Brevet FR2428816A1 — publié le 19800111

La présente invention concerne un capuchon de détonateur électrique du type comprenant un boîtier contenant une charge explosive, un dispositif de temporisation, des moyens de mise à feu de la charge et des fils pour transmettre un courant électrique aux moyens de mise à feu. Un des avantages des capuchons de détonateurs électriques du type men tionné ci-dessus pour des opérations d'abattage aux explosifs est qu'il est possible, avant de commencer l'opération, de vérifier que le ou les circuits auxquels plusieurs capuchons de détonateurs sont reliés en série et/ou en pa rallèle sont en état de fonctionnement et que tous les capuchons sont correctement reliés. Il est ainsi facile de déterminer s'il y a une rupture sur l'un ou l'autre des circuits, et il est également possible de détecter rapidement la présence de défauts d'isolation.Les capuchons de détonateurs électriques connus présentent cependant le grave inconvénient d'être susceptibles d'être allumés involontairement par suite de troubles provenant de courant induits dans les fils de mise à feu des capuchons, d'ondes radio, d'électricité statique et de courants de terre provoqués par exemple par le tonnerre. Une telle mise à feu involontaire des capuchons est notamment susceptible de se produire si l'isolation est défectueuse. Un autre inconvénient de ces capuchons de détonateurs connus est qu'ils doivent être construits de telle manière qu'il faille une quantité relativement importante d'énergie pour les mettre à feu. Il est évident que si les capuchons sont construits de telle manière qu'il ne faille qu'une faible quantité d'énergie électrique pour les mettre à feu, ils seront aussi plus facilement mis à feu par des courants de terre ou autres.Afin d'aug menter la résistance électrique du ou des circuits auxquels sont reliés les capuchons de détonateurs, ces capuchons sont munis de fils à haute résistance électrique qui consomment une très grande partie du courant fourni pour la mise à feu. Ces fils sont relativement rigides et sont susceptibles de vriller lorsqu'on relie les capuchons de détonateurs aux circuits respectifs. Lorsqu'on insère les capuchons de détonateurs ainsi reliés dans des trous percés dans la roche, ces vrilles peuvent amener les fils à frotter contre les parois des trous et endommager ainsi le matériau isolant qui entoure les fils.Cela peut provoquer un surallumage pendant une opération d'abattage aux explosifs et donner lieu, en entrant en contact direct avec la roche, à une mise à feu intempestive due à des courants de terre agissant sur les fils mis à nu aux endroits où le matériau isolant a été endommagé. Encore un autre inconvénient dec capuchons de détonateurs classiques est qu'ils sont munis de dispositifs de temporisation pyrotechniques qui manquent de précision, se modifient avec le temps et ne peuvent pas être contrôlés individuellement. Les dispositifs de temporisation pyrotechniques peuvent aussi provoquer l'explosion d'un capuchon de détonateur pendant sa fabrication. La présente invention a pour objet un perfectionnement aux capuchons de détonateurs électriques du type,décrit plus haut, grâce auquel les inconvénients mentionnés sont au moins en grande partie éliminés tandis que les avantages des capuchons de détonateurs électriques connus sont sauvegardés. A cet effet, un capuchon de détonateur électrique selon l'invention comprend un boîtier, qui reçoit une charge explosive, un moyen de mise à feu électrique de la charge, une source d'énergie électrique chargeable et déchargeable, capable d'emmagasiner et de restituer une énergie suffisante pour allumer le moyen de mise à feu, ainsi qu'un circuit électrique comprenant un interrupteur à commande branché entre la source d'énergie et le moyen de mise à feu, un circuit de temporisation électrique et un décodeur, caractérisé en ce que la source d'énergie peut être reliée, par des fils de connexion sortant du boitier, à une source de courant électrique afin de charger ladite source d'énergie, et en ce que le décodeur peut être relié électriquement auxdits fils de connexion et est conçu pour agir sur le circuit de temporisation à réception d'un signal de commande de mise à feu électrique particulier transmis par lesdits fils, de maniere à fermer l'interrupteur apres un laps de temps détermine. Cette disposition présente l'avantage d'éliminer le risque de mise à feu intempestive du capuchon de détonateur électrique du à des courants de terre. De tels courants de terre peuvent être dis, par exemple, a un défaut d'isolation d'appareils électriques sur le lieu de l'explosion, à des défectuo sités du circuit d'alimentation en électricité, à des ondes radio ou à des courants d'induction présents dans le système de conducteurs utilisé pour amorcer une sequence de mise à feu.Le fait qu'une source d'énergie chargeable et déchargeable soit incorporée dans le capuchon de detonateur électrique signifie qu'il suffit de faiblies voltages pour effectuer une séquence de mise à feu, le risque de surallumage etant pratiquement éliminé, et ces voltages peuvent etre d'une forme qui diffère nettement des courants qui peuvent se produire dans la roche soumise à l'explosion, ou qui peuvent apparaitre involontairement sur les conducteurs électriques du ou des circuits reliant ensemble plusieurs de ces capuchons de detonateurs. En outre, le dispositif classique de temporisation pyrotechnique est remplacé par un circuit de temporisation électrique, qui donne une beaucoup plus grande précision et qui peut être contrôlé individuellement lors de la fabrication. Selon d'autres mises en oeuvre de l'invention la source d'énergie peut comprendre un accumulateur ou un condensateur miniature chargeable et déchar geable, et le boîtier du capuchon de détonateur peut renfermer un moyen de commande branché entre la source d'énergie et les fils de connexion et actionné par un signal de commande électrique particulier transmis par lesdits fils de façon à relier la source d'énergie à ces fils. Ce système permet de charger la source d'énergie avec un courant relativement faible et un voltage relativement bas et d'éliminer pratiquement tout risque de surallumage dans le circuit de charge ou dans la série de capuchons de détonateurs.Un autre avantage de ce systeme est qu'il est possible de vérifier que le materiau isolant entourant les fils n'est pas rompu et que les capuchons de détonateur sont correctement reliés, avant qu'il soit nécessaire d'emmagasiner de l'énergie dans le capuchon de détonateur. Pour empêcher que de l'énergie soit fournie intempestivement aux éléments electriques du capuchon de détonateur, ces éléments sont séparés galvaniquement des fils de connexion. Cette séparation peut se faire, par exemple, au moyen d'un transformateur isolant. Afin d'empêcher que se produisent des différences sensibles de voltage entre les moyens de mise à feu, qui peuvent se presenter sous la forme d'une tête fusible, et le boîtier du capuchon de détonateur électrique, ces différences pouvant provoquer un surallumage entre le boftier et les moyens de mise à feu et entrafner une mise à feu intempestive du capuchon de détonateur, des moyens sont prevus qui peuvent comprendre une ou plusieurs diodes Zener branchées entre le boîtier et les moyens de mise à feu et qui deviennent conducteurs à une difference déterminée du voltage entre les moyens de mise à feu et le boitier. Afin de mieux faire comprendre l'invention et d'en faire ressortir les caractéristiques facultatives, la description suivante donne un exemple de mise en oeuvre en référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'un capuchon de détonateur électrique selon l'invention; la figure 2 représente en détail un circuit qui peut etre utilisé avec le capuchon de détonateur de la figure 1. Les éléments correspondants sur les deux figures ont été numérotés de la même manière. Le capuchon de détonateur représenté sur la figure 1 comprend un boî- tier 1 renfermant une charge explosive 2 (partiellement representée), et un moyen de mise à feu 3 qui, dans l'exemple représenté, comprend une tête fusible dont le filament électrique est identifie-par 4. Le capuchon de détonateur électrique comporte une source d'énergie chargeable et déchargeable 5 capable d'emmagasiner une énergie suffisante pour effectuer une séquence de mise à feu et qui, dans la mise en oeuvre représentée, comprend un condensateur qui peut être chargé par les fils 6 et 7 du capuchon de détonateur. Afin d'empêcher une décharge intempestive de la source d'énergie 5, lorsque celle-ci est chargée, un moyen de commande, globalement identifié par 8, est actionné par les fils 6 et 7 lorsqu'un signal de commande de mise à feu électrique particulier est appliqué à ces fils. Le signal de commande de mise à feu est choisi de telle sorte qu'il n'ait aucune ressemblance avec les signaux électriques provenant de courants tels que courants de terre, courants induits ou courants venant d'autres sources situées dans la zone d'explosion, ou d'ondes radio.Le moyen de commande 8 comprend un décodeur 9 qui agit, par un circuit temporisateur électrique 10 tel qu'un circuit RC, un interrupteur 11 qui relie la source d'energie 5 aux fils 12 et 13 du filament 4. En vue d'augmenter la fiabilité du système vis- -vis d'une mise à feu intempestive, la source d'énergie 5 n'est pas chargée tant que la mise à feu n'est pas sur le point de commencer. A cet effet, un moyen de commande supplémentaire 14 est prevu, qui peut être actionné par un second signal de commande électrique particulier sur les fils 6 et 7, ce signal differant du signal de commande de mise à feu qui actionne le décodeur 9 et les courants indiqués plus haut differant des autres sources de courant existant sur le lieu de l'explosion et des courants de terre, courants induits et ondes radio.Le moyen de commande supplémentaire 14 comprend un circuit de decodage 15 destiné à actionner un interrupteur 16 afin de relier la source d'energie 5 aux fils 6 et 7. En vue de protéger les éléments électriques du capuchon de détonateur contre des survoltages dans les fils 6 et 7 et d'empêcher un allumage intempestif du moyen de mise à feu 3, les éléments électriques du capuchon de detonateur sont séparés galvaniquement des fils 6 et 7. A cet effet, un transformateur isolant 17 branché entre les fils 6 et 7 et les moyens de commande 8 et 14 est prévu dans la mise en peuvre re présentee. A titre de précaution supplémentaire contre l'allumage du moyen de mise à feu 3 du à une difference de voltage entre ledit moyen et le boîtier 1, un circuit limitateur de voltage 18 est branche entre le fil d'alimentation 13 et le boîtier 1; ce circuit peut comprendre une diode Zener ou varistor et devient conducteur à une différence de voltage déterminee entre le moyen 3 et le boî- tier 1. Sur la figure 2, les bornes 20 et 21 de l'enroulement primaire du transformateur 17 sontsupposées reliées aux fils 6 et 7 (représentés surla figure 1). Les bornes de I'enroulement secondaire du transformateur 17 sont reliées à un pont redresseur 22. En outre, le coté secondaire du transformateur 17 est pourvu d'une prise centrale 23 qui est reliée de la manière indiquée au pont redresseur 22 via un condensateur 24 et l'enroulement 25 d'un relais, et qui peut être reliée à la terre par le contact 26 dudit relais. Lorsque passe un courant alternatif d'une fréquence telle que l'inductance du transformateur 17 et le condensateur 24 sont en resonance, un courant passe par l'enroulement 25 du relais pour fermer le contact 26 du relais.Ainsi, l'inductance du transformateur 17, le relais et le condensateur 24 correspondent au moyen de commande 14 de la figure 1. Le voltage nécessaire pour actionner les composants électroniques du circuit est appliqué à partir du pont redresseur 22 via le rhéostat 27 et les lignes 28 et 29, ledit voltage étant stabilisé par la diode Zener 30. Le pont redresseur fournit également via le rhéostat 27 et la ligne 28 une énergie électrique suffisante pour charger la source d'énergie 5, qui comprend un condensateur branché entre la ligne 28 et la terre. L'une des bornes du moyen de mise à feu 3 est reliée à la ligne 28 et l'autre borne est reliée à la terre via l'interrupteur 11 qui comprend un thyristor commandé par le décodeur 9 et le circuit de temporisation 10. Le décodeur 9 comprend un circuit fermé asservi (PLL) qui, dans l'exemple représenté, est du type commercialisé par la Société Signetics International Corp., de Londres, Grande-Bretagne, sous la référence NE 567; il est branché de la manière recommandée par le fabricant. La fréquence à laquelle le circuit PLL 9 change d'état et envoie un signal "zéro" sur la borne de sortie 31 est déterminée par les dimensions choisies du rhéostat 32 et du condensateur 33. Lorsque la fréquence du voltage appliqué par le transformateur 17 coincide avec la fréquence établie par le rhéostat 32 et le condensateur 33, la borne de sortie 31 du circuit PLL est réglée à "zéro". La borne de sortie 31 est reliée à un volet NOR 34. Pour éviter que la sortie du volet NOR 34 s'établisse à "un" dès qu'on applique un voltage au circuit, le signal de sortie du circuit PLL 9 est appliqué au volet NOR 34 en même temps qu'un signal envoyé, par la ligne 35, d'un circuit RC qui comprend un rhéostat 36 et in condensateur 37. Le condensateur 5 a une dimension et une charge telles qu'il puisse fournir une énergie suffisante pour la mise à feu de la tête fusible 3 et pour actionner les composants électroniques jusqu'au moment de la mise à feu. Lorsque le condensateur 5 est suffisamment chargé, un signal de commande de mise à feu d'une fréquence déterminée est envoyé par les fils 6 et 7 et le signal de commande de mise à feu est décodé dans le circuit PLL 9. Lorsque le signal de commande de mise à feu correct est reçu par le circuit PLL, la sortie 31 du circuit PLL 9 est réglée à "zéro" et la sortie du volet NOR 34 est réglée à "un".Le signal de sortie du volet NOR 34 est appliqué à l'entrée du déclencheur 38 du circuit de temporisation 10 qui, dans la mise en oeuvre représentée sur la figure 2, est un circuit à minuterie de précision du type commercialisé par la Société National Semiconductor Corp., U.S.A., sous la référence LM 2905; il est branché, de la manière recommandée par le fabricant. La temporisation du circuit à minuterie 10 est déterminée par le rhéostat 39 et le condenseur 40. Le signal sur la borne de sortie 41 du circuit 10 est réglé sur "un" lorsqu'un signal est reçu sur la borne d'entrée 38. A la fin de la temporisation, le signal sur la borne 1 est à nouveau réglé sur "zéro". Ce signal de sortie est inversé au volet NOR 42.Pour empêcher que la sortie du volet NOR 42 soit établie sur "un" des qu'on applique un voltage sur le circuit, le signal de sortie du circuit 10 est appliqué au volet 42 en mêfl0e temps qu'un signal envoyé, par la ligne 43, d'un flip-flop comprenant les volets NOR 44 et 45. La commande de mise à feu, c'est-à-dire le signal de sortie du volet NOR 42, est transmise, par la ligne 46 et le rhéostat limiteur de courant 47, au volet du thyristor 11. Le thyristor 11 devient alors conducteur et décharge le condensateur 5 par le filament 4 de la tête fusible 3. Le rhéostat 48 a une dimension telle qu'il empeche l'allumage involontaire du thyristor 11, et les deux diodes Zener branchées en antiparallèle entre la ligne 28 et le boîtier 1 empêchent les différences excessives de voltage entre le filament 4 et le boitier 1. L'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits, mais s'étend à toutes les variantes comprises dans la portée des revendications ci-après. Par exemple, bien que dans l'illustration représentée les composants électroniques du capuchon de détonateur soient séparés les uns des autres, il entre dans le cadre de l'invention d'incorporer ces composants dans un ou quelques circuits intégrés. REVENDICATIONS 1. Capuchon de détonateur électrique comprenant un boitier, qui reçoit une charge explosive, un moyen de mise à feu électrique de la charge, une source d'énergie électrique chargeable et déchargeable, capable d'emmagasiner et de restituer une énergie suffisante pour allumer le moyen de mise à feu, ainsi qu'un circuit électrique comprenant un interrupteur à commande branché entre la source d'énergie et le moyen de mise à feu, un circuit de temporisation électrique et un decodeur, caractérisé en ce que la source d'énergie peut être reliée, par des fils de connexion sortant du boitier, à une source de courant électrique afin de charger ladite source d'énergie, et en ce que le décodeur peut être relié électriquement auxdits fils de connexion et est conçu pour agir sur le circuit de temporisation à réception d'un signal de commande de mise à feu électrique particulier transmis par lesdits fils, de manière à fermer l'interrupteur après un lapis de temps déterminé. 2. -Capuchon de detonateur électrique selon la revendication 1, carac térisé en ce que la source d'énergie comprend un accumulateur ou condensateur chargeable et déchargeable. 3. Capuchon de détonateur électrique selon la revendication 2, carac térisé en ce que le boitier renferme un moyen de commande branché entre la source d'énergie ét les fils de connexion et pouvant être actionné par un signal de commande électrique particulier envoyé par lesdits fils de manière à relier la source d'énergie auxdits fils de connexion. 4. Capuchon de détonateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les composants électriques du capuchon de détonateur sont séparés galvaniquement desdits fils de connexion. 5. Capuchon de détonateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un moyen est prévu pour empêcher les différences sensibles de voltage de se produire entre le moyen de mise à feu et le boîtier.