элемент зажигания/запала с расположенным на чипе мостом зажигания

Формула изобретения

1. Элемент зажигания/запала с корпусом, к которому подведены соединительные электрические линии, соединенные с расположенным на чипе мостом зажигания, на который нанесен, по меньшей мере, один воспламеняющийся состав, при этом соединительные электрические линии представляют собой стержни, пропущенные через стеклянные проходные изоляторы в корпус, основание корпуса представляет собой металлический кожух, который имеет полости, в которые встроены стеклянные проходные изоляторы, отличающийся тем, что металлический кожух соединен геометрическим замыканием с пластмассовым кожухом, который покрывает изнутри наружную стенку корпуса и охватывает выступающие концы стержней, металлический кожух на своем обращенном к воспламеняющемуся составу конце имеет участок меньшего диаметра с кольцевым пазом, причем в этом пазу выполнены, по меньшей мере, две прорези к полостям поверх стеклянных проходных изоляторов.

2. Элемент зажигания/запала по п. 1, отличающийся тем, что корпус охватывает пластмассовый кожух и металлический кожух, при этом он соединен с нижней частью металлического кожуха посредством закатки и заливочной массы.

3. Элемент зажигания/запала по п. 1 или 2, отличающийся тем, что чип расположен на металлическом кожухе.

4. Элемент зажигания/запала по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что чип имеет направляющую поверхность с нанесенным на ней, по меньшей мере, одним резисторным сопротивлением, которое с помощью лазерных прорезов в проводящей поверхности отделено от проводящей поверхности таким образом, что образован, по меньшей мере, один мост зажигания с требуемыми величинами сопротивления.

5. Элемент зажигания/запала по п. 4, отличающийся тем, что резисторное сопротивление и соответственно мост зажигания выполнен из экзотермически реагирующего материала, такого, как например, магний, или цирконий, или их сплавы.

6. Элемент зажигания/запала по п. 5 или 6, отличающийся тем, что обратная сторона чипа металлизирована и тем самым чип в совокупности с проводящей поверхностью на передней стороне образует конденсатор, который подключен параллельно к взрывной цепи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается элемента зажигания/запала, выполненного согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Из патентной заявки DE 3883266 Т2 известен блок зажигания для срабатывания детонаторов. Блок зажигания состоит из головки зажигания, приводимой в действие электричеством, или плавкой головки, источника тока, соединенного с головкой зажигания посредством коммутационного устройства, и электронного блока. Электронный блок имеет, по меньшей мере, один чип, изготовленный из полупроводникового материала и оснащенный микровыключателем. На поверхности чипа расположена головка зажигания, или плавкая головка. Воспламеняющийся состав нанесен непосредственно на мост зажигания.

В основу изобретения положена задача создания элемента зажигания/запала, выполненного согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения и который благодаря своей компактной конструкции мог бы иметь универсальное применение и в котором при воспламенении элемента зажигания/запала был бы исключен неконтролируемый выброс газов.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что:

- соединительные линии выполнены в виде стержней (пинов), пропущенных через стеклянный проходной изолятор в корпус;

- основание корпуса представляет собой металлический кожух, и этот металлический кожух имеет отверстия, в которые встроены стеклянные проходные изоляторы;

- металлический кожух соединен с геометрическим замыканием с пластмассовым кожухом, который покрывает изнутри наружную стенку корпуса и охватывает выступающие концы стержней.

Принцип действия элемента зажигания/запала следующий: при подаче электрического напряжения на оба пина ток проходит через элемент зажигания/запала и электрическая энергия превращается в тепловую энергию; мост зажигания нагревается. Нанесенный на мост зажигания воспламеняющийся состав тем самым инициируется и под действием давления таза, образующегося при преобразовании воспламеняющегося состава, основание корпуса, подвергающееся давлению, вскрывается. Через это отверстие горячие газы и частицы, предназначенные для зажигания подключенного заряда, имеют возможность выхода.

Для долговечного и прочного соединения пластмассового кожуха с металлическим кожухом последний, в большинстве случаев, имеет на своем конце со стороны воспламеняющегося состава участок меньшего диаметра с кольцевым пазом. В этом пазу проделаны по меньшей мере две прорези к полостям поверх стеклянных проходных изоляторов. При формовании пластмассового кожуха он охватывает металлический кожух в области уменьшенного диаметра и пластмасса проникает через паз и прорези в полости, полностью заполняя их поверх стеклянных проходных изоляторов. Тем самым достигается оптимальное соединение. Корпус выполнен в виде гильзы, причем металлический кожух образует нижнюю опорную плиту. Корпус при этом в большинстве случаев охватывает пластмассовый кожух и металлический кожух и соединяется с нижней частью металлического кожуха посредством закатки и заливочной массы.

В большинстве вариантов выполнения чип расположен на металлическом кожухе.

Согласно изобретению чип имеет на своей передней стороне направляющую поверхность с нанесенным на ней, по меньшей мере, одним резисторным сопротивлением, которое посредством лазерных прорезей, выполненных в направляющей поверхности, отделено от направляющей поверхности таким образом, что получается, по меньшей мере, один мост зажигания с требуемыми величинами сопротивления. Лазерные прорези способствуют изъятию определенных отдельных участков направляющей поверхности.

Для обеспечения процесса зажигания/запала для моста зажигания целесообразно применять материал, вызывающий при зажигании экзотермическую реакцию. Для этого пригодны, например, магний или цирконий или их сплавы. Преимущество этого в том, что воспламеняющийся состав не должен быть механически жестко напрессован на мост зажигания, поскольку мост зажигания после инициации сам вызывает экзотермическую реакцию.

Такая конструкция позволяет избежать нежелательного срабатывания, вызванного помехами, например, таким, как высокочастотное излучение и т.д., это обеспечивается подключением конденсатора параллельно запальной цепи. Из этих соображений обратная сторона чипа обычно металлизируется, так что чип в совокупности с направляющей поверхностью на передней стороне образует конденсатор, и этот конденсатор подключен параллельно к цепи зажигания. Конечно, на чипе могут быть также дополнительно расположены прочие электронные элементы, такие как сопротивления, катушки, конденсаторы и т.д.

Прочие особенности изобретения станут ясны из чертежей, описанных ниже. На них показано:

фиг.1 - описываемый в изобретении элемент зажигания/запала в разрезе;

фиг. 2 - металлический кожух со встроенным пином в разрезе (фиг.2а) и в положении (фиг. 2b), повернутом на 90^o по отношению к показанному на фиг.2а положению;

фиг.3 - горизонтальная проекция чипа;

фиг. 4 - металлический кожух с присоединенным чипом в разрезе (фиг.4а) и вид сверху (фиг.4b).

фиг.1 показывает элемент зажигания/запала в целом, в продольном разрезе. В гильзообразном корпусе 1 в качестве опорной плиты расположен металлический кожух 7, через который пропущены стержни или пины 5, являющиеся соединительными линиями. Металлический кожух 7 имеет также полости 8, в которые вставлены стеклянные проходные изоляторы 6, через которые пропущены стержни 5. Каждый из стеклянных проходных изоляторов 6 изолирует стержни 5 от металлического кожуха 7. Мост зажигания элемента зажигания/запала расположен на чипе 2, который находится на металлическом кожухе 7. Чип 2 подробно описывается ниже. Стержни или пины 5 подведены к чипу 2 и даже несколько выступают за него. Посредством пайки или микросварки стержни 5 электрически соединены с чипом 2. Пластмассовый кожух 9 путем геометрического замыкания соединен с металлическим кожухом 7 и полностью покрывает изнутри наружную стенку корпуса 1. Внутри пластмассового кожуха выполнена сужающаяся полость 16, повторяющая форму бутылочного горлышка, на нижнем конце которой находится чип 2. На чип 2 или на мост зажигания нанесен воспламеняющийся состав 4а и над ним второй воспламеняющийся состав 4b. На верхней стороне корпуса 1 имеется утоньшение - место принудительного вскрытия. Посредством закатки 21 и заливочной массы 12 корпус 1 в нижней части соединен с металлическим кожухом 7. Элемент зажигания/запала является компактным блоком, устойчивым против механических, термических и погодных воздействий. Таким образом, элемент зажигания/запала чрезвычайно надежен. Из-за металлической окантовки на корпусе 1 и дополнительно нанесенной заливочной массы 12, а также герметичного стеклянного проходного изолятора элемент зажигания/запала абсолютно герметичен. Для повышения механической прочности поверхность воспламеняющегося состава 4 может быть дополнительно защищена покрытием 18, если это требуется.

Воспламеняющийся состав 4а, 4b может быть нанесен как в сухом, так и в жидком состоянии с последующей сушкой. Какой способ будет выбран, зависит от типа состава и связанного с ним экономически выгодного способа нанесения.

Типы и количество состава зависят от конкретного случая применения и могут соответствующим образом варьироваться. Вполне возможно также заполнение элемента зажигания/запала составом только одного типа. Преимущество состоит в том, что расходы при этом меньше, чем при нанесении составов двух типов 4а,4b.

Существенным признаком является соединение с геометрическим замыканием пластмассового кожуха 9 с металлическим кожухом 7. Это особенно хорошо иллюстрируют фиг.2а, фиг.2b, демонстрирующие металлический кожух 7 с встроенными в него через стеклянные проходные изоляторы 6 стержнями 5. Стержни 5 электрически изолированы от металлического кожуха 7 посредством стеклянных проходных изоляторов 6 или стеклянной вставки и, таким образом, непроницаемы для влаги при складировании и предотвращают утечку газов при воспламенении элемента зажигания/запала.

Для соединения с геометрическим замыканием металлический кожух 7 имеет на своем конце со стороны воспламеняющегося состава (на фиг.2 не показано) участок меньшего диаметра с кольцевым пазом 10. В этом пазу 10 проделаны по меньшей мере две прорези 11 к полостям 8 поверх стеклянных проходных изоляторов 6.

Таким образом, пластмасса пластмассового кожуха может проникать вдоль вытянутой стенки 19 в паз 10 и оттуда через прорези 11 в полости 8 и заполнять их. Фиг. 1 показывает результат, а именно чрезвычайно крепкое и долговечное и притом герметичное соединение пластмассового кожуха 9 с металлическим кожухом 7.

Верхняя сторона металлического кожуха 7 и стержни 5 должны быть устроены так, чтобы чип 2 мог продолжительное время находиться под током.

Это, например, слой олова на стержнях 5, если контакт с чипом 2 осуществляется посредством пайки, или слой золота на стержнях 5, если соединение с чипом изготовлено посредством микросварки.

Фиг. 3 показывает горизонтальную проекцию чипа 2. Чип 2 имеет в качестве наружной поверхности золотой слой 13. Полукруглые вырезы 20 служат для охвата стержней 5, соединенных с золотым слоем 13. В поперечном направлении на поверхность нанесено резисторное сопротивление 14. Посредством лазерных прорезей 15 это резисторное сопротивление 14 так отделено от золотого слоя 13, что создается только один мост зажигания.

Лазерная прорезь 15 может быть выполнена на мост зажигания различными способами, что позволяет выбрать наиболее экономичный способ изготовления. На практике это необходимо, поскольку тем самым возможна реализация различных электрических функциональных характеристик. Прочими параметрами для обеспечения функциональных возможностей для требуемых рабочих характеристик являются:

- толщина слоя;

- материалы, которые в основном наносятся в процессе напыления.

Резисторное сопротивление 14 и вместе с ним мост 3 зажигания в особом исполнении состоит из экзотермически реагирующего материала, как, например, магний или цирконий или их сплавы.

Возможность избежать нежелательного срабатывания из-за помех, например высокочастотного излучения и т.д., может быть обеспечена изготовлением чипа 2 в виде конденсатора, который подключен параллельно запальной цепи. Это может быть достигнуто благодаря тому, что обратная сторона чипа 2 соответствующим образом металлизируется.

Фиг. 4 показывает блок металлического кожуха 7 с встроенными стержнями 5 и присоединенным чипом 2 в разрезе (фиг.4а) и виде сверху (фиг.4b). В этой конфигурации чип 2 электрически соединен со стержнями 5 посредством пайки. Как видно из чертежа, чип 2 расположен плоско на поверхности металлического кожуха 7 и имеет два полукруглых выреза 20, в которые плотно входят стержни 5. Тем самым может быть достигнута как фиксация элементов во время монтажа, так и последующее надежное электрическое соединение. Соединение может осуществляться посредством пайки, микросварки или другим подходящим способом.