Импульсный пускатель

Изобретение относится к устройствам преобразования химической энергии экзотермических композиций в электрическую, а более конкретно, к резервным первичным источникам электрического тока одноразового действия, предназначенным для работы в режиме ожидания для задействования и автономного кратковременного питания бортовой аппаратуры, приборов и устройств, используемых в системах автоматики, в том числе для включения аэрозольных генераторов пожаротушения, аварийной сигнализации, блокировки и т.д. Импульсный пускатель содержит электротехнический преобразователь с инициирующим элементом, укрепленным на подпружиненном штоке, в кольцевой проточке противного конца которого размещена стопорная скоба из материала с термомеханической памятью формы, опирающейся на дно коаксиального корпуса, жестко связанного с преобразователем. Согласно изобретению электротехнический преобразователь выполнен в виде пиротехнической батареи электрического тока, а инициирующий элемент представляет собой накольное жало, соосно которому в сопловой монтажной втулке установлен капсюль-воспламенитель. Предложенное техническое решение характеризуется компактной и простой конструкцией, обеспечивает высокую надежность и быстродействие импульсного пускателя. 1 ил.

 

Уровень данной области техники характеризует тепловое релейное устройство, описанное в патенте RU №101930 U1, А62С 35/00, 2010 г., которое содержит термоколбу (чувствительный элемент), смонтированную в корпусе между упорной втулкой и фиксатором, установленным на штоке переключателя, нагруженного пружиной и оснащенного дисковым толкателем для взаимодействия с клеммами, которые связаны через токовую батарею с электровоспламенителем генератора пожаротушения.

Особенностью этого устройства является то, что наполненная глицерином, имеющим высокий коэффициент теплового расширения, колба посредством регулировочного винта опирается на шток переключателя, смонтированного с возможностью продольного перемещения относительно клемм, закрепленных в направляющей.

От превышения заданного уровня температуры среды давлением расширяющегося глицерина стеклянная колба разрушается, освобождая шток, который под действием пружины перемещается на ее место. При этом дисковый толкатель замыкает клеммы, в результате чего энергосодержащая батарея подсоединяется к электровоспламенителю генератора, который запускается в работу по назначению.

Недостатком описанного устройства является высокая хрупкость стеклянной колбы, которая может разрушиться при наладке или случайно в служебном охранении, что приведет к несанкционированному запуску огнетушащего генератора.

Более совершенным является импульсный пускатель по патенту RU 35724, А62С 35/00, 2004 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве ближайшего аналога предложенному импульсному пускателю.

Известный импульсный пускатель содержит катушку индуктивности (электротехнический преобразователь электромагнитной индукции в электрический сигнал), взаимодействующую с постоянными магнитами, закрепленными на подпружиненном штоке, который застопорен в коаксиальном корпусе посредством теплового спускового элемента.

Особенностью известного пускателя является выполнение теплового спускового элемента в виде разомкнутого кольца из материала с термомеханической памятью формы, который в качестве стопорной вилки установлен в проточке штока, опираясь на дно трубчатого корпуса.

Раствор стопорной вилки подобран под диаметр проточки штока, а при технологической термодинамической переработке полуфабриката был гарантированно больше диаметра штока.

При пожаре температура в помещении поднимается и, когда достигает установленного уровня, срабатывает, расширяясь, стопорная вилка, раствор которой занимает положение, согласно форме памяти. При этом вилка выходит из геометрического замыкания с головкой штока, который под действием сил упругости пружины перемещается в сторону катушки индуктивности.

При движении постоянных магнитов, закрепленных на конце штока, внутри катушки, в ней вырабатывается импульс тока, который передается на инициирование воспламенителя пиротехнического заряда в генераторе, при горении которого образуется функциональный аэрозоль для объемного тушения пожара в закрытом помещении.

Недостатком известного импульсного пускателя является слабый и непродолжительный электрический сигнал управления, генерируемый в электротехническом преобразователе, составленном из подвижных постоянных магнитов - катушки индуктивности, которая требует обязательного технического обслуживания, периодического осмотра и контроля для гарантированной работоспособности при относительно высокой стоимости.

Генерированный токовый сигнал для практического использования в качестве запускающего импульса необходимо дополнительно усилить, особенно для запуска в работу группы генераторов расчетного количества для создания в охраняемом помещении требуемой концентрации ингибиторов горения, обеспечивающей гарантированное подавление очагов возгорания.

Таким образом, известный импульсный пускатель без дополнительного усилителя не пригоден для запуска комплексной противопожарной системы, включающей распределенные генераторы функционального аэрозоля, светозвуковой сигнализации оповещения, приводы задвижек стеновых проемов и приборных отсеков, насосов спреерных завес и прочее.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование известного автономного пускателя, компактного, функционально простого и надежного, характеризующегося быстродействием и генерирующего мощный и продолжительный электрический сигнал управления, достаточный для автоматического запуска комплексной системы пожаротушения.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном импульсном пускателе, содержащем электротехнический преобразователь с инициирующим элементом, укрепленным на подпружиненном штоке, в кольцевой проточке противного конца которого размещена стопорная скоба из материала с термомеханической памятью формы, опирающейся на дно коаксиального корпуса, жестко связанного с преобразователем, согласно изобретению электротехнический преобразователь выполнен в виде пиротехнической батареи электрического тока, а инициирующий элемент представляет собой накольное жало, соосно которому в сопловой монтажной втулке установлен капсюль-воспламенитель.

Отличительные признаки предложенного технического решения, компактной и простой конструкции, обеспечили высокую надежность и быстродействие импульсного пускателя, генерирующего амперный продолжительный электрический сигнал, пригодный для управления группой исполнительных устройств, преимущественно огнетушащих генераторов, средств информации и сигнализации.

Выполнение электротехнического преобразователя в виде пиротехнической батареи электрического тока обеспечивает быстродействие генерирования электрического сигнала большой амплитуды и продолжительности, который расширяет технологические возможности пускателя по запуску разнообразных автономно действующих средств и устройств.

Выполнение электротехнического преобразователя в виде пиротехнической батареи электрического тока обеспечило генерирование мощного и продолжительного электрического импульса управления, что принципиально расширяет технологические возможности по запуску и электропитанию всего комплекса системы генераторов пожаротушения.

Батарея электрического тока представляет собой набор из последовательно включенных элементарных ячеек, каждая из которых содержит пластинчатые пиротехнические анод и катод, примыкающих друг к другу и с внешних сторон снабженных тоководами.

Установлено, чем больше источников тока в батарее, тем меньше время выхода на режим, больше длительность работы и меньше скорость снижения электрических параметров по времени действия.

Так, батарея из четырех пиротехнических ячеек в течение 0,40 с генерирует электрический ток больше 0,5 А на нагрузке 4 Ом. Общая длительность генерируемого тока составляет 5-8 с при времени выхода на режим после одновременного воспламенения пиротехнических электродов и их сгорания 0,2 с.

Выполнение инициирующего элемента в виде накольного жала, установленного на торце штока так называемого стреляющего механизма, взаимодействующего со штатным капсюлем-воспламенителем, повышает быстродействие по передаче теплового импульса, одномоментно поджигающего пиротехнические электроды элементарных гальванических ячеек, при совместном их горении с сопутствующим расплавлением структурного общего электролита, что обеспечивает ионную проводимость между анодом и катодом по электрохимическому механизму преобразование химической энергии в электрическую.

Высокое быстродействие и параметры генерируемого электрического тока позволяют обеспечить автоматическое задействование и электропитание системы параллельно действующих генераторов огнетушащего аэрозоля, средств сигнализации и оповещения, приводов заслонок в проемах охраняемого помещения и другого вспомогательного оборудования.

Размещение капсюля-воспламенителя в сопловой втулке, направленной на пиротехническое снаряжение батареи электрического тока, создает обтекание форсом пламени пиротехнических пластин батареи по всей поверхности горения, интенсифицируя тем самым запуск процесса генерирования электроэнергии.

Сопловая втулка, стационарно закрепленная на кожухе пиротехнической батареи, дополнительно служит в качестве монтажной опоры для теплового спускового механизма, образуя конструкцию импульсного пускателя как единство формы и функции.

Автоматическое действие стреляющего механизма импульсного пускателя при срабатывании стопора, имеющего термомеханическую память формы, обеспечивает автономный запуск батареи электрического тока и связанных с ней исполнительных устройств.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, то есть получена не сумма эффектов, а новый сверхэффект суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен автономный импульсный пускатель по изобретению, имеющий чисто иллюстративную цель и не ограничивающий объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.

Предложенный импульсный пускатель содержит электротехнический преобразователь 1, выполненный в виде пиротехнической батареи, генерирующей электрический сигнал управления, на которой смонтировано тепловое спусковое устройство 2, жестко связанные между собой посредством монтажной сопловой втулки 3.

В корпусе 4 устройства 2 коаксиально расположен нагруженный пружиной 5 шток 6, который застопорен в крайнем верхнем по чертежу положении посредством скобы 7 из никелида титана - материала с термомеханической памятью формы. Концы стопорной скобы 7, которая опирается на дно корпуса 4, геометрически замкнуты с кольцевой проточкой 8, формирующей головку 9 штока 6.

Зазор между концами стопорной скобы 7 выполнен гарантированно меньшим диаметра штока 6 и его головки 9. На технологическом переходе формирования полуфабриката скобы 7 этот зазор заметно превышает диаметр штока 6, что фиксируется памятью формы материала при температуре не упругого деформирования скобы 7.

На нижнем торце штока 6 закреплено накольное жало 10, соосно которому установлен в сопловой втулке 3 штатный капсюль-воспламенитель 11.

Сопло 12 втулки 10 направлено на пиротехническое снаряжения батареи 1, которая составлена из последовательно подсоединенных между собой элементарных ячеек, включающих пластинчатые пиротехнические анод 13 и катод 14, примыкающие между собой, которые оснащены тоководами 15 и 16 соответственно.

Электроды 13 и 14, в порах которых помещен общий структурный электролит (фторид лития), выполнены пластинчатыми при толщине катода 14 на треть больше толщины пластины анода 13.

Примером массового содержания компонентов в пиротехнических композициях электродов 13, 14, изготовленных по шликерной технологии в форме пластин из пиротехнических составов, может служить их оптимизированное соотношение соответственно (мас. %):

анод 13

цирконий (Zr)	40-50
барий хромовокислый (BaCrO4)	35-45
фторид лития (LiF)	15-20
асбест	3-5

катод 14

цирконий (Zr)	25-30
оксид меди (CuO)	60-75
фторид лития (LiF)	6-10
асбест	3-5

Функционирует предложенный импульсный пускатель следующим образом.

При возникновении пожара в охраняем помещении, когда температура окружающей среды достигает установленного уровня, стопорная скоба 7 разжимается в исходное технологическое положение согласно памяти формы и выходит из геометрического замыкания с канавкой 8 штока 6, освобождая его головку 9.

Под действием сил упругости пружины 5 шток 6 резко перемещается вниз, где жало 9 накалывает капсюль-воспламенитель 11.

При срабатывании капсюля-воспламенителя 11 формируется мощный огневой форс, который, расширяясь в сопле 12 втулки 3, поступает внутрь батареи 1, где поджигает пиротехнические пластины 13, 14, горящие совместно.

При горении пиротехнических анодной и катодной пластин 13, 14 расплавляется общий электролит (FLi), обеспечивая между ними ионную проводимость.

В пластине анода 13 происходит электрохимическое окисление циркония, а в пластине катода 14 - электрохимическое восстановление меди.

При взаимодействии с расплавленным электролитом в электрической цепи анод 13 - токовод 15 - реактивное сопротивление цепи - токовод 16 - катод 14 генерируется электрический ток и на полюсах батареи 1 появляется потенциал напряжения, передаваемый на исполнительные устройства и механизмы.

Электротехнические характеристики генерируемого токового сигнала кратно выше, чем у известных аналогов.

Импульсный пускатель по изобретению характеризуется быстродействием, стабильностью и надежностью функционирования, простой компактной конструкцией, которая автономно срабатывает автоматически при заданной температуре окружающей среды, не требует профилактических осмотров, наладки и профилактики за продолжительный срок эксплуатации по охранению закрытых объемов.

Испытания опытных образцов пускателей по изобретению подтвердили достижение электротехнических токовых параметров и положительных качеств для приоритетного применения на практике.

Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия импульсного пускателя, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по электротехническому оборудованию.

Изготовление автономного импульсного пускателя возможно на действующем электромеханическом производстве серийно.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.

Импульсный пускатель, содержащий электротехнический преобразователь с инициирующим элементом, укрепленным на подпружиненном штоке, в кольцевой проточке противного конца которого размещена стопорная скоба из материала с термомеханической памятью формы, опирающейся на дно коаксиального корпуса, жестко связанного с преобразователем, отличающийся тем, что электротехнический преобразователь выполнен в виде пиротехнической батареи электрического тока, а инициирующий элемент представляет собой накольное жало, соосно которому в сопловой монтажной втулке установлен капсюль-воспламенитель.