Безопасное производство электрических средств инициирования Российский патент 2019 года по МПК F42B3/12 F42B3/198 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при производстве электрических средств инициирования (СИ), таких как электровоспламенители (ЭВ), которые широко используются в горном и военном деле, в пиротехнике, пожарной автоматике и т.д.

Преобладающим видом ЭВ являются т.н. мостиковые воспламенители, которые содержат мостик накаливания из материала, быстро нагревающегося под действием электрического тока. Наиболее распространены ЭВ с тонкой металлической нитью накала из нихрома, константана, сплавов благородных металлов.

Для надежности действия ЭВ необходима стабильность его электрических характеристик, в частности сопротивления. Это достигается как однородностью геометрических и химических характеристик материала нити накаливания, так и методами ее крепления к подводящим ток проводникам: способами механического контакта, пайки или сварки.

Самым массовым способом в данный момент является пайка в сочетании с механическим контактом (зажимом), реализованная в производстве промышленных ЭВ и ЭД, сопротивления которых в одной партии могут отличаться вдвое и более (Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом, 3-е изд, М., 1992; Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ, 2-е изд, М., 2000), что вносит большие трудности при расчете и применении электрических взрывных цепей. Понятно, что причинами разброса являются именно ненадежный паяный контакт.

Другим критическим моментом производства ЭВ является их снаряжение воспламенительным составом (ВС), который соприкасается с мостиком накаливания и воспламеняется при его нагреве от импульса электрического тока. ВС относятся к первичным (инициирующим) взрывчатым веществам и имеют высокую чувствительность к механическим воздействиям и статическому электричеству. Это делает процесс снаряжения ВС в ЭВ взрывоопасным и пожароопасным, требующим для его проведения отдельных взрывозащищенных бронированных технологических помещений и оборудования с особым режимом поведения персонала.

В настоящее время для электровоспламенителей (П.Ф. Бубнов, И.П. Сухов. Средства инициирования. Оборонгиз; 1945, 163 с., стр. 139) используется типовой ВС в следующей химической композиции, мас. %: бертолетова соль 49,5, роданид свинца 49,5, свинцовый сурик 1. Стадии подготовки исходных компонентов и особенно их смешивания являются чрезвычайно взрывоопасными. Состав имеет высокую механическую и электростатическую чувствительность.

Известен способ изготовления электромеханических инициаторов (RU 2473040 С1, F42B 3/12, 20.01.2013), включающий формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем нанесения проводящего покрытия; соединение подложки с диэлектрической пленкой, а затем с диэлектрической пластиной, формирование в последней отверстий, расположенных в соответствии с месторасположением мостиков, сформированных на подложке, формирование электрических контактов инициаторов и последующее разделение полученного соединения на отдельные инициаторы или группы инициаторов. Формирование отверстий в диэлектрической пластине и формирование электрических контактов инициаторов осуществляют до соединения между собой диэлектрической пластины, пленки и подложки. Формирование электрических контактов инициатора осуществляют путем выполнения прорезей в пленке и диэлектрической пластине, расположение которых соответствует расположению сформированных на подложке электродов. В качестве диэлектрической пленки используют полиимидную пленку с двухсторонним фторопластовым покрытием, причем толщина слоя покрытия в 4-5 раз меньше толщины пленки, а соединение пленки, подложки и пластины с отверстиями осуществляют путем термокомпрессионной сварки. Данный способ принят в качестве наиболее близкого аналога.

Данная технология изготовления инициаторов имеет относительно небольшое число технологических операций, но на всех стадиях производства инициаторов необходим контроль качества исполнения переходных операций.

Кроме того, недостатками такого способа являются применение разнородных технологических операций (напыление, механическая обработка для создания переходных отверстий, сварка пленки и металлических пластин), что в целом значительно удорожает технологический процесс.Кроме этого, технология является взрывоопасной за счет применения сухого прессованного состава. По этим причинам данный процесс не может быть существенно автоматизирован как на отдельных операциях, так и в целом.

Предлагаемое изобретение направлено на создание высокопроизводительного безопасного производства высоконадежных электрических средств инициирования непосредственно у предприятия - изготовителя конечной продукции позволяет резко сократить расходы на испытания, совместив приемо-сдаточные испытания и входной контроль.

Предлагаемая линия снаряжения электрических средств инициирования включает подачу посредством штангового транспортера групповых сборок (кассет) к механизму подачи узлов инициирования, собранных на участке сборки узлов инициирования, подачу сборок с узлами инициирования к автоматизированному рабочему месту (АРМ) приваривания мостиков накаливания (МН), осуществление запрессовки узлов инициирования с приваренными мостиками накаливания в корпуса ЭВ с помощью механизма сборки модуля, подачу собранных заготовок на рабочее место снаряжения предварительно приготовленным воспламенительным составом на основе водных суспензий инициирующих веществ, последующее перемещение на участок с ушки и к механизму лакировки, далее подачу готовых изделий в групповых сборках на участок контроля параметров и участок упаковки готовых изделий, высвобожденные сборки (кассеты) возвращают к механизму подачи групповых сборок на транспортер.

Технология позволяет автоматизировать самые трудоемкие и ответственные процессы снаряжения СИ с помощью автоматической линии или роботизированного комплекса координатного дозирования водной суспензии СИ и защитного лака.

Оборудование участка сборки узла инициирования ориентировано на сборку как контактных шайб, предназначенных для ЭВ с гладкими контактами, так и на сборку конструктивных элементов (колодок), предназначенных для ЭВ с контактами в виде проводов различной длины. Оборудование участка может быть оперативно перестроено при смене типа узла инициирования.

Приваривание мостиков накаливания к узлу инициирования производится на рабочем месте, автоматизация которого позволяет увеличить надежность соединения мостиков накаливания с выводами ЭВ.

Применяемый в производственной линии ЭВ метод контактной микросварки электрических элементов средств инициирования (нити накала) позволила уменьшить разброс сопротивлений МН ЭВ до 5-10%, что повысило надежность работы ЭВ и их устойчивость к тряске, вибрации, другим механическим нагрузкам.

Автоматизация рабочего места снаряжения воспламенительным составом позволяет повысить точность дозирования и автоматическое поддержание состояния состава в нужной кондиции (вязкость, отсутствие воздуха).

Предлагаемая технология снаряжения электрических средств инициирования с использованием пожаровзрывобезопасных водных суспензий инициирующих веществ обеспечивает безопасность и компактность процесса, ведет к минимизации или ликвидации бронезащиты, к резкому уменьшению безопасных расстояний и необходимых производственных площадей.

Максимально обезопасить процесс снаряжения можно применением негорючих водных суспензий ВС, причем предпочтение следует отдавать ВС, получаемым в водной среде, путем химического соосаждения в водных растворах компонентов в одну стадию, как указано, например, в патенте RU 2179544 С2 (опубл. 20.02.2002) и патенте на полезную модель RU 77676 U1 (опубл. 27.10.2008).

Быстрый и безопасный способ получения одновременным соосаждением окислителя и горючего позволяет просто и экономично получить такую степень смешения и дисперсности компонентов, которой практически невозможно добиться механическим путем. Высокая степень дисперсности и однородности ВС, близкая к наноразмерным композициям, придает ему качественно новые свойства по сравнению со штатными ВС, например, одновременно высокую скорость горения и низкую чувствительность к электроразряду и механическим воздействиям.

Разработанная технология снаряжения ЭВ вообще исключает работу с опасными сухими инициирующими составами и существенно повышает производительность технологической операции без опасности перегрузки рабочего места по массе ВВ. Снаряженное изделие становится работоспособно и опасно только после сушки. Такая технология получения и снаряжения ВС обеспечивает не только значительное сокращение общего количества операций, но и исключает опасные операции при снаряжении ЭВ.

На фигуре представлена блок-схема предлагаемой линии снаряжения электрических средств инициирования. На блок-схеме линия снаряжения включает последовательно установленные по ходу (по линии) движения штангового транспортера (1): механизм подачи групповых сборок (кассет) (2) на транспортер, механизм подачи узлов инициирования (контактные шайбы или колодки) (4), собранных на автоматизированном участке сборки (3) узлов инициирования, автоматизированное рабочее место приваривания мостиков накаливания (5), механизм сборки модуля (6), осуществляющий запрессовку узлов инициирования с приваренными мостиками накаливания в корпуса электровоспламенителей (ЭВ), автоматизированное рабочее место снаряжения заготовок электровоспламенителей (8) воспламенительным составом, полученным на участке приготовления воспламенительного состава (7), участок сушки (9), механизм лакировки (10), участок контроля параметров готовых изделий (11) в групповых сборках, участок упаковки готовых изделий (12). Высвобожденные сборки подают к механизму подачи групповых сборок (2).

Функционирование линии снаряжения.

Подачу групповых сборок между механизмами осуществляют штанговым транспортером (1). Механизм подачи групповых сборок (2) подает на транспортер (1) групповые сборки (кассеты), которые далее перемещаются к механизму подачи узлов инициирования (4), собранных на участке сборки узлов инициирования (3). Приваривание мостиков накаливания к узлу инициирования осуществляется на рабочем месте (5). Механизм сборки модуля (6) производит запрессовку узлов инициирования с приваренными мостиками накаливания в корпуса ЭВ. Далее групповые сборки поступают на рабочее место снаряжения воспламенительным составом (8), предварительно приготовленным на участке приготовления состава (7). После снаряжения воспламенительным составом, групповые сборки поступают на участок сушки (9), после которого они передаются на механизм лакировки (10). Готовые изделия, находящиеся в групповых сборках, далее поступают на участок контроля параметров (11), где в соответствии с технической документацией на ЭВ производится выборочный контроль готовых изделий. При отсутствии брака групповые сборки поступают на участок упаковки (12), где готовые изделия размещаются в таре в соответствии с действующей документацией, а высвобожденные групповые сборки передаются на механизм подачи 2.

Проработанные конструктивные решения электрических средств инициирования для их производства позволяют использовать в технологическом цикле полуавтоматическое оборудование для запрессовки, сварки деталей, микросварки нитей накаливания, снаряжение воспламенительным составом, лакировки и контроля параметров, что обеспечивает возможность дальнейшей автоматизации технологического процесса в целом.

Предлагаемое производство высоконадежных электрических средств инициирования является безопасным и высокопроизводительным. Производство может быть легко внедрено непосредственно у предприятия - изготовителя конечной продукции: боеприпасов или гражданских пиротехнических изделий. Совмещение производств сократит транспортные расходы по доставке комплектующих от смежников и расходы на испытания, что обеспечит снижение стоимости конечных изделий и повышение их качества. Кроме того, повышается независимость и защищенность производителя боеприпасов в особый период.

Используемая литература:

1. Патент RU 2473040, 20.01.2013.

2. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом, 3-е изд., М, 1992.

3. Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ, 2-е изд., М., 2000.

4. Патент РФ на полезную модель RU 77676, 27.10.2008.

5. Бубнов П.Ф. и Сухов И.П. «Средства инициирования» М., Оборонгиз, 1945.

6. Патент RU 2179544, 20.02.2002.

Изобретение относится к производству электрических средств инициирования и может быть использовано в горном, военном деле и в других отраслях промышленности. Линия включает подачу посредством штангового транспортера групповых сборок (кассет) к механизму подачи узлов инициирования, собранных на участке сборки узлов инициирования, подачу сборок с узлами инициирования к автоматизированному рабочему месту приваривания мостиков накаливания, осуществление запрессовки узлов инициирования с приваренными мостиками накаливания в корпуса электровоспламенителя с помощью механизма сборки модуля, подачу собранных заготовок на рабочее место снаряжения предварительно приготовленным воспламенительным составом, последующее перемещение на участок сушки и к механизму лакировки, далее подачу готовых изделий в групповых сборках на участок контроля параметров и участок упаковки готовых изделий. Высвобожденные сборки (кассеты) возвращают к механизму подачи групповых сборок на транспортер. Повышается производительность, надежность, безопасность производства, повышается качество изделий. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Линия снаряжения электрических средств инициирования, включающая: подачу посредством штангового транспортера групповых сборок (кассет) к механизму подачи узлов инициирования, собранных на участке сборки узлов инициирования, подачу сборок с узлами инициирования к автоматизированному рабочему месту приваривания мостиков накаливания, осуществление запрессовки узлов инициирования с приваренными мостиками накаливания в корпуса электровоспламенителя (ЭВ) с помощью механизма сборки модуля, подачу собранных заготовок на рабочее место снаряжения предварительно приготовленным воспламенительным составом, последующее перемещение на участок сушки и к механизму лакировки, далее подачу готовых изделий в групповых сборках на участок контроля параметров и участок упаковки готовых изделий, при этом высвобожденные сборки (кассеты) возвращают к механизму подачи групповых сборок на транспортер.

2. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что оборудование участка сборки узла инициирования ориентировано на сборку как контактных шайб, предназначенных для ЭВ с гладкими контактами, так и на сборку конструктивных элементов, предназначенных для ЭВ с контактами в виде проводов различной длины.

3. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что используют сборки, учитывающие различные конструктивные особенности средств инициирования.

4. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что используют воспламенительный состав в виде негорючей водной суспензии инициирующих веществ.