SK8620Y1 - Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka - Google Patents

Abstract

Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka (FH1) umožňuje meniť časové intervaly spúšťania zapálenia palníka (FH1). Energia na zapálenie palníka (FH1) je získavaná vybíjaním vysokokapacitného elektrolytického kondenzátora (C1), preto je možné riešenie využiť na akýkoľvek druh palníkov (FH1) alebo rozbušiek. Vybíjanie vysokokapacitného kondenzátora (C1) zaisťuje rýchlu aktiváciu palníka (FH1) do 5 ms. Základom zapojenia sú prvé a druhé presné polovodičové dvojpólové oneskorovacie relé (RT3 a RT4), ktoré využívajú funkciu oneskoreného zopnutia prvých a druhých kontaktov (P1 a P2) na svojich póloch, pričom prvé oneskorovacie relé (RT3) riadi spínanie obvodu palníka (FH1) a druhé oneskorovacie relé (RT4) riadi obvod ďalšieho prídavného zariadenia (V1).

Description

Technické riešenie sa týka zapojenia ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka. Technické riešenie spadá do oblasti bezpečnostného inžinierstva, štúdia požiamotechnických a výbuchových charakteristík plynov a rozvírených prachov a ďalej do oblasti iniciácie výbušnín.

Doterajší stav techniky

Bežne dostupné zariadenia na aktiváciu a časovanie zapálenia palníka a ďalších zariadení pracujú za vopred stanovených podmienok, zariadenia využívané v oblasti použitia výbušnín zvyčajne neumožňujú nastavenie časových oneskorovacích parametrov. V oblasti použitia výbušnín sa dosahuje časovanie výbušných dejov na základe výrobných vlastností daného palníku ako prvku.

Systém aktivácie a časového riadenia palníkov (rozbušiek) je dostupný len s pevne stanovenými časovými parametrami alebo funkciu zmeny časových parametrov takéto zariadenia neobsahujú, systémy aktivácie palníkov sú bežne použiteľné len na jeden druh iniciačného prostriedku (tzn. len na palníky, len na rozbušky a pod.)

Z danej problematiky je známe napr. zapojenie aktivácie a časového riadenia rozbušiek v bani opísaný v dokumente IT 1108981 tak, aby bol oneskorovací obvod nastavený na relatívne dlhý čas (napr. 5 minút) a bol spojený s obvodom návratu do nuly, ktorý má svoju funkciu zrušenia tohto meškania.

Uvedené nedostatky v čiastočnej alebo úplnej miere poskytli možnosť riešiť tento problém vhodnými technickými prostriedkami. Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisované zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka podľa predkladaného technického riešenia.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky sú v podstatnej miere odstránené zapojením ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka. Podstata riešenia spočíva v tom, že základom zapojenia ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia palníkov sú prvé a druhé presné polovodičové dvojpólové oneskorovacie relé. Tieto dve relé využívajú fúnkciu oneskoreného zopnutia kontaktov na svojich póloch, pričom prvé oneskorovacie relé riadi spínanie obvodu palníka a druhé oneskorovacie relé riadi obvod ďalšieho prídavného zariadenia. Funkcia ovládania ďalších zariadení je rozšíriteľná o ľubovoľný počet relé s rovnakými parametrami, ako majú prvé a druhé polovodičové dvojpólové oneskorovacie relé. Prvé a druhé oneskorovacie relé sú ovládané zopnutím druhého kontaktu druhého dvojitého elektromagnetického časového relé. Prvý kontakt druhého dvojitého elektromagnetického časového relé spína obvod pre záznam tlakových zmien počas študovaného deja, pričom v obvode je typicky prvý elektrický zdroj DC, napr. stabilizovaný zdroj 24 V, merací odpor s typickou hodnotou 100 až 500 ohmov, tlakový prevodník a dátové záznamové zariadenie. Parametre prvého elektrického zdroja DC musia zodpovedať požiadavkám tlakového prevodníka. Dvojité druhé elektromagnetické časové relé je spúšťané zopnutím prvého kontaktu prvého dvojitého elektromagnetického časového relé, kde zopnutie svojho prvého kontaktu spúšťa aj transformátor, ktorého výkon je minimálne 300 VA. Prvé dvojité elektromagnetické časové relé je spúšťané spúšťacím tlačidlom Energiu na aktiváciu palníka dodáva transformátor. Zopnutie prvého kontaktu na prvom dvojitom elektromagnetickom časovom relé spôsobí privedenie sieťového napätia AC 230 V na primáme vinutie transformátora. Na sekundárnom vinutí transformátora sa vytvorí pracovné napätie, ktoré je odporúčané minimálne 48 V a ktoré sa následne usmerňuje v dvojcestnom usmerňovači tvorenom štyrmi diódami. Usmernené napätie nabíja cez nabíjací odpor tak, aby hodnota prúdu neprekročila maximálnu hodnotu prúdu sekundárneho vinutia transformátora, vysokokapacitný elektrolytický kondenzátor s typickou kapacitou najmenej 10 000 mikrofaradov a s pracovným napätím najmenej 1,5-násobok napätia z usmerňovača. Po nabití vysokokapacitného elektrolytického kondenzátora sa jeho energia vybíja zopnutím aktivačného polovodičového relé s typickou hodnotou prúdu pre spínacie kontakty 50 A i viac na základe zopnutia prvého kontaktu prvého dvojpólového elektromagnetického časového relé. Aktivačné polovodičové relé je napájané z druhého jednosmerného zdroja DCs typickou hodnotou 12 V. Ďalšie zariadenie, ako je napr. ventil, relé, dióda a pod., je riadené zopnutímprvého kontaktu dmhého dvojpólového časového relé. Systém je napájaný zbežnej elektrickej siete ACs hodnotou napätia 230 V. Ako ochrana pred preťažením je v obvode napájania systému tavná poistka, ktorej hodnota prúdu zodpovedá spotrebe systému typicky 2 A, pričom aktivácia poistky je pomalá z dôvodu použitia transformátora, ktorý má pri zapnutí prúdovú špičku. Pripojenie systému k sieti AC je realizované dvojpólovým sieťovým spínačom Zapnutie systému je indikované prvou tlejivkou. Pripojenie elektrickej energie pre prvé kontakty prvého a dmhého elektromagnetického časového relé a prvého kontaktu dmhého dvojpólového časového relé je podmienené zopnutím koncových spínačov, ktorých počet je ľubovoľný. Zopnutie koncových

S K 8620 Υί spínačov je indikované druhou tlejivkou. Všetky relé sú napájané po zapnutí systému sieťovým spínačom so sieťovým napätím AC cez napájacie kontakty. Aktivačné polovodičové relé a ventilátor na chladenie celého systému sú napájané z druhého zdroja DC.

Kontrolné a bezpečnostné funkcie systému sú realizované niekoľkými obvodmi. Aby nezostával vysokokapacitný elektrolytický kondenzátor nabitý aj po aktivácii palníka, jeho vybitie je dosiahnuté obvodom, v ktorom sa nachádza vybíjací odpor s typickou hodnotou 500 až 2 000 ohmov a tento obvod sa uzatvára pomocou druhého kontaktu prvého dvojitého elektromagnetického časového relé. Prvé a druhé kontakty prvého dvojitého elektromagnetického časového relé využívajú funkciu negácie zopnutia (on-off).

Kontrolná funkcia uzatvorenia obvodu palníka je dosiahnutá použitím kontrolného odporu, prvej svetelnej diódy, dvojpólovým kontrolným elektromagnetickým relé, ktoré oddeľuje výkonovú časť obvodu s kondenzátorom od kontrolného obvodu, a tretím zdrojom DC s typickou hodnotou 5 V. Obvod kontroly uzatvorenia sa aktivuje použitím kontrolného tlačidla. Aktivácia obvodu palníka a ďalších prídavných zariadení je indikovaná prvou a druhou svetelnou diódou.

Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia palníka sa spúšťa sieťovým spínačom. Ten spustí prvé a druhé dvojité elektromagnetické časové relé, ďalej spustí prvé a druhé polovodičové oneskorovacie relé a privedie sieťové napätie na druhý a tretí zdroj DC a aktivačné polovodičové relé.

Po zopnutí koncových spínačov je sieťové napätie privedené na prvý kontakt prvého dvojitého elektromagnetického časového relé. Po aktivácii systému spúšťacím tlačidlom dôjde k rozpojeniu vybíjacieho obvodu druhým kontaktom prvého elektromagnetického časového relé s bezpečnostným odporom. Súčasne sa aktivuje na nastavený čas transformátor a aktivuje sa druhé dvojité elektromagnetické časové relé. Tým dôjde k nabitiu vysokokapacitného elektrolytického kondenzátora cez dvojcestný usmerňovač so štyrmi diódami a nabíjací odpor. Druhé elektromagnetické časové relé zopne prvý kontakt v obvode záznamového zariadenia a zopne druhý kontakt, čím sa aktivujú funkcie prvého a druhého časového polovodičového relé. Po uplynutí nastaveného času oneskorenia sa zopne prvý kontakt druhého časového polovodičového relé v obvode ďalšieho prídavného zariadenia a následne po uplynutí času oneskorenia s a zopnutím prvého kontaktu prvého polovodičového časového relé aktivuje aktivačné polovodičové relé. Po zopnutí aktivačného polovodičového relé dôjde k vybíjaniu vysokokapacitného elektrolytického kondenzátora do palníka. Po uplynutí tretieho nastaveného času príde v rovnakom čase k rozopnutiu prvých a druhých kontaktov na prvom a druhom časovom polovodičovom relé, ktoré je riadené druhým kontaktom na druhom dvojitom elektromagnetickom časovom relé. Následne príde po uplynutí nultého času k rozopnutiu prvého kontaktu prvého dvojitého elektromagnetického časového relé, ktoré vypne transformátor. Tým dôjde kzopnutiu druhého kontaktu prvého dvojitého elektromagnetického časového relé, ktoré spôsobí vybitie vysokokapacitného elektrolytického kondenzátora cez bezpečnostný odpor.

Výhody zapojenia ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka podľa technického riešenia sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že originalita predloženého riešenia spočíva v tom, že navrhované riešenie umožňuje meniť časové intervaly spúšťania zapálenia palníka a ďalších zariadení.

Energia na zapálenie palníka je získavaná vybíjaním vysokokapacitného elektrolytického kondenzátora, preto je možné riešenie využiť na akýkoľvek druh palníkov alebo rozbušiek. Vybíjanie vysokokapacitného kondenzátora zaisťuje rýchlu aktiváciu palníka (do 5 ms). Ovládanie ďalších zariadení je možné prispôsobiť podľa ich individuálnych požiadaviek na napájanie. Odstraňuje sa tak nedostatok bežne používaných systémov na aktiváciu a časové riadenie zapálenia palníkov.

Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia palníkov je riešené ako presne časovo nastaviteľné a je použiteľné svojím elektrickým výstupom na aktiváciu palníkov a elektrických rozbušiek, najmä na iniciačné prostriedky s nízkou hodnotou elektrického odporu; typicky do 2 ohmov. Dosiahnuteľná časová presnosť je závislá od presnosti použitých časových relé, najlepšie výsledky sa dosahujú s polovodičovými relé s presnosťou Ims.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka podľa technického riešenia bude bližšie objasnené na výkrese, kde na obr. je zobrazená schéma jeho zapojenia.

Príklady uskutočnenia

Jednotlivé uskutočnenia technického riešenia sú predstavené na ilustráciu a nie ako obmedzenia konkrétnych realizácií. Odborníci poznajúci stav techniky budú schopní s použitím nie viac ako rutinného experimentovania zistiť mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú

S K 8620 Υ1 spadať do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu. Odborníkom poznajúcim stav techniky nemôže robiť problém optimalizácia konštrukcie, výberu prvkov, preto znaky neboli detailne riešené.

Príklad

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia technického riešenia je opísané zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka, ako je znázornené na obr. Tvorené je prvým oneskorovacímrelé RT3 zopnutia svojich prvých kontaktov PI a svojich druhých kontaktov P2, druhým oneskorovacím relé RT4 zopnutia svojich prvých kontaktov PI a svojich druhých kontaktov P2. Ďalej je tvorené transformátorom TRI s dvojcestným usmerňovačom s o štyrmi diódami Dl až D4 na sekundárnom vinutí, nabíjacím odporom R4 a vysokokapacitným kondenzátorom Cl, na ktorý je cez výkonovú vetvu aktivačného polovodičového relé SSR1 pripojený palník FH1. Ovládacia vetva aktivačného polovodičového relé SSR1 je pripojená na prvé kontakty PI prvého oneskorovacieho relé RT3 a druhého elektrického zdroja DC2 s ventilátorom FAN1. Ďalej je tvorené prvým elektromagnetickým časovým relé RT1 so svojimi prvými kontaktmi Rell a druhými kontaktmi Rel2, pričom na prvé kontakty Rell je pripojené primáme vinutie transformátora TRI. Ďalej je tvorené koncovými spínačmi ES1 až n zaradenými medzi sieťový spínač SI a prvé kontakty Rell prvého elektromagnetického časového relé RT1, pričom medzi koncové spínače ES1 až n a štartovací vstup startl prvého elektromagnetického časového relé RT1 je zaradené spúšťacie tlačidlo B2. Štartovací vstup start2 druhého elektromagnetického časového relé RT2 je pripojený na prvé kontakty Rell prvého elektromagnetického časového relé RT1. Štartovací vstup start3 prvého oneskorovacieho relé RT3 a štartovací vstup start4 druhého oneskorovacieho relé RT4 sú pripojené na druhé kontakty Rel2 druhého elektromagnetického časového relé RT2. Prvé kontakty Rell druhého elektromagnetického časového relé RT2, prvý elektrický zdroj DC1, merací odpor Rl, tlakový prevodník PT1 a dátové záznamové zariadenie DAQ tvoria meraciu slučku záznamu tlakových zmien počas študovaného deja. Za sieťový spínač SI je zaradené kontrolné elektromagnetické relé ER1 s kontrolným tlačidlom BI, ktorého dvojité kontakty spolu s kontrolným odporom R3, prvou svetelnou diódou LED1, tretím elektrickým zdrojom DC3 a palníkomFHl tvoria kontrolný uzatvárací obvod, pričom k tretiemu elektrickému zdroju DC3 sú pripojené druhé kontakty P2 prvého oneskorovacieho relé RT3 a druhá svetelná dióda LED2, ktoré tak tvoria kontrolný aktivačný obvod palníka FH1. Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka je ďalej tvorené bezpečnostným vybíjacím obvodom tvoreným vybíjacím odporom R2, druhými kontaktmi Rel2 prvého elektromagnetického časového relé RT1 pripojenými k vy s oko kapacitnému kondenzátoru Cl. Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka možno ďalej rozšíriť tak, že na prvé kontakty PI druhého oneskorovacieho relé RT4 je pripojené prídavné zariadenie VI. Potom kontrolný aktivačný obvod prídavného zariadenia VI je tvorený druhými kontaktmi P2 druhého oneskorovacieho relé RT4 a tretej svetelnej diódy LED3 pripojenými k tretiemu elektrickému zdroju DC3.

Priemyselná využiteľnosť

Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka podľa technického riešenia nájde uplatnenie na trhu, vo výskume v oblasti požiarneho inžinierstva a výbušnín pre vysoké školstvo a výskumné ústavy a taktiež u predajcov/výrobcov zariadení na výskum v oblasti rozvírených prachov.

Claims (1)

1. Zapojenie ovládania na aktiváciu a časovanie zapálenia pyrotechnického palníka, vyznačujúce sa tým, že je tvorené prvým oneskorovacím relé (RT3) zopnutia svojich prvých kontaktov (PI) a svojich druhých kontaktov (P2), druhým oneskorovacím relé (RT4) zopnutia svojich prvých kontaktov (PI) a svojich druhých kontaktov (P2); ďalej je tvorené transformátorom (TRI) s dvojcestným usmerňovačom s diódami (Dl až D4) na sekundárnom vinutí, nabíjacím odporom (R4) a vysokokapacitným kondenzátorom (Cl), na ktorý je cez výkonovú vetvu aktivačného polovodičového relé (SSR1) pripojený palník (FH1); ovládacia vetva aktivačného polovodičového relé (SSR1) je pripojená na prvé kontakty (PI) prvého oneskorovacieho relé (RT3) a druhého elektrického zdroja (DC2) s ventilátorom (FANI); ďalej je tvorené prvým elektromagnetickým časovým relé (RT1) s prvými časovými kontaktmi (Rell) a druhými časovými kontaktmi (Rel2), pričom na prvé časové kontakty (Rell) je pripojené primáme vinutie transformátora (TRI); ďalej je tvorené koncovými spínačmi (ES1 až n) zaradenými medzi sieťový spínač (SI) a prvé časové kontakty (Rell) prvého elektromagnetického časového relé (RT1), pričom medzi koncové spínače (ES1 až n) a prvý štartovací vstup (startl) prvého elektromagnetického časového relé (RT1) je zaradené spúšťacie tlačidlo (B2); druhý štartovací vstup (start2) druhého elektromagnetického časového relé (RT2) je pripojený na prvé časové kontakty (Rell) prvého elektromagnetického časového relé (RT1); tretí štartovací vstup (start3) prvého oneskorovacieho relé (RT3) a štvrtý štartovací vstup (start4) druhého oneskorovacieho relé (RT4) sú pripojené na druhé časové kontakty (Rel2) druhého elektromagnetického časového relé (RT2); prvé časové kontakty (Rell) druhého elektromagnetického časového relé (RT2), prvý elektrický zdroj (DC1), merací odpor (Rl), tlakový prevodník (PT1) a dátové záznamové zariadenie (DAQ) tvoria meraciu slučku záznamu tlakových zmien; za sieťový spínač (SI) je zaradené kontrolné elektromagnetické relé (ER1) s kontrolným tlačidlom (BI), ktorého dvojité kontakty spolu s kontrolným odporom (R3), prvou svetelnou diódou (LED1), tretím elektrickým zdrojom (DC3) a palníkom (FH1) tvoria kontrolný uzatvárací obvod, pričom k tretiemu elektrickému zdroju (DC3) sú pripojené druhé kontakty (P2) prvého oneskorovacieho relé (RT3) a druhá svetelná dióda (LED2), ktoré tak tvoria kontrolný aktivačný obvod palníka (FH1); ďalej je tvorené bezpečnostným vybíjacím obvodom tvoreným vybíjacím odporom (R2), druhými časovými kontaktmi (Rel2) prvého elektromagnetického časového relé (RT1) pripojenými k vysokokapacitnému kondenzátoru (Cl); napokon je tvorené kontrolným aktivačným obvodom prídavného zariadenia (VI), kde pri druhom oneskorovacom relé (RT4) zopnutia svojich prvých kontaktov (PI) a svojich druhých kontaktov (P2) je na prvé kontakty (PI) pripojené prídavné zariadenie (VI) a na druhé kontakty (P2) je k tretiemu elektrickému zdroju (DC3) pripojená tretia svetelná dióda (LED3).