一种耐高温、耐高压点火器的制作方法

本发明属于火工品技术领域，涉及一种点火器。

背景技术：

点火器是将电能转化为化学能，实现点火或输出一定能量的火工品，其结构较简单，一般外壳和插针均采用能与玻璃粉封接在一起的玻封合金材料加工，采用储能焊接桥丝或桥片，再装涂点火药来实现点火功能。

现有的点火器一般都是在桥丝或桥片上涂覆参有粘合剂的引火药(起爆药)，当给桥丝或桥片通电时，达到引火药的发火点时，引火药作用，再引燃主装药起到点火作用。而往往粘合剂不能耐高温，在200℃左右就会分解，这样一来，引燃药就会分解，失去点火作用。点火器在承压方面，一般均是通过玻璃与金属的封接长度来保证内部承受的压力，但对该点火器需要承受79MPa的压力而不泄漏的问题，只通过玻璃与金属的封接长度是不能解决耐压问题的。这种点火器目前能够承受的压力一般不超过30MPa，使用温度范围一般在-50℃～70℃。

目前，国家正在研发第三代核电技术“非能动型压水堆核电技术”，就是在原来核电技术基础上增加了安全装置——爆破阀，爆破阀内部装有含能材料推进剂，工作时通过点火器来实现点火功能。由于是核电环境，因此点火器必须长时间暴露在高温(最高温度267℃)、辐射等恶劣环境中，同时点火器作用后要能够承受爆破阀内高达79MPa的高压而不出现泄漏的要求。目前点火器在耐压和耐高温设计上满足不了这么苛刻的要求，需要开发一种能够耐高温、耐高压点火器用于核电等特殊领域。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种耐高温、耐高压点火器，只在桥丝上压装耐高温的药剂直接作为输出装药，避免采用任何粘合剂，来保证其耐高温的性能，同时在设计中采用耐压能力强的陶瓷作为装药室，再加上一定长度玻璃与金属的封接来提高耐压性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐高温、耐高压点火器，包括外壳、插针、密封垫、装药室、桥丝、点火药、密封盘和密封片。

所述的外壳采用不锈钢OCr18Ni9制备，中心开有台阶孔，台阶孔两端的直径大于中段直径；所述的插针采用铁镍封接合金4J50制备，采用铁封玻璃烧结形成电极塞，安装在台阶孔中段；所述的插针与外壳之间的间隙为0.315mm；插针与外壳通过玻璃封接长度为6.09mm；所述的装药室采用硅酸铝陶瓷制备，采用固化胶将装药室粘结在台阶孔一端，插针穿过装药室底部，插针端面与装药室内端面平齐；所述的桥丝选用直径不小于0.50mm的镍铬电阻合金丝6J20制作，桥丝焊接在两根插针的端面之间；锆系点火药装填在装药室内，直接压装在桥丝上；采用压敏胶带作为密封盘将装药室的输出端密封；采用不锈钢的密封片将安装了装药室的外壳台阶孔端面密封。

本发明的有益效果是：

本发明在设计上采用不锈钢0Cr18Ni9材料代替铁镍封接合金棒4J29作为外壳材料，提高了点火器的壳体强度，同时也保证了外壳的防腐性能。

本发明在设计上采用铁镍封接合金4J50代替铁镍钴玻封合金丝4J29作为插针材料，客服了铁镍钴玻封合金丝4J29中因含有金属钴在空气中易被腐蚀的缺点，大大提高了点火器的贮存寿命和应用领域。

本发明在设计上采用无锡储能焊方式，选用耐高温的药剂和耐高温密封胶，保证了其耐267℃高温的性能。

本发明在设计上选用承压能力强的硅酸铝陶瓷作为药室，同时合理设计插针与外壳之间的间隙及封接长度，采用能与不锈钢0Cr18Ni9材料和铁镍封接合金4J50实现良好封接的铁封玻璃粉，保证了其能承受79MPa的高压要求。

本发明采用激光脉冲焊接方式代替以往收口涂胶密封方式，使点火器的密封性从10^-3cm³/s提高到10^-8cm³/s。

本发明采用直径较粗的桥丝，选用钝感药剂实现了高钝感起爆技术，从1A1W5min不发火提升到1.5A2.25W5min不发火水平。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是点火器外壳的结构示意图；

图3是点火器插针的结构示意图；

图4是点火器密封垫的结构示意图；

图5是点火器的陶瓷装药室结构示意图；

图6是点火器的密封片结构示意图；

图中，1-外壳，2-插针，3-密封垫，4-玻璃粉，5-陶瓷装药室，6-密封胶，7-桥丝，8-点火药，9-密封盘，10-密封片，101-台阶孔，102-圆形孔，103-外螺纹，104-六方扳手，105-中心圆孔，106-圆形孔，301-中心圆孔，501-通孔，502-壁厚，503-台阶孔，1001-泄压槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提供的一种耐高温、耐高压点火器，根据发火电流(直流3.7A)的具体要求设计为桥丝式结构，在外壳和插针选用上均有技术创新，外壳采用不锈钢OCr18Ni9而不是常用的铁镍封接合金棒4J29，插针采用铁镍封接合金4J50不用铁镍钴玻封合金丝4J29，通过选用热膨胀系数与不锈钢OCr18Ni9和铁镍封接合金4J50接近的铁封玻璃烧结在一起，通过合理设计插针与外壳之间的间隙为0.315mm，确保了点火器的防静电要求，插针与外壳通过玻璃封接长度设计为6.09mm，保证了点火器的密封性。同时选用耐承压性能好的硅酸铝陶瓷作为装药室来保证其良好的耐压性能。选用耐高温的固化胶将装药室粘结在壳体内，并使两根插针穿过陶瓷装药室的小孔，在车床上将突出陶瓷装药室内端面的两根插针车到与陶瓷装药室内端面平齐。选用直径不小于0.50mm的镍铬电阻合金丝6J20作为桥丝，采用无锡储能焊接方式，将桥丝与两根4J50的插针端面焊接在一起。保证在给桥丝通3.7A的直流电流后，桥丝生产热量，使涂覆在桥丝上的点火药发火。点火药需用能耐400℃以上的锆系点火药，并采用直接压装方式，避免使用任何不耐高温的粘合剂来保证其良好的耐高温性能。同时在输出端将不锈钢盖片通过激光脉冲焊接方式与外壳密封在一起，保证点火器的良好的密封性能。

如图1所示，本实施例所述的耐高温、耐高压点火器包括外壳1、插针2、密封垫3、玻璃粉4、陶瓷装药室5、密封胶6、桥丝7、点火药8、密封盘9和密封片10。

如图2所示，点火器外壳设计为圆柱体结构，其上开有用于装密封片实现激光密封的台阶孔101和用于放置装药室的圆形孔102，外螺纹103用于点火器的安装，还设计有六方扳手104，用于点火器安装，中心圆孔105一端直径大，一端直径小，用于和插针进行玻璃封接，还设计为内壁刻键槽的圆形孔106。

选用不锈钢材料作为点火器的外壳1的材料，采用不含金属钴的铁镍封接合金作为点火器的电极插针2的材料，将两个插针装入外壳的中心圆孔105内，通过模具定位保证尺寸，再选用和不锈钢与插针材料热膨胀系数接近的玻璃粉进行烧结，使其成为一体结构。

如图3所示，点火器插针的材料为铁镍封接合金4J50，该材料不含金属钴，可避免在空气等环境中腐蚀氧化，设计为圆柱体，一端设计为球头状。

如图4所示，所述的密封垫为硅橡胶材料，设计有两个中心通孔301，装到两根插针上，起到保护插针的作用，同时对对接的电连接器起到缓冲的作用。

如图5所示，点火器的陶瓷装药室，材料为硅酸铝陶瓷，该材料与氧化铝陶瓷相比，具有很好的耐压性能和耐温性能。陶瓷装药室设计为圆柱体，一端设计有两个通孔501，用于装配插针，另一端设计为台阶孔503，用于装点火器，侧壁设计有一定的壁厚502。通过使用高温密封胶将其粘贴在外壳的内孔102内。

所述的桥丝材料为镍铬电阻合金丝6J20，先通过模具将陶瓷装药室内孔端面的突出底端面的插针打磨平后通过储能焊接将桥丝焊接在两个插针端面，再将点火药8直接压装在桥丝上，再将乙烯基材料的压敏胶带封贴在陶瓷装药室端面，对药剂进行密封。

如图6所示，所述的点火器密封片10为不锈钢材料，设计为圆形，中心设计有泄压槽1001，当点火药被点燃后，其压力冲破密封片的泄压槽，实现点火，通过激光焊接方式将密封片和外壳焊接在一起，保证了其良好的密封性能。

点火器用封接玻璃粉，是一种典型的脆性材料，在高温下能熔化，可在插针与外壳的设计间隙形成致密的玻璃层，实现密封，具有较好的承压能力。

点火器用密封胶，是一种耐高温的环氧树脂类固化胶，主要成份是双酚-A型环氧树脂(82克)、邻苯二甲酸二丁酯(9克)、1、6己二胺(9克)。

点火器所用桥丝材料为镍铬电阻合金丝6J20(软)。

点火器所用点火药为混合点火药，主要成份是金属锆粉(40克)、高氯酸钾(60克)，该药剂可通过控制锆粉的粒度来控制点火时间，具有良好的耐温性能。

点火器所用密封盘材料为乙烯基材料的压敏胶带，该材料具有优良的耐压性能。