防爆隔爆型放炮器的製作方法
2023-05-27 11:48:36 1
專利名稱：防爆隔爆型放炮器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於爆破工程的起爆裝置的改進，這種改進了的裝置特別適用於有瓦斯(沼氣)的地下採礦作業。
多年來，在露天和地下採礦工程爆破中，用電力起爆法進行爆破，佔據統治地位，而目前在電力起爆系統中，電晶體型放炮器的技術結構一般是在防爆型外殼內裝有電容儲能裝置而成(見《煤礦電工手冊》，第四分冊，煤炭工業出版社，12-14-5)。這种放炮器沒有瓦斯閉鎖功能，所以在有瓦斯、煤塵或有爆炸危險的地方使用，時常發生爆炸事故，尤其是在瓦斯礦井的炮採、炮掘工作面，放炮前或放一組炮後，有瓦斯突然湧出，達到可引爆的程度時，用現有的這种放炮器起爆，很可能造成瓦斯爆炸，給國家財產造成很大損失，給工人的生命安全帶來極大威脅，使生產過程帶有經常性的不安全隱患。
本發明的目的在於避免上述現有技術中的不足，而在原有放炮器的技術基礎上，新增設了若干自控防爆裝置，從而提供了一種新型的放炮器。
本發明的主要內容是在隔爆型外殼內，新增設了瓦斯閉鎖電路，延時自鎖燈光顯示電路，瓦斯傳感電路，電壓比較電路，電源逆變整流電路，電源電壓監視電路，並且在電容儲能電路內串入了二極體D3、D4，其儲能電容C13、C14、C15、C16採用低感電容，電感值L均小於0.1μH。
本發明中的瓦斯閉鎖電路由熱敏電阻R18，穩壓管WY2，開關管BG6，閉鎖繼電器J2，二極體D2，常開接點J21成電路連接所組成。
本發明中的延時自鎖燈光顯示電路由常閉接點J22，起積分作用的電阻R4和電容C2，三極體BG4，繼電器J1，電阻R5，保護二極體D1，發光二極體GD，接點J11、J12成電路連接所組成。
本發明中的瓦斯傳感電路，由載體催化元件r1，載體補償元件r2，電阻R12、R13，電位器W4，電阻R10，電位器W2，電阻R11成電路連接所組成，並設有瓦斯模擬試驗按鈕K2和電阻R14。
本發明中的電壓比較電路，由運算放大器F，電位器W3，電阻R15、R16、R17，電容C4、C5成電路連接所組成。
本發明中的電源逆變整流電路由三極體BG5，脈衝變壓器B1，電阻R7、R8、R9，電容C3、整流組塊ZL，電容C6，電阻R19，穩壓管WY1，成電路連接所組成。
本發明中的電源電壓監視電路由充電插頭CZ，電源開關K1，鎘鎳電池E1，電阻R1，電位器W1，三極體BG1，負載熱敏電阻Rt，三極體BG2、BG3及負載電阻R2、R3，以及發光二極體GD1，去耦電容C1成電路連接所組成。
本發明與已有放炮器相比具有的優點是該放炮器設計合理，技術先進，信號反映靈敏，調試方便。由於具有瓦斯傳感、瓦斯閉鎖等電路，使之在瓦斯超過1%的爆破工地具有自動閉鎖和瓦斯超限顯示的功能，這樣防止了爆破工程的瓦斯爆炸事故，同時，由於放電速度快，發炮能力大，所以具有明顯的經濟效益和安全效益。
如下圖1為防爆外殼結構2為電源電壓監視器電路3為延時自鎖燈光顯示器電路4為電源逆變整流器電路5為瓦斯傳感器電路6為電壓比較器電路7為瓦斯閉鎖器電路8為電容儲能器電路9為防爆隔爆型發炮器電氣原理接線圖。
為了便於理解本發明的結構及實施該發明的最佳方式，下面結合有關附圖加以說明圖1為本發明的隔爆外殼結構。如圖所示1為載體催化元件及隔爆網，2為瓦斯傳感器腔，3為電源開關，4為電壓監視燈，5為瓦斯超限顯示燈，6為閉鎖與自鎖繼電器，7為隔爆充電插孔，8為充電顯示燈，9為鎘鎳電池腔，10為電池夾，11為放炮器引出線接線柱，12為插入式印刷電路板，13為微動開關，14為瓦斯模擬試驗按鈕，15為振蕩器三極體，16為高壓板和脈衝變壓器，17為毫秒開關，18為隔爆外殼殼體，19為上蓋板，20為彈簧墊圈，21為螺栓。
圖5為瓦斯傳感器電路，電路由載體催化元件r1和載體補償元件r2組成兩個橋臂;電阻R12和R13及電位器W4組成另外兩個橋臂。電阻R10是用來補償元件r2的工作特性的。由瓦斯整定電位器W2，取樣電阻R11，瓦斯模擬試驗按鈕K2及電阻R14，成電路連接所組成。
該電路正常供電後，r1、r2和R12、R13、W4分別流過工作電流，當空氣中沒有瓦斯時，電橋處於平衡狀態，a、b兩點電壓為零。當空氣中有瓦斯後，瓦斯氣體在r1表面無焰燃燒，由於高溫使r1阻值增大，破壞了電橋平衡，在a、b兩點有一個直流電壓輸出。按《煤礦安全規程》有關規定，把W2整定在1%瓦斯濃度動作值，當瓦斯濃度超過1%以後，a、b兩點輸出電壓足以使電壓比較器翻轉，從而使閉鎖繼電器J2無電釋放。
圖6為電壓比較器電路，它由運算放大器F，電位器W3，電阻R15、R16、R17，電容C4、C5成電路連接所組成。
該電路在運算放大器F的反相輸入端「3」上，通過電位器W4，橋臂電阻R12、R13的分壓，經過電阻R15加一個給定信號。在運算放大器F的同相輸入端「4」上，通過電位器W2，電阻R16加一個檢測信號。正常時通過調整電位器W4，在運算放大器F的反相輸入端「3」上有5毫伏給定電壓，經過運算放大器F的放大後在其輸出端「7」輸出一個5.5伏高電位，送到閉鎖電路使閉鎖繼電器J2有電吸合。當有瓦斯氣體並且超過1%以後，載體催化元件r1燃燒，電阻值迅速增大，從而使運算放大器F的同相輸入端「4」加入的檢測信號大於反相輸入端「3」的給定信號5毫伏，經過運算放大器F放大後迅速翻轉，在其輸出端「7」輸出一個1.5伏低電位，使閉鎖電路自動閉鎖，起到瓦斯閉鎖作用。
圖7為瓦斯閉鎖器電路。由熱敏電阻R18，穩壓管WY2，三極體BG6，閉鎖繼電器J2，二極體D2，常開接點J21成電路連接所組成。
該電路正常時運算放大器F的輸出端「7」輸出5.5伏高電位，經過熱敏電阻R18使穩壓管WY2反相擊穿，開關管BG6飽和導通，使閉鎖繼電器J2可靠吸合，其常開接點J21閉合，接通了放炮器的電容儲能電路的正電源，如果把毫秒開關HK合上，電容儲能電路開始充電。
當瓦斯濃度超過1%以後，運算放大器F的輸出端「7」輸出電位降為1.5伏，小於WY2的反相擊穿電壓，使三極體BG6截止，閉鎖繼電器J2釋放，其常開接點J21打開，使電容儲能電路斷電，儲能電容不能充電，實現了瓦斯閉鎖功能。同時閉鎖繼電器J2的常閉接點J22閉合，實現了閉鎖。
由於正常時閉鎖繼電器J2有電吸合，有自檢作用。當瓦斯傳感電路部分，電壓比較電路部分及瓦斯閉鎖電路部分電路本身出現故障後J2不吸合，電容儲能電路不能充電，增強了瓦斯閉鎖的可靠性。
圖3為延時自鎖燈光顯示器。電路由閉鎖繼電器J2的常閉接點J22，起積分作用的電阻R4和電容C2及三極體BG4，繼電器J1，發光二極體GD2，電阻R6，常開接點J11，常閉接點J12，起電荷釋放作用的電阻R5，起保護作用的二極體D1成電路連接所組成。
該電路當瓦斯超限閉鎖後，由於J21打開，儲能電容不能充電，同時J22閉合，經過電阻R4向電容C2充電，經過很短時間延時使三極體BG4飽和導通，J1有電吸合。當J1吸合後J11閉合，紅色發光二極體GD2發光顯示瓦斯超限故障。同時J12打開使逆變整流電路，瓦斯傳感電路，電壓比較電路，閉鎖電路，發炮儲能電路全部無電實現自鎖。大部分電路失去電源可節省電能。貴重的催化元件r1停止燃燒，延長了使用壽命，降低了使用維修費用。
圖8為電容儲能器電路。電路由三極體BG7、BG8，電阻R20、R21，二極體D3、D4，電容C7、C8、C9，與脈衝變壓器B2組成振蕩器;由電容C10、C11、C12，二極體D5、D6、D7、D8、D9組成倍壓整流電路向儲能電容器C13、C14、C15、C16充電。
正常時，閉鎖繼電器J2有電吸合，J12閉合，合上該電路的毫秒開關HK，振蕩器把2.4伏直流電壓變為500伏交流電壓，然後通過倍壓整流和電容儲能電路充電，達到2000伏工作電壓。為了防止振蕩電路不起振在電路中串入了二極體D3與D4。這樣不但避免了由於BG7與BG8同時導通燒毀三極體的事故，同時也擴大了三極體的利用率。
為縮短放電時間，提高放炮能力，儲能電容C13、C14、C15、C16採用低感電容，其電感量小於0.1μH，這樣可瞬間把儲存的電荷放出去。
圖4為電源逆變整流器電路，電路由三極體BG5，脈衝變壓器B1，電阻R7、R8、R9、R19及電容C3、C6整流組塊ZL，穩壓管WY1成電路連接所組成。
這部分電路是典型的直交變換線路。該電路為電壓比較電路及閉鎖電路提供6V的工作電壓。同時又可將瓦斯傳感電路與電壓比較電路的工作電源進行隔離，以消除互相之間的影響。
圖2為電源電壓監視器電路。電路由充電插孔CZ，電源開關K1，鎘鎳電池E，電阻R1與電位器W1組成取樣電路，三極體BG1及其負載電阻Rt(熱敏)、三極體BG2和BG3與相應的負載電阻R2、R3組成開關電路;由起顯示作用的發光二極體GD1，去耦電容C1成電路連接所組成。
該電路主要功能是監視電源電壓。當電源電壓低於2.2伏時，綠色發光二極體GD1亮，告訴人們鎘鎳電池需要充電。當電源電壓高於2.2伏時，綠色發光二極體不亮，告訴我們電源電池可以工作。這樣，該電路不但保證了有正常的工作電壓使用，也為延長電池的使用壽命提供了使用方法上的依據。
本發明的工作過程如下合上電源開關K1後，電壓監視電路有電工作，監視電源電壓。當電源電壓低於2.2伏時綠色發光二極體GD1發光顯示，表示鎘鎳電池E需要充電。
合上電源開關K1瞬間，雖然延時自鎖燈光顯示電路有電，但由於R4、C2的延時作用，自鎖繼電器J1並不吸合，其常閉接點J12閉合，使電源逆變整流電路，瓦斯傳感器電路，瓦斯閉鎖電路有電工作。
電源逆變整流電路有電後，通過三極體BG5，脈衝變壓器B1和電阻R7、R8、R9，電容C3組成的振蕩器，把2.4伏直流電變為交變脈衝電源，然後經過ZL整流組塊整流，C6，R19，WY1濾波穩壓，在Ucc端輸出6伏直流電壓。作為電壓比較電路、瓦斯閉鎖電路的工作電源。
在瓦斯濃度低於1%時，瓦斯傳感器電路的電橋處於平衡狀態，a、b兩點電壓為零。電壓比較電路的運算放大器F輸出端「7」輸出5.5伏高電位，經過瓦斯閉鎖電路的熱敏電阻R18和穩壓管WY2鑑幅使三極體BG6導通，閉鎖繼電器J2有電吸合，其常開接點J21閉合，接通了電容儲能電路的正電源，為電容儲能準備條件。同時J22打開、使延時自鎖燈光顯示電路停止積分延時。
需要發炮時，把毫秒開關HK扭到充電位置，開關接點1、6接通，這時振蕩器振蕩，在脈衝變壓器B2輸出端產生500伏交變脈衝電壓，經過倍壓整流電路向儲能電容C13、C14、C15、C16充電。當四個電容充到2000伏以上時，氖管L發光顯示，表示可以發炮。這時把毫秒開關HK扭到發炮位置，開關接點1、6斷開，4、2瞬間接通，2000伏高壓瞬間通過開關接點4、2引爆電雷管。最後毫秒開關接點1、6斷開，2、4斷開，4、3接通把剩餘電荷經過電阻R25、R26釋放。
當瓦斯濃度超過1%時，瓦斯傳感器電路的電橋平衡被破壞，在a、b兩點有一個直流電壓輸出。電壓比較電路的運算放大器F輸出端「7」輸出1.5伏低電位，小於穩壓管WY2的反相擊穿電壓，三極體BG6截止，閉鎖繼電器J2釋放，其常開接點J21打開，電容儲能電路失去正電源，不能充電，實現了瓦斯自動閉鎖作用。同時閉鎖繼電器J2在延時自鎖燈光顯示電路的常閉接點J22閉合，經過R4、C2的延時使三極體BG4飽和導通，自鎖繼電器J1有電吸合，其常閉接點J12打開，切斷了電源逆變電路，瓦斯傳感器電路，電壓比較電路，瓦斯閉鎖電路的工作電源，使其自鎖。自鎖繼電器J1吸合後，其常開接點J11閉合，發光二極體GD2發光顯示瓦斯超限。起到防爆作用。
為了隨時檢驗放炮器的瓦斯閉鎖與自鎖功能，設有瓦斯模擬試驗按鈕K2，試驗時按動按鈕K2，經過電阻R14破壞了瓦斯傳感電路電橋平衡，使電壓比較電路翻轉，實現閉鎖、自鎖、並發光顯示。
該放炮器電源E為充電式鎘鎳電池，充一次電可以放炮80次以上。充電時要利用專用充電器經過充電插孔CZ向電池充電，電池充滿後充電器自動停電並顯示。
權利要求
1.一種防爆隔爆型放炮器，包括隔爆型的防爆外殼，電容儲能電路，其特徵在於新增設了瓦斯傳感電路，電壓比較電路，瓦斯閉鎖電路，延時自鎖燈光顯示電路，電源逆變整流電路，電源電壓監視電路，並在電容儲能電路內串入了二極體D3、D4，且儲能電容C13、C14、C15、C16採用低感電容，電感值L均小於0.1μH。
2.按權利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特徵在於瓦斯閉鎖電路由熱敏電阻R18，穩壓管WY2，開關管BG6，閉鎖繼電器J2，二極體D2、常開接點J21成電路連接所組成。
3.按權利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特徵在於延時自鎖燈光顯示電路由常閉接點J22，起積分作用的電阻R4和電容C2，三極體BG4，繼電器J1，電阻R5，保護二極體D1，發光二極體GD，接點J11、J12成電路連接所組成。
4.按權利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特徵在於瓦斯傳感電路由載體催化元件r1，載體補償元件r2，電阻R12、R13，電位器W4，電阻R10，電位器W2，電阻R11成電路連接所組成，並設有瓦斯模擬試驗按鈕K2和電阻R14。
5.按權利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特徵在於電壓比較電路由運算放大器F，電位器W3，電阻R15、R16、R17，電容C4、C5成電路連接所組成。
6.按權利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特徵在於電源逆變整流電路由三極體BG5，脈衝變壓器B1，電阻R7、R8、R9，電容C3，整流組塊ZL，電容C6，電阻R19，穩壓管WY1，成電路連接所組成。
7.按權利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特徵在於電源電壓監視器由充電插頭GZ，電源開關K1，鎘鎳電池E1，電阻R1，電位器W1，三極體BG1，負載熱敏電阻Rt，三極體BG2、BG3及負載電阻R2、R3，以及發光二極體GD1，去耦電容C1成電路連接所組成。
全文摘要
防爆隔爆型放炮器屬於一種用於爆破工程的起爆裝置的改進。這種裝置有瓦斯傳感、瓦斯閉鎖等自控系統，使之在瓦斯超過1％的爆破工地具有自動閉鎖和瓦斯超限顯示功能，同時該裝置放電速度快，發炮能力大，信號反映靈敏，調試方便，特別對於有瓦斯(沼氣)的地下採礦作業具有明顯的安全效益和經濟效益。
文檔編號G08C19/48GK1038531SQ8810338
公開日1990年1月3日 申請日期1988年6月6日 優先權日1988年6月6日
發明者李孝傑, 李恩 申請人:雙鴨山礦務局職工工學院