ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ЗАЩИТОЙ ОТ РАЗРЯДОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к области взрывных работ, в частности к средствам инициирования и может найти применение, например, в конструкциях электродетонаторов.
Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, заключается в обеспечении защиты конструкции от несанкционированного срабатывания при воздействии разрядов статического электричества (РСЭ) и электромагнитного излучения (ЭМИ).
Из предшествующего уровня техники известны электровоспламенительные устройства (ЭУ), в которых предусмотрена защита от РСЭ. Так, например, из описания к патенту RU 2196954 (опубликовано 20.01.2003) известно ЭУ, содержащие корпус, в котором установлена колодочка с двумя выводами, мостик накаливания, воспламенительная навеска, отделенная от воспламенительного заряда компенсирующей шайбой и обтюрирующим узлом, состоящим из резьбовой втулки, и свободно вставленного в нее медного конуса. Воспламенительный заряд выполнен из пиротехнического состава, размещен в герметизирующем колпачке и закрыт герметизирующим донышком. Для обеспечения защиты конструкции от РСЭ на выводы надеты изолирующие трубки, размещенные в соответствующих сквозных отверстиях дна корпуса, перекрытых герметизирующей пробкой. Таким образом, между наружной поверхностью выводов и корпусом создан лимитированный зазор за счет толщины изолирующих трубок. Зазор выполняет функцию электроискрового разрядника при попадании на корпус или выводы РСЭ.
Недостатком данного решения является то, что применение указанных выше дополнительных конструктивных элементов, приводящих к повышению трудоемкости изготовления, а также не решает задачу по защите от ЭМИ.
Известно другое ЭУ (описание к патенту RU 2196292, опубликовано 10.01.2003), включающее прочный корпус, внутри которого размещены пластмассовый кожух и колодочка с электрическими выводами и мостиком накаливания. В кожухе также сформирована полость для размещения воспламенительного заряда. Во избежание нештатного срабатывания при воздействии высокочастотных токов к запальной цепи подключен параллельно конденсатор.
Недостатком данной конструкции является отсутствие защиты от РСЭ.
Известна еще одна конструкция ЭУ (описание к патенту RU 2401412, опубликовано 10.10.2010), включающее корпус, в котором установлена  колодочка с изолированными электрическими выводами и мостиком накаливания, насадка с воспламенительной навеской и основным зарядом. Воспламенительная навеска выполнена из состава на основе органического бризантного взрывчатого вещества и порошка циркония и отделена от основного заряда металлическим колпачком, при этом относительная плотность воспламенительной навески составляет не менее 0,65, а основной заряд выполнен из бризантного взрывчатого вещества, не чувствительного к разряду статического электричества. Упрощается конструкция устройства, поскольку не применяются дополнительные узлы и элементы.
Однако, при эксплуатации устройства в условиях воздействия электромагнитных полей токи наводки могут привести к несанкционированному срабатыванию ЭУ.
Из описания к патенту RU 2343400 (публик. от 10.01.2009) известен электродетонатор, выполненный с защитой от срабатывания при РСЭ, содержащий корпус, в котором установлен инициирующий узел, включающий гильзу, размещенную с зазором относительно корпуса, и в  которой помещены заряд бризантного взрывчатого вещества (ВВ) и колодочка, состоящая из коаксиально расположенных втулки, электрически соединенной с гильзой, и электрода, с припаянным к ним мостиком накаливания и опрессованных электроизоляционным материалом. Гальваническая связь коаксиально расположенного электрода с гильзой позволяет обеспечить защиту от несанкционированного срабатывания при воздействии РСЭ, т.к. энергии разряда от заряда, который может накопиться на человеке, недостаточно для разогрева мостика до температуры вспышки заряда ВВ. Поскольку электропроводность применяемого ВВ существенно ниже электропроводности мостика, то разряд возможен только по пути корпус –  втулка – мостик – электрод.
Конструкция по патенту RU 2343400 компактна и выполнена с защитой от РСЭ, однако в ней отсутствует защита от электромагнитных полей и токи наводки могут привести к нештатному срабатыванию устройства.
Известно электровоспламенительное устройство (патент RU 2200929, описание опубликовано 20.03.03г.), выбранное в качестве ближайшего аналога. Устройство включает корпус с размещенным в нем инициирующим узлом с двумя электродами, соединенными мостиком накаливания, и инициирующим зарядом, помещенным в резьбовую втулку, установленную со стороны инициирующего заряда и отделенную от него упругой компенсирующей шайбой. Устройство снабжено узлом защиты от разрядов статического электричества и электромагнитного излучения, выполненным в виде вмонтированных в корпус двух проходных конденсаторов в электроизолирующей обойме, внутренняя обкладка каждого электрически соединена с соответствующим электродом, а наружные обкладки  контактируют через металлическое кольцо с корпусом. Узел защиты от разрядов статического электричества и электромагнитного излучения в условиях эксплуатации обеспечивает защиту устройства от воздействия высокочастотных токов за счет отвода на корпус высокочастотных токов (1-300 МГц) через проходные конденсаторы, оказывающие ничтожно малое сопротивление токам высокой частоты.
Недостатком известного электровоспламенительного устройства является то, что  конструкторско-компоновочное решение в виде двух электродов, соединенных мостиком накаливания, и содержащих два конденсатора, увеличивает габаритно-массовые характеристики устройства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции и снижение габаритно-массовых характеристик устройства.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в электровоспламенительном устройстве с защитой от разрядов статического электричества и электромагнитного излучения, включающем корпус, инициирующий узел с электродами, мостиком накаливания и навеской взрывчатого вещества, узел защиты от разрядов статического электричества и электромагнитного излучения, который включает проходной конденсатор, внутренняя обкладка которого электрически соединена с электродом, а наружная – с корпусом, новым является то, что корпус выполняет функцию одного из электродов, инициирующий узел выполнен в виде токопроводящей гильзы, в которой установлены опрессованные электроизоляционным материалом втулка, электрически связанная с гильзой, и коаксиально расположенный другой электрод, электрически связанный с внутренней обкладкой конденсатора, а наружная обкладка конденсатора через корпус электрически связана с мостиком накаливания, причем электрод и обкладки конденсатора металлизированы одним и тем же материалом.
Выполнение корпуса в качестве одного из электродов позволяет применить компоновочное решение, существенно снижающее габаритно-массовые характеристики устройства, так как выполнение электродов с коаксиальным расположением позволяет использовать в узле защиты от разрядов статического электричества и электромагнитного излучения только один проходной конденсатор.
Выполнение инициирующего узла в виде токопроводящей гильзы, в которой установлены опрессованные электроизоляционным материалом втулка, электрически связанная с гильзой, и коаксиально расположенный другой электрод, электрически связанный с внутренней обкладкой конденсатора, позволяет в компактной конструкции обеспечить защиту от несанкционированного срабатывания при воздействии РСЭ, т.к. энергии разряда от заряда, который может накопиться на человеке, недостаточно для разогрева мостика до температуры вспышки заряда ВВ. Поскольку электропроводность применяемого ВВ существенно ниже электропроводности мостика, то разряд возможен только по пути корпус – гильза –  втулка – мостик – электрод.
Выполнение электрической связи наружной обкладки конденсатора с корпусом, а внутренней обкладки – с электродом обеспечивает защиту от высокочастотных токов при значительном снижении габаритов.
Выполнение электрода и обкладок конденсатора металлизированными одним и тем же материалом позволяет избежать возникновения дополнительных переходных сопротивлений в цепи электрод – конденсатор, что дает дополнительную защиту от токов наводки при компактности конструкции.
На фиг. изображен общий вид заявляемого устройства, где 1 – корпус, 2 – гильза,
3 – втулка, 4 – электрод, 5 – мостик накаливания, 6 – часть заряда ВВ, примыкающего к мостику  накаливания,  7 – часть  заряда   ВВ,   запрессованная  в  никелевый   колпачок,
8 – внутренняя обкладка конденсатора, 9 – наружная обкладка конденсатора.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить электровоспламенитель, входящий в состав безопасного низковольтного мостикового электродетонатора с коаксиальной компоновкой электродов. Электровоспламенитель состоит из корпуса (сталь 08Х15Н5Д2ТУ-Ш), выполненного  в виде стакана, в котором с зазором от 0,05 до 0,06мм размещена гильза из того же материала, что и корпус. В гильзе размещена колодочка, состоящая из втулки и электрода, которые опрессованы электроизоляционным материалом АГ-4. К втулке и электроду припаян мостик накаливания из нихромовой проволоки. Втулка электрически соединена с гильзой путем запрессовки колодочки с мостиком в гильзу по прессовой посадке. В гильзе размещен заряд бризантного ВВ, состоящий из двух частей, одна из которых примыкает к мостику накаливания, а другая запрессована в никелевый колпачок. Электровоспламенитель снабжен узлом защиты от разрядов статического электричества и электромагнитного излучения, включающим конденсатор, внутренняя обкладка которого электрически соединена с мостиком накаливания, а наружная обкладка контактирует через проводящий элемент (серебреный припой) с гильзой, при этом поверхность электрода, внутренняя поверхность внутренней обкладки и наружная поверхность наружной обкладки металлизированы серебром.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
При подаче напряжения от источника тока на электрод 4 и корпус 1 через мостик 5 протекает ток, под действием которого мостик 5 нагревается и воспламеняет часть заряда ВВ 6, примыкающего к мостику накаливания 5. Далее горение от заряда 6 передается заряду ВВ 7, размещенному в никелевом колпачке. Продукты горения вызывают рост давления в объеме гильзы 2, под действием которого происходит прорыв дна колпачка и выход продуктов горения наружу в сторону приемного заряда (на фиг. не показан).
Так как электропроводность зарядов ВВ 6,7 существенно ниже электропроводности материала мостика 5, разряд заряда статического электричества, который может накопиться на человеке, возможен только по пути корпус 1 – гильза 2 – втулка 3 –  мостик 5 – электрод, минуя заряд ВВ 6.  Разогрев мостика накаливания 5 разрядом статического электричества недостаточен для  инициирования горения в заряде ВВ 6.
В условиях образования токов наводки, отвод высокочастотных токов будет осуществляться через внутреннюю 8 и наружную 9 обкладки конденсатора, т.к. сопротивление конденсатора существенно снижается под действием токов высокой частоты, а покрытие электрода и обкладок конденсатора одним и тем же материалом исключает изменение сопротивления электрической цепи электрод – конденсатор в процессе эксплуатации.
Таким образом, заявляемое электровоспламенительное устройство может применяться в условиях воздействия электромагнитных полей, обеспечивая высокую безопасность обращения при минимальных габаритно-массовых характеристиках устройства.