Tir électrique dans les mines (avec schéma)
Après avoir lu cet article, vous en apprendrez plus sur: - 1. Introduction au tir électrique dans les mines 2. Murston Excelsior, ME12, MK2 Exploder 3. Essai d'un appareil à plusieurs tirs 4. Des câbles pour le tir.
Introduction au tir électrique dans les mines:
Les coups de feu sont une autre fonction importante des ingénieurs électriciens dans les mines. Voyons maintenant ce qui est tiré. Les principes de base du tir à la balle sont les suivants: un trou est percé dans le charbon ou la pierre, l'explosif et le détonateur sont insérés et le trou est scellé.
Ensuite, une batterie de tir électrique est connectée aux fils du détonateur et, lorsque toutes les mesures de sécurité ont été prises, la batterie est utilisée. Un courant est amené à traverser le détonateur qui déclenche et enflamme ainsi l'explosif.
Maintenant, comment ça marche?
Un détonateur électrique à utiliser dans les mines consiste en un tube de cuivre à paroi mince, fermé à une extrémité, contenant une charge de base, une charge d’amorçage et une tête de fusée. L'extrémité ouverte du tube est scellée avec un bouchon en néoprène à travers lequel passent les fils principaux de l'ensemble tête de fusible. La Fig. 17.1 explique cela. En fait, la tête de fusible électrique est constituée de deux feuilles métalliques séparées par une couche d’isolant.
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La Fig. 17.2 montre la disposition en détail. Ici, dans cette figure, nous voyons que les fils conducteurs sont soudés à la base des bobines et qu'un fil très fin relie leurs extrémités. Autour de ce fil, il se forme un lit de composition enflammée qui est généralement constitué de plusieurs couches, la couche la plus interne étant facilement enflammée par la chaleur.
La résistance de la tête de fusible seule, sans fils conducteurs, est généralement maintenue entre les limites de 0, 9 et 1, 6 ohm.
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La résistance du détonateur, complétée par les fils conducteurs, varie légèrement en fonction de la longueur des fils conducteurs. Avec six pieds (2 m environ) de fil conducteur, la résistance serait comprise entre 1, 3 et 2, 6 ohms.
En fait, une quantité minimale d’énergie électrique est nécessaire pour utiliser un détonateur et, dans la pratique, un courant de 0, 5 ampère est requis pendant 50 millisecondes. Toutefois, dans le cas d’un tir à plusieurs coups, le courant minimal recommandé pour le tir des détonateurs est en vigueur. l'ordre de 1, 4 ampères à 42 volts avec une résistance de circuit de 30 ohms.
La puissance instantanée dans un tel circuit est évidemment supérieure à celle normalement acceptée pour les circuits IS (circuits à sécurité intrinsèque), et d'autres précautions doivent être prises. La précaution fondamentale consiste bien entendu à vérifier la présence de méthane avant le tir, mais des garanties supplémentaires sont intégrées à l’exploseur lui-même.
Cependant, il faut se rappeler qu'avant de pouvoir utiliser un détonateur, la tête de fusible doit être traversée par le courant pendant une période minimale, généralement de l'ordre de quelques millisecondes, pendant laquelle le fil du pont chauffe jusqu'à une température auquel la composition sensible de la tête de fusée s'enflamme et tire ainsi le détonateur.
Ce temps minimum peut être appelé temps d'excitation, qui variera légèrement dans la pratique en raison de légères variations de fabrication. La figure 17.3 illustre clairement les caractéristiques temporelles de la séquence de tir des détonateurs.
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Lorsque les têtes des fusibles dans le détonateur ont reçu le courant minimal, il faut encore un peu de temps pour que l'allumage se propage à travers la tête des fusibles et enflamme la charge d'amorçage. Le temps écoulé entre l'application en cours et l'allumage de la charge d'amorçage est appelé temps de retard et est plus long que le temps d'excitation.
L'allumage de la charge d'amorçage entraîne la rupture du fil de pont si cela ne s'est pas déjà produit en raison de la fusion. L'allumage de la charge d'amorçage entraîne l'allumage de la charge de base après une nouvelle période de temps, appelée temps d'induction, et le détonateur explose à ce stade. Cela peut aussi être appelé temps d'explosion ultime.
Nous savons que pour tous les détonateurs d’un tir à balles multiples, le temps de latence le plus court doit dépasser le temps d’excitation le plus long, afin que chacun des détonateurs reçoive la totalité du quota d’énergie électrique nécessaire pour provoquer sa décharge. l’allumage, avant qu’un seul d’entre eux ait terminé son temps de latence et interrompu le circuit.
De nos jours, dans les industries minières modernes, les exploseurs à un coup Little Demon ne sont plus aussi utilisés qu'auparavant. Cependant, sa place a généralement été prise par l'exploseur Murston Excelsior ME 12, MK 2 à 12 coups, qui convient également au tir simple.
En fait, on voit que les exploseurs Little Demon et Schaffler tirent leur énergie d’une magnéto à commande manuelle, alors que les Murston Excelsior 12-shot tirent leur énergie d’un condensateur qui se décharge dans le circuit de tir après avoir été chargé par un générateur à main.
Le Murston Excelsior à 12 machines à sous étant largement utilisé dans les mines modernes, une description des principes de fonctionnement et de la méthode de test est donnée ci-dessous.
Murston Excelsior, ME12, Exploseur MK2:
Ce type d’exploseur utilise une batterie rechargeable de 6 volts nickel cadmium comme source d’alimentation pour tous les circuits. Un petit fusible de cartouche est connecté dans le câblage aux bornes de la batterie pour assurer une protection contre tout court-circuit éventuel.
Sur la figure 17.4. un diagramme schématique est montré. Nous voyons ici qu’un circuit de contrôle de résistance est prévu pour permettre de tester le circuit externe complet avant le déclenchement. Celui-ci consiste en un circuit à transistor et est alimenté directement par la batterie. La rotation du tir dans le sens inverse des aiguilles d'une montre provoque le basculement de SW 1 en position N ° 2.
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La batterie est connectée au circuit de contrôle de résistance, le circuit de contrôle est connecté aux bornes de l’exploseur et les circuits de mise à feu principaux sont rendus inopérants par la mise en court-circuit du condensateur principal. Le bouton de mise à feu SW 2 est ouvert à cet endroit et garantit l'isolement du circuit de mise à feu.
Cependant, si la résistance totale de la série de tirs et du câble de mise à feu est de 30 ohms ou moins, le circuit du transistor alimentera le voyant orange; si aucune lumière orange n’est obtenue, le circuit est considéré comme inapproprié pour le déclenchement.
Sur la figure, le convertisseur de courant continu comprend un oscillateur à transistor, un transformateur élévateur et un redresseur en pont. La sortie en courant continu à circuit ouvert, qui peut atteindre environ 200 volts, est appliquée au condensateur et lorsque la tension combinée atteint 150/160 volts, le voyant au néon s'allume pour indiquer que le condensateur est complètement chargé et que l'allumage peut avoir lieu en appuyant sur l'allumage. Bouton SW 2.
Un temps de charge d'environ 5/6 secondes est nécessaire pour charger le condensateur. Le condensateur chargé est ensuite déchargé dans le circuit d'allumage en appuyant sur le bouton SW2, qui allume les explosifs.
Sur la figure 17.4, le circuit de contrôle du courant mesure la chute de tension dans une résistance connectée en série avec le circuit principal, compare cette chute à une tension standard dérivée d'une diode Zener et provoque le shunt du courant excédant 1, 5 ampères que le flux dans le circuit externe.
Cependant, la fin de l'impulsion de sortie est obtenue par l'utilisation d'un redresseur au silicium (SCR) connecté aux bornes du condensateur. Ce SCR peut être déclenché de plusieurs manières et, lorsqu’il est déclenché, il court-circuite le condensateur et libère toute l’énergie restante.
Le SCR est déclenché par l’un des quatre dispositifs A, B, C et D, comme illustré à la Fig. 17.4.
A. Pré-allumage (si le bouton de mise à feu est enfoncé avant l’allumage du néon)
B. Temps (après environ 4 millisecondes)
C. Surtension (si la tension apparaissant aux bornes dépasse 60 volts)
D. Surintensité (si le courant dans le circuit d'allumage dépasse 2 ampères).
Parmi les quatre méthodes ci-dessus pour déclencher le SCR, une seule est normale, c’est-à-dire la fin du cycle de déclenchement au bout de 4 millisecondes. Les trois autres méthodes empêchent le déclenchement si une anomalie de circuit se produit.
En raison de la caractéristique du «temps d’excitation» présenté par les détonateurs, il est possible d’interrompre le processus de mise à feu à condition qu’il soit effectué suffisamment tôt. En pratique, il existe une marge de sécurité suffisante si le courant ou la tension aux bornes de l’exploseur revient à zéro dans les 0, 8 millisecondes.
Le taux normal d’augmentation du courant et de la tension est contrôlé dans l’exploseur et suffit pour atteindre la valeur maximale en environ 0, 4 milliseconde. Cela laisse le temps aux circuits de surtension ou de surintensité de surveiller les paramètres pertinents et de déclencher le SCR si nécessaire au cours de la période de 0, 8 milliseconde.
Essais d'appareils à tir multiple :
Tous les équipements de tir multiple sont testés avec des appareils approuvés. Le testeur Beethoven est un appareil approprié pour se fixer directement aux bornes de l’exploseur. Deux bornes à ressort sont fournies avec une bobine de fil de platine d'un diamètre de 0, 0016 pouce (0, 406 mm).
Le fil est tendu entre les bornes, la poignée de l’exploseur tournée jusqu’à ce que le condensateur soit chargé et que la lampe au néon s’allume. Le bouton de mise à feu est ensuite appuyé.
L’exploseur est satisfaisant si le fil se rompt après chacune des dix tentatives consécutives. Cet essai, comme toutes les autres batteries à décharge multiple, doit être effectué en surface à des intervalles ne dépassant pas sept jours.
Il est également exigé que tous les appareils de tir à coups multiples soient soigneusement nettoyés et révisés par le fabricant ou par une personne désignée par le gestionnaire, soit à la mine ou dans un atelier agréé. Les deux exploseurs Schaffler (c.-à-d. Le type 350, 25 coups; le type 750, 100 coups) sont testés par un testeur d'exploseur modifié à 6 coups. L’exploseur à 6 coups a d'ailleurs été remplacé par l’exploseur à 12 coups.
Le dispositif de test comprend six clips métalliques connectés en série et conçus pour contenir une tête de fusible Testex, qui est la tête de fusible du détonateur, comme décrit ci-dessus. Un fil fin est tendu entre les deux bornes de manière à ce qu'il soit proche ou touche les têtes de fusible.
La disposition en série du fil à ailettes et de la tête fusible Testex est connectée aux deux bornes de sortie via une résistance en série non inductive. La résistance non inductive est incluse pour assimiler la résistance totale du circuit, y compris les six têtes fusibles, à celle d’un circuit de mise à feu normal.
La valeur de la résistance pour l'exploseur de type 350 à 25 coups est de 60 ohms et pour l'exploseur de type 750, de 240 ohms. Deux jeux de terminaux sont fournis marqués de 25 coups et 100 coups avec une paire supplémentaire d’ohmmètres marqués.
Câbles de tir:
Considérons maintenant les câbles généralement utilisés pour le tir. En règle générale, un câble approuvé pour la mise à feu à un coup est de type à deux conducteurs, de couleur jaune et se compose de conducteurs en cuivre multibrin de section transversale non inférieure à 0, 0009 pouce carré. Les câbles approuvés pour le tir simple et multiple peuvent être soit à deux conducteurs, soit à un noyau.
Dans les deux cas, il est de couleur blanche, les deux conducteurs ayant des conducteurs en cuivre multibrin de section transversale non inférieure à 0, 0015 pouce carré et les conducteurs monoconducteurs ayant une superficie de section transversale égale ou supérieure à 0, 003 po2.
Étant donné que le blanc double peut être utilisé à la fois pour des tirs simples et à coups multiples, il est généralement accepté comme câble de tir standard. Une des exigences de l’utilisation du câble à des fins de cuisson à coups multiples est qu’il soit exempt de joints, à moins que ceux-ci ne soient correctement assemblés et aient été vulcanisés ou moulés correctement et de manière efficace.