Электроинициатор с самоотключением от источника тока

 

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к пиротехническим инициирующим устройствам, и может быть использовано для инициирования трудновоспламенимых пиротехнических систем или для разогрева различных объектов. Электроинициатор содержит расположенные в корпусе электровоспламенитель, рабочий заряд и установленную между ними втулку, содержащую полость, соединенную каналами с электровоспламенителем и рабочим зарядом. Оси каналов смещены относительно друг друга, а расстояние от торца втулки до места входа в полость канала, расположенного со стороны этого торца, превышает расстояние от этого же торца до места входа в полость другого канала, расположенного со стороны противоположного торца. Электровоспламенитель содержит пиротехнический состав с неэлектропроводными шлаками, а рабочий заряд изготовлен из пиротехнического состава с тугоплавкими шлаками. В результате такого исполнения электроинициатора упрощается технология его изготовления и повышается надежность его самоотклю- чения от источника тока. 1 ил.

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к пиротехническим инициирующим устройствам, и может быть использовано для инициирования трудновоспламеняемых пиротехнических систем (например, систем для проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза) или для разогрева различных объектов (например, тепловых электрических батарей).

Известен электроинициатор с самоотключением от источника тока, содержащий корпус, в котором установлены электровоспламенитель с проводами, размещенными в изоляционной втулке, имеющей поршень, и рабочий заряд с газообменными продуктами горения [1].

При срабатывании такого электроинициатора образующиеся при горении рабочего заряда газообразные продукты двигают поршень, который перерезает провода электровоспламенителя, размещенные в изоляционной втулке, отключая тем самым электроинициатор от источника тока.

Недостатком известного устройства является наличие подвижного поршня, который может заклиниться при своем движении и не перерезать провода.

Известен также электроинициатор с самоотключением от источника тока, содержащий корпус, в котором установлены электровоспламенитель, рабочий заряд и размещенная между ними втулка со сквозным каналом, соединяющим электровосполаменитель и рабочий заряд [2]. Электровоспламенитель содержит такое количество пиротехнического состава, чтобы образовавшихся после его сгорания шлаков было недостаточно для короткого замыкания разомкнувшихся после перегорания мостика накаливания проводов электровоспламенителя. Втулка выполнена из материала, обладающего эффектом "памяти формы", и после нагревания деформируется так, что полностью перекрывает имеющийся в ней сквозной канал, соединяющий электровоспламенитель и рабочий заряд. При срабатывании электровоспламенителя форс пламени, пройдя по сквозному каналу втулки, зажигает рабочий заряд. За счет выделяющегося при горении тепла втулка нагревается и происходит полное перекрытие сквозного канала.

В результате электропроводные шлаки, образующиеся при горении рабочего заряда, не могут проникнуть в зону расположения электровоспламенителя и произвести короткое замыкание разомкнувшихся после перегорания мостика накаливания проводов электровоспламенителя, что обеспечивает самоотключение такого электроинициатора от источника тока.

Недостатком этого устройства является то, что за время прогревания и деформирования втулки часть электропроводных шлаков рабочего заряда в ряде случаев (например, при воздействии инерционного перегрузки) может успеть проникнуть в зону расположения электровоспламенителя и произвести короткое замыкание проводов.

Кроме того, для изготовления втулки требуется сложная технология с использованием материала, обладающего эффектом "памяти формы".

Задача изобретения - упрощение технологии изготовления с одновременным повышением надежности самоотключения электроинициатора от источника тока.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, следующий: - направление задействования электроинициатора от 8 до 30 В; - электрическое сопротивление между проводами электровоспламенителя через 0,5 с после его срабатывания в составе электроинициатора не менее 10³ Ом; - линейная инерционная перегрузка, действующая на срабатывающий электроинициатор, может достигать 4 · 10:3 м/с² и воздействовать в любом направлении.

Задача решается тем, что в электроинициаторе с самоотключением от источника тока, содержащем корпус, в котором установлен электровоспламенитель, рабочий заряд и расположенная между ними втулка с каналом, соединяющим электровосплоаменитель и рабочий заряд, согласно изобретению электровоспламенитель содержит пиротехнический состав с неэлектропроводными шлаками, рабочий заряд изготовлен из пиротехнического состава с тугоплавкими шлаками, а во втулке выполнена полость, соединенная с электровоспламенителем и рабочим зарядом каналами, оси которых смещены относительно друг друга, при этом расстояние от торца втулки до места входа в полость канала, расположенного со стороны этого торца, превышает расстояние от этого же торца до места входа в полость другого канала, расположенного со стороны противоположного торца.

Использование в электровоспламенителе пиротехнического состава с неэлектропроводными шлаками позволяет исключить короткое замыкание этими шлаками разомкнувшихся после перегорания мостика накаливания проводов электровоспламенителя. Использование для изготовления рабочего заряда пиротехнического состава с тугоплавкими шлаками позволяет избежать попадания в канал втулки значительного количества этих шлаков, поскольку они быстро застывают и локализуются в зоне их исходного расположения.

Та часть тугоплавких шлаков рабочего заряда, которая все же проникает в канал втулки, попадает затем в полость этой втулки, где и удерживается, поскольку расстояние от торца втулки до места входа в полость канала, соединяющего полость с этим торцем, превышает расстояние от этого же торца до места входа в полость другого канала, соединяющего полость с противоположным торцем, и тем самым обеспечивается невозможность выхода из полости шлака, попавших в полость, как при воздействии силы тяжести, так и при воздействии линейной инерционной перегрузки, действующей в любом направлении.

На чертеже схематически изображено устройство, продольный разрез.

Электроинициатор с самоотключением от источника тока состоит из корпуса 1, в котором установлены электровоспламенитель 2, втулка 3 и рабочий заряд 4. Полость 5 во втулке 3 соединена с электровоспоаменителем 2 и рабочим зарядом 4 каналами 6. Расстояние l₁ от торца втулки до места входа в полость канала, идущего от этого торца, превышает расстояние l₂ от этого же торца втулки до места входа в полость канала, идущего от противоположного торца втулки.

При подаче тока на провода электровоспламенителя 2 нагревается прикрепленный к ним мостик накаливания, от которого воспламеняется находящийся в электровоспламенителе пиротехнический состав с неэлектропроводными шлаками. Мостик накаливания перегорает и провода электровоспламенителя оказываются разомкнутыми, поскольку шлаки пиротехнического состава электровоспоаменителя неэлектропроводны. Выходящий из электровоспламенителя форс пламени, проходя через каналы 6 и полость 5 втулки 3, зажигает рабочий заряд 4. Образующиеся при горении рабочего заряда 4 тугоплавкие шлаки, находясь в контакте с холодными стенками корпуса 1 и втулки 3, быстро затвердевают, что обеспечивает локализацию всех шлаков рабочего заряда в зоне первоначального расположения этого заряда. Та часть тугоплавких шлаков рабочего заряда, которой под воздействием каких-либо факторов (например, под воздействием линейной инерционной перегрузки) все же удается проникнуть в канал втулки, задерживается затем в полости этой втулки, так как не может из-за разности размеров l₁ и l₂ проникнуть в следующий канал втулки, ведущей к месту расположения электровоспламенителя.

Таким образом, предотвращается возможность попадания электропроводных шлаков, образующихся при горении рабочего заряда, в зону расположения уже разомкнутых проводов электровоспламенителя и тем самым предотвращается возможность их короткого замыкания этими шлаками. В результате реализуется самоотключение электроинициатора от источника тока после его срабатывания.

Был изготовлен опытный образец. Корпус 1 и втулка 3 изготовлены из стали. Электровоспламенитель 2 изготовлен из стали и керамики и имеют нихромовый мостик накаливания длиной 1,5 мм. Электровоспламенитель 2 содержит 90 мг пиротехнического состава, представляющего собой смесь порошков бора и перхлората калия (B + KClO₄). Этот пиротехнический состав после сгорания дает неэлектропроводные продукты реакции B₂O₃ и KCl.

Чтобы при его горении не образовывались электропроводные шлаки от взаимодействия горящих частиц с материалом деталей электровоспламенителя, корпуса и втулки, они изготовлены из стали, а в электровоспламенителе применена еще и керамика. Втулка 3 имеет каналы 6 диаметром 1-2 мм и полость 5 объемом 50 мм³.

Рабочий заряд 4 изготовлен из пиротехнического состава, представляющего собой смесь порошков циркония и вольфрамового ангидрида (Zr + WO₃) [3].

Этот пиротехнический состав дает при горении тугоплавкие продукты реакции ZrO₂ и W. Получающиеся при горении состава Zr + WO₃ шлаки электропроводны. Масса рабочего заряда 4 составляет 0,6 г. Опыты проводили как в статике (при воздействии естественной силы тяжести), так и при воздействии инерционной перегрузки, достигающей 4 · 10³ м/с² и действующей в разных опытах в разном направлении, в том числе и в самом наихудшем для работы самоотключающегося электроинициатора - в сторону прижатия шлаков рабочего заряда к каналу втулки 3.

Напряжение, подаваемое на провода электровоспламенителя при задействовании самоотключающегося электроинициатора, составляло 8 - 30 В и действовало в течение всего времени проведения опыта (10 мин). Измерение электрического сопротивления между проводами электровоспламенителя задействуемого самоотключающегося электроинициатора показало, что через 0,5 с после начала задействования и в течение всего последующего времени это сопротивление превышает 10³ Ом, что отвечает задаче самоотключения электроинициатора от источника тока.

Использование для снаряжения электровоспламенителя пиротехнического состава с неэлектропроводными шлаками, а для изготовления рабочего заряда пиротехнического состава с тугоплавкими шлаками, дающее возможность применять достаточно простую втулку из обычного материала, содержащую полость, соединенную каналами с электровоспламенителем и рабочим зарядом, позволяет упростить технологию изготовления втулки и повысить надежность самоотключения электроинициатора от источника тока, особенно при воздействии инерционных перегрузок.

Формула изобретения

Электроинициатор с самоотключением от источника тока, содержащий корпус, в котором установлены электровоспламенитель, рабочий заряд и расположенная между ними втулка с каналом, соединяющим электровоспламенитель с рабочим зарядом, отличающийся тем, что электровоспламенитель содержит пиротехнический состав с неэлектропроводными шлаками, рабочий заряд изготовлен из пиротехнического состава с тугоплавкими шлаками, а во втулке выполнена полость, соединенная каналами с электровоспламенителем и рабочим зарядом, при этом оси каналов смещены одна относительно другой, а расстояние от торца втулки до места входа в полость канала, расположенного со стороны этого торца, превышает расстояние от этого же торца до места входа в полость канала, расположенного со стороны противоположного торца.

РИСУНКИ

Рисунок 1