无起爆药电子雷管系统
阅读说明：本技术 无起爆药电子雷管系统 (Electronic detonator system without initiating explosive ) 是由 郭建国 任流润 于 2021-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明无起爆药电子雷管系统,属于无起爆药电子雷管系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种无起爆药电子雷管系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括无起爆药雷管和三通连接器,无起爆药雷管通过卡腰与储能驱动电路塑封体密封连接,在三通连接器的两端设置有外螺纹,三通连接器与设置有相应内螺纹的总线插座螺帽相连,在三通连接器的内部安装有高压充电起爆控制电路板或高压充电稳压数码通信电路板,总线插座螺帽通过公插针与连接起爆器总线相连；储能驱动电路塑封体内部还塑封有延时驱动电路,延时驱动电路的输出端外接雷管脚线与高压充电起爆控制电路板或高压充电稳压通信电路板的输入端相连；本发明应用于电子雷管。(The invention relates to a priming-free electronic detonator system, belonging to the technical field of priming-free electronic detonator systems; the technical problem to be solved is as follows: the improvement of the hardware structure of the electronic detonator system without the initiating explosive is provided; the technical scheme for solving the technical problem is as follows: the device comprises a detonator without initiating explosive and a three-way connector, wherein the detonator without initiating explosive is hermetically connected with an energy storage driving circuit plastic package body through a clamping waist, external threads are arranged at two ends of the three-way connector, the three-way connector is connected with a bus socket nut provided with corresponding internal threads, a high-voltage charging initiation control circuit board or a high-voltage charging voltage-stabilizing digital communication circuit board is arranged in the three-way connector, and the bus socket nut is connected with a bus of the connecting initiator through a male contact pin; the energy storage driving circuit plastic package body is also internally and plastically packaged with a delay driving circuit, and the output end of the delay driving circuit is externally connected with a detonator leg wire and is connected with the input end of a high-voltage charging detonation control circuit board or a high-voltage charging voltage-stabilizing communication circuit board; the invention is applied to the electronic detonator.)
技术领域
本发明无起爆药电子雷管系统，属于无起爆药电子雷管系统技术领域。
背景技术
如图1所示，目前使用的数码电子雷管采用低电压电容储能驱动有起爆药装药结构，该电子雷管内的控制电路板上焊接有小直径(直径≤6mm)低电压≤25V的储能电容、数码电路和点火元件，三者集成的电子模块安装在同口径(内径=6mm)的金属雷管壳内，电子模块引出一根塑料脚线，脚线中包裹有二芯绝缘的铜导线与另一端连接有上盒体与下盒体的两线制接线夹，二芯脚线通过两线制接线夹上盒体与下盒体之间活动件卡压两线制现场总线进行电气连接，再将两线制现场总线与起爆器相连接。
如图2所示，现有数码电子雷管系统由金属雷管壳10、一级猛炸药20、二极猛炸药30、起爆药40、加强帽50、传火空腔60、电阻丝点火头70、控制电路板80、塑料封头90、脚线100、两线制接线夹110、两线制现场总线120所组成；需要指出的是：所述的控制电路板80上集成全部数码电路和低电压储能电容器，并制作成小直径可装在雷管壳内的一体化电路模块，该一体化电路模块的供电电压≤25V；该类型数码电子雷管工作机理都是采用“燃烧转爆轰”机理，主要由低电压电容储能在电阻丝点火头70中放电加热点燃火药→火焰通过传火空腔60→经加强帽50中心小孔点燃起爆药40→起爆药40燃烧转爆轰→初始爆轰波激发二极猛炸药30爆轰→爆轰波再通过一级猛炸药20输出强爆轰波，其中电阻丝点火头70和加强帽50之间有一段没有装药的传火空腔60，其加强帽50内装填有机械感度极高起爆药40（如：硝酸肼镍或二硝基重氮酚），这种装填有起爆药装药结构的电子雷管是一种高危险产品，该种装有起爆药装药结构的电子雷管在日常生产、运输、储存、爆破工程使用过程中极易发生爆炸事故，存在安全隐患。
发明内容
本发明为了克服有起爆药数码电子雷管存在安全隐患，以及现有的数码雷管中控制电路板集成全部数码电路和低电压储能电容器无法进行高电压供电的不足，所要解决的技术问题为：提供一种无起爆药电子雷管系统硬件结构的改进。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：无起爆药电子雷管系统，包括无起爆药雷管和三通连接器，所述无起爆药雷管通过卡腰与储能驱动电路塑封体密封连接，所述三通连接器为两端和中部开口的空心件，其中两端用于接入连接起爆器总线，中部用于接入雷管脚线；
在三通连接器的两端设置有外螺纹，所述三通连接器与设置有相应内螺纹的总线插座螺帽相连，在三通连接器的内部安装有起爆控制电路板或稳压通信电路板，所述总线插座螺帽通过公插针与连接起爆器总线相连；
在三通连接器的中部开口处设置有脚线连接体，所述储能驱动电路塑封体内部还塑封有延时驱动电路，所述延时驱动电路的输出端外接雷管脚线，所述雷管脚线通过三通连接器的脚线连接体与起爆控制电路板或稳压通信电路板的输入端相连；
所述无起爆药雷管内部的装药结构为：
所述无起爆药雷管由内向外依次设置有第一级猛炸药、第二级猛炸药、加强帽、第三级猛炸药，所述储能驱动电路塑封体中设置有等离子点火具、控制电路板、储能电容器；
所述控制电路板为条形控制电路板，所述控制电路板向外延伸端的两面设置有覆铜箔面，该覆铜箔面与等离子点火具外侧面A的覆铜箔面电极垂直焊接，所述等离子点火具的内侧面B与第三级猛炸药的药面紧贴安装。
所述等离子点火具具体为双面覆盖有铜箔的印刷电路板；
在印刷电路板的外侧面A上对称刻蚀有一对覆铜箔的e1、e2面、并在覆铜箔的e1、e2面上刻蚀有金属焊盘孔；
在印刷电路板的内侧面B上对称刻蚀有一对覆铜箔的e3、e4面、所述覆铜箔的e3、e4面之间通过铜桥箔线相连；
所述覆铜箔的e1、e2面通过金属焊盘孔相对应与覆铜箔的e3、e4面电气连接。
在控制电路板上具体焊接的是模拟延时驱动电路，所述模拟延时驱动电路的输出端通过雷管脚线与起爆控制电路板的输入端相连；
所述模拟延时驱动电路中设置有驱动芯片IC1、高压场效应管U1、二极管D1、限流电阻R1、电阻R2、延时电阻Rt、延时电容Ct、高压电容Cg；
所述模拟延时驱动电路的输出端子为VH、VFB、GND，将各输出端子经包裹三芯绝缘导线电气连接后作为雷管脚线，包裹三芯绝缘导线的雷管脚线相对应连接起爆控制电路板中的输入端子b1、b3、b2，所述起爆控制电路板中设置有插针端子a1、a3、a2，将插针端子a1、a3、a2分别对应连接起爆控制电路板的总线插座螺帽，并将总线插座螺帽与连接起爆器总线相连。
选用延时电阻Rt阻值与延时电容Ct阻值的乘积组成延时时间T，选择不同的延时时间T值，作为模拟电路延时电子雷管不同的延时段别T；
所述的模拟电路延时段别的设定，从瞬时0秒，延时1ms±1%、5ms±1%、10ms±1%、15ms±1%、20ms±1%、25ms±1%、……、秒±1%、分±1%，固化设定生产不同段别T的模拟电路延时电子雷管；
高压充电电压取值范围为VH=40V～150V。
在控制电路板上具体焊接的是数码延时驱动电路，所述数码延时驱动电路的输出端通过雷管脚线与稳压通信电路板的输入端相连；
所述数码延时驱动电路中设置有驱动芯片IC2、高压场效应管U2、二极管D2、限流电阻R3、电阻R4、高压电容Cg；
所述数码延时驱动电路的输出端子为VH、Vcc、GND，将各输出端子经包裹三芯绝缘导线电气连接后作为雷管脚线，包裹三芯绝缘导线的雷管脚线相对应连接稳压通信电路板中的输入端子d1、d3、d2，所述稳压通信电路板中设置有插针端子c1、c2，将插针端子c1、c2分别对应连接稳压通信电路板的总线插座螺帽，并将总线插座螺帽与连接起爆器总线相连。
所述数码延时驱动电路中的数码电路延时时间为T，是通过程序设定可以1ms、2ms、3ms……秒级任意设定；
高压充电电压取值范围为VH=40V～150V。
所述第一级猛炸药、第二级猛炸药、第三级猛炸药具体为黑索金RDX，或为太安PETN。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供无起爆药电子雷管系统，为了避免电子雷管中装填起爆药，采用高电压电容储能的电能在等离子点火具中放电，瞬时产生高能量的等离子冲击波，并由该等离子冲击波直接激发猛炸药形成爆轰的工作机理，是一种“等离子冲击波转爆轰”机理的无起爆药装药结构的电子雷管，作为无起爆药的电子雷管，相较传统的起爆药雷管在生产、运输、储存、爆破过程中更加安全，且安装使用方便，引爆控制更加准确。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为现有有起爆药电子雷管系统的结构示意图；
图2为现有有起爆药电子雷管内部的结构示意图；
图3为本发明无起爆药电子雷管系统的结构示意图；
图4为本发明无起爆药电子雷管内部的结构示意图；
图5为图4中等离子点火具A面的结构示意图；
图6为图4中等离子点火具B面的结构示意图；
图7为本发明控制电路板的焊接结构示意图；
图8为图7中C-C截面图；
图9为图7中等离子点火具E面的结构示意图；
图10为图7的俯视图；
图11为本发明电子雷管内部模拟电路的结构示意图；
图12为本发明电子雷管内部数码电路的结构示意图；
在图1和图2中：
10为金属雷管壳、90为塑料封头、100为脚线、110为两线制接线夹、120为两线制现场总线、20为一级猛炸药、30为二极猛炸药、40为起爆药、50为加强帽、60为传火空腔、70为电阻丝点火头、80为控制电路板；
在图3至图12中：
图中：200为无起爆药基础雷管、300为储能驱动电路塑封体、400为雷管脚线、500为防水型三通电子连接器、510为起爆控制电路板、520为稳压通信电路板、501为总线插座螺帽、502为连接起爆器总线；
201为第一级猛炸药、202为第二级猛炸药、203为加强帽、204为第三级猛炸药、205为卡腰；
300为储能驱动电路塑封体、301为等离子点火具、302为控制电路板、303为储能电容器、310为覆铜箔的e1、e2面、311为金属焊盘孔、312为铜桥箔线、313为覆铜箔的e3、e4面、400为雷管脚线；
304为模拟延时驱动电路、305为数码延时驱动电路。
具体实施方式
如图3至图12所示，本发明提供的无起爆药电子雷管采用高电压（150V≥VH≥40V）储能电容器、等离子点火具和控制电路板集成注塑为一体，与无起爆药基础雷管进行组装，进而形成无起爆药电子雷管；所述的控制电路板上焊接有模拟延时驱动电路或数码延时驱动电路；
如图4所示，是本发明提供的无起爆药电子雷管结构图，其包括：无起爆药基础雷管200、第一级猛炸药201、第二级猛炸药202、加强帽203、第三级猛炸药204、卡腰205、电容储能电子驱动电路塑封体、等离子点火具301、控制电路板302、储能电容器303、雷管脚线400所组成；所述的从第一级至第三级猛炸药是黑索金（RDX）或是太安（PETN）；所述的电容储能电子驱动电路塑封体内部塑封有等离子点火具301、控制电路板302、储能电容器303；所述的控制电路板302上焊接有模拟延时驱动电路或数码延时驱动电路；所述的等离子点火具301的等离子体发火端面（B）和第三级猛炸药204药面相互紧贴无空隙安装；上述的无起爆药基础雷管和电容储能驱动电路塑封体通过卡腰205密封连接成一体化的无起爆药电子雷管。
如图5和图6所示，是本发明提供的等离子点火具结构图，等离子点火具采用双面覆铜箔印刷电路板制作而成；印刷电路板A面有对称的覆铜箔e1、e2面310、金属焊盘孔；印刷电路板B面有对称的覆铜箔e3、e4面313、微米数量级线宽铜桥箔线；所述的印刷电路板A覆铜箔e1、e2面的金属焊盘孔对应和印刷电路板B覆铜箔e3、e4面电气相连。
如图7所示，具体为本发明电子雷管中等离子点火具与控制电路板焊接连接图；所述控制电路板302较窄尺寸一端的两面覆铜箔面相对应和等离子点火具301的A面e1、e2覆铜面电极垂直焊接连接；图10是控制电路板302的俯视图，图中的标记F是等离子点火具301的A面e1、e2覆铜箔310和控制电路板302的双面覆铜箔面焊接焊锡堆积区；图8中的标记D是控制电路板302的D-D剖面图；图9中的标记E是等离子点火具301的B面视图；
本发明提供两种无起爆药电子雷管实施例，具体为：模拟电路延时控制的电子雷管和数码电路延时控制的电子雷管，这两者电子雷管的基础结构均如图4所示，其内部均塑封有等离子点火具301、控制电路板302、高压电容器303所组成的电路，其中控制电路板302分别焊接的是模拟延时驱动电路和数码延时驱动电路。
实施例1，如图11所示的无起爆药模拟电路延时电子雷管系统电路原理框图，该系统电路原理框图共分两部分，一部分是塑封体内部控制电路板302焊接的是模拟延时驱动电路304，其包括：RLR763-1模拟电路延时驱动芯片IC1、高压场效应管U1、二极管D1、限流电阻R1、电阻R2、延时电阻Rt、延时电容Ct、高压电容Cg、等离子点火具DHJ所组成的无起爆药模拟电路延时电子雷管部分；另一部分是三通电子连接器500内部高压充电起爆控制控制电路板；所述的塑封体中控制电路板302的VH、VFB、GND端子，通过包裹三芯绝缘导线的脚线，对应连接三通电子连接器内部高压充电起爆控制控制电路板510中的b1、b3、b2端子，控制电路板510中有a1、a3、a2插针端子，a1、a3、a2插针相对应连接三线制总线插座螺帽，一根总线包裹三芯绝缘导线连接三线制起爆器组成无起爆药模拟电路延时电子雷管系统。
具体的，所述模拟延时驱动电路304的电路结构为：
所述延时驱动芯片IC1的Vrc端与延时电阻Rt的一端相连，所述延时驱动芯片IC1的Vref端并接延时电阻Rt的另一端后与延时电容Ct的一端相连，所述延时驱动芯片IC1的Vk端并接电阻R2的一端后与高压场效应管U1的栅极相连，所述高压场效应管U1的漏极并接二极管D1的正极、限流电阻R1的一端后与等离子点火具DHJ的一个电极相连；所述高压场效应管U1的源极分别并接电阻R2的另一端，延时电容Ct的另一端，延时驱动芯片IC1的GND端后与高压电容Cg的负极相连，所述高压电容Cg的正极与等离子点火具DHJ的另一个电极相连；所述限流电阻R1的另一端、延时驱动芯片IC1的VFB端，延时驱动芯片IC1的GND端分别与雷管脚线400相连。
所述的延时电阻Rt值和延时电容Ct值的乘积组成延时时间T，选择不同的RtCt值，作为模拟电路延时电子雷管不同的延时段别T；所述的模拟电路延时段别的设定，可以从瞬时0秒，延时1ms±1%、5ms±1%、10ms±1%、15ms±1%、20ms±1%、25ms±1%、……、秒±1%、分±1%设定，生产不同段别T的无起爆药模拟电路延时电子雷管；所述高压充电电压范围40V≤VH≤150V；所述的RLR763-1模拟电路延时驱动芯片IC1的VFB端是触发信号输入端，当VFB端有触发信号高电平时，Vrc输出高电平通过电阻Rt给电容Ct充电，电容Ct充电的电压值升到Vref时，Vk输出高电平触发场效应管的栅极G，使场效应管的漏极D和源极S瞬时导通，高压电容器Cg储能的电能瞬时在等离子点火具中放电产生等离子冲击波激发第三级猛炸药204爆轰，并使第二级猛炸药202和第一级猛炸药201产生强暴轰输出。
实施例2，如图12所示的无起爆药数码电路延时电子雷管系统电路原理框图，该系统电路原理框图共分两部分，一部分是塑封体内部控制电路板302焊接的是数码延时驱动电路305，其包括：RLR763-2数码电路延时驱动芯片IC2、高压场效应管U2、二极管D2、限流电阻R3、电阻R4、高压电容Cg、等离子点火具DHJ所组成的无起爆药数码电路延时电子雷管部分电路；另一部分是三通电子连接器500内部高压充电低压稳压数字通信控制电路板520；所述的塑封体中数码延时驱动电路305的VH、Vcc、GND端子，通过包裹三芯绝缘导线的脚线，对应连接三通电子连接器500内部高压充电低压稳压数字通信控制电路板520中的d1、d3、d2端子，控制电路板520中有c1、c2插针端子，c1、c2插针相对应连接两线制总线插座螺帽，一根总线包裹两芯绝缘导线连接两线制起爆器组成无起爆药数码电路延时电子雷管系统。
具体的，所述数码延时驱动电路305的电路结构为：
所述延时驱动芯片IC2的VD端与二极管D2的负极相连，所述二极管D2的正极分别并接高压场效应管U2的漏极，限流电阻R3的一端后与等离子点火具DHJ的一个电极相连；所述延时驱动芯片IC2的Vk端并接电阻R4的一端后与高压场效应管U2的栅极相连，所述高压场效应管U2的源极分别并接电阻R4的另一端，延时驱动芯片IC2的GND端后与高压电容Cg的负极相连，所述高压电容Cg的正极与等离子点火具DHJ的另一个电极相连；所述限流电阻R3的另一端，延时驱动芯片IC2的Vcc端，延时驱动芯片IC2的GND端分别与雷管脚线400相连。
所述的数码电路延时时间T，是通过程序设定可以1ms ……秒级任意设定；所述高压充电电压范围40V≤VH≤150V；所述的RLR763-2数码电路延时驱动芯片IC2是通过程序设定延时时间存储在寄存器中，IC2的Vcc、GND端是通过两线制起爆器下达起爆电压调制信号输入给IC2芯片，IC2芯片接收起爆指令并根据设定的延时时间进行计数，计数的时间为延时时间，Vk输出高电平触发场效应管的栅极G，使场效应管的漏极D和源极S瞬时导通，高压电容器Cg储能的电能瞬时在等离子点火具中放电产生等离子冲击波激发第三级猛炸药204爆轰，并使第二级猛炸药202和第一级猛炸药201产生强暴轰输出。
关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、相互间连接方式以及，由上述技术特征带来的常规使用方法、可预期技术效果，除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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