ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ Российский патент 2005 года по МПК F42B3/12 

Изобретение относится к взрывным работам, в частности к инициирующим устройствам, и может быть использовано в воспламенительных или взрывных устройствах.

Известна конструкция электродетонатора с изолированным мостиком накаливания, состоящего из корпуса, вкладыша, пробки, выполненный из диэлектрического материала, мостика накаливания, прижатого к пробке изоляционной прокладкой, и легковоспламеняющегося состава, нанесенного поверх изолятора. Благодаря отсутствию физического контакта чувствительного инициирующего материала с мостиком накаливания обеспечивается отключение электродетонатора от источника тока после перегорания мостика [1].

Недостатком данного технического решения, выбранного в качестве аналога, являются следующие факторы. Во-первых, в устройстве используется очень высокочувствительное легковоспламеняющееся вещество, во-вторых, при сгорании воспламеняемых составов или зарядов образующиеся токопроводящие продукты, находясь под большим давлением, проникают под изоляционную прокладку и межэлектродный промежуток, что может привести к короткому замыканию. В результате нивелируется эффект самоотключения.

В качестве прототипа по исполнению для заявляемого устройства взят электрический мостиковый электродетонатор по патенту [2], содержащий корпус, колодочку с встроенными электровводами, воспламенительный состав и изолированный от металлического корпуса мостик накаливания, концевые участки которого, включая прилегающую зону вокруг точек крепления с соединительным электродом, покрыты изолирующим составом, который состоит из изолирующего лака, стекающего с области центра изогнутого мостика после процесса окунания или наносится на точки крепления в виде капель. Торцы электровводов выступают над поверхностью колодочки. Изолирующий слой скрывает острые кромки и выступающие концы проволоки и предотвращает разряд статического электричества между металлическим корпусом и точками крепления мостика накаливания.

Недостатком выбранного прототипа является то, что устройство не предназначено для самоотключения и не обеспечивает его, так как имеются оголенные участки выступающих токоподводящих электродов, между которыми может произойти замыкание токопроводящими продуктами воспламеняемых составов после их сгорания, кроме того, изолирующий лак разрушается при сгорании воспламенительного состава, что также способствует увеличению электрической проводимости межэлектродного промежутка.

Задача изобретения - достижение самоотключения от источника тока при воспламенении пиротехнических и пороховых зарядов.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в том, что при задействовании электровлспламенителя импульсом электрического тока амплитудой от 2 А и длительностью поддержания напряжения на электровводах 10-30 мс после сгорания воспламеняющего и рабочего составов происходит отключение электровоспламенителя от источника тока с вероятностью не менее 0,999. Самоотключение сохраняется при воспламенении рабочего заряда как образующего газообразные продукты горения (давление в камере до 600 кгс/см²), так и твердые шлаки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в электровоспламенителе, содержащем корпус, колодочку с встроенными электровводами, мостик накаливания, прикрепленный к ним, воспламеняющий (воспламенительный) состав, торцы электровводов выполнены заподлицо с поверхностью колодочки или заглублены относительно поверхности колодочки и покрыты прочным, огнестойким изолирующим составом на основе эпоксидной смолы. Изолирующий состав содержит от 25 до 30% по массе порошок неорганического соединения из группы нитридов, карбидов и устойчивых оксидов. С целью повышения безопасности при обращении в качестве воспламенительного состава используется смесь бризантного (вторичного) взрывчатого вещества с порошком активного металла.

Выполнение торцов электровводов заподлицо с поверхностью колодочки или с заглублением облегчает покрытие их электроизолирующим слоем. Покрытие торцов электровводов, включая места крепления мостика накаливания, изолирующим слоем исключает физический и электрический контакт электровводов с воспламенительным составом и продуктами сгорания этого состава после срабатывания, тем самым исключается активная электрическая связь между электровводами, т.е. реализуется самоотключение от источника тока.

Добавление в изолирующий состав от 25 до 30% по массе тонкого порошка тугоплавких неорганических соединений, например ковалентных карбидов или нитридов (в частности, бора) или устойчивых оксидов (в частности, кремния), придает композиции прочность и огнестойкость и способствует живучести покрытия при сгорании воспламенительного состава. Применение в качестве наполнителя порошка аморфного бора также позволяет достичь заявляемый технический результат. Указанная доля наполнителя обеспечивает оптимальную вязкость, при содержании менее 25% композиция оказывается легкотекучей, при содержании более 30% состав становится нетехнологичным в работе.

Использование в качестве воспламенительного состава смеси бризантного взрывчатого вещества с порошком активного металла, наряду с покрытием торцов изолирующим слоем, существенно повышает безопасность при обращении по сравнению с устройствами с высокочувствительными инициирующими ВВ, в частности при пожаре или воздействии факторов электрической природы.

На чертеже схематически изображен электровоспламенитель с самоотключением от источника тока, где обозначено:

1 - мостик накаливания,

2 - изолирующий состав,

3 - электровводы,

4 - колодочка,

5 - корпус электровоспламенителя,

6 - воспламенительный состав,

7 - рабочий заряд.

При конкретном исполнении электровоспламенитель включал в качестве корпуса тонкостенную гильзу из алюминиевого сплава, колодочку из пресс-материала АГ-4С, электровводы из медной проволоки диаметром 0,5 мм, мостик накаливания из нихромовой проволоки Х20Н80-ВЦ диаметром 40 мкм, сопротивлением в среднем 1,2 Ом. Крепление его к электровводам производилось пайкой. В качестве изолирующего состава использовалась композиция из эпоксидной смолы ЭД-20 (40%), отвердителя Л-20 (32%) и неорганического пигмента (порошок карбида бора, нитрида бора или аморфного бора - 28%). В качестве воспламенительного использовался пиротехнический состав из смеси бризантного ВВ и порошка металла, в качестве рабочего заряда - октоген.

Устройство работает следующим образом.

При подключении электровводов 3 к источнику тока мостик накаливания 1 нагревается, поджигает состав 6, при достижении температуры ˜1400°С расплавляется и теряет свою сплошность, продукты горения воспламенительного состава 6 и основного заряда 7 способствуют полному разрушению мостика. После срабатывания электровоспламенителя торцы электровводов оказываются электрически изолированными друг от друга, ток между ними отсутствует, электровоспламенитель оказывается отключенным от источника тока.

Опытная проверка заявляемого устройства подтвердила высокую надежность самоотключения от источника тока электровоспламенителя в наиболее тяжелых условиях, вызванных воздействием на межэлектродный промежуток газообразных и твердых электропроводящих продуктов сгорания после перегорания мостика. Электровоспламенитель в составе взрывного устройства создавал давление до 600 ат. Было проведено 28 опытов с электровоспламенителями, имевшими среднее сопротивление 1,2 Ом. Задействование электровоспламенителей производилось импульсом электрического тока амплитудой 1,9-2,0 А, время поддержания напряжения на электровводах составляло 13 или 30 мс. Во всех опытах зарегистрировано давление в контрольном объеме, при этом среднее время до перегорания мостика и отключения от источника питания составило 7,6 мс при среднеквадратическом отклонении 0,66 мс. Таким образом, время жизни мостика всегда оказывалось короче длительности поддержания напряжения на электровводах, т.е. реализовывалось самоотключение.

Источники информации

1. M.E.Gill, E.D.Iangley. Электровоспламенитель с изолированным мостиком // Патент США №3249047, кл. 102-28, опубликован 03.05.1966.

2. Diehl GMBH&Co. Мостиковый электродетонатор // Патент ФРГ №DE 3613134, кл. F 42 B 3/12, опубликован 22.10.1987.

Область применения: взрывные работы. Электровоспламенитель с самоотключением от источника тока содержит корпус 5, колодочку 4 с встроенными электровводами 3, мостик накаливания 1, прикрепленный к электровводам на их торцах, воспламеняющий (воспламенительный) состав (на чертеже не показан) на основе смеси бризантного ВВ и порошка активного металла, напрессованный на мостик накаливания. Торцы электровводов выполнены заподлицо с поверхностью колодочки или заглублены ниже уровня поверхности колодочки и покрыты, включая места крепления мостика накаливания, электроизолирующим составом 2 на основе эпоксидной смолы с отвердителем с добавлением в качестве наполнителя тонкого порошка тугоплавких неорганических соединений от 25 до 30% по массе. Технический результат: самоотключение от источника тока после срабатывания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электровоспламенитель, содержащий корпус, колодочку с встроенными электровводами, воспламенительный состав, мостик накаливания, прикрепленный к электровводам, при этом места крепления и концевые участки мостика покрыты изолирующим составом, отличающийся тем, что торцы электровводов выполнены заподлицо с поверхностью колодочки или заглублены и покрыты изолирующим составом, причем изолирующий состав выполнен на основе эпоксидной смолы с добавлением в качестве наполнителя тонкого порошка тугоплавких неорганических соединений от 25-30% по массе.2. Электровоспламенитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве воспламенительного состава используется смесь бризантного взрывчатого вещества с порошком активного металла.