《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》是中國科學技術大學於2007年1月26日申請的專利，該專利公布號：CN101029814，專利公布日：2007年9月5日，發明人是：沈兆武、周聽清、馬宏昊。
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》屬於炸藥起爆器材技術領域，具體涉及雷管的激發裝置及使用該裝置製成的雷管。其激發裝置包括有敞口筒形殼體，該殼體外表面與雷管的筒體內壁面過盈配合，殼體內自下而上依次填充有猛炸藥、點火藥、傳火元件或延期元件，其中猛炸藥層、點火藥層、傳火元件或延期元件的高度分別是高是殼體外徑的0.5—2倍、0.25—2倍、1—6倍；猛炸藥層的裝藥密度為0.4—1.2克/立方厘米，點火藥層裝藥密度為0.5—2.5克/立方厘米。傳火元件或延期元件均包括一個柱狀金屬體，其外柱面與殼體內壁面過盈配合，在柱狀金屬體中心設有通孔，或者在該中心通孔內填充延期藥。《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》將激發裝置作為獨立元件，利於集中生產，分散使用，便於連續化大工業生產，並可針對雷管的不同使用情況製成多種高安全雷管。
2012年11月15日，《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》獲得第十四屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管
- 申請人：中國科學技術大學
- 公布號：CN101029814
- 申請日：2007年1月26日
- 專利代理機構：合肥華信專利商標事務所
- 地址：安徽省合肥市金寨路96號
- 申請號：2007100196591
- Int.Cl.：F42C19/08(2006.01)、C06B33/06(2006.01)
- 代理人：陳進
- 公布日：2007年9年5日
- 發明人：沈兆武、周聽清、馬宏昊
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
雷管作為鈍感炸藥的起爆體，被廣泛地使用在軍事、高技術領域和民用工程中。2007年以前使用的雷管均採用複合裝藥技術，典型結構是用較鈍感的高威力炸藥作為次發裝藥，用敏感的起爆藥作為主發裝藥，使用多種點火裝置作為第一點火能源。首先起爆藥被起爆，起爆藥再起爆猛炸藥。所有的起爆藥對各種第一點火能源都很敏感，例如熱能、電能、光能、輻射能、機械能等。在2007年以前的複合裝藥雷管結構中，點火裝置與起爆藥之間留有傳火通道。雖然保證了雷管作用的可靠性，但安全性存在著很大的隱患，在生產、運輸、存儲及使用過程中，經常發生誤炸、膛炸、早炸等惡性事故，造成人員傷亡，重大財產損失等，無法保證高安全性，使其使用場合和範圍受到很大限制，例如高溫、強輻射、強磁場、強衝擊、高過載等環境，由於起爆藥高敏感性、高危險性，世界各國都在研究更安全可靠的技術來代替起爆藥雷管技術。另一方面，起爆藥必須就地生產，就地使用，造成布點多，生產規模有限。以中國為例，生產DDNP起爆藥要產生大量的污水，該污水2007年之前還沒有很好的處理技術，從而嚴重地影響了環境。因此，如何使用一種安全、可靠的裝置替代敏感起爆藥來激發雷管，同時又可實現集中生產、分散使用、利於環保，成為解決2007年之前雷管問題的關鍵。
ZL87106394.8（CN1032234）和ZL03271267.7（CN2687122）中分別公開了兩種安全雷管技術。ZL87106394.8是利用點火藥引爆少量猛炸藥產生的能量衝擊內管下部空腔，形成高速運動的金屬飛片，衝擊引爆雷管內部裝藥。ZL03271267.7中雖使用了活塞起爆雷管，其起爆雷管的活塞部分不能作為獨立元件單獨進行生產，不利於安全生產。
2007年以前技術中未發2007年以前能適用於雷管的獨立存在的激發裝置。
發明內容
專利目的
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》的目的在於，在已有技術的基礎上，提供一種能適用於已有雷管的獨立存在的激發裝置及使用該裝置的雷管，從而能方便地實現集中生產、分散使用，更加有利於提高其安全性能。
技術方案
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》的雷管激發裝置，其特徵在於，它包括有殼體、猛炸藥、點火藥、傳火元件或延期元件。所述殼體為敞口筒形，其外表面與使用該裝置的雷管筒體內壁面過盈配合，在該殼體內自下而上依次填充有猛炸藥、點火藥、傳火元件或延期元件，其中猛炸藥層高是殼體外徑的0.5—2倍，點火藥層高是殼體外徑的0.25—2倍，傳火元件或延期元件的高度是殼體外徑的1—6倍；猛炸藥層的裝藥密度為0.4—1.2克/立方厘米，點火藥層裝藥密度為0.5—2.5克/立方厘米，所述傳火元件或延期元件均包括一個柱狀金屬體，其外柱面與殼體內壁面過盈配合，在柱狀金屬體中心設有通孔，作為傳火通道時即構成傳火元件，或者在該中心通孔內填充延期藥構成延期元件。
在上述激發裝置中，所述的猛炸藥是RDX、HMX、TNT、PETN等炸藥中的一種或兩種或兩種以上混合炸藥。所述的點火藥是可燃劑、氧化劑和粘合劑組成的混合藥劑，其中可燃劑含量為10%—30%，氧化劑含量為70%—90%，粘合劑含量為可燃劑和氧化劑總含量的2倍到3倍。所述的可燃劑是鎂、鋁、碳、鉬、銅、銻、鎢、鈣、矽、鋯、硼等；氧化劑可使用鉛丹（Pb3O4、PbO2，或高氯酸鹽類如NH4ClO4，KClO4）或氯酸鹽類如KClO3，或硝酸鹽類如Ba（NO3）2等；粘合劑使用濃度為4%—5%的蟲膠溶液、氟橡膠等、1%—10%的硝化棉溶液。也可直接使用市售成品點火藥，如黑火藥、硝化棉、雙基藥、多基藥、矽系點火藥、鈣系點火藥、硼系點火藥、鋁系點火藥、銅系點火藥、銳系點火藥。所述構成延期元件的延期藥為2007年以前技術中使用的延期藥，例如，Pb304、SiFe和Sb2S3系列延期藥（又稱鉛丹、矽鐵和硫化銻系列延期藥），或矽系延期藥、或Mg，BaO2系延期藥、或硼系延期藥，或錯和鋯鎳合金延期藥，或錳系延期藥，或鉬系延期藥，或鎢系延期藥等等。
所述激發裝置的殼體可由金屬材料（如鐵、銅、鋁、錫、鉛）、非金屬材料（如塑膠、固化材料、碳材料、纖維材料）、複合材料等製成。所述傳火元件或延期元件中的柱狀金屬體，它由較高延展性能的金屬製成，例如鉛、鋁、鐵合金等。
在實際使用中，也可以根據使用需要設計二次或多次激發裝置，即在上述激發裝置的殼體外再套一個二次激發用殼體，並使二次用殼體的內表面與一次用殼體外表面過盈配合，在二次用殼體內底部填充有猛炸藥，其藥面與一次用殼體的底面接觸，所述猛炸藥與一次激發裝置內使用的藥種相同，其裝藥密度為0.4—1.2克/立方厘米，裝藥高度為二次用殼體外徑的0.5—2倍；依此類推，更多次的激發裝置即使其作更多次的重疊。
使用上述《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》激發裝置製成的高安全雷管，它的圓形筒體內腔中由底而上依次裝有三層不同密度的猛炸藥，其特徵在於，在第三層猛炸藥層的上方設定有激發裝置，該激發裝置殼體的外表面與所述雷管筒體的內壁面過盈配合，雷管筒體的上端面高於激發裝置殼體的上端面。
上述使用有激發裝置製成的高安全雷管，實際的爆轟過程是：外部點火後火焰引燃傳火元件或延期元件內部的延期藥芯，使用傳火元件時，火焰快速點燃高感度的點火藥，點火藥起爆下層猛炸藥，產生大量熱和氣體，形成高溫、高壓狀態，快速推動殼體向下運動，極短時間內壓縮第一層猛炸藥，使其產生大量熱點，引起爆轟，再依次引爆第二層、第三層猛炸藥；使用延期藥芯時，根據其燃燒時間來控制雷管起爆時間，當延期藥芯燃燒至末端，便快速點燃高感度的點火藥，之後產生與使用傳火元件相同的起爆過程。
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》的延期激發裝置的起爆機理是利用炸藥爆炸後產生的高壓氣體快速推動殼體，使殼體壓縮猛炸藥，產生大量熱點和強衝擊效應，引起猛炸藥爆轟。可以方便地實現瞬時激發，也可以在激發裝置內設定延期元件實現延期激發。並且，如在激發裝置外設計過盈配合的外殼，激發裝置和外殼之間加入猛炸藥可以實現二次激發或更多次多重激發。以此推廣，可以實現高安全低感度鈍感炸藥的可靠起爆。
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》的激發裝置適用範圍廣泛。在實際使用中，可根據不同的使用要求選擇不同的激發裝置，例如，需要瞬時激發的，可選擇安裝有傳火元件的激發裝置，需要延期激發的，可選擇安裝有延期元件的激發裝置。對於不同的使用條件，可採用不同的外部激發能量來激發，即可使用不同的點火裝置，例如導火索、電引火藥頭、非電導爆管、雷射、電子點火器等裝置。
改善效果
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》將引爆雷管內猛炸藥的激發裝置作為獨立元件，有以下優點：①利於集中生產，分散使用，能夠更好的保證雷管品質。②使組裝生產線更加簡化，便於連續化大工業生產。③有助於實現雷管安裝的標準化作業，提高雷管質量可靠性。④針對雷管的不同使用情況可以製成多種高安全雷管。
附圖說明
圖1是《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的激發裝置的一種瞬時激發實施例結構示意圖。
圖2是《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的激發裝置的一種延期激發實施例結構示意圖。
圖3是《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的具有二次瞬時激發裝置的一種實施例結構示意圖。
圖4是《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的具有二次延期激發裝置的一種實施例結構示意圖。
圖5是使用《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的延期激發裝置製成的高安全火雷管的結構示意圖。
圖6是使用《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的延期激發裝置製成的高安全電雷管的結構示意圖。
圖7是使用《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的延期激發裝置製成的高安全非電導爆管雷管的結構示意圖。
圖8是使用《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》所述的延期激發裝置製成的高安全針刺雷管的結構示意圖。
技術領域
《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》屬於炸藥起爆器材技術領域，具體涉及雷管的激發裝置及使用該裝置製成的雷管。
權利要求
1.一種雷管激發裝置，其特徵在於，它包括有殼體、猛炸藥、點火藥、傳火元件或延期元件；所述殼體為敞口筒形，其外表面與使用該裝置的雷管的外殼內壁面過盈配合，在該殼體內自下而上依次填充有猛炸藥、點火藥、傳火元件或延期元件，其中猛炸藥層高是殼體外徑的0.5—2倍，點火藥層高是殼體外徑的0.25—2倍，傳火元件或延期元件的高度是殼體外徑的1—6倍；猛炸藥層的裝藥密度為0.4—1.2克/立方厘米，點火藥層裝藥密度為為0.5—2.5克/立方厘米；所述傳火元件或延期元件均包括一個柱狀金屬體，其外柱面與殼體內壁面過盈配合，在柱狀金屬體中心設有通孔，作為傳火通道時即構成傳火元件，或者在該中心通孔內填充延期藥構成延期元件。
2.如權利要求1的雷管激發裝置，其特徵在於，所述的點火藥是可燃劑、氧化劑和粘合劑組成的混合藥劑，其中可燃劑含量為10%—30%，氧化劑含量為70%—90%，粘合劑含量為可燃劑和氧化劑總含量的2倍到3倍；所述的可燃劑是鎂、鈣、鋁、碳、鉬、銅、銻、鎢、矽、鋯、硼；氧化劑是鉛丹（Pb3O4），或高氯酸鹽類、氯酸鹽類、硝酸鹽類；粘合劑是濃度為4%—5%的蟲膠溶液、氟橡膠或1%—10%的硝化棉溶液。
3.如權利要求1的雷管激發裝置，其特徵在於，所述的點火藥是市售成品點火藥：黑火藥、硝化棉、雙基藥、多基藥、矽系點火藥、鎢系點火藥、硼系點火藥、鋁系點火藥、銅系點火藥、銻系點火藥。
4.如權利要求1的雷管激發裝置，其特徵在於，所述的延期藥是2007年以前技術中使用的Pb3O4、 SiFe和Sb2S3系列延期藥，或矽系延期藥，或Mg、BaO2系延期藥，或硼系延期藥，或鋯和鋯鎳合金延期藥，或錳系延期藥，或鉬系延期藥，或鎢系延期藥。
5.如權利要求1的雷管激發裝置，其特徵在於，所述的猛炸藥是RDX、HMX、TNT、PETN炸藥中的一種或兩種或兩種以上混合炸藥。
6.如權利要求1的雷管激發裝置，其特徵在於，所述的殼體外再套一個二次激發用殼體，並使二次用殼體的內表面與一次用殼體外表面過盈配合，在二次用殼體內底部填充有猛炸藥，其藥面與一次用殼體的底面接觸，所述猛炸藥與一次激發裝置內使用的藥種相同，其裝藥密度為0.4—1.2克/立方厘米，裝藥高度為二次用殼體外徑的0.5—2倍。使用權利要求1的激發裝置製成的雷管，它的圓形筒體內腔中由底而上依次裝有三層不同密度的猛炸藥，其特徵在於，在第三層猛炸藥層的上方設定有激發裝置，該激發裝置殼體的外表面與所述雷管筒體的內壁面過盈配合，雷管筒體的上端面高於激發裝置殼體的上端面。
實施方式
圖1中，1為圓筒形殼體，由鋁製成，表面光滑，無裂痕、砂眼，其成型尺寸為：外徑10毫米，壁厚1毫米，高25毫米。在該殼體內自下而上依次填充有猛炸藥2、點火藥3和傳火元件4，猛炸藥2為RDX，密度為1.0克/立方厘米，裝填高度為5毫米。點火藥3由可燃劑、氧化劑和粘合劑組成的，裝填高度為4毫米，其中可燃劑是鎂粉，含量為20%，氧化劑是鉛丹（Pb3O4）， 含量為80%，粘合劑是濃度為4%的蟲膠溶液，含量為可燃劑和氧化劑總含量的2倍。傳火元件4為鉛金屬製作的圓柱體，外徑9.2毫米，高度為16毫米。其外柱面與圓筒形殼體1的內壁面過盈配合，在該柱狀體中心設有直徑為1毫米中心通孔，用作傳火通道。
實驗表明，將如圖1的瞬時激發裝置用到2007年以前技術雷管中，能夠實現雷管安全可靠的起爆；將如圖2的延期激發裝置用到2007年以前技術雷管中，能夠實現延期激發，延時時間為350毫秒。
圖3中，殼體1和猛炸藥2、點火藥3、傳火元件4及傳火通道構成第一次激發裝置，6 為二次激發殼體，它的內壁面與殼體1的外表面過盈配合。二次激發殼體6的外徑11毫米，壁厚1.2毫米，高30響，二次猛炸藥7的種類及裝藥密度與猛炸藥2相同，裝藥高度為6毫米。
圖4的基本結構與圖3相同，只是用延期藥5取代了傳火通道，起到了延期激發的作用，延時時間為350毫秒。所述延期藥與圖2實施例相同。
圖5中，表達了使用延期激發裝置製成的高安全火雷管的結構，該雷管中激發裝置下方按照2007年以前技術設定了三層密度遞增的猛炸藥：從上至下，第一層裝藥密度為0.4—1.5克/立方厘米，裝藥高度為雷管殼體外徑的2.5倍。第二層裝藥密度為1.2—1.6克/立方厘米，裝藥高度為雷管殼體外徑的2倍。第三層裝藥密度為1.6—1.8克/立方厘米，裝藥高度為雷管殼體外徑的2倍。在第一層裝藥的上面設定有延期激發裝置，該激發裝置殼體的外表面與所述雷管筒體的內壁面過盈配合，雷管筒體的上端面高於激發裝置殼體的上端面，8是導火索。其作用過程為：導火索8被點燃後引燃延期藥5，引爆殼體內部點火藥3和猛炸藥2， 推動殼體壓縮雷管下部三層密度遞增的猛炸藥（次發裝藥），實現雷管起爆。
在圖6中，表達了使用延期激發裝置製成的高安全電雷管的結構，該雷管中激發裝置的設定技術同圖5。9是封口塞，10是電線，11是藥頭。發爆器產生的電流通過電線10進入雷管並點燃藥頭11，藥頭11激發產生的能量點燃延期藥5，經過一定的燃燒時間，引發點火藥3和猛炸藥2爆轟，推動殼體壓縮下部三層密度遞增的猛炸藥，實現雷管起爆。封口塞9起密封作用。
在圖7中，表達了使用延期激發裝置製成的高安全非電導爆管雷管的結構，該雷管中激發裝置的設定技術同圖5。12是非電導爆管，13是定位裝置。非電導爆管12在外部電流作用下起爆後引發激發裝置中的延期藥5燃燒，經過特定的延期時間起爆點火藥3和猛炸藥2，推動殼體壓縮下部三層密度遞增的猛炸藥，實現雷管起爆。封口塞9起密封作用，定位裝置13確定非電導爆管進入雷管的長度和位置。
在圖8中，表達了使用延期激發裝置製成的高安全針刺雷管的結構，該雷管中激發裝置的設定技術同圖5。14是擊針。擊針14在外部力作用下衝擊延期藥5，使其燃燒，經過一定時間後，起爆殼體內部點火藥3和猛炸藥2，產生的高壓氣體推動殼體壓縮下方密度遞增的猛炸藥，實現雷管起爆。封口塞9起密封作用。
榮譽表彰
2012年11月15日，《一種雷管激發裝置及使用該裝置的雷管》獲得第十四屆專利獎優秀獎。
