RU192056U1 - Пироэнергодатчик - Google Patents

Abstract

Устройство относится к области воспламенения пороховых и пиротехнических зарядов и может быть применено при разработке конструкции пиропатронов для использования в качестве источника давления для срабатывания запорных механизмов, обеспечивающих перемещение исполнительных механизмов пироавтоматики систем пожаротушения. Пироэнергодатчик содержит корпус, в котором размещены электровоспламенительный узел, включающий проводники, проходящие сквозь изолятор, мостики накаливания и инициирующий заряд, компенсирующий диск из диэлектрика, передаточный и пиротехнический заряды, полученные методом прессования из соответствующих воспламенительных составов, в нем воспламенительные составы передаточного и пиротехнического зарядов последовательно запрессованы под давлением 1900-2100 кгс/смв донной части цилиндрической гильзы, которая вмонтирована в ответной цилиндрической полости корпуса с упором в компенсирующий диск из диэлектрика, при этом донная часть гильзы выполнена с отверстием для выхода газов и загерметизирована компаундом. Устройство позволяет повысить надежность функционирования систем пожаротушения за счет снижения скорости сгорания пиротехнического заряда в пироэнергодатчике, снизить величину тока гарантированного срабатывания и увеличить время безопасной проверки целостности электрической цепи систем пожаротушения за счет замены мостиков накаливания, а также снизить технологические операции за счет упрощения конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Description

Устройство относится к области воспламенения пороховых и пиротехнических зарядов и может быть применено при разработке конструкции пиропатронов для использования в качестве источника давления для срабатывания запорных механизмов, обеспечивающих перемещение исполнительных механизмов пироавтоматики систем пожаротушения.

Известно электровоспламенительное устройствво (описание к патенту RU 2196954, опубликовано 20.01.2003), которое содержит корпус, в котором последовательно установлены: инициирующий узел с выводными проводниками в виде штырей, образующих контактную вилку в изоляторе, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, отделенный от инициирующего заряда компенсирующей шайбой и обтюрирующим устройством, пиротехнический заряд с герметизирующим донышком, размещенный в цилиндрическом колпачке с радиальными отбортовками.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и высокая трудоемкость изготовления.

Известен, принятый за прототип, пироэнергодатчик ПДО (патент RU 2088886, МПК F42B 3/12, оп. 27.08.1997), который содержит электровоспламенительный узел с проводниками, проходящими сквозь изолятор, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, передаточный и пиротехнический заряды, которые отделены от электровоспламенительного узла компенсирующим диском из диэлектрика и обтюрирующим устройством. Обтюрирующее устройство включает обтюрирующий конус, колосниковую решетку, с гнездом для передаточного заряда. Пиротехнический заряд закрыт колпачком и поджат вмонтированной в дульце корпуса форсажной втулкой.

Недостатки:

- недостаточная надежность функционирования при использовании в системах пожаротушения;

- высокая скорость нарастания давления продуктов сгорания;

- высокая величина тока гарантированного срабатывания, что не дает при требуемых низких токах привести устройство в действие;

- высокая величина безопасного тока и недостаточное время его подачи для обеспечения безопасной проверки целостности электрической цепи систем пожаротушения.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является:

- повышение надежности функционирования систем пожаротушения за счет снижения скорости сгорания пиротехнического заряда в пироэнергодатчике;

- снижение величины тока гарантированного срабатывания и увеличение времени безопасной проверки целостности электрической цепи систем пожаротушения за счет замены мостиков накаливания.

- снижение технологических операций за счет упрощения конструкции.

Указанный технический результат достигается пироэнергодатчиком, в корпусе которого размещены электровоспламенительный узел, включающий проводники, проходящие сквозь изолятор, мостики накаливания и инициирующий заряд, компенсирующий диск из диэлектрика, передаточный и пиротехнический заряды, полученные методом прессования из соответствующих воспламенительных составов, согласно патентуемому техническому решению, в нем воспламенительные составы передаточного и пиротехнического зарядов последовательно запрессованы под давлением 1900-2100 кгс/см² в донной части цилиндрической гильзы, которая вмонтирована в ответной цилиндрической полости корпуса с упором в компенсирующий диск из диэлектрика, при этом донная часть гильзы выполнена с отверстием для выхода газов и загерметизирована компаундом.

В преимущественном варианте исполнения полезной модели воспламенительный состав передаточного заряда содержит, масс. %: железистосинеродистый свинец - 45, перхлорат калия - 55, каучук в качестве технологической добавки 2, сверх 100%, а воспламенительный состав пиротехнического заряда содержит, масс. %: алюминиевая пудра - 25, перхлорат калия - 75, каучук в качестве технологической добавки 5, сверх 100%.

Целесообразно мостики накаливания выполнять из нихромовой проволоки диаметром 0,024 мм.

Патентуемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан пироэнергодатчик;

на фиг. 2 - типовая осциллограмма испытания изделий;

на фиг. 3 - зависимость давления срабатывания пироэнергодатчика от объема;

на фиг. 4 - схема проверки устройства на безопасность от постоянного тока.

На фиг. 1, 4 приняты обозначения:

1 - корпус;

2 - проводники;

3 - изолятор;

4 - мостики накаливания;

5 - инициирующий заряд;

6 - компенсирующий диск из диэлектрика;

7 - передаточный заряд (воспламенительный состав СгСж45П55К2);

8 - пиротехнический заряд (воспламенительный состав СгАп25П75К5);

9 - гильза;

10 - компаунд;

11 - пироэнергодатчик;

R - сопротивление;

V - вольтметр;

Тр - транзистор.

Пример 1 конкретного исполнения.

Пироэнергодатчик (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором размещены электровоспламенительный узел, включающий проводники 2, проходящие сквозь изолятор 3, мостики накаливания 4 и инициирующий заряд 5, компенсирующий диск из диэлектрика 6, передаточный и пиротехнический заряды 7 и 8, полученные методом прессования из соответствующих воспламенительных составов, в нем воспламенительные составы передаточного и пиротехнического зарядов 7, 8 последовательно запрессованы под давлением 2000 кгс/см² в донной части цилиндрической гильзы 9, которая вмонтирована в ответной цилиндрической полости корпуса 1 с упором в компенсирующий диск из диэлектрика 6, при этом донная часть гильзы 9 выполнена с отверстием для выхода газов и загерметизирована компаундом 10.

Воспламенительный состав, прессованием которого в донной части гильзы образован передаточный заряд, содержит следующие компоненты, масс. %: железистосинеродистый свинец - 45, перхлорат калия - 55, каучук в качестве технологической добавки 2, сверх 100%, а воспламенительный состав, прессованием которого в донной части гильзы образован пиротехнический заряд, содержит, масс. %: алюминиевая пудра - 25, перхлорат калия - 75, каучук в качестве технологической добавки 5, сверх 100%.

Проводники 2 соединены попарно мостиками накаливания 4 из нихромовой проволоки диаметром 0,024 мм, поверх которых помещен инициирующий заряд 5.

Гильза 9 выполнена тонкостенной. Компенсирующий диск 6, выполнен из фторопласта-4, толщиной 0,5-0,6 мм, защищает инициирующий заряд 5 от деформации и разрушения при механических нагрузках и криогенных температурах, а также от статического электричества.

Высота запрессованных зарядов от 6,0 до 6,4 мм, промежуток (без позиции) между компенсирующим диском 6 и передаточным зарядом 7 (высота свободного пространства гильзы 9), необходимый для обеспечения нужной скорости нарастания давления, составит от 13,60 до 14,28 мм.

Примеры 2 и 3 отличаются от примера 1 давлением прессования зарядов, что в свою очередь непосредственно влияет на скорость горения, промежуток времени от начала подъема кривой давления до максимального давления и давление, развиваемое устройством. Сравнительные характеристики прототипа и полезной модели приведены в таблице.

Работа устройства.

При подаче электрического тока на мостики накаливания 4 последние нагреваются и воспламеняют инициирующий заряд 5, от форса пламени которого срабатывают передаточный и пиротехнический заряды 7, 8, давлением газов которых совершается работа по срабатыванию агрегатов (или форсом пламени зажигается соответствующий воспламенитель).

Исключение форсажной втулки и обтюрирующего устройства, включающего обтюрирующий конус и колосниковую решетку, замена колпачка для пиротехнического заряда на гильзу цилиндрической формы упрощает конструкцию (фиг. 1), уменьшает технологические операции, снижает стоимость производства.

Получение технического результата в части упрощения конструкции прототипа и снижения технологических операций стало возможным благодаря использованию в конструкции пироэнергодатчика зарядов с заданными характеристиками (приведены в таблице). Это было достигнуто без изменения рецептуры воспламенительных составов передаточного и пиротехнического зарядов прототипа за счет подбора давления прессования.

В результате использования в конструкции пироэнергодатчика зарядов 7, 8, образованных последовательной запрессовкой воспламенительных составов в донной части гильзы под давлением 1900-2100 кг/см², отпала необходимость в обтюрирующем устройстве и форсажной втулке, которые необходимы в конструкции прототипа. Увеличение давления прессования изменило свойства полученных зарядов, уменьшив скорость горения. Использование таких зарядов в конструкции пироэнергодатчика позволило увеличить время его эффективной работы и достичь необходимую скорость нарастания давления. Обеспечено надежное перемещение исполнительных механизмов пироавтоматики систем пожаротушения, при этом не оказывается чрезмерной нагрузки на отдельные узлы, что гарантирует отсутствие разрушения отдельных деталей и узлов и позволяет многократно использовать соответствующие пиромеханизмы.

Выбор требуемого диаметра для мостика накаливания исходил из требования более высокого электрического сопротивления:

где R_уд - удельное электрическое сопротивление мостика накаливания,

- длина мостика накаливания, мм,

S - площадь поперечного сечения мостика накаливания, мм².

Расчет минимального тока срабатывания I_min изделий с нихромовыми мостиками накаливания производился по эмпирической формуле, мА:

где d - номинальный диаметр мостика накаливания, мкм.

Гарантированный ток срабатывания изделия берется как пятикратное значение минимального тока срабатывания.

Использование мостиков накаливания 4 диаметром 0,020-0,024 мм из нихромовой проволоки Х20Н80-ВИ (ГОСТ 8803-89, ТУ 14-4-1285-84) вместо проволоки диаметром 0,030 мм позволяет:

- увеличить сопротивление каждого мостика устройства до 7 Ом;

- снизить величину тока гарантированного срабатывания до 0,7 А;

- увеличить величину безопасного тока и время его подачи для обеспечения безопасной проверки целостности электрической цепи с 0,15 А в течении 5 с до 0,10 А в течение 5 минут.

Испытание пироэнергодатчика на безотказность действия с одновременным определением давления и времени срабатывания проводят в соответствии с ОСТ В 84-911 при записи процесса на измерительной аппаратуре регистрации давления «Нейва 10000» при срабатывании в герметичный объем (12,5±0,25) см³ от импульса постоянного тока (0,70±0,05) А, подаваемого на один мостик, длительностью не менее 0,01 с.

Подрыв устройства проводят в соответствии с ОСТ В 84-1547.

В измерительной аппаратуре «Нейва 10000» присутствует пьезодатчик. При подаче тока давление продуктов срабатывания изделий воспринимается датчиком, сигнал с датчика поступает на аппаратуру и измерительная машина рисует кривую давления. В том случае, если кривая давления пропорциональна заданному импульсу тока - система работает штатно.

При этом:

- давление развиваемое устройством, должно быть (150-200) кгс/см²;

- промежуток времени от момента подачи тока на устройство до начала подъема кривой давления не должен быть более 0,02 с;

- промежуток времени от начала подъема кривой давления до максимального давления не должен быть более 1,5 с.

На фиг. 2 показано измерение характеристик работоспособности пироэнергодатчиков после пропускания тока. На графике видно, что при прохождении тока происходит срабатывание пироэнергодатчика, возгорание инициирующего, и воспламенительных зарядов, что обеспечивает необходимый объем газов.

Значения номинальных давлений, развиваемых пироэнергодатчиком при срабатывании в герметичные объемы от 1 до 20 см³ от импульса тока (0,70±0,05) А, длительностью не менее 0,01 с представлены на фиг. 3. Разброс от номинальных значений давлений допускается в пределах ±20%.

Испытание пироэнергодатчика на безопасность от постоянного тока проводят в соответствии с ОСТ В 84-1546-90 (фиг. 4).

Пироэнергодатчик подключается к испытательной аппаратуре. В качестве испытательного устройства используется приспособление чертежа MP 7805-4436-0000. Изделия подключают к ответной части разъема приспособления и помещают в специальную испытательную аппаратуру, затем подается постоянный ток силой (0,10±0,05) А, сопротивлением 7 Ом в течение 5 минут.

Изделия, считаются безопасными к подаваемому постоянному току при его несрабатывании. Срабатывание изделия оценивают по его внешнему виду и звуку.

Проверка проводилась на партии пироэнергодатчиков в количестве 100 шт.

В ходе проведенных испытаний, полученные расчетным путем значения безопасного тока подтверждены. При визуальном осмотре изделия были признаны несработавшими.

Также пироэнергодатчик проверялся на:

- стойкость к воздействию зарядов статического электричества;

- стойкость к транспортированию;

- прочность изоляции переменным током частотой 50,0 Гц и напряжением (500±25) В (эфф) в течение одной минуты;

- сопротивление изоляции между мостиками, а также между мостиками и корпусом не менее 2 МОм в условиях производственного помещения;

- стойкость к воздействию переменной температуры:

- плюс (60±3)°С в течение (8±0,1) ч;

- от плюс 15 до плюс 35°С в течение (3±0,1) ч;

- минус (65±5)°С в течение (8±0,1) ч;

- от плюс 15 до плюс 35°С в течение (3±0,1) ч.

Результаты по всем видам испытаний удовлетворительные.

Заявленное устройство соответствует критериям «новизна» и «промышленная применимость». Конструкция предлагаемого пироэнергодатчика опробована с положительным результатом на АО «Муромский приборостроительный завод».

Claims (3)

1. Пироэнергодатчик, в корпусе которого размещены электровоспламенительный узел, включающий проводники, проходящие сквозь изолятор, мостики накаливания и инициирующий заряд, компенсирующий диск из диэлектрика, передаточный и пиротехнический заряды, полученные методом прессования из соответствующих воспламенительных составов, отличающийся тем, что в нём передаточный и пиротехнический заряды последовательно запрессованы под давлением 1900-2100 кгс/см² в донной части цилиндрической гильзы, которая вмонтирована в ответной цилиндрической полости корпуса с упором в компенсирующий диск из диэлектрика, при этом донная часть гильзы выполнена с отверстием для выхода газов и загерметизирована компаундом.

2. Пироэнергодатчик по п. 1, в котором воспламенительный состав передаточного заряда содержит следующие компоненты, в масс. %: железистосинеродистый свинец - 45%, перхлорат калия - 55%, технологическая добавка св. 100% каучук - 2%, а воспламенительный состав пиротехнического заряда содержит следующие компоненты, в масс. %: алюминиевая пудра - 25%, перхлорат калия - 75%, технологическая добавка св. 100% каучук - 5%.

3. Пироэнергодатчик по п. 1, в котором мостики накаливания выполнены из нихромовой проволоки диаметром 0,024 мм.

Images