煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關的製作方法

2023-08-10 06:26:06 2

專利名稱:煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子應用技術類，涉及一種煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，特別是可達3000V的煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關。
背景技術：
煤礦用電容式發爆器，用來引爆電雷管，是採煤、掘進工作中不可缺少的工具之一。目前，在煤礦生產中，廣泛使用的發爆器，是採用機械式毫秒開關來完成充電、起爆和放電的工作過程。煤礦井下普遍存在瓦斯和煤塵爆炸的危險，出於對安全的考慮，國家標準GB7958-2000規定，發爆器的安全供電時間應不大於4ms，或達到4ms時，輸出端子兩端電壓應降低到本質安全電路規定值以下。
現有的機械式毫秒開關存在下列缺點:
1、由於機械磨損、生誘、高壓放電火花燒毀觸點、混入異物等，使機械式毫秒開關旋轉不靈活、開關失效，造成起爆時供電時間超標，機械式開關，只能斷開與電雷管相連的兩條線中的一條，而井下作業溼度大，所以容易造成漏電，而發生事故。給安全生產帶來嚴
重隱患。
2、普通發爆器不具有毫秒延時起爆的功能，而目前毫秒延時爆破，採用毫秒延時電雷管，其價格高，生產·、貯存、運輸危險性大。
現有的一些·可控矽電子毫秒開關的缺點:
1、不能在4ms內主動關斷起爆輸出電路,只是通過開啟一個放電迴路,試圖放掉發爆器貯能電容的殘餘電能，其所謂開關，也是只能開而不能關，並不是真正意義的開關，因為普通可控矽沒有主動關斷的能力。無法保證發爆器的安全供電時間應不大於4ms，這是制約其發展的技術瓶頸，不符合國家安全標準，因此還不能應用在井下採煤工作中。
2、都是用在起爆電壓較低的情況下，如1000V以下，遠遠達不到3000V (發爆器起爆輸出電壓國家標準見表1)，但是，輸出電壓高達3000V時，貯存在充電電容上的電能，遠遠大於1000V時的電能，僅靠放電迴路，不能在4ms內，將多餘的電能釋放到國標規定的數值以下，所以現在的發爆器，還是機械式毫秒開關一統天下的局面。
表1
權利要求
1.一種煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，其特徵在於:由高壓起爆單元(I)、高壓放電單元(2)、毫秒關斷單元(3)、控制單元(4)組成；其高壓起爆單元(I)的輸入端，接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端接發爆器的輸出正極端子A ;高壓放電單元(2)的輸入端,通過電阻R20接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端接發爆器的貯能電容C03的負極C-;毫秒關斷單元(3)的輸入端接發爆器的輸出負極端子B，其輸出端接發爆器的貯能電容C03的負極C-;控制單元(4)通過控制線分別與高壓起爆單元(I)、高壓放電單元(2)、毫秒關斷單元(3)、發爆器單元(5)相連； 其中高壓起爆單元(I)與毫秒關斷單元(3)相串聯，組成一個高壓電子開關，高壓起爆單元(I)的輸入端，接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端通過負載電阻RL與毫秒關斷單元(3)相串聯，毫秒關斷單元(3)的輸出端，接發爆器的貯能電容C03的負極C-; 其中毫秒關斷單元(3)包括:三極體BG1、電阻R11、電阻R12、電力開關管Ql ； 其中控制單元(4)包括:單片機U9、光電三極體U10、信號輸出通信接口 J1、信號輸入通信接口 J2、發光二極體LEDl、充電鍵K1、起爆鍵K2、電阻R13 R17、三極體BG3、場效應管或IGBT管Q2 ;控制發爆器充電功能啟、停的場效應管或IGBT管Q2，串接在三極體BG4的基極與高頻變壓器T之間，受控於單片機U9 ;單片機U9具有用於記錄發爆器充、放電次數的EEPROM電路單元；用於多臺發爆器串聯用的信號輸入通信接口 J2，通過光電三極體UlO經光電轉換與單片機U9相連，用於多臺發爆器串聯用的信號輸出通信接口 Jl與單片機U9相連，其中信號輸出通信接口 Jl為起爆信號輸出接線端子，信號輸入通信接口 J2為起爆信號輸入接線端子。
2.根據權利要求
書I所述煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，其特徵在於:高壓起爆單元(I)包括:一隻或複數只可控矽SCR ;—只或複數只電阻R、一隻或複數只光控可控矽UG ;其中一隻或複數只電阻R、一隻或複數只光控可控矽UG，構成一組或複數組可控矽觸發電路單元，分別觸發一隻或複數只可控矽SCR ;可控矽觸發電路單元的數量等於或少於所配置可控矽SCR 的數量，可控矽SCR相互串聯，串聯的可控矽SCR的數量最多不超過80隻。
3.根據權利要求
書I所述煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，其特徵在於:高壓放電單元(2)包括:一隻或複數只可控矽SCR、一隻或複數只電阻R、一隻或複數只光控可控矽UG、一隻或複數只三極體BG ;其中一隻或複數只電阻R、一隻或複數只光控可控矽UG、一隻或複數只三極體BG，構成一組或複數組可控矽觸發電路單元，分別觸發一隻或複數只可控矽SCR ;可控矽觸發電路單元的數量等於可控矽SCR的數量；可控矽SCR相互串聯，串聯的可控矽SCR數量最多不超過80隻。
4.一種煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，其特徵在於:由IGBT高壓起爆單元(1A)、高壓放電單元(2)、毫秒關斷單元(3)和控制單元(4)組成；其IGBT高壓起爆單元(IA)的輸入端,接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端接發爆器的輸出正極端子A ；高壓放電單元(2)的輸入端，通過電阻R20接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端接發爆器的貯能電容C03的負極C-;毫秒關斷單元(3)的輸入端接發爆器的輸出負極端子B，其輸出端接發爆器的貯能電容C03的負極C-;控制單元⑷通過控制線分別與IGBT高壓起爆單元(1A)、高壓放電單元(2)、毫秒關斷單元(3)、發爆器單元(5)相連； 其中IGBT高壓起爆單元(1A)由光電三極體U20、電阻R21、電阻R22、電力開關管Q3組成，Q3的導通和關斷受控於單片機U9 ； 毫秒關斷單元(3)包括:三極體BG1、電阻R11、電阻R12、電力開關管Ql ； 控制單元(4)包括:單片機U9、光電三極體U10、信號輸出通信接口 J1、信號輸入通信接口 J2、發光二極體LEDl、充電鍵K1、起爆鍵K2、電阻Rl3 Rl7、三極體BG3、場效應管或IGBT管Q2 ;控制發爆器充電功能啟、停的場效應管或IGBT管Q2，串接在三極體BG4的基極與高頻變壓器T之間，受控於單片機U9 ;單片機U9具有用於記錄發爆器充、放電次數的EEPROM電路單元；用於多臺發爆器串聯用的信號輸入通信接口 J2，通過光電三極體UlO經光電轉換與單片機U9相連，用於多臺發爆器串聯用的信號輸出通信接口 Jl與單片機U9相連，其中信號輸出通信接口 Jl為起爆信號輸出接線端子，信號輸入通信接口 J2為起爆信號輸入接線端子。
5.一種煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，其特徵在於:由IGBT高壓起爆單元(1A)、高壓放電單元⑵和控制單元⑷組成；其IGBT高壓起爆單元(IA)的輸入端，接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端接發爆器的輸出正極端子A ;高壓放電單元(2)的輸入端,通過電阻R20接發爆器的貯能電容C03的正極C+，其輸出端接發爆器的貯能電容C03的負極C-和發爆器的輸出負極端子B ;控制單元(4)通過控制線分別與IGBT高壓起爆單元(1A)、高壓放電單元(2)、發爆器單元(5)相連； 其中IGBT高壓起爆單元(1A)由光電三極體U20、電阻R21、電阻R22、電力開關管Q3組成，Q3的導通和關斷受控於單片機U9 ； 其中控制單元(4)包括:單片機U9、光電三極體U10、信號輸出通信接口 J1、信號輸入通信接口 J2、發光二極體LED1、充電鍵K1、起爆鍵K2、電阻R13 R17、三極體BG3、場效應管或IGBT管Q2 ;控制發爆器充電 功能啟、停的場效應管或IGBT管Q2，串接在另一三極體BG4的基極與高頻變壓器T之間，受控 於單片機U9 ;單片機U9具有用於記錄發爆器充、放電次數的EEPROM電路單元；用於多臺發爆器串聯用的信號輸入通信接口 J2，通過光電三極體UlO經光電轉換與單片機U9相連，用於多臺發爆器串聯用的信號輸出通信接口 Jl與單片機U9相連，其中信號輸出通信接口 Jl為起爆信號輸出接線端子，信號輸入通信接口 J2為起爆信號輸入接線端子。
專利摘要
本發明為煤礦發爆器用無觸點高壓電子毫秒開關，屬於電子應用技術類，其由高壓起爆單元、高壓放電單元、毫秒關斷單元、控制單元組成。其高壓起爆單元的輸入端，接發爆器的貯能電容的正極，其輸出端接發爆器的輸出正極端子A；高壓放電單元的輸入端，通過電阻R20接發爆器的貯能電容的正極，其輸出端接發爆器的貯能電容的負極；毫秒關斷單元的輸入接發爆器的輸出負極端子B，其輸出端接發爆器的貯能電容的負極；控制單元通過控制線分別與高壓起爆單元、高壓放電單元、毫秒關斷單元、發爆器單元相連。本發明可以精確可靠的控制4ms的安全供電時間，有利於安全生產；毫秒延時發爆功能，可利用普通電雷管進行毫秒延時爆破，能減少放炮次數、提高生產效率、降低成本、安全可靠。
文檔編號F42D1/05GKCN102410794 B發布類型授權 專利申請號CN 201110343104
公開日2013年8月28日 申請日期2011年11月3日
發明者和英波 申請人:和英波導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (1),