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch - A -
leitende Drähte 2 zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen 3 zum Verschließen und Abdichten der Kapsel 1 enthält. Die Drähte 2 sind durch den Stopfen 3 hindurchgeführt.
Gegenüber konventionellen Zündern ist der Stopfen des Zünders als Mehrfunktionen-Stopfen 4 ausgelegt und zwar derart, dass ein Anschließen von endlos langen externen Drähten 5 (bevorzugt sind die Drähte Zylinderdrähte), ohne dass die Drähte 5 vorher abisoliert werden müssen, möglich ist. Während der Zünder sich im Transportzustand befindet, sind die internen Drähte 6 , die bevorzugt Kontaktstege sind, im Inneren des Zünders kurzgeschlossen (siehe Figur 3). Die Drähte bzw. Kontaktstege 6 sind mit einer Zündbrücke im Inneren des Zünders verbunden. Hiermit ist die Gefahr eines Spannungspotentials zwischen den Kontaktstegen 6 ausgeschlossen. Eine mechanische oder andere Sperre kann optional auch beim Transport vorhanden sein, damit dieser Kurzschluss nicht mit Gewalt oder falscher Handhabung unterbrochen werden kann.
Bei der Anwendung, nach Entfernung der Sperre, besteht die Möglichkeit zwei Drähte 5 manuell von extern hinzuzufügen, d.h. in den Mehrfunktionen-Stopfen 4 einzuführen (siehe Figur 2). Bei einem Schließvorgang des Zünders bzw. Betätigen der Betätigungsvorrichtung am Mehrfunktionen-Stopfen wird eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstegen 6 und den zwei extern hinzugefügten Drähten 5 hergestellt (siehe Figur 3). Während des Schließvorgangs werden eventuelle Spannungspotentiale zwischen den externen Drähten 5 abgeleitet, beziehungsweise ausgeglichen.
Das bedeutet, dass die beiden externen Drähte 5 oder Kabel bei dem Schließvorgang zuerst kurzgeschlossen und dann erst mit den internen Drähten
6 oder Kontaktstegen verbunden werden . Ein vorheriges Abisolieren der beiden hinzugefügten Drähte 5 ist nicht nötig. Im geschlossenen Zustand ist der Zünder oder Detonator gegen Feuchtigkeit isoliert und druckdicht, wie es bei konventionellen Zündern oder Detonatoren der Fall ist.
Erklärung des Schließvorgangs:
Zustand 1 : Der Schließvorgang des Zünders oder Detonators wird durch Zudrücken des Mehrfunktionen-Stopfens 4 betätigt. Die extern zugeführten Drähte 5 werden gleichzeitig abisoliert und miteinander kurzgeschlossen (Zustand oder Position 1 , siehe Figur 3). Anschließend wird das System mit den kurzgeschlossenen Kontaktstegen verbunden.
Zustand 2: Durch ein weiteres Zudrücken des Stopfens 4 wird die Position 2 oder der Zustand 2 erreicht. Hierbei sind die Drähte 5 mit den Kontaktstegen 6 des Zündmittels elektrisch verbunden. Der Kurzschluss ist nicht mehr vorhanden, d.h. aufgehoben (siehe Figur 4).
Die Erfindung betrifft somit einen Mehrfunktionen-Stopfen 4 als Ersatz für den Stopfen 3 nach dem Stand der Technik, der zur Abdichtung der Kapsel 1 des Zünders und Durchführung der Drähte von außen in das Innere des Zünders verwendet wird. Über die Drähte wird an die Zündbrücke im Inneren des Zünders eine elektrische Spannung angelegt, die die Zündbrücke schlagartig erhitzt, wodurch der pyrotechnische Initialstoff angezündet wird. Dieser zündet dann den Sprengstoff im Zünder an.
Der Mehrfunktionen-Stopfen 4 hat zusätzlich zur Abdichtung weitere Aufgaben. Figur 2 zeigt den Zünder mit dem Mehrfunktionen-Stopfen 4 im Lager- und/oder Transportzustand. Es sind keine Drähte 2 angeschlossen.
Wenn der Zünder verwendet werden soll, werden die Drähte 5 in den
Mehrfunktionen-Stopfen 4 gesteckt. Sie brauchen vorher nicht abisoliert zu werden. Wenn dies geschehen ist, wird der Mehrfunktionen-Stopfen 4 durch Zudrücken, d.h. durch eine Kraftbeaufschlagung in seine Position 1 gebracht. Bei diesem Betätigungsvorgang werden die Drähte 5 abisoliert und miteinander verbunden, d.h. kurzgeschlossen.
Durch ein weiteres Zudrücken des Mehrfunktionen-Stopfens 4 wird die Position 2 erreicht. Bei diesem Betätigungsvorgang werden die Kontaktstege 6 oder Drähte im Inneren des Zünders kurzgeschlossen. Gleichzeitig wird die elektrische Verbindung der Drähte 5 im Mehrfunktionen-Stopfen 4 aufgehoben, so dass auch der Kurzschluss aufgehoben ist. Der Zünder kann nun verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Zünder für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen mit einer Kapsel (1 ), welche einen Explosivstoff und Initialstoff, ein Anzündelement zum Anzünden des Initialstoffs, elektrisch leitende interne Drähte (6) zur Ankopplung des Anzündelements an eine externe Zündvorrichtung und einen Stopfen (3) zum
Verschließen und Abdichten der Kapsel (1 ) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (3) als Mehrfunktionen-Stopfen (4) ausgebildet ist und eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet mit der sich der Zünder von einem Transportzustand in einen Anwendungszustand schalten lässt und im Transportzustand die internen Drähte (6) kurzgeschlossen und im
Anwendungszustand offen sind und der Mehrfunktionen-Stopfen (4) Einführöffnungen zum Anschluss von externen Drähten (5) aufweist.
2. Zünder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die internen Drähte (6) Kontaktstege sind oder die internen Drähte (6) im oder am Mehrfunktionen-Stopfen (4) mit Kontaktstegen verbunden sind.
3. Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Transportzustand zusätzlich eine Sperre am Zünder aktiviert ist , die eine Unterbrechung des Kurzschlusses im Mehrfunktionen-Stopfen (4) durch Gewalt oder falscher Handhabung verhindert.
4. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Mehrfunktionen-Stopfen (4) eine Abisoliervorrichtung eingebaut ist, die beim Betätigen der Betätigungsvorrichtung die eingeschobenen Enden externer Drähte (5) zumindest punktuell abisoliert.
5. Verfahren zur Überführung eines Zünders für Bergbau-, Seismik- und Ölfeldanwendungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 vom
Transportzustand in den Anwendungszustand, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einleitung des Anwendungszustandes elektrisch leitende externe Drähte (5) in den Mehrfunktionen -Stopfen (4) eingeschoben werden und durch anschließende Betätigung der Betätigungsvorrichtung mit den internen Drähten (6) elektrisch verbunden werden, wobei gleichzeitig der Kurzschluss der internen Drähte (6) im Transportzustand aufgehoben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Drähte (5) ohne vorherige Abisolierung ihrer Enden in den Mehrfunktionen- Stopfen (4) eingeführt werden und durch betätigen der Betätigungsvorrichtung am Mehrfunktionen-Stopfen (4) zuerst die beiden externen Drähte (5) kurzgeschlossen werden und dann mit den
Kontaktstegen oder internen Drähten (6) verbunden werden.
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