DE3128164A1 - ELECTRIC IGNITION CAPSULE - Google Patents
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Description
16. JuU16. JuU
Elektrische ZündkapselElectric primer
Die Erfindung betrifft eine elektrische Zündkapsel mit antistatischen Eigenschaften.The invention relates to an electric primer with antistatic Properties.
Die bei der Handhabung von Ammoniumnitrat-BrennSlen (ANPO) entstehende statische Elektrizität sowie die statische Aufladung der Körper von Arbeitern können zu einem unerwarteten Zünden von elektrischen Zündkapseln führen. Zur Vermeidung dieser gefährlichen Erscheinung sind bereits zwei Arten elektrischer Zündkapseln entwickelt worden, nämlich eine' antistatische Entladungstyp-Zündkapsel und eine antistatische isolierte Zündkapsel. Zur Verhinderung einer Ableitung eines elektrischen Stroms zu einem wärmeerzeugenden Widerstandsdraht bei Anlegung einer statischen Hochspannungselektrizität zwischen die zylindrische Hülse und die Zuleitungen der Zündkapsel verwendet die antistatische Entladungstyp-Zündkapsel einen Stopfen oder Pfropfen aus einem halbleitenden Kunstharz oder Kautschuk für die Entladung der statischen Elektrizität. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß sie zur Unterbrechung eines Streuverlusts (leakage) des Zündstroms eine komplexe Konfiguration erfordert. Die antistatische isolierte Zündkapsel gewährleistet andererseits die antistatischen Eigenschaften dadurch» daß die Zündkapsel von einer Isolierung umschlossen oder das Zündgerät von einer Isolierung umhüllt ist. Diese Zündkapselart besitzt eine hohe Aushaltespannung» so daß sie statische Hochspannungselektrizität wirksam zu blockieren vermag» und selbstverständlich auch einen ZündstromThe handling of ammonium nitrate burners (ANPO) resulting static electricity as well as the static charge workers' bodies can cause electrical detonators to ignite unexpectedly. To avoid two types of electric detonators have already been developed for this dangerous phenomenon, namely a ' antistatic discharge type primer and an antistatic insulated primer. To prevent leakage an electric current to a heat generating resistance wire upon application of high voltage static electricity between the cylindrical sleeve and the leads of the primer uses the antistatic discharge type primer a stopper or wad of one semiconducting synthetic resin or rubber for the discharge of static electricity. A disadvantage of this design is that it has a complex configuration for interrupting leakage of the ignition current requires. The antistatic insulated primer, on the other hand, ensures the antistatic properties in that the primer is enclosed by insulation or the ignition device is enveloped by insulation. These Primer type has a high withstand voltage »so that it is able to effectively block static high-voltage electricity »and of course also an ignition current
niedriger Spannung.low voltage.
Nachteilig bei diesen "beiden bisherigen Zündkapselarten ist jedoch» daß sie nur eine zwischen die zylindrischen Hülse und die Zuleitungen angelegte statische Hochspannungselektrizität auszuhalten vermögen, aber keine antistatischen Eigenschaften für über die Zuleitungen erzeugte statische Elektrizität besitzen. Elektrische Zündkapseln müssen, so ausgelegt sein, daß sie auch schon bei Anlegung eines vergleichsweise kleinen Zündstroms an die Zuleitungen gezündet werden. Sie können daher leicht detonieren, wenn eine hohe Spannung ausreichender Kapazität "zwischen den Zuleitungen anliegt.A disadvantage of these "two previous types of primer however, "that they are only a high-voltage static electricity applied between the cylindrical sleeve and the leads able to withstand, but no antistatic properties for static electricity generated via the supply lines own. Electric detonators must be designed in such a way that they can be compared with the application of a small ignition current to the supply lines are ignited. They can therefore easily detonate if a high voltage is sufficient Capacitance "is present between the supply lines.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten elektrischen Zündkapsel» die beim Auftreten von statischer Elektrizität zwischen den Zuleitungen in keinem Fall zündet, die jedoch bei Anlegung eines Sprengoder ZündBtroms sicher zündbar ist.The object of the invention is thus in particular to create an improved electrical detonator capsule that occurs when it occurs static electricity between the supply lines does not ignite under any circumstances, but it does so when an explosive device is applied ZündBtroms is safely ignitable.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Zündkapsel, bei der ein Ström an einen wärmeerzeugenden,Widerstandsdraht anlegbar ist und bei welcher die vom Wideratandsdraht erzeugte Wärme zur Zündung einer Zündmasse (igniter) ausgenützt wird, erfindungsgemäß gelöst durch eine mit dem Widerstandsdraht in Reihe geschaltete Spule und durch ein zum Stromkreis aus dem Widerstandsdraht und der Spule parallelgeschaltetes Widerstandselement mit einem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand.This task is performed with an electric detonator, in which a current is passed to a heat-generating, resistance wire can be applied and in which the heat generated by the resistance wire is used to ignite an igniter is solved according to the invention by a coil connected in series with the resistance wire and by a to the circuit Resistance element connected in parallel from the resistance wire and the coil with a voltage-dependent one non-linear resistance.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Pig. 1 und 2 Schnittansichten elektrischer Zündkapseln gemäß zweier Ausführungsformen der Erfindung.Pig. 1 and 2 are sectional views of electrical detonators according to two embodiments of the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte elektrische Zündkapsel gemäß der Erfindung weist eine zylindrische Hülse 1 auf» deren Mündung mit einem Stopfen 2 aus einem Werkstoff mit einem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand verschlossen ist. Zwei den Stopfen 2 durchsetzende elektrische Zuleitungen 3 sind jeweils am oberen Enae mit einem Isolierüberzug 4 versehen. Im unteren Teil jeder Zuleitung liegt der Leiter (Ader) 5 ohne Isolierung frei. Die Spitzen der Leiter 5 sind mit einem Platin-Brücken(schleif)draht 6 verbunden, der mit einer Zündmasse 7 versehen ist» deren Teilchen durch ein Bindemittel zusammengehalten werden. Ein Teil des einen Leiters 5 ist durch eine Spule 8 ersetzt. Im Inneren der Hülse ist unter der Zündmasse 7 eine Primär(explosivladung (nicht dargestellt) vorgesehen, unter der wiederum eine nicht dargestellte Hauptladung (base charge) vorgesehen ist.The electrical ignition capsule according to the invention shown in FIG. 1 has a cylindrical sleeve 1, the mouth of which is closed with a stopper 2 made of a material with a voltage-dependent non-linear resistance. Two electrical leads 3 passing through the plug 2 are each provided with an insulating coating 4 on the upper face. In the lower part of each supply line, the conductor (core) 5 is exposed without insulation. The tips of the conductors 5 are connected to a platinum bridge (grinding) wire 6, which is provided with an ignition compound 7, the particles of which are held together by a binding agent. Part of the one conductor 5 is replaced by a coil 8. Inside the case, a primary charge (explosive charge (not shown), under which a main charge (not shown) is provided, is provided under the ignition compound 7.
Der Werkstoff mit spannungsabhängigem nichtlinearen Widerstand kann ein elektrisch isolierendes Kunstharz, z.B. Polyäthylen, Polypropylen und Ithylen-Vinylacetat-Mischpolymer, sein, in dem ein teilchenförmiger Stoff mit einem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand, wie Siliziumkarbid oder Zinkoxid, und ggf. eine kleine Menge eines elektrisch leitfähigen Stoffs, wie Rußpulver, gelöst bzw. dispergiert sind. Je größer die Mchtlinearität des Widerstands dieses Werkstoffs ist» um so größer ist der Schutz vor statischer Entladung zwischen den Zuleitungsdrähten.The material with voltage-dependent non-linear resistance can be an electrically insulating synthetic resin, e.g. polyethylene, Polypropylene and ethylene-vinyl acetate copolymer, in which a particulate material with a voltage-dependent nonlinear resistance, such as silicon carbide or zinc oxide, and possibly a small amount of an electrical one conductive substance, such as carbon black powder, are dissolved or dispersed. The greater the power linearity of the resistance this Material is »the greater the protection against static discharge between the lead wires.
Pig. 2 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher den Teiles von Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht der Stopfen 2 aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz. Bei 9 ist ein Faden aus einem Stoff, z.B. Siliziumkarbid, mit spannungsabhäBgigem nichtlinearen Widerstand angedeutet. ZurPig. FIG. 2 illustrates another embodiment of the invention in which corresponding parts of FIG Parts are denoted by the same reference numerals as before. In the embodiment according to FIG. 2, there is the Plug 2 made of an electrically insulating synthetic resin. At 9 is a thread made of a material, e.g. silicon carbide voltage-dependent non-linear resistance indicated. To the
GewährleistiiDg antistatischer Eigenschaften zwischen der zylindrischen Hülse 1 und den Zuleitungen 5 kann die Zündkapsel seihst oder wahlweise nur das elektrische Zündgerät mit einer Isolierung der üblicherweise bei den bisherigen antistatischen isolierenden elektrischen Zündkapseln verwendeten Art umhüllt sein.Ensuring antistatic properties between the cylindrical sleeve 1 and the leads 5 can be the primer either or alternatively only the electrical igniter with an insulation that is usual with the previous ones antistatic insulating electrical detonators type used to be encased.
Venn zwischen den Zuleitungen der erfindungsgemäßen elektrischen Zündkapsel statische Elektrizität auftritt, kann die Kapazität der Anordnung normalerweise sicher als weniger als 2000 pF betragen betrachtet werden. Eine Spannung von weniger als etwa 2 kV liefert daher keine für das Zünden der Zündkapsel ausreichende Energie.If static electricity occurs between the leads of the electrical detonator according to the invention, the The capacitance of the arrangement can normally be safely considered to be less than 2000 pF. A tension of less than about 2 kV therefore does not provide any for the ignition of the Primer adequate power.
Statische Elektrizität mit einer Spannung von mehr als 2 kV könnte andererseits an sich die Zündkapsel bereits zünden. Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Zündkapsel fließt jedoch praktisch keine statische Elektrizität über die Spule ab, sondern vielmehr über den Stopfen 2 aus einem ¥erkstoff' mit einem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand bzw. den Jaden 9 aus ebenfalls einem Werkstoff mit einem spannusgsabhängigen nichtlinearen Widerstand. Infolgedessen wird am Platia-Brückenschleifdraht 6 keine Wärme, erzeugt und daher auch die Zündmasse nicht gezündet.Static electricity with a voltage of more than 2 kV, on the other hand, could in itself ignite the primer. In the case of the electric primer according to the invention, however, flows practically no static electricity through the coil, but rather through the plug 2 made of an ¥ Erkstoff ' with a voltage-dependent non-linear resistance or the jades 9 also made of a material with a voltage-dependent one non-linear resistance. As a result, no heat is generated on the Platia bridge wire 6, and therefore even the ignition mass was not ignited.
Der von einem Sprenggerät erzeugte Spreng- bzw -. Zündstrom besitzt andererseits eine vergleichsweise niedrige Spannung. Ein solcher Strom fließt daher über die Spule 8 und nicht über den Stopfen 2 bzw. den Faden 9 aus einem Werkstoff mit einem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand. Dieser spezielle Werkstoff wirkt daher als Ein/Ausschalter in Abhängigkeit von der an ihn angelegten Spannung. Herkömmliche Sprenggeräte erzeugen eine elektromotorische Kraft vom weniger als etwa 1 kV» währead statische Elektrizität, die zu The explosive or - generated by a blasting device. Ignition current, on the other hand, has a comparatively low voltage. Such a current therefore flows via the coil 8 and not via the plug 2 or the thread 9 made of a material with a voltage-dependent non-linear resistance. This special material therefore acts as an on / off switch depending on the voltage applied to it. Conventional explosive devices generate an electromotive force of less than about 1 kV while static electricity is generated
einer unerwartetes Zündung führen kann, eine Spannung vor mehr als etwa 2 kV besitzt. Es ist daher wünschenswert» daß die Spule und der Werkstoff mit dem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand so gewählt werden» daß eine Spannung zwischen 1 und 2 kV für den aus der Spule und dem genannten Werkstoff bestehenden Wähl- bzw. Schaltkreis festgelegt ist. Andere Paktoren, die eine Änderung der gewählten Spannung bedingen» sind eine Änderung der Kapazität des Sprenggeräts sowie die für das Zünden der Zündkapsel eingesetzte Energie. Vorzugsweise besitzt die Spule 8 eine Induktivität von mehr als 10 μΗ.unexpected ignition has more than about 2 kV. It is therefore desirable that the coil and the material with the stress-dependent nonlinear Resistance can be chosen »that a voltage between 1 and 2 kV for the one from the coil and the said Material existing selection or circuit is determined. Other factors that change the chosen voltage conditional »are a change in the capacity of the explosive device and the energy used to ignite the detonator. The coil 8 preferably has an inductance of more than 10 μΗ.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of examples and comparative examples.
Es wurden 60 elektrische Zündkapseln mit dem Aufbau gemäß Pig. 1 hergestellt. Der für den Stopfen 2 verwendete Werkstoff mit spannungsabhängigem nichtlinearen Widerstand bestand aus einem schmelzgefüllten Kunstharz in Porm von in Polyäthylen dispergierten Siliziumkarbid (VaristorSpannung = 1 kV). Die Spule 8 besaß eine Induktivität von 5 mH. Es wurden 10 Sprengkapseln ausgewählt und zwischen ihren Zuleitungen mit statischer Elektrizität von 8 kV (Kapazität = 2000 pP) beaufschlagt. Keine dieser Zündkapseln detonierte. Die restlichen 50 Zündkapseln wurden in Reihe geschaltet und einem gleichzeitigen Sprengversuch mit einem Sprenggerät (8 μΡ χ 1000 Volt) unterworfen. Keine dieser Sprengkapseln versagte.There were 60 electric detonators with the structure shown in FIG Pig. 1 manufactured. The material used for the plug 2 had a voltage-dependent non-linear resistance made of a melt-filled synthetic resin in the form of silicon carbide dispersed in polyethylene (varistor voltage = 1 kV). The coil 8 had an inductance of 5 mH. There were 10 detonators selected and placed between their feed lines with static electricity of 8 kV (capacity = 2000 pP) applied. None of these primers detonated. The remaining 50 detonators were connected in series and one simultaneous blasting attempt with an explosive device (8 μΡ χ 1000 volts) subjected. None of these detonators failed.
Es wurden 10 elektrisclie Zündkapseln der in Beispiel 1 beschriebenen Art hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß sie nicht mit einer Spule 8 versehen waren. Alle diese Zündkapseln detonierten bei einem Versuch, bei dem statische Elektrizität von 8 kV (2000 pF) zwischen ihre Zuleitungen angelegt wurde.10 electrical detonators of the type described in Example 1 were made Art made, but with the difference that they were not provided with a coil 8. All of these primers detonated in an attempt to place static electricity of 8 kV (2000 pF) between their leads was created.
Es wurden 10 elektrische Zündkapseln der in Beispiel 1 beschriebenen Art hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß der Stopfen 2 (nur) aus Polyäthylen bestand. Bei Anlegung einer statischen Elektrizität von 8 kV (2000 pF) zwischen die Zuleitungen detonierten alle diese Zündkapseln.Ten electric primers of those described in Example 1 were made Art made, but with the difference that the stopper 2 (only) consisted of polyethylene. When applying static electricity of 8 kV (2000 pF) between the leads detonated all of these primers.
Wie aus den vorstehend beschriebenen Versuchsergebnissen hervorgeht, wird eine erfindungegemäße elektrische Zündkapsel bei Anlegung statischer Elektrizität zwischen ihre Zuleitungen oder zwischen eine Zuleitung und die zylindrische Hülse nicht gezündet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Anzahl elektrischer Zündkapseln gemäß der Erfindung bei Einschaltung in einen Stromkreis durch Anlegung eines Sprengbzw. Zündstroms gleichzeitig zum Detonieren gebracht werden können. Die erfindungsgemäße elektrische Zündkapsel besitzt einen einfachen Aufbau und läßt sich wirtschaftlich herstellen. As can be seen from the test results described above, becomes an electric detonator according to the invention when static electricity is applied between its leads or not ignited between a supply line and the cylindrical sleeve. Another advantage is that a Number of electric detonators according to the invention when switched on into a circuit by applying an explosive or Ignition current can be detonated at the same time can. The electric detonator according to the invention has a simple structure and can be manufactured economically.
Es wurden 60 elektrische Zündkapseln des in Pig. 2 dargestellten Aufbaus hergestellt. Der Stopfen 2 bestand dabei aus Poly-Sixty electric detonators from Pig. 2 shown Structure made. The stopper 2 consisted of poly
propylenharz, die Spule 8 besaß eine Induktivität von 85 μΗ» trad der Faden 9 bestand aus Siliziumkarbid mit einer Varistor-Spannung von 115 kV-. Zehn Zündkapseln wurden ausgewählt und zwischen ihren Zuleitungen mit statischer Elektrizität von 8 JsY (Kapazität = 2000 pF) beaufschlagt. Keine dieser Zündkapseln zündete». Die restlichen 50 Zündkapseln wurden in Reihe geschaltet und einem gleichzeitigen Sprengversuch mit einem Sprenggerät (8 μΡ χ 1000 Volt) unterworfen. Bei diesem Versuch detonierten sämtliche Sprengkapseln.propylene resin, the coil 8 had an inductance of 85 μΗ "trad the thread 9 consisted of silicon carbide with a varistor voltage of 1 kV 15. Ten detonators were selected and charged with static electricity of 8 JsY (capacitance = 2000 pF) between their leads. None of these detonators ignited ». The remaining 50 detonators were connected in series and subjected to a simultaneous explosion test with an explosive device (8 μΡ 1000 volts). All detonators detonated during this attempt.
YERGLEICHSBEISPIEL 3EQUAL EXAMPLE 3
Ss wurden 10 elektrische Zündkapseln der in Beispiel 2 beschriebenen Art hergestellt, jedoch mit dem Unterschied» daß die Spule 8 nicht vorgesehen war. Bei Anlegung statischer Elektrizität von 8 kV (2000 pP) an die Zuleitungen detonierten alle diese Zündkapseln.There were 10 electric detonators of the type described in Example 2 Type manufactured, but with the difference "that the coil 8 was not provided. When applying static electricity of 8 kV (2000 pP) to the supply lines detonated all of these primers.
YERGLEICHSBEISPIEL 4EQUAL EXAMPLE 4
Es ivurden 10 elektrische Zündkapseln der. in.Beispiel 2 beschriebenen Art hergestellts nur mit dem Unterschied ι daß sie den Paden 9 aus einem Werkstoff mit einem spannungsabhängigen nichtlinearen Widerstand nicht auft-/iesen. Bei Einxvirkung .statischer Elektrizität von 8 kY (2000 pi1) an den Zuleitungen detonierten alle diese Zündkapseln»There were 10 electric primers. The type described in Example 2 produced only with the difference that they do not reveal / iesen the pads 9 made of a material with a voltage-dependent non-linear resistance. When static electricity of 8 kY (2000 pi 1 ) was applied to the supply lines, all these detonators detonated »
Es wurden 70 elektrische Zündkapseln des Aufbaus gemäß Pig.2 hergestellt. Der Stopfen 2 bestand dabei aus einem Polypropylen·=There were 70 electrical detonators of the structure according to Pig.2 manufactured. The stopper 2 consisted of a polypropylene · =
harz, der Faden 9 bestand aus einem Varistorelement auf ZnO-Basis (Varistor-Spannung =1,1 kV), und die Spule 8 besaß eine Induktivität von 100 μΗ. Zehn Zündkapseln wurden ausgewählt und an ihren Zuleitungen mit einer etatischen Elektrizität von 8.kV (Kapazität = 2000 pP) beaufschlagt, wobei keine dieser Zündkapseln zündete..Die restlichen 50 Zündkapseln wurden in Eeihe geschaltet und mittels eines Spr.enggerätß (8 μΈ χ 1000 V) einem gleichzeitigen Zünd- bzw. Sprengversuch unterworfen, bei dem keine dieser Zündkapseln versagte.resin, the thread 9 consisted of a varistor element based on ZnO (varistor voltage = 1.1 kV), and the coil 8 had an inductance of 100 μΗ. Ten detonators were selected and charged with a static electricity of 8 kV (capacity = 2000 pP) on their supply lines, whereby none of these detonators ignited. The remaining 50 detonators were connected in series and using an explosive device (8 μΈ χ 1000 V) subjected to a simultaneous ignition or detonation attempt in which none of these detonators failed.
Es wurden 10 elektrische Zündkapseln der in Beispiel 3 beschriebenen Art, jedoch ohne die Spule 8, hergestellt. Alle diese Zündkapseln detonierten bei Anlegung von statischer Elektrizität von. 8 kV (2000 pF) an ihre Zuleitungen.Ten electric squibs of those described in Example 3 were made Art, but without the coil 8, made. All of these primers detonated when static was applied Electricity from. 8 kV (2000 pF) on their supply lines.
Es wurden' 10 elektrische Zündkapseln der in Beispiel 3 beschriebenen Art, jedoch ohne den Varistor-Faden 9» hergestellt. Bei Anlegung statischer Elektrizität von 8 kV (2000 pF) an ihre Zuleitungen detonierten alle diese Zündkapseln. There were 10 electrical primers of those described in Example 3 Art, but made without the varistor thread 9 ». When applying static electricity of 8 kV (2000 pF) on their leads detonated all of these primers.
Claims (1)
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