Detonación de explosivos.

Un sistema detonador (10) de explosivos para detonar una carga de explosivo con la cual está,

durante el uso, dispuesto en una relación de detonación, comprendiendo el sistema detonador

un detonador (11), que incluye una cápsula del detonador;

un circuito de detonación dentro de la cápsula del detonador, comprendiendo el circuito de detonación un camino conductor (16);

una cabeza iniciadora (14) dentro de la cápsula del detonador, comprendiendo la cabeza iniciadora al menos dos electrodos conductores separados espacialmente y un puente resistivo que salva el espacio entre los electrodos, estando integrada la cabeza iniciadora (14) con el circuito de detonación de tal forma que el camino conductor (16) pasa a lo largo tanto de los electrodos como del puente resistivo;

una fuente de tensión (12) cargable descargada dentro de la cápsula del detonador, estando integrada la fuente de tensión cargable con el circuito de detonación y siendo eléctricamente sensible a una propiedad de carga la cual está incluida en una señal de carga que es, durante el uso, comunicada al detonador (11), de tal forma que la exposición a la propiedad de carga carga la fuente de tensión (12) volviendo por tanto a la fuente de tensión (12) capaz de generar una diferencia de potencial entre los electrodos al menos para igualar la tensión de ruptura del puente resistivo;

y un tubo de choque (15) que está provisto, durante el uso, en proximidad de iniciación al detonador (11) y es capaz de proporcionar una señal de choque como al menos parte de la señal de carga, comprendiendo el tubo de choque (15) un cuerpo alargado hueco, dentro del cual está provisto un explosivo de tubo de choque, la detonación del cual proporciona la señal de choque,

caracterizado por que

la propiedad de carga está incluyendo al menos un pulso de luz de carga y, opcionalmente, una temperatura de carga, una presión de carga y/o una radiofrecuencia de carga de la señal de carga y la fuente de tensión cargable es por lo tanto sensible al pulso de luz de carga y, opcionalmente, a uno cualquiera o más de la temperatura de carga, la presión de carga y la radiofrecuencia de carga;

y dentro del cuerpo alargado hueco está provisto un producto químico fotoluminiscente que proporciona el pulso de luz de carga.

Detonación de explosivos CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a la detonación de explosivos. Más en particular, la invención se refiere a sistemas detonadores para detonar explosivos con los cuales aquellos están dispuestos en una relación de detonación. La invención, en consecuencia, proporciona un sistema detonador para detonar una carga explosiva con la cual está, durante el uso, dispuesta en una relación de detonación. La invención también proporciona un método de operar un sistema detonador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La detonación de cargas explosivas se efectúa generalmente por medio de detonadores que se proveen en una relación de detonación con las cargas explosivas. Tales cargas explosivas usualmente comprenden los denominados explosivos "principal" o "secundario".

En la industria minera, en particular, así como en otras varias industrias las cuales dependen del uso de explosivos, por ejemplo la industria de las demoliciones, es de gran importancia un control preciso de la detonación de explosivos, por razones que incluyen la seguridad y la precisión de la operación de voladura.

Hablando de manera general, se puede distinguir entre dos tipos de detonadores, a saber, detonadores electrónicos y detonadores pirotécnicos.

Los detonadores electrónicos, en general, efectúan la detonación de un explosivo con el cual están en una relación de detonación mediante la generación de una chispa de tensión o plasma en la proximidad del explosivo. Tal chispa de tensión o plasma es generada mediante la ruptura de un elemento resistivo o puente el cual está provisto entre dos electrodos conductores. Al puente resistivo y a los electrodos se hace referencia en general colectivamente como una "cabeza iniciadora" la cual es alojada dentro de la cápsula del detonador. El plasma genera una onda de choque la cual es transmitida hasta el explosivo próximo e inicia el explosivo.

Los detonadores electrónicos de este tipo proporcionan en general un control preciso sobre la detonación, en particular en lo que se refiere a las propiedades de temporización y retardo de la misma. No obstante, los detonadores electrónicos son caros de fabricar y difíciles de usar, requiriendo una fuerte de alimentación externa o separada y conexiones de cableado de transmisión electrónica complejas para permitir la transmisión de la electricidad hasta el detonador y permitir el disparo remoto de la misma. En la experiencia del solicitante, tales conexiones son, en la experiencia del solicitante, propensos a fallar y pueden incluso dar como resultado, o permitir, una iniciación prematura del detonador y, de este modo del explosivo, debido a un falso estímulo, por ejemplo que es provisto por interferencias de radiofrecuencia (rf) en el lugar de la mina/demolición.

A diferencia de 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 en el interior de una cápsula de detonador para proporcionar una señal de detonación deseada a la carga explosiva principal en la temporización y retardo requeridos. La serie de cargas explosivas incluye, en general, (i) una carga de iniciación y sellado, también conocida como carga de primado, (ii) una carga de temporización, (iii) una carga primaria y, opcionalmente, (iv) una carga base. La carga de iniciación sirve para iniciar la secuencia del explosivo en respuesta a una señal de choque transmitida hasta ella y también funciona como una carga de sellado que proporciona un sello para impedir el retroceso dentro de la cápsula del detonador. La carga de iniciación también inicia la carga de temporización la cual proporciona un retardo en la quema deseado para la detonación. La carga de temporización, a su vez, inicia la carga primaria la cual o bien proporciona directamente una señal de iniciación de la detonación a la carga explosiva principal, o bien inicia la carga base que, a su vez, proporcionará la señal de iniciación de detonación deseada a la carga explosiva principal.

El documento de patente internacional WO 97/01076 A1 forma el punto de partida para las reivindicaciones 1 y 17 y describe un sistema detonador de explosivos para detonar una carga explosiva con la cual está, durante el uso, dispuesto en una relación de detonación. El sistema incluye una fuente de tensión cargable descargada la cual es sensible eléctricamente a una propiedad de carga la cual está incluida en una señal de carga que es, durante el uso, comunicada al detonador. El documento de patente internacional WO 97/01076 A1, no obstante, no enseña que la carga de la fuente de tensión mediante la señal de carga podría ser dependiente de propiedades particulares de la señal de carga, permitiendo de este modo al sistema diferenciar, a partir de una señal de carga, otras señales de carga las cuales pueden de otra manera haber tenido un efecto de carga similar sobre la fuente de tensión cargable.

Los documentos de patente de EE.UU. US 4700629 A e internacional WO 2006/096920 A1 son de un tema de discusión comparable al del documento de patente internacional WO 97/01076 A1.

Como se aludió arriba, la iniciación de la carga de iniciación de un detonador pirotécnico es efectuada, en general,

impartiendo una señal de choque al detonador, que es proporcionada típicamente mediante uno o más tubos de choque los cuales están situados en una relación de iniciación con el detonador. La carga de iniciación, entonces, comprende típicamente un explosivo sensible, la iniciación del cual puede ser efectuada mediante una onda de choque de magnitud suficiente. El tubo de choque es bien conocido y ampliamente usado en la iniciación de detonadores; comprende un tubo de plástico hueco forrado con una capa de explosivo de iniciación o núcleo, que comprende típicamente una mezcla de HMX y polvo de metal aluminio. A la ignición del explosivo de iniciación (núcleo) , una pequeña explosión se propaga a lo largo del tubo en forma de un frente de onda de temperatura/presión que avanza, típicamente, a una velocidad de aproximadamente 2.000 m/s (unos 7.000 pies/segundo) . Al alcanzar el detonador, la onda de presión/temperatura dispara o causa la ignición de la carga de iniciación/sello del detonador, lo cual da como resultado la secuencia de igniciones mencionada arriba y, por consiguiente, causar finalmente la detonación de la carga explosiva principal. Aunque el tubo de choque es económicamente atractivo, seguro y fácil de usar, no siendo fácilmente susceptible de falsos estímulos, los sistemas detonadores de base pirotécnica existentes no permiten todos el mismo grado de control de la temporización y el retardo de la detonación que se obtiene usando detonadores electrónicos, al proporcionarse las propiedades de temporización y retardo mediante la carga de las cargas explosivas del detonador en vez de mediante componentes electrónicos.

Por lo tanto, se apreciará que cada uno de los sistemas detonadores electrónico y pirotécnico tiene desventajas particulares asociadas con ellos, cuyas desventajas impactan negativamente en la fiabilidad operacional, seguridad y facilidad de uso de tales sistemas. Más en particular, mientras que los sistemas detonadores electrónicos son atractivos desde la perspectiva de la precisión de control que ofrecen, las complejas disposiciones y conexiones de cableado de transmisión de tensión que se requieren presentan una preocupación. En lo que respecta a los sistemas detonadores pirotécnicos, mientras que ofrecen la capacidad de emplear tubo de choque y evitar el uso de cableado de transmisión complejo, presentan dificultades en obtener control y precisión del retardo de la detonación.

La presente invención busca, por tanto, en líneas generales, proporcionar una aproximación a los detonadores de explosivos operativos la cual aborda y, al menos parcialmente, alivia las desventajas asociadas con ambos detonadores de iniciación de explosivos, pirotécnicos y electrónicos.

Más específicamente, la presente invención busca abordar las dificultades de las conexiones de cableado de transmisión de señal eléctrica complejas que están asociadas con la operación de sistemas detonadores electrónicos y, también, las dificultades de control y temporización del retardo poco precisas asociados con los sistemas detonadores pirotécnicos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto de la invención, se provee un sistema detonador de explosivos de acuerdo con la reivindicación 1.

Por continuidad con la especificación de la solicitud de prioridad sudafricana número ZA2011/01370 en particular, se resalta que el sistema detonador se corresponde, en... [Seguir leyendo]

1. Un sistema detonador (10) de explosivos para detonar una carga de explosivo con la cual está, durante el uso, dispuesto en una relación de detonación, comprendiendo el sistema detonador un detonador (11) , que incluye una cápsula del detonador; un circuito de detonación dentro de la cápsula del detonador, comprendiendo el circuito de detonación un camino conductor (16) ; una cabeza iniciadora (14) dentro de la cápsula del detonador, comprendiendo la cabeza iniciadora al menos dos electrodos conductores separados espacialmente y un puente resistivo que salva el espacio entre los electrodos, estando integrada la cabeza iniciadora (14) con el circuito de detonación de tal forma que el camino conductor (16) pasa a lo largo tanto de los electrodos como del puente resistivo; una fuente de tensión (12) cargable descargada dentro de la cápsula del detonador, estando integrada la fuente de tensión cargable con el circuito de detonación y siendo eléctricamente sensible a una propiedad de carga la cual está incluida en una señal de carga que es, durante el uso, comunicada al detonador (11) , de tal forma que la exposición a la propiedad de carga carga la fuente de tensión (12) volviendo por tanto a la fuente de tensión (12) capaz de generar una diferencia de potencial entre los electrodos al menos para igualar la tensión de ruptura del puente resistivo; y un tubo de choque (15) que está provisto, durante el uso, en proximidad de iniciación al detonador (11) y es capaz de proporcionar una señal de choque como al menos parte de la señal de carga, comprendiendo el tubo de choque (15) un cuerpo alargado hueco, dentro del cual está provisto un explosivo de tubo de choque, la detonación del cual proporciona la señal de choque, caracterizado por que la propiedad de carga está incluyendo al menos un pulso de luz de carga y, opcionalmente, una temperatura de carga, una presión de carga y/o una radiofrecuencia de carga de la señal de carga y la fuente de tensión cargable es por lo tanto sensible al pulso de luz de carga y, opcionalmente, a uno cualquiera o más de la temperatura de carga, la presión de carga y la radiofrecuencia de carga; y dentro del cuerpo alargado hueco está provisto un producto químico fotoluminiscente que proporciona el pulso de luz de carga.

2. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto químico fotoluminiscente es un producto químico fluorescente y/o fosforescente.

3. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual la fuente de tensión (12) comprende una célula fotovoltaica orgánica.

4. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual la célula fotovoltaica orgánica es una célula fotovoltaica orgánica impresa, que es impresa sobre un substrato (18) para ella con una tinta orgánica, con el substrato estando incluido, así, dentro de la cápsula del detonador.

5. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual la fuente de tensión (12) comprende un condensador y un componente de carga (12.1) que está asociado operativamente con el condensador a lo largo del camino conductor (16) del circuito de detonación, con el componente de carga (12.1) siendo eléctricamente sensible a la propiedad de carga, de tal forma que la exposición a la propiedad de carga da como resultado que el componente carga (12.1) cargue el condensador, volviendo por lo tanto al condensador capaz de generar una diferencia de potencial entre los electrodos al menos para igualar la tensión de ruptura del puente resistivo.

6. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 5, en el cual el componente de carga (12.1) comprende uno o más transistores.

7. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual la fuente de tensión (12) comprende uno o más transistores.

8. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el cual el transistor incluye un material fotosensible que es sensible al pulso de luz de carga como una función de su tensión de salida y con un cambio activado por luz en el material fotosensible con el pulso de luz de carga que da como resultado un incremento en la tensión de salida del transistor.

9. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el cual la propiedad de carga incluye la temperatura de carga, con el transistor incluyendo un material sensible a la temperatura que es sensible a la temperatura de carga como una función de su tensión de salida y con un cambio termoactivado en el material sensible a la temperatura de carga que da como resultado un incremento en la tensión de salida del transistor.

10. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el cual la propiedad de carga incluye la presión de carga, con el transistor incluyendo un material sensible a la presión que es sensible a la presión de carga como una función de su tensión de salida y con un cambio activado por presión en el material sensible a la presión de carga que da como resultado un incremento en la tensión de salida del transistor.

11. El sistema detonador (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10 inclusive, en el cual el transistor es un transistor de película delgada orgánico (OTFT) o un transistor de efecto de campo orgánico (OFET) .

12. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el transistor es un transistor impreso que está impreso sobre un substrato (18) con el substrato (18) estando así incluido dentro de la cápsula del detonador.

13. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la fuente de tensión (12) comprende dispositivo de identificación de radiofrecuencia (RFDI) activo o pasivo que es sensible, como una función de su tensión de salida, a la radiofrecuencia de carga.

14. El sistema detonador (10) de acuerdo con la reivindicación 13, en el cual la propiedad de carga incluye la radiofrecuencia de carga, con la señal de carga incluyendo una señal de radio que tiene la radiofrecuencia de carga.

15. El sistema detonador (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 inclusive, en el cual el camino conductor (16) está integrado con un substrato (18) para el mismo y el circuito de detonación comprende, así, un circuito de detonación integrado.

16. El sistema detonador de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual el camino conductor (16) está impreso sobre o grabado en el substrato (18) .

17. En un sistema detonador (10) de explosivos que comprende un detonador (11) que tiene una cápsula del detonador dentro de la cual se provee un circuito detonador que comprende un camino conductor (16) , que tiene integrado en él (i) una cabeza iniciadora (14) que comprende al menos dos electrodos conductores separados espacialmente y un puente resistivo que salva el espacio entre los electrodos y (ii) una fuente de tensión (12) cargable descargada que es eléctricamente sensible a una propiedad de carga que comprende, al menos, un pulso de luz de carga y, opcionalmente, una temperatura de carga, una presión de carga y/o una radiofrecuencia de carga, de tal forma que la exposición a la propiedad de carga carga la fuente de tensión volviendo por tanto a la fuente de tensión capaz de generar una diferencia de potencial entre los electrodos al menos para igualar la tensión de ruptura del puente resistivo; y un tubo de choque (15) que está provisto en proximidad de iniciación al detonador (11) y es capaz de proporcionar una señal de choque como al menos parte de la señal de carga, comprendiendo el tubo de choque (15) un cuerpo alargado hueco, dentro del cual está provisto un explosivo de tubo de choque, la detonación del cual proporciona la señal de choque, y un producto químico fotoluminiscente un método de operar el sistema detonador incluye cargar eléctricamente la fuente de tensión (12) mediante la iniciación del tubo de choque (15) y transmitir la señal de choque, como al menos una parte de la señal de carga, que tiene al menos el pulso de luz de carga como la propiedad de carga, a la fuente de tensión (12) ; y generar, por medio de la fuente de tensión (12) , una diferencia de potencial mayor que la tensión de ruptura del puente resistivo entre dos electrodos en el que el producto químico fotoluminiscente proporciona el pulso de luz de carga.