一种导爆管电子雷管准爆击发装置及方法

1.本发明属于火工品技术领域，具体涉及一种导爆管电子雷管准爆击发装置及方法。


背景技术：

2.在工程爆破以及矿山爆破中曾经大量使用导爆管雷管，导爆管雷管的优势在于价格便宜，抗干扰能力较强，可在较恶劣环境使用，能连接较大型的起爆网络，但是导爆管的问题在于有起爆器和雷管随时都可以进行起爆，不便于进行管理。如今随着爆破技术的发展，尤其是微差爆破技术，光面爆破技术等的广泛应用，对于雷管的延时精度要求越来越高，同时延时精度也影响着破碎介质的飞散，爆破地震现象等，所以必须要提高雷管精度。
3.现在常用的电子雷管优势在于监管安全性更高、延期精度高、网络可检测等优点，但是当前使用的电子雷管在起爆环节比较复杂，容易漏连，单次起爆雷管数量有限制，且在强电磁场环境下容易发生事故。电子雷管的起爆系统由编码器、起爆器和雷管构成，只有通过编码设置解锁后才能通过起爆器激活雷管，关键核心在于其中的芯片可以高精度以及监控监管功能，但是雷管网络越大所需的起爆能也越大导致其规模受到限制等，而这些优缺点与导爆管雷管优缺点整体上是互补的。综合以上的因素，提出了一种导爆管电子雷管准爆击发装置，可适用于各种非电起爆网路中导爆管雷管的起爆。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种导爆管电子雷管准爆击发装置，可适用于各种非电起爆网路中导爆管雷管的起爆。
5.为达到上述目的，采用技术方案如下：一种导爆管电子雷管准爆击发装置，所述装置包括：雷管壳体、金属支架、压电薄膜、绝缘固定片、弹簧、电路模块、桥丝电阻和导爆管；所述雷管壳体上部连接导爆管，所述金属支架设置在所述雷管壳体内的中部；所述金属支架为工字形结构，包括依次设置的冲击波接收圆盘、中间圆杆和支架底座，所述冲击波接收圆盘滑动连接于雷管壳体内壁，所述支架底座固定连接于雷管壳体内壁，并且所述金属支架底座上设有支架底座插槽，冲击波接收圆盘靠近所述金属支架底座的一侧连接中间圆杆，中间圆杆在导爆管施加的动能作用下在所述支架底座插槽内移动；所述压电薄膜设置在所述冲击波接收圆盘和支架底座之间，所述中间圆杆穿过所述压电薄膜中心并与其连接，所述压电薄膜的外周与雷管壳体的内壁固定连接；所述弹簧位于所述支架底座插槽内，所述弹簧一端固定连接于所述支架底座插槽，所述弹簧另一端与中间圆杆接触或分离；所述电路模块与所述压电薄膜电连接，所述电路模块将电压传输至桥丝电阻；所述桥丝电阻用于起爆电子雷管。
6.优选地，所述电路模块将压电薄膜产生的不稳定电压进行整流、滤波和储能形成稳定的电压，并将稳定的电压提供至桥丝电阻。
7.优选地，所述雷管壳体的内壁设有滑块，所述冲击波接收圆盘外沿设有滑槽，所述滑槽与所述滑块相匹配。
8.优选地，冲击波接收圆盘接收导爆管击发产生的爆轰波，使得冲击波接收圆盘和中间圆杆在所述滑槽和滑块的导向下向下滑动，与中间圆杆连接的压电薄膜中心受到向下的力从而产生最大形变。
9.优选地，所述金属支架冲击波接收圆盘的直径小于雷管壳体的内径，且通过滑槽和滑块将冲击波接收圆盘和雷管壳体内壁滑动连接，使冲击波接收圆盘能沿雷管壳体内壁上下滑动。
10.优选地，所述装置还包括绝缘固定片，压电薄膜外周通过所述绝缘固定片与雷管壳体的内壁固定连接。
11.优选地，所述压电薄膜有若干个，将若干个压电薄膜并联，并联的若干个压电薄膜与所述电路模块电连接。
12.优选地，所述压电薄膜为pvdf压电薄膜。
13.优选地，所述电路模块使用ltc3588芯片构成电路。
14.本发明还提供一种基于上述导爆管电子雷管准爆击发装置的击发方法，当所述导爆管被击发时，所述金属支架的冲击波接收圆盘接收导爆管击发产生的爆轰波；冲击波接收圆盘产生动能，沿着所述雷管壳体的内壁向下运动，使得中间圆杆连接的压电薄膜中心受到向下的力，直到金属圆杆接触固定插槽底部弹簧，产生最大的形变；压电薄膜变形产生电能，所述电路模块将电压传输至桥丝电阻，使得桥丝电阻接收电压来起爆电子雷管。
15.在上述技术方案中，本发明提供的一种导爆管电子雷管准爆击发装置，具有以下有益效果：提供一种导爆管电子雷管准爆击发装置，利用压电薄膜片对桥丝电阻进行供电，通过金属支架上的冲击波接收圆盘带动中心的圆杆向下移动使固定于圆杆和雷管外壳上的压电薄膜片发生形变，且能使压电薄膜片产生最大变形，进而产生最大电压。
16.该装置能够通过电路模块实现对压电薄膜片串联产生的电流进行整流、滤波，并且将产生的电能通过储能电路储存起来，通过调整输出端口在工作时可以满足不同起爆情况下所需要的电压，足以满足电子雷管起爆需求。
17.本发明结构简单，设计合理，工作安全可靠性高；与现有的起爆器相比该装置绿色环保，可适用于各种非电起爆网路中导爆管雷管的起爆。
18.附图说明
19.图1为本发明实施例提供的导爆管电子雷管准爆击发装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的导爆管电子雷管准爆击发装置的冲击波接收圆盘处的截面示意图；附图标记：
1、导爆管；2、扩散空腔；3、冲击波接收圆盘；4、滑块；5、绝缘固定片；6、压电薄膜；7、金属圆杆；8、弹簧；9、支架底座插槽；10、导线；11、电路模块；12、桥丝电阻；13、雷管壳体。
具体实施方式
20.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
21.参见图1-2，本发明提供一种导爆管电子雷管准爆击发装置，包括：雷管壳体13、金属支架、压电薄膜6、弹簧8、电路模块11、桥丝电阻12和导爆管1；雷管壳体13上部连接导爆管1，所述金属支架设置在所述雷管壳体13内的中部；金属支架为工字形结构，包括依次设置的冲击波接收圆盘3、中间圆杆7和支架底座，所述冲击波接收圆盘3滑动连接于雷管壳体13内壁，所述支架底座固定连接于雷管壳体内壁，并且所述支架底座上设有支架底座插槽9，冲击波接收圆盘3靠近所述支架底座的一侧连接中间圆杆7，中间圆杆7在导爆管1施加的动能作用下在所述支架底座插槽9内移动；压电薄膜6设置在所述冲击波接收圆盘3和支架底座之间，所述中间圆杆7穿过所述压电薄膜6中心并与其连接，所述压电薄膜6的外周与雷管壳体13的内壁固定连接；弹簧8位于所述支架底座插槽9内，所述弹簧8一端固定连接于所述支架底座插槽9，所述弹簧8另一端与中间圆杆7接触或分离；所述电路模块11与所述压电薄膜6电连接，所述电路模块11将电压传输至桥丝电阻12；所述桥丝电阻12用于起爆电子雷管。
22.在一实施例中，金属支架的具体设置如下，支架底座插槽9底部焊有弹簧8，非工作状态下金属圆杆7与弹簧8不接触，尺寸设置为：冲击波接收圆盘3的直径为10mm，厚度为0.5mm；金属圆杆7的直径为2mm，长度为40mm；冲击波接受圆盘3下表面与支架底座上表面距离为45mm；支架底座插槽9长度为15mm，内径为2mm，外径为4mm；弹簧长度为4mm。
23.在一实施例中，在雷管壳体13内，导爆管1的后端设有扩散空腔2，所述扩散空腔2为导爆管1与冲击波接收圆盘3之间的空腔，所述扩散空腔2为圆锥台形，扩散空腔2的内径沿着远离导爆管1的方向逐渐扩大，其目的为避免导爆管1与冲击波接收圆盘3的直接接触，减少冲击波反射，增大有效接受面积，减少动能损失，提高装置效率；优选地，扩散空腔2高度为3mm。
24.为了满足金属支架的冲击波接收圆盘3在雷管壳体13内移动，冲击波接收圆盘3的直径小于雷管壳体13的内径，通常冲击波接收圆盘3的直径略小于雷管壳体13的内径即可，且通过滑槽和滑块4将冲击波接收圆盘3和雷管壳体13内壁滑动连接，使冲击波接收圆盘3能沿雷管壳体13内壁上下滑动。
25.在一实施例中，所述雷管壳体13的管壁厚度为0.5mm，雷管壳体13内径为10mm。雷管壳体13的内壁设有滑块4，冲击波接收圆盘3外沿设有滑槽，所述滑槽与所述滑块4相匹配；优选地，所述滑块4为倒梯形，滑块4对称设置四条，滑槽的设置与滑块相应，也为倒梯形，并且对称设置四个。冲击波接收圆盘3接收导爆管1击发产生的爆轰波，使得冲击波接收圆盘3和中间圆杆7在所述滑槽和滑块4的导向下向下滑动，与中间圆杆7连接的压电薄膜6中心受到向下的力从而产生最大形变。滑块4和滑槽的设置使得冲击波接收圆盘3在受到冲
击后可沿雷管壳体13的内壁上下滑动且不会产生左右转动。
26.冲击波接收圆盘3初始位置下方1mm处在雷管管壁开有插销孔，孔径1mm。倒梯形的滑槽、滑块4均为底角60
°
、高2mm的等腰梯形，梯形上下底边长分别为3mm和5.3mm；滑块4长度为3.5mm，滑块4上端面与冲击波接收圆盘3初始位置上表面平齐。滑块4、滑槽位置及形式如图2所示。
27.其中，所述电路模块11将压电薄膜6产生的不稳定电压进行整流、滤波和储能形成稳定的电压，并将稳定的电压提供至桥丝电阻12。
28.导爆管电子雷管准爆击发装置还包括绝缘固定片5，压电薄膜6外周通过所述绝缘固定片5与雷管壳体13的内壁固定连接。优选地，压电薄膜6为圆形的压电薄膜片，且绝缘固定片5为圆形，绝缘固定片5用以绝缘和固定压电薄膜片，绝缘固定片的材质为硅胶，单片厚度为0.5mm，外径与雷管壳体13内径相同；所述压电薄膜6为圆环形，外径略大于绝缘固定片内径，厚度为28μm，粘贴于两片绝缘固定片5之间，形成一组压电片。
29.压电薄膜6有若干个，将若干个压电薄膜并联，并联的若干个压电薄膜6与所述电路模块11电连接。相应地形成若干组压电片。具体地，每组中的绝缘固定片5沿壁面开有小孔，导线10将所有的压电薄膜进行串联并连接至电路模块11，最下方一组压电片的压电薄膜6引出导线连接至电路模块11的另一端口。所有导线贴合在雷管壳体13的内壁面粘牢。
30.每组压电片的压电薄膜片中心开有圆孔，圆孔直径比金属圆杆7略大，金属圆杆7穿过中心孔，且压电片外沿粘结在装置雷管外壳13的内壁，内沿粘结在金属圆杆7上。压电片之间的间距为3mm，大于由冲击波接收圆盘3接收导爆管冲击波引起的金属圆杆最大位移距离。最上方的一组压电片距冲击波接收圆盘3初始位置的距离为4mm。
31.雷管壳体13内布设电连接压电薄膜6和电路模块11的导线10。压电薄膜6为pvdf压电薄膜；所述电路模块使用ltc3588芯片构成电路。
32.基于上述导爆管电子雷管准爆击发装置，本发明还提供一种导爆管电子雷管准爆击发方法，当所述导爆管1被击发时，所述金属支架的冲击波接收圆盘3接收导爆管1击发产生的爆轰波；冲击波接收圆盘产生动能，沿着所述雷管壳体的内壁向下运动，使得中间圆杆连接的压电薄膜中心受到向下的力从而产生最大形变；由于圆形压电薄膜6固定在绝缘固定片5上组成压电片，压电片外沿和中心孔分别粘结在雷管壳体13和金属圆杆7上，压电薄膜6发生形变，直到金属圆杆7接触固定插槽底部弹簧8，产生最大的形变，在弹簧缓冲作用下使压电薄膜产生稳定形变，并产生足够的电能对电路模块11进行供电，电路模块11进行整流、滤波、储能，最终将电压供给桥丝电阻12发热，使得桥丝电阻接收电压来起爆电子雷管。
33.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

技术特征：
1.一种导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述装置包括：雷管壳体、金属支架、压电薄膜、弹簧、电路模块、桥丝电阻和导爆管；所述雷管壳体上部连接导爆管，所述金属支架设置在所述雷管壳体内的中部；所述金属支架为工字形结构，包括依次设置的冲击波接收圆盘、中间圆杆和支架底座，所述冲击波接收圆盘滑动连接于雷管壳体内壁，所述支架底座固定连接于雷管壳体内壁，并且所述支架底座上设有支架底座插槽，冲击波接收圆盘靠近所述支架底座的一侧连接中间圆杆，中间圆杆在导爆管施加的动能作用下在所述支架底座插槽内移动；所述压电薄膜设置在所述冲击波接收圆盘和支架底座之间，所述中间圆杆穿过所述压电薄膜中心并与其连接，所述压电薄膜的外周与雷管壳体的内壁固定连接；所述弹簧位于所述支架底座插槽内，所述弹簧一端固定连接于所述支架底座插槽，所述弹簧另一端与中间圆杆接触或分离；所述电路模块与所述压电薄膜电连接，所述电路模块将电压传输至桥丝电阻；所述桥丝电阻用于起爆电子雷管。2.根据权利要求1所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述电路模块将压电薄膜产生的不稳定电压进行整流、滤波和储能形成稳定的电压，并将稳定的电压提供至桥丝电阻。3.根据权利要求1所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述雷管壳体的内壁设有滑块，所述冲击波接收圆盘外沿设有滑槽，所述滑槽与所述滑块相匹配。4.根据权利要求3所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，冲击波接收圆盘接收导爆管击发产生的爆轰波，使得冲击波接收圆盘和中间圆杆在所述滑槽和滑块的导向下向下滑动，与中间圆杆连接的压电薄膜中心受到向下的力从而产生最大形变。5.根据权利要求3所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述冲击波接收圆盘的直径小于雷管壳体的内径，且通过滑槽和滑块将冲击波接收圆盘和雷管壳体内壁滑动连接，使冲击波接收圆盘能沿雷管壳体内壁上下滑动。6.根据权利要求1所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述装置还包括绝缘固定片，压电薄膜外周通过所述绝缘固定片与雷管壳体的内壁固定连接。7.根据权利要求1所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述压电薄膜有若干个，将若干个压电薄膜并联，并联的若干个压电薄膜与所述电路模块电连接。8.根据权利要求1所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述压电薄膜为pvdf压电薄膜。9.根据权利要求1所述导爆管电子雷管准爆击发装置，其特征在于，所述电路模块使用ltc3588芯片构成电路。10.一种基于所述权利要求1-9任一项所述导爆管电子雷管准爆击发装置的击发方法，其特征在于，当所述导爆管被击发时，所述金属支架的冲击波接收圆盘接收导爆管击发产生的爆轰波；冲击波接收圆盘产生动能，沿着所述雷管壳体的内壁向下运动，使得中间圆杆连接的压电薄膜中心受到向下的力，直到金属圆杆接触固定插槽底部弹簧，产生最大的形变；压电薄膜变形产生电能，所述电路模块将电压传输至桥丝电阻，使得桥丝电阻接收电
压来起爆电子雷管。

技术总结
本发明涉及一种导爆管电子雷管准爆击发装置及方法。所述装置包括：雷管壳体、金属支架、压电薄膜、弹簧、电路模块、桥丝电阻和导爆管；所述雷管壳体上部连接导爆管，所述金属支架设置在所述雷管壳体内的中部；所述金属支架包括依次设置的冲击波接收圆盘、中间圆杆和支架底座，所述冲击波接收圆盘滑动连接于雷管壳体内壁，中间圆杆与冲击波接收圆盘连接；所述中间圆杆穿过所述压电薄膜中心并与其连接；所述弹簧位于所述支架底座插槽内，所述弹簧另一端与中间圆杆接触或分离；所述电路模块与所述压电薄膜电连接，所述电路模块将电压传输至桥丝电阻；所述桥丝电阻用于起爆电子雷管。该装置可适用于各种非电起爆网路中导爆管雷管的起爆。起爆。起爆。


技术研发人员：叶海旺 向杨 叶浩天 余梦豪
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/2