CN104136879B - 用于炸药的壳体 - Google Patents
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Abstract
一种爆管壳体，其包括：限定用于炸药组分的室的长形主体，所述主体包括上端和下端；在所述长形主体的所述上端处的入口，所述入口适合于允许炸药组分输送到所述室；适合于接收雷管的雷管接收通道，所述雷管接收通道：(a)在所述室内从所述长形主体的所述上端延伸到所述长形主体的所述下端；(b)与所述长形主体成一体地形成；并且(c)包括在所述长形主体的所述下端处或附近的雷管限位器；以及适合于接收雷管的引线的雷管引线导向器，所述雷管引线导向器：(a)从所述长形主体的所述上端延伸到所述长形主体的所述下端并且(b)与所述长形主体成一体地形成。
Description
技术领域
本发明涉及用于炸药装药的壳体。更具体地，本发明涉及用于爆管的壳体。本发明也涉及使用所述壳体生产的爆管、当用雷管填装时的爆管以及使用爆管爆破的方法。
背景技术
在商业采矿应用中爆破孔被钻出、装填散装炸药并且启动散装炸药。这典型地使用所谓的爆管完成。这是容纳在设计成接收雷管的壳体中的独立的、较小的炸药装药。雷管典型地采用圆柱形弹药筒的形式并且包括在一个端部处的基本装药。引线(用于信号传输以点火雷管)从雷管的另一端部延伸。在使用中，雷管插入爆管中，爆管定位在爆破孔中并且由散装炸药围绕。然后点火雷管，由此触发爆管的炸药装药的起爆。这又导致散装炸药的起爆。
爆管的制造典型地包括在合适设计的壳体中浇铸熔融的炸药组分(通常是彭托利特炸药)。炸药组分典型地围绕合适地定位在由爆管壳体限定的腔内的金属(例如，黄铜)插针被浇铸(浇注)。在炸药组分固化之后去除这些插针以提供适合于接收雷管的隧道(通道)。这些浇铸爆管典型地具有至少两个这样的雷管隧道，其延伸通过浇铸的组分以允许雷管向下完全进给穿过一个隧道并且通过另一个隧道返回，所述另一个隧道将具有用作雷管的端部的停止位置的盲端部或台阶形端部。然后拉紧雷管引线(延伸到爆管的顶部之外)并且带有雷管的爆管(填装了的爆管)准备定位在爆破孔中。
对于该形式的爆管设计，已发现的问题在于当浇铸的炸药冷却并且固化时它收缩(收缩率为大约7％(体积))并且这导致在其上端处、即在爆管的顶部处的组分形成收缩空隙。这些收缩空隙可以导致爆管的不可靠启动，原因是当装载在爆管中时，雷管被定向成使得雷管的基本装药朝着爆管的顶部定位并且因此邻近将存在的任何收缩空隙。空隙的存在倾向于削弱能量从雷管的基本装药到爆管中的浇铸炸药的传递，由此导致爆管的不可靠启动。
可以通过最小化存在于浇铸炸药组分中的空隙的量、例如通过分阶段浇铸炸药组分并且允许在浇铸阶段之间至少部分地冷却组分而减轻该问题。以该方式可以在后续浇铸阶段中填充当组分固化时形成的空隙。然而，该多阶段浇铸方法以牺牲生产率为代价。在浇铸期间使用金属插针来限定雷管隧道也使制造过程增加另一步骤。
基于该背景，期望采用不同的方法来制造和使用不具有上述操作和制造问题的浇铸爆管。
发明内容
因此，本发明提供一种爆管壳体，其包括：
限定用于炸药组分的室的长形主体，所述主体包括上端和下端；
在所述长形主体的所述上端处的入口，所述入口适合于允许炸药组分输送到所述室；
适合于接收雷管的雷管接收通道，所述雷管接收通道：(a)在所述室内从所述长形主体的所述上端延伸到所述长形主体的所述下端；(b)与所述长形主体成一体地形成；并且(c)包括在所述长形主体的所述下端处或附近的雷管限位器；以及
适合于接收雷管的引线的雷管引线导向器，所述雷管引线导向器：(a)从所述长形主体的所述上端延伸到所述长形主体的所述下端并且(b)与所述长形主体成一体地形成。
本发明也提供一种通过在本发明的爆管壳体中浇铸合适的炸药组分制造浇铸爆管的方法。这通过经由壳体的上端处的入口将熔融炸药组分输送到壳体的室中完成。浇铸本身以常规方式使用已知的组分和方法执行，但是应当强调的是，在单阶段中执行浇铸。不需要多阶段浇铸。
在炸药组分固化之后可以用雷管填装爆管。可以使用常规弹药筒状雷管。填装包括从主体的上端将雷管插入雷管接收通道中直到雷管的端部抵靠通道中的限位器。雷管引线将延伸到通道之外并且可以由雷管导线导向器容纳。取决于设计，可能需要在将雷管插入雷管接收通道中之前通过雷管引线导向器进给雷管，并且这将随后更详细地进行论述。本发明也涉及填装了的爆管。
一旦填装好，可以将雷管插入爆破孔中。这通过“倒置”爆管并且首先将它的(爆管主体的)下端进给到孔中完成，雷管引线延伸到孔之外。然后可以将散装炸药输送到爆破孔中并且以常规方式启动爆破。与该实施例一致地，本发明提供一种爆破的方法，所述方法包括将(根据本发明的)填装了的爆管与爆破孔中的散装炸药关联，并且通过点火填装了的爆管中的雷管启动填装了的爆管。
在该说明书和接下来的权利要求的全文中，除非上下文另外要求，词语“包括”及其变形将被理解为暗指包括所述事物或步骤或事物或步骤的组，但是不排除任何其它事物或步骤或事物或步骤的组。
在该说明书中引用任何现有出版物(或从其导出的信息)或引用已知的任何事情不能并且不应当被视为承认或认可或以任何方式暗示现有出版物(或从其导出的信息)或已知事情形成该说明书所涉及的领域中的公知常识。
附图说明
参考非限制性附图示出本发明的实施例，其中：
图1-6示出根据本发明的爆管壳体和爆管壳体的部件；
图7-9示出根据本发明的浇铸爆管的填装；以及
图10示出根据本发明的填装了的爆管装载到爆破孔中。
具体实施方式
根据本发明，爆管壳体的雷管接收通道的设计意味着在填装时，雷管的包括基本装药的端部将远离壳体的上端。然而，当包含在爆管壳体中的炸药组分经由壳体的上端处的入口输送(浇铸)到壳体中时，由于固化期间的收缩引起的炸药组分中的任何空隙将位于壳体的上端处或附近。这意味着邻近雷管的基本装药在浇铸组分中将没有任何空隙。空隙将存在于壳体的上端处，而雷管的基本装药将在壳体的下端处或附近。这避免不可靠爆管启动的上述问题。将领会本发明的爆管壳体的设计允许该期望结果。
也应当注意，雷管接收通道和雷管引线导向器与爆管壳体的主体成一体地形成。与需要使用可去除金属插针在浇铸炸药自身内限定合适通道的常规方法相比，这允许简化壳体中的炸药组分的浇铸。在本发明中，雷管接收通道和雷管引线导向器由壳体的结构特征而不是浇铸炸药组分限定。
通过将塑料材料(例如聚乙烯或聚丙烯)注射模制到合适构造的模/模具中形成本发明的爆管壳体。这允许实现各种有利的设计特征，尤其是成一体形成的特征。
爆管壳体的外壁应当足够厚并且稳固以耐受预期使用。在壳体的内部的结构可以由聚合物的薄壁或腹板形成，但是应当注意，壳体的各种结构将在炸药组分浇铸到壳体中期间与熔融炸药组分接触。材料选择、壁/腹板厚度和设计将需要考虑这一点。
爆管壳体的设计应当考虑制造的成本和容易性，以及使用的容易性和实用性。为了简化制造和组装，期望爆管壳体由最少数量的组成部件组成。在实施例中爆管壳体被注射模制成具有与该模制件成一体的各种设计特征的单件。在其它实施例中爆管壳体由多个简单部件组成，所述简单部件均被注射模制并且可以容易地组装以提供具有所需设计特征的爆管壳体。这可以提供设计的更大灵活性而不使制造和组装复杂化。各种部件可以适合于通过螺纹连接或通过摩擦配合固定在一起。
本发明的爆管壳体包括限定室的长形主体部分。该室将容纳爆管的炸药组分。主体部分典型地为圆筒形(典型地直径为30-70mm)。爆管壳体旨在接收并且完全封闭雷管并且因此典型地在长度上为110-140mm。爆管壳体的尺寸可以取决于能量释放并且因此取决于所需的炸药组分的体积而变化。作为例子，包含在壳体中的炸药组分的质量可以为50-900克。
爆管壳体在其上端处包括允许炸药组分输送到室中的入口。这将总是通过经由入口浇注或注射熔融炸药组分(例如彭托利特炸药)而完成。入口将通常包括帽或塞子。这可以通过螺纹连接或通过摩擦配合固定到入口。优选的是整个炸药组分完全被封闭以减小暴露于操作者和可能意外地起爆炸药的意外摩擦或撞击事件的可能性。
爆管壳体包括适合于接收雷管的雷管接收通道。通道旨在沿其长度完全封闭雷管并且将相应地确定尺寸。通道设在由长形主体限定的室内并且从长形主体的上端延伸到下端。通道在长形主体(爆管壳体)的上端处敞开并且包括在通道的下端处或附近的雷管限位器。该限位器可以完全或部分地延伸横越通道的直径，只要它起到它的预期功能即可。限位器可以与通道成一体或者它可以是装配到通道的端部中的独立部件。
在优选实施例中，雷管接收通道的远离雷管限位器的端部将在其上端处包括雷管保持装置，例如当雷管引线被拉紧时(其很可能在填装了的爆管正装载到爆破孔中时发生)所述雷管保持装置防止插入通道中的雷管意外掉出或收回。保持装置可以包括横越通道或入口向内延伸到通道的一系列(弹性)突出部。当雷管被推动到通道中时这些突出部向下偏转并且在雷管的另一端已插入超出突出部之后这些突出部返回到它们的初始位置。
爆管壳体也包括雷管引线导向器。其功能是在填装期间容纳装载到爆管中的雷管的引线。导向器可以设在壳体的外部，但是优选地导向器设在壳体内，原因是这为雷管引线提供更大的保护。导向器从长形主体的上端延伸到下端，并且通常平行于并且紧邻雷管接收通道。在本发明的实施例中，填装包括从下面将雷管插入并且通过雷管引线导向器，雷管然后被插入并且下至雷管接收通道中。当导向器旨在以该方式允许雷管装载时，导向器的直径的尺寸将相应地确定。雷管引线凹陷返回部可以设在雷管引线导向器的敞开端部和雷管接收通道之间。该返回部可以采用“鞍”的形式。
值得注意的是，雷管接收通道和雷管引线导向器均与爆管壳体的长形主体成一体地形成。这简化制造并且意味着，这些结构不如上所述通过围绕金属插针模制炸药组分形成。
关于限定雷管接收通道的壁，如果这些壁太厚则这可能减小雷管启动爆管组分的能力，因此期望使相关壁尽可能薄。然而限定通道的壁会在浇铸期间由于热炸药组分受到变形。为了减轻该情况，雷管接收通道和雷管引线导向器与爆管壳体的壁成一体或附连到壁。这将为通道和导向器提供增强的结构支撑。
也优选的是，雷管接收通道和/或雷管引线导向器沿着通道和/或导向器的整个长度与爆管壳体的(内)壁成一体。这简化模具设计并且允许限定通道和/或导向器的壁模制成很薄。该设计暗指模具设计成使得在注射模制期间塑料沿着模具的限定爆管壳体的壁的那些部分流动，同时填充模具的限定通道和/或导向器的那些部分。如果限定通道和导向器的模具腔在注射模制期间仅仅从一个端部被进给，则这将不会发生。优选地，雷管接收通道和雷管引线导向器沿着通道和导向器的整个长度与爆管壳体的(内)壁成一体。
在使用中在爆管壳体中浇铸热炸药。在冷却之后闭合入口，炸药通过所述入口已输送到壳体中。重要的是，浇铸组分中的任何空隙将位于浇铸组分的上端处并且因此在爆管的上端处。如果雷管接收通道不包括一体的雷管限位器，则合适的限位器作为独立部件设在通道中，如上所述。雷管然后可以被插入雷管接收通道中，这里应当注意，在雷管的端部处的基本装药将远离爆管的炸药组分中的任何收缩空隙将存在其中的端部定位。雷管引线定位在雷管引线导向器中，引线从爆管的下端延伸。当装载到爆破孔中时，填装了的爆管被“倒置”并且上端首先输送到爆破孔中，雷管引线延伸到爆破孔之外。爆破孔然后可以装填散装炸药。使用爆管启动该散装炸药，爆管自身由封闭在其中的雷管启动。
在本发明的实施例中，爆管可以包括(小)独立感光剂炸药装药以增加启动敏感性。如果包含在爆管中的(浇铸)炸药装药对启动不太敏感，则这可能是必要的。独立感光剂装药也可以取决于雷管的基本装药和包含在爆管中的炸药装药之间的塑料壁部件的厚度而使用。当点火雷管时这样的壁部件的存在可以减少传递到爆管中的炸药装药的能量。在这些情况下在爆管内使用独立感光装药可能是有益的。
在该实施例中感光剂炸药装药可以在密封和薄壁容器中包含到爆管中。例如，松散PETN可以包含在浇铸之前位于爆管壳体中的吹塑模制薄壁塑料瓶的内部。容器应当定位在壳体的下端处并且靠近或接触雷管接收通道的壁。
将独立感光装药包含在爆管中也可以使爆管能够通过使用导爆索而不是雷管被启动。在该情况下将典型地使用低强度导爆索(具有降低到3.6g/m的芯负荷)。在该实施例中一段导爆索应当紧邻独立感光装药设在爆管的内部(在雷管接收通道中并且可能在雷管引线导向器中)。导爆索如何进给到爆管中将取决于该通道和导向器的设计。在用导爆索填装之后，爆管然后在爆破孔中定向，如上面关于雷管填装爆管所述。
下面参考非限制性附图论述本发明的实施例。
图1和2显示根据本发明的爆管壳体(1)。在所示的实施例中壳体(1)由多个部件组装。因此，壳体包括限定用于炸药装药的室(或内腔)的长形主体部分(2)。顶帽(3)装配在主体部分(2)上(通过螺纹连接或摩擦配合)。顶帽(3)包括入口(或填充口)(4)，熔融炸药组分通过所述入口输送到壳体(1)中。入口(4)可以用螺纹连接或摩擦配合的帽(或填充口塞子)(5)密封。顶帽(3)也限定雷管接收通道(6)和雷管引线导向器(7)的入口(6A、7A)。这些入口(6A、7A)作为凹陷形成于顶帽(3)的上表面中。在所示的实施例中入口(6A、7A)通过鞍(雷管引线凹陷返回部)(8)彼此物理地分离。
如图2中所示，雷管接收通道(6)的入口(6)包括呈横越入口向内延伸的一系列突出部的形式的雷管保持装置(9)。这些突出部允许雷管(未显示)被推动到雷管接收通道(6)中，但是然后防止雷管从通道(6)被去除。
主体部分(2)也包括凹槽(10)并且顶帽包括相应突起(11)，其允许顶帽(3)和主体部分(2)以正确取向配合在一起，值得注意的是，由顶帽(3)提供的入口(6A、7A)必须与在壳体(1)的主体部分(2)内延伸的雷管接收通道(6)和雷管引线导向器(7)对准(通道和导向器未在图1和2中显示)。主体部分(2)也可以包括肋(12)以提供增强的刚性，并且在所示的实施例中这些肋是与顶帽(3)的突起(11)接合的凹槽(10)的延伸部。
图3显示图1和2中所示的爆管壳体(1)的下端。在所示的实施例中，壳体(1)的下端包括延伸到雷管引线导向器(7)中的入口(7B)。雷管限位器(13)由底部塞子(14)提供，限位器(13)延伸到雷管接收通道(6)的端部中。塞子(14)通过摩擦配合固定到壳体(1)的端部中。然而塞子(14)的使用不是强制的。在另一实施例中壳体(1)的底端可以成一体地被密封并且限位器与雷管接收通道(6)的端部一体地被提供。
图4是爆管壳体(1)的横截面。除了已经关于图1-3所述的特征以外，图4显示雷管接收通道(6)和雷管引线导向器(7)。在所示的实施例中，雷管引线导向器(7)的尺寸确定成允许雷管(未显示)被推动进入并且通过导向器(7)，如关于图7-9将进一步所述。雷管引线导向器(7)在两个端部处敞开。雷管接收通道(6)在壳体的上端处敞开并且在底端处由底部塞子(14)所提供的雷管限位器闭合。所示的实施例也包括增强爆管的启动敏感性的PETN感光剂瓶(15)。该感光剂瓶(15)也可以允许爆管由定位在雷管接收通道(6)中的导爆索(未显示)启动。该瓶(15)由橡胶密封球(15A)加盖并且成形为使得它相对于雷管接收通道的端部紧密配合。包含在瓶中的炸药的量典型地高达大约15g，例如3g到12g。
图5是示出爆管壳体(1)的各种部件的分解图。在用(熔融)炸药组分填充之前，将底部塞子(14)装配到主体部分的下端中。用橡胶塞子(15)密封的装载了的PETN感光剂瓶(15)，然后在其下端处将其定位在主体部分(2)的内部。顶帽(3)然后固定到主体部分(2)的上端上。壳体(1)然后准备通过顶帽(3)的填充口(4)接收熔融炸药组分。在冷却之后，然后将填充口塞子(5)固定就位。由此产生的浇铸爆管然后准备用雷管填装，如图7-9中所示。
图6是更详细地显示PETN感光剂瓶(15)的布置的横截面。
图7-9示出根据本发明的浇铸爆管的填装，浇铸爆管在部分横截面中被显示。在所示的取向，在爆管壳体(1)中的炸药组分固化之后，组分中的任何空隙将位于浇铸炸药的上端(爆管的上端)处。弹药筒状的雷管(16)向上进给进入并且通过雷管引线导向器(7；图7)。在从雷管引线导向器的上端(7A)出现之后，雷管然后被向下推动并且进入雷管接收通道(6；图8)，且雷管引线(17)穿越设在雷管接收通道的入口(6A)和雷管引线导向器的入口(7A)之间的鞍(18)。这样，雷管保持装置(9)的突出部向下偏转。雷管(16)被向下推动到雷管接收通道(6)中直到它的端部抵靠设在雷管接收通道(6)的端部处的雷管限位器(12)。在这时，雷管的上端(16A)已被推动超过雷管保持装置(9)的突出部，突出部然后偏转到它们的初始位置，由此当雷管(16)的引线(17)张紧时(其在爆破孔装载期间发生(图10))防止雷管(16)从通道被去除。雷管(16)的基本装药位于雷管弹药筒的下端处(即，远离雷管引线延伸到其中的端部)并且在该取向下，基本装药将远离存在于炸药组分中的任何空隙。
图10示出用根据本发明的填装了的爆管(1A)装载爆破孔(18)。爆管(1A)输送到爆破孔(18)中，其中爆管(1A)的上端(顶帽)最先输送。在该取向下，雷管引线(17)从雷管引线导向器(7)的敞开端向上延伸到爆破孔(18)之外。装载期间引线(17)的张紧可能导致雷管(16)在雷管接收通道(6)中稍稍移动，但是雷管保持装置(9)防止雷管(16)被拉出通道(6)。一旦适当地定位在爆破孔(18)中，散装炸药(未显示)可以被输送到爆破孔中，并且该散装装药可以通过雷管/爆管(16、1A)的点火被启动。
本发明的实施例包括以下有利设计特征：
·用于通过与雷管引线凹陷返回部段相同的端部浇注爆管的通路，意味着爆管处于倒置形式以用于浇注。
·雷管接收通道和雷管引线导向器具有在主壳体模制件中的两个端部处的敞开端。这允许塑料模制工具延伸通过模制件并且刚性地定位于两个端部处并且由此消除模制过程期间工具的偏转，所述偏转将导致正在获得的薄壁的控制的损失。
·将工具延伸通过模制件的两个端部的原理也可以用模制件的主体实现，其中在主壳体的底部中已产生较小孔。该孔允许模制模工具的支撑，这转而允许对雷管接收通道和雷管引线导向器壁厚度以及主壳体壁的壁厚度的更好控制。
·部件数量可以减小到仅仅两个主模制部件(长形主体和顶帽)，以及两个小(低成本)部件(填充口塞子和具有雷管限位器的底部塞子)。
·需要时，这种设计可以与小的附加感光装药一起使用。
在制造方面，本发明的设计的主要优点在于所有以上特征可以包含到简单设计中，具有允许以相比于其它替代设计降低的成本制造它的最少零件数量。
Claims (19)
1.一种爆管壳体，其包括：
限定用于炸药组分的室的长形主体，所述主体包括上端和下端；
在所述长形主体的所述上端处的入口，所述入口适合于允许炸药组分输送到所述室；
适合于接收雷管的雷管接收通道，所述雷管接收通道在所述室内从所述长形主体的所述上端延伸到所述长形主体的所述下端并且包括在所述长形主体的所述下端处或者在所述长形主体的所述下端附近的雷管限位器；以及
设在所述爆管壳体中的、用以增加启动敏感性的、独立的感光剂炸药装药。
2.根据权利要求1所述的爆管壳体，还包括适合于接收雷管的引线的雷管引线导向器，所述雷管引线导向器：(a)从所述长形主体的所述上端延伸到所述长形主体的所述下端并且(b)与所述长形主体成一体地形成；其中所述雷管接收通道与所述长形主体成一体地形成。
3.根据权利要求2所述的爆管壳体，其中所述雷管接收通道和/或所述雷管引线导向器沿着所述雷管接收通道和/或所述雷管引线导向器的整个长度与所述爆管壳体的内壁成一体。
4.根据权利要求1所述的爆管壳体，还包括帽或塞子，用于在炸药组分已输送到所述室中之后密封所述入口。
5.根据权利要求1所述的爆管壳体，其中所述雷管限位器与所述雷管接收通道成一体或者所述雷管限位器是能够装配到所述雷管接收通道的端部中的独立部件。
6.根据权利要求1所述的爆管壳体，其中所述雷管接收通道的远离所述雷管限位器的端部在其上端处包括雷管保持装置，所述雷管保持装置防止已插入所述雷管接收通道中的雷管意外掉出或被取出。
7.根据权利要求6所述的爆管壳体，其中所述雷管保持装置包括横越所述雷管接收通道或所述入口向内延伸到所述雷管接收通道的一系列弹性突出部。
8.根据权利要求2所述的爆管壳体，其中所述雷管引线导向器设在所述爆管壳体内。
9.根据权利要求8所述的爆管壳体，其中所述雷管引线导向器从所述长形主体的所述上端延伸到所述下端，平行于所述雷管接收通道并且紧邻所述雷管接收通道地设置。
10.根据权利要求9所述的爆管壳体，还包括设在所述雷管引线导向器的敞开端部和所述雷管接收通道的敞开端部之间的雷管引线凹陷返回部。
11.根据权利要求1所述的爆管壳体，其中所述雷管接收通道适合于沿着雷管的长度完全包围所述雷管，并且因此适当地确定尺寸。
12.根据权利要求1所述的爆管壳体，其中所述雷管接收通道在所述长形主体的上端处敞开。
13.根据权利要求1所述的爆管壳体，其中所述雷管限位器完全或者部分地横越所述雷管接收通道的直径延伸。
14.根据权利要求1所述的爆管壳体，其中所述感光剂炸药装药设在密封的薄壁容器中。
15.一种浇铸爆管，包括根据权利要求1所述的爆管壳体，炸药组分已浇铸到所述爆管壳体中。
16.一种制造根据权利要求15所述的浇铸爆管的方法，包括：通过经由所述爆管壳体的上端处的所述入口将熔融炸药组分输送到所述爆管壳体的所述室中而将炸药组分浇铸到根据权利要求1所述的爆管壳体中。
17.一种用雷管填装根据权利要求15所述的浇铸爆管的方法，包括：从所述长形主体的所述上端将雷管插入所述雷管接收通道中直到雷管的端部抵靠所述雷管接收通道中的所述雷管限位器。
18.一种由根据权利要求17所述的方法填装的爆管。
19.一种爆破的方法，包括：将根据权利要求18所述的爆管装载到爆破孔中，这通过进给所述爆管以使所述主体的下端首先进给到所述爆破孔中，并且使雷管引线延伸到所述爆破孔之外来进行；将散装炸药输送到所述爆破孔中以及通过点火所述填装了的爆管中的雷管启动爆破。
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