Colpo di fuoco elettrico nelle miniere (con diagramma)

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Introduzione al tiro con elettroshock nelle miniere 2. Murston Excelsior, ME12, MK2 Exploder 3. Test di un apparecchio a fuoco multiplo 4. Cavi per sparare con il colpo.

Introduzione al tiro elettrico nelle miniere:

Un'altra importante funzione degli ingegneri elettronici nelle miniere è la sparatoria. Ora vediamo cosa spara sparando. I principi di base della sparatoria sono che, un buco si stia bucando nel carbone o nella pietra, si inseriscono l'esplosivo e il detonatore e il foro è sigillato.

Quindi una batteria di accensione elettrica è collegata ai cavi del detonatore e, quando tutte le precauzioni di sicurezza sono state prese, la batteria viene azionata. Una corrente viene fatta fluire attraverso il detonatore che spara e quindi innesca l'esplosivo.

Ora come funziona?

Un detonatore elettrico per l'uso nelle miniere è costituito da un sottile tubo di rame, chiuso a un'estremità, contenente una carica di base, una carica di innesco e una testa di fusione. L'estremità aperta del tubo è sigillata con un tappo in neoprene attraverso il quale passano i fili principali del gruppo testa-fusibile. Fig. 17.1 spiega questo. Infatti, la testa del fusibile elettrico è costituita da due lamine metalliche separate da uno strato di isolamento.

La figura 17.2 mostra la disposizione in dettaglio. Qui in questa figura vediamo che i fili principali sono saldati alla base delle bobine e un filo molto sottile collega le loro punte. Intorno a questo filo, si forma un letto di composizione di accensione che di solito è costituito da più strati, lo strato più interno essendo facilmente infiammabile dal calore.

La resistenza della sola testa del fusibile, senza fili conduttori, è solitamente mantenuta tra i limiti di 0, 9 e 1, 6 ohm.

La resistenza del detonatore, completa dei fili conduttori, varia leggermente in base alla lunghezza dei fili conduttori. Con sei piedi (circa 2 m) di filo conduttore, la resistenza sarebbe compresa tra 1, 3 ohm e 2, 6 ohm.

Infatti, per sparare un detonatore è necessaria una quantità minima definita di energia elettrica, ed in pratica è richiesta una corrente di 0, 5 amp per 50 millisecondi, sebbene nel fuoco a più colpi la corrente minima raccomandata per l'accensione dei detonatori sia in l'ordine di 1, 4 amp a 42 volt con una resistenza del circuito di 30 ohm.

La potenza istantanea in tale circuito è ovviamente superiore a quella normalmente accettata per i circuiti IS (circuiti intrinsecamente sicuri), e devono essere prese altre precauzioni. La precauzione fondamentale è, ovviamente, controllare il metano prima di sparare, ma ulteriori salvaguardie sono incorporate nell'excoder stesso.

Tuttavia, va ricordato che prima che un detonatore possa essere sparato, la testa del fusibile deve essere attraversata dalla corrente per un periodo di tempo minimo, di solito dell'ordine di alcuni millisecondi durante il quale il filo del ponte si riscalda fino a una temperatura a cui la composizione sensibile della miccia si accende e così spara il detonatore.

Questo tempo minimo può essere definito il tempo di eccitazione che varierà leggermente in pratica a causa di leggere variazioni di fabbricazione. La figura 17.3 illustra chiaramente le caratteristiche temporali per la sequenza di accensione del detonatore.

Quando le testate dei fusibili nel detonatore hanno ricevuto la minima corrente, un ulteriore breve periodo di tempo deve scadere affinché l'accensione si diffonda attraverso la testina del fusibile e accenda la carica di innesco. Il tempo dall'applicazione corrente all'accensione della carica di adescamento è noto come tempo di ritardo ed è più lungo del tempo di eccitazione.

L'accensione della carica di innesco provoca la rottura del filo del ponte se questo non si è già verificato a causa della fusione. L'accensione della carica di innesco provoca l'accensione della carica di base dopo un ulteriore periodo di tempo, noto come tempo di induzione, ea questo punto il detonatore esplode. Questo può anche essere chiamato il tempo di esplosione definitivo.

Sappiamo che per tutti i detonatori che sparano a colpi multipli, il tempo di ritardo più breve di ognuno deve superare il tempo di eccitazione più lungo di tutti, per garantire che ognuno dei detonatori riceva la quota totale di energia elettrica necessaria per causarne accensione, prima che uno di loro abbia completato il tempo di ritardo e rotto il circuito.

Oggigiorno, nelle moderne industrie minerarie, gli esplosivi a colpo singolo di Little Demon non vengono utilizzati in modo così estensivo come nei primi tempi. Tuttavia, la sua posizione è stata generalmente presa dall'esplodere Murston Excelsior ME 12, MK 2 12-shot, che è adatto anche per sparare colpi singoli.

In effetti, vediamo che gli esplosori Little Demon e Schaffler ottengono la loro energia da un magnete azionato a mano, mentre i Murston Excelsior 12-shot, derivano la loro energia da un condensatore, che viene scaricato nel circuito di accensione dopo essere stato caricato da un generatore azionato a mano.

Poiché l'esplosivo a 12 slot di Murston Excelsior è ampiamente utilizzato nelle miniere moderne, di seguito viene fornita una descrizione dei principi di funzionamento e metodo di prova.

Murston Excelsior, ME12, MK2 Exploder:

Questo tipo di esplosivo utilizza una batteria ricaricabile al cadmio al nichel da 6 volt come fonte di alimentazione per tutti i circuiti. Un piccolo fusibile a cartuccia è collegato nel cablaggio ai terminali della batteria per offrire protezione da eventuali cortocircuiti.

In Fig. 17.4. un diagramma schematico è mostrato. Qui vediamo che viene fornito un circuito di controllo della resistenza per consentire di testare il circuito esterno completo prima di sparare. Questo è costituito da un circuito a transistor ed è alimentato direttamente dalla batteria. Ruotando la cottura in senso antiorario, SW 1 viene commutato nella posizione No. 2.

La batteria è collegata al circuito di controllo della resistenza, il circuito di controllo è collegato ai terminali dell'espulsore e i circuiti di accensione principali sono resi inoperativi dal cortocircuito del condensatore principale. Il pulsante di accensione SW 2 è aperto a questo punto e assicura che il circuito di accensione sia isolato.

Tuttavia, supponiamo, se la resistenza totale del giro di colpi e del cavo di sparo è di 30 ohm o meno, il circuito a transistor amplierà la luce ambra; se non si ottiene luce ambra, il circuito è considerato inadatto per l'accensione.

Nella figura, il convertitore cc comprende un oscillatore a transistor, un trasformatore incrementatore e un raddrizzatore a ponte. L'uscita cc a circuito aperto, che può essere di circa 200 volt, viene applicata al condensatore e quando la tensione combinata raggiunge 150/160 volt, la lampada al neon si accenderà indicando che il condensatore è completamente carico e l'accensione può avvenire premendo il pulsante di accensione 'pulsante SW 2.

Per caricare il condensatore è necessario un tempo di ricarica di circa 5/6 secondi. Il condensatore caricato viene quindi scaricato nel circuito di accensione premendo il pulsante SW 2, che accende gli esplosivi.

Nella figura 17.4, il circuito di controllo corrente misura la caduta di volt in un resistore collegato in serie con il circuito principale, confronta questa caduta di volt con una tensione standard derivata da un diodo zener e provoca una derivazione di corrente superiore a 1, 5 ampere, piuttosto di flusso nel circuito esterno.

Tuttavia, la conclusione dell'impulso di uscita viene ottenuta mediante l'uso di un raddrizzatore controllato al silicio (SCR) collegato attraverso il condensatore. Questo SCR può essere attivato con diversi mezzi e, una volta attivato, cortocircuito il condensatore, scaricando tutta l'energia residua.

L'SCR viene attivato da uno qualsiasi dei quattro dispositivi A, B, C e D come mostrato in Fig. 17.4.

A. Pre-cottura (se il pulsante di accensione viene premuto prima che la lampada al neon colpisca)

B. Tempo (dopo l'intervallo di circa 4 millisecondi)

C. Sovratensione (se la tensione che appare ai terminali supera i 60 volt)

D. Sovracorrente (se la corrente nel circuito di accensione supera i 2 amp).

Tra i quattro metodi sopra descritti per l'attivazione dell'SCR, solo uno è normale, ovvero la conclusione del ciclo di accensione dopo 4 millisecondi. Gli altri tre metodi impediscono l'attivazione del fuoco se si verifica un'anomalia circuitale.

A causa della caratteristica del "Tempo di eccitazione" esibito dai detonatori, è possibile interrompere il processo di cottura a condizione che sia fatto abbastanza presto. In pratica, esiste un margine di sicurezza sufficiente se la corrente o la tensione ai terminali dell'espulsore ritorna a zero entro 0, 8 millisecondi.

La normale velocità di aumento della corrente e della tensione è controllata all'interno dell'excodice ed è sufficiente per raggiungere il valore massimo entro circa 0, 4 millisecondi. Ciò consente al tempo per i circuiti di sovratensione o sovracorrente di monitorare i parametri rilevanti e attivare l'SCR, se necessario, entro il periodo di 0, 8 millisecondi.

Test di apparecchi per il tiro multiplo :

Tutte le attrezzature di sparatoria multipla sono testate utilizzando apparecchi approvati. Il tester Beethoven è un dispositivo adatto per il collegamento diretto ai terminali degli esplosivi. Due terminali caricati a molla sono dotati di una bobina di filo di platino con diametro di 0, 0016 pollici (0, 406 mm).

Il filo è teso tra i terminali, la maniglia dell'espulsore è girata fino a quando il condensatore è carico e la lampada al neon si accende. Quindi viene premuto il pulsante di accensione.

L'esplosore è soddisfacente se il filo si rompe dopo ognuno dei dieci tentativi consecutivi. Questo test, come per tutte le altre batterie di accensione multi-colpo, deve essere effettuato in superficie a intervalli non superiori a sette giorni.

È inoltre richiesto che tutti gli apparecchi di cottura a più colpi vengano accuratamente puliti e revisionati dal produttore o da una persona nominata dal gestore presso la miniera o in un'officina autorizzata. Entrambi gli esplosori di Schaffler (cioè il tipo 350, 25 colpi, il tipo 750, 100 colpi) sono testati da un tester di esplosivo a 6 colpi modificato. L'esplosore a 6 colpi, per inciso, è stato sostituito dall'esplodere a 12 colpi.

Il dispositivo di test incorpora sei clip metalliche collegate in serie e progettate per contenere una testa fusibile Testex, che è la testa del fusibile del detonatore come descritto sopra. Un sottile filo è teso tra due morsetti in modo tale che il filo sia vicino o in contatto con le teste dei fusibili.

La disposizione in serie del filo delle alette e la testa del fusibile Testex sono collegate ai due terminali di uscita tramite un resistore di serie non induttivo. Il resistore non induttivo è incluso per equiparare la resistenza totale del circuito, incluse le sei teste fusibili a quella di un normale circuito di accensione.

Il valore del resistore per l'esploditore 350 a 25 colpi è di 60 ohm, e per l'esploditore di tipo 750 è 240 ohm. Due serie di terminali sono contrassegnate da 25 scatti e 100 scatti con un'ulteriore coppia di ohmmetro marcato.

Cavi per Shot-Firing:

Consideriamo ora i cavi generalmente utilizzati per sparare. Generalmente, un cavo approvato per la cottura a colpo singolo è di tipo a due fili, di colore giallo e consiste in conduttori di rame intrecciati di sezione trasversale non inferiore a 0.0009 pollici quadrati. I cavi approvati per la cottura a fuoco singolo o multiplo possono essere a due anime o a singolo core.

In entrambi i casi è di colore bianco, i due nuclei hanno conduttori di rame intrecciati di sezione trasversale non inferiore a 0, 0015 pollici quadrati, e i conduttori a nucleo singolo aventi un'area di sezione trasversale non inferiore a 0, 003 pollici quadrati.

Dato che il bianco gemello può essere utilizzato sia per la cottura a fuoco singolo che a fuoco multiplo, questo è solitamente accettato come cavo standard per sparare. Uno dei requisiti per l'uso del cavo per la cottura multi-colpo è che deve essere libero da giunzioni a meno che non siano giunti correttamente realizzati e siano stati vulcanizzati o stampati correttamente in modo efficiente.