KR20220068262A - 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 공정 및 시스템 - Google Patents

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KR20220068262A
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안드레아스 빈터
울프 라우렌츠
울리히 블레이
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루아그 암모텍 게엠베하
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Abstract

본 발명은 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 공정에 관한 것으로, 물질-특이적 변환 온도에서 불꽃처럼 변환하는 불꽃 물질을 포함하고, 상기 변환 온도보다 낮은 상기 불꽃 물질의 주위 온도에서 상기 불꽃 물질을 변환시키기 위해 상기 불꽃 물질에 열을 전달하는 단계를 포함한다.

Description

사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 공정 및 시스템
본 발명은 특히 0.5J 이상의 사전 결정된(predetermined) 불꽃 에너지 아웃풋(pyrotechnic energy output)을 제공하는 공정 및 시스템에 관한 것이다.
불꽃 절단 장치(pyrotechnic cutting devices), 폭발물을 위한 제네릭 불꽃 액츄에이터(Generic pyrotechnic actuators)은 변환 온도(conversion temperatures)가 100 ℃ 이상, 특히 170 ℃ 이상 또는 심지어 300 ℃ 이상으로, 이점을 가지는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 폭발물의 온도-관련 변환(temperature-related conversion)은 100 ℃ 미만, 특히 약 90 ℃에서 계속 발생해야 한다. 이것은 장기간에 걸쳐 불꽃 액츄에이터의 기능을 보장(ensures the functionality)하고, 잘못된 활성화(false activation)를 방지한다. 잘못된 활성화는 일반적으로 폭발물의 노화 효과(aging effect)에 기인하며, 이는 폭발물의 변환 온도가 예상되는 저장 및/또는 사용 온도(expected storage and/or use temperature)에 가까울수록 더 빠르게 발생한다. 더욱이, 폭발물의 노화 효과는 또한 매우 자주 효과의 강력한 감소(strong reduction) 또는 심지어 상기 불꽃 액츄에이터의 완전한 고장(total failure)으로 이어진다.
배터리의 과열을 방지하기 위한 의도인, 배터리의 소위 응급 절단 메커니즘(emergency cutting mechanism)은 종래 기술에서 알려져있다. 예를 들어, DE 20 2006 020 172 U1는 자동차 배터리(motor vehicle battery)의 극 틈새(pole niche) 또는 라인 네트워크(line network) 내의 퓨즈 박스(fuse box) 내에 수용(accommodated)되는 자동차 배터리 케이블을 위한 전류 차단기(current interrupter)를 개시한다. 회로 차단기(circuit breaker)는 서로 접촉하는 두 개의 전기 연결 섹션(two electrical connection section)을 포함하며, 이는 전기 연결을 끊기 위해 불꽃 물질을 재배치하여 서로 멀리 이동할 수 있다. 전기 연결 섹션이 정의되지 않고(undefined) 제어되지 않는(uncontrolled) 방법으로 서로 제거된다는 것은 불리한 것으로 밝혀졌다. 또한, 이러한 전류 차단기의 단점은 2개의 전기 연결 섹션(electrical connection section)이 스스로 다시 접촉하여 전기 전도성을 회복하는 경향이 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 배터리에 커플된(coupled) 구성 요소(components)에 심각한 손상을 야기할 수 있다. 마지막으로, 회로 차단기는 전기 에너지원(electrical energy source)에 대한 부착(attachment) 측면에서도 매우 중대하게 제한된다. 또 다른 단점은 그러한 전류 차단기가 전기적으로 작동(actuated)될 때, 역화(backfire)되는 경향이 있다는 것이다.
본 발명의 목적은 공지된 선행 기술의 상기 단점을 개선하고, 특히, 역화가 방지되고/거나 제어된 에너지 아웃풋을 만드는 것이 가능한, 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는, 신뢰성 있고 기능적으로 안전한 공정 또는 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 각각 청구항 1, 11, 16 및 29의 목적에 의해 해결된다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 바람직하게는 0.5 J 이상의 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 공정이 제공된다. 불꽃 에너지 아웃풋은, 예를 들어, 전기 에너지를 방전(discharging) 및/또는 수신(receiving)하기 위한, 축전기(accumulator), 갈바닉 셀(galvanic cell), 또는 배터리(battery)와 같은 전기 에너지원(electrical energy source)으로 유도되는, 케이블(cable), 와이어(wire), 전도 통로(conductor path) 또는 그 유사체와 같은 전기 라인(electric line)을, 절연(disconnect), 절단(cut), 펀치(punch), 손상(damage) 또는 그 유사 행위에 적용될 수 있는 액티브 장치(active devices) 또는 불꽃 스위칭 장치(pyrotechnic switching devices)에 사용된다. 이러한 불꽃 절단 장치는 전기 에너지원과 전기 에너지 공급 사이에 전기 충전 커플링(electrical charging coupling) 또는 바람직하게는 충전 가능한(chargeable) 에너지원과 전기 부하(electrical load) 사이의 전기 종단 충전 커플링(electrical end charging coupling)을 절연하도록 설계된다. 예를 들어, 불꽃 절단 장치는 전자 장치(electronic devices), 특히 리튬 이온 배터리(lithium-ion batteries)와 같은 배터리의 과열을 방지하고, 상기 과열은 전자 장치의 손상으로 이어질 수 있다. 이러한 배터리는 유의하게 1A 초과, 특히 1 내지 70 A의 범위, 특히 10 내지 50 A의 범위, 특히 10 내지 30 A의 범위, 특히 30 내지 50 A의 범위, 또는 50 내지 70 A의 범위, 예를 들어, 45 A, 35 A 또는 40 A의 전류 강도를 제공할 수 있다. 불꽃 절단 장치는 또한 이들이 전자 부품, 특히 인쇄된 회로 기판(printed circuit board), 회로 카드(circuit card) 또는 회로 보드(circuit board)를 위한 캐리어(carrier)로 이어지는 전기 전도성 통로 또는 전기 에너지를 소산(dissipating) 및/또는 수신(receiving)하기 위해 그들 내에 제공되는 전기 전도성 통로를 분리하는 데 사용될 수 있도록 설계될 수 있다. 제네릭 불꽃 절단 장치(Generic pyrotechnic cutting devices)는 동일한 출원인의 독일 출원 DE 10 2019 101 430.1에 공지되어 있으며, 특히 불꽃 절단 장치의 작동 및 설계에 대한 그 내용은 완전히 본원에 참조로써 통합된다.
본 발명에 따른 공정에 따르면, 물질-특이적(material-specific) 변환 온도(conversion temperature)에서 불꽃처럼 변환하는(pyrotechnically converts) 불꽃 물질(pyrotechnic material)이 제공된다. 바람직하게는, 변환 온도가 유의하게 100 ℃ 초과, 특히 110 ℃, 120 ℃, 130 ℃, 140 ℃, 150 ℃ 초과, 또는 심지어 170 ℃, 200 ℃, 220 ℃ 초과 또는 250 ℃ 초과, 특히 300 ℃ 초과인 불꽃 물질이 제공된다.
예를 들어, 1,4-디히드로-5,7-디니트로벤조푸라잔-4-올 3-옥사이드(1,4-dihydro-5,7-dinitrobenzofurazan-4-ol 3-oxide)의 포타슘 염(potassium salt)(줄임말: 포타슘 디니트로벤조푸록사네이트(potassium dinitrobenzofuroxanate), K-벤자네이트(K-benzanate), 또는 KDNBF), K/Ca 2,4,6-트리니트로벤젠- 1,3-비스(올레이트)(K/Ca 2,4,6-trinitrobenzene-1,3-bis(olate))(줄임말: Potassium/calcium styphnate, K/CaStyp) 또는 납 2,4,6-trinitroresorcinate(lead 2,4,6-trinitroresorcinate)(줄임말: lead trizinate, lead styphnate, trizinate)는 불꽃 물질의 구성 요소로 사용된다. 언급된 물질은 다른 성분과 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 순수한 KDNBF의 녹는점 또는 분해점(decomposition point)은 약 170 ℃이다. KDNBF의 선택된 구성과의 혼합물에서 폭연 온도(deflagration temperatures)는 150 내지 160 ℃의 범위 내에서 제어될 수 있고, 혼합물의 폭연 온도는 개별 성분(individual components)의 폭연 온도보다 낮을 수 있다. 추가적인 적절한 재료는 출원인의 독일 공보 DE 102006060145 A1에서 찾을 수 있다.
더욱이, 1차 폭발물(primary explosives)은 개별적으로 또는 첨가제(additives)와 조합되어 더 높은 효율을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예시는 디아조디니트로페놀(diazodinitrophenol)(줄여서, 디아졸(diazole), 디놀(dinol) 또는 DDNP), 스티핀산 염(salts of styphinic acid)(예: K/Ca 2,4,6-trinitrobenzene-1,3-bis(olate)(K/Ca 2,4,6-트리니트로벤젠-1,3-비스(올레이트)))(줄여서: 포타슘/칼슘 스티프네이트(potassium/calcium styphnate), K/CaStyp) 또는 납 2,4,6-트리니트로레조르시네이트(lead 2,4,6-trinitroresorcinate)(줄여서: 납 트리지네이트(Lead trizinate), 납 스티프네이트(lead styphnate), 트리지네이트(trizinate)), 테트라젠(tetrazene), 디니트로벤조푸록산산염(salts of dinitrobenzofuroxanate), 1-(2,4,6-트리니트로페닐)-5-(1- (2,4,6-트리니트로페닐)-1H-테트라졸-5-일)-1H-테트라졸(1-(2,4,6-trinitrophenyl)-5-(1-(2,4,6-trinitrophenyl)-1H-tetrazol-5-yl)-1 H-tetrazole)(약칭: 피크라졸(picrazole)), 또는 N-메틸-N-2,4,6-테트라니트로아닐린(N-methyl-N-2,4,6-tetranitroaniline)(약어: 테트릴(tetryl))을 포함한다. 예를 들어, K/Ca 2,4,6-trinitrobenzene-1,3-bis(olate)(K/Ca 2,4,6-트리니트로벤젠-1,3-비스(올레이트))(줄여서, 포타슘/칼슘 스티프네이트(potassium/calcium styphnate), K/CaStyp)가 불꽃 물질로 사용될 수 있다. 다른 적합한 불꽃 물질은, 예를 들어, 국제 특허 출원 WO 2006/128910 및 독일 특허 출원 DE 10 2005 025 746 및 DE 10 2006 013 622로 거슬러 올라가는 공보 EP 1 890 986 B1에 설명되어 있고, 이들은 본 발명의 개시 내용에 참조로써 통합되는 것으로 의도된다.
또한, 본 발명의 공정에 따르면, 열은 불꽃 물질의 변환 온도보다 낮은 불꽃 물질의 주위 온도(ambient temperature)에서 불꽃 물질의 변환을 위해 불꽃 물질에 전달(communicated)된다. 많은 어플리케이션(applications)에서, 불꽃 물질의 온도-관련 변환(temperature-related conversion)은 100 ℃ 미만, 특히 약 90 ℃에서 발생한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 공정은 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하기 위한 불꽃 변환이 이미 일어날 때, 특히 상기 불꽃 물질의 주위 온도에서 일어날 때, 상기 불꽃 물질의 변환 온도가 아직 도달하지 않았을 때, 특히 상기 주위 온도가 불꽃 변환 온도보다 여전히 낮을 때, 작용(comes into play)한다. 본 발명에 따른 공정에 의해, 높은 변환 온도, 특히 100 ℃ 매우 초과의 온도에서 반응하는, 입증된 물질을 계속해서 사용하여, 불꽃 시스템의 기능이 장기간에 걸쳐 보장되고, 잘못된 활성화가 방지되도록 하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 신뢰할 수 있고, 제어된 불꽃 에너지 아웃풋이 보장된다.
본 발명의 예시적인 구체예에서, 불꽃 물질은 물질-특이적 변환 온도에 적어도 부분적으로 도달하도록 가열된다. 즉, 변환 온도와 주위 온도 사이의 온도 차이가 완전히 우회(bypassed)되는, 특히 초과되는 방식으로 불꽃 물질이 반드시 가열되는 것은 아닐 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 예시적인 추가적인 개발(development)에 따르면, 불꽃 물질은 변환 온도와 주변 온도 사이의 온도 차이가 완전히 우회(bypassed)되도록, 특히 초과(exceeded)되도록 가열된다. 바람직하게는, 불꽃 물질은 변환 온도가 5 ℃ 이상, 10 ℃ 이상, 15 ℃ 이상, 50 ℃ 이상, 70 ℃ 이상 또는 90 ℃ 이상 초과되도록 가열된다. 이는 불꽃 에너지 아웃풋이 안정적으로 전달(reliably delivered)되는 것을 보장한다. 이는 또한 불꽃 물질이 부분적으로, 선택적으로 및/또는 국부적으로(regionally) 가열되어, 불꽃 물질이 부분적으로, 선택적으로 및/또는 국부적으로 그것의 물질-특이적 변환 온도에 도달하도록 가열되는 예시적인 구체예를 포함한다. 가열된 영역에서 물질-특이적 변환 온도에 도달하는 것은, 특히 불꽃 물질이 이 영역에서 또는 국부적으로 변환되는 정도의, 일종의 연쇄 반응을 도출하고, 이는 남아있는, 이전의 가열되지 않은 불꽃 물질도 가열되고 변환되는 것을 도출한다.
본 발명의 예시적인 다른 구체예에 따르면, 불꽃 물질에 전달되는 열은 발열 화학 반응(exothermic chemical reaction)에 의해 생성된다. 발열 화학 반응은 일반적으로 그것의 활성화 또는 촉발 에너지로 최초에 공급된 것보다 더 많은 양의 열을 발생하는 반응으로 이해된다.
본 발명에 따른 공정의 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 반응 물질(reaction substance) 및 반응 파트너 물질(reaction partner substance)이 적어도 부분적으로 혼합되고, 바람직하게는 발열 화학 반응 하에 혼합되고, 열을 발생한다.
예를 들어, 반응 물질과 반응 파트너 물질은 불꽃 물질을 반응시키기 위해 두 물질이 서로 혼합되어 두 물질 사이의 발열 화학 반응 하에서 열을 발생하도록 제공되며, 이 열은 불꽃 물질에 전달되어 후자(the latter)가 상기 반응 온도에 적어도 부분적으로 도달되도록 가열되고, 특히 상기 반응 온도에 완전히 도달하거나 또는 초과하도록 가열된다.
본 발명에 따른 공정의 예시적인 추가적인 발전에 따르면, 상기 반응 물질은 글리세롤(glycerol)(프로판-1,2,3-트리올(propane-1,2,3-triol)), 아연 분말(zinc powder), 질산 암모늄(ammonium nitrate), 염화 암모늄(ammonium chloride) 및/또는 리튬 알루미늄 하이드라이드(lithium aluminum hydride)를 포함하는 목록에서 선택된다. 나아가, 상기 반응 파트너 물질은 과망간산 포타슘(potassium permanganate), 물(water) 및/또는 메탄올(methanol)을 포함하는 목록에서 선택된다. 특정 반응 물질 및 반응 파트너 물질의 바람직한 조합으로서, 반응 물질로서 글리세롤 및 반응 파트너 물질로서 과망간산 포타슘, 반응 물질로서 아연 분말 및/또는 질산 암모늄(NH4NO3) 및/또는 염화 암모늄(NH4Cl)과 반응 파트너 물질로서 물 또는 메탄올과의 조합, 및 반응 물질로서 리튬 알루미늄 하이드라이드와 반응 파트너 물질로서 물과의 조합이 유리한 것으로 입증되었다.
본 발명에 따른 공정의 또 다른 예시적인 구체예에서, 격벽(partition)과 같이 반응 물질과 반응 파트너 물질을 서로 분리하는 경계(boundary)는, 용융(melted)되거나, 파괴(broken)되거나, 천공(punctured)되거나, 또는 그 유사 과정으로, 상기 불꽃 물질에 열을 전달한다. 예를 들어, 반응 물질과 반응 파트너 물질은 공통 인클로져(common enclosure)에 제공되고/거나 경계에 의해 서로 분리될 수 있다. 이와 관련하여, 코팅과 같은 하우징 벽(housing wall)의 포션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 경계는 상기 하우징 벽에 의해 둘러싸일 수 있다.
더욱이, 2 개의 물질 중 하나는 상기 하우징 내에 배열되고, 각각의 다른 물질은 특히 상기 하우징을 완전히 둘러싼다.
본 발명에 따른 공정의 추가적인 예시적인 구체예에 따르면, 열은 불꽃 물질에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋의 사전 결정된 문턱값을 초과할 때 불꽃 물질에 전달되고, 예를들어, 불꽃 물질에 대한 에너지 인풋 문턱값이 사전 결저오디도록 제공될 수 있다. 상기 에너지 인풋 문턱값을 사전 결정함으로써, 불꽃 물질의 변환을 간접적으로(indirectly) 제어할 수 있다. 이는 사전 결정된 에너지 문턱값을 초과하는 것이 불꽃 물질에 열을 전달하는 조건 또는 촉발 파라미터(trigger parameter)로 이해될 수 있기 때문이다. 다르게 말하면, 에너지 인풋이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값 미만에 남아있는 한, 불꽃 물질에 열이 공급되지 않는다.
예시적인 추가적인 발전에 따르면, 에너지 인풋 문턱값은 온도 문턱값 및/또는 가속력 문턱값에 의해 구현된다. 예를 들어, 온도 문턱값은 불꽃 물질의 주위 온도에 대한 문턱값일 수 있다. 나아가, 에너지 인풋 문턱값은 또한 불꽃 물질에 작용하는 가속력, 특히 음의 가속력의 문턱값에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 구체예에서, 불꽃 물질로의 열의 전달은 전기적으로 촉발될 수 있다. 예를 들어, 전기적인 촉발은 리던던트 촉발 옵션(redundant triggering option)으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 전기적인 촉발은 불꽃 물질에 열을 전달하는 것을 책임지는 온도로 설정될 수 있다. 예를 들어, 전기적인 촉발은 반응 물질과 반응 파트너 물질이 혼합됨을 야기하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 이것은 반응 물질을 반응 파트너 물질과 분리하는 경계의 균열(fracturing) 및/또는 용융(melting)에 의해 야기되는 전기적 촉발로 구현될 수 있다. 대안적인 구체예에 따르면, 전기적인 촉발은 불꽃 물질에 열을 전달하는 데 필요한 표준(criterion)으로 제공될 수 있다.
선행 측면 및 예시적인 구체예와 조합될 수 있는 추가적인 측면에 따르면, 불꽃 액츄에이터를 촉발하기 위한 공정이 제공된다. 예를 들어, 불꽃 액츄이에터는 케이블, 와이어, 전도성 경로 또는 그 유사와 같은 전기 라인을 절연하여, 배터리나 축전지와 같은 전기 에너지원이 전기 에너지를 가소하고/거나 수신하는 것으로 이어지도록 불꽃 절단 장치에 사용될 수 있다. 이러한 불꽃 절단 장치는 전기 에너지원과 전기 에너지 공급 사이의 전기 충전 커플링, 또는 바람직하게는 충전 가능한 에너지원과 전기적 로드(electrical load) 사이의 전기 최종 충전 커플링(electrical final charging coupling)을 절연하기 위해 설계된다. 예를 들어, 불꽃 절단 장치는 전자 장치, 특히 리튬 이온 배터리와 같은 배터리의 과열을 방지하려는 의도이며, 이는 전자 장치의 손상으로 이어질 수 있다. 불꽃 절단 장치는 전자 부품, 특히 인쇄된 회로 기판, 회로 카드 또는 회로 기판과 같은 전자 부품 또는 전기 에너지를 가소 및/또는 수신하기 위해 그에 제공되는 전기적 전도성 전도체 경로를 위한 캐리어(carrier)에 연결된 전도체를 절연하기 위하여 사용되도록 설계될 수 있다. 불꽃 액츄에이터는 불꽃 절단 장치의 절단 메커니즘을 작동시켜 전기 전도를 막도록(cap) 설정할 수 있다. 예를 들어, 불꽃 액츄에이터는 불꽃 액츄에이터의 불꽃 효과를 이용한 절단 메커니즘(cutting mechanism) 전기 선을 절단하는 기계적 작업을 수행하도록 설정될 수 있다. 상기 불꽃 액츄에이터는 불꽃 액츄에이터가 활성화 될 때 상기 절단 메커니즘이 구동되거나 작동되도록 상기 절단 메커니즘과 연관될 수 있다. 특히, 절단 메커니즘은 불꽃 액츄에이터가 활성화될 때 전기선을 절연한다. 따라서, 불꽃 액츄에이터는 절단 메커니즘이 전기선을 절단(sever)하는 기계적 작업을 수행할 수 있도록 하는 방법으로 구동력, 가속력 또는 액츄에이팅 힘을 가지는 절단 메커니즘을 제공하는 불꽃 효과를 사용한다. 상기 구동력은 전기선을 절단하는 설명된 어플리케이션에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 자이로스코프가 회전 설정되거나 전기 퓨즈의 경우, 잠금 또는 잠금해제를 위해 볼트가 구동될 수 있다.
본 발명에 따른 공정에 따르면, 불꽃 액츄에이터는 불꽃 액츄에이터에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때 촉발된다. 예를 들어, 불꽃 액츄에이터의 개시(initiation)는 불꽃 에너지 아웃풋을 동반할 수 있다. 예를 들어, 불꽃 액츄에이터는 불꽃 액츄에이터가 이동될 때 및/또는 불꽃 액츄에이터의 움직임이 바람직하게는 갑자기 중단될 때 운동 에너지 인풋을 경험한다. 불꽃 액츄에이터에 대한 열 에너지 인풋은 예를 들어, 불꽃 액츄에이터의 주위 온도에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 공정은 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때 불꽃 액츄에이터가 독점적으로 촉발되도록 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 예시적인 구체예에서, 불꽃 액츄에이터의 개시는 불꽃 액츄에이터에 대한 기계적 힘의 작용에 의해 촉발된다. 예를 들어, 불꽃 액츄에이터는 기계적 프라이머(mechanical primer)를 포함할 수 있고, 상기 힘 인풋은 스트라이커(striker)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 기계적 힘 인풋은 위치 에너지의 운동 에너지로의 변환 및/또는 운동 에너지의 변화에 의해 제공될 수 있다. 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 상기 불꽃 액츄에이터의 개시를 촉발하기 위해 필요한 기계적 힘은 예를 들어, 특히 스프링 바이어싱 힘(spring biasing force)에 의해 적용되는 힘 스토리지(force storage)에 의해 일시적으로 저장되고, 상기 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때, 상기 일시적으로 저장된 기계적 힘은, 릴리즈(released), 바람직하게는 갑자기(abruptly) 릴리즈된다. 상기 일시적으로 저장된 기계적 힘은 바람직하게는 일시적으로 저장되어, 사용 가능하게 됨으로써 상기 힘이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때 상기 불꽃 액츄에이터의 촉발을 위해 즉시 사용 가능하고, 상기 불꽃 액츄에이터로 즉시 전달될 수 있다.
예시적인 추가적인 발전에 따르면, 에너지 인풋 문턱값은 온도 문턱값 및/또는 가속력 문턱값에 의해 구현된다. 예를 들어, 온도 문턱값은 상기 불꽃 물질의 주위 온도에 대한 문턱값일 수 있다. 더욱이, 에너지 인풋 문턱값은 또한 불꽃 물질에 작용하는 가속력, 특히 음가속력의 문턱값으로 구현될 수 있다.
다른 예시적인 구체예에서, 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하는 것은 전기적으로 촉발된다. 예를 들어, 전기적인 촉발은 리던던트 촉발 옵션으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 전기적인 촉발은 온도 문턱값을 초과하는 온도로 설정될 수 있다. 예를 들어, 전기적 촉발은 반응 물질과 반응 파트너 물질이 혼합되는 것을 야기하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 그것은 반응 파트너 물질로부터 반응 물질을 분리하는 경계의 균열 및/또는 용융을 야기하는 전기적 촉발에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 공정의 예시적인 추가적인 구체예에 따르면, 상기 공정은 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 하기 예시적인 측면 또는 예시적인 구체예 중 어느 하나에 따라 형성된 시스템의 작동에 따라 진행된다.
앞서 언급된 측면 및 예시적인 구체예와 조합될 수 있는 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 사전 결정된 불꽃 에너지, 특히 0.5 J 이상의 아웃풋을 제공하는 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 시스템은, 예를 들어, 불꽃 액츄에이터의 일부이고/거나 불꽃 액츄에이터를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 시스템은, 예를 들어, 전기 에너지원 및 전기 소모품(electrical consumer) 사이의 전기 충전 커플링(electrical charging coupling) 또는 전기 최종 충전 커플링(electrical final charging coupling)을 분리하는 불꽃 절단 장치의 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하기 위하여 제공될 수 있다.불꽃 에너지 아웃풋은, 예를 들어, 전기 에너지를 방전(discharging) 및/또는 수신하기 위한 배터리 또는 축전지와 같은 전기에너지원으로 이어지는 케이블, 와이어, 전도성 통로 또는 그 유사체와 같은 전기선을 절연하기 위해 배열된 불꽃 절단 장치 내에서 사용될 수 있다. 이러한 불꽃 절단 장치는 전기 에너지원과 전기 에너지 공급 사이의 전기 충전 커플링 또는 바람직하게는 충전 가능한 에너지원과 전기 로드 사이의 전기 최종 충전 커플링을 절연하도록 설계된다. 예를 들어, 불꽃 절단 장치는 전자 장치, 특히 리튬-이온 배터리와 같은 배터리 상에서 과열을 방지하기 위한 의도이고, 이는 전자 장치의 손상을 도출할 수 있다. 이러한 배터리는 1 A 초과, 특히 10 A 또는 50 A 까지의 전류 힘을 제공할 수 있다. 불꽃 절단 장치는 전자 부품, 특히 인쇄된 회로 기판, 회로 카드 또는 회로 보드 또는 전지 에너지를 가소 및/또는 수신하기 위해 그 안에 제공된 전기 전도성 전도체의 캐리에어 연결된 전도체를 절연하기 위해 사용될 수 있도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 불꽃 물질 또는 불꽃 물질-특이적 변환 온도에 도달할 때 불꽃처럼 변환하는 불꽃 물질을 포함한다. 바람직하게는, 불꽃 물질은 변환 온도가 유의하게 100 ℃ 초과, 특히 110 ℃, 120 ℃, 130 ℃, 140 ℃, 150 ℃ 초과 또는 심지어 170 ℃, 200 ℃, 220 ℃ 초과 또는 250 ℃ 초과, 특히 300 ℃인 것으로 제공될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 시스템은 불꽃 물질에 열을 전달하는 열원을 포함한다. 예를 들어, 열원 및 불꽃 물질은 일반적인 하우징(housing) 또는 챔버(chamber)에 의해 둘러싸여 있다. 바람직하게는, 상기 챔버는 압력, 가스 및 액체에 타이트(tight)하다. 상기 열원은 에너지 및/또는 열의 사전 결정된 양을 저장하고/거나 사전 결정된 작동 시간에 불꽃 물질로 저장된 열 및/또는 에너지를 전달하고, 바람직하게는 불꽃 물질로 변환하도록 배열될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 시스템음 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 촉발하기 위한 열원과 관련된 제어 메커니즘을 포함한다. 상기 제어 메커니즘은 상기 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋이 안정적으로(reliably) 제공되도록 보장하게 제공된다. 본 발명에 따른 시스템이 불꽃 절단 장치에 사용될 때, 상기 제어 메커니즘은 상기 불꽃 절단 장치가 안정적으로 절단되고 전기 충전 커플링 및/또는 방전 커플링을 전기선 전도를 캡핑(capping)하는 것을 보장하도록 사용될 수 있다. 불꽃 물질의 주위 온도가 변환 온도에 도달하지 않는 사전 결정된 작동 조건에서, 상기 제어 메커니즘은 저장된 열을 불꽃 물질에 릴리즈(release)하여 상기 불꽃 물질이 적어도 부분적으로 가열되어 변환 온도에 도달하도록, 열원에 작용한다. 본 발명에 따른 시스템은 한편으로, 장기간에 걸쳐 불꽃 물질의 기능성을 보장하고, 잘못된 활성화를 방지하기 위하여 높은 변환 온도를 가지는 불꽃 물질이 사용되고, 한편으로는 불꽃 변환이 이미 낮은 온도에서 일어나야 할 때 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 따른 시스템에 의해, 높은 변환 온도, 특히 100 ℃보다 훨씬 높은 온도에서 반응하는 입증된 물질이 계속해서 사용되어, 불꽃 시스템의 기능성이 장기간에 걸쳐서 보장되고, 잘못된 활성화가 방지될 뿐만 아니라 안정적이고 제어 가능한 불꽃 에너지 아웃풋이 보장되도록 하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 구체예에서, 열원에 저장된 열은, 열원이 활성화 될 때, 변환 온도 및 주위 온도 사이의 온도 차이, 바람직하게는 5 ℃ 이상, 10 ℃, 15 ℃ 또는 50 ℃ 완전히 연결(bridges), 특히 초과하도록 설정된다. 다르게 말하면, 저장된 열은 제어 메커니즘에 의한 상기 열원의 활성화가 특히 추가적인 열 및/또는 에너지 인풋의 필요 없이 변환을 야기하도록 조정된다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 시스템은 불꽃 에너지의 신뢰성있는 전달을 보장할 수 있다. 열원은 본 발명에 따른 시스템 및/또는 열원이 그것이 사용되는 프레임워크 조건(framework condition)의 기능에 따라 설계되고/거나 치수화되고/거나 조정되도록 상기 열원이 설계되거나, 이에 저장된 에너지가 조정될 수 있다. 규칙으로(As a rule), 사용된 불꽃 물질의 불꽃 물질-특이적 변환 온도는 알려져있다. 더욱이, 본 발명에 따른 시스템 또는 불꽃 물질이 노출될 주변 온도는 추정(estimate)하거나 추측(guess)하는 것이 가능하다. 이러한 두 온도를 알면, 상기 열원은 기능적으로 신뢰할 수 있는 시스템을 제공하기 위하여 반응 온도와 주위 온도 사이의 온도 차이를 적어도 우회하고, 특히 유의하게 초과하도록 설계되거나 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 상기 열원은 화학적 에너지를 포함하는 에너지 캐리어를 포함한다. 예를 들어, 화학 에너지 캐리어는 하우징 또는 캡슐 내에 수용(accommodated) 및/또는 저장될 수 있다. 열원, 특히 에너지 캐리어의 활성화는 에너지 케리어의 발열 화학 반응을 야기한다. 발열 화학 반응은 일반적으로 반응이 에너지를 릴리즈하거나 방출(emit)하는 것보다 적은 양의 에너지가 활성화를 위해 공급되는 반응을 의미하는 것으로 이해된다. 상기 에너지 캐리어는, 예를 들어, 화학 물질일 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 구체예에서, 상기 열원은 반응 물질을 포함하고, 여기서 특히 상기 반응 물질은 화학 에너지를 포함하는 에너지 캐리어를 형성한다. 상기 열원은 반응 파트너 물질을 추가로 포함할 수 있다. 반응 물질은 열원 내부 또는 열원 외부에 배열된 반응 파트너 물질로부터 분리되며, 특히 분리되어 적어도 제어 메커니즘이 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 촉발할 때까지 반응 물질 및 반응 파트너 물질 사이에 어떠한 혼합 및/또는 접촉이 일어나지 않는다. 열원이 활성화 될 때, 특히 제어 메커니즘이 열원에 작용할 때, 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합이 일어나고, 이에 따라 발열 화학 반응이 촉발된다.
불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 것은, 예를 들어, 연쇄 반으에 의해 달성될 수 있다: 열원에 대한 사전 결정된 작동 조건에서 제어 메커니즘의 작용; 반응 물질과 반응 파트너 물질의 적어도 부분적인 혼합; 반응 물질과 반응 파트너 물질의 발열 화학 반응, 열 저장 장치에 저장된 열 및/또는 발열 화학 반응에 의해 발생되는 에너지의 릴리즈; 릴리즈된 저장된 열의 불꽃 물질로의 전달 및 불꽃 물질의 반응; 및 불꽃 에너지 아웃풋.
본 발명의 예시적인 구체예에 따르면, 열원은 반응 물질 및 이와 분리되어 배열(disposed)된 반응 파트너 물질을 포함한다. 반응 물질은 글리세롤(glycerol), 아연 분말(zinc powder), 질산암모늄(ammonium nitrate), 염화암모늄(ammonium chloride), 및/또는 리튬 알루미늄 하이드라이드(lithium aluminum hydride)을 포함할 수 있다. 반응 파트너 물질은, 예를 들어, 과망간산칼륨(potassium permanganate), 물(water) 및/또는 메탄올(methanol)을 포함할 수 있다. 반응 물질과 반응 파트너 물질의 적절한 조합으로서 특히 다음이 유리한 것으로 밝혀졌다: 글리세롤 및 과망간산칼륨; 아연 분말, 질산암모늄, 염화암모늄 및 물 또는 메탄올; 또는 리튬 알루미늄 하이드라이드 및 물.
본 발명의 다른 예시적인 구체예에 따르면, 상기 열원은 반응 물질 및 반응 파트너 물질을 포함하고, 상기 반응 물질은 상기 열원 내부 또는 외부에 배치된 반응 파트너 물질과 분리된다. 상기 열원은 반응 물질 및 선택적으로 반응 파트너 물질을 수용하기 위한 하우징을 포함한다. 예를 들어, 방능 물질은 하우징, 특히 하우징 벽(housing wall)에 의해 반응 파트너 물질로부터 분리된다. 반응 파트너 물질이 열원의 하우징 내에도 배치되는 경우, 열원은 반응 물질과 반응 파트너 물질을 분리하는 경계, 예를 들어 경계를 포함한다. 상기 하우징, 특히 하우징 벽 및 선택적으로 경계는, 유리, 플라스틱 또는 금속 특히 Rose 합금과 같은 금속 합금으로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 하우징 및 선택적으로 경계는 사전 결정된 작동 상태에서, 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합이 수반되도록 설계된다. 이는 예를 들어 하우징에 의해, 및/또는 선택적으로 경계의 용융, 파괴 또는 그 유사에 의해 일어날 수 있다.
가스 기포, 특히 공기 기포는 열원 내부에 제공될 수 있고, 이에 상기 열원의 활성화는 사전 결정된 온도, 특히 +/-2°C의 허용 오차(tolerance)로 조정될 수 있다. 열원, 특히 그 하우징은, 유리로 만들어질 수 있고, 예를 들어, 대부분의 파트(part)가 반응 물질로 채워지며, 특히 액체로 채워진다. 온도가 증가할 때, 상기 액체 반응 물질은 팽창한다. 동시에, 가스 기포는 또한 팽창한다. 상기 액체 반응 물질은 비-압축성(non-compressible)이 되도록 선택되어, 상기 액체 반응 물질은 그 부피 확장의 결과로 상기 가스 기포를 압축한다. 상기 열원, 특히 그 하우징이 유리로 만들어진 열원은, 예를 들어, 액체 반응 물질 및/또는 가스 기포에 비해, 적게 팽창하여, 특히 수 배 적게 팽창하여, 특히 무시할만큼 양으로 팽창하여, 상기 열원의 내부 부피가, 특히 상기 하우징의 내부 부피가 대략적으로 일정하게 유지된다. 일반적으로, 상기 액체 반응 물질 및 특히 상기 압축된 가스 기포 사이에는 압력 평형이 있고, 전체 부피는 거의 일정하지만, 가스 부피는 감소하므로, 상기 내부 부피 내 압력은 온도가 증가함에 따라 증가한다. 예시적인 구체예에서, 상기 가스 기포는 완전히 사라지고/거나 상기 가스 기포의 가스는 액체 반응 물질 내에 완전히 용해된다.
예를 들어 유리 튜브 또는 유리 앰플과 같은 열원, 특히 하우징의 강도는, 그 재료, 특히 유리의 타입 및 상기 하우징, 특히 유리 튜브의 물질 두께에 의해 결정될 수 있다. 상기 하우징, 특히 유리 튜브 내부에 증가하는 압력은 상기 하우징의 부하 한계(load limit)를 초과할 수 있고, 이는 특히 갑작스러운 파괴(abrupt destruction), 특히 상기 하우징의 파편화(shattering)로 이어진다. 특히, 상기 유리 물질은, 단단하고 기계적 스트레스를 거의 받지 않으나 갑작스럽게 파편화되기 때문에 유리한 것으로 입증되었다. 예를 들어, 촉발 온도는 하우징의 치수 및/또는 물질 선택을 통해 설정될 수 있다. 특히, 하우징 파손의 야기하는 내부 압력이 조정될 수 있다. 특히, 이것은 하우징의 속성에 의존한다. 특히, 대량 생산(high volume production)의 경우, 유리 유형과 벽 두께를 통해 촉발 온도를 조정할 수 있다.
가스 기포, 특히 특정 기체의 기포의 사이즈와 유형은 또한 촉발 온도에 무시할 수 없는 영향을 가진다. 특히, 다양한 크기의 가스 기포가 액체 반응 물질에 대해 상이한 부피 및/또는 팽창 리저브(reserve)를 제공하여, 하우징의 파괴를 야기하는 임계 내부 압력에 대한 상이한 온도를 설정한다는 것이 사실이다. 그러나, 가스 기포를 완전히 제거(dispense)하는 것도 생각해 볼 수 있다. 따라서, 촉발 온도를 조정하는 한 가지 방법은 하우징을 본질적으로 일정하게 유지하는 것이고, 예를 들어, 일정한 물질 선택 및/또는 일정한 물질 두께 선택, 그러나 그와 동시에, 이러한 목적을 위해 가스 기포의 사이즈를 다양화하는 것이다. 따라서, 액체 반응 물질은 상기 열원의 하우징에 채워질 수 있고, 이에 의해 액체 반응 물질의 채워진 양은 생선된 가스 기초의 크기, 특히 부피를 결정한다.
충전 공정 후에, 열원의 하우징, 특히 유리 튜브 또는 유리 앰플은 폐쇄될 수 있고, 특히 용융 폐쇄(melted shut)될 수 있다. 가스 기포의 크기는 팽창 거동, 특히 팽창 리저브 또는 액체 반응 물질이 팽창할 수 있는 가용 부피를 결정한다. 유사하게, 가스 기포는 따라서 하우징을 파괴하는데 필요한 온도, 특히 하우징, 특히 유리 튜브 내의 평형 압력이 하우징, 특히 유리의 재료의 파열 압력에 도달하는 온도를 결정한다. 유사하게, 가스 기포는 따라서 하우징을 파괴하는데 필요한 온도, 특히 하우징, 특히 유리 튜브 내의 평형 압력에서, 하우징, 특히 유리의 재료의 파열 압력(bursting pressure)에 도달하는 온도를 결정한다.
또한, 촉발 온도를 조정하는 한 가지 가능성은, 액체 반응 물질의 팽창 계수(coefficient of expansion)를 변화시키는 것, 특히 특정 액체 반응 물질을 변화시키는 것이다. 이것은 또한 하우징 내부의 내부 압력에 영향을 줄 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 다른 예시적인 구체예에서, 상기 열원은 반응 물질 및 이로부터 분리되어 배열된 반응 파트너 물질을 포함한다. 반응 파트너 물질은 반응 물질에 대해 1:1 이상, 바람직하게는 1.5:1 이상, 도는 2:1 이상의 비율로 존재한다. 더욱이, 상기 비율은 최대 5:1, 바람직하게는 최대 4:1 또는 최대 3:1일 수 있다. 특히, 상기 반응 파트너 물질은 반응 물질에 대해 1.5:1 내지 2.5:1의 범위의 비율로 존재한다. 언급된 비율은 발열 화학 반응을 안정적으로 발생하기 위해 충분한 반응 파트너 물질이 반응 물질과 혼합되거나 블렌드 될 수 있음을 보장한다. 더욱이, 충전재(filler material)는 반응 및 반응 파트너 물질에 추가될 수 있다. 반응 물질은 발열 반응이 계속되는 것을 방지할 수 있는 고체 또는 끈적한 잔류물(sticky residues)을 형성하는 경향이 있는 것으로 밝혀졌다. 상기 충전재는 고체 및/또는 끈적한 잔류물이 방지되지만, 액체 또는 기체 반응 잔류물(liquid or gaseous reaction residues)만 생성되도록 할 수 있다. 이를 통해 화학 반응이 보다 안전하게 진행되고 가스 팽창이 보다 안정적으로 수행되는 것이 허용된다. 예를 들어, 반응 물질 대 충전재의 정량적 비는 0.5:1.5, 특히 약 0.8:1.2 또는 1:1 이다.
본 발명에 따른 시스템의 다른 예시적인 구체예에서, 열원은 반응 물질 및 이로부터 분리되어 배열된 반응 파트너 물질을 포함한다. 반응 파트너 물질과 불꽃 물질이 적어도 부분적으로 혼합되어 제공될 수 있다. 반응 파트너 물질 대 불꽃 물질의 혼합 비율은 10:1 이상, 특히 15:1 이상, 20:1 이상 또는 25:1 이상일 수 있다. 과량으로 인하여, 반응 파트너 물질과 불꽃 물질의 혼합된 공급의 경우, 반응 파트너 물질과 혼합될 때 발열 화학 반응을 촉발하기에 충분한 반응 물질이 존재하는 것이 추가로 보장된다. 반응 파트너 물질과 혼합된 불꽃 물질은 열원의 활성화, 특히 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합, 즉 반응 물질과 반응 파트너 물질의 사이의 화학 반응이 일어나는 지점 또는 영역에서 열의 즉각적이고 국부적인 공급을 경험하여, 불꽃 물질이 국부적으로 반응하도록 한다. 불꽃 물질의 일부의 국부적인 변환은 다시 일종의 연쇄 반응을 야기한다. 이러한 연쇄 반응에서, 불꽃 물질의 다른 영역은 그 불꽃 변환을 위해 또한 활성화된다.
본 발명에 따른 시스템의 다른 예시적인 구체예에서, 상기 제어 메커니즘은 제어 메커니즘에 작용하는 운동 및/도는 열 에너지 인풋의 사전 결정된 문턱값이 초과될 때 상기 열원을 활성화한다. 예를 들어, 상기 제어 메커니즘은 제어 메커니즘 및/또는 불꽃 물질의 사전 결정된 주위 온도에서 열원을 활성화하도록 설정된다. 제어 메커니즘은 운동 에너지 및/또는 위치 에너지 문턱값에 의해 추가로 형성될 수 있다. 예시적인 추가적인 구체예에 따르면, 에너지 인풋 문턱값은 온도 문턱값 및/또는 가속력 문턱값에 의해 구현된다. 예를 들어, 온도 문턱값은 불꽃 물질의 주위 온도에 대한 문턱값일 수 있다. 또한 에너지 인풋 문턱값은 불꽃 물질에 작용하는 가속력, 특히 음가속력의 문턱값에 의해 구현될 수도 있다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가 발전에 따르면, 제어 메커니즘은 열원의 사전 결정된 온도 저항 문턱값(temperature resistance threshold)에 의해 구현된다. 열원의 온도 저항 문턱값은, 예를 들어, 열원 하우징의 물질-특이적 온도로 이해할 수 있다. 열원 하우징의 온도 저항 문턱값은 하우징이 안정적으로 유지되고/거나 반응 물질을 반응 파트너 물질로부터 분리하거나 보호하는 온도에 의해 정의된다. 온도 저항 문턱값을 초과하면, 특히 하우징이나 경계가 파괴되거나 용융됨에 의해, 열원이 활성화 되어, 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합이 발생한다. 혼합은 상술된 바와 같이, 발열 화학 반응을 일으킬 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 구체예에 따르면, 제어 메커니즘은 열원에 작용하는 가속력 문턱값, 특히 음가속력 문턱값에 의해 구현된다. 예를 들어 충돌 및/또는 갑작스러운 정지 시 음가속력 문턱값이 초과될 수 있다. 가속력 문턱값을 초과하면, 특히 하우징 및/또는 경계의 파괴에 의해 열원이 활성화되어, 특히 발열 화학 반응에서 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합이 발생한다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 구체예에서, 제어 메커니즘은 전기적 프라이머 요소(electrical primer element)를 포함한다. 특히, 제어 메커니즘은 전기적 프라이머 요소에 의해 형성된다. 전기적 프라이머 요소, 특히 열 또는 점화 브리지(thermal or ignition bridge)를 가지는 전기적 프라이머로서 형성된 전기적 프라이머 요소는, 전기적 프라이머 요소의 전기적 개시시 열원이 활성화되는 방식으로 열원과 연관된다. 예를 들어, 전기적 프라이머 요소, 특히 그것의 점화 또는 열 브리지가 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합을 촉발하기 위해 하우징 또는 경계가 파괴되는 방식으로 가열되는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어 메커니즘의 전기적 개시 요소는 사전 결정된 운동 및/또는 열 에너지 인풋 문턱값을 초과하는 것과 같은, 하나 이상의 다른 제어 메커니즘 옵션과 직렬로(in series) 연결될 수 있어, 전기적 개시 요소의 전기적 개시가 에너지 인풋 문턱값을 초과하여, 결과적으로 열원이 활성화되어 저장된 열을 불꽃 물질로 방출하도록 할 수 있다.
선행 측면 및 예시적인 구체예와 결합될 수 있는 본 발명의 다른 측면에 따르면, 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하기 위한 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 시스템은 불꽃 액츄에이터를 포함한다. 불꽃 액츄에이터는, 예를 들어, 케이블, 와이어, 전도성 통로 또는 그 유사와 같은 전기 라인을 절연하기 위해 배열될 수 있고, 배터리나 축전지와 같은 전기 에너지원이 전기 에너지를 방전하고/거나 수신하는 것으로 이어질 수 있는 불꽃 절단 장치에 사용될 수 있다. 이러한 불꽃 절단 장치는 전기 에너지원과 전기 에너지 공급 사이의 전기 충전 커플링, 또는 바람직하게는 충전 가능한 에너지원과 전기적 로드 사이의 전기 최종 충전 커플링을 절연하도록 설계된다. 예를 들어, 불꽃 절단 장치는 전자 장치, 특히 전자 장치에 손상을 줄 수 있는 리튬-이온 배터리와 같은 배터리의 과열을 방지하기 위한 의도이다. 불꽃 절단 장치는, 전자 부품, 특히 인쇄된 회로 기판, 회로 카드 또는 회로 보드 또는, 전기 에너지를 가소 및/또는 수신하기 위해 이에 제공된 전기 전도성 전도체 경로의 캐리어에 연결된 전도체를 절연하기 위해 사용될 수 있는 방법으로 설계될 수 있다. 불꽃 액츄에이터는 불꽃 절단 장치의 절단 메커니즘을 작동시켜 전기 전도를 캐핑(capping)할 수 있도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 불꽃 액츄에이터는 불꽃 액츄에이터의 불꽃 효과를 이용하여 절단 메커니즘에 의해 전기 라인을 절단하는 기계적 작업을 수행하도록 설정될 수 있다. 불꽃 액츄에이터는 불꽃 액츄에이터가 활성화될 때 절단 메커니즘이 구동되거나 작동되도록(driven or operated) 절단 메커니즘과 연관될 수 있다. 특히, 절단 메커니즘은 불꽃 액츄에이터가 활성화될 때 전기 라인을 절연한다. 따라서 불꽃 액츄에이터는 불꽃 효과를 사용하여 절단 메커니즘이 전기 라인을 절단하기 위해 기계적 작업을 수행할 수 있는 구동력, 가속력 또는 작동력(driving, accelerating or actuating force)을 절단 메커니즘에 제공한다.
또한, 시스템은 불꽃 액츄에이터를 촉발하기 위한 제어 메커니즘을 포함한다. 제어 메커니즘은 제어 메커니즘에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값에 도달 및/또는 초과할 때 불꽃 액츄에이터를 촉발한다. 제어 메커니즘은 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때 불꽃 액츄에이터가 자동으로 촉발되는 방식으로 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 마이크로초 범위, 예를 들어 AWG (American Wire Gauge) 12 cable에 대해, 48 μs로 케이블을 절단할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 불꽃 액츄에이터는 불꽃 가스 팽창을 제공하기 위한 기계적 프라이머를 포함한다. 기계적 프라이머는 타격이나 충격(by a hit or by a shock)과 같은 기계적 힘에 의해 활성화가 촉발되는 것을 특징으로 할 수 있다. 기계적 프라이머는 활성화, 특히 기계적 힘의 작용의 결과로, 불꽃 변환을 경험하고, 불꽃 가스 팽창을 제공하는 폭발물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폭발물의 변환은 폭발물과 스트라이커와 같은 힘 전달 부재(force-transmitting member) 사이의 마찰력에 의해 개시되어, 기계적 힘 적용을 야기한다.
본 발명의 다른 예시적인 구체예에서, 제어 메커니즘은 발사핀(firing pin)과 같은 프리로드(preloaded)된, 특히 스프링-바이어스(spring-biased)된 힘 전달 부재를 포함한다. 힘 전달 부재는, 초기 위치, 즉 불꽃 액츄에이터의 활성화되지 않은 위치에서, 프리로드, 특히 스프링 프리로드를 받을 수 있고/거나, 위치 에너지를 포함하거나, 일시적으로 저장할 수 있다. 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하면, 동력 전달 부품(power transmission part)이 작동되어, 특히 기계적 프라이머가 활성화된다. 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하면, 힘 전달 부재는 바이어스 전압의 결과로 일시적으로 저장된 위치 에너지를 릴리즈할 수 있다. 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때, 프리로드는 바람직하게는 활성화를 위해 기계적 프라이머에 갑자기 릴리즈 및/또는 전달(transferred or delivered)된다. 예를 들어, 프리로드는 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때, 프리로드의 형태로 제공된 위치 에너지가 즉시 운동 에너지로 변환 및/또는 힘 전달 부재가 즉시 가속되는 방식으로 갑자기 릴리즈될 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 부품은 불꽃 액츄에이터의 초기 위치를 특징 짓는 스프링에 의해 프리로드된 위치에서 유지될 수 있다. 에너지 인풋 문턱값이 마침내 초과되면, 스프링 프리로드 힘이 힘 전달 부재에 직접 작용하고, 이를 활성화하기 위해 특히 불꽃 가스 팽창을 유발하기 위해 기계적 프라이머 방향으로 초기 위치에서 가속한다.
본 발명의 예시적인 추가적인 구체예에 따르면, 제어 메커니즘은 힘 전달 부재를 바이어스 된(biased) 위치에 고정하기 위한 힘 스토리지(force storage)를 더 포함한다. 예를 들어, 힘 스토리지는 임의의 전술된 측면 또는 예시적인 구체예에 따른 열원에 의해 구현될 수 있다. 힘 스토리지는, 바이어스, 특히 스프링 바이어스, 바람직하게는 스프링 힘에 대응(counteract)할 수 있으며, 특히 바람직하게는 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하지 않는 한 힘 전달 부재를 바이어스된 위치에 고정하기 위한 반력(counterforce)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 힘 스토리지는 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때 바람직하게 갑자기 활성화되고, 특히 힘 전달 부재가 프리로드된 위치에서 릴리즈될 수 있도록, 힘 전달 부재를 릴리즈하는 사전 결정된 차단점(breaking point) 유형으로 설계된다. 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 힘 스토리지는 기계적 프리이머, 특히 힘 전달 부재와 스프링 사이에 배열된다.
본 발명에 따른 시스템의 추가적인 예시적인 구체예에서, 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때, 힘 스토리지가 힘 전달 부재를 릴리즈하는 방식으로 힘 스토리지가 힘 전달 부재에 할당된다. 예시적인 추가 개발에 따르면, 힘 전달 부재는 불꽃 액츄에이터에 대해, 특히 기계적 프라이머에 대해, 축방향 상대 이동을 수행하며, 여기서 특히 힘 전달 부재는 기계적 프라이머를 친다(strikes). 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 힘 전달 부재는 두 부분으로 설계되고, 불꽃 액츄에이터에 직접 할당된(assigned) 발사 핀과 힘 스토리지 또는 스프링에 직접 할당된 가속 부분으로 구성된다. 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하면, 힘 스토리지가 가속 부분을 해제하고, 이는 발사 핀 방향으로 축방향으로 가속되어 최종적으로 발사 핀을 치거나 충돌(strikes or impacts)한다. 불꽃 액츄에이터 또는 기계적 프라이머를 활성화하기 위해 발사 핀은 가속 부분에서 소비되고 생성된 운동 에너지를 기계적 프라이머로 전달한다. 예를 들어, 바람직하게 사전 결정된 브레이킹 포인트(breaking point)로 설계된 힘 스토리지는 발사 핀과 가속 부분 사이에 배열되고/거나 가속 부분과 발사 핀을, 불꽃 액츄에이터의 활성화되지 않은 위치와 관련이 있는 초기 위치에서 서로 거리를 유지한다. 불꽃 액츄에이터가 활성화되면, 즉 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과된 결과로, 힘 스토리지, 특히 사전 결정된 브레이킹 포인트(breaking point)는 가속 부분을 릴리즈하여 발사 핀을 향해 이동할 수 있도록 한다. 가속 부분은, 예를 들어, 이동하는 동안 챔버 벽에 의해 축 방향으로 가이드(guided)된다. 예를 들어, 챔버 벽은 본 발명에 따른 시스템의 기어 박스(gearbox)의 적어도 일부를 형성한다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 힘 전달 부재의 프리로드는 스프링, 예를 들어 나선 압축 스프링(spiral compression spring)에 의해 구현된다. 스프링은 동력 전달부, 특히 가속부에서 지지될 수 있다. 스프링의 다른 쪽 말단에서 스프링은 시스템의 외부 하우징, 불꽃 액츄에이터 및/또는 불꽃 절단 장치에서 지지될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 구체예에 따르면, 운동 에너지 인풋 문턱값은 힘 스토리지에 작용하는 가속력 문턱값, 특히 음가속력 문턱값을 초과할 때 힘 스토리지가 힘 전달 부재를 해제방식으로 설정된다. 예를 들어, 충돌 및/또는 갑작스러운 정지 시 음가속력 문턱값을 초과할 수 있다. 가속력 문턱값을 초과할 때, 하우징 및/또는 반응 물질과 반응 상대 물질을 분리하는 경계가 파괴될 수 있다. 예를 들어, 이것은 특히 발열 화학 반응 하에서 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합을 수반한다.
본 발명에 따른 시스템의 예시적인 추가적인 개발에 따르면, 열 에너지 인풋 문턱값은 힘 스토리지의 사전 결정된 주위 온도가 초과될 때 힘 스토리지가 힘 전달 부재를 해제하는 방식으로 설정된다. 예를 들어, 제어 메커니즘은 힘 스토리지의 사전 결정된 온도 저항 문턱값에 의해 구현된다. 예를 들어, 힘 스토리지의 온도 저항 문턱값은 힘 스토리지 하우징의 재료-특이적 온도로 이해될 수 있다. 힘 스토리지 하우징의 온도 저항 문턱값은 하우징이 안정하게 유지되고/거나 반응 물질로부터 반응 파트너 물질을 분리하거나 보호하는 온도에 의해 정의된다. 온도 저항 문턱값을 초과하면 힘 스토리지 장치는 특히 하우징 또는 경계가 용융하게 하여, 힘 전달 파트를 해제한다. 이는 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합을 유발할 수 있다.
본 발명의 예시적인 구체예에 따르면, 제어 메커니즘은 전기적 프라이머 요소의 전기적 개시시에 힘 스토리지 장치가 활성화되어 힘 전달 부재를 해제하도록 힘 저장 장치와 연관된 전기적 프라이머 요소를 포함한다. 특히, 제어 메커니즘은 전기적 프라이머 요소에 의해 형성된다. 전기적 프라이머 요소, 특히 열 또는 점화 브리지를 갖는 전기적 프라이머 형태의 전기적 프라이머 요소는
전기적 프라이머 요소의 전기적 개시시 힘 스토리지를 활성화하여 힘 전달 부재를 릴리즈하는 방식으로 힘 스토리지와 연관된다. 예를 들어, 전기적 프라이머 요소, 특히 점화 또는 열 브리지가 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합을 촉발하기 위해 하우징 또는 경계가 파괴되는 방식으로 가열되는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어 메커니즘의 전기적 프라이머 요소는 전기적 프라이머 요소의 전기적 개시가 에너지 인풋 문턱값이 초과됨을 야기하여, 결과적으로 힘 스토리지가 활성화되어 힘 전달 부재를 해제하도록, 사전 결정된 운동 및/또는 열 에너지 인풋 문턱값을 초과하는 것과 같은, 적어도 하나의 추가적인 제어 메커니즘 옵션이 직렬로 연결될 수 있다.
아래에서, 본 발명의 추가적인 특성, 특징 및 이점은, 아래 보여지는 첨부된 예시적인 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 바람직한 구체예의 설명의 방법으로 명확해질 것이다:
도 1은 불꽃 절단 장치의 일부인 본 발명에 따른 시스템의 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 시스템에 의해 아웃풋되는 사전 결정된 불꽃 에너지의 공급(provision) 후의 도 1에 따른 불꽃 절단 장치의 단면도;
도 3은 불꽃 절단 장치의 일부인 본 발명에 따른 시스템의 다른 추가적인 예시적인 설계의 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 시스템에 의해 아웃풋되는 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋의 공급 후의 도 3에 따른 불꽃 절단 장치의 단면도;
도 5는 불꽃 절단 장치의 일부인 본 발명에 따른 시스템의 추가적인 예시적인 설계;
도 6은 본 발명에 따른 시스템에 의해 불꽃 에너지 아웃풋이 제공된 후의 도 5에 따른 불꽃 절단 장치의 단면도;
도 7a는 불꽃 절단 장치의 일부인 본 발명에 따른 시스템의 추가적인 예시적인 구체예의 단면도; 및
도 8은 불꽃 시스템이 불꽃 에너지 아웃풋을 제공한 후의 도 7의 불꽃 절단 장치의 단면도.
본 발명에 따른 시스템 뿐만 아니라 본 발명에 따른 공정에 따른 예시적인 구체예에 관한 하기 설명에서, 본 발명에 따른 시스템은 일반적으로 참조 번호 (1)로 제공된다. 첨부된 도면 페이지에 따른 구체예에서, 가닥-유사(strand-like) 또는 시트-유사(sheet-like) 요소를 절단하기 위한, 일반적으로 참조 번호 (100)으로 제공되는, 불꽃 절단 장치에서 바람직하게는 0.5 J 이상의 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하기 위한 본 발명에 따른 시스템(1)이다. 본 발명의 일 구체예에서, 이것은 전기 에너지를 소산 및/또는 수신하기 위한 배터리 또는 축전지와 같은 전기 에너지원(미도시)으로 이어지는 전선(103)의 절단을 통합하며, 예를 들어, 다음 중 하나 이상일 수 있다: 케이블, 와이어, 브레이드(braid), 로프(rope), 튜브, 아머(armor)가 있거나 없는 (유리) 섬유, 전도체 경로 또는 상기 예시의 조합 또는 유사체. 반복을 피하기 위해, 전기 라인의 전기적 충전 커플링의 분리(separation of an electrical charge coupling)에 대해 아래에서 설명한다. 그러나, 다른 스트링-유사 요소 또는 시트-유사 요소가 또한 절단죌 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 불꽃 절단 장치(100)는, 예를 들어, 전기 라인(103)을 통해 전달되는 전기 충전 커플링 또는 전기 방전 커플링을 절연하도록 설계된다. 예를 들어, 연선(stranded wire; 106) 및 절연 재킷(insulation jacket; 104)을 포함하는 전기 라인(103)을 절단하는 데 필요한 에너지는, 본 발명에 따른 시스템(1)의 방법으로 제공된다. 시스템(1)에 의해 제공되어야 하는 필요한 에너지는 절단 장치(100)의 치수(dimensioning), 특히 재료, 재료 두께 및/또는 선 직경(line diameter)에 의존하며, 본 발명에 따른 시스템(1)의 적절한 설계 또는 스케일링(scaling)을 통해 설정된다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(1)의 예시적인 구체예가 설명되고, 이들 각각은 불꽃 절단 장치(100)의 일부이고, 불꽃 절단 장치(100)에, 예를 들어, 전기 라인(103)을 절단하는데 필요한 에너지를 제공한다. 이러한 문맥에서, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일하거나 유사한 참조 번호가 제공된다. 반복을 피하기 위해, 다양한 구체예와 관련하여, 각각의 경우에 본질적으로 다른 구체예와 관련하여 발생하는 차이점만이 논의될 것이다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 시스템(1)의 제1 구체예를 도시하며, 여기서 도 1은 활성화 전의 불꽃 절단 장치(100)의 상태를 도시하고 도 2는 발사 또는 활성화 후의 불꽃 절단 장치(100)의 상태를 도시한다. 불꽃 절단 장치(100)는 연장된(elongated) 할로우(hollow) 원통형(cylindrical) 하우징(105)을 포함하며, 이는 하나의 길이방향 측면을 향해 폐쇄된다. 실질적으로 평면인 바닥벽(107)은 이 길이방향 측면 상에 제공된다. 원위 주변 구역(distal peripheral zone; 109)에서, 하우징(105)은 하우징(105)의 축방향 범위에 실질적으로 수직으로 배향된 통로 덕트(passage duct; 111)를 가지며, 이를 통해 전기 라인(103)이 통과한다. 바닥 벽(bottom wall; 107)을 마주하며, 하우징(105)은 개방되어 있고, 전면에 형성된 개구(113)를 갖는다. 개구(113)를 통해 하우징(105)의 내부로 부분적으로 삽입된 불꽃 액츄에이터(115)는 하우징(105) 내에 축방향으로 이동 가능하게 배치된 절단 메커니즘(117)을 작동하도록 구성된 불꽃 액츄에이터(115)이다. 특히, 불꽃 액츄에이터(115)는 전선(electrical wire; 103)을 절단하는 데 필요한 기계적 작업을 제공하고, 여기서 불꽃 액츄에이터(115)는 불꽃 효과를 이용한다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 불꽃 액츄에이터는 키 조인트(119)에 의해 가스- 및 압력-타이트(gas- and pressure-tight) 방식으로 하우징(105)에 연결된다. 불꽃 액츄에이터(115)는 개구(113)을 통해 하우징(105)의 내부로 크게 삽입되는 절단 메커니즘-측(cutting mechanism-side) 케이스 섹션(case section; 123)을 가지는 압력-, 유체-, 및/또는 가스- 타이트 챔버(121)를 포함한다. 예를 들어, 블레이드(blade), 핀(pin) 또는 피스톤(piston), 볼(ball), 램(ram) 또는 절단 에지(cutting edge)일 수 있고, 바람직하게는 플라스틱, 특히 경질 플라스틱(hard plastic) 또는 또한 고무, 세라믹, 유리 또는 금속으로 제조될 수 있는 절단 메커니즘(117)은, 하우징(105)과 케이스 섹션(123) 모두에 의해 원주방향으로 둘러싸여 있으며 하우징(105)과 케이스 섹션(123) 모두에 의해 축방향 이동 동안 가이드된다.
내부에서, 밀봉 링(125), 특히 직렬로 배열된 복수의 밀봉 링(125)이 케이스 섹션(123)과 절단 메커니즘(117) 사이에 제공된다. 그러나, 케이스 섹션(123)과 절단 메커니즘(117) 사이에 임의의 생각할 수 있는(conceivable) 밀봉 수단이 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 절단 메커니즘(117)은 Minie 총알의 방식과 같은 압축 로드를 받을 때 케이스 섹션(123)의 벽에 대해 지지하도록(bears against) 구성될 수 있다. 케이스 섹션(123)은 절단 메커니즘(117)을 위한 축방향 환형 지지부(129)를 형성하기 위해 케이스 섹션(123)에 대해 반경방향 내측으로(radially inwardly) 오프셋(offset)되는 반경방향 플랜지(radial flange; 127)로 개방된다. 이것은 단순화된 조립을 가능하게 하지만, 본 발명의 작동에 필수적인 것은 아니다.
챔버(121)는 본질적으로 연장된(elongated) 구성요소이고 말단 통로 개구(end passage opening; 131, 133)(서로 마주봄)를 갖는 할로우 원통형 형상이다. 플랜지 섹션(127)에 인접하여 플랜지 섹션(127)의 두께보다 작은 벽 두께를 갖고 (환형) 지지 표면(129) 반대편에 (환형) 지지대(137)를 형성하는 원통형 섹션(135)이며, 그 위에 종이 디스크 형태의 예로 제공되는 마운팅 에이드(mounting aid; 139)가 놓여진다. 원통형 섹션(135)은 케이스 섹션(123)에 대해 반대 말단에서 폐쇄되는 원통형 공동(cavity)을 정의한다. 이를 차단하기 위해, 플러그형 바닥 부분(plug-like bottom part; 141)이 개구(133)를 통해 챔버(121)에 삽입되고 챔버(121)에 연결되어 내부가 유체, 압력 및/또는 가스 타이트가 되도록 구성된다. 바닥 부분(141)은 예를 들어 참조 번호(143)에 의해 개략적으로 표시된 나사 조인트(screw joint)에 의해 또는 일부 다른 물질-잠금(substance-locking) 또는 힘-잠금(force-locking) 연결에 의해 챔버(121)에 부착될 수 있다. 또한, 실링 성능을 향상시키기 위해 챔버(121)의 전방 말단(147)에는 바닥부의 헤드(149)가 전방 말단(147)과 함께 실링(145)용 실 리셉터클(seal receptacle) 상에 형성되도록 실링 링(145)이 배치될 수 있다. 용접, 본딩 또는 그 유사의 폐쇄-루프 조인트(Closed-loop joint)도 생각할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템(1)은 불꽃 액츄에이터(115)를 포함할 수 있다. 불꽃 액츄에이터 (115) 및/또는 시스템(1)은 챔버 공동 내에, 즉 바닥 부분(141)의 영역에 배치된 불꽃 물질(3)를 포함한다. 불꽃 물질(3)는 사전 결정된 주위 온도가 초과될 때 불꽃처럼 변환하도록 조정된다. 불꽃 물질(3)의 불꽃 변환은 일반적으로 가스 팽창을 도출하고, 이로 인해 챔버(121) 내의 압력이 상당히 증가하여, 가스 팽창의 결과로, 챔버(121), 특히 케이스 섹션(123) 및 상기 하우징에 상대적으로 축방향으로 이동하는 절단 메커니즘(117) 상으로 힘이 가해지고, 이러한 방법으로, 예를 들어, 전기 라인(103)을 절단한다(도 2 참조).
불꽃 액츄에이터(115)는 특히 절단 메커니즘(117)에 불꽃 액츄에이터(115)에 의해 생성된 구동력(drive force)의 전달-자유 전달(transmission-free transmission)을 위해 기어(151)에 의해 절단 메커니즘(117)에 커플링된다. 기어(151)는 예를 들어 불꽃 물질(3)이 배치되는 챔버(121), 특히 내부 챔버 벽, 뿐만 아니라 절단 메커니즘 하우징(105), 특히 불꽃 액츄에이터 힘의 힘을 절단 메커니즘(117)으로 전달하는 역할을 하는 섹션을 적어도 부분적으로 포함한다. 예를 들어, 이러한 섹션은 축방향 상대 이동 동안 절단 메커니즘(117)을 가이드하거나, 이동 방에 실질적으로 평행한 절단 메커니즘(117)에 접촉하는 힘 전달을 담당(responsible)하거나 결정(decisive)한다. 절단 기구(117)는 기어(151)에 의해 불꽃 액츄에이터(115)와 연관되어, 불꽃 액츄에이터(115)가 기어(151)에 의해 작동되거나 촉발될 때, 절단 기구(117)가 작동되어 절단 메커니즘의 하우징(105) 및 케이스 섹션(123)에 대한 축방향 상대 이동을 수행하도록 야기한다(도 2 참조).
본 발명에 따른 시스템(1)은 챔버(121)를 포함할 수 있거나 챔버(121) 내에 배열될 수 있다. 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하기 위한 시스템(1)은 불꽃 물질(3) 또는 불꽃 물질에 열을 전달하기 위한 열원(5)을 포함한다. 열원(5)은, 예를 들어, 병-유사(bottle-like) 또는 캡슐-유사(capsule-like) 구조 또는 형상을 가질 수 있다. 열원(5)은 바람직하게는 화학 에너지를 포함하는 반응 물질(9)을 수용하기 위한, 예를 들어 유리, 플라스틱 또는 금속, 특히 금속 합금, 예컨대 Rose 합금으로 제조된 하우징(7)을 포함한다. 예를 들어, 반응 물질은 글리세롤, 아연 분말, 질산암모늄, 염화암모늄 및/또는 리튬 알루미늄 하이드라이드를 포함한다. 또한, 열원(5)은 반응 물질(9)과 분리된 반응 파트너 물질(11)을 포함한다. 도 1에 따르면, 예를 들어 과망간산칼륨, 물 및/또는 메탄올을 포함할 수 있는 반응 파트너 물질(11)은 하우징(7)에 의해 반응 물질(9)로부터 분리되고 챔버(121) 내에 배열된다. 또한, 도 1 및 도 2의 예시적인 구체예에 따르면, 반응 파트너 물질(11)은 격벽(partition) 또는 층(layer)과 같은 얇은 벽 경계(thin-walled boundary; 13)에 의해 불꽃 물질(3)로부터 분리된다. 불꽃 물질(3)와 반응 파트너 물질(11)의 직접 혼합도 가능하다.
본 발명에 따르면, 열원(5)은 불꽃 물질(3)가 활성화될 때 불꽃 물질(3)에 열을 전달(impart)하도록 설정되어, 불꽃 물질(3)가 불꽃 물질-특이적 변환 온도에 적어도 부분적으로 도달하도록 한다. 열원(3)은 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 촉발하기 위해 열원(5)과 관련된 제어 메커니즘에 의해 제어되거나 촉발된다. 제어 메커니즘은 불꽃 물질(3)의 주변 온도가 아직 불꽃 물질(3)의 변환 온도에 도달하지 않은 사전 결정된 작동 조건에서 불꽃 물질(3)에 저장된 열을 릴리즈하여, 불꽃 물질이 적어도 부분적으로 변환 온도에 도달하도록 가열하기 위해 열원(5)에 작용하도록 배열된다. 예를 들어, 제어 메커니즘은 제어 메커니즘에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋의 사전 결정된 문턱값이 초과될 때 열원을 활성화할 수 있다.
도 1 내지 도 2의 구체예에 따르면, 제어 메커니즘은 예를 들어 열원(5)의 사전 결정된 온도 저항 문턱값에 의해 구현된다. 열원(5)의 온도 저항 문턱값은, 예를 들어, 열원(5)의 하우징(7)이 안정적으로 유지되고 그에 따라 그 형상을 유지하고/하거나 반응 물질(9)을 반응 파트너 물질(11)로부터 분리하는 온도이다. 하우징(7)의 이 온도 안정성 문턱값을 초과하면, 열원(5)이 활성화되고 열이 불꽃 물질(3)로 전달된다.
도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 열원(5)의 활성화는 하우징(7)이 파손되거나 적어도 부분적으로 용융됨으로써 영향을 받을 수 있고, 이에 따라 반응 물질(9)과 반응 파트너 물질(11)의 혼합이 수반된다. 반응 물질(9)과 반응 파트너 물질(11)은 두 물질이 혼합될 때, 특히 열원(5)의 활성화의 결과로 발열 화학 반응이 촉발되고 그 결과로 도출되거나, 생성된 열은 불꽃 물질(3)에 전달되도록 설계된다. 도 2에도 개략적으로 지시되어 있는 바와 같이, 불꽃 절단 장치(100) 또는 열원(5)의 상태 또는 불꽃 물질(3)가 열원(5)이 제어 메커니즘에 의해 활성화된 곳에 도시되어, 불꽃 물질(3)에 너무 많은 열이 전달되어 불꽃 물질(3)가 반응하여 가스 팽창을 일으켜 절단 메커니즘(117)의 축 방향 상대 이동을 야기하고, 예를 들어, 전기 라인(103)을 캐핑한다. 파괴된 열원(5) 또는 파괴된 하우징(7)으로 인하여, 불꽃 물질(3), 반응 물질(9) 및 반응 파트너 물질(11)의 혼합이, 불꽃 물질(3)의 불꽃 변환 동안에 발생하는 NOx, COy, KOz 및/또는 CaO와 같은, 연소 잔류물(combustion residue)와 함께, 챔버(121)내에 부분적으로 존재한다. 반응 물질(9) 및 반응 파트너 물질(11)의 반응 생성물의 잔류물이 우세하게(predominantly) 존재한다는 것이 이해되어야 한다. 반응 물질(9) 및 반응 파트너 물질(11)의 잔류물은 물질(9, 11)이 반응 중에 스스로를 소모하기 때문에, 전혀 존재하지 않더라도, 소량만 존재한다.
유사한 방식으로, 제어 메커니즘은 열원(5)에 작용하는 가속력 문턱값, 특히 음가속력 문턱값에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 갑작스러운 임팩트 또는 충돌은 이러한 가속력 문턱값, 특히 음가속력 문턱값을 형성할 수 있다. 가속력 문턱값이 초과되 결과로, 열원(5)은 하우징(7)에 작용하는 힘의 결과로 파손되는 하우징(7)에 의해 활성화된다. 하우징(7)의 파편화(shattering), 용해(dissolving) 또는 파열(bursting)은 유사한 방식으로 반응 물질(9)과 반응 파트너 물질(11)의 혼합을 도출하며, 이는 전술된 불꽃 물질(3)의 가열 및 불꽃 액츄에이터(115)의 관련된 활성화를 도출한다. 불꽃 절단 장치(100)의 활성화는 절단 메커니즘(117)에 의해 전기 라인(103)이 캐핑되는 결과를 도출한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절단 메커니즘(117)은 전기 라인(103)의 나머지 부분에서 라인 섹션(line section; 153)을 절단하고 이를 하우징(105)의 원위 주변 구역(distal peripheral zone; 109)으로 변위시킴으로써 전기 라인(103)을 절단한다. 절단 메커니즘이 플라스틱과 같은 전기 비전도성 물질로 만들어진 경우 절단 메커니즘은 마주보는 전기 라인 말단(155, 157) 사이에서 일종의 절연체(insulator)로 작용한다.
첨부된 도면 페이지에 따라 도시된 예시적인 구체예와 관련하여, 불꽃 절단 장치(100), 불꽃 액츄에이터(115) 및 시스템(1)은 바람직하게는 상이한 치수의 (전기) 라인(103)을 절단하거나 상이한 크기의 불꽃 에너지 아웃풋 양을 제공하기 위해 그들의 치수에서 확장 가능(scalable)하다는 점에 유의해야 한다. 또한, 이들의 외부 형상, 특히 단면 치수(cross-sectional dimension)는 특정 형상 및/또는 치수로 제한되지 않으나, 예를 들어, 도시되지 않은 전기 제품(electrical appliance) 내부 또는 상에 불꽃 절단 장치(100)의 적용(application) 또는 설치 상황(installation situation)에 의존하여 조정될 수 있다. 통로 덕트(111)는 치수화되고, 이에 의해 전기 라인(103)이 통로 덕트(111)를 통과할 수 있는 방식으로 전기 라인(103)의 외부 치수에 맞게 조정된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각각 도 1 및 도 2의 구조와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 불꽃 절단 장치(100)에 통합된 본 발명에 따른 시스템(1)의 추가적인 예시적인 구체예가 설명된다.
도 3 및 도 4에 따른 구체예에 따르면, 시스템(1)은 불꽃 액츄에이터(115)를 포함한다. 도 1 및 도 2에 따른 구체예와 대조적으로, 불꽃 액츄에이터(115)는 불꽃 가스 팽창을 제공하기 위한 기계적 프라이밍 캡(mechanical priming cap; 159)을 포함한다. 기계적 프라이밍 캡(159)은, 도 1 및 도 2에 따른 구체예와 비교하여, 상기 챔버(121) 또는 상기 하우징(105)의 길이 방향 연장 방향 및/또는 상기 절단 메커니즘(117)의 이동 방향으로 더 크게 치수화 된, 플랜지 섹션(flange section; 127)의 영역에 배열된다. 불꽃 액츄에이터에 대면하는 플랜지 섹션(127)은 기계적 프라이머(159)가 놓이는 방사 방향으로 리세스(radially recessed)된 링 지지 포션(ring support portion; 161)을 갖는다. 프라이머(159)는 기계적 프라이머(159)의 방향을 가르키는, 코-모양(nose-like)의 볼록하게 만곡된(convexly curved) 돌출부(165)를 가지는 발사 핀(163)에 의해 형성되는 프리로드 된, 특히 스프링-프리로드 된, 힘 전달 부재에 의해 축상으로 위치가 고정된다. 발사 핀(163)은 실질적으로 U자형 구조를 가지며, 힘 스토리지(15)가 부분적으로 수용되는 수용 공간이 2개의 마주보는 레그(leg; 167, 169) 사이에 형성된다.
힘 스토리지(15)는, 예를 들어, 앞서 설명한 열원(5)에 의해 형성될 수 있다. 발사 핀(163)의 레그(167, 169)는 힘 스토리지(15)의 전방 말단(17)를 둘러싸고, 발사 핀(163)에 대해 축방향으로 오프셋된 가동 가속부(movable acceleration part; 171)에 의해 둘러싸인 후방 말단(19)을 가진다. 가속부(171)는 적어도 부분적으로 할로우 원통형 구조를 포함한다. 발사 핀(163)과 함께, 가속부(171)는 제어 메커니즘의 힘 전달 부재를 형성한다. 스프링, 예를 들어 나선 압축 스프링(175)은 바닥부(141) 방향을 마주하는 가속부(171)의 말단면(173)에 지지되고 힘 전달 부재(163)의 스프링 바이어스를 담당한다. 나선 압축 스프링(175)은 또한 챔버의 내부를 마주하는 바닥 부분(141)의 말단면(177)에 지지된다.
도 3에는, 에너지가 저장되어 있는 나선 압축 스프링(175)의 눌려저(depressed) 프리로드 된 위치가 도시된다. 도 1 및 도 2에 따른 구체예와 대조적으로, 도 3 및 도 4에 따른 구체예에서, 어떠한 불꽃 물질(3)도 챔버(121) 내에 배열되지 않는다. 도 3 및 도 4에 따르면, 불꽃 가스 팽창은 기계적 프라이머(159)에 의해서만 배타적으로 발생한다. 도 3 및 도 4에 도시된 구체예에 따른 제어 메커니즘은, 제어 메커니즘에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때, 불꽃 액츄에이터(115)를 개시하도록 구성된다. 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때, 불꽃 액츄에이터(115)는 나선 압축 스프링(175)의 바이어스를 바람직하게는 갑자기 릴리즈하고, 저장된 에너지를 바람직하게는 갑자기 릴리즈함으로써, 활성화되어, 발사핀(163)이 기계적 프라이머(159)를 타격(strike), 그것을 활성화하도록 한다. 기계적 프라이머의 활성화는 불꽃 가스 팽창(도 4)을 야기하고, 이는 차례로 도 1 및 도 2에 대하여 이미 설명된 바와 같이 절단 메커니즘(117)을 구동하여 예를 들어 전선(103)을 절단하도록 한다. 기계적 프라이머(159)의 활성화는 가속부(171)의 구동에 의해 달성되는데, 이는 힘 스토리지(15)에 의해 발사 핀(163)으로부터 일정 위치 및 거리에 고정되고, 나선 압축 스프링(175)에 의해 발사 핀(163) 쪽으로 바이어스된다. 이는 힘 스토리지(15)에 작용하는 가속력, 특히 음가속력에 의해 구현되는 에너지 인풋 문턱값에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 가속력 문턱값은 갑작스러운 낙하 또는 충격으로 인해 발생할 수 있다. 가속력 문턱값이 초과된 결과, 힘 스토리지는 가속부(171)를 릴리즈하여 나선 압축 스프링(175)에 의해 가속되고 발사 핀(163)을 타격하고, 그 후 기계적 프라이머(159)를 타격하여 활성화한다. 예를 들어, 힘 스토리지(15)는 예컨대 유리, 플라스틱 또는 금속, 특히 Roshe's 합금과 같은 금속 합금으로 제조진 하우징을 포함한다. 따라서, 가속력 문턱값을 초과하면, 힘 스토리지(15)의 하우징(7)이 파편화되어, 연쇄 반응을 야기한다: 프리로드 힘(preload force)의 릴리즈; 가속부(171)의 축방향 가속; 발사 핀(163)에 대한 가속부(171)의 충격; 기계적 프라이머(159)에 대한 발사 핀(163)의 충격; 불꽃 가스 팽창 하에서 기계적 프라이머(159)의 활성화; 전기 라인(103)을 절단하기 위한 절단 메커니즘(117)의 작동(도 4).
유사한 방식으로, 제어 메커니즘은 또한 힘 스토리지(15)에 대한 열 에너지 인풋 문턱값에 의해 구현될 수 있고, 이에 힘 스토리지(15)의 사전 결정된 주위 온도가 초과될 때, 상기 힘 스토리지(15)는 유사한 방식으로 힘 전달 부재(163)에 힘을 릴리즈한다. 예를 들어, 이는 사전 결정된 온도 문턱값이 초과될 때, 힘 스토리지(15)의 하우징(7)이 용융, 파괴 또는 부분적으로 용해됨으로써 수행될 수 있고, 이에 상기 가속부(171)가 나선 압축 스프링(175)에 의해, 그에 작용하는 스프링 바이어싱 힘(spring biasing force)의 결과로서, 발사 핀 방향으로 가속된다.
도 5 및 6에 따른 구체예는 본질적으로 도 3 및 4의 구체예에 대응하며, 시스템(1)은 전기적 프라이머 요소(21)를 더 포함한다. 도 5 및 도 6에서, 전기적 프라이머 요소(21)는 전기적 프라이머 요소로 구성된다. 전기적 프라이머 요소(21)는 전기적 프라이머 요소(21)가 전기적으로 활성화될 수 있는 전기 연결 라인(electrical connection line; 23, 25)을 포함한다. 불꽃 액츄에이터(115)의 전기적 개시 또는 불꽃 에너지 아웃풋은 전기 트리거 요소(electric trigger element; 21)와 관련된 불꽃 물질(3)에 대한 열 인풋이 전기적 개시를 통해 제공되어, 불꽃 물질(3)의 변환 온도가 변환을 위해 초과되는 것으로 특징지어진다. 전기 라인(103)을 캡핑하기 위한 추가 개시 옵션을 제공하기 위해 전기적 개시가 추가로 제공될 수 있다.
예를 들어, 통로 보어(passage bore; 179)는 전기 연결 라인(23, 25)이 연장되는 바닥 부분(141)에 제공된다. 또한, 예를 들어 금속 및/또는 링 형태로 만들어진 할로우 케이스(hollow case; 181)가 베이스 파트(base part; 21)의 내부에 배열되고, 이 케이스는 또한 전기 연결 라인(23, 25)을 통과하기 위한 통로 보어(185)를 포함하는 베이스-측 말단면(base-side end face; 183)에 제공된다. 케이스(181) 내부에는, 예를 들어, 전기 연결 라인(23, 25)이 개방된 곳 안으로, 유리로 만들어진 실질적으로 완전히 원통인 바디(substantially fully cylindrical body; 187)가 배열된다. 더 상세하게 도시되지 않은 점화 또는 열 브리지(189)가 바디(187)에 제공된다. 점화 또는 열 브리지(189)는, 예를 들어, 전기적 프라이머 요소(21)의 전기적 개시 동안 가열되는 오믹 저항기(ohmic resistor)로서 구현되어, 점화 브리지(189) 상에 놓이거나 그 바로 근처에(immediate vicinity thereof) 배치된 불꽃 물질(3)는 절단 메커니즘(117)을 작동하기 위한 불꽃 가스 팽창을 생성하기 위해 변환되는 방식으로 가열된다.
또한, 힘 스토리지(15)는 전기적 프라이머 요소(21)에 의한 전기적 개시를 통해 구동 또는 릴리즈, 특히 파괴되어(도 6 참조), 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명되는 연쇄 반응이 수반될 수 있도록 하는 것을 생각할 수 있다. 도 5 및 도 6의 구체예에 따르면, 본질적으로 할로우-원통형이지만 단면이 다각형 또는 타원형일 수 있는 피팅 피스(fitting piece; 191)는 나선 압축 스프링(175)이 지지되는 바닥 부분(141)과 가속부(171) 사이에 배열된다. 피팅 피스(191)는 챔버 내부(121)의 내부 치수에 대해 외부적으로 적응된다. 피팅 피스는 내부에 깔때기 모양의 섹션(193)을 정의하며, 이는 실질적으로 원통형인 보어 또는 덕트(195)로 개방되며, 이를 통해 불꽃 가스 팽창이 절단 메커니즘(117)을 향해 선택적으로 전파될 수 있다.
도 7 및 8은 본 발명에 따른 시스템(1)의 추가 구체예를 포함하고, 도 1 및 도 2에 따른 구체예에 실질적으로 대응하는, 불꽃 절단 장치(100)의 다른 예시적인 구체예를 도시하며, 여기서 도 7 및 8의 시스템(1)은 위에서 설명된 추가 전기 개시 옵션을 제공하기 위해 도 5 및 6을 참조하여 설명된 전기적 프라이머 요소(21)를 추가로 포함한다.
간단한 이름/실험실 전문 용어
(Trivial name/lab jargon) 		일반 이름(Plain name) CAS 넘버(number)
K-benzanate (KDNBF) Potassium dinitrobenzofuroxanate
(Potassium salt of 1,4-dihydro-5,7-dinitrobenzofurazan-4-ol 3-oxide)		 29267-75-2
Diazol, Dinol, DDNP Diazodinitrophenol 4682-03-5
Lead styphnate, trizinate Lead 2,4,6-trinitroresorcinate 15245-44-0
Tetryl N-methyl-N-2,4,6-tetranitroaniline 479-45-8
Picrazole 1-(2,4,6-Trinitrophenyl)-5-(1 -(2,4,6-trinitrophenyl)-1 H-tetrazol-5-yl)-1 H-tetrazole 알려지지 않음
(unknown)
K/CaStype K/Ca 2,4,6-trinitrobenzene-1,3-bis(olate) 알려지지 않음
(unknown)
Glycerin Propane-1,2,3-triol 56815
Ammonium nitrate NH4NO3 6484-52-2
Ammonium chloride NH4Cl 12125-02-9
Lithium aluminum hydride LiAlH4 16853-85-3
Potassium permanganate KMnO4 7722-64-7
Methanol CH4 OH 67-56-1
전술한 설명, 도면 및 청구범위에 개시된 특징은 다양한 구체예에서 개별적으로 및 본 발명의 구현에 따른 임의의 조합 둘 모두에서 관련될 수 있다.
1 시스템(system)
3 불꽃 물질(pyrotechnic material(
5 열원(heat source)
7 하우징(housing)
9 반응 물질(reaction substance)
11 반응 파트너 물질(reaction partner substance)
13 경계(boundary)
15 힘 스토리지(force storage)
17, 19 말단(end)
21 전기적 프라이머 요소(electrical primer element)
23, 25 전기적 연결선(electrical connection line)
100 불꽃 절단 장치(pyrotechnic cutting device)
103 전기선(electric line)
104 절연 재킷(insulation jacket)
105 하우징(housing)
106 연선(stranded wire)
107 바닥 벽(bottom wall)
109 주변 구역(peripheral zone)
111 통로 덕트(passage duct)
113 개구(opening)
115 불꽃 액츄에이터(pyrotechnic actuator)
117 절단 메커니즘(cutting mechanism)
119 키 조인트(keyed joint)
121 챔버(chamber)
123 케이스 섹션(case section)
125 밀봉 링(sealing ring)
127 반경방향 플랜지(radial flange)
129 지지(support)
131, 133 통로 개구(passage opening)
135 원통형 섹션(cylindrical section)
137 지지(support)
139 마운팅 에이드(mounting aid)
141 바닥 부분(bottom part)
143 나사 조인트(screwed joint)
145 실링(seal)
147 말단(end)
149 헤드(head)
151 기어(gear)
153 열원(heat source)
155, 157 라인 말단(line end)
159 기계적 프라이머(mechanical primer)
161 링 지지 구역(ring support section)
163 힘 전달 부재/발사 핀(force transmission member / firing pin)
165 돌출부(protrusion)
167, 169 레그(leg)
171 힘 전달 부재/가속부(force transmission member/acceleration part)
173 말단면(end face)
175 압축 스프링(compression spring)
177 말단면(end face)
179 통로 보어(passage bore)
181 케이스(case)
183 면(face)
185 통로 보어(passage bore)
187 바디(body)
189 점화 또는 열 브리지(ignition or thermal bridge)
191 피팅 피스(fitting piece)
193 깔대기-형상 섹션(funnel-shaped section)
195 덕트(duct)

Claims (37)

  1. 사전 결정된(predetermined) 불꽃(pyrotechnic) 에너지 아웃풋을 제공하는 공정으로서,
    - 재료-특이적(material-specific) 변환 온도(conversion temperature)에서 불꽃처럼 변환하는(pyrotechnically convert) 불꽃 물질(pyrotechnic material)를 제공하고;
    - 상기 변환 온도보다 낮은 온도인 상기 불꽃 물질의 주위 온도(ambient temperature)에서 상기 불꽃 물질를 변환하기 위하여, 상기 불꽃 물질로 열이 전달(communicated)되는,
    공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불꽃 물질가 적어도 부분적으로 상기 변환 온도에 도달하도록 가열되는,
    공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불꽃 물질가 상기 변환 온도와 상기 주위 온도 사이의 온도 차이가 완전히 우회(bypassed)되도록, 특히 초과(exceed)되도록, 바람직하게는 5℃ 이상, 10℃ 이상, 15℃ 이상, 50℃ 이상, 70℃ 이상 또는 90℃ 이상 초과되도록, 가열되는,
    공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열은 발열 화학 반응(exothermic chemical reaction)에 의해 생성되는,
    공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    반응 물질(reaction substance) 및 반응 파트너 물질(reaction partner substance)이 혼합되고, 바람직하게는 열을 발생하기 위하여 발열 화학 반응 하에서 혼합되는,
    공정.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반응 물질이 글리세롤(glycerol), 아연 분말(zinc powder), 질산 암모늄(ammonium nitrate), 염화 암모늄(ammonium chloride) 및/또는 리튬 알루미늄 하이드라이드(lithium aluminum hydride)를 포함하는 목록에서 선택되고, 상기 반응 파트너 물질은 과망간산 포타슘(potassium permanganate), 물(water) 및/또는 메탄올(methanol)을 포함하는 목록에서 선택되는,
    공정.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 반응 물질과 상기 반응 파트너 물질을 분리하는 경계(boundary)가 용융(melted)되거나, 파괴(broken)되거나, 천공(punctured)되거나, 또는 그 유사인,
    공정.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불꽃 물질에 작용하는 운동(kinetic) 및/또는 열 에너지 인풋(input)의 사전 결정된 문턱값(threshold)이 초과되는 경우, 상기 불꽃 물질에 열이 전달되는,
    공정.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에너지 인풋 문턱값은 온도 문턱값 및/또는 가속력 문턱값에 의해 구현되는,
    공정.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불꽃 물질로의 열의 전달은 전기적으로 촉발(triggered)되는,
    공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    불꽃 액츄에이터(actuator)를 촉발하기 위하여, 상기 불꽃 액츄에이터에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과할 때 상기 불꽃 액츄에이터가 촉발되는,
    공정.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 불꽃 액츄에이터의 개시(initiation)는 상기 불꽃 액츄에이터로의 기계적 힘 인풋(mechanical force input)에 의해 개시되고, 특히 상기 불꽃 액츄에이터의 개시를 촉발하기 위하여 필요한 기계적 힘은 일시적으로 저장되고(temporarily stored), 상기 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때, 상기 일시적으로 저장된 기계적 힘이 릴리즈(release)되는, 바람직하게는 갑자기(abruptly) 릴리즈되는,
    공정.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 에너지 인풋 문턱값은 온도 문턱값 및/또는 가속력 문턱값에 의해 구현되는,
    공정.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하는 것은 전기적으로 개시되는,
    공정.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제16항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따라 형성된 시스템의 작동에 따라 진행되는,
    공정.
  16. 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 시스템으로서,
    - 불꽃 물질-특이적 변환 온도에 도달했을 때, 불꽃처럼 변환하는(pyrotechnically convert) 불꽃 물질;
    - 상기 불꽃 물질에 열을 전달하기 위한 열원(heat source); 및
    - 사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 촉발하기 위한 열원과 관련된 제어 메커니즘(control mechanism)으로서, 상기 제어 메커니즘은, 상기 불꽃 물질의 변환 온도가 상기 변환 온도에 아직 도달하지 않은 사전 결정된 작동 조건(operating condition)에서 상기 불꽃 물질이 적어도 부분적으로 상기 변환 온도에 도달하게 가열되도록, 저장된 열을 릴리즈하는 열원 상에 작용(act)하는, 제어 메커니즘; 을 포함하는,
    시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열원에 저장된 열은, 상기 열원이 활성화 될 때, 바람직하게는 5℃ 이상, 10℃ 이상, 15℃ 이상, 50℃ 이상, 70℃ 이상 또는 90℃ 이상 활성화 될 때, 상기 변환 온도와 상기 주위 온도 사이의 온도 차이를 완전히 연결하도록, 특히 초과하도록 조정되는,
    시스템.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 열원은 화학 에너지를 포함하는 에너지 캐리어(energy carrier)를 포함하고, 상기 열원의 활성화는 상기 에너지 캐리어의 발열 화학 반응을 야기하는,
    시스템.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원은 상기 열원 내 또는 상기 열원 외부에 배치(disposed)된 반응 파트너 물질로부터 분리된 반응 물질을 포함하고, 상기 열원의 활성화는 상기 반응 파트너 물질 및 상기 반응 물질의 혼합에 의해 발생되며 이에 의해 발열 반응이 촉발되는,
    시스템.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원은 반응 물질 및 그로부터 분리되어 배치된(disposed separately) 반응 파트너 물질을 포함하고, 상기 반응 물질은 글리세롤(glycerol), 아연 분말(zinc powder), 질산 암모늄(ammonium nitrate), 염화 암모늄(ammonium chloride) 및/또는 리튬 알루미늄 하이드라이드(lithium aluminum hydride)을 포함하고, 상기 반응 파트너 물질은 과망간산 포타슘(potassium permanganate), 물(water) 및/또는 메탄올(methanol)을 포함하는,
    시스템.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원은 상기 열원 내 또는 상기 열원 외부에 배열된 반응 파트너 물질로부터 분리된 반응 물질을 포함하고, 하우징은 상기 반응 물질 및 선택적으로 상기 반응 파트너 물질을 수용하며, 상기 반응 파트너 물질은 상기 하우징에 의해 또는 선택적으로 상기 하우징 내부에 형성된 경계부, 예컨대 유리, 플라스틱 또는 금속, 특히 금속 합금에 의해 상기 반응 물질로부터 분리된,
    시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 하우징 및 선택적으로 상기 경계는 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합이 수반되는 사전 결정된 작동 상태(predetermined operating state)에서, 특히 상기 하우징 및 선택적으로 상기 경계가 용융(melted)되고, 파괴(broken)되고, 천공(punctured)되도록 설계된,
    시스템.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원은 반응 물질 및 그로부터 분리되어 배열된 반응 파트너 물질을 포함하고, 상기 반응 파트너 물질은 상기 반응 물질에 대하여 1:1 이상, 바람직하게는 1.5:1 이상 또는 2:1 이상 및/또는 최대 5:1, 바람직하게는 최대 4:1 또는 3:1의 비율로 존재하고, 특히 상기 비율은 1.5:1 내지 2.5:1의 범위 내인,
    시스템.
  24. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원은 반응 물질 및 그로부터 분리되어 배열된 반응 파트너 물질을 포함하고, 상기 반응 파트너 물질 및 상기 불꽃 물질은 최소한 부분적으로 혼합되며, 특히, 10:1 이상, 특히 15:1 이상, 20:1 이상 또는 25:1 이상의 불꽃 물질에 대한 반응 파트너 물질의 혼합 비율을 가지는,
    시스템.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋의 사전 결정된 문턱값이 초과될 때, 상기 제어 메커니즘은 상기 열원을 활성화하는,
    시스템.
  26. 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘은 상기 열원의 사전 결정된 온도 저항 문턱값(temperature resistance threshold)에 의해 구현(implemented)되어, 상기 온도 저항 문턱값이 초과될 때, 상기 열원이 활성화, 특히 상기 하우징 또는 격벽(partition wall)이 파괴되거나, 용융되거나 또는 관통됨에 의해 활성화되어 상기 반응 물질과 상기 반응 파트너 물질의 혼합이 수반되는,
    시스템.
  27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘은 상기 열원에 작용하는 가속력 문턱값, 특히 음가속력 문턱값(negative acceleration force threshold)에 의해 구현되어, 상기 열원의 상기 가속력 문턱값이 초과될 때, 상기 열원이 활성화, 특히 상기 하우징 또는 상기 경계의 파괴에 의해 활성화되어 반응 물질과 반응 파트너 물질의 혼합이 수반되는,
    시스템.
  28. 제16항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘은 상기 열원과 연관된 전기적 프라이머 요소(electrical primer element)를 포함하여 상기 전기적 프라이머 요소의 전기적 개시시에 상기 열원이 활성화되고, 특히 상기 전기적 프라이머 요소가 가열되어 상기 반응 물질 및 반응 파트너 물질의 혼합이 촉발되도록 상기 하우징 또는 경계가 파괴되는,
    시스템.
  29. 제16항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전 결정된 불꽃 에너지 아웃풋을 제공하는 시스템으로서,
    - 불꽃 액츄에이터 시스템; 및
    - 제어 메커니즘으로서, 상기 제어 메커니즘 상에 작용하는 운동 및/또는 열 에너지 인풋이 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값을 초과하는 경우, 상기 불꽃 액츄에이터를 촉발하는 제어 메커니즘;을 포함하는,
    시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 불꽃 액츄에이터는 불꽃 가스 팽창(pyrotechnic gas expansion)을 제공하기 위한 기계적 프라이머(mechanical primer)를 포함하는,
    시스템.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘은, 특히 상기 기계적 프라이머가 활성화되도록, 상기 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과되는 경우 작동(actuated)되는 스트라이커(striker)와 같은, 프리로드된(preloaded), 특히 스프링-바이어스(spring-biased) 된, 힘 전달 부재(force transmission member)를 포함하고, 특히 상기 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과되는 경우, 상기 프리로드(preload)는 바람직하게는 갑자기(abruptly) 릴리즈되는,
    시스템.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘은, 상기 힘 전달 부재를 이의 바이어스 된(biased) 위치에 고정하기 위한, 특히 열원-구현된(heat source-realized) 힘 스토리지(force storage)를 포함하는,
    시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 힘 스토리지는 상기 힘 전달 부재에 할당(assigned)되어, 상기 사전 결정된 에너지 인풋 문턱값이 초과될 때 상기 힘 스토리지는 상기 힘 전달 부재를 릴리즈(release)하고, 특히 힘 전달 부재는 상기 불꽃 액츄에이터에 대하여 축상 상대적인 움직임을 수행하는, 특히 상기 기계적 프라이머를 타격(strike)하는,
    시스템.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 부재의 프리스트레싱(prestressing)은 특히 상기 힘 전달 부재 상에 지지되는 스프링(spring), 특히 나선 압축 스프링(spiral compression spring)에 의해 구현되는,
    시스템.
  35. 재29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운동 에너지 인풋 문턱값은 상기 힘 스토리지에 작용하는 가속력 문턱값, 특히 음가속력이 초과될 때, 상기 힘 스토리지는 상기 힘 전달 부재를 릴리즈하도록 설정되고, 특히 상기 힘 스토리지는 상기 가속력이 초과될 때 파괴되는 하우징을 포함하는,
    시스템.
  36. 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 에너지 인풋 문턱값은 상기 힘 스토리지의 사전 결정된 주위 온도가 초과될 때 상기 힘 스토리지가 상기 힘 전달 부재를 릴리즈하도록 설정되고, 특히 상기 힘 스토리지는 상기 사전 결정된 온도 문턱값이 초과될 때 용융하는 하우징을 포함하는,
    시스템.
  37. 제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 메커니즘은 상기 힘 스토리지와 연관된 전기적 프라이머 요소를 포함하여, 상기 전기적 프라이머 요소의 전기적 개시시에 상기 힘 스토리지가 상기 힘 전달 부재를 릴리즈하도록 활성화되는,
    시스템.
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