一种拉发式干粉灭火弹发火件设计

胡松涛



一种拉发式干粉灭火弹发火件设计

胡松涛

（安徽红星机电科技股份有限公司，安徽 合肥，231135）

本着可靠、安全、经济、环保的设计理念，设计了拉发式干粉灭火弹发火件，并详细阐述了拉发式干粉灭火弹发火件主要零部件及主装药的设计过程。验证试验表明该发火件作用可靠，满足延期时间要求，可为拉发式干粉灭火弹的发火件设计提供参考。

发火件；灭火弹；点火序列；延期时间

拉发式干粉灭火弹是一种高效、理想的灭火器材，其原料无毒、无味，对环境无害，作用时对一定距离外的物体不会造成损坏，并可在短时间内使突发初始火灾得到有效控制，适用于林区、厂矿、家庭、宾馆等场所的消防。拉发式干粉灭火弹发火件是配用于灭火弹上的火工品，本着可靠、安全、经济、环保的火工品设计原则[1]，本文研究设计了一种拉发式干粉灭火弹发火件（以下简称发火件）。

1 发火件设计

1.1 发火件总体结构设计

发火件结构设计借鉴木柄手榴弹的引爆技术[2]，主要由外壳体、内壳体、拉火簧、2号摩擦火帽、导火索、医用胶布、扩爆管壳、主装药等组成，发火件结构如图1所示。

图1 发火件结构示意图

在距离导火索端面的适当位置缠绕医用胶布，使之塞紧扩爆管壳装药口，限定导火索的轴向位置，防止洒药及拉发时发生“窜火”现象。

扩爆管壳与外壳体之间用密封胶粘接，发火件与灭火弹弹体（灭火弹结构如图2所示）合装完成后用密封蜡封堵外壳体尾部排气孔。

图2 拉发式干粉灭火弹结构示意图

1.2 发火件工作原理

发生火灾时，灭火人员握住弹体，撕开保险纸封，勾住拉环，在掷出灭火弹的同时，将拉火簧拔出，拉火簧穿过摩擦火帽中心孔时，簧圈上的粗糙表面与摩擦火帽的拉火药相互摩擦产生火焰点燃导火索，延期一定时间后，导火索燃烧产生的火焰引爆主装药，炸开扩爆管壳及弹体，将干粉灭火剂抛撒出去。

1.3 发火件延期时间设计

发火件延期时间过短，不利于灭火人员的安全；延期时间过长，将错过最佳灭火时机，且灭火弹或将滚离火源，不能发挥应有的灭火效果。综合考量，将发火件延期时间确定为5～7s。

1.4 拉火簧设计

拉火簧选用制式产品，由紫铜线绕制成型，其结构如图3所示。弹簧圈数为4.0～4.5圈，簧圈的表面有均匀的毛刺（第1圈和直杆上不打毛），各圈近似接触。

图3 拉火簧结构示意图

1.5 2号摩擦火帽设计

2号摩擦火帽亦属于制式产品，主要由火帽壳和装在火帽壳里的拉火药构成，火帽壳通常为紫铜材料。

1.6 导火索设计

1.6.1导火索结构设计

经过医生的检查，有的宝宝的只是小脚丫脂肪较多，看起来像扁平足而非真正的扁平足，那妈妈们大可放心。很多小脚平时显得是“平足”，不过当小朋友翘起脚跟站立是，你就会发现足弓出现了。

导火索的作用是传火和延期。手榴弹用导火索由于其结构[3]（如图4所示）和制造方法的原因，存在以下缺点：（1）药芯为黑药粉，与芯线混杂在一起，内层线将黑药粉包成索状，中层线用来防止内包层的缓解，进一步将药芯包缠紧固，制造时棉纱消耗量大，成本较高。（2）端面常出现药芯松散及洒药现象。（3）药芯细（手榴弹用导火索外径为(5.8 ±0.2)mm，药芯直径≥2.5mm），燃烧时易断火。

图4 手榴弹用导火索结构示意图

鉴于手榴弹用导火索的以上缺点，对其结构进行了改进。改进后的导火索结构与手榴弹用导火索基本相同，只是将药芯由松散的药粉改为密度均匀、具有固定形状的药条。改进后的导火索的燃速为100～105 m/s，在保持外径不变的情况下，增大了药芯直径（≥3.8mm），减少了棉纱和纸的用量。通过优化设计，解决了药芯松散及洒药问题，降低了成本，提高了传火可靠性及延时精度。

1.6.2导火索长度确定

导火索按发火件的延时要求裁切成一定长度。导火索的输出端与主装药接触，为保证点火可靠性，将导火索的输出端切成斜面，以增大药芯与主装药的接触面积。

1.7 内、外壳体及扩爆管壳设计

1.7.1材料设计

摩擦火帽、导火索燃烧时会产生火焰及高温气体，如果内、外壳体的材料耐热性、阻燃性差，将导致内、外壳体产生热变形甚至燃烧，堵塞发火件排气通道，造成导火索速燃或爆燃[3]。

聚丙烯、ABS（丙烯腈-丁二烯 -苯乙烯的共聚物）均为通用塑料，成型性能好，具有良好的力学性能和较高的耐热性，价格便宜，无臭无毒。通过添加无公害阻燃剂，可有效抑制零件自身的燃烧，且阻燃剂燃烧时不挥发，不产生腐蚀性气体。

基于聚丙烯、ABS材料的优越性能，外壳体、扩爆管壳选用阻燃聚丙烯材料，为避免聚丙烯与火帽壳长期接触产生铜害，内壳体选用阻燃ABS材料。

1.7.2排气通道设计

排气通道设计采用3路冗余设计。排气通道如图1所示，用力拔出拉火簧时，摩擦火帽发火，拉火药燃烧后形成残渣，导火索燃烧时产生的气体由残渣的中心孔进入内壳体（结构如图5所示）的轴向排气孔，从外壳体尾部排出。

图5 内壳体结构示意图

内壳体沉孔的底部有4个对称的筋条，摩擦火帽放置在筋条的台阶上，气体可以从筋条与火帽壳外围的空腔进入轴向排气孔，并经外壳体排出。另外，气体还可以从内壳体的径向排气孔进入内、外壳体之间的空腔，通过端面排气槽从外壳体尾部排出。

1.8 主装药设计

发火件主装药选用爆炸音剂。常用的爆炸音剂有两种：一种是以高氯酸钾为氧化剂的爆炸音剂，由46% KClO4、30% Al和24% Sb2S3组成；另一种为黑火药，由70%～75% KNO3、10%～15% C和15%～20% S组成[4]。发火件主装药可选用其中一种爆炸音剂，也可以选用一定比例的两种爆炸音剂的混合物。

主装药的药量需根据所配装的灭火弹的规格及有效灭火面积等技术指标通过试验来确定。

2 验证试验

本文设计的发火件有效灭火面积试验在此不做详述，主要介绍按照火工品相关标准进行的发火件环境试验及延期性能试验。其中，延期时间测量仪器采用南京理工大学生产的NLG202G-3型两路电子测时仪，发火件试验结果见表1。

表1 发火件试验结果

Tab.1 Test results of the igniter

通过以上试验结果可以看出，本文所设计的发火件作用可靠，延期时间满足技术要求。

3 结论

（1）借鉴木柄手榴弹的引爆技术设计了灭火弹发火件的引爆序列，拉火簧、摩擦火帽均选用制式产品，排气通道采用3路冗余设计。通过以上方法设计的灭火弹发火件作用可靠，延时稳定，满足技术要求。

（2）通过对手榴弹用导火索的结构和制造工艺进行优化，降低了成本，提高了导火索传火可靠性和延时精度。

（3）本文所设计的发火件原材料及火工药剂来源广泛，价格低廉，安全环保，满足使用要求，能降低生产厂家成本。

[1] 王凯明,温玉全.军用火工品设计技术[M].北京:国防工业出版社,2006．

[2] 火工品[M].北京:北京工学院八四教研室,1977．

[3] 刘伟钦,等.火工品制造[M].北京:国防工业出版社,1981．

[4] 欧阳卫国．花炮技术[M].长春:吉林科学技术出版社,2009．

Design on A Trip Igniter Used in Dry Powder Fire Extinguishing Bomb

HU Song-tao

(Anhui Hongxing Mechanical and Electrical Technology Co. Ltd.，Hefei，231135)

A trip igniter used in dry powder fire extinguishing bomb was designed, based on ideas of reliability, safety, economy and environment, the design process of main parts and charge used in the igniter were described in detail. The verification test indicated the igniter can work reliably, and meet the requirement of delay time. The study offers reference for design of trip igniter used in dry powder fire extinguishing bomb.

Igniter；Fire extinguishing bomb；Ignition train；Delay time

TJ45+3

A

1003-1480（2014）06-0013-03

2014-07-08

胡松涛（1967-），男，高级工程师，主要从事火工品技术研究和开发。