RU2628975C1

RU2628975C1 - Pulse starter

Info

Publication number: RU2628975C1
Application number: RU2016111991A
Authority: RU
Inventors: Леонид Олегович Дубрава; Вячеслав Викторович Воробьёв
Original assignee: Леонид Олегович Дубрава
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-08-23

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: pulse starter contains an electrical converter with an initiating element mounted on a spring-loaded rod, in the annular groove of the opposite end of which there is a locking bracket made of a material with a thermomechanical shape memory supported by the bottom of a coaxial body rigidly connected to the converter. According to the invention, the electrical converter is in the form of a pyrotechnic battery of electric current, and the initiating element is a nocking stub, coaxial to which a primer is installed in the nozzle mounting sleeve.

EFFECT: compact and simple design, high reliability and speed of the impulse starter.

1 dwg

Description

Уровень данной области техники характеризует тепловое релейное устройство, описанное в патенте RU №101930 U1, А62С 35/00, 2010 г., которое содержит термоколбу (чувствительный элемент), смонтированную в корпусе между упорной втулкой и фиксатором, установленным на штоке переключателя, нагруженного пружиной и оснащенного дисковым толкателем для взаимодействия с клеммами, которые связаны через токовую батарею с электровоспламенителем генератора пожаротушения.The level of this technical field is characterized by the thermal relay device described in patent RU No. 101930 U1, А62С 35/00, 2010, which contains a thermo-bulb (sensing element) mounted in the housing between the stop sleeve and the latch mounted on the switch rod loaded with a spring and equipped with a disk pusher for interaction with the terminals, which are connected through the current battery with an electric igniter of the fire extinguishing generator.

Особенностью этого устройства является то, что наполненная глицерином, имеющим высокий коэффициент теплового расширения, колба посредством регулировочного винта опирается на шток переключателя, смонтированного с возможностью продольного перемещения относительно клемм, закрепленных в направляющей.A feature of this device is that the bulb filled with glycerin, which has a high coefficient of thermal expansion, is supported by an adjusting screw on a switch rod mounted with the possibility of longitudinal movement relative to the terminals fixed in the guide.

От превышения заданного уровня температуры среды давлением расширяющегося глицерина стеклянная колба разрушается, освобождая шток, который под действием пружины перемещается на ее место. При этом дисковый толкатель замыкает клеммы, в результате чего энергосодержащая батарея подсоединяется к электровоспламенителю генератора, который запускается в работу по назначению.From exceeding a predetermined temperature level of the medium by the pressure of expanding glycerol, the glass bulb breaks, releasing the rod, which, under the action of the spring, moves to its place. In this case, the disk pusher closes the terminals, as a result of which the energy-containing battery is connected to the generator’s electric igniter, which is launched as intended.

Недостатком описанного устройства является высокая хрупкость стеклянной колбы, которая может разрушиться при наладке или случайно в служебном охранении, что приведет к несанкционированному запуску огнетушащего генератора.The disadvantage of the described device is the high fragility of the glass bulb, which can be destroyed during commissioning or accidentally in the service guard, which will lead to unauthorized starting of the fire extinguisher generator.

Более совершенным является импульсный пускатель по патенту RU 35724, А62С 35/00, 2004 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве ближайшего аналога предложенному импульсному пускателю.More perfect is the pulse starter according to the patent RU 35724, А62С 35/00, 2004, which is selected according to the technical nature and the number of matching features as the closest analogue to the proposed pulse starter.

Известный импульсный пускатель содержит катушку индуктивности (электротехнический преобразователь электромагнитной индукции в электрический сигнал), взаимодействующую с постоянными магнитами, закрепленными на подпружиненном штоке, который застопорен в коаксиальном корпусе посредством теплового спускового элемента.Known pulse starter contains an inductor (electrical converter of electromagnetic induction into an electrical signal), interacting with permanent magnets mounted on a spring-loaded rod, which is locked in a coaxial housing by means of a thermal trigger element.

Особенностью известного пускателя является выполнение теплового спускового элемента в виде разомкнутого кольца из материала с термомеханической памятью формы, который в качестве стопорной вилки установлен в проточке штока, опираясь на дно трубчатого корпуса.A feature of the known starter is the execution of the thermal trigger element in the form of an open ring of material with thermomechanical shape memory, which is installed as a retaining fork in the groove of the rod, resting on the bottom of the tubular body.

Раствор стопорной вилки подобран под диаметр проточки штока, а при технологической термодинамической переработке полуфабриката был гарантированно больше диаметра штока.The solution of the locking fork is selected for the diameter of the stem groove, and with technological thermodynamic processing of the semi-finished product, it was guaranteed to be larger than the diameter of the stem.

При пожаре температура в помещении поднимается и, когда достигает установленного уровня, срабатывает, расширяясь, стопорная вилка, раствор которой занимает положение, согласно форме памяти. При этом вилка выходит из геометрического замыкания с головкой штока, который под действием сил упругости пружины перемещается в сторону катушки индуктивности.In case of fire, the room temperature rises and, when it reaches the set level, the locking fork is activated expanding, the solution of which occupies a position according to the shape of the memory. In this case, the plug comes out of geometrical closure with the rod head, which, under the action of spring elastic forces, moves towards the inductance coil.

При движении постоянных магнитов, закрепленных на конце штока, внутри катушки, в ней вырабатывается импульс тока, который передается на инициирование воспламенителя пиротехнического заряда в генераторе, при горении которого образуется функциональный аэрозоль для объемного тушения пожара в закрытом помещении.During the movement of permanent magnets fixed at the end of the rod inside the coil, a current pulse is generated in it, which is transmitted to initiate a pyrotechnic charge igniter in the generator, during the combustion of which a functional aerosol is formed for volumetric fire extinguishing in an enclosed space.

Недостатком известного импульсного пускателя является слабый и непродолжительный электрический сигнал управления, генерируемый в электротехническом преобразователе, составленном из подвижных постоянных магнитов - катушки индуктивности, которая требует обязательного технического обслуживания, периодического осмотра и контроля для гарантированной работоспособности при относительно высокой стоимости.A disadvantage of the known pulse starter is a weak and short-lived electrical control signal generated in an electrical converter composed of movable permanent magnets - an inductor, which requires mandatory maintenance, periodic inspection and control for guaranteed performance at a relatively high cost.

Генерированный токовый сигнал для практического использования в качестве запускающего импульса необходимо дополнительно усилить, особенно для запуска в работу группы генераторов расчетного количества для создания в охраняемом помещении требуемой концентрации ингибиторов горения, обеспечивающей гарантированное подавление очагов возгорания.The generated current signal for practical use as a triggering pulse needs to be further strengthened, especially for the group of generators of the calculated amount to be put into operation to create the required concentration of combustion inhibitors in the guarded room, which ensures guaranteed suppression of ignition sources.

Таким образом, известный импульсный пускатель без дополнительного усилителя не пригоден для запуска комплексной противопожарной системы, включающей распределенные генераторы функционального аэрозоля, светозвуковой сигнализации оповещения, приводы задвижек стеновых проемов и приборных отсеков, насосов спреерных завес и прочее.Thus, the well-known pulse starter without an additional amplifier is not suitable for starting an integrated fire system, including distributed generators of a functional aerosol, light and sound alarm systems, gate valve actuators for wall openings and instrument compartments, spray curtain pumps, etc.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование известного автономного пускателя, компактного, функционально простого и надежного, характеризующегося быстродействием и генерирующего мощный и продолжительный электрический сигнал управления, достаточный для автоматического запуска комплексной системы пожаротушения.The technical problem to which the present invention is directed is to improve the well-known self-contained starter, compact, functionally simple and reliable, characterized by speed and generating a powerful and long-lasting electrical control signal sufficient to automatically start an integrated fire extinguishing system.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном импульсном пускателе, содержащем электротехнический преобразователь с инициирующим элементом, укрепленным на подпружиненном штоке, в кольцевой проточке противного конца которого размещена стопорная скоба из материала с термомеханической памятью формы, опирающейся на дно коаксиального корпуса, жестко связанного с преобразователем, согласно изобретению электротехнический преобразователь выполнен в виде пиротехнической батареи электрического тока, а инициирующий элемент представляет собой накольное жало, соосно которому в сопловой монтажной втулке установлен капсюль-воспламенитель.The required technical result is achieved by the fact that in a known pulse starter containing an electrical converter with an initiating element mounted on a spring-loaded rod, in the annular groove of the opposite end of which there is a retaining bracket made of material with a thermomechanical shape memory resting on the bottom of the coaxial housing rigidly connected to the converter , according to the invention, the electrical converter is made in the form of a pyrotechnic battery of electric current, and the initiating ele ent represents nakolnoe stinging, which coaxially in the nozzle mounting sleeve installed primer.

Отличительные признаки предложенного технического решения, компактной и простой конструкции, обеспечили высокую надежность и быстродействие импульсного пускателя, генерирующего амперный продолжительный электрический сигнал, пригодный для управления группой исполнительных устройств, преимущественно огнетушащих генераторов, средств информации и сигнализации.Distinctive features of the proposed technical solution, compact and simple design, ensured high reliability and speed of a pulse starter generating an ampere continuous electric signal suitable for controlling a group of actuators, mainly fire extinguishing generators, media and signaling.

Выполнение электротехнического преобразователя в виде пиротехнической батареи электрического тока обеспечивает быстродействие генерирования электрического сигнала большой амплитуды и продолжительности, который расширяет технологические возможности пускателя по запуску разнообразных автономно действующих средств и устройств.The implementation of the electrical Converter in the form of a pyrotechnic battery of electric current provides the speed of generating an electrical signal of large amplitude and duration, which extends the technological capabilities of the starter to launch a variety of autonomously operating means and devices.

Выполнение электротехнического преобразователя в виде пиротехнической батареи электрического тока обеспечило генерирование мощного и продолжительного электрического импульса управления, что принципиально расширяет технологические возможности по запуску и электропитанию всего комплекса системы генераторов пожаротушения.The implementation of the electrical converter in the form of a pyrotechnic battery of electric current ensured the generation of a powerful and continuous electric control pulse, which fundamentally expands the technological capabilities for starting and powering the entire complex of the fire extinguishing generator system.

Батарея электрического тока представляет собой набор из последовательно включенных элементарных ячеек, каждая из которых содержит пластинчатые пиротехнические анод и катод, примыкающих друг к другу и с внешних сторон снабженных тоководами.An electric current battery is a set of series-connected unit cells, each of which contains a plate pyrotechnic anode and cathode, adjacent to each other and equipped with current leads from the outside.

Установлено, чем больше источников тока в батарее, тем меньше время выхода на режим, больше длительность работы и меньше скорость снижения электрических параметров по времени действия.It was established that the more current sources in the battery, the shorter the time it takes to enter the mode, the longer the operation time, and the lower the rate of decrease in electrical parameters by the duration of the action.

Так, батарея из четырех пиротехнических ячеек в течение 0,40 с генерирует электрический ток больше 0,5 А на нагрузке 4 Ом. Общая длительность генерируемого тока составляет 5-8 с при времени выхода на режим после одновременного воспламенения пиротехнических электродов и их сгорания 0,2 с. So, a battery of four pyrotechnic cells generates an electric current of more than 0.5 A at a load of 4 ohms for 0.40 s. The total duration of the generated current is 5-8 s with a time to exit to the mode after simultaneous ignition of the pyrotechnic electrodes and their combustion of 0.2 s.

Выполнение инициирующего элемента в виде накольного жала, установленного на торце штока так называемого стреляющего механизма, взаимодействующего со штатным капсюлем-воспламенителем, повышает быстродействие по передаче теплового импульса, одномоментно поджигающего пиротехнические электроды элементарных гальванических ячеек, при совместном их горении с сопутствующим расплавлением структурного общего электролита, что обеспечивает ионную проводимость между анодом и катодом по электрохимическому механизму преобразование химической энергии в электрическую.The implementation of the initiating element in the form of a stinging tip mounted on the end of the rod of the so-called firing mechanism, interacting with a standard igniter capsule, increases the speed of transmission of a heat pulse, simultaneously igniting the pyrotechnic electrodes of the elementary galvanic cells, when they are combined with the accompanying melting of the structural common electrolyte, which provides ionic conductivity between the anode and cathode according to the electrochemical mechanism th energy into electrical energy.

Высокое быстродействие и параметры генерируемого электрического тока позволяют обеспечить автоматическое задействование и электропитание системы параллельно действующих генераторов огнетушащего аэрозоля, средств сигнализации и оповещения, приводов заслонок в проемах охраняемого помещения и другого вспомогательного оборудования.High speed and parameters of the generated electric current make it possible to automatically activate and power the system of parallel-acting fire-extinguishing aerosol generators, alarm and warning devices, damper drives in the openings of the guarded premises and other auxiliary equipment.

Размещение капсюля-воспламенителя в сопловой втулке, направленной на пиротехническое снаряжение батареи электрического тока, создает обтекание форсом пламени пиротехнических пластин батареи по всей поверхности горения, интенсифицируя тем самым запуск процесса генерирования электроэнергии.Placing the igniter capsule in the nozzle sleeve directed at the pyrotechnic equipment of the electric current battery creates a force flow around the flame of the pyrotechnic plates of the battery over the entire combustion surface, thereby intensifying the start of the process of generating electricity.

Сопловая втулка, стационарно закрепленная на кожухе пиротехнической батареи, дополнительно служит в качестве монтажной опоры для теплового спускового механизма, образуя конструкцию импульсного пускателя как единство формы и функции.The nozzle sleeve, permanently mounted on the casing of the pyrotechnic battery, additionally serves as a mounting support for the thermal trigger, forming the design of the pulse starter as a unity of form and function.

Автоматическое действие стреляющего механизма импульсного пускателя при срабатывании стопора, имеющего термомеханическую память формы, обеспечивает автономный запуск батареи электрического тока и связанных с ней исполнительных устройств.The automatic action of the firing mechanism of the pulse starter when the stopper is activated, having a thermomechanical shape memory, provides autonomous start-up of an electric current battery and associated actuators.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, то есть получена не сумма эффектов, а новый сверхэффект суммы признаков.Therefore, each essential sign is necessary, and their combination in a stable relationship is sufficient to achieve the novelty of quality, that is, not the sum of the effects is obtained, but a new super-effect of the sum of the signs.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен автономный импульсный пускатель по изобретению, имеющий чисто иллюстративную цель и не ограничивающий объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.The invention is illustrated by the drawing, which shows an autonomous pulse starter according to the invention, having a purely illustrative purpose and not limiting the scope of claims of the totality of the essential features of the formula.

Предложенный импульсный пускатель содержит электротехнический преобразователь 1, выполненный в виде пиротехнической батареи, генерирующей электрический сигнал управления, на которой смонтировано тепловое спусковое устройство 2, жестко связанные между собой посредством монтажной сопловой втулки 3.The proposed pulse starter contains an electrical converter 1 made in the form of a pyrotechnic battery generating an electrical control signal, on which a thermal release device 2 is mounted, rigidly interconnected by means of a mounting nozzle sleeve 3.

В корпусе 4 устройства 2 коаксиально расположен нагруженный пружиной 5 шток 6, который застопорен в крайнем верхнем по чертежу положении посредством скобы 7 из никелида титана - материала с термомеханической памятью формы. Концы стопорной скобы 7, которая опирается на дно корпуса 4, геометрически замкнуты с кольцевой проточкой 8, формирующей головку 9 штока 6.In the housing 4 of the device 2, a rod 6, loaded with a spring 5, is coaxially located, which is locked in the extreme upper position according to the drawing by means of a bracket 7 made of titanium nickelide - a material with a thermomechanical shape memory. The ends of the locking bracket 7, which rests on the bottom of the housing 4, are geometrically closed with an annular groove 8 forming the head 9 of the rod 6.

Зазор между концами стопорной скобы 7 выполнен гарантированно меньшим диаметра штока 6 и его головки 9. На технологическом переходе формирования полуфабриката скобы 7 этот зазор заметно превышает диаметр штока 6, что фиксируется памятью формы материала при температуре не упругого деформирования скобы 7.The gap between the ends of the locking bracket 7 is guaranteed to be smaller than the diameter of the rod 6 and its head 9. At the technological transition of the formation of the semi-finished bracket 7, this gap is significantly larger than the diameter of the rod 6, which is fixed by the shape memory of the material at the temperature of non-elastic deformation of the bracket 7.

На нижнем торце штока 6 закреплено накольное жало 10, соосно которому установлен в сопловой втулке 3 штатный капсюль-воспламенитель 11.At the lower end of the rod 6, a sting tip 10 is fixed, coaxially to which a standard igniter capsule 11 is installed in the nozzle sleeve 3.

Сопло 12 втулки 10 направлено на пиротехническое снаряжения батареи 1, которая составлена из последовательно подсоединенных между собой элементарных ячеек, включающих пластинчатые пиротехнические анод 13 и катод 14, примыкающие между собой, которые оснащены тоководами 15 и 16 соответственно.The nozzle 12 of the sleeve 10 is directed to the pyrotechnic equipment of the battery 1, which is composed of elementary cells connected in series, including plate pyrotechnic anode 13 and cathode 14 adjacent to each other, which are equipped with current leads 15 and 16, respectively.

Электроды 13 и 14, в порах которых помещен общий структурный электролит (фторид лития), выполнены пластинчатыми при толщине катода 14 на треть больше толщины пластины анода 13.The electrodes 13 and 14, in the pores of which a common structural electrolyte (lithium fluoride) is placed, are made lamellar with the thickness of the cathode 14 being one third more than the thickness of the plate of the anode 13.

Примером массового содержания компонентов в пиротехнических композициях электродов 13, 14, изготовленных по шликерной технологии в форме пластин из пиротехнических составов, может служить их оптимизированное соотношение соответственно (мас. %):An example of the mass content of components in the pyrotechnic compositions of the electrodes 13, 14, made by slip technology in the form of plates of pyrotechnic compositions, can serve as their optimized ratio, respectively (wt.%):

анод 13anode 13

цирконий (Zr)zirconium (Zr) 40-5040-50 барий хромовокислый (BaCrO₄)barium chromate (BaCrO ₄ ) 35-4535-45 фторид лития (LiF)lithium fluoride (LiF) 15-2015-20 асбестasbestos 3-53-5

катод 14cathode 14

цирконий (Zr)zirconium (Zr) 25-3025-30 оксид меди (CuO)copper oxide (CuO) 60-7560-75 фторид лития (LiF)lithium fluoride (LiF) 6-106-10 асбестasbestos 3-53-5

Функционирует предложенный импульсный пускатель следующим образом.The proposed pulse starter operates as follows.

При возникновении пожара в охраняем помещении, когда температура окружающей среды достигает установленного уровня, стопорная скоба 7 разжимается в исходное технологическое положение согласно памяти формы и выходит из геометрического замыкания с канавкой 8 штока 6, освобождая его головку 9.In the event of a fire in the guarded room, when the ambient temperature reaches the set level, the locking bracket 7 is unclenched to its original technological position according to the shape memory and leaves the geometric circuit with the groove 8 of the rod 6, freeing its head 9.

Под действием сил упругости пружины 5 шток 6 резко перемещается вниз, где жало 9 накалывает капсюль-воспламенитель 11.Under the action of the elastic forces of the spring 5, the rod 6 abruptly moves down, where the stinger 9 punctures the igniter 11.

При срабатывании капсюля-воспламенителя 11 формируется мощный огневой форс, который, расширяясь в сопле 12 втулки 3, поступает внутрь батареи 1, где поджигает пиротехнические пластины 13, 14, горящие совместно.When triggered, the igniter capsule 11 forms a powerful fire force, which, expanding in the nozzle 12 of the sleeve 3, enters the battery 1, where it sets fire to the pyrotechnic plates 13, 14, burning together.

При горении пиротехнических анодной и катодной пластин 13, 14 расплавляется общий электролит (FLi), обеспечивая между ними ионную проводимость.During the combustion of the pyrotechnic anode and cathode plates 13, 14, the common electrolyte (FLi) melts, providing ionic conductivity between them.

В пластине анода 13 происходит электрохимическое окисление циркония, а в пластине катода 14 - электрохимическое восстановление меди.In the plate of the anode 13, the electrochemical oxidation of zirconium occurs, and in the plate of the cathode 14, the electrochemical reduction of copper occurs.

При взаимодействии с расплавленным электролитом в электрической цепи анод 13 - токовод 15 - реактивное сопротивление цепи - токовод 16 - катод 14 генерируется электрический ток и на полюсах батареи 1 появляется потенциал напряжения, передаваемый на исполнительные устройства и механизмы.When interacting with molten electrolyte in an electric circuit, the anode 13 — current lead 15 — reactance of the circuit — current lead 16 — cathode 14 generates an electric current and a voltage potential appears at the poles of the battery 1, which is transmitted to actuators and mechanisms.

Электротехнические характеристики генерируемого токового сигнала кратно выше, чем у известных аналогов.The electrical characteristics of the generated current signal are several times higher than that of known analogues.

Импульсный пускатель по изобретению характеризуется быстродействием, стабильностью и надежностью функционирования, простой компактной конструкцией, которая автономно срабатывает автоматически при заданной температуре окружающей среды, не требует профилактических осмотров, наладки и профилактики за продолжительный срок эксплуатации по охранению закрытых объемов.The pulse starter according to the invention is characterized by speed, stability and reliability of operation, a simple compact design that autonomously operates automatically at a given ambient temperature, does not require routine inspections, adjustment and prevention over a long period of operation to protect closed volumes.

Испытания опытных образцов пускателей по изобретению подтвердили достижение электротехнических токовых параметров и положительных качеств для приоритетного применения на практике.Tests of prototypes of starters according to the invention have confirmed the achievement of electrical current parameters and positive qualities for priority application in practice.

Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.Comparison of the proposed technical solution with the closest prior art analogues did not reveal an identical match of the totality of the essential features of the invention.

Предложенные отличия импульсного пускателя, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по электротехническому оборудованию.The proposed differences of the pulse starter, which do not directly follow from the statement of the technical problem, are not obvious to a specialist in electrical equipment.

Изготовление автономного импульсного пускателя возможно на действующем электромеханическом производстве серийно.The manufacture of an autonomous pulse starter is possible at the current electromechanical production in series.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.From the foregoing, we can conclude that the invention meets the conditions of patentability.

Claims

A pulse starter containing an electrical converter with an initiating element mounted on a spring-loaded rod, in the annular groove of the opposite end of which there is a retaining bracket made of material with a thermomechanical shape memory based on the bottom of the coaxial housing rigidly connected to the converter, characterized in that the electrical converter is made in in the form of a pyrotechnic battery of electric current, and the initiating element is a sting tip, which is aligned with the nozzle mounting a sleeve installed primer.