CZ310335B6 - Vyvíječ tepla na bázi squibu - Google Patents

Vyvíječ tepla na bázi squibu Download PDF

Info

Publication number
CZ310335B6
CZ310335B6 CZ2023-490A CZ2023490A CZ310335B6 CZ 310335 B6 CZ310335 B6 CZ 310335B6 CZ 2023490 A CZ2023490 A CZ 2023490A CZ 310335 B6 CZ310335 B6 CZ 310335B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
cup
filling
heat generator
group
squib
Prior art date
Application number
CZ2023-490A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2023490A3 (cs
Inventor
Ondřej Němčák
Němčák Ondřej Ing., Ph.D.
Original Assignee
Kayaku Safety Systems Europe a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kayaku Safety Systems Europe a.s. filed Critical Kayaku Safety Systems Europe a.s.
Priority to CZ2023-490A priority Critical patent/CZ2023490A3/cs
Publication of CZ310335B6 publication Critical patent/CZ310335B6/cs
Publication of CZ2023490A3 publication Critical patent/CZ2023490A3/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00Details of fuzes
    • F42C19/02Fuze bodies; Fuze housings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00Details of fuzes
    • F42C19/06Electric contact parts specially adapted for use with electric fuzes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Abstract

Vyvíječ tepla na bázi squibu, který obsahuje nosič (1) s elektrickými kontakty, vložený do kalíšku (2) s náplní, má jako náplň kalíšku (2) energetický materiál (3) schopný po iniciaci vyvíjet teplo bez porušení integrity kalíšku (2). Tímto energetickým materiálem (3) je roznětná pyrotechnická slož, která obsahuje alespoň jedno okysličovadlo ze skupiny látek zahrnující oxid molybdenový, oxid měďný, oxid měďnatý a oxid olovnatý, a dále alespoň jedno palivo ze skupiny prvků zirkonium, bór, titan, hliník, nikl, paladium, uhlík, wolfram, křemík a ferosilikochrom. Uvedeným energetickým materiálem může být rovněž intermetalický systém částic titan/bor nebo hliník/paladium nebo hliník/nikl, vykazující po elektrické iniciaci exotermickou reakci bez porušení integrity kalíšku (2).

Description

Vyvíječ tepla na bázi squibu
Oblast techniky
Vynález se týká vyvíječe tepla na bázi elektrických iniciátorů, tzv. squibů. Oblastí využití vynálezu jsou zejména na dlouhodobou trvanlivost náročné aplikace vyžadující rychlý a spolehlivý vývoj tepelné energie v omezeném prostoru, s minimálními požadavky na iniciační energii, bez kontaminace okolí zplodinami z reakce energetických materiálů.
Dosavadní stav techniky
Pro účely lokálního ohřevu jsou dosud známé a nej častěji používané vyvíječe tepla na bázi elektrického ohřevu, jako je odporové nebo topné tělísko. Zde je nevýhodou časová prodleva potřebná na rozehřátí topného elementu a také násobně větší množství energie, kterou je třeba dodat k dosažení výsledného tepelného efektu. Nároky na spotřebu elektrické energie jsou tomu úměrné, o několik řádů vyšší, než odpovídá konečnému tepelnému efektu.
Tyto vyvíječe tepla jsou jako celek relativně rozměrné, a především náročné na údržbu zdrojů energie. Má to dopad na jejich životnost a spolehlivost, která je u řady aplikací kritickým faktorem. Jedná se většinou o pojistné nebo aktivační systémy, které mají fungovat co nejrychleji a bezchybně i dlouho po instalaci, někdy v tepelně nepříznivých a prostorově velmi omezených podmínkách. Jako příklad těchto aplikací je možno uvést roztavení pojistných elementů, přetavení přepážek, přepálení zajišťovacích šňůr nebo odjištění pojistných ventilů.
Úkolem vynálezu tedy je vytvořit takový vyvíječ tepla, který je konstrukčně jednoduchý a poskytuje velmi rychlou odezvu s nízkou energetickou náročností, vysokou provozní spolehlivostí a dlouhou životností, a přitom bez nežádoucích vedlejších účinků.
Podstata vynálezu
Uvedenou mezeru na trhu vyvíječů tepla mohou zaplnit vyvíječe tepla na bázi squibu podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vyvíječ tepla, obsahující nosič s elektrickými kontakty, vložený do kalíšku s náplní, má jako náplň kalíšku energetický materiál schopný po iniciaci vyvíjet teplo bez porušení integrity kalíšku. Energetickým materiálem je roznětná pyrotechnická slož, která obsahuje alespoň jedno okysličovadlo ze skupiny látek zahrnující oxid molybdenový, oxid měďný, oxid měďnatý a oxid olovnatý, a dále alespoň jedno palivo ze skupiny prvků zirkonium, bór, titan, hliník, nikl, paladium, uhlík, wolfram, křemík a ferosilikochrom; energetický materiál může být alternativně tvořen také intermetalickým systémem částic titan/bor nebo hliník/paladium nebo hliník/nikl, vykazujícím po elektrické iniciaci exotermickou reakci.
Kalíšek s výhodou dále obsahuje alespoň jednu přísadu ze skupiny látek zahrnující vodní sklo, polyvinylalkohol, fluoroelastomer, polykarbonát a silikon. Kalíšek také s výhodou obsahuje plnivo ze skupiny látek zahrnující sklo, křemičitý písek, porcelán a speciální keramické hmoty na bázi korundu, zirkonu, karbidů nebo nitridů.
Konstrukce vyvíječe tepla podle vynálezu umožňuje realizaci v těch nejmenších rozměrech. Elektrická energie je zde potřebná pouze k iniciaci děje, při němž se vyvíjí teplo s okamžitou odezvou.
Vyvíječ tepla podle vynálezu je tedy schopen velmi rychle, v malém prostoru, s minimálním množstvím elektrické energie, s dlouholetou životností, a přitom bez vedlejších zvukových nebo
- 1 CZ 310335 B6 tlakových efektů či kontaminace okolí vykonat požadovanou tepelnou práci/akci. Těmito přednostmi se odlišuje od dosud známých vyvíječů tepla používaných pro pojistné nebo aktivační systémy do té míry, že může splňovat i komplex požadavků daných pro použití v kosmu, kde jsou často vyžadovány systémy „full containment“.
Objasnění výkresů
K doložení schématu konstrukčního provedení vyvíječe tepla s energetickým materiálem, neporušujícím jeho integritu, podle vynálezu slouží přiložené výkresy, ve kterých představuje:
obr. 1 vyvíječ tepla s energetickým materiálem - před fůnkcí; a obr. 2 vyvíječ tepla se zplodinami - po fůnkci.
Příklady uskutečnění vynálezu
K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady konkrétních provedení vyvíječe tepla s energetickým materiálem neporušujícím integritu výrobku.
Příklad 1
Konstrukce vyvíječe tepla na bázi squibu je znázorněna na obr. 1, který představuje vyvíječ před uvedením do fůnkce. Tento vyvíječ tepla má nosič 1 odporového elementu s elektrickými kontakty, vložený do kovového kalíšku 2 s náplní tvořenou energetickým materiálem 3, přičemž tyto části jsou pevně spojeny do jednoho celku. Energetickým materiálem 3 je zde roznětná pyrotechnická slož, která při hoření uvolňuje téměř výhradně teplo.
Tento vyvíječ tepla byl připraven nalisováním 300 mg energetického materiálu 3 - roznětné pyrotechnické slože na bázi směsi částic zirkonia o velikosti částic 1 až 5 mikronů s částicemi oxidu olovnatého, tzv. klejtu, o velikosti 1 až 75 mikronů, přičemž hmotnostní poměr byl 65:35. Následně byl vyvíječ sestaven a hermeticky zatěsněn svarem nosiče 1 odporového elementu s elektrickými kontakty a kovovým kalíškem 2.
Obr. 2 představuje vyvíječ tepla podle obr. 1 po fůnkci, tedy vývoji tepla, přičemž uvedený energetický materiál 3 při spálení vytváří převážně kondenzované zplodiny hoření 3a, tedy uvolňuje téměř výhradně teplo, které se bez porušení integrity kalíšku 2 využije jen kjeho rozžhavení na teplotu T, zde do 850 °C. Pyrotechnický efekt i jeho zplodiny jsou díky složení energetického materiálu 3 omezeny natolik, že zplodiny hoření 3a zůstávají zachyceny uvnitř kalíšku 2 a dojde pouze k rozžhavení kalíšku 2 a následně i těla vyvíječe. Nemůže tedy dojít k nežádoucím vedlejším účinkům, jak je kontaminace zplodinami nebo průvodní jevy výbuchu hluk, střepinky, plamen, dým apod.
Vzniklou tepelnou energii lze využít k roztavení elementů, přepálení přepážek, odpaření účinných látek apod.
Příklad 2
Vyvíječ tepla s konstrukcí podle obr. 1 byl připraven nalisováním 300 mg energetického materiálu 3 - roznětné pyrotechnické slože obsahující směs částic boru o velikosti částic 1 až 5 mikronů s částicemi oxidu molybdenového o velikosti 1 až 120 mikronů, přičemž hmotnostní poměr složek byl 20:80. Směs obsahovala dále 0,5 hmota, d. pojivá polyvinylalkohol, přidaného na 100 hmota, d. původní binární směsi. Následně byl vyvíječ sestaven a hermeticky zatěsněn svarem nosiče 1 odporového elementu s elektrickými kontakty a s kovovým kalíškem 2.
-2CZ 310335 B6
Funkce tohoto vyvíječe je analogická jako u vyvíječe tepla podle příkladu 1.
Příklad 3
Vyvíječ tepla s konstrukcí podle obr. 1 byl připraven nalisováním 300 mg energetického materiálu 3 - roznětné pyrotechnické slože obsahující směs částic boru o velikosti částic 1 až 5 mikronů s částicemi oxidu měďného o velikosti 1 až 120 mikronů, přičemž hmotnostní poměr byl 5:95. Následně byl vyvíječ sestaven a hermeticky zatesněn obdobně jako v příkladech 1 a 2. Funkce tohoto vyvíječe je opět analogická s předchozími příklady - viz obr. 2.
Příklad 4
Vyvíječ tepla podle obr. 1 byl připraven nalisováním 300 mg energetického materiálu 3 roznětné pyrotechnické slože obsahující směs částic wolframu o velikosti částic 0,5 až 5 mikronů s částicemi oxidu měďnateho o velikosti 1 až 120 mikronů, přičemž hmotnostní poměr byl 30:70. Následně byl vyvíječ sestaven a použit shodně jako v předchozích příkladech, tedy bez porušení integrity kalíšku 2, pouze s tepelným účinkem.
Příklad 5
Vyvíječ tepla podle obr. 1 byl připraven nalisováním 300 mg energetického materiálu 3 roznětné pyrotechnické slože obsahující směs částic slitiny ferosilikochromu o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů a práškového zirkonia o velikosti částic 0,5 až 5 mikronů s částicemi oxidu olovnato-olovičiteho o velikosti 1 až 120 mikronů, přičemž jejich hmotnostní poměr ve směsi byl 29:1:70. Následně byl výrobek sestaven a použit shodně jako v předchozích příkladech.
Příklad 6
Vyvíječ tepla opět shodné konstrukce - viz obr. 1 byl připraven nalisováním 200 mg energetického materiálu 3 - intermetalického systému ze směsi částic hliníku o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů a práškového niklu o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů, přičemž jejich hmotnostní poměr ve směsi byl 25:75. Následně byl výrobek sestaven a použit shodně jako v předchozích příkladech, tedy bez porušení integrity kalíšku 2, pouze s tepelným účinkem.
Příklad 7
Vyvíječ tepla podle obr. 1 byl připraven nalisováním 200 mg energetického materiálu 3intermetalického systému ze směsi částic nebo vrstvených fólií z hliníku o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů a z paládia o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů, přičemž jejich hmotnostní poměr ve směsi byl 7:93. Následně byl vyvíječ sestaven vsunutím nosiče 1 s elektrickými kontakty do keramického kalíšku 2.
Příklad 8
Vyvíječ tepla podle obr. 1 byl připraven nalisováním 200 mg energetického materiálu 3intermetalického systému ze směsi částic bóru o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů a titanu o velikosti částic 0,5 až 55 mikronů, přičemž jejich hmotnostní poměr ve směsi byl 30:70. Následně byl vyvíječ tepla sestaven a hermeticky zatesněn svarem nosiče 1 elektrických kontaktů s kovovým kalíškem 2.
-3CZ 310335 B6
Průmyslová využitelnost
Vyvíječ tepla podle vynálezu je využitelný jako miniaturní, jednoduchý a účinný zdroj tepla, 5 které poslouží k rychlému, spolehlivému a nízkoenergetickému roztavení pojistných elementů, přetavení přepážek, přepálení šňůr, například při nouzovém shozu nákladu či aktivaci padáku u dronů, k odjištění pojistných ventilů, k zapálení pyrotechniky bez zvednutí tlaku, k povelovému zničení malých laboratorních biologických vzorků teplem, k odpaření účinných nebo signálních látek apod. Dále lze řešení podle vynálezu využít například pro ohřev citlivých přenosných 10 přístrojů a senzorů, které v nepříznivých teplotních podmínkách přestávají být fúnkční, analogicky třeba také pro nouzový ohřev trysky motoru se zamrzlým palivem u letounu. Energetický materiál použitý v náplni vyvíječe - squibu umožňuje využití tradiční konstrukce squibu a tedy i stávajících technologií k dosažení zásadně odlišného vnějšího účinku, kdy po uvedení do fúnkce zůstává veškerý pyrotechnický děj i s jeho produkty uzavřen uvnitř výrobku a 15 navenek se projeví výhradně rozžhavením kalíšku a těla vyvíječe.

Claims (4)

1. Vyvíječ tepla na bázi squibu, obsahující nosič (1) s elektrickými kontakty, vložený do kalíšku (2) s náplní, vyznačující se tím, že náplní kalíšku (2) je energetický materiál (3) tvořený roznětnou pyrotechnickou složí, která obsahuje alespoň jedno okysličovadlo ze skupiny látek zahrnující oxid molybdenový, oxid měďný, oxid měďnatý a oxid olovnatý, a dále alespoň jedno palivo ze skupiny prvků zirkonium, bór, titan, hliník, nikl, paladium, uhlík, wolfram, křemík a ferosilikochrom, a tento energetický materiál (3) je schopný po iniciaci vyvíjet teplo bez porušení integrity kalíšku (2).
2. Vyvíječ tepla na bázi squibu, obsahující nosič (1) s elektrickými kontakty, vložený do kalíšku (2) s náplní, vyznačující se tím, že náplní kalíšku (2) je energetický materiál tvořený intermetalickým systémem částic titan/bor nebo hliník/paladium nebo hliník/nikl, vykazujícím po elektrické iniciaci exotermickou reakci bez porušení integrity kalíšku (2).
3. Vyvíječ tepla podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že náplň kalíšku (2) dále obsahuje alespoň jednu přísadu ze skupiny látek zahrnující vodní sklo, polyvinylalkohol, fluoroelastomer, polykarbonát a silikon.
4. Vyvíječ tepla podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že náplň kalíšku (2) dále obsahuje plnivo ze skupiny látek zahrnující sklo, křemičitý písek, porcelán a kompozitní keramické hmoty na bázi korundu, zirkonu, karbidů nebo nitridů.
CZ2023-490A 2023-12-15 2023-12-15 Vyvíječ tepla na bázi squibu CZ2023490A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-490A CZ2023490A3 (cs) 2023-12-15 2023-12-15 Vyvíječ tepla na bázi squibu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-490A CZ2023490A3 (cs) 2023-12-15 2023-12-15 Vyvíječ tepla na bázi squibu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ310335B6 true CZ310335B6 (cs) 2025-03-05
CZ2023490A3 CZ2023490A3 (cs) 2025-03-05

Family

ID=94771123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-490A CZ2023490A3 (cs) 2023-12-15 2023-12-15 Vyvíječ tepla na bázi squibu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2023490A3 (cs)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0512682B1 (en) * 1991-04-05 1997-10-22 Morton International, Inc. Universal squib connector
EP1323596A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-02 Takata Corporation Initiator and gas generator
CZ306186B6 (cs) * 2015-02-19 2016-09-14 Indet Safety Systems A.S. Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0512682B1 (en) * 1991-04-05 1997-10-22 Morton International, Inc. Universal squib connector
EP1323596A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-02 Takata Corporation Initiator and gas generator
CZ306186B6 (cs) * 2015-02-19 2016-09-14 Indet Safety Systems A.S. Pyrotechnický aktivátor se společnou iniciací časově posunutých dějů

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2023490A3 (cs) 2025-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4280409A (en) Molten metal-liquid explosive device
Staley et al. Effect of nitrocellulose gasifying binder on thrust performance and high‐g launch tolerance of miniaturized nanothermite thrusters
US8286555B2 (en) Deflagration to detonation transition device
NO339580B1 (no) Optisk dopet energirik tennsats
US11644291B1 (en) Autoignition material capsule
SE462092B (sv) Initieringselement foer primaerspraengaemnesfria spraengkapslar
EP1811262A1 (en) Energetic thin-film initiator
SE505912C2 (sv) Pyroteknisk laddning för sprängkapslar
US4158322A (en) Pyrotechnic separation device
CZ310335B6 (cs) Vyvíječ tepla na bázi squibu
CN110715582A (zh) 深空探测器用爆炸驱动型耐高温火工作动装置装药序列
Kan et al. High-safety energetic micro-igniter for micro-thrust system
Xiao et al. Response of TEGDN propellants to plasma ignition with the same magnitude of ignition energy as conventional igniters in an interrupted burning simulator
Koc et al. Characterization of BPN Pyrotechnic Composition Containing Micro‐and Nanometer‐Sized Boron Particles
CN110953934B (zh) 一种耐高温钝感电爆管及装药序列
CN110749251B (zh) 深空探测器用燃烧驱动型耐高温火工分离装置装药序列
CN218566320U (zh) 一种基于moems光开关装置的激光起爆控制系统
Hafenrichter et al. Fast laser diode ignition of confined CP and BNCP
Wang et al. Research on a MEMS detonated device with built-in safety and arming device
Tappan et al. Microenergetic materials-microscale energetic material processing and testing
US3851586A (en) Temperature compensated pyrotechnic delays
RU2832758C1 (ru) Устройство инициирования
Strohm et al. Performance characterization of nanoscale energetic materials on Semiconductor Bridges (SCBs)
EP0809783B1 (en) Fire mitigation device
US8915188B2 (en) Security detonator