RU2728303C1 - Heat-resistant initiator - Google Patents

Abstract

FIELD: blasting operations; initiating means.SUBSTANCE: invention relates to initiating means and can be used in blasting operations in order to increase their safety. Heat-resistant initiator consists of a housing accommodating insert of dielectric material. In the insert there is a charge from heat-resistant high-caloric pyrotechnic composition. Between the charge and insert there is an initiator made of nonmetallic high-disperse material pressed to power points.EFFECT: invention increases safety and heat resistance while maintaining high initiating power thereof.4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам инициирования и передачи взрывного импульса, в частности, к средствам воспламенения пиротехнических составов (ПТС) и порохов, в пиротехнических или пороховых источниках давления, применяемых в промышленности. Может быть использовано в нефтегазовой отрасли при использовании зарядов из ПТС и порохов в скважинах на больших глубинах (при воздействии высоких температур и давлений скважинной жидкости) возникает потребность в использовании инициирующих устройств высокой термостойкости с обеспечением герметичности и работающих от простого начального импульса - нагрева электрическим током, луча огня, накола жалом.The invention relates to means for initiating and transmitting an explosive impulse, in particular, to means of ignition of pyrotechnic compositions (PTS) and propellants, in pyrotechnic or powder pressure sources used in industry. It can be used in the oil and gas industry when using charges from PFS and propellants in wells at great depths (when exposed to high temperatures and pressures of the well fluid), there is a need to use initiating devices of high temperature resistance with ensuring tightness and operating from a simple initial impulse - heating by electric current. a ray of fire, impaled with a sting.

Известен электровоспламенитель, описанный в патенте РФ №2563006, МПК F42C 19/12, 10.09.2015. Электровоспламенитель содержит токопроводящие элементы, контактирующий с ними мостик накаливания и нанесенный на мостик накаливания воспламенительный состав, при этом мостик накаливания выполнен в виде слоя из резистивного материала, имеющего удельное сопротивление не менее 5 Ом⋅мм²/м, нанесенного на пластинку из диэлектрического материала, при этом в слое из резистивного материала имеется поперечная выемка - прорезь.Known electric igniter, described in the patent of the Russian Federation No. 2563006, IPC F42C 19/12, 09/10/2015. The electric igniter contains current-conducting elements, a glow bridge in contact with them and an igniting compound applied to the glow bridge, while the glow bridge is made in the form of a layer of resistive material having a resistivity of at least 5 Ohm⋅mm ² / m, applied to a plate of dielectric material, in this case, the layer of resistive material has a transverse recess - a slot.

К недостаткам известного технического решения следует отнести его низкую термостойкость. Термостойкость электровоспламенителя в описанном изобретении составляет ~ 180°С. Она определяется температурой разложения составов, из которого выполнен инициирующий заряд. Использование в качестве диэлектрического материала керамики на основе корунда влечет к отслоению слоя из резистивного материала в связи с плохой адгезией к металлам.The disadvantages of the known technical solution include its low heat resistance. The heat resistance of the electric igniter in the described invention is ~ 180 ° C. It is determined by the decomposition temperature of the compositions from which the initiating charge is made. The use of corundum-based ceramics as a dielectric material leads to delamination of the layer of resistive material due to poor adhesion to metals.

Известно также устройство для инициирования, описанное в патенте РФ №2110038, МПК F42B 3/10, 27.04.1998, содержащее корпус, воспламенительный и инициирующий заряды, выполненные из пиротехнических составов и разделенные не разрушаемой преградой.There is also known a device for initiation, described in the patent of the Russian Federation No. 2110038, IPC F42B 3/10, 04/27/1998, containing a housing, igniting and initiating charges made of pyrotechnic compositions and separated by a non-destructible barrier.

К недостаткам электровоспламенителя следует отнести его низкую термостойкость устаревшую конструкцию мостика накаливания. Термостойкость электровоспламенителя в описанном изобретении составляет ~ 180°С.The disadvantages of the electric igniter include its low temperature resistance, the outdated design of the glow bridge. The heat resistance of the electric igniter in the described invention is ~ 180 ° C.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является поджигающее устройство, описанное в патенте РФ №2252389, МПК F42C 19/12, 20.05.2005. Рассматриваемое устройство содержит корпус, гермоввод со встроенными электровводами, заряд из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава, инициатор, прикрепленный к электровводам.The closest and selected as a prototype is the igniter described in the patent of the Russian Federation No. 2252389, IPC F42C 19/12, 20.05.2005. The considered device contains a housing, a sealed lead-in with built-in electric leads, a charge made of a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition, an initiator attached to the leads.

К недостаткам известного устройства следует отнести:The disadvantages of the known device include:

- низкую стойкость к повышенным температурам ~ 300°С,- low resistance to high temperatures ~ 300 ° С,

- большие токи задействования;- high activation currents;

- ненадежная конструкция мостика накаливания;- unreliable construction of the glow bridge;

- низкая надежность устройства при инерционных воздействиях.- low reliability of the device under inertial influences.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных возможностей с одновременным повышением термостойкости устройства и упрощения его конструкции, при сохранении его высокой инициирующей способности.The object of the invention is to improve the operational capabilities while increasing the thermal resistance of the device and simplifying its design, while maintaining its high initiating ability.

Технический результат заключается в повышении термостойкости, инициирующей способности и надежности воспламенения термостойкого инициирующего устройства за счет использования в его составе термостойких высококалорийных взрывчатых веществ (ВВ) и ПТС с температурой воспламенения более 1000°С. Также использование термостойких высококалорийных ПТС позволяет повысить безопасность изготовления и эксплуатации термостойкого инициирующего устройства с упрощением его конструкции.The technical result consists in increasing the thermal stability, initiating ability and reliability of ignition of a heat-resistant initiating device due to the use in its composition of heat-resistant high-calorie explosives (HE) and PFS with an ignition temperature of more than 1000 ° C. Also, the use of heat-resistant high-calorie PTSs makes it possible to increase the safety of manufacturing and operation of a heat-resistant initiating device with a simplified design.

Указанный технический результат достигается тем, что в термостойком инициирующем устройстве, содержащем корпус, гермоввод со встроенными электровводами, заряд из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава, инициатор, прикрепленный к электровводам, согласно изобретению, корпус оборудован вкладышем из диэлектрического материала, в который установлен заряд из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава, между которыми расположен инициатор, выполненный из прессованного неметаллического высокодисперсного материала, а электровводы выполнены из тугоплавкого токопроводящего материала.The specified technical result is achieved by the fact that in a heat-resistant initiating device containing a housing, a sealed lead-in with built-in electric leads, a charge made of a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition, an initiator attached to the lead-ins according to the invention, the casing is equipped with an insert made of a dielectric material, into which a charge of a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition, between which the initiator is located, made of pressed non-metallic highly dispersed material, and the electric leads are made of refractory conductive material.

Кроме того, инициатор выполнен из прессованного состава на основе углерода.In addition, the initiator is made from a compressed carbon-based composition.

Кроме того, вкладыш выполнен из керамики.In addition, the insert is made of ceramic.

Кроме того, электровводы выполнены из нихрома или вольфрама.In addition, the leads are made of nichrome or tungsten.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.An analysis of the state of the art, carried out by the applicant, including a search for patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention, but the definition from the list identified analogs of the prototype, as the closest analogue in terms of the totality of features, made it possible to identify a set of distinctive features essential in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed object, set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.Consequently, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current legislation.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.To check the compliance of the claimed invention with the condition of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the prior art.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention complies with the “inventive step” requirement.

Изобретение проиллюстрировано на чертеже, гдеThe invention is illustrated in the drawing, where

1 - корпус термостойкого инициирующего устройства;1 - body of a heat-resistant initiating device;

2 - вкладыш из диэлектрического материала;2 - insert made of dielectric material;

3 - заряд из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава;3 - a charge from a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition;

4 - инициатор;4 - initiator;

5 - электровводы.5 - electric leads.

Термостойкое инициирующее устройство состоит из корпуса 1, в который установлен вкладыш 2 из диэлектрического материала, например из керамики, в котором размещен заряд 3 из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава. Между зарядом 3 и вкладышем 2 расположен инициатор 4, прикрепленный к электровводам 5, например, напрессовкой, и выполненный из прессованного неметаллического высокодисперсного материала, например прессованный состав на основе углерода.The heat-resistant initiating device consists of a housing 1 in which an insert 2 made of a dielectric material, for example, a ceramic, is installed, in which a charge 3 of a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition is placed. Between the charge 3 and the insert 2 there is an initiator 4, attached to the electrical leads 5, for example, by pressing, and made of a compressed non-metallic highly dispersed material, for example, a compacted composition based on carbon.

Работа осуществляется следующим образом.The work is carried out as follows.

При подаче токового импульса на электровводы 5 инициатор 4 нагревается и воспламеняет ПТС заряда 3. Продукты горения ПТС находясь в газообразной и твердой фазах, обеспечивают поджигание последующих устройств, содержащих ВВ или ПТС.When a current pulse is applied to the electrical leads 5, the initiator 4 heats up and ignites the PFS of the charge 3. The PFS combustion products being in the gaseous and solid phases provide ignition of subsequent devices containing explosives or PFSs.

Примером конкретного выполнения может являться термостойкое инициирующее устройство, в котором корпус 1 выполнен из нержавеющей стали в виде стакана, с двумя отверстиями под электровводы 5, в который установлен вкладыш 2 из керамики. Поверх электровводов 5 запрессован инициатор 4, выполненный из неметаллического высокодисперсного углеродистого материала (графит). В качестве инициирующего заряда 3 использовался ПТС из оксида меди (CuO) и алюминия (Al) с плотностью запрессовки 1,0-1,8 г/см³. Верхняя часть запрессованного состава покрыта лаком. Электровводы 5 выполнены из тугоплавкого материала, например вольфрама или нихрома. При сопротивлении инициатора 4, равном 3 Ом при подаче напряжения U=30 B (I=10A) время работы термостойкого инициирующего устройства составляет t_p=20 мс.An example of a specific embodiment can be a heat-resistant initiator, in which the body 1 is made of stainless steel in the form of a glass, with two openings for the electrical leads 5, in which the ceramic insert 2 is installed. An initiator 4 made of non-metallic highly dispersed carbonaceous material (graphite) is pressed over the electrical leads 5. PTS made of copper oxide (CuO) and aluminum (Al) with a pressing density of 1.0-1.8 g / cm ^{3 was} used as an initiating charge ³ . The upper part of the pressed compound is varnished. Electric leads 5 are made of refractory material, such as tungsten or nichrome. With the resistance of the initiator 4 equal to 3 Ohm when the voltage is applied U = 30 V (I = 10A), the operating time of the heat-resistant initiator is t _p = 20 ms.

Использование данного изобретения позволит повысить эффективность задействования, безопасность и надежность термостойкого инициирующего устройства на основе инициатора из прессованного неметаллического материала и диэлектрического вкладыша.The use of this invention will improve the efficiency, safety and reliability of a heat-resistant initiator device based on an initiator made of a compressed non-metallic material and a dielectric insert.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способность обеспечения достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».For the claimed invention in the form as it is described in the claims, the possibility of its implementation using the above-described design solutions and the ability to ensure the achievement of the specified technical result are confirmed. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (4)

1. Термостойкое инициирующее устройство, содержащее корпус, гермоввод со встроенными электровводами, заряд из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава, инициатор, прикрепленный к электровводам, отличающееся тем, что корпус оборудован вкладышем из диэлектрического материала, в который установлен заряд из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава, между которыми расположен инициатор, выполненный из прессованного на электровводы неметаллического высокодисперсного материала, а электровводы выполнены из тугоплавкого токопроводящего материала.1. A heat-resistant initiating device containing a housing, a sealed lead-in with built-in electric leads, a charge made of a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition, an initiator attached to the leads, characterized in that the casing is equipped with an insert made of a dielectric material, in which a charge of a heat-resistant high-calorie pyrotechnic composition is installed, between which an initiator is located, made of a non-metallic highly dispersed material pressed onto the electric leads, and the electric leads are made of a refractory conductive material. 2. Термостойкое инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что инициатор выполнен из прессованного состава на основе углерода.2. A heat-resistant initiating device according to claim 1, characterized in that the initiator is made of a compressed composition based on carbon. 3. Термостойкое инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что вкладыш выполнен из керамики.3. A heat-resistant initiator according to claim 1, characterized in that the insert is made of ceramic. 4. Термостойкое инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что электровводы выполнены из вольфрама или нихрома.4. A heat-resistant initiator according to claim 1, characterized in that the leads are made of tungsten or nichrome.

Images