Detonación de explosivos.

Un sistema (10) detonador de explosivos para detonar una carga explosiva con la que está dispuesto, durante el uso, en una relación detonante y que es capaz, tras la aceptación operativa de una señal de iniciación de detonación que tiene una propiedad de iniciación de detonación, de iniciar y de esta manera detonar la carga explosiva, en el que el sistema

(10) detonador incluye:

un dispositivo (11) de iniciación que es capaz de aceptar la señal de iniciación de detonación y de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva, en el que el dispositivo (11) de iniciación está en una condición de no iniciación de detonación, en la que no puede aceptar operativamente la señal de iniciación de detonación, y de esta manera asume una condición de iniciación de detonación cuando la señal de iniciación de detonación es transmitida al mismo; y

un dispositivo de conmutación que es capaz de detectar una propiedad de conmutación de una señal de conmutación que es transmitida al sistema detonador y que es capaz de conmutar el dispositivo (11) de iniciación tras la detección de la propiedad de conmutación, a una condición de espera en la que el dispositivo (11) de iniciación es capaz de aceptar operativamente la señal de iniciación de detonación cuando es transmitida al mismo,

caracterizado por que el dispositivo de conmutación es un dispositivo de conmutación basado en identificación por radio frecuencia (RFID) y por que la señal de conmutación es una señal de conmutación de radio.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2011/055573.

Solicitante: AEL MINING SERVICES LIMITED.

Inventor/es: MULLER, ELMAR, HALLIDAY,PIETER STEPHANUS JACOBUS, MORGAN,CLIFFORD GORDON, DASTOOR,PAUL, BELCHER,WARWICK, ZHOU,XIAOJING, BRYANT,GLENN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MUNICIONES; VOLADURA > ESPOLETAS PARA MUNICIONES (iniciadores para cartuchos... > Partes constitutivas de las espoletas (medios de... > F42C19/12 (eléctricas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MUNICIONES; VOLADURA > VOLADURA (mechas, p. ej. cordones de mecha C06C 5/00;... > Aparatos o procedimientos de voladura, p. ej. para... > F42D1/05 (Circuitos eléctricos para la voladura)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MUNICIONES; VOLADURA > CARGAS EXPLOSIVAS, p. ej. PARA VOLADURA; FUEGOS ARTIFICIALES;... > Cartuchos de voladura, es decir, envolturas con explosivo... > F42B3/18 (Iniciadores de seguridad contra una ignición prematura provocada por la electricidad estática o corrientes parásitas)

PDF original: ES-2537233_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Detonación de explosivos CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la detonación de explosivos. Más particularmente, la invención se refiere a sistemas detonadores para detonar explosivos con los que están dispuestos en una relación detonante. Por consiguiente, la invención proporciona un sistema detonador para detonar una carga explosiva con la cual está dispuesta, durante el uso, en una relación detonante. La invención proporciona también un procedimiento de operación de un sistema detonador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La detonación de cargas explosivas se efectúa generalmente por medio de detonadores que están provistos en una relación detonante con las cargas explosivas. Normalmente, dichas cargas explosivas comprenden los denominados explosivos "principales" o "secundarios".

En la industria minera en particular, así como en una serie de otras industrias basadas en el uso de explosivos, por ejemplo, la industria de demolición, el control preciso de la detonación de los explosivos es de gran importancia, por razones que incluyen la seguridad y la precisión de la operación de voladura.

En términos generales, puede distinguirse entre dos tipos de detonadores, concretamente, detonadores electrónicos y detonadores pirotécnicos.

Generalmente, los detonadores electrónicos efectúan la detonación de un explosivo con el cual se encuentran en una relación detonante mediante la generación de una chispa de tensión o plasma en la proximidad del explosivo. Dicha chispa de tensión o plasma es generada por la descomposición de un elemento o puente resistivo que está provisto entre dos electrodos conductores. Generalmente, el puente resistivo y los electrodos se denominan colectivamente "cabeza fusible" que está alojada dentro de una carcasa de detonador. El plasma genera una onda de choque que es transmitida al explosivo próximo e inicia el explosivo.

Generalmente, dichos detonadores electrónicos proporcionan un control preciso sobre la detonación, particularmente con relación a sus propiedades de temporización y retardo. Sin embargo, los detonadores electrónicos son costosos de fabricar y difíciles de usar, requiriendo una fuente de alimentación separada o externa y complejas conexiones de transmisión electrónica por cable para permitir la transmisión de electricidad al detonador y permitir su activación remota. En la experiencia del presente solicitante, dichas conexiones de detonador son propensas a fallos y pueden resultar incluso en una iniciación prematura del detonador y, de esta manera, del explosivo, debido a falsos estímulos, por ejemplo, proporcionados por una interferencia de radiofrecuencia (rf) en el sitio minero/de demolición.

En contraste con los detonadores electrónicos que operan por medio de un sistema de retardo electrónico, los detonadores pirotécnicos emplean una serie de cargas explosivas que están situadas dentro de una carcasa de detonador para proporcionar una señal de detonación deseada a la carga explosiva principal con una temporización y un retardo requeridos. Generalmente, la serie de cargas explosivas incluye (i) una carga de iniciación y sellado, conocida también como una carga de cebado, (ii) una carga de temporización, (iii) una carga primaria y, opcionalmente, (iv) una carga base. La carga de iniciación sirve para iniciar la secuencia explosiva en respuesta a una señal de choque transmitida a la misma y funciona también como una carga de sellado que proporciona un sello para prevenir un retroceso dentro de la carcasa de detonador. La carga de iniciación inicia también la carga de temporización que proporciona un retardo de quemado deseado para la detonación. A su vez, una carga de temporización inicia la carga primaria que proporciona directamente una señal de iniciación de detonación a la carga explosiva principal o inicia la carga de la base que, a su vez, proporcionará la señal de iniciación de detonación deseada a la carga explosiva principal.

Tal como se ha indicado anteriormente, la iniciación de la carga de iniciación de un detonador pirotécnico se efectúa generalmente impartiendo una señal de choque al detonador, siendo proporcionada típicamente por uno o más tubos de choque que están situados en una relación de iniciación con el detonador. Entonces, la carga de iniciación comprende típicamente un explosivo sensible, cuya iniciación puede efectuarse mediante una onda de choque de magnitud suficiente. El tubo de choque es bien conocido y es usado ampliamente en la iniciación de los detonadores; comprende un tubo hueco de plástico revestido con una capa de explosivo de iniciación o núcleo, que comprende típicamente una mezcla de HMX y polvo metálico de aluminio. Tras la ignición del explosivo de iniciación (núcleo), una pequeña explosión se propaga a lo largo del tubo en la forma de un frente de onda de temperatura/presión que avanza hacia adelante, típicamente a una velocidad de aproximadamente 2. m/s (aproximadamente 7. pies/s). Tras alcanzar el detonador, la onda de presión/temperatura activa o inflama la

carga de iniciación/sellado en el detonador, lo que resulta en la secuencia de igniciones indicadas anteriormente y, de esta manera, causando eventualmente la detonación de la carga explosiva principal. Aunque el tubo de choque es económicamente atractivo y fácil de usar, los sistemas detonadores basados en pirotecnia existentes no permiten en absoluto el mismo grado de control de la temporización y el retardo de la detonación que se consigue usando detonadores electrónicos, ya que las características de temporización y de retardo son proporcionadas por la carga de la carga explosiva de detonador, en lugar de por los componentes eléctricos.

Por lo tanto, la presente invención pretende, en términos generales, proporcionar un enfoque para operar detonadores de explosivos que aborda y al menos alivia parcialmente las desventajas asociadas con la iniciación tanto pirotécnica como electrónica de detonadores explosivos.

El documento EP 27749 A2 constituye el punto de partida para el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un sistema detonador de explosivo para detonar una carga explosiva con la que, durante el uso, está dispuesto en una relación detonante. La detonación se efectúa tras la aceptación operativa de una señal de iniciación de detonación que tiene una propiedad de iniciación de detonación que es capaz de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva. El detonador incluye un dispositivo de iniciación y un dispositivo de conmutación. No hay sugerencias de que el dispositivo de conmutación pueda ser un dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID).

El documento US 25/178282 A1 describe un sistema detonador que usa una etiqueta de RFID para facilitar las funciones de armado y de disparo seguro y para permitir la identificación y el control de inventario. Sin embargo, en el documento US 25/178282 A1 no se sugiere la integración sinérgica de la etiqueta de RFID en un dispositivo de conmutación.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema detonador de explosivos para detonar una carga explosiva con la que está dispuesto, durante el uso, en una relación detonante y que, tras la aceptación operativa de una señal de iniciación de detonación que tiene una propiedad de inicialización de detonación, es capaz de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva, en el que el sistema detonador incluye

un dispositivo de iniciación que es capaz de aceptar la señal de iniciación de detonación y de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva, en el que el dispositivo de iniciación está en una condición de no iniciación de detonación en la que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (1) detonador de explosivos para detonar una carga explosiva con la que está dispuesto, durante el uso, en una relación detonante y que es capaz, tras la aceptación operativa de una señal de iniciación de detonación que tiene una propiedad de iniciación de detonación, de iniciar y de esta manera detonar la carga explosiva, en el que el sistema (1) detonador incluye:

un dispositivo (11) de iniciación que es capaz de aceptar la señal de iniciación de detonación y de iniciar y, de esta manera, detonar la carga explosiva, en el que el dispositivo (11) de iniciación está en una condición de no iniciación de detonación, en la que no puede aceptar operativamente la señal de iniciación de detonación, y de esta manera asume una condición de iniciación de detonación cuando la señal de iniciación de detonación es transmitida al mismo; y

un dispositivo de conmutación que es capaz de detectar una propiedad de conmutación de una señal de conmutación que es transmitida al sistema detonador y que es capaz de conmutar el dispositivo (11) de iniciación tras la detección de la propiedad de conmutación, a una condición de espera en la que el dispositivo (11) de iniciación es capaz de aceptar operativamente la señal de iniciación de detonación cuando es transmitida al mismo,

caracterizado por que el dispositivo de conmutación es un dispositivo de conmutación basado en identificación por radio frecuencia (RFID) y por que la señal de conmutación es una señal de conmutación de radio.

2. Sistema (1) detonador según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (11) de iniciación comprende un circuito (15) electrónico de detonación que incluye una trayectoria (15.1) conductora primaria que tiene al menos dos electrodos conductores separados entre los que hay provisto un puente resistivo, en el que los electrodos pueden conectarse a una fuente (12) de tensión que, cuando el dispositivo (11) de iniciación está en la condición de espera, es capaz de generar una diferencia de tensión de iniciación de detonación, como la propiedad de iniciación de detonación, entre los electrodos, cuya diferencia de tensión supera la tensión de ruptura del puente resistivo, de manera que, durante el uso en la condición de iniciación de detonación, causa que el puente resistivo genere una chispa de tensión o plasma capaz de causar la iniciación y la detonación de la carga explosiva.

3. Sistema (1) detonador según la reivindicación 2, en el que la trayectoria (15) conductora primaria está abierta en la condición de no iniciación de detonación y es cerrada por el dispositivo de conmutación basado en RFID tras la aceptación de la señal de conmutación, asumiendo de esta manera el dispositivo (11) de iniciación la condición de espera.

4. Sistema (1) detonador según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de conmutación basado en RFID incluye un chip (18) de RFID programable, que está programado como un conmutador, y una antena para el chip (18) de RFID, en el que la antena está integrada operativamente con el circuito (15) de detonación.

5. Sistema (1) detonador según la reivindicación 4, en el que la antena integrada proporciona una trayectoria (15.2) conductora secundaria del circuito de detonación que está cerrada en la condición de no iniciación de detonador.

6. Sistema (1) detonador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 inclusive, en el que el dispositivo de conmutación basado en RFID comprende una etiqueta (16) de RFID, seleccionada de entre una etiqueta de RFID activa y una etiqueta de RFID pasiva.

7. Sistema (1) detonador según la reivindicación 6, en el que la etiqueta (16) de RFID está programada con al menos una de entre información de identificación, información de fabricación e información operativa relativa al sistema (1) detonador.

8. Sistema (1) detonador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 inclusive, en el que la propiedad de conmutación es una frecuencia de radio predeterminada de la señal de conmutación de radio.

9. Sistema (1) detonador según la reivindicación 2, en el que la fuente (12) de tensión es una fuente de tensión integrada, que está integrada con la trayectoria (15.1) conductora primaria.

1. Sistema (1) detonador según la reivindicación 2 o la reivindicación 9, que incluye un tubo de choque que está dispuesto en una relación de transmisión de señal de choque con el dispositivo (11) de iniciación y en el que la fuente (12) de tensión comprende un componente de carga que es capaz de cargar la fuente de tensión tras la exposición a una propiedad de carga de una señal de carga que es transmitida por la señal de choque del tubo de choque, con la fuente de tensión, que ha sido cargada por el componente de carga tras la exposición a la propiedad

de carga, siendo descargable cuando el dispositivo de iniciación está en la condición de espera.

11. Sistema (1) detonador según la reivindicación 1, en el que la propiedad de carga es un pulso de luz de una señal de choque transmitida por el tubo de choque, en el que la señal de choque es la señal de carga.

12. Sistema (1) detonador según la reivindicación 11, en el que el tubo de choque incluye una sustancia química foto-luminiscente que proporciona la totalidad o una parte del pulso de luz.

13. En un sistema (1) detonador de explosivos que comprende un dispositivo (11) de iniciación que está en una condición de no iniciación de detonación, en la que no puede aceptar operativamente una señal de iniciación de detonación, pero es capaz de provocar, en una condición de iniciación de detonación causada por la aceptación operativa de la señal de iniciación de detonación, la iniciación de una carga explosiva con la que el sistema (1) detonador está dispuesto, durante el uso, en una relación detonante, en el que un procedimiento de operación del sistema (1) detonador incluye

transmitir una señal de conmutación que tiene una propiedad de conmutación a un dispositivo de conmutación del sistema detonador mientras el dispositivo (11) de iniciación está en la condición de no iniciación de detonación; y

conmutar el dispositivo (11) de iniciación a una condición de espera por medio del dispositivo de conmutación tras la recepción de la señal de conmutación, haciendo de esta manera que el sistema (1) detonador sea susceptible a la aceptación operativa de la señal de iniciación de detonación y, de esta manera, susceptible a ser conmutado a la condición de iniciación de detonación, caracterizado por que la señal de conmutación es una señal de radio y por que el dispositivo de conmutación es un dispositivo de conmutación basado en RFID.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el dispositivo (11) de iniciación comprende un circuito (15) electrónico de detonación que incluye una trayectoria (15.1) conductora primaria que tiene al menos dos electrodos conductores separados entre los cuales hay provisto un puente resistivo, en el que los electrodos son conectables a una fuente (12) de tensión que, cuando el dispositivo (11) de iniciación está en la condición de espera, es capaz de generar una diferencia de tensión de iniciación de detonación, como la propiedad de iniciación de detonación, entre los electrodos, cuya diferencia de tensión supera la tensión de ruptura del puente resistivo, causando de esta manera, durante el uso, que el puente resistivo genere una chispa de tensión o plasma capaz de causar la iniciación y la detonación de la carga explosiva.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el circuito (15) electrónico de detonación está abierto en la condición de no iniciación de detonación, en el que la conmutación del dispositivo de iniciación a la condición de espera incluye el cierre del circuito de detonación primario.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 inclusive, en el que la propiedad de conmutación es una frecuencia de radio predeterminada de la señal de conmutación de radio.