专利名称：防爆隔爆型放炮器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于爆破工程的起爆装置的改进，这种改进了的装置特别适用于有瓦斯(沼气)的地下采矿作业。
多年来，在露天和地下采矿工程爆破中，用电力起爆法进行爆破，占据统治地位，而目前在电力起爆系统中，晶体管型放炮器的技术结构一般是在防爆型外壳内装有电容储能装置而成(见《煤矿电工手册》，第四分册，煤炭工业出版社，12－14－5)。这种放炮器没有瓦斯闭锁功能，所以在有瓦斯、煤尘或有爆炸危险的地方使用，时常发生爆炸事故，尤其是在瓦斯矿井的炮采、炮掘工作面，放炮前或放一组炮后，有瓦斯突然涌出，达到可引爆的程度时，用现有的这种放炮器起爆，很可能造成瓦斯爆炸，给国家财产造成很大损失，给工人的生命安全带来极大威胁，使生产过程带有经常性的不安全隐患。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足，而在原有放炮器的技术基础上，新增设了若干自控防爆装置，从而提供了一种新型的放炮器。
本实用新型的主要内容是在隔爆型外壳内，新增设了瓦斯闭锁器，延时自锁灯光显示器，瓦斯传感器，电压比较器，电源逆变整流器，电源电压监视器，并且在电容储能器内串入了二极管D3、D4，其储能电容C13、C14、C15、C16采用低感电容，电感值L均小于0.1μH。
本实用新型中的瓦斯闭锁器由热敏电阻R18，稳压管WY2，开关管BG6，闭锁继电器J2，二极管D2，常开接点J21成电路连接所组成。
本实用新型中的延时自锁灯光显示器由常闭接点J22，起积分作用的电阻R4和电容C2，三极管BG4，继电器J1，电阻R5，保护二极管D1，发光二极管GD，接点J11、J12成电路连接所组成。
本实用新型中的瓦斯传感器，由载体催化元件r1，载体补偿元件r2，电阻R12、R13，电位器W4，电阻R10，电位器W2，电阻R11成电路连接所组成，并设有瓦斯模拟试验按钮K2和电阻R14。
本实用新型中的电压比较器，由运算放大器F，电位器W3，电阻R15、R16、R17，电容C4、C5成电路连接所组成。
本实用新型中的电源逆变整流器由三极管BG5，脉冲变压器B1，电阻R7、R8、R9，电容C3、整流组块ZL，电容C6，电阻R19，稳压管WY1，成电路连接所组成。
本实用新型中的电源电压监视器由充电插头CZ，电源开关K1，镉镍电池E1，电阻R1，电位器W1，三极管BG，负载热敏电阻Rt，三极管BG2、BG3及负载电阻R2、R3，以及发光二极管GD1，去耦电容C1成电路连接所组成。
本实用新型与已有放炮器相比具有的优点是该放炮器设计合理，技术先进，信号反映灵敏，调试方便。由于具有瓦斯传感、瓦斯闭锁等电路，使之在瓦斯超过1％的爆破工地具有自动闭锁和瓦斯超限显示的功能，这样防止了爆破工程的瓦斯爆炸事故，同时，由于放电速度快，发炮能力大，所以具有明显的经济效益和安全效益。
如下图1为防爆外壳结构图图2为电源电压监视器电路图图3为延时自锁灯光显示器电路图图4为电源逆变整流器电路图图5为瓦斯传感器电路图图6为电压比较器电路图图7为瓦斯闭锁器电路图图8为电容储能器电路图图9为防爆隔爆型发炮器电气原理接线图。
为了便于理解本实用新型的结构及实施该实用新型的最佳方式，下面结合有关附图加以说明图1为本实用新型的隔爆外壳结构。如图所示1为载体催化元件及隔爆网，2为瓦斯传感器腔，3为电源开关，4为电压监视灯，5为瓦斯超限显示灯，6为闭锁与自锁继电器，7为隔爆充电插孔，8为充电显示灯，9为镉镍电池腔，10为电池夹，11为放炮器引出线接线柱，12为插入式印刷电路板，13为微动开关，14为瓦斯模拟试验按钮，15为振荡器三极管，16为高压板和脉冲变压器，17为毫秒开关，18为隔爆外壳壳体，19为上盖板，20为弹簧垫圈，21为螺栓。
图5为瓦斯传感器电路，电路由载体催化元件r1和载体补偿元件r2组成两个桥臂；电阻R12和R13及电位器W4组成另外两个桥臂。电阻R10是用来补偿元件r2的工作特性的。由瓦斯整定电位器W2，取样电阻R11，瓦斯模拟试验按钮K2及电阻R14，成电路连接所组成。
该电路正常供电后，r1、r2和R12、R13、W4分别流过工作电流，当空气中没有瓦斯时，电桥处于平衡状态，a、b两点电压为零。当空气中有瓦斯后，瓦斯气体在r1表面无焰燃烧，由于高温使r1阻值增大，破坏了电桥平衡，在a、b两点有一个直流电压输出。按《煤矿安全规程》有关规定，把W2整定在1％瓦斯浓度动作值，当瓦斯浓度超过1％以后，a、b两点输出电压足以使电压比较器翻转，从而使闭锁继电器J2无电释放。
图6为电压比较器电路，它由运算放大器F，电位器W3，电阻R15、R16、R17，电容C4，C9成电路连接所组成。
该电路在运算放大器F的反相输入端“3”上，通过电位器W4，桥臂电阻R12、R13的分压，经过电阻R15加一个给定信号。在运算放大器F的同相输入端“4”上，通过电位器W2，电阻R16加一个检测信号。正常时通过调整电位器W4，在运算放大器F的反相输入端“3”上有5毫伏给定电压，经过运算放大器F的放大后在其输出端“7”输出一个5.5伏高电位，送到闭锁电路使闭锁继电器J2有电吸合。当有瓦斯气体并且超过1％以后，载体催化元件r1燃烧，电阻值迅速增大，从而使运算放大器F的同相输入端“4”加入的检测信号大于反相输入端“3”的给定信号5毫伏，经过运算放大器F放大后迅速翻转，在其输出端“7”输出一个1.5伏低电位，使闭锁电路自动闭锁，起到瓦斯闭锁作用。
图7为瓦斯闭锁器电路。由热敏电阻R18，稳压管WY2，三极管BG6，闭锁继电器J2，二极管D2，常开接点J21成电路连接所组成。
该电路正常时运算放大器F的输出端“7”输出5.5伏高电位，经过热敏电阻R18使稳压管WY2反相击穿，开关管BG6饱和导通，使闭锁继电器J2可靠吸合，其常开接点J21闭合，接通了放炮器的电容储能电路的正电源，如果把毫秒开关HK合上，电容储能电路开始充电。
当瓦斯浓度超过1％以后，运算放大器F的输出端“7”输出电位降为1.5伏，小于WY2的反相击穿电压，使三极管BG6截止，闭锁继电器J2释放，其常开接点J21打开，使电容储能电路断电，储能电容不能充电，实现了瓦斯闭锁功能。同时闭锁继电器J2的常闭接点J22闭合，实现了闭锁。
由于正常时闭锁继电器J2有电吸合，有自检作用。当瓦斯传感电路部分，电压比较电路部分及瓦斯闭锁电路部分电路本身出现故障后J2不吸合，电容储能电路不能充电，增强了瓦斯闭锁的可靠性。
图3为延时自锁灯光显示器。电路由闭锁继电器J2的常闭接点J22，起积分作用的电阻R4和电容C2及三极管BG4，继电器J1，发光二极管GD2，电阻R6，常开接点J11，常闭接点J12，起电荷释放作用的电阻R5，起保护作用的二极管D1成电路连接所组成。
该电路当瓦斯超限闭锁后，由于J21打开，储能电容不能充电，同时J22闭合，经过电阻R4向电容C2充电，经过很短时间延时使三极管BG4饱和导通，J1有电吸合。当J1吸合后J11闭合，红色发光二极管GD2发光显示瓦斯超限故障。同时J12打开使逆变整流电路，瓦斯传感电路，电压比较电路，闭锁电路，发炮储能电路全部无电实现自锁。大部分电路失去电源可节省电能。贵重的催化元件r1停止燃烧，延长了使用寿命，降低了使用维修费用。
图8为电容储能器电路。电路由三极管BG7、BG8，电阻R20、R21，二极管D3、D4，电容C7、C8、C9，与脉冲变压器B2组成振荡器；由电容C10、C11、C12，二极管D5、D6、D7、D8、D9组成倍压整流电路向储能电容器C13、C14、C15、C16充电。
正常时，闭锁继电器J2有电吸合，J12闭合，合上该电路的毫秒开关HK，振荡器把2.4伏直流电压变为500伏交流电压，然后通过倍压整流和电容储能电路充电，达到2000伏工作电压。为了防止振荡电路不起振在电路中串入了二极管D3与D4。这样不但避免了由于BG7与BG8同时导通烧毁三极管的事故，同时也扩大了三极管的利用率。
为缩短放电时间，提高放炮能力，储能电容C13、C14、C15、C16采用低感电容，其电感量小于0.1μH，这样可瞬间把储存的电荷放出去。
图4为电源逆变整流器电路，电路由三极管BG5，脉冲变压器B1，电阻R7、R8、R9、R19及电容C3、C6整流组块ZL，稳压管WY1成电路连接所组成。
这部分电路是典型的直交变换线路。该电路为电压比较电路及闭锁电路提供6V的工作电压。同时又可将瓦斯传感电路与电压比较电路的工作电源进行隔离，以消除互相之间的影响。
图2为电源电压监视器电路。电路由充电插孔CZ，电源开关K1，镉镍电池E，电阻R1与电位器W1组成取样电路，三极管BG1及其负载电阻Rt(热敏)、三极管BG2和BG3与相应的负载电阻R2、R3组成开关电路；由起显示作用的发光二极管GD1，去耦电容C1成电路连接所组成。
该电路主要功能是监视电源电压。当电源电压低于2.2伏时，绿色发光二极管GD1亮，告诉人们镉镍电池需要充电。当电源电压高于2.2伏时，绿色发光二极管不亮，告诉我们电源电池可以工作。这样，该电路不但保证了有正常的工作电压使用，也为延长电池的使用寿命提供了使用方法上的依据。
本实用新型的工作过程如下合上电源开关K1后，电压监视电路有电工作，监视电源电压。当电源电压低于2.2伏时绿色发光二极管GD1发光显示，表示镉镍电池E需要充电。
合上电源开关K1瞬间，虽然延时自锁灯光显示电路有电，但由于R4，C2的延时作用，自锁继电器J1并不吸合，其常闭接点J12闭合，使电源逆变整流电路，瓦斯传感器电路，瓦斯闭锁电路有电工作。
电源逆变整流电路有电后，通过三极管BG5，脉冲变压器B1和电阻R7、R8、R9，电容C3组成的振荡器，把2.4伏直流电变为交变脉冲电源，然后经过ZL整流组块整流，C6、R19，WY1滤波稳压，在Ucc端输出6伏直流电压。作为电压比较电路、瓦斯闭锁电路的工作电源。
在瓦斯浓度低于1％时，瓦斯传感器电路的电桥处于平衡状态，a、b两点电压为零。电压比较电路的运算放大器F输出端“7”输出5.5伏高电位，经过瓦斯闭锁电路的热敏电阻R18和稳压管WY2鉴幅使三极管BG6导通，闭锁继电器J2有电吸合，其常开接点J21闭合，接通了电容储能电路的正电源，为电容储能准备条件。同时J22打开、使延时自锁灯光显示电路停止积分延时。
需要发炮时，把毫秒开关HK扭到充电位置，开关接点1、6接通，这时振荡器振荡，在脉冲变压器B2输出端产生500伏交变脉冲电压，经过倍压整流电路向储能电容C13、C14、C15、C16充电。当四个电容充到2000伏以上时，氖管L发光显示，表示可以发炮。这时把毫秒开关HK扭到发炮位置，开关接点1、6断开，4、2瞬间接通，2000伏高压瞬间通过开关接点4、2引爆电雷管。最后毫秒开关接点1、6断开，2、4断开，4、3接通把剩余电荷经过电阻R25、R26释放。
当瓦斯浓度超过1％时，瓦斯传感器电路的电桥平衡被破坏，在a、b两点有一个直流电压输出。电压比较电路的运算放大器F输出端“7”输出1.5伏低电位，小于稳压管WY2的反相击穿电压，三极管BG6截止，闭锁继电器J2释放，其常开接点J21打开，电容储能电路失去正电源，不能充电，实现了瓦斯自动闭锁作用。同时闭锁继电器J2在延时自锁灯光显示电路的常闭接点J22闭合，经过R4、C2的延时使三极管BG4饱和导通，自锁继电器J1有电吸合，其常闭接点J12打开，切断了电源逆变电路，瓦斯传感器电路，电压比较电路，瓦斯闭锁电路的工作电源，使其自锁。自锁继电器J1吸合后，其常开接点J11闭合，发光二极管GD2发光显示瓦斯超限。起到防爆作用。
为了随时检验放炮器的瓦斯闭锁与自锁功能，设有瓦斯模拟试验按钮K2，试验时按动按钮K2，经过电阻R14破坏了瓦斯传感电路电桥平衡，使电压比较电路翻转，实现闭锁、自锁、并发光显示。
该放炮器电源E为充电式镉镍电池，充一次电可以放炮80次以上。充电时要利用专用充电器经过充电插孔CZ向电池充电，电池充满后充电器自动停电并显示。
权利要求1.一种防爆隔爆型放炮器，包括隔爆型的防爆外壳，电容储能器，其特征在于新增设了瓦斯传感器，电压比较器，瓦斯闭锁器，延时自锁灯光显示器，电源逆变整流器，电源电压监视器，并在电容储能器内串入了二极管D3、D4，且储能电容C13、C14、C15、C16采用低感电容，电感值L均小于0.1μH。
2.按权利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特征在于瓦斯闭锁器由热敏电阻R18，稳压管WY2，开关管BG6，闭锁继电器J2，二极管D2、常开接点J21成电路连接所组成。
3.按权利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特征在于延时自锁灯光显示器由常闭接点J22，起积分作用的电阻R4和电容C2，三极管BG4，继电器J1，电阻R5，保护二极管D1，发光二极管GD，接点J11、J12成电路连接所组成。
4.按权利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，具特征在于瓦斯传感器由载体催化元件r1，载体补偿元件r2，电阻R12、R13，电位器W4，电阻R10，电位器W2，电阻R11成电路连接所组成，并设有瓦斯模拟试验按钮K2和电阻R14。
5.按权利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特征在于电压比较器由运算放大器F，电位器W3，电阻R15、R16、R17，电容C4、C5成电路连接所组成。
6.按权利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特征在于电源逆变整流器由三极管BG5，脉冲变压器B1，电阻R7、R8、R9，电容C3，整流组块ZL，电容C6，电阻R19，稳压管WY1，成电路连接所组成。
7.按权利要求1所述的防爆隔爆型放炮器，其特征在于电源电压监视器由充电插头GZ，电源开关K1，镉镍电池E1，电阻R1，电位器W1，三极管BG1，负载热敏电阻Rt，三极管BG2、BG3及负载电阻R2、R3，以及发光二极管GD1，去耦电容C1成电路连接所组成。
专利摘要防爆隔爆型放炮器属于一种用于爆破工程的起爆装置的改进。这种装置有瓦斯传感、瓦斯闭锁等自控系统，使之在瓦斯超过1％的爆破工地具有自动闭锁和瓦斯超限显示功能，同时该装置放电速度快，发炮能力大，信号反映灵敏，调试方便。
文档编号E21F5/00GK2031838SQ8820634
公开日1989年2月1日 申请日期1988年6月3日 优先权日1988年6月3日
发明者李孝杰, 李恩 申请人:双鸭山矿务局职工工学院