Капсуль-детонатор

1 Капсуль-детонатор, що містить порожнистий корпус з закритим дном, в якому розміщені основний заряд з вторинної вибухової речовини, проміжна оболонка з ініціювальним зарядом з вторинної вибухової речовини і запалювальний елемент, у торці проміжної оболонки з боку запалювального елемента виконаний отвір, який відрізняється тим, що уведена герметизуюча перегородка з отвором, яка встановлена у корпусі між проміжною оболонкою і запалювальним елементом, проміжна оболонка виконана як втулка, яка жорстко з'єднана з внутрішньою поверхнею корпуса, при цьому геометричні розміри втулки вибрані із співвідношень І_ = (7,3*8,5)4 D=(1,6-b2,2)d, де L - довжина втулки, d - діаметр отвору втулки, D - ЗОВНІШНІЙ діаметр втулки 2 Капсуль-детонатор за п 1, який відрізняється тим, що густина вторинної вибухової речовини ініціювального заряду у кінцевій ДІЛЯНЦІ отвору втулки більша за її густину на початковій ДІЛЯНЦІ отвору втулки і менша за густину вторинної вибухової речовини основного заряду 3 Капсуль-детонатор за п 1, який відрізняється тим, що герметизуюча перегородка виконана з конічним отвором, основа якого обернена до запалювального елемента 4 Капсуль-детонатор за п 1, який відрізняється тим, що герметизуюча перегородка виконана як жорстко з'єднана з торцем втулки чашечка, у дні якої виконаний отвір 5 Капсуль-детонатор, за пп 1 і 4, який відрізняється тим, що по зовнішньому діаметру торцевої поверхні втулки виконане проточування, на яке напресована чашечка 6 Капсуль-детонатор за пп 1 і 4, який відрізняється тим, що у чашечку запресована піротехнічна суміш 7 Капсуль-детонатор за пп 1, 4 і 6, який відрізняється тим, що у чашечці поверх піротехнічної суміші розміщена уповільнювальна суміш 8 Капсуль-детонатор за пп 1, 3, 4, 6 і 7, який відрізняється тим, що відношення площі поперечного перерізу отвору герметизуючої перегородки до площі поперечного перерізу піротехнічної суміші дорівнює 1 1,3-1 2,6 Винахід відноситься до засобів ініціювання зарядів вторинних вибухових речовин (ВР) миттєвої або уповільненої дії і може бути використаний під час проведення вибухових робіт у різних галузях народного господарства, які застосовують ВР, наприклад у гірничорудній промисловості, будівельній галузі, аварійнорятувальній службі Основним недоліком згаданих капсул івдетонаторів є висока вірогідність їх несанкціонованого спрацьовування, обумовлена використанням первинної вибухової речовини, чутливої до механічного діяння, вогняного променя, статичної електрики Прототипом пропонованого технічного рішення обраний капсуль-детонатор (патент СРСР №1521291, F42B 3/10, F42C 19/08, 1989), який містить порожнистий корпус з закритим дном, в якому розміщені основний заряд із вторинної ВІДОМІ капсулі-детонатори, в яких в якості ініціювального заряду використовується первинна вибухова речовина (ГОСТ СССР 6254-85) 00 о (О 60824 вибухової речовини, проміжна оболонка з ініціювальним зарядом з вторинної вибухової речовини і запалювальний елемент, у торці проміжної оболонки з боку запалювального елемента виконаний отвір Між ініціювальним і основним зарядами розміщений проміжний заряд з вторинної вибухової речовини, густина якої менша за густину вторинної вибухової речовини ініціювального заряду Проміжний заряд може бути розміщений як у порожнині корпусу, так і у проміжній оболонці з ініціювальним зарядом Між запалювальним елементом і ініціювальним зарядом можуть бути встановлені піротехнічна і уповільнювальна суміші Відома конструкція у порівнянні із згаданими аналогами більш надійна за рахунок застосування ініціювального заряду із вторинної вибухової речовини, яка відрізняється малою чутливістю до вогняного променю, механічних і електричних ДІЯНЬ Недоліком прототипу є недостатньо висока надійність функціонування, оскільки виконання проміжної оболонки тонкостінною призводить до її деформації і, обумовленої витіком утвореного газу, витрати енергії, що може привести до згасання процесу перетворення горіння у детонацію Розташування між ініціювальним і основним зарядами проміжної вторинної ВР, густина якої менша за густину ініціювального заряду, може привести до згасання детонації, а розташування и за межами проміжної оболонки-до руйнування не укріплених стінок корпусу до моменту встановлення детонації основного заряду В основу винаходу поставлено задачу удосконалення капсуля-детонатора, у якому за рахунок введення нових елементів конструкції і зв'язків І НОВОГО виконання відомих елементів забезпечено підвищення надійності функціонування Для вирішення поставленої задачі у капсульдетонатор, який містить порожнистий корпус з закритим дном, в якому розміщені основний заряд із вторинної вибухової речовини, проміжна оболонка з ініціювальним зарядом з вторинної вибухової речовини і запалювальний елемент, у торці проміжної оболонки з боку запалювального елемента виконаний отвір, згідно з винаходом, введена герметизуюча перегородка з отвором, яка встановлена у корпусі між проміжною оболонкою і запалювальним елементом, проміжна оболонка виконана у вигляді втулки, яка жорстко з'єднана з внутрішньою поверхнею корпусу, при цьому геометричні розміри втулки обрані із співвідношень L=(7,3-5-8,5)d, D=(1,6-b2,2)d, де L - довжина втулки, d - діаметр отвору втулки, D - ЗОВНІШНІЙ діаметр втулки Крім того, згідно з винаходом, густина вторинної вибухової речовини ініціювального заряду у кінцевій ДІЛЯНЦІ отвору втулки більша за її густину на початковій ДІЛЯНЦІ отвору втулки і менша за густину вторинної вибухової речовини основного заряду Герметизуюча перегородка може бути виконана з конічним отвором, основа якого обернена до запалювального елемента У іншому прикладі герметизуюча перегородка може бути виконана у вигляді жорстко з'єднаної з торцем втулки чашечки, у дні якої виконаний отвір, при цьому по зовнішньому діаметру торцевої поверхні втулки може бути виконане проточування, на яке напресована чашечка У чашечку може бути запресована піротехнічна суміш У другому прикладі у чашечці поверх піротехнічної суміші може бути розміщена уповільнювальна суміш Згідно З винаходом, відношення площі поперечного перерізу отвору герметизуючої перегородки до площі поперечного перерізу піротехнічної суміші може дорівнювати 11,3 1 2,6 Сукупність суттєвих ознак капсуля-детонатора, що заявляється, забезпечує можливість перетворення горіння в детонацію у межах укріпленої ділянки корпусу, запобігаючи його руйнуванню і витоку газу, внаслідок чого підвищується надійність функціонування капсулядетонатора Це досягається за рахунок введення герметизуючої перегородки, що утворює замкнений об'єм для горіння, яка у сукупності з проміжною оболонкою, виконаною у вигляді товстостінної втулки, діаметр отвору якої набагато менший за довжину, забезпечує пошарове горіння ініціювального заряду з хвилеподібним нарощуванням тиску газу, що переходить у сталу детонацію ще у межах втулки, яка укріплює корпус і протидіє його руйнуванню до вибуху основного заряду Крім того, розміщення вторинної ВР з поступовим збільшенням її густини за ходом процесу горіння, а саме від розміщеного у початковій ДІЛЯНЦІ втулки ініціювального заряду до основного заряду, забезпечує стабільність нарощування температури горіння і тиску газу і, як слідство, підвищення надійності функціонування ка п суля - д ето н ато ра Варіанти конструкції герметизуючої перегородки і и жорсткого з'єднання з втулкою забезпечують більш надійну герметизацію об'єму, де відбувається горіння, запобігаючи витіку газу, за рахунок чого підсилюється надійність функціонування пристрою в цілому Розташування піротехнічної суміші у герметизуючій перегородці забезпечує не тільки надійне загоряння ініціювального заряду, а й надійне перекриття отвору герметизуючої перегородки шлаками від згоряння цієї суміші Розміщення уповільнюючої суміші між ініціювальним зарядом і піротехнічною сумішшю дозволяє не тільки при необхідності уповільнити ініціювання вибуху, але й забезпечує час для більш надійного закупорювання отвору герметизуючої перегородки шлаками піротехнічної суміші Таким чином, сукупність суттєвих ознак пристрою, що заявляється, дозволяє підвищити надійність його функціонування 60824 Крім того, капсуль-детонатор, який заявляється, не потребує застосування проміжної вторинної ВР, що дозволяє спростити конструкцію На фіг 1 зображений капсуль-детонатор з герметизуючою перегородкою і вогнепровідним шнуром, поздовжній розріз, на фіг 2 - капсульдетонатор з електрозапальником і герметизуючою перегородкою у вигляді чашечки з піротехнічною сумішшю, поздовжній розріз, на фіг 3 - капсульдетонатор з хвилеводом, піротехнічною і уповільнювальною сумішшю, поздовжній розріз Капсуль-детонатор містить порожнистий корпус 1 з закритим дном, в якому розміщені основний заряд 2 з вторинної ВР, проміжна оболонка у вигляді втулки 3 з ініціювальним зарядом 4 з вторинної ВР у її отворі і запалювальний елемент 5 У корпусі 1 між запалювальним елементом 5 і втулкою З встановлена герметизуюча перегородка 6 з отвором 7 Втулка 3 жорстко з'єднаназ внутрішньою поверхнею корпусу 1 Геометричні розміри втулки 3 обрані із співвідношень L=(7,3-b8,5)d, D=(1,6-b2,2)d, де L - довжина втулки З, d - діаметр отвору втулки 3, a D - ЗОВНІШНІЙ діаметр втулки З В кращому прикладі виконання пристрою густина вторинної ВР ініціювального заряду 4 у кінцевій ДІЛЯНЦІ отвору втулки 3 більша за и густину на початковій ДІЛЯНЦІ отвору втулки 3 і менша за густину вторинної ВР основного заряду 2 Герметизуюча перегородка 6 може бути виконана з отвором 7, наприклад, циліндричним (фіг 2, 3) чи конічним (фіг 1), основа якого обернена до запалювального елемента 5 Герметизуюча перегородка 6 може бути виконана, наприклад, у вигляді жорстко з'єднаної з торцем втулки 3 чашечки, у дні якої виконаний отвір 7 (фіг 2, 3) Для жорсткого з'єднання може бути використаний клей (фіг 3) або по зовнішньому діаметру торцевої поверхні втулки 3 виконане проточування 8, на яке напресована чашечка (фіг 2) У чашечку може бути запресована піротехнічна суміш 9 (фіг 2), поверх якої може бути розміщена уповільнювальна суміш 10 (фіг 3) Відношення площі поперечного перерізу отвору 7 герметизуючої перегородки 6 до площі поперечного перерізу піротехнічної суміші 9 може бути, наприклад, 1 1,3-1 2,6 Задана густина вторинної ВР забезпечується під час збирання капсуля-детонатора Наприклад, у порожнистий корпус 1 під найбільшим тиском запресовується наважка вторинної ВР основного заряду 2 У кінцеву ділянку отвору втулки 3 під меншим тиском запресовується одна частина розділеної навпіл наважки вторинної ВР ініціювального заряду 4 Далі під ще меншим тиском у початкову ділянку отвору втулки З запресовується друга частина вторинної ВР ініціювального заряду 4 Втулка 3 досилається у корпус 1 і прилягає до основного заряду 2 Величина діаметра отвору втулки З вибирається не меншою за критичну для вторинної ВР, яка використовується Запалювальний елемент 5 у технічному рішенні, що заявляється, може бути, вогнепровідним шнуром, який запалюється відкритим полум'ям (фіг 1), або електрозапальником з містком нагрівального чи електродугового типу (фіг 2), або хвилеводом у вигляді світловоду чи шнура Нонеля (фіг 3) Для ініціювального заряду 4 можуть використовуватися такі вторинні ВР, як ТЕН, октоген, гексоген або суміші на їх основі Працює капсуль-детонатор наступним чином Ініціювальний заряд 4, який знаходиться в отворі втулки 3, одержавши через, наприклад, конічний отвір 7 встановленої в корпусі 1 герметизуючої перегородки 6 первісний імпульс від запалювального елемента 5, починає горіти (фиг 1) Під ТИСКОМ високотемпературних газів, що утворюються, деформується найбільш тонка частина герметизуючої перегородки 6 - верхівка конічного отвору 7, і вигинається, перекриваючи цей отвір При цьому герметизуюча перегородка б зостається практично цілою, бо процес горіння відбувається на відстані від неї і КІЛЬКІСТЬ вторинної ВР ініціювального заряду 4, яка починає горіти, невелика, тому що розміщена у вузькому отворі товстостінної втулки З Хвиля високотемпературного газу відбивається від герметизуючої перегородки 6 і, повертаючись до втулки 3, стискає на початковій ДІЛЯНЦІ її отвору вторинну ВР ініціювального заряду 4 з газами, які утворюються, переміщуючи процес горіння у наступний шар Тиску, в свою чергу, з другого боку, протидіє більш густий шар вторинної ВР у кінцевій ДІЛЯНЦІ отвору втулки 3 і далі ще більш густий - основного заряду 2 Підсилена хвиля високотемпературного газу повертається і знову відбивається від герметизуючої перегородки 6, повертаючись з більшою швидкістю і тиском до втулки 3 Таким чином, процес горіння вторинної ВР ініціювального заряду 4 відбувається пошарово, а стискання розповсюджується у вигляді слабких ударних хвиль Швидкість кожної високотемпературної хвилі більша за попередню І ВІДПОВІДНО наздоганяє и У той момент, коли температура ударної хвилі стане достатньо великою, виникає стійкий режим детонації вторинної ВР ініціювального заряду 4 у кінцевій ДІЛЯНЦІ втулки 3, який спричиняє детонацію вторинної ВР основного заряду 2 На цьому робота капсуля-детонатора завершується У прикладі, коли запалювальний елемент 5, наприклад електрозапалю-вач (фіг 2), хвилевід (фігЗ), не забезпечує гарантованого запалювання ініціювального заряду 4, перед ним розміщується піротехнічна суміш 9, наприклад, у герметизуючій перегородці 6, виконаній у вигляді чашечки, яка напресована на проточку 8 втулки 3 (фіг 2) Піротехнічна суміш 9 згоряє миттєво з виділенням високотемпературних газів з високим тиском, які запалюють вторинну ВР ініціювального заряду 4, приводячи в стан конвективного згоряння з наступним переходом у детонацію Шлаки від згоряння піротехнічної суміші 9 закупорюють отвір 7 чашечки У прикладі з розташуванням у капсул ідетонаторі уповільнюючої суміші 10 між 60824 піротехнічною сумішшю 9 і ініціювальним зарядом 4, високотемпературні гази від згоряння піротехнічної суміші 9 підпалюють уповільнюючу суміш 10, яка з затримкою у часі викликає горіння 1 2 3 4 8 ініціювального заряду 4 Такий варіант виконання, як правило, використовується детонаторах уповільненої дії 8 6 9 у капсулях 7 Фіг З Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119