Пьезоэлектрический взрывной испытатель ВИО-1

Одно из основных условий обеспечения безотказного и безопасного электровзрывания — своевременная проверка исправности отдельных электродетонаторов и электровзрывной цепи в целом. Согласно требованиям § 322 «Правил технической эксплуатации рудников, приисков и шахт» перед взрыванием необходимо проверять целость электровзрывной сети при помощи специального прибора — взрывного испытателя.

Основное требование к конструкции и устройству такого прибора заключается в том, что величина тока, протекающего в электровзрывной цепи, при пользовании прибором должна быть, возможно, меньше величины тока, могущего вызвать взрыв электродетонатора или понижение его чувствительности в результате «тренировки» током. В соответствии с § 252 «Правил безопасности при ведении взрывных работ в горной промышленности» и § 317 «Правил технической эксплуатации рудников, приисков и шахт» величина этого тока не должна превышать 50 м.

Недостаток известных до настоящего времени взрывных испытателей — применение в них сухой батарейки, требующей замены после разрядки.

Наличие сравнительно большого запаса энергии в источнике тока требует применения добавочных сопротивлений для ограничения испытательного тока до 50 м. При этом, в случае неправильного обращения или неисправности прибора (короткое замыкание внутри прибора) не исключается возможность взрыва электродетонаторов. В связи с этим возникает необходимость во взрывобезопасной конструкции, что увеличивает вес и стоимость прибора.

Применение ограничительных сопротивлений чрезмерно расширяет пределы измерение, чему способствует и уменьшение с течением времени напряжения источников тока, в результате существующие взрывные испытатели фиксируют проводимость цепи даже при недопустимо больших значениях сопротивления, достигающих 1000 ом и более.

Кроме того, применяемые во взрывных испытателях стрелочные измерительные приборы в тяжелых условиях эксплуатации быстро повреждаются и выходят из строя.

Вследствие указанного взрывные испытатели не нашли широкого распространения в промышленности.

Чтобы устранить эти недостатки и обеспечить широкое внедрение взрывных испытателей в практику взрывания, автор статьи предложил простой прибор карманного типа, основанный на использовании прямого пьезоэффекта, т.е. свойства электризации поверхностей некоторых кристаллов при их сжатии в определенных направлениях.

В качестве генератора тока в пьезоэлектрическом взрывном испытателе используется пьезокристалл, а в качестве индикатора — малогабаритная неоновая лампочка. При воздействии ударника на пьезоэлемент в последнем возникает импульс ЭДС, достаточный для вспышки неоновой лампочки при исправном состоянии проверяемой цепи.

Проверяемая электровзрывная цепь присоединяется к зажимам прибора. В приборе предусмотрен пружинный молоточек, закрепленный в шарнире, и оттягиваемый нормально пружиной.

Для приведения прибора в действие надо нажать кнопку и резко ее отпустить. При отпускании кнопки молоточек ударит по пьезоэлементу и приведет его в колебание. В результате, вибрации в пьезоэлементе возникает импульс ЭДС, достаточный для отчетливой вспышки неоновой лампочки.

При наличии обрывов в электровзрывной цепи ток через неоновую лампочку не проходит, что свидетельствует о неисправности цепи или отсутствии соединений в ней.

Недостаток указанной схемы в том, что вследствие большого внутреннего сопротивления пьезоэлемента и малого тока свечения неоновой лампы прибор реагирует не только при отсутствии обрыва, но и при неполных обрывах, т.е. при значительных переходных сопротивлениях в цепи, достигающих десятков и даже сотен тысяч ом.

Как показали дальнейшие исследования, указанный недостаток можно устранить лишь при создании таких схем, в которых сравнительно небольшое изменение сопротивления проверяемой цепи в пределах нескольких ом может вызвать соответствующее изменение внутреннего сопротивления прибора в несколько тысяч ом, т.е. в пределах величин, соизмеримых с внутренним сопротивлением пьезоэлемента. Так как в указанной схеме неоновая лампа шунтируется приведенным сопротивлением то она не может светиться при замкнутой вторичной цепи трансформатора, т.е. при исправной (целой) проверяемой цепи. Наоборот, лампа будет реагировать свечением лишь при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора, т.е. при обрыве, проверяемой цепи или при чрезмерно высоком сопротивлении ее. Для изготовления взрывных испытателей с прямым сигналом на предельное сопротивление проверяемой цепи в 70 ом, т.е. для свечения неоновой лампочки при исправной взрывной цепи, разработана схема с двумя трансформаторами.

Как видно из схемы, при ударе молоточком по пьезоэлементу, последний развивает импульс ЭДС, которая через изолированные проводники от зажимов. Пьезоэлемента поступает на многовитковую первичную (входную) обмотку трансформатора. Вторичная маловитковая обмотка этого трансформатора соединена последовательно с маловитковой входной обмоткой трансформатора, в цепь вторичной многовитковой обмотки которого включена неоновая лампа.

При исправности (целости) проверяемой взрывной цепи, присоединяемой к зажимам прибора, неоновая лампа будет вспыхивать при подаче импульса ЭДС от пьезоэлемента. При обрыве же, или чрезмерно большом сопротивлении проверяемой цепи, ток через неоновую лампу протекать не будет и лампа не будет вспыхивать.

Для обеспечения постоянной силы удара молоточка по пьезоэлементу и, следовательно, постоянной величины ЭДС, развиваемой пьезоэлементом, ударник приводится в действие от эксцентрика, приводимого во вращение ручкой. При вращении ручки эксцентрик отжимает вниз плечо ударника, который, вращаясь вокруг оси, натягивает пружину. Энергия пружины используется для приведения в действие молоточка после того, как эксцентрик, сделав оборот, сбросит ударник. Сила удара регулируется натяжением пружины при помощи винта.

Корпус прибора представляет собой металлическую коробку прямоугольной формы из легкого сплава, внутри которой смонтирована схема и ударный механизм.

Коробка имеет четыре отверстия, из которых два отверстия служат для монтажа зажимов, одно — окно, закрытое стеклянной линзой, для наблюдения за неоновой лампой и четвертое отверстие — для вывода ручки эксцентрика. Все отверстия и места

прилегания крышек герметизируются проклеиванием резиновых прослоек резинометаллическим клеем.

Для проверки исправности электровзрывной цепи необходимо, после присоединения к зажимам прибора концов проверяемой цепи, вращать ручку прибора по направлению, указанному на ней стрелкой. При исправности проверяемой цепи каждый оборот ручки сопровождается яркой вспышкой неоновой лампочки, наблюдаемой через застекленное окно в приборе.

Отсутствие вспышки свидетельствует о неисправности взрывной цепи, для устранения которой надо проверить контактные соединения и возможные места обрывов в цепи.

Исправность прибора проверяется путем перемыкания накоротко зажимов прибора с последующим вращением рукоятки. Вспышка лампы свидетельствует о его исправности.

Для компенсации температурных влияний выпускаемые в настоящее время новые образцы прибора снабжаются эталонным сопротивлением до 100 ом, на которое прибор настраивается путем регулировки силы удара по пьезоэлементу.

Сила удара регулируется путем натяжения пружины выведенной наружу рукояткой.

Карманные пьезоэлектрические взрывные испытатели типа ВИСЫ в настоящее время изготовляются серийно Харьковским заводом маркшейдерских ин­струментов.

Прибор можно использовать также для проверки исправности любых электрических цепей (кабелей, обмоток электродвигателей, трансформаторов, реле и т. п.), а также для маркировки, фазировки и отыскания нужных жил и проводов в силовых цепях и цепях слабого тока.

 

 

Записи горного дела