CN113979821A - 一种高可靠性的多级点火方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高可靠性的多级点火方式，属于固体氧气发生器技术领域。述点火方式采用两个以上并联的点火机构，每个点火机构由从上到下依次排布的点火药柱、传火药和点火源组成；点火药柱由原料产氧源、燃料、催化剂和抑氯剂组成；传火药由硅粉和氧化铅组成；产氧药芯上设有两个以上的装药孔，每个装药孔内放点火机构，点火源的导线从传火药和点火药柱一侧引出与启动机构连接，点火源采用并联方式与启动机构连接。所述点火方式可使点火源与传火药紧密接触，完全引燃周围的传火药，不瞎火，启动可靠性高；点火药柱的产氧速率和耗氧速率平衡，提供最大的热量来引燃产氧药芯进行产氧；传火药产热稳定，安全性高，燃烧残渣不流动，残渣形态完整。

Description

一种高可靠性的多级点火方式
技术领域
本发明涉及一种高可靠性的多级点火方式，具体涉及一种固体氧气发生器的高可靠性的多级点火方式，属于固体氧气发生器技术领域。
背景技术
固体氧气发生器广泛用于航海、航空、航天和矿山等密闭空间，是进行缺氧防护和应急逃生的重要设备。点火机构对于固体氧气发生器的性能起着至关重要的作用，严重影响着固体氧气发生器在各个环境条件下的任务可靠性和安全性。点火机构通常由点火源和传火药(或称引燃药)组成，固体氧气发生器依靠点火机构中的点火源来点燃传火药，进而引燃产氧药芯进行供氧。中国专利申请CN103204755A公开的点火机构的点火源的位置在引燃药上方，引燃药由氯酸钠、高氯酸钾、铁粉、钛粉、氯化钴、三氧化二铁、过氧化钡和云母粉组成，这些组分经二次混合后装入产氧药柱的凹型药槽压实，之后平铺一层钛粉，再次压紧，放置烘箱中烘干得到，引燃药所用的氧化剂为氯酸钠和高氯酸钾、可燃剂为铁粉和钛粉、催化剂为氯化钴和三氧化二铁，均为配合使用，其含量配比可保证引燃药启动的可靠性，又保证引燃药残渣不流动，但众多的物料组分增大了称料失误的风险，二次压紧过程存在工艺繁琐的问题；钛粉的比热随着温度变化而变化，产热不稳定；点火源的位置居于传火药的上方，在发生大幅振动颠簸时，点火源与传火药相对位置易发生偏移，导致火焰未能有效点燃传火药，出现瞎火现象，使得固体氧气发生器失去效力，存在质量隐患。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高可靠性的多级点火方式，适用于一种固体氧气发生器中使用。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种高可靠性的多级点火方式，所述点火方式采用两个以上并联的点火机构实现，其中，每个点火机构结构组成一样，由点火药柱、传火药和一个以上的点火源组成。
点火药柱为氯酸盐药柱，由原料产氧源、燃料、催化剂和抑氯剂组成，以所述点火药柱的原料总质量为100％计，其中，各组成成分及其质量分数如下：
Figure BDA0003330841800000021
产氧源为氯酸钠(NaClO3)和高氯酸钾(KClO4)中的一种以上；优选产氧源为氯酸钠，分解温度较低，原料易得，单位质量氧气产率较高。
燃料为铁(Fe)粉、镁(Mg)粉和锡(Sn)粉中的一种以上；优选燃料为铁粉。金属燃料的主要作用是提供热量，用于促进氯酸盐的分解；燃料与氧气反应，放出大量热量；由于铁粉的热值较高，优选燃料为铁粉。
催化剂为四氧化三钴(Co3O4)和三氧化二钴(Co2O3)中的一种以上。催化剂的主要是降低氯酸盐分解的活化能，促使氯酸盐低温下分解，降低化学氧发生器表面的温度。
抑氯剂为过氧化钡(BaO2)和氧化镁(MgO)中的一种以上；优选抑氯剂为MgO，抑氯效果适中，调节平滑产氧曲线，也可起到催化剂的作用。
称取原料加入质量为原料质量6％～8％的水在混料釜中进行搅拌，混合均匀即可制得点火药柱。
传火药由硅粉和氧化铅以质量比1:2～1:7的比例混合而成。
所述点火源是市售的药头直径为3.2mm～3.7mm，铜质导线组成的低压低电流桥式电子点火头。
固体氧气发生器的产氧药芯上设有两个以上的装药孔，每个装药孔内放点火机构，从上到下依次为点火药柱、传火药和点火源。点火源的点火头放置在装药孔内底部，然后装填传火药，传火药上方装填点火药柱，点火源的导线从传火药和点火药柱的一侧引出与启动机构连接，所有的点火源采用并联方式与启动机构连接，点火可采用手摇电源电流点火，也可采用压电陶瓷电压点火。
所述点火方式点火时，启动机构启动点火源，先后依次点燃传火药和点火药柱，存在多级点火过程，产生大量的热量，引发产氧药芯产氧。
有益效果
1.本发明提供了一种高可靠性的多级点火方式，所述点火方式在点火机构中增加了点火药柱这一结构，设计了从上到下依次为点火药柱、传火药、点火源的结构，使点火源的点火头与传火药放置于点火药柱内部。在启动后，点火源依次引燃传火药、点火药柱，进而引燃产氧药芯，供氧连续稳定，并且在振动或颠簸过程中，点火源能与传火药紧密接触，不发生相对位移，点火源可完全引燃周围的传火药，不发生瞎火现象，具有极高的启动可靠性。
2.本发明提供了一种高可靠性的多级点火方式，所述点火方式具有两个及以上并联的点火机构，每个点火机构中设有一个以上的点火源，所有点火源采用并联方式与启动机构连接，采用该设计的点火结构的点火可靠性至少可达0.9999；通过增加点火源的数量，点火机构的点火可靠性可高达0.999999，甚至0.99999999以上，极大的提高了点火机构的可靠性。
3.本发明提供了一种高可靠性的多级点火方式，所述点火方式中的点火源与传火药接触良好，安全性高，点火源体积小，组装过程简单，方便操作，可大批量进行应用。
4.本发明提供了一种高可靠性的多级点火方式，所述点火方式使用的点火源可靠性高，单个点火源的发火成功率为0.99；来源广泛，成本低廉，可大大降低固体氧发生器的成本。
5.本发明提供了一种高可靠性的多级点火方式，所述点火方式使用的点火药柱的配方组成变少，操作简单，产氧速率和耗氧速率平衡，提供最大的热量来引燃产氧药芯进行产氧；传火药中氧化铅和硅粉取代现有技术中的钛粉，产热稳定，比热含量稳定，经点火源引燃传火药和点火药柱后，安全性高，燃烧残渣不流动，残渣形态完整。
附图说明
图1为实施例中一种高可靠性的多级点火方式中的点火机构示意图。
其中，1—点火药柱，2—传火药，3—点火源，4—产氧药芯
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
实施例1
一种高可靠性的多级点火方式，如图1所示，所述点火方式采用两个并联的点火机构实现，其中，每个点火机构结构组成一样，由点火药柱1、传火药2和一个点火源3组成。
称取81g的NaClO3、150g的Fe粉、63g的Co3O4和6g的MgO，加入21g水，在混料釜中搅拌均匀，通过模具压制成8g的φ18×22mm的点火药柱1，在120℃烘8h，作为点火药柱1。
分别称取5g硅粉和10g氧化铅粉末，混合研磨均匀，作为传火药2。
所述点火源3是市售的药头直径为3.2mm～3.7mm、铜质导线组成的低压低电流桥式电子点火头。
固体氧气发生器的产氧药芯4上设有两个装药孔，每个装药孔内放置有一个点火机构，从上到下依次为点火药柱1、传火药2和一个点火源3。点火源3的点火头放置在装药孔内底部，然后铺上0.6g的传火药2，压实，传火药2上方放置点火药柱1，点火源3的导线从传火药2和点火药柱1一侧引出与启动机构连接，两个点火源3采用并联方式与启动机构连接，点火采用手摇电源电流点火。
所述点火方式点火时，用手摇电源连接启动点火源3点火，先后依次点燃传火药2和点火药柱1，存在多级点火过程，产生大量的热量，引发产氧药芯4产氧；点火药柱1的燃烧残渣不流动，形态完整。
实施例2
一种高可靠性的多级点火方式，如图1所示，所述点火方式采用两个并联的点火机构实现，其中，每个点火机构结构组成一样，由点火药柱1、传火药2和一个点火源3组成。
称取120g的NaClO3、90g的Fe粉、60g的Co3O4和30g的MgO，加入24g水，在混料釜中搅拌均匀，通过模具压制成8g的φ18×22mm的药柱，在120℃烘干8h，作为点火药柱1。
分别称取5g硅粉和25g氧化铅粉末，混合研磨均匀，作为传火药2。
所述点火源3是市售的药头直径为3.2mm～3.7mm、铜质导线组成的低压低电流桥式电子点火头。
固体氧气发生器的产氧药芯4上设有两个装药孔，每个装药孔内放置有一个点火机构，从上到下依次为点火药柱1、传火药2和一个点火源3。点火源3的点火头放置在装药孔内底部，然后铺上0.4g的传火药2，压实，传火药2上方放置点火药柱1，点火源3的导线从传火药2和点火药柱1一侧引出与启动机构连接，两个点火源3采用并联方式与启动机构连接，点火采用手摇电源电流点火。
所述点火方式点火时，用压电陶瓷点火器连接启动点火源3点火，先后依次点燃传火药2和点火药柱1，存在多级点火过程，产生大量的热量，引发产氧药芯4产氧；点火药柱1的燃烧残渣不流动，形态完整。
实施例3
一种高可靠性的多级点火方式，如图1所示，所述点火方式采用两个并联的点火机构实现，其中，每个点火机构结构组成一样，由点火药柱1、传火药2和一个点火源3组成。
称取90g的NaClO3、75g的Fe粉、120g的Co3O4和15g的MgO，加入18g水，在混料釜中搅拌均匀，通过模具压制成8g的φ18×22mm的点火药柱1，在120℃烘8h，作为点火药柱1。
分别称取5g硅粉和35g氧化铅粉末，混合研磨均匀，作为传火药2。
所述点火源3是市售的药头直径为3.2mm～3.7mm、铜质导线组成的低压低电流桥式电子点火头。
固体氧气发生器的产氧药芯4上设有两个装药孔，每个装药孔内放置有一个点火机构，从上到下依次为点火药柱1、传火药2和一个点火源3。点火源3的点火头放置在装药孔内底部，然后铺上0.4g的传火药2，压实，传火药2上方放置点火药柱1，点火源3的导线从传火药2和点火药柱1一侧引出与启动机构连接，两个点火源3采用并联方式与启动机构连接，点火采用手摇电源电流点火。
所述点火方式点火时，用压电陶瓷点火器连接启动点火源3点火，先后依次点燃传火药2和点火药柱1，存在多级点火过程，产生大量的热量，引发产氧药芯4产氧；点火药柱1的燃烧残渣不流动，形态完整。

Claims (6)

1.一种高可靠性的多级点火方式，其特征在于：所述点火方式采用两个以上并联的点火机构实现，每个点火机构结构组成一样，由点火药柱(1)、传火药(2)和一个以上的点火源(3)组成；
点火药柱(1)由原料产氧源、燃料、催化剂和抑氯剂组成，以所述点火药柱(1)的原料总质量为100％计，各组成成分及其质量分数如下：
Figure FDA0003330841790000011
产氧源为氯酸钠和高氯酸钾中的一种以上；
燃料为铁粉、镁粉和锡粉中的一种以上；
催化剂为四氧化三钴和三氧化二钴中的一种以上；
抑氯剂为过氧化钡和氧化镁中的一种以上；
称取原料，加入质量为原料质量6％～8％的水，在混料釜中进行搅拌，混合均匀即可制得点火药柱(1)；
传火药(2)由硅粉和氧化铅以质量比1:2～1:7的比例混合而成；
所述点火源(3)为药头直径为3.2mm～3.7mm，铜质导线组成的低压低电流桥式电子点火头；
固体氧气发生器的产氧药芯(4)上设有两个以上的装药孔，每个装药孔内放点火机构，从上到下依次为点火药柱(1)、传火药(2)和点火源(3)；点火源(3)的点火头放置在装药孔内底部，然后装填传火药(2)，传火药(2)上方装填点火药柱(1)，点火源(3)的导线从传火药(2)和点火药柱(1)一侧引出与启动机构连接，所有的点火源(3)采用并联方式与启动机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的多级点火方式，其特征在于：产氧源为氯酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种高可靠性的多级点火方式，其特征在于：燃料为铁粉。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性的多级点火方式，其特征在于：抑氯剂为氧化镁。
5.根据权利要求1所述的一种高可靠性的多级点火方式，其特征在于：产氧源为氯酸钠；燃料为铁粉；抑氯剂为氧化镁。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的一种高可靠性的多级点火方式，其特征在于：点火采用手摇电源电流点火或压电陶瓷电压点火。
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