DE1021774B - Elektrisches Zuendelement - Google Patents

Description

• Elektrisches Zündelement Zündelemente für Detonatoren mit extrem kurzen Reaktionszeiten sind in Gestalt von Metallfilmzündern bekannt; bei diesen wird der Metallfilm an einer oder mehreren Stellen zwischen den Elektroden durch Stromwärme verdampft, und es bildet sich zwischen den Grenzen der Verdampfungszone ein Lichtbogen aus, der den dem Metallfilm anliegenden Initialsatz zündet. Ein Teil der auf den Zünder gegebenen Zündenergie wird so zum Verdampfen des Metalls verbraucht, der Rest in dem Lichtbogen umgesetzt. Steht nur eine begrenzte EnergieE zur Verfügung, z. B. ein auf die Spannung U aufgeladener Kondensator C, wobei E = i/2 U"C ist, so besteht die Möglichkeit, daß ein derart großer Teil der Energie zum Verdampfen des Metalls benötigt wird, daß sich kein zündfähiger Lichtbogen mehr ausbilden kann.
• Erfindungsgemäß wird nun die Verdampfungszone auf eine oder einige wenige eng begrenzte Stellen sehr hoher Stromdichte begrenzt. Gleichzeitig fällt die Stromdichte nach der Umgebung zu rasch ab, um die Erwärmung der Umgebung auf ein Minimum zu beschränken. Dadurch wird der Teil der zur Verfügung stehenden Energie, der zum Verdampfen des Metalls verbraucht wird, klein gehalten, während der nunmehr große Rest in einem kurzen, aber um so intensiveren Lichtbogen umgesetzt wird. Es ist so möglich, mit Zündenergien von E _c 10-4 Ws bei Zündspannungen von U < - 50 Volt den anliegenden Initialsatz zu zünden. Wie darüber hinaus der Initialsatz und überhaupt der sprengstoffmäßige Aufbau des Detonators beschaffen sein muß, um extrem kurze Reaktionszeiten von z. B. < 10 #ts zu erreichen, sei hier als bekannt vorausgesetzt.
• An Hand der Abbildungen sei nunmehr erläutert, wie ein Zündelement aufgebaut ist, das den im vorigen Absatz skizzierten Erfindungsgedanken verwirklicht.
• In der Abb. 1 ist mit 1 der Isolierkörper des Zündelementes bezeichnet, während 2 den Metallfilm und 3 und 4 die Elektroden bedeuten. Die eine Elektrode, z. B. 3, habe den Radius y, der Metallfilm die Dicke d. Fließt zwischen den Elektroden 3 und 4 ein Strom der Stromstärke i, so ist die Stromdichte D im Metallfilm unmittelbar an der Übergangsstelle zur Elektrode im Abstand d r von der Elektrode 3 dagegen: Die Stromdichte nimmt also im Verhältnis: ab. Will man also eine Stelle mit hoher Stromdichte schaffen, die nach der Umgebung zu rasch abnimmt, so wird der Radius r der Elektrode 3 möglichst klein zu halten sein, d. h. diese Elektrode muß mit dem Metallfilm 2 eine oder einige wenige möglichst punktförmige Kontaktstelle(n) haben. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Elektrode 3 als dünner Draht ausgebildet ist, der auf dem Metallfilm 2 aufsitzt, ähnlich wie beim Kristalldetektor in der Rundfunktechnik. Ein solcher Kontakt auf ebener Fläche kann indessen nur schwierig betriebssicher hergestellt werden; er ist z. B. normalerweise seitlich nicht fixiert. Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, den Metallfilm nicht auf einer Ebene des Isolierkörpers 1 aufzubringen, sondern auf einer Eindellung 5 desselben, wie aus den Abb. 2 bis 4 ersichtlich ist. Ist diese Eindellung kegelig bzw. pyramidenförmig gestaltet, so ergibt auch ein verhältnismäßig starker Draht mit mehrkantigem bzw. rundem Profil unter Kontaktdruck eine stabile, nahezu punktförmige Anlage an einer oder einigen wenigen Stelle(n) des Kegels oder der Pyramide.
• Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit kegeliger Eindellung und mehrkantigem Draht, Abb. 3 eines mit pyramidenförmiger Eindellung 5 und rundem Draht. Um eine noch stärkere Abnahme der Stromdichte mit wachsendem Abstand von der Kontaktstelle zu erreichen, kann man auch noch die Dicke des Metallfilms 2 verlaufend halten, derart, daß der Film an der Kontaktstelle am dünnsten ist. Dies läßt sich bei den meist üblichen Einbrennverfahren dadurch erreichen, daß die Eindellung an der Kontaktstelle konvex ausgebildet ist. Die meist mittels einer Lösung, z. B. einer Glanzplatinlösung, aufgebrachte Schicht fällt dann an diesen konvexen Stellen wegen der Wirkung der Oberflächenkräfte dünner aus.
• Abb. 4 zeigt als Beispiel eine kegelige Eindellung, die an der Spitze einen kleinen Kegelwinkel 6 besitzt. Die Dicke des :Metallfilms 2 ist stark übertrieben gezeichnet, um zu zeigen, daß der Metallfilm an der Übergangsstelle 7 der beiden Kegel am dünnsten ist. Schließlich kann man einen Isolierkörper mit einem auf ebener Fläche durch Einbrennen oder durch Aufdampfen aufgebrachten Metallfilm gleichmäßiger Dicke Pachträglich z. B. mit einem Formwerkzeug eindellen. Die Verformung kann sowohl kalt, z. B. bei Kunststoffkörpern, als auch warm, z. B. bei Glaskörpern, erfolgen. Durch eine derartige nachträgliche Verformung, bei der auch der Metallfilm mit verformt wird, kann eine verlaufende Dicke des Metallfilms erreicht werden. Im allgemeinen besitzt die so geschaffene Metallfilmfläche auch einen mehr oder weniger starkwelligen Charakter, was die Schaffung eines möglichst feinen Punktkontaktes begünstigt.
• Die Elektrode 3 kann als Draht mit rundem oder mehrkantigem Profil ausgebildet sein, der gegen den Metallfilm gedrückt wird. Eine zweckmäßige geschlossene und stabile Bauweise des Zündelements erhält man, wenn die Elektrode 3 als Drahtbügelfeder gestaltet ist. Abb. 5 zeigt beispielsweise eine solche Anordnung mit einem zylindrischen Isolierkörper 1 mit Eindellung 5 als Träger des Metallfilms 2. Die Außenelektrode 4 liegt als Ringkontakt am Metallfilm an, während die Innenelektrode 3 als Drahtbügelfeder mit entsprechendem Drahtquerschnitt unter Eigenspannung in der Eindellung punktförmigen Kontakt mit dem Metallfilm hat. Der Isolierkörper 8 sorgt dafür, daß zwischen den Elektroden 3 und 4 kein ungewollter Kurzschluß entsteht.
• Ein Zündelement der vorbeschriebenen Ausführung erfüllt nur dann seine Aufgabe, wenn gewährleistet ist, daß sich an der Stelle, an der sich der Lichtbogen ausbildet - nämlich an der Kontaktstelle der Elektrode 3 mit dem Metallfilm 2 - auch Initialsatz befindet. Es könnte nun sein, daß die Drahtbügelfeder nicht, wie in Abb. 5 gezeichnet, axial in der Eindellung sitzt, sondern auf der Schräge der Eindellung anliegt (in Abb. 5 gestrichelt angedeutet). Es ist einleuchtend, daß es schwierig sein wird, Initialsatz an die Kontaktstelle zu bringen, wenn diese unter dem Bogen der Bügelfeder liegt, z. B. wenn der Kontakt an Punkt 9 erfolgt. Dagegen bereitet dies keine Schwierigkeiten, wenn die Bügelfeder so gestaltet ist, daß sie an einem Punkt 10 Kontakt gibt, welcher auf der dem Bogen des Drahtbügels abgewandten Schräge der Eindellung liegt.

Claims (4)

1. PATEN TANSPnf`C:111i: 1. Elektrisches Zündelement, bei dem ein zwischen zwei Elektroden auf einem Isolierkörper aufgebrachter dünner Metallfilm verdampft wird, gekennzeichnet durch nur eine oder einige wenige engbegrenzte Kontaktstellen) sehr hoher Stromdichte, wobei die Kontaktstelle(n) zweckmäßig durch Auflage eines beliebig profilierten Drahtes an eine ebene oder verformte, metallisierte Fläche geschaffen ist (sind).
2. 2. Zündelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle(n) der einen Elektrode (3) nahezu punktförmig gestaltet sind.
3. 3. Zündelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (1) eine Eindellung (5) aufweist.
4. 4. Zündelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindellung (5) kegelig ausgebildet und die Elektrode (3) ein Draht mit mehrkantigem Profil ist. Zündelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindellung (5) pyramidenförmig ausgebildet und die Elektrode (3) ein Draht mit rundem Profil ist. 6. Zündelement nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindellung (5) an der Spitze des Kegels oder der Pyramide einen kleineren Winkel aufweist als der Kegel- oder Pyramidenbasiswinkel, wobei der Metallfilm (2) an der Übergangsstelle (7) am dünnsten ist. 7. Zündelement nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (1) erst nach dem Aufbringen des Metallfilms (2) eingedellt und damit der Metallfilm (2) zusammen mit dem Isolierkörper (1) verformt ist. B. Zündelement nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gelzennzeichnet, daß die Eindellung (5) und damit der -.Metallfilm (2) wellig gestaltet ist. 9. Zündelement nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (3) als Drahtbügelfeder gestaltet ist. 10. Zündelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drahtbügelfeder gestaltete Elektrode (3) so ausgebildet ist, daß die Kontaktanlage an dem Metallfilm (2) mit Sicherheit nicht unter dem Bogen der Bügelfeder, sondern auf der dem Bogen der Bügelfeder abgewandten Seite der Eindellung (5) erfolgt. Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Auslegeschrift W 16498 IV a,178e, (bekanntgemacht am 3. 5.1956).