Автономный тепловой пускатель и пиротехнический состав для снаряжения катодов пиротехнического генератора электрического тока

 

Изобретение относится к запуску противопожарных установок, не имеющих источников питания при защите объектов большой площади. Автономный тепловой пускатель содержит корпус, в котором размещены катушка индуктивности в магнитопроводном корпусе и постоянные магниты, соединенные одноименными полюсами и закрепленные на штоке с возможностью перемещения внутри катушки индуктивности, и тепловой предохранитель. Вывод катушки индуктивности соединен проводниками с электровоспламенителем пиротехнического генератора, аноды и катоды которого выполнены из анодной и катодной композиции. Катодная композиция включает в качестве горючего магний, в качестве окислителя оксид меди и асбест, при соотношении компонентов, мас.%: магний 0,5 - 20, асбест 2,5 - 15, оксид меди - остальное. Применение автономного теплового пускателя позволяет увеличить время работы, повысить стабильность электрических характеристик, в сотни раз повысить выходную мощность электрического импульса, генерируемого этим устройством. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к противопожарной технике и пиротехнике, а именно к автономному тепловому пускателю и пиротехническому составу для снаряжения катодов генератора электрического тока.

Преимущественная область использования - запуск противопожарных установок, не имеющих источников энергопитания при защите объектов большой площади.

Известен автономный тепловой пускатель (АТП), содержащий тепловой предохранитель-замок, который выполнен из материала с памятью формы (1). Недостаток известного пускателя заключается в необходимости расположения его непосредственно на противопожарном устройстве, место расположение которого и определяет чувствительность пускателя к возможному очагу пожара.

Указанного недостатка лишен другой АТП (2), у которого недостаточно высокая мощность и, следовательно, ограниченная применимость.

Известен АТП, взятый за прототип (3), представляющий собой сигнально-пусковое устройство, в корпусе которого размещена заключенная в магнитопроводный корпус катушка индуктивности и постоянные магниты, соединенные одноименным полюсом и закрепленные на штоке с возможностью перемещения внутри катушки, а также тепловой предохранитель-замок.

Недостаток устройства-прототипа заключается в малой вырабатываемой мощности электрического импульса, недостаточной для задействования противопожарных установок, предназначенных для защиты помещений большой площади.

Известны пиротехнические составы для снаряжения катодов тепловых батарей (4), недостатком которых является нестабильность характеристик.

Прототипом заявляемого состава является пиротехнический состав для снаряжения катов генераторов электрического тока, содержащий горючее и окислитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbF₂ - 82,76-94,64 Al - 2,1-5,78 LiF - 3,0-12,0 Недостаток состава-прототипа заключается в том, что он обеспечивает только импульсный режим работы источника тока на его основе из-за образования значительной доли продукта - свинца - с электронной проводимостью. Кроме того, состав-прототип не обеспечивает стабильность характеристик источника тока на его основе, особенно при повышенных начальных температурах и в герметичных объемах, что связано с вытеканием легкоплавкого свинца, образующегося из фторида свинца при сгорании и ослаблением контактов между электродами за счет уменьшения толщины шлаков по сравнению с исходной толщиной детали.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, выражается в повышении мощности электрического импульса, генерируемого этим устройством при повышении стабильности выходных характеристик.

Это достигается тем, что в автономном тепловом пускателе, включающем сигнально-пусковое устройство, в корпусе которого размещена заключенная в магнитопроводном корпусе катушка индуктивности и постоянные магниты, соединенные одноименным полюсом и закрепленные на штоке с возможностью перемещения внутри катушки, согласно изобретению вывод катушки соединен проводниками с электровоспламенителем пиротехнического генератора электрического тока, содержащего аноды и катоды, причем катодная композиция включает магний, оксид меди и асбест.

В предпочтительном варианте исполнения пиротехнический генератор электрического тока собран из параллельно и соосно расположенных катодов и анодов.

Анализ опубликованных источников информации подтвердил неизвестность заявляемого устройства, что свидетельствует о его соответствии критерию патентноспособности.

Существенность отличительных признаков обусловлена следующими факторами: а. Соединение вывода катушки индуктивности с электровоспламенитем пиротехнического генератора электрического тока обеспечивает загорание от воспламенительного импульса анодного и катодного составов одновременно и, главное, обеспечивает резкое усиление импульса электрического тока в результате срабатывания пиротехнического генератора.

б. Соединение в одном устройстве известного сигнально-пускового устройства (3) и пиротехнического генератора и усиление импульса электрического тока стало возможным благодаря использованию специально изобретенному для этого устройства пиротехническому составу, содержащему магний в сочетании с асбестом в качестве горючего и оксида меди в качестве окислителя.

Сочетание компонентов - магний-асбест - позволяет обеспечить требуемую стабильность характеристик генератора тока на их основе, длительность работы, уменьшение времени задержки от воспламенения до начала генерирования электрического тока.

в. В предпочтительном варианте исполнения заявляемого устройства пиротехнические заряды собраны параллельно и соосно, что повышает мощность импульса электрического тока за счет увеличения контактирующих поверхностей и значительно упрощает технологию сборки.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением-составом, заключается в повышении его эффективности, а именно в увеличении длительности работы пиротехнического генератора, повышении стабильности электрических характеристик, уменьшении времени начала генерирования электрического тока от момента воспламенения.

Это достигается тем, что пиротехнический состав для снаряжения катодов генератора, включающий металлическое горючее и окислитель, согласно изобретению содержит дополнительно асбест, в качестве горючего содержит магний, в качестве окислителя содержит оксид меди при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магний - 0,5-20 Оксид меди - 65-97 Асбест - 2,5-15 Отличительными признаками заявляемого состава является содержание в составе асбеста, в качестве металлического горючего содержание магния, в качестве окислителя содержание оксида меди, а также пределы содержания компонентов в составе.

Анализ опубликованных источников информации подтвердил неизвестность заявляемого состава, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности.

При этом асбест известен как связующее вещество в малогазовых нагревательных составах для приведения в действие источников тока (6), в качестве изолирующего слоя между катодом и анодом (7), а также как добавка в нагревательных составах (8).

Существенность отличительных признаков заявляемого состава обусловлена следующим.

Наличие асбеста обеспечивает сохранение толщины и формы исходного образца, что повышает стабильность характеристик источника тока. При содержании асбеста менее 2,5% не обеспечивается прочность пирозаряда, при его содержании более 15% снижается энергетика процесса.

Использование в качестве горючего магния повышает чувствительность к тепловому импульсу, обеспечивает сохранение шлаками размеров и формы образцов, увеличивает стабильность характеристик.

При заявленном соотношении компонентов состава для катода асбест участвует в протекании токопроводных процессов, выполняя, в частности, функции твердого окислителя. Существенность заявляемых пределов содержания компонентов пиротехнического состава подтверждается таблицей 1, из которой следует, что при содержании магния в составе 0,5-20 мас.%, асбеста 2,5-15 мас.%, оксида меди 65-97 мас.%, состав работоспособен и по сравнению с прототипом дает снижение времени задержки до 0,2-0,3 сек и обеспечивает увеличение времени работы до 2-4 сек. Стабильное горение обеспечивается при параллельном и соосном расположении электродов пиротехнического генератора.

Сущность изобретений и их осуществимость иллюстрируется чертежом и примерами исполнения.

На чертеже изображен автономный тепловой пускатель.

В корпусе (1) сигнально-пускового устройства (а) размещены заключенные в магнитопроводном корпусе (2) катушки индуктивности (3) и постоянные магниты (4), соединенные одноименным полюсом и закрепленные на штоке (5) из немагнитного материала с возможностью перемещения внутри катушки индуктивности (3) и удерживаемые заневоленной пружиной (6), размещенные в направляющей втулке (7), на торце которой установлен тепловой предохранитель-замок (8) из материала с памятью формы, а со стороны открытого торца втулка (7) закреплена на корпусе (1) сигнального устройства соосно катушке индуктивности (3). При этом высота катушки не больше длины постоянного магнита. Вывод катушки индуктивности электрическими проводами (9) соединен с электровоспламенителем (10), закрепленным в корпусе (11) пиротехнического генератора электрического тока (б). В корпусе (11) генератора размещен набор анодов (12) и катодов (13), расположенных параллельно и соосно.

При этом катод выполнен из пиротехнической композиции с избытком окислителя (образцы 4-7 таблицы 1), а анод выполнен из пиротехнической композиции, содержащей избыток горючего, например, из циркония, бария хромовокислого, фторида лития и асбеста.

Устройство работает следующим образом.

При возгорании в каком-либо месте защищаемого объекта по достижении температурой окружающей среды заданного значения происходит срабатывание теплового предохранителя-замка. Тепловой предохранитель (8) освобождает шток (5), который под воздействием заневоленной пружины (6) проходит через катушку индуктивности (5) и вырабатывает в ней импульс электрического тока, поступающий по соединительным проводам (9) на электровоспламенитель (10) пироэлектрического генератора. Электровоспламенитель, срабатывая, приводит в действие пиротехнический генератор, который вырабатывает импульс электрического тока заданной мощности.

Осуществимость изобретения-состава подтверждается следующими примерами исполнения.

Для изготовления образцов 1-7 катодов для пиротехнического состава (таблица 1) использовали серийные компоненты - магний по ГОСТ 6001-79, оксид меди по ГОСТ 16539-79, асбест АХО-2 по ТУ 21-22-381. Характеристики компонентов контролировались по ОСТ В-84-2072-83. Составы смешивались до получения однородной массы. Для изготовления анодов использовали композицию из 48% циркония, 32% бария хромовокислого, 10% фторида лития и 10% асбеста. Пиротехнический генератор был собран из параллельно и соосно расположенных катодов и анодов.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Из анализа результатов, приведенных в таблице 1, следует, что пиросоставы 4, 5, 6, 7 работоспособны и стабильно горят. Время задержки их воспламенения до начала генерирования электрического импульса составляет 0,2-0,3 сек, что значительно ниже, чем у прототипа, а время работы составляет 2-4 сек, что значительно превышает время работы прототипа, которое составляет 0,5-0,6 сек.

Осуществимость изобретения-устройства подтверждается следующими примерами исполнения, характеристики которых приведены в таблице 2.

Использование заявляемого АТП, как видно из таблицы 2, позволяет в сотни раз увеличить мощность электрического импульса, генерируемого этим устройством.

Список литературы
1. Ru, патент, 2098157, Мкл. A 62 C 35/00, 1997.

2. Ru, патент, 2101059, Мкл A 62 C 35/00, 1998.

3. Устройство сигнально-пусковое УСП 101. Паспорт 4371-004- 21326303-96. Тверь. 1998 г. Прототип устройства.

4. Шептунов В. Н. "Нагревательные элементы для тепловых батарей". Электротехническая промышленность, 1983, N 5, с. 16-19.

5. Ru, патент, 2022991, Мкл C 06 B 23/00,1994.

6. СССР, авторское свидетельство, 551000, Мкл H 01 M 6/36, 1990.

7. Япония, патент, 50-11054, Мкл H 01 M 6/36, 1975.

8. Япония, патент, 48-14575, Мкл H 01 M 21/114, 1979.

Формула изобретения

1. Автономный тепловой пускатель, содержащий корпус, в котором размещены заключенная в магнитопроводном корпусе катушка индуктивности и постоянные магниты, соединенные одноименными полюсами и закрепленные на штоке с возможностью перемещения внутри катушки индуктивности, и тепловой предохранитель, отличающийся тем, что в нем вывод катушки индуктивности соединен проводниками с электровоспламенителем пиротехнического генератора электрического тока, электроды которого выполнены из катодной и анодной композиции, причем катодная композиция выполнена из смеси, содержащей магний в качестве горючего, асбест в качестве наполнителя и оксид меди в качестве окислителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем пиротехнический генератор собран из параллельно и соосно расположенных катодов и анодов.

3. Пиротехнический состав для снаряжения катодов пиротехнического генератора электрического тока, включающий металлическое горючее и окислитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит асбест, в качестве горючего содержит магний, а в качестве окислителя содержит оксид меди при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний - 0,5 - 20
Асбест - 2,5 - 15
Оксид меди - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3