DE10108597A1 - Aluminothermisches Schweißverfahren und elektrischer Anzünder - Google Patents

Abstract

Zur Entzündung einer für das aluminothermische Schweißverfahren benötigten Thermit-Mischung dient ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der ein Zündelement 5 in den Innenraum 3 des Tiegels 2 eingeführt und gezielt von außerhalb des Tiegels 2 gezündet wird. Dieses Zündelement 5 verfügt über eine Becherhülse 8, die entsprechend und so ausgebildet ist, dass sich zunächst ein ausreichender Druck innerhalb der Becherhülse 8 aufbaut und zusätzlich eine Temperatur von rund 1000 DEG C entsteht, die dann plötzlich freigegeben wird, sodass eine sichere und gleichmäßige Zündung der Thermit-Mischung 4 gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzünden einer für das aluminother­ mische Schweißverfahren benötigten Mischung und damit zur Einleitung einer alumino­ thermischen Reaktion, bei der die Thermit-Mischung nach dem Einfüllen in einen Tie­ gel punktförmig gezündet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Einleitung der entsprechenden Reaktion mit einer in einen Tiegel eingefüllten Thermit- Mischung.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine Vorrichtung werden zur Zündung vor allem von Thermit eingesetzt, wobei Spezialzündhölzer, Zündkirschen oder Zündbänder als der notwendige Initiator für die Thermit-Schweißladungen oder auch Thermit-Zerstörla­ dungen dient. Das aluminothermische Schweißverfahren nutzt als sehr bekanntes Schmelzschweißverfahren eine chemische Reaktion zur Erzeugung des notwendigen heißflüssigen Schweißstoffes aus. Dabei nutzt man die große Affinität des Aluminiums zum Sauerstoff aus, um beispielsweise Eigenoxyd zu reduzieren. Der entsprechende Prozess läuft stark exotherm ab. Die notwendige aluminothermische Reaktion läuft nach punktförmiger Entzündung mit einem Anzündstäbchen oder einer Zündkirsche in einem Tiegel in wenigen Sekunden unter der schon erwähnten Wärmeentwicklung ab. Die bis zu 2500°C heißen Reaktionsprodukte werden getrennt, wobei der heißflüssige Thermit- Stahl vor allem zum Verschweißen von Schienenstößen eingesetzt wird. Ein Nachteil bei den wie beschrieben eingeleiteten aluminothermischen Reaktionen besteht darin, dass die Zündung der Thermit-Mischung aus nächster Nähe von Hand ausgeführt wer­ den muss. Die Reaktion beginnt teilweise heftig und versprüht in einem gewissen Um­ kreis glühendheiße Partikel sowohl des Anzündmittels als auch der eigentlichen Thermit-Mischung, die immer wieder zu Brandverletzungen, insbesondere an den Hän­ den und im Gesicht wie auch an anderen Körperstellen führen, wenn diese nicht aus­ reichend durch Schutzbekleidung geschützt sind. Die Thermit-Sätze in der geschilderten Weise zu zünden, ist besonders im Hinblick auf den Arbeitsschutz daher unbefriedi­ gend. Hinzu kommt, dass bei der Zündung gerade im Freien starker Wind und Regen die Arbeiten behindern können, sodass unter Umständen die Reaktion gar nicht oder nur unbefriedigend in Gang gesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen Thermit in Form von Thermit-Schweißladungen aber auch Thermit-Zerstörladungen sicher und auch aus größerer Entfernung gezündet werden können, sodass sowohl die Umwelt, wie vor allem die Arbeiter völlig ungefährdet blei­ ben.

Die Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass ein der Mischung zu­ geordnetes Zündelement mit einer geschlossenen, mit einer Zündsatzmischung gefüllten Becherhülse elektrisch ferngezündet und die Zündung dann mit sanftem Druck und entsprechend heißer Flamme und/oder entsprechend heißem Gas auf die Thermit-Mi­ schung einwirkend weitergeleitet wird.

Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, zunächst einmal innerhalb der Becherhülse eine Zündung unter Begleitung eines entsprechenden Druckes einzuleiten, die erst dann weitergeleitet wird, wenn der entsprechend notwendige Druck vorhanden und damit das Zünden der Thermit-Ladung sichergestellt ist. Darüber hinaus kann auf diese Art und Weise abweichend von den bisher eingesetzten Spezialzündhölzern und Zündkirschen oder auch Zündbändern nun aus beliebig großer Entfernung die Zündung eingeleitet werden, weil das zum Einsatz kommende Zündelement bzw. weil das ent­ sprechende Verfahren nicht mehr die unmittelbare Nachbarschaft von Zündinitiator, also Arbeiter, und Tiegel mit der Thermit-Mischung erfordert. Als Vorteil ist dement­ sprechend auch besonders hervorzuheben, dass erstmals bei entsprechenden Entzündun­ gen bzw. Einleiten von aluminothermischen Schweißverfahren eine unmittelbare und direkte Einwirkung eines Arbeiters nicht mehr erforderlich wird. Damit bleibt die Ar­ beiterschaft, aber bleiben auch in der Nähe der Thermit-Sätze stehende Maschinen und Einrichtungen unbeeinflusst, weil im geschlossenen Tiegel gearbeitet werden kann, da der nötige Initialzündfunke aus dem Tiegel heraus auf die Thermit-Mischung einwirken kann.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zündung über eine im Zündelement angeordnete Zündpille elek­ trisch und/oder elektronisch über Funk ausgelöst wird. Die Zündpille als solche gibt vor allem die Möglichkeit, elektrisch oder elektronisch zu arbeiten, weil sie entspre­ chend angesprochen bzw. zu initiieren ist. Damit ist die Möglichkeit gegeben, einmal mit Hilfe von elektrischen Leitungen oder aber mit Funk zu arbeiten, um die in die Becherhülse eingefüllte Zündsatzmischung zu zünden und damit den ganzen Zündvor­ gang des aluminothermischen Schweißverfahrens sicher und ergonomisch voll befriedi­ gend einzuleiten.

Bei größeren Vorhaben, relativ kurzen Schienenabschnitten und bei anderen Gelegenheiten ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar, indem die Zündung einer oder mehrerer Thermit-Mischungen in verschiedenen Zeitstufen vorgenommen wird. Natür­ lich kann über das erfindungsgemäße Verfahren auch die Zündung mehrerer Thermit- Mischungen gleichzeitig erfolgen, doch ist die abgestufte Form vorteilhaft, um die Gefährdung möglichst gering zu halten. Dies ist mit Hilfe der Erfindung möglich, weil gemäß Anspruch 1 ein Fernzünden ermöglicht ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist dann vorgesehen, dass die Zeitstufenverzöge­ rung pyrotechnisch oder über elektrische/elektronische Schaltungen eingestellt wird. Gerade dann, wenn eine hohe Sicherheitsstufe eingefordert ist, muss in Stufen gezündet werden, was pyrotechnisch oder über entsprechende Schaltungen und deren Einstellung zu lösen ist. Damit ist es praktisch möglich, die Zündzeitstufen jeweils den Erforder­ nissen entsprechend vorzugeben, was gerade bei Thermit-Zerstörladungen besonders wichtig sein kann.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einer in einen Tiegel eingefüllten Thermit-Mischung, wobei im Innenraum des Tiegels ein aus der Ferne auslösbares Zündelement positioniert ist, das eine Becherhülse aus Metall, vor­ zugsweise Aluminium oder vergleichbare Eigenschaften aufweisenden Kunststoff auf­ weist, die mit einer elektrisch und/oder elektronisch unter Entwicklung eines sanften Druckes und einer Temperatur um 1000°C zündbaren Zündsatzmischung gefüllt ist. Bei einer derart ausgebildeten Vorrichtung wird der Mantel der Becherhülse erst dann geöffnet oder besser zerstört, wenn in ihm die Zündsatzmischung einen sanften Druck und eine Temperatur um 1000°C entwickelt hat, weil dann das Aluminium zerstört wird, sodass der Brennsatz innerhalb des Tiegels vorteilhaft mit einer entsprechend hohen Temperatur bzw. einem entsprechend heißen Gas in Verbindung gebracht wird, sodass die Thermit-Mischung gezielt gezündet wird. Das zum Einsatz kommende Zünd­ element ist somit so ausgebildet und ausgelegt, dass es die Zündung der Thermit-La­ dung gezielt zulässt bzw. sie begünstigt. Das Zündelement als solches kann dabei im Tiegel praktisch an beliebiger Stelle im Innenraum angeordnet sein, weil es unmittelbar mit der Thermit-Mischung in Verbindung kommt, sobald in der Becherhülse, vorzugs­ weise aus Aluminium, die entsprechenden Voraussetzungen durch die Zündung der Zündsatzmischung erreicht sind.

Um die Zerstörung oder Zerlegung der Becherhülse bei einem optimalen Druck und einer optimalen Temperatur sicherzustellen, sieht die Erfindung vor, dass der Man­ tel der Becherhülse mit über ihren Umfang verteilt angeordneten Sollbruchstellen aus­ gerüstet ist. Diese Sollbruchstellen sorgen einmal dafür, dass die Zerstörung erst ein­ tritt, wenn der nötige sanfte Druck vorhanden ist und die Flammen- bzw. Gaszündungs­ temperatur, sodass damit die Zündung des Brennsatzes bzw. der Thermit-Mischung auf jeden Fall sichergestellt wird. Dies vorteilhafterweise aus entsprechender, sicherer Entfernung heraus, weil das Zündelement entsprechend elektrisch zündbar ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung sieht vor, dass die Sollbruchstellen als Sackbohrungen ausgebildet sind, die eine reduzierte Restwandstärke vorgebend ausge­ bildet sind. Damit kann ganz genau der Zeitpunkt bzw. können die Voraussetzungen vorgegeben werden, bei der der "Zündfunke" an die Thermit-Ladung weitergegeben wird, nämlich dann, wenn die entsprechend reduzierten Wandstärken dem innerhalb der Becherhülse entwickelten Druck und der Temperatur nicht weiter wiederstehen können. Andererseits ist aber dadurch, dass die Becherhülse eine übliche Wandstärke rundum aufweist, ein sicher zu transportierendes und auch einzusetzendes Zündelement geschaf­ fen, das weder durch eingedrückte Wände oder sonstige Schäden in seiner Wirkung beeinflusst werden kann.

Eine weitere Möglichkeit, Sollbruchstellen vorzugeben, ist die, bei der der Man­ tel der Becherhülse im Abstand angeordnete, die Sollbruchstellen vorgebende Ring- und/oder Längsnuten aufweist, vorzugsweise mit verdünnter Wandstärke. Statt der Sackbohrungen werden hier also entsprechende linienförmige Schwachstellen vorgege­ ben, die als Sollbruchstellen wirkend sicherstellen, dass das Zündinitial erst an die Thermit-Ladung weitergegeben wird, wenn die notwendigen Voraussetzungen innerhalb der Becherhülse gegeben sind.

Schließlich ist es auch möglich, die Sollbruchstellen als Durchgangsbohrungen auszubilden, die über einen dünnwandigen, als Membrane wirkenden Außenmantel abgedichtet sind. Es werden also in die Wandung der Becherhülse Bohrungen einge­ bracht, die dann wieder von außen her durch den Außenmantel, beispielsweise einen Tesafilm verschlossen werden, wobei die Dicke und die Ausbildung des Tesafilms bzw. des Außenmantels dafür sorgt, dass erst im richtigen Moment der "Zündfunke" wei­ tergeleitet wird.

Um bei der Ausbildung der Sackbohrungen aber auch der Durchgangsbohrungen die gewünschten und zweckmäßigen Sollbruchstellen sicherzustellen, ist vorgesehen, dass bei üblichen Zündbecherhülsen die Sackbohrungen bzw. die Durchgangsbohrungen im Abstand von rund 5 mm und einen Durchmesser von rund 1 mm aufweisend an­ geordnet sind. Dabei ist es möglich, die Sackbohrungen bzw. Durchgangsbohrungen auf Linien verteilt rundum vorzusehen oder aber auch in beliebiger anderer Anordnung, nur dass über den Umfang der Becherhülse insgesamt gesehen, genügend Sollbruch­ stellen vorgegeben sind.

Bei den Versuchen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich herausge­ stellt, dass es besonders optimal ist, wenn insgesamt 16 Bohrungen vorgesehen sind, d. h. also vier Reihen a vier Bohrungen, die in der Regel im unteren Teil der Becher­ hülse ausgebildet werden können.

Die weiter vorn beschriebene, besonders zweckmäßige elektrische Zündung ist einfach und sicher zu verwirklichen, wenn gemäß der Weiterbildung der Erfindung in der Becherhülse eine über eine elektrische Leitung mit einer elektrischen Zündquelle verbindbare Zündpille angeordnet ist. Bringt man beispielsweise die entsprechenden Leitungen mit einer Batterie in Verbindung, so reicht dies, um die Zündpille anzuspre­ chen und dazu zu bringen, die Zündsatzmischung in der Becherhülse zu zünden und zu einer Reaktion zu veranlassen, die die notwendige hohe Temperatur und den Druck erbringt, mit dem dann auch die Thermit-Mischung zur Reaktion gezwungen werden kann.

Eine weitere Möglichkeit der Fernzündung der in der Becherhülse angeordneten Zündsatzmischung ist die, bei der der Zündpille eine von außen per Funksignal an­ sprechbare Energiequelle zugeordnet ist. In dem Zündelement selbst ist somit nicht nur die Zündpille sondern auch eine Energiequelle vorgesehen, die über Funksignal so angesprochen wird, dass sie die Zündpille anspricht und zur Reaktion zunächst der Zündsatzmischung und dann der Thermit-Mischung führen muss.

Damit sich der Druck in der Becherhülse sicher aufbaut, gleichzeitig aber auch das Eindringen von eventuell problematischer Feuchtigkeit verhindert ist, sieht die Erfindung vor, dass die Zündpille mit einer die Becherhülse hermetisch abdichtenden Verschlußstopfen durchörternden Zündschnur verbunden ist. Der Verschlußstopfen dichtet die Becherhülse entsprechend ab, wobei die Zündschnur oder die elektrische Leitung durch den Verschlußstopfen so hindurchgeführt ist, dass der Druck innerhalb der Becherhülse während der Zündung nicht entweichen kann. Hierzu dient ein ent­ sprechendes Material des Verschlußstopfen und die Bohrungen für die Zündschnur sind so angebracht und ausgebildet, dass ein enges Anliegen des Stopfenmaterials an der Zündschnur rundum und über die gesamte Länge erreicht wird.

Verfahrensgemäß ist vorgesehen, dass es möglich sein soll, mehrere entspre­ chende Thermit-Ladungen bzw. Thermit-Mischungen gleichzeitig bzw. in vorgegebenen Zeitabschnitten anzusprechen. Dies erreicht man gemäß der Vorrichtung dadurch, dass der Zündpille eine pyrotechnische oder elektrische/elektronische Zeitstufenverzögerung zugeordnet ist. Die Zeitstufenverzögerung kann dabei je Zündpille unterschiedlich vor­ gegeben werden oder entsprechend einstellbar sein, um auf diese Art und Weise genau nacheinander unterschiedlich viele Zündpillen und damit Anzündvorrichtungen anzu­ sprechen.

Weiter vorn ist darauf eingegangen und darauf hingewiesen worden, dass die Becherhülse zweckmäßigerweise aus einem Aluminiummaterial hergestellt wird. Dar­ über hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, die Wandung der Becherhülse aus einem mit Aluminium angereicherten Kunststoff herzustellen und einzusetzen, wobei diese Ausführung den Vorteil hat, die Zündsatzmischung nicht eventuell aufgrund der Zu­ sammensetzung mit zu beeinflussen. Dennoch kann durch das mit Aluminium ange­ reicherte Kunststoffmaterial der Ablauf der Zündung der Zündsatzmischung genau vorgegeben und insbesondere die Weitergabe der Zündung an die Thermit-Mischung beeinflusst werden.

Die Erfindung ist wie weiter vorne erläutert von der Erzeugung eines sanften Druckes sowie der notwendigen Flammen- oder Gastemperatur innerhalb der Becherhü­ se ausgegangen bzw. sie schreibt sie vor, um damit die Entzündung der Thermit-Mi­ schung genau und sicher und zum richtigen Zeitpunkt zu erreichen. Dieses ist insbeson­ dere auch dadurch gegeben, dass als Zündsatzmischung in der Becherhülse ein Brenn­ satz bestehend aus
ca. 22 ± 5% Aluminium
ca. 68 ± 5% Eisenoxyd
ca. 9 ± 5% Magnesium
ca. 5 ± 5% Kieselsäure
dient. Dieses zusammengesetzte Zündsatzgemisch wird in den unteren Teil der Becher­ hülse eingefüllt und zwar so, dass die im Nachhinein eingesetzte Zündpille in diesem Brennsatz oder von diesem Brennsatz umgeben ist. Der Verschlußstopfen wird dann von oben her aufgeschoben und sorgt für einen wirksamen Verschluss des entsprechen­ den Zündelementes. Die entsprechenden genannten Komponenten der Zündsatz­ mischung werden in sehr feiner Körnung von ungefähr 500 Mikron zusammengemischt und dann wie erwähnt in die Becherhülse eingefüllt.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Lösung für die Entzündung einer für das aluminothermische Schweißverfahren benötig­ ten Mischung vorgegeben ist, das den Gesundheitsschutz voll berücksichtigt und ihm genügt, das wesentlich sicherere und einfachere Handhabung ermöglicht und das dar­ über hinaus den Einsatzbereich derartiger Verfahren und Vorrichtungen wesentlich vergrößert, unter anderem wegen der höheren Sicherheit, aber auch wegen der son­ stigen damit verbundenen Vorteile. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist es erstmals möglich, die von der gesamten Abwicklung her nicht ganz einfache und auch nicht immer sichere Entzündung beim aluminothermischen Schweißverfahren so einzuleiten und so ablaufen zu lassen, dass das Bedienungsperso­ nal gar nicht unmittelbar neben dem Tiegel und den sonstigen Einrichtungen anwesend sein muss. Vielmehr kann der Tiegel beispielsweise auf die Schweißstelle zwischen zwei Schienenstößen aufgesetzt werden, um dann ferngezündet soweit abzulaufen, bis der hochtemperierte flüssige Stahl am Auslauf des Tiegels ansteht. Dann kann ggf. auch auf elektrischem oder sonstigem Wege der Auslauf des Tiegels geöffnet werden, sodass der hochtemperierte Stahl in den vorgesehenen Bereich zwischen die Schienen­ stöße einströmt und zur Verschweißung der benachbarten Schienenstöße führt. Dabei wird das benötigte Zündelement vorher vorgefertigt angeliefert und in den Tiegel so eingeführt, dass bei seiner Zündung niemand in der Nähe ist. Damit ist auch die Mög­ lichkeit gegeben, den Bereich oberhalb des Tiegels so abzuschotten, dass eventuelle Spritzer und Zündfunken nicht aus dem Tiegel heraussprühen. Damit ist gleichzeitig auch die Umwelt und insbesondere benachbarte Maschinen und Ähnliches geschützt, was bisher nur mehr oder weniger unbefriedigend möglich war, da die Zündeinleitung nun mal von Hand vorgenommen werden musste. Aufgrund der geringen Größe des Zündelementes, aber auch seiner Zusammensetzung hat das verbleibende Restmaterial keinen Einfluss auf die Eigenschaften des hochtemperierten Stahls. Damit ist also ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, die von mehreren Seiten her überraschende Vorteile und Erfolge bringt. Die Becherhülse ist vorteilhaft abgedichtet, sodass keine Feuchtigkeit eindringen kann. Dies ermöglicht eine längere Lagerungsmöglichkeit und einen vielseitigen Einsatz des Zündelementes auch unter ungünstigen Umweltbedingun­ gen. Vorteilhaft ist weiter, dass das Zündelement sowohl einzeln, als auch in einer Vielzahl von Elementen gleichzeitig oder auch verzögert zu verschiedenen Zeitstufen gezündet werden kann. Die Zeitstufenverzögerung kann sowohl pyrotechnisch, als auch durch elektrische bzw. elektronische Schaltungen erreicht werden. Die Momentzündung ist bei Schweißladungen, also beispielsweise beim Schienenstoßschweißen üblich, wäh­ rend die Zeitstufenverzögerung bei der Zündung von Zerstörladungen vorteilhaft ein­ zusetzen ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Tiegel mit Abdeckung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ein Zündelement in Seitenansicht,

Fig. 3 ein Zündelement im Längsschnitt und

Fig. 4 eine vergrößerte Wiedergabe der Wandung eines aus Fig. 3 ersichtlichen Zündelementes.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Zwischengußschweißvorrichtung 1 mit dem Tiegel 2 wird zum Verschweißen von Werkstücken aller Art mit beliebigen Querschnitten so­ wohl bei der Konstruktion wie auch bei der Reparatur eingesetzt. Die größte Verbrei­ tung hat dieses Schweißverfahren rund um die Welt erfahren, weil es vom Prinzip her sehr einfach und von äußeren Energiequellen unabhängig ist. Von daher hat es sich insbesondere bei der Schienenschweißung erfolgreich bewährt, wobei der als Schweiß­ gut dienende aluminothermisch erzeugte Stahl in seiner Festigkeitseigenschaft dem Schienenstrang möglichst entsprechen soll. Von daher sind sowohl an die Ausrüstung wie an die Materialien hohe Ansprüche zu stellen.

Die Zwischengußschweißvorrichtung 1 mit dem Tiegel 2 wird beispielsweise mit einer Thermit-Mischung 4 soweit in Fig. 1 wiedergegeben gefüllt, sodass der Innen­ raum 3 nur zum Teil ausgefüllt ist. Auf den Tiegel 2 ist eine Abdeckung 6 aufgesetzt, die auch bei heftig ablaufenden Reaktionen das Heraussprühen von glühend heißen Partikeln sicher verhindert. Dies erreicht man dadurch, dass in den Tiegel 2 ein Zünd­ element 5 eingeführt ist, das von außen her und aus größerer Entfernung zu zünden ist.

Dieses Zündelement 5 ist von der Thermit-Mischung 4 mehr oder weniger gleichmäßig umgeben.

Ein solches Zündelement ist in Fig. 2 größer wiedergegeben, wobei erkennbar ist, dass es sich hier um eine Becherhülse 8, vorzugsweise aus Aluminium handelt, in die eine Zündsatzmischung 9 eingefüllt ist und zwar so, dass diese Zündsatzmischung 9 die Zündpille 10 umgibt. Entsprechendes verdeutlicht insbesondere auch Fig. 3.

Die Zündpille 10 ist über eine elektrische Leitung 11 oder eine Zündschnur 11' mit einer außerhalb angeordneten Zündquelle zu verbinden. Dabei ist die elektrische Leitung 11 durch den Verschlußstopfen 12 so hindurchgeführt, dass dadurch die Ab­ dichtung des Innneraums der Becherhülse 8 nicht beeinträchtigt ist. Über Quetschungen 13 ist der Innenraum der Becherhülse 8 so wirksam abgedichtet und gleichzeitig verhin­ dert, dass die Zündsatzmischung 9 unbeabsichtigt herausrieseln oder sonst etwas mit ihr passieren kann.

Fig. 3 zeigt, dass der Mantel 15 über seinen Umfang 16 verteilt eine Reihe von Sollbruchstellen 17, 18 trägt. Die Ausbildung dieser Sollbruchstellen 17, 18 kann unter­ schiedlich sein.

Nach Fig. 3 sind Sackbohrungen 20 als Sollbruchstelle 17, 18 vorgesehen oder aber auch Durchgangsbohrungen 23, wie insbesondere Fig. 4 ergänzend zeigt, wobei diese Durchgangsbohrung 23 die gesamte Wandung 25 durchörtert, während ein Au­ ßenmantel 24 in Form einer Membran dafür sorgt, dass beispielsweise die Zündsatz­ mischung 9 nicht herausrieseln kann. Dieser Außenmantel 24 trägt außerdem dazu bei, dass sich innerhalb der Becherhülse 8 zunächst einmal ein Druck aufbauen kann und sich darüber hinaus eine entsprechend hohe Temperatur bildet, die dann bei Durch­ treten durch die Durchgangsbohrungen 23 dafür sorgt, dass die Thermit-Mischung 4 im Innenraum 3 des Tiegels 2 entsprechend gezündet wird.

Statt der erwähnten Sackbohrung 20 bzw. der Durchgangsbohrung 23 mit dem Außenmantel 24 ist es auch möglich, Sollbruchstellen 17, 18 in Form einer Ringnut und/oder von Längsnuten vorzusehen. Bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführungs­ form sind diese Ringnuten 21 und Längsnuten 22 ähnlich wie die Bohrungen 20, 23 über den Umfang 16 der Becherhülse 8 verteilt angeordnet. Die Fig. 2 deutet an, dass es sich beispielsweise um 16 Bohrungen 20, 23 handelt, die in Reihen ähnlich der Längsnut 22 und im vorgegebenen Abstand angeordnet sind.

Mit Ansprechen der Zündpille 10 durch die hier nicht dargestellte Zündquelle erfolgt die Zündung der Zusatzmischung 9. Über die Zündung und die Reaktion der Zündsatzmischung 9 baut sich innerhalb der Becherhülse 8, abgesichert durch den Ver­ schlußstopfen 12, ein entsprechender Druck und eine entsprechende Temperatur auf. Beide werden dann "plötzlich" aus dem Innenraum der Becherhülse 8 freigegeben, sodass sie mit einer entsprechend konzentrierten Wirkung auf die Thermit-Mischung 4 in dem Tiegel 2 einwirken kann. Damit läuft dann die aluminothermische Reaktion ab, die dazu führt, dass ein hochaktiver Stahl entsteht, der Temperaturen um 2000°C oder mehr aufweist und der dann aus der Öffnung 26 im Tiegel 2 austritt, während die oben aufschwimmende Schlacke erst danach austreten kann. Mit auslaufenden heißen Stahl werden dann beispielsweise Schienenstöße miteinander verschweißt.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Entzünden einer für das aluminothermische Schweiß­ verfahren benötigten Mischung und damit zur Einleitung einer aluminothermischen Reaktion, bei der die Thermit-Mischung nach dem Einfüllen in einen Tiegel punkt­ förmig gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Mischung zugeordnetes Zündelement mit einer geschlossenen, mit einer Zündsatzmischung gefüllten Becherhülse elektrisch ferngezündet und die Zündung dann mit sanftem Druck und entsprechend heißer Flamme und/oder entsprechend heißem Gas auf die Thermit-Mischung einwirkend weitergeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung über eine im Zündelement angeordnete Zündpille elektrisch und/oder elektronisch über Funk ausgelöst wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung einer oder mehrerer Thermit-Mischungen in verschiedenen Zeitstufen vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitstufenverzögerung pyrotechnisch oder über elektrische/elektronische Schal­ tungen eingestellt wird.

5. Vorrichtung zur Einleitung einer aluminothermischen Reaktion zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder den weiteren Ansprüchen 2 bis 4 mit einer in einen Tiegel (2) eingefüllten Thermit-Mischung (4), dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (3) des Tiegels (2) ein aus der Ferne auslösbares Zündelement (5) positioniert ist, das eine Becherhülse (8) aus Metall, vorzugsweise Aluminium oder vergleichbare Eigenschaften aufweisenden Kunststoff aufweist, die mit einer elektrisch und/oder elektronisch unter Entwicklung eines sanften Druckes und einer Temperatur um 1000°C zündbaren Zündsatzmischung (9) gefüllt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (15) der Becherhülse (8) mit über ihren Umfang (16) verteilt angeord­ neten Sollbruchstellen (17, 18) ausgerüstet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstellen (17, 18) als Sackbohrungen (20) ausgebildet sind, die eine reduzierte Restwandstärke vorgebend ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (15) der Becherhülse (8) im Abstand angeordnete, die Sollbruchstellen (17, 18) vorgebende Ring- und/oder Längsnuten (21, 22) aufweist, vorzugsweise mit verdünnter Wandstärke.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstellen (17, 18) als Durchgangsbohrungen (23) ausgebildet sind, die über einen dünnwandigen, als Membrane wirkenden Außenmantel (24) abgedichtet sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrungen (20) bzw. die Durchgangsbohrungen (23) im Abstand von rund 5 mm und einen Durchmesser von rund 1 mm aufweisend angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt 16 Bohrungen (20, 23) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Becherhülse (8) eine über eine elektrische Leitung (11) mit einer elektri­ schen Zündquelle verbindbare Zündpille (10) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündpille (10) eine von außen per Funksignal ansprechbare Energiequelle zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündpille (10) mit einer die Becherhülse (8) hermetisch abdichtenden Ver­ schlußstopfen (12) durchörternden Zündschnur (11') verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündpille (10) eine pyrotechnische oder elektrische/elektronische Zeitstufen­ verzögerung zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (25) der Becherhülse (8) aus einem mit Aluminium angereicherten Kunststoff besteht.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zündsatzmischung (9) ein Brennsatz bestehend aus
ca. 22 ± 5% Aluminium
ca. 68 ± 5% Eisenoxyd
ca. 9 ± 5% Magnesium
ca. 5 ± 5% Kieselsäure
dient.