电极塞及电点火工具的制作方法

本发明涉及一种火工品点火工具，特别涉及一种电极塞及电点火工具，属于电火工品技术领域。

背景技术：

目前广泛使用的电极塞，由内置两根或两根以上导线的绝缘基体(电极塞体)、电极塞顶端的导线端部连接发火元件构成，发火元件通常为镍铬合金丝或半导体发火元件scb。实际使用需要在顶端的发火元件上滴加或压入火药或起爆药，形成具备电点火功能的电点火头。为了达到防静电作用，有些电极塞底部引线上，设有静电释放通道，使电极塞导线能与后续安装的金属外壳之间实现静电释放。常见的电极塞的结构如图1a、图1b所示，其中1是塞体，2是引线，3是发火元件，4是静电释放口(或称之为静电释放通道)，发火元件3一般采用镍铬合金丝或半导体桥丝(scb)。

然而，镍铬合金桥丝的直径太细；镍铬合金桥丝是金属导体，电阻率较低，在5毫米左右的桥丝焊接长度限制下，为了保证工作电阻值(1ω到5ω)，不得不将电极塞中的桥丝直径设计在0.01mm的量级，由此造成桥丝与被引燃药剂的接触面积非常小，所以容易导致桥丝烧断但引燃药剂没有被点燃的失效问题；且直径为0.01mm的镍铬合金桥丝，拉断力只有0.07n左右，极易断裂；以及，镍铬合金桥丝太细，给焊接操作造成很大困难；以及，镍铬合金桥丝存在虚焊问题：镍铬合金桥丝的焊接性不好，焊点经常产生虚焊，进而法治产品无法正常通电发火，造成失效故障；镍铬合金桥丝还存在静电释放问题：静电释放通道采用的是原始的金属尖端放电原理，静电释放能力有限。

半导体桥(scb)桥丝存在点火能量偏小的问题：半导体桥丝点火使用的是多晶硅片，中间有极小的一条缝隙，缝隙处的物质在通过大电流时能高温气化引燃火药；但是根据大量的实践经验，点火能量确实有限，使用户不得不使用高敏感度的被引燃药剂，进而带来安全隐患；以及，半导体桥丝还存在易受静电损伤的问题：由于本身结构设计原因，半导体桥丝不可避免地会受到静电的损伤，半导体桥丝静电损伤常见于相关文献，所以半导体桥丝电极塞，都要在引脚和外壳之间制作静电释放通道，但是目前的静电释放通道比较原始：多为在引脚上制作镀金的静电释放口，在引脚与金属外壳之间形成0.5mm左右的窄缝，靠间隙放电来释放静电，但静电释放能力有限。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电极塞及电点火工具，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种电极塞，其包括塞体、发火元件和至少两根引线，其中两根引线之间串接至少一发火元件；所述发火元件包括碳纳米管纤维。

进一步的，每一引线一端穿入所述塞体并与设置在塞体第一表面的发火元件电连接，另一端从塞体第二表面露出作为引脚，所述第一表面与第二表面相背对设置。

进一步的，所述碳纳米管纤维至少是通过绕接、铆接、螺纹件压接中的任意一种方式与所述引线固定连接。

进一步的，所述碳纳米管纤维与引线还通过导电银膏的固化物固定连接。

进一步的，所述发火元件包括并行设置或缠绕设置的多根碳纳米管纤维。

在一些较为具体的实施方案中，所述发火元件还包括镍铬合金丝或半导体发热元件，所述镍铬合金丝或半导体发热元件与所述碳纳米管纤维并联设置。

进一步的，所述发火元件的直径在0.06mm以上。

更进一步的，所述碳纳米管纤维与镍铬合金丝的电阻之比大于等于3：1。

进一步的，所述半导体发热元件包括多晶硅片。

进一步的，所述碳纳米管纤维的拉断力大于等于2n，所述碳纳米管纤维的直径大于等于0.06mm。

在一些较为具体的实施方案中，所述塞体上还套设有导电外壳，所述引脚上电性结合有对应所述引线的静电释放口设置的一根以上碳纳米管纤维，从而在所述引线的引脚与所述导电外壳之间形成静电释放通道。

进一步的，所述引脚上电性结合有多根碳纳米管纤维，其中每一碳纳米管纤维一端均对应所述静电释放口设置。

进一步的，所述静电释放口为形成在所述引脚与导电外壳之间的狭缝，所述狭缝的两侧边缘具有直线形或曲线形轮廓。

进一步的，所述狭缝的至少一侧边缘具有锯齿形轮廓。

进一步的，所述碳纳米管纤维一端设置在所述锯齿形轮廓的尖端处。

进一步的，所述碳纳米管纤维一端与所述尖端平齐设置。

进一步的，所述碳纳米管纤维通过导电胶粘附在所述引脚上。

本发明实施例还提供了一种电点火工具，其包括所述的电极塞，其中发火元件与引燃药剂接触。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明实施例提供的一种电极塞采用碳纳米管纤维作为发火元件，大大提高了发火元件(可以理解为桥丝，下同)的强度、柔韧性、大大提高了点火燃烧面积；桥丝的燃烧方式从原来的镍铬合金丝与引燃药剂之间的接触面面燃烧，改进为整体燃烧，点火成功率更高；

2)本发明实施例提供的一种电极塞中的碳纳米管纤维的强度大，可以更容易地绕接和铆接，采用导电银膏固化接点能够保证发火元件与引线之间良好的电连接；避免了镍铬合金丝容易发生虚焊和断裂的问题；碳纳米管纤维的耐老化性好，碳纳米管纤维可以承受浓硝酸的长时间浸泡，化学性质非常稳定，所以更利于长期贮存；

3)碳纳米管纤维的熔点很高，在引燃药剂彻底发火前不容易烧断，可以与镍铬合金丝和半导体桥scb组合并联使用，在前者失效后，继续完成点火动作；

4)由于碳纳米管的尖端效应，使得本发明实施例提供的一种电极塞的静电释放更可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a、图1b分别是现有技术中的一种电极塞的结构示意图；

图2a、图2b分别是本发明一典型实施案例中的一种电极塞的结构示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

火工品：火工品是装有火药或炸药，受外界刺激后产生燃烧或爆炸，以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称。

电火工品：电火工品是依靠电发火装置，靠电流引发燃烧或爆炸的火工品。

桥丝：桥丝位于电火工品的电点火元件中，通过电流后产生高热量，引燃电火工品。目前通用的桥丝一般为镍铬合金丝。

电点火头：由引线、桥丝类发火元件、包裹在桥丝上的火药等构成。电点火头的核心是桥丝或其它电发热材料，在桥丝的周围裹上一层点火药，构成点火头；当通过一定大的电流，使桥丝产生高热，引燃药物形成高温火球，从而达到点火目的。

电极塞：为了提高电点火头的气密性或耐水能力、方便使用，将电点火头进行分离设计，先不添加火药，仅在内置导线的陶瓷或其它绝缘体基体顶端的导线头部，连接桥丝或其它发火元件后组成的独立产品，使用时可以在其中的桥丝类发火元件上，滴加或压入火药或起爆药，形成具备点火功能的电点火头。

碳纳米管纤维：由碳纳米管制成的纤维，能导电、表面积大、吸附能力强，可将引燃药剂渗透其中，耐腐蚀、拥有高柔韧性和高强度；碳纳米管纤维具备极好的静电释放能力；在本发明中作为桥丝和静电释放元件，碳纳米管纤维的制备方法有溶液纺丝法，阵列法，浮动催化法等。

本发明实施例提供了一种电极塞，其包括塞体、发火元件和至少两根引线，其中两根引线之间串接至少一发火元件；所述发火元件包括碳纳米管纤维。

进一步的，所述碳纳米管纤维至少是通过绕接、铆接、螺纹件压接中的任意一种方式与所述引线固定连接。

请参阅图2a、图2b，本发明一典型实施案例中，一种电极塞包括塞体1、两根引线2以及发火元件3，每一引线2一端穿入所述塞体1并与设置在塞体1第一表面的发火元件3电连接，另一端从塞体1第二表面露出作为引脚，所述第一表面与第二表面相背对设置；其中，该两根引线2并行设置，两根引线2之间串接一发火元件3，其中，所述发火元件3包括碳纳米管纤维。

具体的，所述碳纳米管纤维通过绕接、铆接、螺纹件压接中的任意一种方式与所述引线2固定连接，以及，在所述碳纳米管纤维与引线2的连接处还设置有导电焊膏的固化物(例如可以是导电银膏)。

具体的，可以采用绕接的方式，将碳纳米管纤维的一端在引线2上绕设3圈左右，然后用导电银膏涂抹绕线处，在导电银膏所需的固化温度下进行固化即可；或者，还可以在引线2的端部连接铆钉或螺母，然后采用铆接或螺丝压接的方法将碳纳米管纤维固定，然后再涂抹导电银膏，在银膏所需固化温度下固化。

具体的，所述碳纳米管纤维的拉断力大于等于2n，所述碳纳米管纤维的直径大于等于0.06mm，在一定长度(约5mm)和电阻值(1ω到5ω)的要求下，碳纳米管纤维拉断力可达2n以上，远远大于镍铬合金丝的拉断力(0.07n左右)，碳纳米管纤维的直径可达0.06mm以上，比镍铬合金丝的直径(0.01mm)大得多，以及，碳纳米管纤维自身的表面积很大，所以与引燃药剂的接触面积更大，有利于引燃药剂的点燃；另外，碳纳米管纤维有很强的吸收能力，可以将引燃药剂中的氧化剂(例如氯酸钾)吸收在内部，通电发热时碳纳米管纤维与氧化剂反应发出高热形成整体燃烧，能保证引燃药剂被可靠引燃。

具体的，所述发火元件3还包括至少一条镍铬合金丝和/或至少一条半导体元件(可理解为半导体桥丝)，所述碳纳米管纤维与所述镍铬合金丝和/或半导体元件并联设置，并且，碳纳米管纤维的电阻为镍铬合金丝或半导体元件电阻的三倍以上，当镍铬合金丝或半导体元件失效的情况下，碳纳米管纤维能继续完成点火任务，保证点火成功，其中，所述半导体元件可以是多晶硅片。

具体的，所述塞体1包括绝缘基体以及设置在所述绝缘基体外部的导电外壳，引线2的引脚与导电外壳之间还形成有静电释放通道4，其中，在引线的引脚上电性结合有对应所述引线的静电释放口设置的一根以上碳纳米管纤维，其中每一碳纳米管纤维一端均对应所述静电释放口设置。

具体的，该静电释放口为形成在引线的引脚与导电外壳之间的狭缝，所述狭缝的两侧边缘具有直线形或曲线形轮廓，其中，该狭缝的至少一侧边缘具有锯齿形轮廓，碳纳米管纤维一端设置在所述锯齿形轮廓的尖端处。

具体的，该碳纳米管纤维可以通过导电胶粘附在所述引脚上，该碳纳米管纤维一端可以与所述尖端平齐设置。

具体的，该引线的引脚与发火元件分别对应设置在塞体的两端。

具体的，电性结合在引线碳纳米管纤维能发挥碳纳米管的尖端效应，提高对静电的释放能力。

本发明实施例还提供了一种电点火工具，其包括所述的电极塞，所述发火元件上包覆有引燃药剂，该引燃药剂可以是火药等；当然，该电点火工具还可以包括管壳、绝缘套、密封板等其他组成结构，其可以采用本领域技术人员已知的结构实现，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种电极塞采用碳纳米管纤维作为发火元件，碳纳米管纤维的强度很高，电阻率较大，在保证5毫米桥丝长度、电阻为1ω到5ω的条件下，碳纳米管纤维的拉断力大于2n，是传统的镍铬合金丝的拉断力(0.07n左右)28倍以上。

碳纳米管纤维的表面积大、传热能力好、吸收能力强、能将火药中的氧化剂(比如氯酸钾)成分吸收在碳纳米管纤维内部，通电发热后的碳纳米管纤维与氧化剂反应产生整体燃烧，更容易引燃涂在上面的火药，可靠性更高；碳纳米管纤维的柔韧性强、抗剪切能力强，能承受较大力的牵伸和缠绕而不断裂，可以通过绕接或铆接的方法实现与引线的连接，然后还可以在接点处涂抹导电银膏，固化后能形成可靠的电连接，避免虚焊问题；碳纳米管纤维中碳纳米管的尖端效应显著，使得高电场集中在一个微小的区域内(纳米级),从而使得气体导电所需的工作电压大幅度下降，本发明实施例提供的一种电极塞将碳纳米管纤维用导电胶贴在引线的引脚的静电释放口上，进而提高了电极塞对静电的释放能力，提高防静电性能。

本发明实施例提供的一种电极塞采用碳纳米管纤维作为发火元件，大大提高了桥丝的强度、柔韧性、大大提高了点火燃烧面积；桥丝的燃烧方式从原来的镍铬合金丝与引燃药剂之间的接触面面燃烧，改进为整体燃烧，点火成功率更高。

以及，本发明实施例提供的一种电极塞中的碳纳米管纤维的强度大，可以更容易地绕接和铆接，采用导电银膏固化接点能够保证接触桥丝与引线之间良好的电连接；避免了镍铬合金丝容易发生虚焊和断裂的问题；碳纳米管纤维的耐老化性好，碳纳米管纤维可以承受浓硝酸的长时间浸泡，化学性质非常稳定，所以更利于长期贮存；又及，碳纳米管纤维的熔点很高，在引燃药剂彻底发火前不容易烧断，可以与镍铬合金点火丝和半导体桥scb组合并联使用，在前者失效后，继续完成点火动作。

另外，由于碳纳米管的尖端效应，使得本发明实施例提供的一种电极塞的静电释放更可靠。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。