×
10.09.2015
216.013.7ab9

ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электрических средств воспламенения и предназначено для автономного воспламенения взрывчатых веществ, пиротехнических композиций и т.п., например, в фейерверках, или в составе электрических средств инициирования и пироавтоматики. Электровоспламенитель содержит пробку, токопроводящие элементы, к которым присоединен мостик накаливания и нанесенный на мостик воспламенительный состав. Мостик выполнен в виде слоя из резистивного материала, нанесенного на пластинку из диэлектрического материала. В резистивном слое имеется поперечная выемка - прорезь, длина которой составляет 0,3-0,5 от ширины резистивного слоя. Удельное сопротивление резистивного материала составляет не менее 5 Ом·мм/м. В качестве диэлектрического материала использована керамика на основе корунда. Для удобства припаивания к токопроводящим элементам на торцы мостика нанесено токопроводящее покрытие, имеющее хорошую адгезию к припою, например оловянное. Изобретение позволяет повысить стойкость электрических средств воспламенения к электрическим воздействиям, создать электровоспламенитель, имеющий безопасный ток 1 А и безопасную мощность 1 Вт. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрических средств воспламенения и предназначено для воспламенения взрывчатых веществ, пиротехнических композиций и т.п. автономно, например, для воспламенения пороха в фейерверках, или в составе электрических средств инициирования и пироавтоматики (ЭСИП), например в электрозажигателях, электровоспламенителях, пиропатронах, электродетонаторах, разрывных болтах.

Электрический способ воспламенения имеет много достоинств, но есть и существенный недостаток, заключающийся в опасности преждевременных срабатываний под действием блуждающих токов. Следствием могут быть травмы, а также серьезные нарушения алгоритмов функционирования объектов, в которых установлены ЭСИП.

Электровоспламенители в зависимости от того, как в них реализуется преобразование электрического тока, обычно подразделяют на 4 типа: с токопроводящим воспламенительным составом, искровые, с взрывающимся мостиком и с мостиком накаливания.

В конструкциях с токопроводящим воспламенительным составом ток проходит непосредственно через состав, который зажигается от выделяемого при этом тепла. Данные изделия имеют нестабильные электрические характеристики, меняющиеся при хранении, поэтому имеют ограниченное применение.

В искровых конструкциях воспламенительный состав зажигается от искры, возникающей при пробое состава, находящегося между двумя электродами (токопроводящими элементами). Для возникновения искрового пробоя через воспламенительный состав в этом изделии требуется подача напряжения величиной не менее тысячи вольт [1]. Это условие обеспечивает хорошую защиту от блуждающих токов, характеризующихся незначительными электрическими потенциалами, то есть токов гальванического происхождения, наводки и утечки. Однако стойкость к блуждающим токам электростатического происхождения при этом очень низкая. Недостатками являются также непригодность искровых конструкций для группового подрыва (одновременного подрыва группы изделий от одного источника электропитания), необходимость использования источников электропитания напряжением более тысячи вольт, высокие требования к качеству изоляции электрических цепей.

В конструкциях с взрывающимся мостиком при подаче высокого напряжения взрывается сам мостик, представляющий собой металлическую проволочку или фольгу (пленку), присоединенную к токопроводящим элементам. Примером может служить электродетонатор ЭДВ-1 [2, 3]. Электродетонаторы с взрывающимся мостиком по отношению к искровым лучше защищены от несанкционированного срабатывания под действием блуждающих токов, в том числе электростатического происхождения, но требуют еще больших напряжений источников тока. Так, для подрыва электродетонатора ЭДВ-1 требуется подача напряжения 15 кВ [2, 3]. Соответственно возрастают требования к качеству изоляции.

В мостиковых конструкциях ток проходит через мостик накаливания, представляющий тонкую металлическую проволочку, соединенную с токопроводящими элементами. При прохождении тока происходит разогрев мостика. Если при этом воспламенительный состав, контактирующий с мостиком, нагревается до температуры вспышки, происходит его воспламенение. Минимальное значение тока, при котором воспламенение воспламенительного состава происходит безотказно, называется воспламеняющим током. Максимальное значения тока в мостике, гарантированно не вызывающего зажигание, называется безопасным током. Стабильность электрических характеристик во времени, низкие требования к источникам тока (для срабатывания достаточно напряжения нескольких вольт), хорошие возможности группового подрыва обусловили широкое практическое применение конструкций мостикового типа как для взрывных работ при добыче полезных ископаемых, так и в объектах военной и космической техники.

Известен электродетонатор мостикового типа ЭД-8-Ж, широко применяемый для взрывных работ в горнорудной промышленности [2-4]. В его конструкцию входит электровоспламенитель, представляющий собой полиэтиленовую пробку, через которую проходят токопроводящие элементы, к которым припаян мостик из нихромовой проволоки диаметром 30 мкм, сопротивлением от 1,3 до 2 Ом. ЭД-8-Ж безотказно срабатывает при подаче тока 1 А за время от 2 до 6 мс. Недостатком данного электродетонатора является слабая защищенность от блуждающих токов. Величина безопасного тока составляет 0,18 А, что соответствует минимальным требованиям, предъявляемым к электродетонаторам промышленного назначения [2]. Следует также отметить низкую безопасную мощность, рассеиваемую на мостике при пропускании безопасного тока. Она составляет 0,04 Вт. В отечественной практике требования к безопасной мощности отсутствуют, но за рубежом данный параметр является критерием защищенности от блуждающих токов наряду с безопасным током. Согласно стандарту США [5], электродетонаторы военного назначения не должны воспламеняться в течение 5 мин при подаче минимального тока 1 А с соответствующей минимальной мощностью 1 Вт.

Известен термостойкий электродетонатор мостикового типа Dynawell 1018 НМХ фирмы Dynaenergetics, применяемый для прострелочно-взрывных работ в нефтяных скважинах [6]. В его конструкцию включено дополнительное сопротивление, увеличивающее общее сопротивление изделия до 50 Ом. За счет этого безопасная мощность увеличена до 1 Вт, но безопасный ток составляет только 0,2 А.

Известен электродетонатор ЭД-1-8-Т [3, 4], в конструкции которого используется электровоспламенитель, отличающийся от электровоспламенителя ЭД-8-Ж тем, что мостик выполнен из константановой проволоки диаметром 80 мкм. Данный электродетонатор, принятый за прототип настоящего изобретения, гораздо лучше защищен от блуждающих токов. Безопасный ток составляет 1 А.

Физическое обоснование повышения безопасного тока за счет увеличения диаметра и изменения материала мостика следует из соотношения (1), которое можно получить, приняв, что все джоулево тепло, выделяемое при прохождении тока по мостику, затрачивается на его нагрев.

где I - ток в мостике, t - длительность прохождения тока, ρ - удельное сопротивление материала мостика, c - удельная теплоемкость материала мостика, γ - плотность материала мостика, S - площадь сечения мостика, T - температура, до которой нагрет мостик, Т0 - начальная температура мостика.

При увеличении площади сечения S и соотношения сγ/ρ, характеризующего материал мостика, при равных значениях тока мостик нагревается до меньшей температуры, что и обуславливает увеличение устойчивости электродетонатора к току. Диаметр мостика ЭД-1-8-Т в 2,7 раза больше, чем ЭД-8. Соотношение сγ/ρ для константана составляет 7,5·1012 Дж/К·м4·Ом, для нихрома - 3,3·1012 Дж/К·м4·Ом [1]. За счет этого безопасный ток ЭД-1-8-Т более чем в 5 раз превышает безопасный ток ЭД-8-Ж.

Недостатком прототипа является небольшая безопасная мощность. На мостике ЭД-1-8-Т, имеющем сопротивление от 0,1 до 0,15 Ом, рассеивается 0,1-0,15 Вт.

Цель настоящего изобретения состоит в повышении стойкости электрических средств воспламенения к электрическим воздействиям, создании электровоспламенителя, имеющего безопасный ток не менее 1 А и безопасную мощность не менее 1 Вт.

Поставленная цель достигается тем, что мостик накаливания, схематично представленный на фиг. 1, выполнен в виде слоя из резистивного материала 1, нанесенного на пластинку из диэлектрического материала 2. В слое из резистивного материала имеется поперечная выемка (прорезь) 3, длина которой l составляет 0,3-0,5 от ширины слоя W. Удельное сопротивление резистивного материала составляет не менее 5 Ом·мм2/м. В качестве материала диэлектрической пластинки используется керамика на основе корунда. Для удобства припаивания к токопроводящим элементам на торцы мостика нанесено токопроводящее покрытие 4 с хорошей адгезией к припою, например, оловянное.

Примеры предлагаемой конструкции электровоспламенителя схематично представлены на фиг. 2 (а, б). Электровоспламенитель содержит пробку 5, токопроводящие элементы 6, к которым присоединен вышеописанный мостик накаливания 7. На мостик нанесен воспламенительный состав 8.

Данные конструктивные решения обеспечивают увеличение безопасной мощности по отношению к прототипу за счет увеличения площади сечения мостика и уменьшения количества тепла, передаваемого от резистивного слоя в воспламенительный состав.

Сопротивление мостика прямо пропорционально удельному сопротивлению ρ и обратно пропорционально площади сечения S. В прототипе используется мостик накаливания из константана, имеющего удельное сопротивление 0,485 Ом·мм2/м. Применение резистивного материала с удельным сопротивлением, в 10 раз превышающим это значение, позволяет 10-кратно увеличить площадь сечения S, не изменяя сопротивление мостика. Безопасный ток при этом возрастает, так как температура разогрева мостика уменьшается. Согласно формуле (1) температура Т прямо пропорциональна величине ρ в первой степени и обратно пропорциональна величине S в квадрате. Увеличение безопасного тока при постоянном сопротивлении ведет к увеличению безопасной мощности, равной произведению безопасного тока на сопротивление.

Если площадь сечения S увеличить менее чем в 10 раз, безопасная мощность также возрастет, так как увеличится сопротивление мостика. Данный путь увеличения безопасной мощности предпочтителен, так как при малом сопротивлении мостика можно не заметить короткого замыкания токопроводящих элементов, вполне вероятного в процессе производства при пайке мостика.

Уменьшение количества тепла, передаваемого от резистивного слоя в воспламенительный состав, обеспечивается за счет отвода тепла в пластину из диэлектрического материала. Большое удельное сопротивление резистивного материала, существенно превосходящее удельное сопротивление металлов, позволяет иметь большую ширину слоя и соответственно большую поверхность контакта с пластиной, что ведет к увеличению отвода тепла. Использование в пластине керамики на основе корунда, имеющего высокую теплопроводность (40 Вт/м·К при температуре 27°C [7]), обеспечивает повышение эффективности теплоотдачи.

Меры, направленные на повышение уровня защищенности от блуждающих токов, приводят к увеличению времени срабатывания электровоспламенителя. При большом сечении резистивного слоя и эффективном отводе тепла для достижения температуры вспышки воспламенительного состава требуется длительное время пропускания тока. Поперечная выемка (прорезь) на слое из резистивного материала позволяет существенно уменьшить это время за счет создания области слоя, имеющей уменьшенное сечение и соответственно увеличенное сопротивление. В этой области при пропускании тока выделяется большая часть тепловой энергии. Если ток небольшой, эта энергия отводится в диэлектрическую пластинку и токопроводящие элементы, температура воспламенительного состава поднимается незначительно. При больших значениях тока тепло не успевает отводиться, чему способствует существенное уменьшение теплопроводности корунда, происходящее при увеличении температуры (в интервале от 27 до 627°C теплопроводность снижается с 40 до 15,7 Вт/м·К [7]). Происходит быстрый прогрев области уменьшенного сечения и срабатывание электровоспламенителя.

Выбор качественных и количественных характеристик мостика накаливания предлагаемого электровоспламенителя произведен исходя из условия достижения положительного эффекта (безопасного тока 1 А и безопасной мощности 1 Вт) при минимальном времени срабатывания и при габаритах мостика, обеспечивающих возможность применения в различных ЭСИП взамен существующих штатных мостиков. За основу технологии изготовлении мостика накаливания была принята технология производства чип-резисторов. Размеры слоя из резистивного материала составляли: ширина 700 мкм, толщина 30 мкм, длина 1200 мкм. Длина поперечной проточки варьировалась в пределах 210-350 мкм (0,3-0,5 от ширины слоя), при этом сопротивление мостика составляло (1±0,1) Ом. Диэлектрическая пластина изготавливалась из корунда. В качестве воспламенительного состава использовался тринитрорезорцинат свинца, замешанный на нитролаке.

Исследования электрических и временных характеристик электровоспламенителя показали, что безопасный ток превышает 1 А, безопасная мощность - 1 Вт. Время срабатывания составляет от 300 до 900 мкс при подаче тока 4 А. Прототип при том же значении безопасного тока имеет безопасную мощность в 10 раз меньше, а время срабатывания при токе 4 А в 10 раз больше.

Список литературы

1. Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов. - М.: Недра, 1973. - 272 с.

2. Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ. - М.: Рандеву-АМ, 2000. - 446 с.

3. Щукин Ю.Г., Лютиков Г.Г., Поздняков З.Г. Средства инициирования промышленных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 1996. - 155 с.

4. ГОСТ 9089-85. Электродетонаторы мгновенного действия. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1997. - 38 с.

5. Стандарт США MIL-I 23659C. Параметры военной техники. Детонаторы электрические. Общие характеристики продукции, 1972. - 23 с.

6. Dynaenergetics. Dynawell. Technical Information. - www.dynawell.com.

7. Агрескин А.А., Глейбман В.Б. Теплофизика твердого топлива. - М.: Недра, 1980. - 256 с.


ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ
ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 370.
10.01.2013
№216.012.17ac

Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Изобретение относится к катализатору для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - СВМПЭ при повышенных температурах полимеризации (≥80°C) в среде углеводородного разбавителя, например гептан, гексан, изопентан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471552
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.190e

Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке хлопчатобумажных текстильных материалов с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов. Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения включает расшлихтовку, отварку, беление, крашение активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471906
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bc8

Координатный стол

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472606
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bce

Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация. Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота, содержащего манипулятор 1 с закрепленным на фланце 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472612
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ca8

Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция

Изобретение предназначается для нанесения на рулонный металл в качестве лакокрасочного материала. Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция содержит (мас.%.): эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 1550-4000 г/экв. 18,0-40,0, полиэфирную смолу на основе продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472830
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e17

Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей

Изобретение относится к промышленному сбору штормовых выбросов морских водорослей и может быть использовано для прибрежного промысла и в прибойной полосе. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей включает переход мореходного средства на место сбора выбросов, подбор водорослей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473204
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e2

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. для исследования прочности конструкций с помощью одиночных тензорезисторов без применения компенсационных тензорезисторов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473919
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.214b

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474024
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.230b

Катализатор, способ его приготовления и способ получения β-пиколина

Изобретение относится к катализаторам получения β-пиколина конденсацией акролеина с аммиаком и способам их получения с целью повышения выхода β-пиколина, применяемого в производстве никотиновой кислоты и никотинамида, являющихся составными частями жизненно важных витамина РР и витаминов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474473
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.230c

Катализатор, способ его приготовления и способ получения малосернистого дизельного топлива

Изобретение относится к катализаторам гидроочистки дизельного топлива, способам приготовления таких катализаторов и способам получения малосернистого дизельного топлива. Описан катализатор, содержащий соединение [Со(СНО)][МоО(СНО)] в количестве 30-45 мас.%, диоксид титана 0,8-6,0 мас.%, AlO -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474474
Дата охранного документа: 10.02.2013
Показаны записи 1-10 из 283.
10.01.2013
№216.012.17ac

Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Изобретение относится к катализатору для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - СВМПЭ при повышенных температурах полимеризации (≥80°C) в среде углеводородного разбавителя, например гептан, гексан, изопентан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471552
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.190e

Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке хлопчатобумажных текстильных материалов с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов. Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения включает расшлихтовку, отварку, беление, крашение активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471906
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bc8

Координатный стол

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472606
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bce

Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация. Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота, содержащего манипулятор 1 с закрепленным на фланце 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472612
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ca8

Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция

Изобретение предназначается для нанесения на рулонный металл в качестве лакокрасочного материала. Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция содержит (мас.%.): эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 1550-4000 г/экв. 18,0-40,0, полиэфирную смолу на основе продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472830
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e17

Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей

Изобретение относится к промышленному сбору штормовых выбросов морских водорослей и может быть использовано для прибрежного промысла и в прибойной полосе. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей включает переход мореходного средства на место сбора выбросов, подбор водорослей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473204
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f95

Фотохромная регистрирующая среда для трехмерной оптической памяти

Изобретение относится к фотохромным полимерным регистрирующим средам на основе нового семейства термически необратимых диарилэтенов, а именно арил-замещенных циклопентеновых бензтиенил производных диарилэтенов, для использования в многослойных оптических дисках нового поколения с информационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473586
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e2

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. для исследования прочности конструкций с помощью одиночных тензорезисторов без применения компенсационных тензорезисторов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473919
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.214b

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474024
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.230b

Катализатор, способ его приготовления и способ получения β-пиколина

Изобретение относится к катализаторам получения β-пиколина конденсацией акролеина с аммиаком и способам их получения с целью повышения выхода β-пиколина, применяемого в производстве никотиновой кислоты и никотинамида, являющихся составными частями жизненно важных витамина РР и витаминов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474473
Дата охранного документа: 10.02.2013
+ добавить свой РИД