ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ
ELECTRIC SPARK IGNITER

Изобретение относится к области пиротехники, в частности к конструкциям инициирующих устройств, и может быть использовано для инициирования горения различных веществ. Электровоспламенитель может быть использован в воспламенителях и в пиротехнических устройствах с малой величиной тока для их инициирования и с повышенными требованиями по самоотключению от источника тока.
Известен электровоспламенитель с самоотключением от источника тока, который содержит мостик накаливания и воспламенительный состав, параллельно мостику накаливания подключен шунтирующий резистор и последовательно плавкая вставка (Патент РФ №2156946, F42В 3/12, опубл. 27.09.2000).
Введение параллельно мостику накаливания шунтирующего резистора и последовательно плавкой вставки увеличивает величину напряжения, необходимого для надежного инициирования воспламенительного состава мостиком накаливания.
Известен также электроинициатор с самоотключением от источника тока, содержащий корпус, в котором установлены электровоспламенитель с проводами, размещенными в изоляционной втулке, имеющей поршень и рабочий заряд из пиротехнического состава с газообразными продуктами горения (а.с. №650414, F42В 3/12, опубл. Б.И. №28, 1995).
Недостатком перерезания подводящих проводов поршнем является то, что образующиеся при горении рабочего заряда токопроводящие продукты его сгорания проникают к перерезанным проводам, что может привести к короткому замыканию.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является электровоспламенитель (Патент РФ №2263871, F42В 3/12, опубл. 10.11.2005), содержащий корпус, изолятор с встроенными электровводами, воспламенительный состав, мостик накаливания, прикрепленный к электровводам, при этом места крепления и концевые участки мостика покрыты изолирующим составом. Торцы электровводов выполнены заподлицо с поверхностью изолятора или заглублены и покрыты изолирующим составом, выполненным на основе эпоксидной смолы с добавлением в качестве наполнителя тонкого порошка тугоплавких неорганических соединений в количестве 25-30% по массе. При этом электровоспламенитель задействуется импульсом электрического тока амплитудой не менее 2 А.
Недостатком данного электровоспламенителя является использование изолирующего состава, выполненного на основе эпоксидной смолы, которым покрыты места крепления и концевые участки мостика, а также торцы электровводов. При достаточно длительном тепловом воздействии продуктов сгорания воспламенительного состава эпоксидная смола (температура разложения ~ 300°С) начинает обугливаться, что может привести к появлению электрической проводимости между электровводами после срабатывания электровоспламенителя, что снижает надежность самоотключения данного электровоспламенителя от источника тока.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение надежности самоотключения электровоспламенителя от источника тока и расширение его функциональных возможностей.
При использовании изобретения достигается следующий технический результат:
- высокая надежность самоотключения электровоспламенителя;
- для надежного инициирования электровоспламенителя требуется импульс электрического тока амплитудой не менее 0,35 А;
- электровоспламенитель защищен от разрядов статического электричества;
- небольшие массово-габаритные характеристики электровоспламенителя.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата предлагается электровоспламенитель, содержащий корпус, в котором расположен воспламенительный состав и изолятор с закрепленными в нем электровводами, концы которых соединены мостиком накаливания. Согласно изобретению концы электровводов, соединенные мостиком накаливания, выступают над поверхностью изолятора, выполненного из керамического материала, и расположены в воспламенительном составе, образующем при сгорании неэлектропроводные шлаки. Внутри корпуса установлен разрядник статического электричества.
Надежное самоотключение от источника тока в заявленном электровоспламенителе осуществляется за счет одновременного использования воспламенительного состава, образующего при сгорании неэлектропроводные шлаки, и изолятора, выполненного из керамического материала. Снижение величины тока для надежного инициирования электровоспламенителя достигается за счет уменьшения потерь тепла от мостика накаливания в изолятор, которое достигается тем, что мостик накаливания не касается поверхности изолятора, т.к. прикреплен к электровводам, выступающим над поверхностью изолятора. Установка внутри корпуса электровоспламенителя разрядника статического электричества позволяет защитить его от разрядов статического электричества и не требует дополнительного объема для его размещения, что позволяет уменьшить габариты электровоспламенителя.
Предлагаемая конструкция электровоспламенителя согласно изобретению по сравнению с электровоспламенителем - прототипом повышает надежность самоотключения электровоспламенителя от источника тока, защищает электровоспламенитель от разрядов статического электричества. Из-за размещения мостика накаливания внутри воспламенительного состава для инициирования электровоспламенителя требуется импульс электрического тока амплитудой не менее 0,35 А. Из-за размещения разрядника внутри корпуса электровоспламенителя уменьшаются массово-габаритные характеристики электровоспламенителя.
Схема предлагаемого электровоспламенителя представлена на фиг.1.
В корпусе 1 электровоспламенителя расположены изолятор 2, электровводы 3, выступающие над поверхностью изолятора 2, мостик накаливания 4, воспламенительный состав 5 с неэлектропроводными шлаками и разрядник 6. Чтобы исключить замыкание электровводов 3 после срабатывания электровоспламенителя, изолятор 2 изготовлен из керамического материала, а воспламенительный состав 5 после сгорания образует неэлектропроводные шлаки.
Электровоспламенитель работает следующим образом.
При подаче инициирующего импульса на электровводы 3 мостик накаливания 4 нагревается и зажигает воспламенительный состав 5. Самоотключение электровоспламенителя от источника тока обеспечивают воспламенительный состав 5, образующий при сгорании неэлектропроводные шлаки, и изолятор 2, выполненный из керамического материала. Безопасность электровоспламенителя при эксплуатации обеспечивается расположенным в его корпусе 1 разрядником 6 с воздушными разрядными промежутками, через которые (а не через воспламенительный состав 5) гарантированно проходит разряд статического электричества.
4
3
Примером конкретного выполнения может являться электровоспламенитель, в который (фиг.1) в качестве воспламенительного состава использован пиротехнический состав на основе KСlO и В с плотностью 1,24 г/см высотой 1,5 мм. Мостик накаливания 4 был изготовлен из нихромовой проволоки диаметром 20 мкм и не касался дна зарядной камеры за счет выступающих на 0,3 мм над изолятором 2 электровводов 3. Изолятор 2 был изготовлен из керамики ВК-94-1 (рабочая температура ~ 1500°С). Общие габариты электровоспламенителя составляли: диаметр - 7 мм, высота - 9 мм.
4
4
Работоспособность данных электровоспламенителей конкретного выполнения подтверждена экспериментально. Было проведено 30 опытов с электровоспламенителями, имевших сопротивление от 3,7 до 4,0 Ом. Задействование электровоспламенителей производилось постоянным электрическим током амплитудой 0,35 А. Во всех опытах зарегистрировано зажигание форсом пламени из электровоспламенителя рабочего заряда из пиротехнического состава на основе Ti, KClO, ВаСrO и фторопласта. Было установлено, что через 0,1 секунды сопротивление между электровводами 3 и каждым электровводом 3 и корпусом 1 электровоспламенителя составляет не менее 350 МОм, т.е. обеспечивается надежное самоотключение электровоспламенителя от источника тока. Эти опыты показали, что для задействования заявляемого электровоспламенителя требуется импульс электрического тока амплитудой не менее 0,35 А.
Дополнительно проведенными опытами показано, что конструкция разрядника обеспечивает надежную защиту воспламенительного состава 5 в электровоспламенителе к разрядам статического электричества, эквивалентным разряду конденсатора емкостью 300 пФ, заряженного до напряжения 20 кВ, подаваемым между электродами 3 и корпусом 1 через сопротивление 1 кОм.
Использование заявленного электровоспламенителя для инициирования горения пиротехнических составов обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества:
- высокая надежность самоотключения электровоспламенителя;
- для инициирования электровоспламенителя требуется импульс электрического тока амплитудой не менее 0,35 А (у прототипа не менее 2 А);
- электровоспламенитель защищен от разрядов статического электричества;
- небольшие массово-габаритные характеристики электровоспламенителя.