PL203293B1 - Zapalnik elektro-pirotechniczny i sposób montażu zapalnika elektro-pirotechnicznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy zapalnika elektro-pirotechnicznego i sposobu jego montażu.

Istnieją dwie szeroko rozumiane kategorie zapalników. W pierwszej kategorii zapalników wykorzystuje się gniazda typu „złącze szkło-metal”, natomiast w drugiej kategorii zapalniki z gniazdem lub uszczelką „plastikową”. Zapalniki należące do pierwszej kategorii częstą uważane są za synonim gwarantowanej szczelności i niezawodnej ochrony składników pirotechnicznych i/lub środków wybuchowych w warunkach ekstremalnych (między innymi warunkach wilgotnych). Jednakże wiadomo, że uszczelnienia szkło-metal są wrażliwe na naprężenia mechaniczne i termiczne, które mogą wystąpić na różnych etapach montażu (tłoczenie, spawanie ...) zapalników stosowanych w sprzęcie cywilnym (na przykład napinacze, poduszki powietrzne w zabezpieczeniach samochodowych), lub w dziedzinie wojskowości, ewentualnie sprzętu kosmicznego.

Poza tym, chociaż gniazdo „szkło-metal” gwarantuje na pierwszy rzut oka hermetyczną barierę gniazda wzdłuż styków doprowadzających prąd, nie dotyczy to zawsze połączenia między gniazdem a ładunkiem pirotechnicznym. Z kolei w przypadku zapalników z uszczelką plastikową istnieje problem ich hermetyczności związany z tworzywem sztucznym (na przykład wrażliwość poliamidu na wilgoć), stosowanym do ich wytworzenia, ewentualnie z ich nieszczelnymi złączami wewnętrznymi (na przykład zatrzask, spojenie).

W końcu, znane zapalniki, niezależnie od tego, do której z wymienionych kategorii należą, zawierają na ogół kilka podzespołów, które trzeba zmontować, co zwiększa koszt takiego urządzenia. Zapalniki należące do pierwszej kategorii są wyraźnie najdroższe z powodu koniecznej obróbki przygotowawczej (obróbka powierzchni) wspomnianej uszczelki „szkło-metal”.

Celem wynalazku jest opracowanie zapalnika elektro-pirotechnicznego typu plastikowego, prostego w budowie i sposobie obsługi, zwartego i taniego, który miałby doskonałe właściwości jeżeli chodzi o szczelność.

Zapalnik elektro-pirotechniczny według wynalazku zawiera obudowę z tworzywa sztucznego i ładunek pirotechniczny zawierający co najmniej jedną kompozycję, w którym obudowa zawiera dwa podzespoły, przy czym pierwszy podzespół ma postać jednej części, która zawiera ściankę z tworzywa sztucznego, integralną z dnem, również wykonanym z tworzywa sztucznego i która stanowi pojemnik, drugi podzespół ma oś główną, przeciętą przez co najmniej dwa styki wzdłuż osi, przy czym styki te są połączone ze sobą mostkiem elektrycznym na jednej ściance drugiego podzespołu, zaś ta ścianka jest symetrycznie wybrana do pewnej wysokości i szerokości, a drugi podzespół tworzy gniazdo, ponadto hermetyczne połączenie pierwszego podzespołu z drugim podzespołu wykonane jest przez zgrzewanie ultradźwiękowe.

Zapalnik elektro-pirotechniczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że wewnętrzna średnica pierwszego podzespołu jest mniejsza, niż zewnętrzna średnica wybranej części drugiego podzespołu.

Korzystnie, wybrana ścianka drugiego podzespołu ma symetryczne wgłębienie o wysokości i szerokości, które tworzy wzniesienie mostka elektrycznego.

Tworzywo sztuczne zastosowane do wykonania pierwszego i drugiego podzespołu korzystnie jest materiałem o niskiej wodochłonności.

Tworzywem sztucznym może być poliketon, ewentualnie poli(tetreftalan butylenu) (PBT), poliamid, lub poliamid PA 6.12 .

Korzystnie, drugi podzespół jest uformowany na stykach.

Styki korzystnie zawierają elektrody, które mogą być nacinane.

Wysokość pustki, będąca różnicą wysokości między zewnętrzną warstwą ładunku pirotechnicznego po wstępnej kompresji składników a ścianką pojemnika, korzystnie jest mniejsza niż sumaryczna wysokość wzniesienia i garbu zgrzeiny.

Korzystnie, złącze zgrzewane ultradźwiękowo jest złączem ścinanym, ewentualnie jest złączem pół-ścinanym.

Sposób montażu zapalnika elektro-pirotechnicznego według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykonuje się pierwszy podzespół i drugi podzespół według wynalazku, ładunek pirotechniczny umieszcza się w pierwszym podzespole w suchym procesie ładowania, oraz łączy się pierwszy podzespół i drugi podzespół przez zgrzewanie ultradźwiękowe.

Korzystnie, stosuje się ładunek pirotechniczny, który zawiera główną kompozycję i dodatkową kompozycję, przy czym każdą kompozycję poddaje się wstępnej kompresji.

PL 203 293 B1

Główną kompozycję korzystnie poddaje się wstępnej kompresji przy ciśnieniu poniżej 120 barów, a dodatkową kompozycję poddaje się wstępnej kompresji przy ciśnieniu powyżej 150 barów.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony bardziej szczegółowo w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie zapalnik według wynalazku; fig. 2 - pojemnik, czyli pierwszy podzespół zapalnika elektro-pirotechnicznego według wynalazku; fig. 3 - gniazdo, czyli drugi podzespół zapalnika elektro-pirotechnicznego według wynalazku; fig. 4 - schematycznie inny przykład realizacji złącza zgrzewanego ultradźwiękowo według wynalazku.

Zapalnik elektro-pirotechniczny według wynalazku zawiera obudowę 1. Obudowa 1 zawiera pierwszy podzespół 2 i drugi podzespół 3. Pierwszy podzespół 2 zawiera ściankę 4 z tworzywa sztucznego, która jest integralna z dnem 5 i również jest wykonana z tworzywa sztucznego, przy czym pierwszy podzespół 2 jest wykonany jako jedna część. Pierwszy podzespół 2 nazywany jest pojemnikiem. W zawartości tej umieszcza się w suchym procesie ładowania ładunek pirotechniczny 6. Ładunek 6 zawiera co najmniej jedną kompozycję. Każda kompozycja ładunku pirotechnicznego załadowywana jest luzem, a następnie wstępnie poddawana jest wstępnej kompresji. Korzystnie, wstępną kompresję przeprowadza się przy ciśnieniu poniżej 120 barów w przypadku głównej kompozycji 8 i przy ciśnieniu powyżej 150 barów w przypadku kompozycji dodatkowej. Ostateczna siła ściskająca powstaje podczas hermetycznego montowania pierwszego podzespołu 2 z drugim podzespołem 3, który zawiera elektryczną część zapalnika, przy czym drugi podzespół 3 nazywany jest również gniazdem. W celu zapewnienia najwyższej szczelności, montażu dokonuje się poprzez zgrzewanie ultradźwiękowe. Wysokość pustki h' oznacza różnicę wysokości między zewnętrzną warstwą 9 ładunku pirotechnicznego 6 po wstępnej kompresji składników a ścianką 15 pojemnika 2. Korzystnie, kompozycja pierwsza 7 i druga 8 nie zawierają metali ciężki ze względu na ochronę środowiska. Składniki te są również odporne na podwyższoną temperaturę występującą przy zgrzewaniu ultradźwiękowym, która wynosi około 260°C.

Według wynalazku wewnętrzna średnica D pierwszego podzespołu 2 jest mniejsza, niż 5, 6 mm. Wewnętrzne wymiary pojemnika 2 dostosowuje się do załadowania różnego rodzaju ładunków pirotechnicznych, które mogą również mieć cząsteczki różnych rozmiarów, poprzez dostosowanie wysokości pojemnika 2. Mała średnica wewnętrzna pierwszego podzespołu 2 umożliwia korzystne ograniczenie ładunku pirotechnicznego 6 bez stosowania jakiegokolwiek pośredniego elementu pirotechnicznego, np. pierścienia nakładanego na gniazdo 3. Takie ograniczenie ładunku pirotechnicznego 6 daje dodatkowo zwiększenie bezpieczeństwa bez szkody dla niezawodności pirotechnicznego efektu, pod warunkiem, że grubość załadowanej kompozycji jest dostateczna.

Drugi podzespół 3, gniazdo z tworzywa sztucznego, ma główną oś 10 i przechodzą przez nie w kierunku tej osi co najmniej dwa styki 11, 12. Styki 11, 12 połączone są ze sobą elektrycznym mostkiem 13 na ściance 14 podzespołu 3. Mostek 13 może być przykładowo typu oporowego. Korzystnie jest on włóknem lub warstwą metalową. W innym przykładzie mostek elektryczny 13 może być typu półprzewodnikowego. Ścianka 14 jest symetrycznie wybrana na wysokości H i głębokości L tak, że zewnętrzna średnica części drugiego podzespołu 3 w miejscu wybrania jest D₂. Korzystnie, wysokość H jest od 2 do 3 mm. Wewnętrzna średnica D₁ pierwszego podzespołu 2 jest mniejsza, niż zewnętrzna średnica D₂. Opisane części podzespołów pierwszego 2 i drugiego 3 zostają umieszczone naprzeciw siebie podczas zgrzewania ultradźwiękowego, a różnica między średnicami D₁ i D₂ zapewnia maksymalną hermetyczność i dostateczną wytrzymałość dielektryczną dla izolacji wewnętrznych części przewodzących 11, 12 zapalnika. Korzystnie, złącze zgrzewane jest złączem ścinanym. Wybrana ścianka 14 drugiego podzespołu 3 również ma symetryczne wgłębienie 17 o wysokości h i szerokości l, tak że tworzy się wystający garb mostka elektrycznego, który zapewnia dobry styk między elektrycznym mostkiem 13 a głównym składnikiem 8. Korzystnie, h wynosi między 0,5 a 1,0 mm a szerokość l wynosi między 0,2 a 0,8 mm.

Drugi podzespół 3 jest wypełniony kompozycją na stykach 11, 12. Styk oznacza tu środki doprowadzające prąd do zapalnika. W pierwszym przykładzie realizacji wynalazku styki 11, 12 zawierają elektrody. Korzystnie, elektrody są nacinane. Nacięcia 18, poza tym, że stanowią hermetyczną barierę zapalnika wzdłuż styków 11, 12 ale także ułatwiają przymocowanie tworzywa sztucznego podczas formowania. W drugim przykładzie realizacji styki 11, 12 są przewodami.

Pierwszy i drugi podzespół 2 i 3 są wykonane z tego samego tworzywa sztucznego dla zapewnienia możliwości ich połączenia przez zgrzewanie ultradźwiękowe. Tworzywo sztuczne stosowane do wykonania pierwszego i drugiego podzespołu 2 i 3 jest materiałem o niskiej wodochłonności. W pierwszym przykładzie realizacji wynalazku tworzywo jest poliketonem. W innym przykładzie realizacji wy4

PL 203 293 B1 nalazku tworzywo jest poli(tetreftalanem butylenu). W najkorzystniejszym przykładzie tworzywo jest poliamidem. Jako nadające się do stosowania w wynalazku poliamidy można polecić poliamidy z niskiej wodochłonności, w szczególności poliamid o następującym wzorze:

—(NH — (CH2)6 — NH — CO — (CH2)10 — CO)n— oznaczony w tym zgłoszeniu jako PA 6.12.

Pierwszy i drugi podzespół 2 i 3 zapalnika według wynalazku nie są ograniczone do powyższego opisu i można je modyfikować w miarę rozwoju technologii. Specjalista z odpowiedniej dziedziny może dokonywać modyfikacji i stosować elementy zamienne w ogólnej konstrukcji w ramach wynalazku. Tak więc na przykład fig. 4 przedstawia złącze zgrzewane ultradźwiękowo 16, które nie zawiera złącza ścinanego, lecz złącze pół-ścinane.

Zapalnik pirotechniczny według wynalazku można stosować w urządzeniach cywilnych, wojskowych i kosmicznych. W przypadku, gdy zapalnik wykonany jest z poliketonu, można go kontaktować lub umieszczać w pobliżu oparów lub płynów chemicznych.

Claims (16)

1. Zapalnik elektro-pirotechniczny zawierający obudowę z tworzywa sztucznego i ładunek pirotechniczny zawierający co najmniej jedną kompozycję, w którym obudowa zawiera dwa podzespoły, przy czym pierwszy podzespół ma postać jednej części, która zawiera ściankę z tworzywa sztucznego, integralną z dnem, również wykonanym z tworzywa sztucznego i która stanowi pojemnik, drugi podzespół ma oś główną, przeciętą przez co najmniej dwa styki wzdłuż osi, przy czym styki te są połączone ze sobą mostkiem elektrycznym na jednej ściance drugiego podzespołu, zaś ta ścianka jest symetrycznie wybrana do pewnej wysokości i szerokości, a drugi podzespół tworzy gniazdo, ponadto hermetyczne połączenie pierwszego podzespołu z drugim podzespołu wykonane jest przez zgrzewanie ultradźwiękowe, znamienny tym, że wewnętrzna średnica (Di) pierwszego podzespołu (2) jest mniejsza, niż zewnętrzna średnica (D₂) wybranej części drugiego podzespołu (3).

2. Zapalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wybrana ścianka (14) drugiego podzespołu (3) ma symetryczne wgłębienie (17) o wysokości (h) i szerokości (l), które tworzy wzniesienie mostka elektrycznego (13).

3. Zapalnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że tworzywo sztuczne zastosowane do wykonania pierwszego i drugiego podzespołu jest materiałem o niskiej wodochłonności.

4. Zapalnik według zastrz. 3, znamienny tym, że tworzywem sztucznym jest poliketon.

5. Zapalnik według zastrz. 3, znamienny tym, że tworzywem sztucznym jest poli(tetreftalan butylenu) (PBT).

6. Zapalnik według zastrz. 3, znamienny tym, że tworzywem sztucznym jest poliamid.

7. Zapalnik według zastrz. 6, znamienny tym, że tworzywem sztucznym jest poliamid PA 6.12.

8. Zapalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi podzespół (3) jest uformowany na stykach (H, 12).

9. Zapalnik według zastrz. 8, znamienny tym, że styki (11, 12) zawierają elektrody.

10. Zapalnik według zastrz. 9, znamienny tym, że elektrody są nacinane.

11. Zapalnik według zastrz. 1, albo 2, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienny tym, że wysokość pustki (h') jest mniejsza niż sumaryczna wysokość (h) + (H), przy czym (H) jest wysokością garbu zgrzeiny, zaś (h) jest wysokością wzniesienia, a (h') jest różnicą wysokości między zewnętrzną warstwą (9) ładunku pirotechnicznego (6) po wstępnej kompresji składników a ścianką (15) pojemnika (2).

12. Zapalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że złącze zgrzewane ultradźwiękowo jest złączem ścinanym.

13. Zapalnik według zastrz. 1 albo 11, znamienny tym, że złącze zgrzewane ultradźwiękowo jest złączem pół-ścinanym.

14. Sposób montażu zapalnika elektro-pirotechnicznego, znamienny tym, że wykonuje się pierwszy podzespół (2) i drugi podzespół (3) określone zastrzeżeniami od 1 do 10, ładunek pirotechniczny (6) umieszcza się w pierwszym podzespole (2) w suchym procesie ładowania, oraz łączy się pierwszy podzespół (2) i drugi podzespół (3) przez zgrzewanie ultradźwiękowe.

PL 203 293 B1

15. Sposób montażu zapalnika elektro-pirotechnicznego według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się ładunek pirotechniczny (6), który zawiera główną kompozycję (8) i dodatkową kompozycję (7), przy czym każdą kompozycję (7, 8) poddaje się wstępnej kompresji.

16. Sposób montażu zapalnika elektro-pirotechnicznego według zastrz. 15, znamienny tym, że, główną kompozycję (8) poddaje się wstępnej kompresji przy ciśnieniu poniżej 120 barów, a dodatkową kompozycję (7) poddaje się wstępnej kompresji przy ciśnieniu powyżej 150 barów.