ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИЙ ДВУХМОСТИКОВЫЙ ПИРОПАТРОН

Полезная модель относится к области электрических средств инициирования и может быть применено как источник энергии для воспламенения составов в генераторах огнетушащих аэрозолей различных модификаций.
Известно устройство для создания давления в корпусе огнетушителя (описание к патенту RU 7885U1, опубликовано 16.10.1998), содержащее заряд газогенерирующий в форме, напоминающий стержень, который помещен в стакан с донным отверстием, установленный с зазором в камере сгорания; на ее боковой поверхности выполнены отверстия для выхода газа, снабженные клапанами. В верхней части устройства имеется воспламенитель.
Недостатки:
- сложность конструкции;
- отсутствие возможности регулирования времени эффективной работы устройства.
Известен усовершенствованный двухмостиковый пиропатрон (УДП) (УДП.000 ТО), содержащий корпус, цельнопрессованную изоляционную колодочку с проходящими через нее четырьмя проводниками с попарно напаянными мостиками накаливания, поверх которых нанесен инициирующий заряд, гильзу цилиндрической формы, в полость которой запрессован колпачок с воспламенительным зарядом.
Недостатки:
- недостаточная надежность функционирования при использовании в генераторах огнетушащих аэрозолей;
- отсутствие возможности регулирования необходимого времени эффективной работы устройства;
- недостаточное время работы устройства для использования в генераторах огнетушащих аэрозолей;
- недостаточная чувствительность к начальному тепловому импульсу от мостика накаливания инициирующего заряда;
- высокая скорость горения воспламенительного заряда;
- неравномерность распределения продуктов сгорания, что не позволяет активировать аэрозолеобразующие составы генераторов огнетушащего аэрозоля;
- высокая величина безопасного тока и недостаточное время его подачи для обеспечения безопасной проверки целостности электрической цепи генератора огнетушащих аэрозолей;
- высокая величина тока гарантированного срабатывания и недостаточная длительность подачи тока, что не позволяет активировать аэрозолеобразующие составы генераторов огнетушащего аэрозоля.
Известен, принятый за прототип, газогенерирующий двухмостиковый пиропатрон (описание к патенту RU 191417 U1, опубликовано 05.08.2019), содержащий корпус, цельнопрессованную изоляционную колодочку с проходящими через нее четырьмя проводниками с попарно напаянными мостиками накаливания поверх которых нанесен инициирующий заряд, гильзу цилиндрической формы, в полости которой размещены колпачок с воспламенительным зарядом и газогенерирующий заряд.
Недостатки:
- недостаточная надежность функционирования при использовании в генераторах огнетушащих аэрозолей;
- отсутствие возможности регулирования времени эффективной работы устройства;
- недостаточное время работы устройства для использования в генераторах огнетушащих аэрозолей;
- недостаточная чувствительность к начальному тепловому импульсу от мостика накаливания инициирующего заряда;
- высокая скорость горения воспламенительного заряда;
- неравномерность распределения продуктов сгорания, что не позволяет активировать аэрозолеобразующие составы генераторов огнетушащего аэрозоля;
- высокая величина безопасного тока для обеспечения безопасной проверки целостности электрической цепи генератора огнетушащих аэрозолей;
- недостаточная величина тока гарантированного срабатывания, а также длительность его подачи, что не позволяет активировать аэрозолеобразующие составы генераторов огнетушащего аэрозоля;
- сложность конструкции и высокая трудоемкость изготовления.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является комплекс характеристик, обеспечивающих надежное функционирование генераторов огнетушащих аэрозолей различных модификаций при использовании патентуемого устройства:
- возможность регулирования времени эффективной работы устройства;
- снижение величины безопасного тока, обеспечивающего безопасную проверку целостности электрической цепи генераторов огнетушащих аэрозолей различных модификаций;
- увеличение величины тока гарантированного срабатывания и длительности его подачи.
Указанный технический результат достигается двухмостиковым газогенерирующим пиропатроном, содержащим корпус, цельнопрессованную изоляционную колодочку с проходящими через нее четырьмя проводниками с попарно напаянными мостиками накаливания, поверх которых нанесен инициирующий заряд, гильзу цилиндрической формы, в полости которой размещены колпачок с воспламенительным зарядом и газогенерирующий заряд, согласно патентуемому техническому решению гильза частично выходит за пределы корпуса, в этой части на ее боковой поверхности пробиты газовыпускные отверстия, а газогенерирующий заряд имеет форму стержня, поджат пружиной со стороны глухого торца донной части к колпачку с воспламенительным зарядом и размещен в части гильзы, имеющей газовыпускные отверстия, при этом инициирующий заряд выполнен из теплочувствительного пиротехнического состава с температурой воспламенения не менее 120°С а воспламенительный заряд выполнен из замедлительного состава со скоростью горения не более 16 мм/с.
Создана новая совокупность существенных признаков, изложенных в независимом пункте формулы, обеспечивающих технический результат.
В варианте исполнения полезной модели инициирующий заряд содержит, масс. %: свинец роданистый - 49,5, бертолетова соль - 49,5, свинцовый сурик - 1, а замедлительный состав воспламенительного заряда содержит, масс. %: кремний - 45, свинцовый сурик - 55.
Целесообразно мостики накаливания выполнять из нихромовой проволоки диаметром 0,030 мм.
Патентуемое техническое решение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан газогенерирующий двухмостиковый пиропатрон;
на фиг. 2 - цельнопрессованная изоляционная колодочка;
на фиг. 3 - схема проверки устройства на безопасность от постоянного тока.
На фиг. 1, 2, 3 приняты обозначения:
1 - корпус;
2 - цельнопрессованная изоляционная колодочка;
3 - проводники;
4 - мостики накаливания;
5 - заряд инициирующий;
6 - гильза;
7 - колпачок;
8 - заряд воспламенительный;
9 - пружина;
10 - газогенерирующий заряд (стержень) известного состава ОПШ-3М ТУ 051221441-268-94;
11 - газогенерирующий двухмостиковый пиропатрон;
R - сопротивление;
V - вольтметр;
Тр - транзистор.
Пример конкретного исполнения
Газогенерирующий двухмостиковый пиропатрон (фиг. 1) содержит корпус 1, цельнопрессованную изоляционную колодочку 2 с проходящими через нее четырьмя проводниками 3 с попарно напаянными мостиками накаливания 4 поверх которых нанесен инициирующий заряд 5, гильзу 6 цилиндрической формы, в полости которой размещены колпачок 7 с воспламенительным зарядом 8 и газогенерирующий заряд 10. При этом гильза 6 имеет вытянутую форму, частично выходящую за пределы корпуса 1, в этой ее части на боковой поверхности пробиты газовыпускные отверстия (без позиции) и установлен газогенерирующий заряд 10, имеющий форму стержня и поджатый к колпачку 7 с воспламенительным зарядом 8 пружиной 9 со стороны торца донной части гильзы, выполненного глухим. Инициирующий заряд 5 выполнен из теплочувствительного пиротехнического состава с температурой воспламенения не менее 120°С, а воспламенительный заряд 8 из замедлительного состава со скоростью горения не более 16 мм/с.
Теплочувствительный пиротехнический инициирующий заряд 5, запрессованный в углублении колодочки 2 имеет температуру вспышки 120°С и содержит, масс. %: свинец роданистый - 49,5, бертолетова соль -49,5, свинцовый сурик - 1, а замедлительный состав воспламенительного заряда запрессованный в колпачок 7 имеет скорость горения 16 мм/с и содержит, масс. %: кремний - 45, свинцовый сурик - 55.
Мостики накаливания 4 выполнены из нихромовой проволоки диаметром 0,030 мм.
Гильза 6 выполнена тонкостенной, на ее боковой поверхности, выходящей за пределы корпуса, пробито четыре газовыпускных отверстия диаметром 2,0 мм. Размещенные в гильзе 6 колпачок 7 с воспламенительным зарядом 8 имеет высоту 9 мм, поджатый пружиной 9 газогенерирующий заряд 10, имеющий форму стержня, выполнен диаметром 6,2 мм, длиной 15 мм.
Место стыка корпуса 1 и гильзы 6 после вклейки обжимается в два приема цангой для закрепления. Для герметизации свободный объем корпуса 1 со стороны проводников 3 заполняется компаундом, отверстия в гильзе 6 заклеиваются липкой лентой типа «скотч» в 2-3 слоя и вся поверхность гильзы 6 покрывается лаком.
Принцип работы.
При подаче электрического импульса на мостики накаливания 4 последние нагреваются и воспламеняют теплочувствительный пиротехнический состав инициирующего заряда 5. Луч огня от инициирующего заряда 5 передается на замедлительный состав воспламенительного заряда 8, который усиливает тепловой импульс и воспламеняет газогенерирующий заряд (стержень) 10. При горении стержня 10 происходит образование значительного количества газообразных продуктов горения, под действием которых открываются газовыпускные отверстия (заклеены скотчем) в гильзе 6, пружина 9 разжимается, фиксируя положение стержня 10 на уровне отверстий. Продукты сгорания от стержня 10, постепенно выходя через отверстия, активируют аэрозолеобразующие составы генератора огнетушащего аэрозоля.
Для достижения необходимого эффективного времени работы устройства была произведена замена составов термостойкого воспламенительного заряда и газогенерирующего заряда, используемых в прототипе, на известный замедлительный состав со скоростью горения 16 мм/с и на газогенерирующий заряд известного состава ОПШ-3М ТУ 051221441-268-94, выполненный в виде стержня, который также позволяет регулировать время эффективной работы устройства путем изменения длины этого стержня. Также для надежного воспламенения аэрозолеобразующих составов в генераторах огнетушащих составов была произведена замена находящейся в прототипе гильзы с открытым торцем донной части на гильзу с глухим дном, вытянутой формы, имеющей на части цилиндрической боковой поверхности, выходящей за пределы корпуса, четыре симметрично расположенных газовыпускных отверстия, в которую помещен колпачок с замедлительным составом воспламенительного заряда и газогенерирующий заряд, поджатый пружиной. За счет этого удалось реализовать время эффективной работы предлагаемой полезной модели более 2 с. При постепенном выгорании газогенерирующего заряда образующиеся горячие газообразные продукты равномерно выходят через газовыпускные отверстия в гильзе и активируют аэрозолеобразующие составы генератора.
всп
Выбор теплочувствительного пиротехнического состава вместо тринитрорезорцинат свинца (ТНРС) обусловлен его большей воспламеняющей способностью за счет большей температуры горения и большего количества высокотемпературных конденсированных продуктов сгорания, а также данный состав имеет более высокую чувствительность к начальному тепловому импульсу от мостика накаливания (Т=120°С), что обеспечивает высокую надежность срабатывания газогенерирующего двухмостикового пиропатрона.
min
Расчет минимального тока срабатывания I изделий с нихромовыми мостиками накаливания производился по эмпирической формуле, мА:
где d - номинальный диаметр мостика накаливания, мкм,
уд
R - удельное электрическое сопротивление мостика накаливания, ,
l - длина мостика накаливания, мм.
Гарантированный ток срабатывания изделия берется как пятикратное значение минимального тока срабатывания.
Использование мостиков накаливания диаметром 0,030 мм из нихромовой проволоки Х20Н80-ВИ (ГОСТ 8803-89, ТУ 14-4-1285-84) вместо проволоки диаметром 0,024 мм, используемой в прототипе, позволило:
- снизить сопротивление каждого мостика устройства с 7,0 Ом до 1,6 Ом;
- увеличить величину тока гарантированного срабатывания с 0,7 А до 0,8 А и увеличить длительность его подачи с 0,01 с до 7 с;
- снизить величину безопасного тока с 1,0 А до 0,020 А, обеспечивающего безопасную проверку целостности электрической цепи генераторов огнетушащих аэрозолей различных модификаций.
Таким образом, полученный комплекс характеристик, обеспечивает надежное функционирование генераторов огнетушащих аэрозолей различных модификаций.
Испытание газогенерирующего двухмостикового пиропатрона на безопасность от постоянного тока проводят в соответствии с ОСТ В 84-1546-90 (фиг. 4).
Газогенерирующий двухмостиковый пиропатрон 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 (0,020±0,01) А, сопротивлением 1,6 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 газогенерирующих двухмостиковых пиропатронов в количестве 100 шт.
В ходе проведенных испытаний полученные расчетным путем значения безопасного тока подтверждены. При визуальном осмотре изделия были признаны несработавшими.
Также газогенерирующий двухмостиковый пиропатрон проверялся на устойчивость, с сохранением работоспособности, к воздействию:
- температур минус (50±3)°С в течение (180±5) минут и плюс (80±3)°С в течение (180±5) минут;
- 100% относительной влажности при температуре (25±3)°С в течение шести часов;
- дизельного топлива и минеральных масел при температуре (25±3)°С в течение не менее одного часа;
- сопротивление изоляции между корпусом газогенерирующего двухмостикового пиропатрона и закороченными выводными проводами при нормальных климатических условиях не менее 1 МОм;
- полей соединительного кабеля длиной до 10 м, находящегося под напряжением (380±20) В, на расстоянии (10±4) мм от кабеля.
Результаты по всем видам испытаний удовлетворительные.
Заявленное устройство соответствует критериям «новизна» и «промышленная применимость». Конструкция предлагаемого газогенерирующего двухмостикового пиропатрона опробована с положительным результатом на АО «Муромский приборостроительный завод».