Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОР

Изобретение относится к области безопасных средств взрывания, а именно к низковольтным мостиковым электродетонаторам, и может быть использовано в качестве малогабаритного средства инициирования при проведении взрывных работ.

Известен электродетонатор высоковольтный типа ЭДВ (Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов. - М.: Недра, 1973, с.50), содержащий металлическую гильзу, прессованный заряд вторичного взрывчатого вещества (ВВ), слабопрессованный заряд ТЭНа, пластмассовую пробочку с технологическим выступом, в которую вмонтированы медные выводные провода с взрывающимся мостиком. Детонатор обладает существенным недостатком: низкая чувствительность электродетонатора к инициирующему импульсу тока требует высокого напряжения, что ведет к увеличению габаритов взрывных приборов и ужесточает требования к электроустановкам по технике безопасности.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является электродетонатор по а.с. №1746778 от 27.10.1988 г., МПК F42C 19/12, опубл.20.01.1995 г. Электродетонатор содержит гильзу с размещенным в ней зарядом ВВ, выполненным в виде выходной навески из вторичного взрывчатого вещества высокой плотности и инициирующей навески, сопряженной с инициатором, установленным на герметизирующей колодке с токовыводами.

Однако электродетонатор, выбранный в качестве прототипа, обладает рядом существенных недостатков: так, в качестве инициирующего заряда взрывчатого вещества использован заряд низкоплотного вторичного взрывчатого вещества, что удлиняет стадию конвективного горения, увеличивая время срабатывания электродетонатора, и требует высоковольтного инициирования, что обусловлено использованием в качестве инициатора взрывающегося мостика, изготовление которого является технологически сложным.

Целью изобретения является уменьшение энергопотребления и габаритов электродетонатора, повышение быстродействия и чувствительности к инициирующему импульсу, удешевление технологии изготовления при сохранении безопасности в эксплуатации.

Это достигается тем, что в электродетонаторе, содержащем гильзу с размещенным в ней зарядом ВВ, выполненным в виде выходной навески из вторичного взрывчатого вещества высокой плотности и инициирующей навески, сопряженной с инициатором, установленным на герметизирующей колодке (корпусе), и токовыводы, согласно изобретению инициирующая навеска выполнена из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности, а инициатор выполнен в виде полупроводникового энергопреобразующего устройства, снабженного интегрированными в него защитными стабилитронами, соединенными встречно.

Кроме того, инициатор выполнен в виде мостика с соотношением сторон длина/ширина, находящимся в диапазоне от 1:5 до 1:6.

Технический результат заключается в том, что удалось уменьшить энергопотребление электродетонатора за счет исключения фазы конвективного горения, повысить быстродействие устройства за счет образования высокоскоростного процесса дефлаграционного превращения, быстро трансформирующегося в детонацию, и повысить чувствительность электродетонатора к инициирующему импульсу за счет компактирования токопроводящего слоя инициатора, сопровождающегося резким уменьшением его электрического сопротивления со значительным ростом тока, что обеспечивает режим взрывной диффузии материала мостика Дополнительным результатом является значительное удешевление технологии производства за счет изготовления полупроводникового энергопреобразующего устройства в едином технологическом цикле, применения в конструкции элементов, широко используемых в радиоэлектронной промышленности.

Новые признаки (инициирующая навеска выполнена из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности, инициатор выполнен в виде полупроводникового энергопреобразующего устройства, снабженного интегрированными в него защитными стабилитронами, соединенными встречно) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение проиллюстрировано следующими чертежами.

На фиг.1 приведен общий вид электродетонатора.

На фиг.2 приведена эквивалентная электрическая схема полупроводникового энергопреобразующего устройства.

Электродетонатор состоит (фиг.1) из гильзы 1, заряда ВВ, завальцованного в гильзу 1, и состоящего из выходной навески 2 из вторичного взрывчатого вещества высокой плотности, и инициирующей навески 3 из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности (например, диперхлорат нитротетразолатопентаамминкобальта), герметизирующей колодки 4 (типа КТ-1), содержащей два электрических вывода 6 (токовыводы), с размещенной на ней пластиной 5 из диэлектрического материала (например, кремний), на которой сформированы (фиг.1 вид А) инициатор, являющийся полупроводниковым энергопреобразующим устройством, и защитные стабилитроны 8, электрически соединенные с контактными площадками 9, которые, в свою очередь, посредством проводников 10 связаны с электрическими выводами 6. Инициатор электродетонатора выполнен в виде мостика - перемычки 7, изготовленного путем легирования атомами фосфора пластиной 5 из диэлектрика (кремний), с соотношением сторон мостика (длина/ширина), находящимся в диапазоне от 1:5 до 1:6, объемом около 15000 мкм³ и омическим сопротивлением (1÷2) Ом.

Работа электродетонатора осуществляется следующим образом. При подаче электрического импульса на выводы 6 электродетонатора происходит компактирование токопроводящего слоя мостика-перемычки 7, сопровождающееся резким уменьшением его электрического сопротивления и, как следствие, значительным ростом тока, протекающего через мостик-перемычку 7, что приводит к взрывной диффузии элементов мостика-перемычки 7, сопровождающейся выбросом высокотемпературной плазмы, внедряющейся в инициирующую навеску 3 из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности (процесс абляции).

В результате этого в навеске 3 из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности, минуя стадию конвективного горения, развивается высокоскоростной процесс дефлаграционного (взрывного) превращения, быстро трансформирующийся в детонацию. Инициирующая навеска 3 из дефлагрирующего ВВ низкой плотности инициирует детонацию выходной навески 2 из высокоплотного вторичного ВВ, что обеспечивает формирование на выходе электродетонатора мощного импульса давления. Защитные стабилитроны 8, включенные встречно (фиг.2), образуют параллельный токовый канал, и при воздействии на электродетонатор разряда статического электричества снижают уровень тока, протекающего через мостик-перемычку 7 до безопасного значения, не вызывающего его задействования.

При задействовании электродетонатора от конденсатора емкостью 20 мкФ, заряженного до напряжения 18 В, и аккумуляторном задействовании при напряжении U=11,5 В, время срабатывания электродетонатора существенно ниже, чем у прототипа.

Универсальность задействования электродетонатора при его малом энергопотреблении обеспечивается, определенным экспериментально, оптимальным соотношением геометрических размеров мостика-перемычки 7 (длина/ширина в диапазоне от 1:5 до 1:6, при объеме около 15000 мкМ³) и степенью легирования (омическое сопротивление мостика (1-2) Ом).

Использование данного изобретения позволит повысить эффективность задействования, надежность и быстродействие электродетонатора, а значительное снижение энергопотребления в совокупности с высокой технологичностью позволяет использовать его в системах группового подрыва в горнодобывающей и нефтегазовой отраслях промышленности.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

- в электродетонаторе, предназначенном для инициирования при проведении взрывных работ, улучшены эксплуатационные характеристики, а именно эффективность и быстродействие срабатывания электродетонатора, снижено его энергопотребление, повышена безопасность за счет исключения возможности срабатывания электродетонатора от разряда статического электричества, значительно повышена технологичность изготовления;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений, а именно получен электродетонатор с улучшенными характеристиками за счет исключения из процесса инициирования дефлагрирующего ВВ стадии конвективного горения и ускорения стадии дефлаграции, предшествующей детонационному превращению в дефлагрирующем ВВ низкой плотности.

Таким образом, электродетонатор, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».