本發(fā)明屬于電開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多面聚能射流的爆炸開關(guān)，其為聚能射流切割式斷路開關(guān)，是一種常閉開關(guān)，適用于各種電控場合，特別適用于大功率電路的保護(hù)開關(guān)。

背景技術(shù)：

爆炸具有做功速度快，做功能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此以炸藥作為驅(qū)動(dòng)能源的爆炸開關(guān)相比于傳統(tǒng)電開關(guān)具有耐大電流、斷路速度快、斷路前低阻抗斷路后高阻抗等優(yōu)點(diǎn)。所以，爆炸開關(guān)被廣泛應(yīng)用于大功率電路以及電感儲(chǔ)能系統(tǒng)中。各國研究者們先后發(fā)明了各式各樣的爆炸開關(guān)，有些開關(guān)已經(jīng)能達(dá)到耐上百千安的電流且能在一百微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)斷路效果。傳統(tǒng)的爆炸開關(guān)工作原理均是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波驅(qū)動(dòng)切割體對導(dǎo)體進(jìn)行切割，所以炸藥能量利用率不高，且為了提高切割效率通常需要對導(dǎo)體進(jìn)行弱化處理，減弱了開關(guān)的力學(xué)性能。而聚能射流是利用炸藥爆炸的空穴效應(yīng)，即利用藥型罩使炸藥中形成空穴，炸藥爆炸后爆轟產(chǎn)物迅速壓垮藥型罩，壓垮后的藥型罩在其中心線碰撞匯聚為一道高溫高壓高速的粒子流，其具備很強(qiáng)的切割能力。故應(yīng)用聚能射流技術(shù)研制的爆炸開關(guān)能集中炸藥的能量，減少炸藥的使用量，提高開關(guān)的力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種炸藥能量利用合理、用藥量少，力學(xué)強(qiáng)度高、耐大電流、斷路速度快、分?jǐn)嗑嚯x遠(yuǎn)的聚能射流切割式爆炸開關(guān)。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于多面聚能射流的爆炸開關(guān)，包括爆炸裝置、通路裝置和防護(hù)裝置，其中：

所述爆炸裝置包括多面聚能裝藥包、雷管、導(dǎo)爆管和起爆器，所述多面聚能裝藥包由外殼、藥型罩和炸藥組成，所述外殼為圓管狀并設(shè)有端蓋，其材料要求具有良好的絕緣性。在外殼內(nèi)壁的中間位置處設(shè)有環(huán)向聚能藥型罩，在其上下二側(cè)對稱均勻的設(shè)有多道(通常為4-12道)軸向聚能藥型罩。其中所述環(huán)向聚能藥型罩和軸向聚能藥型罩均由高密度金屬材料制成，軸向聚能藥型罩橫截面可以是亞半圓、圓和錐形等。軸向聚能藥型罩與外殼貼合，其內(nèi)表面與外殼的內(nèi)表面形成空穴，而所有藥型罩的外表面圍成一個(gè)空腔，里面裝有炸藥。所述炸藥為高能量密度炸藥，如RDX、TNT等。在炸藥的上下二側(cè)均安裝有起爆雷管，所述雷管為高安全無起爆藥雷管，雷管與起爆器通過導(dǎo)爆管連接，并對二個(gè)雷管同時(shí)進(jìn)行起爆。

所述通路裝置包括圓管型導(dǎo)體和導(dǎo)體端蓋，所述圓管型導(dǎo)體材料為高導(dǎo)電率金屬，優(yōu)選的是紫銅；所述導(dǎo)體端蓋為圓柱狀，其外徑與圓管型導(dǎo)體內(nèi)徑一致，并可與導(dǎo)體裝配固定，二端導(dǎo)體端蓋的內(nèi)側(cè)均進(jìn)行開孔，其中開孔的內(nèi)徑與爆炸裝置中多面聚能裝藥包的外徑一致，二者可裝配為一個(gè)整體。

所述防護(hù)裝置包括防護(hù)圓筒和防護(hù)端蓋，所述防護(hù)圓筒由高強(qiáng)度絕緣材料制成，所述防護(hù)端蓋為圓環(huán)形狀，其外徑與防護(hù)圓筒的內(nèi)徑一致，并進(jìn)行連接固定，內(nèi)徑與通路裝置中導(dǎo)體的外徑一致，二者可以進(jìn)行裝配固定。

其中，在實(shí)際制作中，首先根據(jù)電流的大小確定導(dǎo)體的尺寸和材料，從而可以根據(jù)其強(qiáng)度確定藥型罩的橫截面尺寸和炸藥的裝藥量以及軸向聚能藥型罩的數(shù)量。然后再根據(jù)電壓的大小確定開關(guān)斷開后分?jǐn)嗑嚯xS，即斷開后中間空氣不被擊穿而重新導(dǎo)電的安全距離。從而可以確定出軸向聚能藥型罩的長度為S/2。最后再根據(jù)聚能藥包的尺寸和藥量來確定防護(hù)裝置的尺寸和材料。

本發(fā)明的工作原理是：導(dǎo)電體連接到電路，當(dāng)電路需要實(shí)現(xiàn)斷路時(shí)，起爆器發(fā)出信號同時(shí)引爆二端雷管，進(jìn)而炸藥從二端開始被引爆。炸藥起爆后沿著軸向方向向中心傳播，產(chǎn)生的沖擊波和爆炸產(chǎn)物迅速壓垮n道軸向線性藥型罩并向各自中心線匯聚成n道高溫高壓的射流，射流首先穿過外殼然后將導(dǎo)體切割n片。而當(dāng)爆轟波傳到中間位置時(shí)，環(huán)向聚能藥型罩被壓垮而形成一道圓環(huán)形聚能射流，從而將n片導(dǎo)體從中間進(jìn)行切斷。切斷后的導(dǎo)體在爆炸產(chǎn)物的持續(xù)作用下將各自朝著自己的端部彎曲，即攤開為2個(gè)具有n片花瓣的“花朵”。至此，圓管型導(dǎo)體形成了一定距離的分?jǐn)?，?shí)現(xiàn)了斷路效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明利用了聚能效應(yīng)，集中了炸藥的能量，因而可以減少炸藥的使用量，提高安全性。

2、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的爆炸開關(guān)沒有對導(dǎo)體進(jìn)行任何弱化處理，所以其力學(xué)性能優(yōu)異，能適用各種惡劣的工作環(huán)境。

3、本發(fā)明利用聚能射流來對導(dǎo)體進(jìn)行切割，而射流的速度通?？蛇_(dá)幾千米每秒，這遠(yuǎn)比依靠炸藥驅(qū)動(dòng)切割體運(yùn)動(dòng)快(通常為幾百米)。所以該開關(guān)的斷開時(shí)間很快。

4、本發(fā)明利用了軸向聚能射流和環(huán)向聚能射流相結(jié)合的方法，使得開關(guān)斷開后，二端導(dǎo)體間形成一個(gè)遠(yuǎn)距離的間隔，這有效的阻止了斷開電路被重新?lián)舸┑奈ｋU(xiǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)軸向剖面圖；

圖2是本發(fā)明亞半圓形軸向聚能裝藥的橫向剖面圖；

圖3是本發(fā)明半圓形環(huán)向聚能裝藥橫向剖面圖；

圖4是本發(fā)明采用半圓形多面聚能裝藥結(jié)構(gòu)的軸向剖面圖；

圖5是本發(fā)明錐形軸向聚能裝藥的橫向剖面圖；

圖6是本發(fā)明采用錐形多面聚能裝藥結(jié)構(gòu)的軸向剖面圖。

圖中各圖號構(gòu)件的名稱為：1-起爆器；2-導(dǎo)爆管；3-雷管；4-多面聚能裝藥包；5-導(dǎo)體；6-導(dǎo)體端蓋；7-防護(hù)圓筒；8-防護(hù)端蓋；9-炸藥；10-軸向聚能藥型罩；11-外殼；12-環(huán)向聚能藥型罩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種基于多面聚能射流的爆炸開關(guān)，最外層為防護(hù)圓筒(7)，尺寸為：壁厚1cm、高度20cm，內(nèi)徑為24cm，材料為高強(qiáng)度環(huán)氧。在其上下二側(cè)設(shè)有壁厚為2cm的防護(hù)端蓋(8)，其外側(cè)與防護(hù)圓筒(7)用螺栓進(jìn)行固定，中心處開有內(nèi)徑為8.4cm的通孔，并通過過盈配合分別與導(dǎo)體(5)的上下二端進(jìn)行固定。所述導(dǎo)體(5)形狀為圓管狀，尺寸為：內(nèi)徑8cm、壁厚0.3cm、高度20cm，材料為紫銅。在導(dǎo)體(5)的內(nèi)側(cè)上下二端設(shè)有導(dǎo)體端蓋(6)，其直徑為8.2，通過過盈配合與導(dǎo)體(5)進(jìn)行連接。在中心處開有直徑為0.2cm的通孔，用于通過導(dǎo)爆管(2)，并在其內(nèi)側(cè)開有直徑6cm，高0.2cm的缺口，用于固定多面聚能裝藥包(4)。所述多面聚能裝藥包(4)具體結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4所示。它有一個(gè)外殼(11)，其材料為PVC，尺寸為：外徑6cm，壁厚為0.2cm，高16cm。在其內(nèi)壁中心位置處設(shè)有環(huán)向聚能藥型罩(12)，橫截面為半徑1cm的半圓。在其上下二側(cè)分別設(shè)有8道軸向聚能藥型罩(10)，其橫截面為亞半圓，高度為7cm、壁厚為1mm，亞半圓的切口朝向外殼的內(nèi)壁并與之貼合，相鄰二個(gè)亞半圓彼此相切。所有藥型罩所圍成的中間區(qū)域中填充有炸藥(9)，所用炸藥(9)為鈍化的黑索金，密度約為1.63g/cm³。炸藥(9)的上下二端對稱的設(shè)有雷管(3)，雷管(3)和起爆器(1)通過導(dǎo)爆管(2)進(jìn)行連接。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同的是，多面環(huán)向聚能裝藥包中環(huán)向聚能藥型罩和軸向聚能藥型罩均采用橫截面為錐型的藥型罩，其中軸向聚能藥型罩錐角為60度，且相鄰二個(gè)藥型罩在外殼內(nèi)壁處相切。環(huán)向聚能藥型罩錐角也為60度，且開口端部距離為2cm。

本發(fā)明的基本工作過程為：

當(dāng)電路需要實(shí)現(xiàn)斷路時(shí)，炸藥從二端被引爆，并向中心傳播，在強(qiáng)大的爆炸壓力作用下軸向聚能藥型罩被壓垮并沿軸向形成8道“射流刀”，將導(dǎo)體沿軸向且為8片，當(dāng)二端爆轟波傳到中心位置時(shí)，環(huán)向聚能藥型罩被壓垮而形成一道環(huán)向“射流刀”，將導(dǎo)體沿橫向切為二段。切斷后的導(dǎo)體在爆轟產(chǎn)物壓力持續(xù)作用下各自向端部彎曲，彼此之間形成一個(gè)約16cm的距離，從而實(shí)現(xiàn)了斷路。

本發(fā)明未詳細(xì)公開的部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。