CN106169395A - 一种基于环向聚能射流的爆炸开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于环向聚能射流的爆炸开关，该爆炸开关属于一种爆炸式常闭开关，为一次性开关。它主要包括，一个绝缘圆筒形外壳，二个焊接在一起的金属圆管和一个聚能装药包。本发明采用了聚能装药结构，充分利用了爆炸能量，有效的降低了炸药的使用量。由于爆炸有做功能量强，做功速度快特点，所以本开关具有断开速度快的优点，同时，通过合理的结构设计使得本开关具有断开后二端距离远的特点，从而特别适合一些大型电路和大功率电路。此外，本发明还具有结构简单，可靠性高、价格便宜等优点。

Description

一种基于环向聚能射流的爆炸开关

技术领域

本发明涉及一种爆炸切割式断路开关，是一种常闭开关，属于电开关技术领域，适用于大功率下电路的保护开关。

背景技术

随着科技的进步，大型电路以及大功率电路已经广泛的运用在各个领域。为了保护电路的安全，必须在电路上安装保护开关，使得电路在发生意外时及时实现电路断路，以避免短路、烧毁原件等重大损失。所以，这就要求此保护开关应当具有断开速度快、耐大电流、可靠性高等特点。然而，传统的机械开关通常是通过机械作用的原理来进行工作，不能满足切断速度快的要求；同时受限于其自身结构的限制往往不能承受很大的电流。为此，一些学者提出了运用爆炸的方法来实现断路，从而使得切断电路能在瞬间完成。尽管，近年来陆续出现了几种爆炸开关，但是都有着结构复杂、可靠性低、价格昂贵等缺点，并不适合在工业上大量使用。

发明内容

本发明的目的是：针对一些大型电路和大功率电路的保护问题，提供了一种用药量低、分断速度极快且分断后二端距离远(能有效防止高电压时开路中空气被电离导致断路失败的现象)，结构简单、可靠性高且价格便宜等优点的常闭式爆炸开关。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种基于环向聚能射流的爆炸开关，它包括起爆器，导爆管，雷管，聚能装药包，金属圆管焊缝，金属圆管预裂的裂缝，支架，金属圆管，电路接头和绝缘外壳,其中起爆器和雷管之间用导爆管进行连接，用于起爆聚能装药包；聚能装药包置于二个金属圆管焊缝处正中心，用于切割焊缝；金属圆管预裂的裂缝用于使电路断开后二端形成一定的安全距离；支架置于金属圆管正中心，用于固定聚能装药包；电路接头位于金属圆管二端，用于连接电路；绝缘外壳用于固定和保护金属圆管。

本发明的工作原理：

本发明是是一种常闭式爆炸开关，它主要由三部分组成：爆炸装置、断路装置以及保护装置。

爆炸装置由聚能装药包、雷管和导爆管组成并装配成一个整体。所述的聚能装药包为一高强度绝缘材料所制成的圆管型壳体，其特征是在圆管的中间位置外表面有一环状凹槽，以至于其内表面有相应的凸起，其形状类似于二个圆锥台连接在一起。在壳体的二端设有端盖，其中上端盖有一小圆孔。在壳体的内腔中装有炸药，并且将雷管布在壳体正上方的位置，导爆管内接雷管并通过端盖上的小圆孔引出管壳而外接起爆器。

断路装置由二个完全一样的铜或其他导电率高的金属制成的圆管和二个塑料盖组成。在圆管的一端设有与电路连接的接头和内外螺纹孔，其中外螺纹孔用于和保护装置连接，内螺纹孔用于连接塑料盖，上端的塑料盖设有一小圆孔用于引出导爆管，并且在下端塑料盖的内侧设置一个支架，其作用是将炸药包固定在断路装置的正中心位置。而在另一端的圆环线上均匀的取8个点，然后沿着轴线方向以这8个点为端点预裂8条裂缝，其裂缝的长度根据我们所要求的断开距离而定。对另一个圆筒也进行同样的操作，然后将两个圆筒的裂缝端对接起来，用银或其他高导电率金属材料焊接成一个整体。

保护装置由一个大圆筒构成，其材料可以是环氧树脂或其他高强度的绝缘材料。在圆筒的二端固定有端盖，并且在端盖中心设有与断路装置中金属圆管配合内螺纹孔。

在实际制作中，根据电路中电流的大小确定断路装置中金属圆筒的尺寸(相当于根据电流选取导线的尺寸)并且根据电压的大小确定安全的断开距离r(空气不被电离的安全距离)，从而可以确定出预裂裂纹的长度L＝r/2。进而可以确定出保护装置的大圆筒的内径R＝2L+M，其中M为金属圆筒的外径。然后根据断路装置的尺寸和强度可以确定装药量和装药密度，其中所述炸药一般为乳化炸药或TNT、RDX等常用炸药。进而根据装药量和装药密度可以确定出聚能装药包的尺寸。

利用炸药起爆速度快、做功能力强且做功速度快等优点和聚能射流切割能力强的特点，在电路出现突发情况，需要及时实现断路时，起爆器发出起爆信号引爆雷管，再引爆炸药。炸药起爆后，瞬间形成高温高压的射流冲破壳体，均匀的打向金属圆管。金属圆管焊接处的薄弱环节瞬间被切断重新成为2个圆管，又因为圆管事先预裂了8条裂缝，所以在强大的径向作用力下，裂缝向端部弯曲，即圆管摊开为一“花朵形”，所以在二个圆管间形成了一个距离为2倍裂缝长度的断开，从而实现了电路的断路。

本发明的优点和技术效果：

1、本发明采用聚能装药结构，充分利用了爆轰能量，炸药利用率高；

2、本发明结构简单、断开速度极快、可靠性高特别适合一些大型电路和大功率电路；

3、本发明工作后形成一个距离很远的断开，能有效的防止大电压下空气被电离的现象。

附图说明

图1是本发明爆炸前结构示意图的轴向剖面图。

图2为爆炸后该开关的轴向剖面示意图。

图3为爆炸后该铜管的实物图。

图中各图号的构件名称为：1-起爆器，2-导爆管，3-雷管，4-聚能装药包，5-金属圆管焊缝，6-金属圆管预裂的裂缝，7-支架，8-金属圆管，9-电路接头，10-绝缘外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种基于环向聚能射流的爆炸开关包括起爆器1，导爆管2，雷管3，聚能装药包4，金属圆管焊缝5，金属圆管预裂的裂缝6，支架7，金属圆管8，电路接头9和绝缘外壳10。其中起爆器1和雷管3之间用导爆管2进行连接，用于起爆聚能装药包4；聚能装药包4置于二个金属圆管焊缝5处正中心，用于切割焊缝；金属圆管预裂的裂缝6用于使电路断开后二端形成一定的安全距离；支架7置于金属圆管8正中心，用于固定聚能装药包4；电路接头9位于金属圆管8二端，用于连接电路；绝缘外壳10用于固定和保护金属圆管8。

本实施例针对的是大电流电路，可通过电流为10KA，选用2个外径为6cm，壁厚为0.8cm，长14cm的圆筒，其材料为铜。然后各自预裂长7cm的八道裂缝，裂缝端用银焊接起来。所述的聚能装药结构采用的是高强度的环氧树脂制成的圆管，其外径为2cm，壁厚0.2cm长2cm并在中间位置处有一深0.5cm的凹槽，内装有钝化的黑索金炸药3g。而保护装置为外径16cm，壁厚2cm的圆筒，其材料为高强度的环氧树脂。

炸药引爆后，铜管的焊接处被顺利的切断，并在巨大的径向作用力下迅速向端部弯曲，散开为“花朵形”，参见图2、图3。

本发明的保护范围不限于上述实施案例。

Claims (3)

1.一种基于环向聚能射流的爆炸开关，其特征在于：包括起爆器(1)，导爆管(2)，雷管(3)，聚能装药包(4)，金属圆管焊缝(5)，金属圆管预裂的裂缝(6)，支架(7)，金属圆管(8)，电路接头(9)和绝缘外壳(10)，其中起爆器(1)和雷管(3)之间用导爆管(2)进行连接，用于起爆聚能装药包(4)；聚能装药包(4)置于二个金属圆管焊缝(5)处正中心，用于切割焊缝；金属圆管预裂的裂缝(6)用于使电路断开后二端形成一定的安全距离；支架(7)置于金属圆管正中心，用于固定聚能装药包(4)；电路接头(9)位于金属圆管(8)二端，用于连接电路；绝缘外壳(10)用于固定和保护金属圆管(8)。

2.如权利要求1所述的基于环向聚能射流的爆炸开关，其特征在于：所述的聚能装药包(4)为一高强度绝缘材料所制成的圆管型壳体，在圆管的中间位置外表面有一环状凹槽，以至于其内表面有相应的凸起，其形状类似于二个圆锥台连接在一起，在壳体的二端设有端盖，其中上端盖有一小圆孔，在壳体的内腔中装有炸药，并且将雷管布在壳体正上方的位置，导爆管(2)内接雷管(3)并通过端盖上的小圆孔引出管壳而外接起爆器(1)。

3.如权利要求1所述的基于环向聚能射流的爆炸开关，其特征在于：所述的金属圆管(8)由二个完全一样的铜或其他导电率高的金属制造的圆管组成，而在一端的圆环线上均匀的取8个点，然后沿着轴线方向以这8个点为端点预裂8条裂缝，其裂缝的长度根据断开距离而定，对另一个圆筒也进行同样的操作，然后将两个圆筒的裂缝端对接起来，用银或其他高导电率金属材料焊接成一个整体。