Узел передачи детонации кумулятивного перфоратора
DETONATION TRANSMISSION UNIT OF CUMULATIVE PERFORATOR

Узел передачи детонации кумулятивного перфоратора относится к устройствам передачи детонационного импульса между секциями и может быть использован в корпусных кумулятивных перфораторах для увеличения длины сборки перфоратора, спускаемого как на насосно-компрессорных трубах, так и на геофизическом кабеле.
Известно устройство передачи детонации кумулятивного перфоратора по патенту RU 2307237 от 04.07.2005, опубл. 27.09.2007, МПК E21B 43/1185, содержащее переходник, втулку, размещенную во внутреннем отверстии переходника, бустер, детонационный шнур, конец которого присоединен к бустеру; бустер размещен во втулке; втулка выполнена в виде диска и цилиндрической части с осевым отверстием; на внешней стороне цилиндрической части втулки расположены кольцевые буртики. С одного конца цилиндрической части втулки выполнен частичный продольный разрез. Втулка устройства передачи детонации кумулятивного перфоратора содержит цилиндрическую часть с осевым отверстием, диск, расположенный на внешней стороне цилиндрической части. Втулка снабжена кольцевыми буртиками, расположенными на внешней стороне цилиндрической части втулки, и частичным продольным разрезом цилиндрической части втулки с одного конца, содержащим переходник, два конца детонирующего шнура с установленными на концах бустерами и располагающимися во втулках.
В связи с применением в конструкции бустеров (усилителей детонации), неправильная установка которых на детонирующем шнуре приводит к отказам в узле передачи детонации, данная конструкция устройства не всегда обеспечивает надежность передачи детонации.
Известен межсекционный узел приема-передачи детонации корпусного кумулятивного перфоратора по патенту RU 2402676 от 24.04.2009, опубл. 27.10.2010, МПК E21B 43/117, содержащий узлы крепления секций перфоратора, детонационную линию, выполненную в виде зарядов взрывчатого вещества передачи и приема детонации, разделенных металлической перемычкой мембраны; мембрана выполнена в виде конической втулки, в нижней части которой - перевернутом цилиндрическом стакане - размещен заряд взрывчатого вещества приема детонации, прилегающий к первому отрезку детонирующего шнура ниже лежащей секции перфоратора; конические поверхности мембраны и межсекционного переходника сопряжены между собой, обеспечивая центрирование этих деталей; в верхней втулке закреплен заряд взрывчатого вещества передачи детонации, прилегающий ко второму отрезку детонирующего шнура выше лежащей секции перфоратора, кроме того, верхняя втулка плотно прилегает к конической части цилиндрического стакана мембраны; заряд взрывчатого вещества передачи детонации отстоит на заданном расстоянии от верхней поверхности перемычки мембраны, образуя гарантированный воздушный зазор.
В связи с вероятностью прерывания детонации в соединении детонирующего шнура с передающим зарядом и детонирующего шнура с приемным зарядом, например, по причине высыпания сердцевины детонирующего шнура при сборке узла, данная конструкция не обеспечивает надежность передачи детонации.
Наиболее близким техническим решением является узел приема-передачи детонации кумулятивного перфоратора по патенту RU148147 от 30.07.2014, опубл. 27.11.2014, МПК E21B 43/117, содержащий каркас, муфту, основной детонирующий шнур, основной бустер, эластичные втулки бустеров, которые выполнены в виде пробок с отверстиями, для размещения основных бустеров и детонирующих шнуров, при этом втулки бустеров снабжены дополнительными параллельными отверстиями для дополнительных бустеров и дополнительных детонирующих шнуров, взаимодействующих между собой боковыми поверхностями; дублирование выполнено по бустерам и детонирующим шнурам, как в узле передачи, так и в узле приема детонации; направление передачи детонации может быть как сверху перфоратора, так и снизу.
Из-за сложности конструкции, связанной с обилием элементов взрывной цепи, обеспечение надежности передачи детонации максимально зависит от качества сборки и человеческого фактора.
Задачей предлагаемого технического решения является создание простого в изготовлении узла передачи детонации, максимально снижающего степень влияния квалификации персонала на надежность и безотказность передачи детонации в узле.
Задача решена за счет узла передачи детонации кумулятивного перфоратора, содержащего внутреннюю муфту, втулку-ложемент узла передачи детонации с отрезками детонирующего шнура соединяемых секций перфоратора, при этом отрезки детонирующего шнура во втулке-ложементе соединены внахлест и сообщаются боковыми поверхностями на длине не менее 30 мм, втулка-ложемент выполнена в виде цилиндра с двумя отверстиями с торцов, при этом одно отверстие имеет диаметр, больший диаметра применяемого детонирующего шнура, и имеет заходную конусную часть, а отверстие противолежащего торца переходит в шпоночный паз шириной, большей ширины применяемого детонирующего шнура; диаметр отверстия с конусной заходной частью выполнен больше диаметра применяемого детонирующего шнура не более чем на 0,5 мм; отверстие противолежащего торца, переходящее в шпоночный паз, выполнено шириной, большей ширины применяемого детонирующего шнура не более чем на 0,8 мм.
Соединение встречных отрезков детонирующего шнура внахлест сообщающимися боковыми поверхностями на длине не менее 30 мм во втулке-ложементе, выполненной в виде цилиндра с отверстиями с торцов, при этом одно отверстие имеет диаметр, больший диаметра применяемого детонирующего шнура, и имеет заходную конусную часть, а отверстие противолежащего торца переходит в шпоночный паз шириной, большей ширины применяемого детонирующего шнура, повышает надежность передачи детонации в узле соединения секций, в том числе за счет сокращения «непростреливаемой зоны», при этом позволяет уменьшить габариты узла передачи детонации, что приводит к упрощению конструкции.
Узел передачи детонации кумулятивного перфоратора показан на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез узла, на фиг.2 - разрез по А-А.
На фиг.1 и фиг.2 изображены: муфта 1, сквозной канал 2, верхняя секция 3, нижняя секция 4, втулка-ложемент 5, отверстие 6 с конусной заходной частью, отверстие 7, переходящее в шпоночный паз, отрезок 8 детонирующего шнура, отрезок 9 детонирующего шнура, каркас 10 с кумулятивными зарядами нижней секции, верхняя часть 11 каркаса нижней секции, шпоночный паз 12, резиновое кольцо 13, каркас 14 верхней секции перфоратора, нижняя часть 15 каркаса верхней секции перфоратора.
Узел передачи детонации кумулятивного перфоратора выполнен следующим образом.
Узел передачи детонации содержит внутреннюю муфту 1 со сквозным каналом 2, соединяющую верхнюю 3 и нижнюю 4 секции кумулятивного перфоратора и цилиндрическую втулку-ложемент 5 с торцевыми отверстиями 6 с конусной заходной частью, и переходящее в шпоночный паз отверстие 7, в которых размещены отрезки 8 и 9 детонирующего шнура, сообщающиеся боковыми поверхностями на длине не менее 30 мм.
Нижняя секция 4 перфоратора содержит каркас 10 с кумулятивными зарядами, с верхней части 11 которого выведен отрезок 9 детонирующего шнура.
Втулка-ложемент 5 установлена в верхней части 11 каркаса нижней секции 4 перфоратора, при этом выведенный отрезок 9 детонирующего шнура через отверстие 7 втулки-ложемента заведен в шпоночный паз 11. Втулка-ложемент 5 при этом зафиксирована в каркасе резиновым кольцом 12.
Верхняя секция 3 перфоратора также содержит каркас 14, с нижней части 15 которого выведен отрезок детонирующего шнура 8.
Сборка узла передачи детонации кумулятивного перфоратора осуществляют следующим образом.
Соединение верхней 3 и нижней 4 секций перфоратора осуществляют путем вкручивания муфты 1, предварительно установленной в нижней секции 4, в верхнюю секцию 3 перфоратора. При этом в момент соединения секций перфоратора, благодаря конусным частям муфты 1 и втулки-ложемента 5, отрезок детонирующего шнура 8 верхней секции перфоратора попадает в первое отверстие 6 с диаметром, большим диаметра применяемого детонирующего шнура на величину не более 0,5 мм, втулки-ложемента 5, а отрезок детонирующего шнура 9 в шпоночный паз, сопряженный со вторым отверстием, шириной не более чем на 0,8 мм диаметра применяемого детонирующего шнура, после чего отрезки детонирующего шнура 8 и 9 верхней 3 и нижней 4 секций плотно сопрягаются боковыми поверхностями на величину не менее 30 мм во втулке-ложементе.
Выполнение первого отверстия размером, большим диаметра применяемого детонирующего шнура на величину не более 0,5 мм, а также шпоночного паза, сопряженного со вторым отверстием, шириной не более чем на 0,8 мм диаметра применяемого детонирующего шнура, позволяет обеспечить необходимый для надежной передачи детонации плотный боковой контакт между отрезками шнура, позволяет исключить использование бустеров, или влияние частичного высыпания сердцевины детонирующего на надежность передачи детонации, с сохранением оптимальной концентрации навески взрывчатого вещества в узле передачи детонации.
Устройство работает следующим образом.
После инициирования верхней секции 3 перфоратора детонация, распространяющаяся по детонирующему шнуру 8 верхней секции, передается на нижнюю секцию 4 перфоратора в узле передачи детонации, через сопряженные плотно боковыми поверхностями отрезки детонирующего шнура 8 и 9, причем для обеспечения надежности срабатывания плотное сопряжение боковых поверхностей составляет величину не менее 30 мм, что приводит к значительному сокращению «непростреливаемой зоны» из-за уменьшения габаритов узла передачи детонации и соединения секций кумулятивного перфоратора без зазора, при упрощении конструкции и исключении части общепринятых элементов, таких как промежуточные бустеры.
Техническим результатом является повышение надежности передачи детонации в узле соединения секций, за счет плотного прилегания соединенных внахлест, во втулке-ложементе, боковых поверхностей отрезков детонирующего шнура на величину не менее 30 мм в зоне их сопряжения. Втулка-ложемент выполнена в виде цилиндра с отверстиями с торцов, при этом одно отверстие имеет диаметр, больший диаметра применяемого детонирующего шнура, и имеет заходную конусную часть, а отверстие противолежащего торца переходит в шпоночный паз шириной, большей ширины применяемого детонирующего шнура, и за счет сокращения «непростреливаемой зоны» позволяет уменьшить габариты узла передачи детонации, что приводит к упрощению конструкции.