DE1129099B - Elektrischer Zuender - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

118793 VIb/78 e

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT:

30. SEPTEMBER 1960

3. MAI 1962

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Zünder, bei denen eine geringe Gefahr der zufälligen Zündung ihrer Sprengladungen während der Herstellung und der normalen Handhabung besteht.

Die Sprengladung eines Zünders besteht gewöhnlich aus einer primären Ladung eines detonierenden Sprengstoffes, der gegenüber einer Zündung durch eine Flamme sehr empfindlich ist und der im Falle eines glatten Zünders durch den Endfunken einer Sicherheitszündschnur gezündet werden kann oder im Falle eines elektrischen Zünders durch die Flamme eines elektrischen Zündkopfes od. dgl. Diese Sprengladung ist oberhalb einer Sekundärladung eines weniger empfindlichen, jedoch hochbrisanten detonierenden Sprengstoffes angeordnet. Die Primärladung hat auch noch die Eigenschaft, daß sie fast unmittelbar detoniert, nachdem sie abzubrennen beginnt. Die Sekundärladung setzt voraus, daß ein Impuls durch die Detonation der empfindlicheren Primärladung erzeugt wird, um ihre Detonation zu bewirken, und dient ihrerseits dazu, die noch weniger empfindliche Sprengladung zu zünden, die außerhalb des Zündergehäuses angeordnet ist und die durch den Zünder zur Explosion gebracht wird.

Die primären Sprengladungen, wie sie im allgemeinen bei Zündern verwendet werden, bestehen entweder aus Bleiazid oder aus Quecksilberfulminat, und die sekundären Sprengladungen bestehen im allgemeinen entweder aus Tetryl oder aus Pentaerythrittetranitrat (PETN). Da die primären Sprengladungen wesentlich empfindlicher gegenüber Reibung und mechanischem Stoß sind als die sekundären Sprengladungen, erfordern ihre Lagerung und Handhabung besondere Vorsicht, und sie werden fast immer unter Wasser gelagert und müssen sehr sorgfältig getrocknet werden, bevor sie angewandt werden.

Aus Gründen der Sicherheit bei der Herstellung und ■ Handhabung von elektrischen Zündern ist es daher wünschenswert, auf die hochempfindlichen primären Sprengladungen zu verzichten und ausschließlich Ladungen zu verwenden, welche sich auf sekundären Sprengladungen aufbauen. Die sekundären Sprengladungen, die gewöhnlich in Zündergehäuse eingebracht werden, besitzen jedoch nicht in genügender Weise die Eigenschaft, daß sie vom Abbrennen in eine Detonation übergehen, wenn sie in ein Zündergehäuse in der üblichen Weise eingebracht und dann der Flamme eines elektrischen Zündkopfes oder einer ähnlichen Vorrichtung ausgesetzt werden, die in der üblichen Weise in das Zündergehäuse eingebracht ist. Demgemäß sind bisher keine elektrischen Zünder mit einer Sekundärladung von PETN bekanntgeworden, Elektrischer Zünder

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51, Dipl.-Ing. H. Bohr und Dipl.-Ing. S. Staeger,

München 5, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 2. Oktober 1959 und 23. September 1960 (Nr. 33 450)

Alexander McLellan Yuill,

West Kilbridge, Ayrshire (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

ohne daß gleichzeitig eine hochempfindliche primäre Sprengladung Anwendung findet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also ein elektrischer Zünder vorgeschlagen, der keine hochempfindliche primäre Sprengladung aufweist und der einen elektrischen Zündkopf od. dgl. mit hohen oder niedrigen Spannungseigenschaften aufweist und eine gaserzeugende Anfeurenszusammensetzung in Form einer Perle, einer Pille od. dgl. besitzt, in die mindestens eines der Polstücke des Widerstandsdrahtes eingebettet ist; dieser Zündkopf befindet sich im oberen Teil eines kräftigen starren Metallrohres, und zwar näher nach der Öffnung des Zündergehäuses zu fest angeordnet, so daß kein Austritt von Flammengasen, die während des Zündens der Anfeurenspille erzeugt werden, in der Richtung des in der Öffnung des Gehäuses angebrachten Stopfens stattfindet. In dem starren Metallrohr ist weiterhin eine Primärladung in Form einer Säule angebracht, welche vorherrschend aus PETN besteht, das im wesentlichen gleichmäßig nach und nach gegen die erwähnte Anfeurenspille gepreßt worden ist, und zwar unter einem Druck von nicht weniger als 1500 kg/cm², so daß hierdurch ein beträchtlicher Teil der Länge des Rohres ausgefüllt ist. Im Boden der Zündergehäuse ist eine zweite,

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sekundäre PETN-Ladung vorgesehen, welche in das Zündergehäuse mit einem Druck von nicht mehr als 350 kg/cm² eingepreßt ist. Zwischen dem Ende des hochkomprimierten PETN in dem starren Metallrohr und der Oberseite der weniger stark komprimierten Bodenladung befindet sich ein Hohlraum, der vorzugsweise ganz oder teilweise mit nicht komprimiertem PETN gefüllt ist.

Da die Flammengase nicht oder nicht in erheblicher Menge aus dem oberen Ende des starren Metallrohres austreten können, treffen sie mit großer Intensität auf die hochkomprimierte PETN-Säule, welche mit dem elektrischen Zündkopf in Berührung steht, so daß diese gezündet wird und heftig nach unten entlang der Säule abbrennt. Durch die rasche Verringerung der Ladungsdichte, welche durch die fortschreitende Flamme eintritt, wenn diese das Ende des hochkomprimierten Materials erreicht, und durch den plötzlichen Austritt der heißen komprimierten Reaktionsgase wird die weniger hoch komprimierte Grundladung sicher detoniert.

Gewünschtenfalls kann das starre Metallrohr an dem Ende, an dem sich der elektrische Zündkopf befindet, teilweise geschlossen sein, so daß eine Schalenform mit einer starren zylindrischen Wandung gebildet wird, die eine axiale Öffnung besitzt. Hierbei ist ein Stopfen aus isolierendem Stoff eingeführt, durch den die nicht isolierten Teile der Drähte hindurchragen, die in die Zündkopfmasse eingebettet sind. Hierdurch wird das Entweichen von Flammengasen aus der Zündmasse durch die axiale Öffnung des starren Rohres verhindert. Die Zündkopfmasse kann entweder um den oder die Leitungsdrähte herum gebildet werden, oder sie kann in das Rohr eingepreßt werden, welches bereits mit dem inneren Verschlußstopfen versehen ist.

Wenn die Bohrung des starren Metallrohres sich durch die ganze Länge desselben erstreckt, kann der Gasabschluß durch einen äußeren Stopfen aus isolierendem Stoff bewirkt werden, der dicht in die Zünderhülse paßt und in ihr in geeigneter Weise gehalten wird, und zwar unabhängig von dem Verschlußteil für das Mundstück der Zünderhülse. Dieser Stopfen nimmt den nicht isolierten Teil von mindestens einem der Leitungsdrähte auf, so daß der elektrische Zündkopf durch Komprimieren der Zündkopfmasse um den vorragenden Teil des Leiters oder der Leiter innerhalb des starren Metallrohres gebildet werden kann.

Bei einem Niederspannungszündkopf muß der ganze Widerstandsbrückendraht in die Zündkopfmasse eingebettet sein, während es bei einem Hochspannungszündkopf vorteilhafter ist, daß nur einer der Leiter, welche die Polstücke bilden, in die Zündkopfmasse eingebettet ist, während der andere Leiter vorzugsweise mit Bezug auf das Metall der Zündergehäuse geerdet ist, und zwar in der Nähe ihres Mundstückes. Die Wandung des starren Metallrohres und die Zündergehäuse stehen in Berührung miteinander, so daß der Strom geschlossen werden kann, wenn der erforderliche Potentialunterschied angelegt wird.

Der Stopfen, durch den das Entweichen der Flammengase aus dem Ende des starren Metallrohres verhindert werden kann, kann vorzugsweise aus einem plastischen Werkstoff, wie Polyäthylen oder Polystyrol, bestehen.

Die Primärladung kann vorzugsweise ganz aus PETN bestehen, jedoch ist es bisweilen vorteilhaft, geringe Mengen anderer Bestandteile zuzusetzen, wie " beispielsweise Aluminiumpulver, um die Abbrenn- ;■?■ eigenschaften der Masse abzuwandeln.
** Beim Einbringen der Primärladung in das starre Metallrohr wird die Masse absatzweise komprimiert, und zwar gegen den elektrischen Zündkopf. Die Anzahl der Druckanwendungen sollte ausreichend sein, um die Stärke bei jeder Druckanwendung um nicht mehr als 2 mm größer werden zu lassen, damit eine ίο praktisch gleichmäßige Kompression des Materials stattfindet. Bei Anwendung eines starren Metallrohres von etwa 3 mm innerem Durchmesser und 6 mm äußerem Durchmesser sollte die Anzahl der Druckhübe, durch die jeweils eine Stärkevergrößerung von 2 mm stattfindet, nicht weniger als vier betragen, so daß die Säule eine Länge von mindestens 8 mm besitzt.

Bei Hochspannungszündköpfen muß die Zündkopfmasse bekanntlich einen Bestandteil enthalten, durch den die Masse leitend wird, und dieser besteht vorzugsweise aus Graphit. Zündkopfmassen, bestehend aus PETN und Graphit, Kaliumchlorat und Graphit oder Mischungen dieser drei Stoffe, sind besonders geeignet.

Bei Niederspannungszündern braucht die Zündkopfmasse nicht elektrisch leitend zu sein, da der Strom in diesem Fall durch den Brückendraht hindurchgeht. Für diesen Zweck können vorzugsweise Mischungen verwendet werden, die aus Kaliumchlorat und Holzkohle im Verhältnis von 87: 13 Gewichtsteilen PETN und Kaliumchlorat und PETN allein bestehen. Es wird im allgemeinen vorgezogen, PETN allein zu verwenden, da dieses mit einem höheren Grad der Sicherheit komprimiert werden kann als die Mischungen, welche Chlorat enthalten, und es an sich in das starre Metallrohr eingefüllt und in ihm absatzweise komprimiert werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. 1 bis 3 axiale Querschnitte durch elektrische Hochspannungszünder und

Fig. 4 einen axialen Querschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform eines elektrischen Niederspannungszünders gemäß der Erfindung.

Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, besteht der Zünder aus einer metallischen Zünderhülse 1, die vorzugsweise aus einer Kupferlegierung oder Aluminium besteht und eine Stärke von etwa 0,325 mm und eine Länge von etwa 41 mm bei einem Innendurchmesser von etwa 6 mm besitzt. Diese Hülse 1 enthält eine Grundladung 2 aus etwa 0,2 g PETN, das in die Hülse unter einem Druck von nicht über 350 kg/cm² eingepreßt worden ist. In der Hülse 1 befindet sich ein starres Metallrohr 6 von etwa 17 mm Länge, das aus Messing oder Stahl besteht und in die Hülse 1 fest sitzend eingepreßt ist. Dieses Rohr 6 besitzt einen inneren Durchmesser von etwa 3 mm und einen Außendurchmesser von etwa 6 mm, entsprechend dem Innendurchmesser der Zünderhülse 1.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist das Rohr 6 auf seiner ganzen Länge zylindrisch ausgebildet, und in das eine Ende des Rohres wird zunächst die Hochspannungszündkopfmasse 5 um das nicht isolierte Ende eines an sich isolierten Leitungsdrahtes 13 herum eingepreßt.
Ein Stopfen 7 aus Polystyrol oder einem anderen isolierenden plastischen Werkstoff wird vor oder nachher in unmittelbarer Nachbarschaft des nicht isolierten Teiles des Leitungsdrahtes angebracht.

In dem Innern des Rohres 6 befindet sich eine komprimierte Ladung aus PETN, welche mindestens 8 mm lang ist und die nacheinander vorzugsweise in sechs Arbeitsgängen unter einem Druck von nicht weniger als 1500 kg/cm² auf die Zündkopfmasse aufgepreßt worden ist, wobei sich die Füllung 3 nicht bis ganz an das Ende des Rohres 6 erstreckt. Vorzugsweise ragt das Metallrohr 6 noch um etwa 4 mm über die hochkomprimierte Ladung 3 hinaus. Das so gefüllte Rohr 6 wird dann zusammen mit dem Stopfen 7 in die Hülse 1 aufgepreßt, in die zunächst die Ladung 2 eingepreßt worden ist. Während des Einpressens wird der obere Teil der Ladung 2 in dem Mittelteil seiner Oberfläche etwas lose und füllt das hohle Ende des Rohres 6 teilweise aus. In das Mundstück der Zünderhülse 1 wird dann über die Leitungsdrähte 13 eine Scheibe oder ein Kragen 8 geschoben, der vorzugsweise aus Metall besteht und der dicht in die Zünderhülse 1 paßt. Schließlich wird ein mit einer axialen Bohrung versehener Abschlußstopfen 12 auf die Drähte aufgeschoben, der etwa 10 mm lang ist und aus leicht deformierbarem Material, wie beispielsweise Neopren, besteht. Das nicht isolierte Ende des zweiten Leitungsdrahtes wird dabei zwischen den Stopfen 12 und das Innere der Metallwandung der Zünderhülse 1 gelegt. Das Ende der Zünderhülse wird dann um den Stopfen 12 herum in bekannter Weise eingekrümpelt, um einen wasserdichten Verschluß zu liefern.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird zunächst eine lose Ladung 4 aus etwa 0,1 g PETN auf die Oberseite der Grundladung 2 geschüttet, und dann wird auf die Oberseite dieser losen Ladung das mit seiner Füllung 6 versehene Rohr gepreßt, so daß das Ende des Rohres vollkommen mit dem Sprengstoff gefüllt ist. Bei dem elektrischen Zünder gemäß Fig. 2 wird der Stopfen 7 ebenfalls in die Zünderhülse 1 eingeschoben und in ihr mittels einer Einbördelung 9 in der Wandung 1 der Hülse in seiner Lage gehalten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 befindet sich eine lose Ladung 4 aus PETN auf einer komprimierten Ladung 2, die die gleiche Form hat wie bei der Ausführungsform der Fig. 2. Das Rohr 6 ist dabei teilweise durch einen zylindrischen Endteil 6 A geschlossen, der eine zentrale Öffnung besitzt. Diese Öffnung besitzt einen Durchmesser von etwa 2 mm auf einer Länge von etwa 1 mm, von dem Ende des Rohres 6 gerechnet, und daran anschließend gehen die Wandungen unter einem Kegelwinkel von etwa 50° in die zylindrische Innenwandung des Rohres über. In diesem Fall besteht der Stopfen 7 vorzugsweise aus Polystyrol und ist derart geformt, daß er die Innenwandung des Rohres 6, die in der angegebenen Weise ausgebildet ist, ausfüllt. Dieser Stopfen 7 wird in das Innere des Rohres 6 eingeführt, bevor die Hochspannungszündkopfladung 5 eingepreßt wird. Auf diese Ladung 5 wird dann die Ladung 3 aus PETN absatzweise aufgepreßt. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, weitere Einrichtungen vorzusehen, um das Entweichen von Gas aus dem Ende des Rohres 6 in der Nähe der Öffnung des Zünderrohres 1 vorzusehen. Im übrigen ist die Ausbildung des Zünders gemäß Fig. 3 die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2.

Bei der Herstellung eines Niederspannungszünders, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, wird in der gleichen Weise vorgegangen wie bei der Herstellung des Hochspannungszünders gemäß Fig. 3, mit der Ausnahme, daß die Zündkopfladung 5 aus einer elektrisch nichtleitenden Masse gebildet wird, welche aus hochkomprimiertem PETN bestehen kann und die um den Widerstandsdraht 14 herum angeordnet ist, der an den nicht isolierten Enden der aus dem Stopfen 7 vorragenden Leitungsdrähte 13 angebracht ist. Dieser Brückendraht kann vorzugsweise aus einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung bestehen und besitzt einen Durchmesser von 0,024 mm und eine Länge von 1 mm. Dieser Brückendraht verbindet die beiden Leitungsdrähte 13, so daß keine Verbindung von einem Leitungsdraht zu der Zünderhülse 1 besteht.

Bei einem Hochspannungszünder, wie er in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, besteht die Zündkopf zusammensetzung aus einer Mischung von 90% Kaliumchlorat und 10 % Graphit, und sie kann durch Entladung eines Kondensators von 6 Mikrofarad, der mit einer Spannung von 500 bis 1500 Volt aufgeladen ist, gezündet werden. Bei einem elektrischen Niederspannungszündkopf, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, besteht die Zündkopfmasse entweder aus komprimiertem PETN oder aus einer Mischung von 87% Kaliumchlorat und 13 % Holzkohle, wobei ein Zündungsdraht 14 die Zündung solcher Massen bewirkt, wenn ein Strom von 1 Ampere V₅₀ Sekunde lang durch den Brückendraht geleitet wird. Die Detonation der Zündladung erfolgt fast unmittelbar, nachdem die Zündspannung angelegt worden ist.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Zünder mit Zündkopf (5) in einem starren Rohr (6) eingepreßtem Primärsatz (3) und einer Pentaerythrittetranitrat-Sekundärladung (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Zündkopf (5) im oberen Teil des Rohres (6) mit der Primärladung (3) untergebracht ist, daß die Primärladung (3) aus hochverdichtetem Pentaerythrittetranitrat und die Sekundärladung (2) aus weniger stark verdichtetem Pentaerythrittetranitrat besteht.

2. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärladung mit mehr als 1500 kg/cm² und die Sekundärladung mit nicht mehr als 350 kg/cm² verdichtet ist.

3. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pentaerythrittetranitrat der Primärladung (3) noch geringere Mengen anderer die Abbrandeigenschaft beeinflussender Bestandteile, wie Aluminiumpulver, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 545 750, 819 375.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 203 578/117 Φ.