183117. lajstromszámú szabadalom • Mikrodetonátoros biztosító
X 183 117 T - a termikus időállandó G — a biztosító szál súlya a — a hőátadási tényező S — a biztosító szál felülete és c — a biztosító szál fajhője ~ g A felület a konstrukcióból adódóan a hagyományosnál 20—50-szer nagyobb, így a működési idő is hasonló mértékben rövidülhet. Ez annál is inkább teljesül, mert a megszakításnál a melegedési idő dominál, mivel a meg- iq szakítás ideje igen rövid. (Például 5000 ^ robbanási sebességet feltételezve, 10 cm szélességű szalag esetén tr =— =~F ‘ 10-4 = 2 • 10-s sec, azaz 20 v 5.10 5 15 mikroszekundum!) Ezt a rövid megszakítási időt egy segédszállal lehet növelni, hogy megfelelő túlfeszültségszintet állíthassunk be. A fémes vezetőszalag egy pontján kezdődik a juD- 20 folyamat. A fémszalagba ütköző, nagy sebességű gázmolekulák „elnyírják” a szalagot. Ez mindaddig folyik, amíg a vezető keresztmetszet-csökkenése olyan mértékű nem lesz, hogy az áramsűrűség-növekedés által létrehozott olvadási sebessége egy nagyságrendbe kerül a 25 robbanási sebességgel. Ekkor a szalag rövid szakaszán (v. szakaszain) egyszerre lép fel az ív és a /uD-folyamat. A detonátor molekulái ezen a hőfokon igen kevéssé vannak ionos állapotban, így főként szigetelőként viselkednek (SAHA-egyenlet), másrészt nagy mozgási ener- 30 giával rendelkeznek, így a szalag szélein kialakuló potenciálcsúcs nem befolyásolja a mozgási pályájukat. Az ív atomjaiba ütköző detonátor molekulák mozgási energiájuk egy részét átadják az ív atomjainak, így azok is eltávoznak a. potenciáltérből. így az ív környezete töltés- 35 hordozóktól mentes lesz, mivel ide szigetelő hatású atmoszférikus levegő áramlik. Mindez néhány ßs alatt játszódik le, a gyakorlatilag megvalósítható konstrukcióban kívülről jóformán észrevétlenül. Már említettük, hogy a jaDR típusú biztosító szerke- 40 zeti kialakítása sokrétű lehet. A továbbiakban néhány előnyös kivitelt szemléltetünk ábrák segítségével. Az 1. ábrán egy példakénti kiviteli alakot mutatunk • oldalnézetben, részben metszetben. A 2. ábrán az 1. ábra szerinti fóliatartó lapot elölnézetben és oldalnézet- 45 ben mutatjuk. A 3. ábra a kiviteli alak alkatrészek szerinti kiterítését mutatja (külön magyarázatot nem igényel, a könnyebb egyeztetés céljából egyes funkcionális elemek hivatkozási jeleit feltűntetjük). A 4. ábra az ilyen típusú kivitel oldalnézetét, részben metszetét 50 funkcionális jellemzéssel mutatja. Az 5., 6., 7., 8. és 10. ábrák a ßDR típusú biztosító előnyös kialakítására és rögzítésére adnak példákat. A 9. ábrán a találmány szerinti működést szemléltetjük. 55 Az 1. ábrán látható a 3 fedőlapok által 2 csavarok révén közrefogott 4 biztosítóház, amelynek alakja a hagyományoséval egyező, s azon késes 1 érintkezők vannak átvezetve. A két késes 1 érintkező közötti áramvezető kapcsolatot a házon belül a betét két megszakító 60 eleme biztosítja, nevezetesen a 9 segédolvadó és a pDR típusú főáramköri megszakító elem, amelyet a 7 spiráltartótömbre felcsévélt fóliatartó 5 lap alkot. A 9 segédolvadó megbízható érintkezését 8 nyomórugó biztosítja, a 4 biztosítóház belső falához csillapító 6 betét simul. 55 A 4. ábrán mutatott vázlatos felépítésnél látható, hogy a 41 kvarchomokba ágyazott 45 főelektródnál az áramvezetést az annak egyik keresztmetszetében beiktatott 42 mikrodetonátort áthidaló 46 vezetőszál biztosítja, mely a robbanás hatására igen gyorsan elszakad, így a 45 főelektród mentén a nyomóhullám terjedésével okozott további rombolást megelőzően már a szál megszakításakor létrejön a kitűzött feltétel (legalább egy keresztmetszet mentén való teljes szakadás). A 44 segédolvadó és a túlfeszültség csökkentő 43 szerv az juDR mechanizmustól függetlenül tervezhető. Az 5. ábrán látható, hogy a zárt házba bevezetett 54 áramvezetőket a vezető 53 fólia köti össze, az 51 szorítok révén ahhoz kerámiából készült 52 lapka simul és azon van elrendezve az 55 mikrodetonátor. A 6. ábrán látható, hogy a megszakító elem görbületében van elhelyezve a mikrodetonátor 61 közege, s azt szigetelőanyagú zacskóban tárolva vagy más megfelelő kialakítással védjük a kiszóródás ellen. A 7. ábrán látható, hogy az áramvezető megszakító elem része vékonyfalú — vezető anyagból készült — 71 cső és annak két kerszetmetszetszűkülés által közrefogott 72 fészkében van elrendezve a 73 mikrodetonátor. Ennek egy további változatát mutatja a 8. ábra, ahol a 81 mikrodetonátor környezetében csökkent keresztmetszetben halad az I áram, ezt a keresztmetszetet kell az I áram elviselésére méretezni. Az /aDR típusú biztosítók működési jellemzőinek kialakításánál tehát az anyagi jellemzők és geometriai jellemzők együttesen határozzák meg a működési jellemzőket, amit szakember a technika állásából ismert összefüggések figyelembevételével elvégezhet, szükség szerint számítógépes apparátus alkalmazásával. A biztosító megszólalási hőmérsékletét alapvetően a mikrodetonátor gyulladási hőmérséklete — vagy közvetett gyújtás esetén a gyújtóelem lobbanási pontja — határozza meg. Az előbbi esetben a közeg vegyi összetételének változtatásával befolyásolhatjuk azt, az utóbbi esetben sokirányú a variálás lehetősége. Az összetett közegnél általában az az összetevő határozza meg a lobbanási pontot, melynek legalacsonyabb a lobbanási hőmérséklete. Ez az érték a gyakorlatban pl. 250—400 °C között változhat. Alapműködési időnek tekintjük a kritikus hőmérséklet elérésétől a főáramköri elem teljes vezetőképtelenségének eléréséig eltelt időt. Ez sztohasztikus érték, szélsőséges esetben elméletileg a zérushoz konvergál, felső határát a geometriai méretek és a mikrodetonátor robbanási sebessége befolyásolják. Ennek elemzésénél abból a feltevésből indulunk ki, hogy a lobbanás egy pontban jön létre, mely a robbanás terjedésének geometriai kiinduló pontja. A gyakorlatban ennél csak gyorsabb működés képzelhető el. Például Gauss-féle valószínűségi eloszlást feltételezve, meghatározhatjuk az alapműködési idő legvalószínűbb értékeit és a szórásmező megfelelő helyére beállva választhatjuk meg az időfüggvény együtthatóját befolyásoló geometriai és anyagi minőségi tényezők értékeit. A megbízható működés szempontjából a biztosítónak meg kell felelnie biztonsági tényezőknek is. A konstrukciónak a gyártás folyamán adódó hibák miatt is rendelkeznie kell bizonyos tartalékkal: hibás működésmód esetén is kell teljesítenie alapvető feladatát, tehát a kör megszakítását, esetleg a normális üzemet jellemző paraméterektől eltérő módon is. 4
