Elektrischer Schuss in Minen (mit Diagramm)
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, erfahren Sie mehr über: - 1. Einführung in das elektrische Schussfeuern in Minen 2. Murston Excelsior, ME12, MK2 Exploder 3. Test von Multi-Shot-Firing-Geräten 4. Kabel für Shot-Firing.
Einführung in das elektrische Schussfeuer in Bergwerken:
Eine weitere wichtige Funktion der Elektroingenieure in Minen ist der Feuerschuß. Nun wollen wir sehen, was geschossen wird. Die Grundprinzipien des Feuers sind, dass ein Loch in die Kohle oder den Stein gebohrt wird, der Sprengstoff und der Sprengzünder eingesetzt werden und das Loch abgedichtet wird.
Dann wird eine elektrische Batterie zur Abschußzündung an die Zünder angeschlossen, und wenn alle Sicherheitsvorkehrungen getroffen wurden, wird die Batterie in Betrieb genommen. Ein Strom fließt durch den Zünder, der den Sprengstoff zündet und damit zündet.
Wie funktioniert das nun?
Ein elektrischer Zünder zur Verwendung in Bergwerken besteht aus einem dünnwandigen Kupferrohr, das an einem Ende geschlossen ist und eine Grundladung, eine Zündladung und einen Zündkopf enthält. Das offene Ende der Röhre ist mit einem Neoprenstopfen verschlossen, durch den die Führungsdrähte der Sicherungskopfanordnung verlaufen. Abb. 17.1 erklärt dies. Tatsächlich besteht der elektrische Sicherungskopf aus zwei Metallfolien, die durch eine Isolierschicht getrennt sind.
Abb. 17.2 zeigt die Anordnung im Detail. Hier in dieser Abbildung sehen wir, dass die Führungsdrähte an der Basis der Spulen angelötet sind und ein sehr dünner Draht ihre Spitzen verbindet. Um diesen Draht herum bildet sich ein Bett aus Zündzusammensetzung, das normalerweise aus mehreren Schichten aufgebaut ist, wobei die innerste Schicht durch Wärme leicht entzündet werden kann.
Der Widerstand des Sicherungskopfes allein ohne Leitungsdrähte wird normalerweise zwischen den Grenzen von 0, 9 und 1, 6 Ohm gehalten.
Der Widerstand des Detonators, zusammen mit den Führungsdrähten, variiert je nach Länge der Führungsdrähte leicht. Bei einer Länge von ungefähr 2 m (ca. 6 m) Führungsdraht würde der Widerstand zwischen 1, 3 Ohm und 2, 6 Ohm betragen.
Tatsächlich ist eine bestimmte Mindestmenge an elektrischer Energie erforderlich, um einen Detonator zu zünden, und in der Praxis ist ein Strom von 0, 5 A für 50 Millisekunden erforderlich, obwohl bei einem Mehrfachschuss das empfohlene Mindeststrom für das Abfeuern von Detonatoren liegt in der Größenordnung von 1, 4 Ampere bei 42 Volt mit einem Schaltungswiderstand von 30 Ohm.
Die Momentanleistung in einem solchen Stromkreis liegt offensichtlich über den normalerweise für IS-Stromkreise (eigensichere Stromkreise) akzeptierten Werten, und es sind andere Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Die grundlegende Vorsichtsmaßnahme besteht natürlich darin, vor dem Abfeuern auf Methan zu prüfen, aber zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen sind im Exploder selbst eingebaut.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Zündkopf vor einem Zünder für einen Mindestzeitraum, normalerweise in der Größenordnung von einigen Millisekunden, vom Strom durchflossen werden muss, währenddessen sich der Brückendraht auf eine Temperatur erwärmt worauf die empfindliche Zusammensetzung des Zünderkopfes zündet und so den Zünder zündet.
Diese minimale Zeit kann als Anregungszeit bezeichnet werden, die in der Praxis aufgrund geringfügiger Herstellungsschwankungen geringfügig variieren wird. In Abb. 17.3 sind die Zeitverläufe für die Zünderabfolge des Zünders klar dargestellt.
Wenn die Zünder im Zünder den Mindeststrom erhalten haben, muss eine weitere kurze Zeitspanne vergehen, damit sich die Zündung durch den Zündkopf ausbreiten und die Zündladung zünden kann. Die Zeit von der aktuellen Anwendung bis zur Zündung der Zündladung wird als Verzögerungszeit bezeichnet und ist länger als die Erregungszeit.
Das Zünden der Zündladung führt zum Zerreißen des Brückendrahtes, falls dies nicht bereits durch Schmelzen erfolgt ist. Das Zünden der Zündladung führt zur Zündung der Basisladung nach einer weiteren Zeitdauer, die als Induktionszeit bezeichnet wird, und an diesem Punkt explodiert der Detonator. Dies kann auch als ultimative Explosionszeit bezeichnet werden.
Wir wissen, dass für alle Detonatoren in mehrrunden Schüssen die kürzeste Verzögerungszeit von allen die längste Erregungszeit von allen überschritten werden muss, um sicherzustellen, dass jeder Detonator die volle Menge elektrischer Energie erhält, die für seine Detonation erforderlich ist Zündung, bevor einer von ihnen seine Verzögerungszeit beendet hat und den Stromkreis unterbrochen hat.
Heutzutage werden in der modernen Bergbauindustrie die Single-Shot-Exploders von Little Demon nicht mehr so intensiv eingesetzt wie früher. Sein Platz wurde jedoch im Allgemeinen vom Murston Excelsior ME 12, MK 2 12-Schuss-Exploder eingenommen, der sich auch für Einzelschüsse eignet.
Tatsächlich sehen wir, dass die Exploders Little Demon und Schaffler ihre Energie von einem handbetätigten Magneto beziehen, wohingegen die Murston Excelsior 12-shot ihre Energie von einem Kondensator ableiten, der in den Zündkreis entladen wird, nachdem er von einem aufgeladen wurde Handbetriebener Generator.
Da der Murston Excelsior 12-Slot-Exploder in modernen Minen weit verbreitet ist, werden im Folgenden die Funktionsprinzipien und Testmethoden beschrieben.
Murston Excelsior, ME12, MK2 Exploder:
Diese Art von Explodern verwendet eine wiederaufladbare 6-Volt-Nickel-Cadmium-Batterie als Versorgungsquelle für alle Stromkreise. Eine kleine Patronensicherung ist in der Verdrahtung an die Batterieklemmen angeschlossen, um einen möglichen Kurzschluss zu gewährleisten.
In Abb. 17.4. ein schematisches Diagramm ist gezeigt. Hier sehen wir, dass eine Widerstandsüberprüfungsschaltung vorgesehen ist, um die vollständige externe Schaltung vor dem Abfeuern testen zu können. Dieser besteht aus einer Transistorschaltung und wird direkt von der Batterie gespeist. Durch Drehen des Feuers gegen den Uhrzeigersinn wird SW 1 in die Position Nr. 2 gebracht.
Die Batterie ist mit der Widerstandsprüfschaltung verbunden, die Prüfschaltung ist mit den Explodiereranschlüssen verbunden, und die Hauptzündkreise werden durch Kurzschließen des Hauptkondensators außer Betrieb gesetzt. Der Abfeuerungsknopf SW2 ist an diesem Punkt geöffnet und stellt sicher, dass der Abfeuerungskreis isoliert ist.
Wenn jedoch der Gesamtwiderstand der Schußrunde und des Schussfeuerkabels 30 Ohm oder weniger beträgt, speist die Transistorschaltung das gelbe Licht; Wenn kein bernsteinfarbenes Licht erhalten wird, gilt die Schaltung als ungeeignet zum Abfeuern.
In der Figur umfasst der Gleichstromwandler einen Transistoroszillator, einen Aufwärtstransformator und einen Brückengleichrichter. Der Gleichstromausgang mit offenem Stromkreis, der ungefähr 200 Volt betragen kann, wird an den Kondensator angelegt, und wenn die kombinierte Spannung 150/160 Volt erreicht, leuchtet die Neonlampe auf, was anzeigt, dass der Kondensator voll aufgeladen ist, und ein Zünden kann durch Drücken der Zündung erfolgen Taste SW 2.
Zum Laden des Kondensators ist eine Ladezeit von ca. 5/6 Sekunden erforderlich. Der aufgeladene Kondensator wird dann durch Drücken des Knopfes SW2 in den Zündkreis entladen, wodurch der Sprengstoff gezündet wird.
In Abbildung 17.4 misst die Stromsteuerschaltung den Spannungsabfall in einem Widerstand, der in Reihe mit der Hauptschaltung geschaltet ist, vergleicht diesen Spannungsabfall mit einer von einer Zenerdiode abgeleiteten Standardspannung und bewirkt, dass ein Strom von mehr als 1, 5 Ampere parallel geschaltet wird als in den externen Stromkreis fließen.
Die Beendigung des Ausgangsimpulses wird jedoch durch die Verwendung eines über den Kondensator geschalteten Silizium-Gleichrichters (SCR) erreicht. Dieser SCR kann auf verschiedene Weise ausgelöst werden, und wenn er ausgelöst wird, schließt er den Kondensator kurz und entlädt verbleibende Energie.
Der SCR wird durch eines der vier Geräte A, B, C und D ausgelöst, wie in Abb. 17.4 gezeigt.
A. Vorzünden (wenn der Zündknopf gedrückt wird, bevor die Neonlampe aufschlägt)
B. Zeit (nach dem Verstreichen von ungefähr 4 Millisekunden)
C. Überspannung (wenn die Spannung an den Klemmen 60 Volt überschreitet)
D. Überstrom (wenn der Strom im Zündkreis 2 Ampere überschreitet).
Von den obigen vier Verfahren zum Auslösen des SCR ist nur eines normal, dh die Beendigung des Zündzyklus nach 4 Millisekunden. Die anderen drei Verfahren verhindern, dass ein Abfeuerungsvorgang stattfindet, wenn eine Schaltungsanomalie auftritt.
Aufgrund der Charakteristik der "Erregungszeit", die von Detonatoren gezeigt wird, ist es möglich, den Brennvorgang zu stoppen, sofern dies früh genug erfolgt. In der Praxis ist eine ausreichende Sicherheitsmarge vorhanden, wenn der Strom oder die Spannung an den Explodiereranschlüssen innerhalb von 0, 8 Millisekunden auf Null zurückgeht.
Die normale Steigerungsrate von Strom und Spannung wird innerhalb des Exploders gesteuert und reicht aus, um den Maximalwert innerhalb von etwa 0, 4 Millisekunden zu erreichen. Dies gibt den Überspannungs- oder Überstromkreisen Zeit, um die relevanten Parameter zu überwachen und gegebenenfalls den SCR innerhalb von 0, 8 Millisekunden auszulösen.
Prüfung von Mehrschussfeuerungsgeräten :
Alle Multi-Schussgeräte werden mit zugelassenen Geräten getestet. Der Beethoven-Tester ist ein Gerät, das sich direkt an den Exploder-Terminals befestigen lässt. Zwei Federzugklemmen sind mit einer Spule aus Platindraht mit einem Durchmesser von 0, 0016 Zoll (0, 406 mm) versehen.
Der Draht wird zwischen den Anschlüssen gespannt, der Griff des Exploders wird gedreht, bis der Kondensator aufgeladen ist und die Neonlampe leuchtet. Der Feuerknopf wird dann gedrückt.
Der Exploder ist zufriedenstellend, wenn der Draht nach jeweils zehn aufeinanderfolgenden Versuchen reißt. Dieser Test muss wie alle anderen Mehrfachschussbatterien in Abständen von höchstens sieben Tagen an der Oberfläche durchgeführt werden.
Es ist auch eine Anforderung, dass alle Mehrschussfeuerungsgeräte vom Hersteller oder von einer vom Betreiber ernannten Person in der Zeche oder in einer zugelassenen Werkstatt gründlich gereinigt und überholt werden. Beide Schaffler-Explodierer (dh der Typ 350 mit 25 Schuss; der Typ 750 mit 100 Schuss) werden von einem modifizierten 6-Schuss-Exploder-Tester getestet. Der 6-Schuss-Exploder wurde übrigens durch den 12-Schuss-Exploder ersetzt.
Das Testgerät enthält sechs Metallclips, die in Reihe geschaltet sind und zur Aufnahme eines Testex-Sicherungskopfes dienen, bei dem es sich um den Zünder-Sicherungskopf handelt, wie oben beschrieben. Ein feiner Draht wird zwischen zwei Anschlusspfosten so gespannt, dass der Draht sich in der Nähe der Sicherungsköpfe befindet oder diese berührt.
Die Reihenschaltung aus Lamellen und Testex-Sicherungskopf ist über einen nicht-induktiven Reihenwiderstand mit den beiden Ausgangsklemmen verbunden. Der nicht-induktive Widerstand ist enthalten, um den Gesamtwiderstand der Schaltung einschließlich der sechs Sicherungsköpfe dem einer normalen Zündschaltung gleichzusetzen.
Der Widerstandswert des 25-Schuss-Exploders Typ 350 beträgt 60 Ohm und für den Explodierer Typ 750 240 Ohm. Zwei Terminalsätze sind mit 25 Schlägen und 100 Schlägen mit einem weiteren Ohmmeterpaar gekennzeichnet.
Kabel für die Schussabgabe:
Betrachten wir nun die Kabel, die normalerweise für den Schuss verwendet werden. Im Allgemeinen ist ein für den Single-Shot-Brand zugelassenes Kabel zweiadrig, gelb gefärbt und besteht aus verseilten Kupferleitern mit einem Querschnitt von mindestens 0, 0009 Quadratzoll. Kabel, die für Single- und Multi-Shot-Feuer zugelassen sind, können entweder zweisträngig oder einadrig sein.
In beiden Fällen ist es weiß gefärbt, der zwei Kern hat verseilte Kupferleiter mit einer Querschnittsfläche von nicht weniger als 0, 0015 Quadratzoll und die Einzelkernleiter haben eine Querschnittsfläche von nicht weniger als 0, 003 Quadratzoll.
Da der Twin White sowohl für Einzel- als auch für Mehrschussfeuer verwendet werden kann, wird dies normalerweise als Standardschussfeuer akzeptiert. Eine Anforderung bei der Verwendung von Kabeln für Mehrschussfeuerungen ist, dass es frei von Verbindungsstellen sein sollte, sofern diese nicht ordnungsgemäß hergestellt wurden und auf effiziente Weise vulkanisiert oder richtig geformt wurden.
