DE1174235B - Elektrisch leitfaehiger Zuendsatz fuer Niederspannungs-Funkenzuender - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 06 c

Deutsche Kl.: 78e-2

Nummer: 1174 235

Aktenzeichen: B 69267 VI b / 78 e

Anmeldetag: 17. Oktober 1962

Auslegetag: 16. Juli 1964

Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Zündsatz für Niederspannungs-Funkenzünder. Eine einen erfindungsgemäßen Zündsatz enthaltende Sprengkapsel hat die Eigenschaft, mit einer niedrigen Spannung, beispielsweise einer Spannung von 1,5 Volt, zündbar zu sein.

Mit verhältnismäßig niedriger Spannung zündbare Zündsätze bekannter Art bestehen beispielsweise aus einem durch einen Funken initiierbaren Sprengstoff, wie Bleiazid in Mischung mit amorpher Kohle. Bei einem solchen Zündsatz bilden die feinverteilten, leitenden Kohlepartikeln einen stromleitenden Weg mikroskopischer Querschnittsabmessungen, so daß die zur Zündung erforderliche Temperatur in der Sprengkapsel durch einen außerordentlich kleinen Strom erzeugt werden kann. Die Sprengstoffeigenschaften des Zündsatzes liegen dabei praktisch vollständig in dem zur Anwendung gelangenden Bleiazid.

Ein weiterer bekannter Zündsatz besteht aus einem Gemisch von Silberpulver, Bariumazidpulver und einem Nitrozellulose enthaltenden Bindemittel. Die Zündung eines derartigen Zündsatzes erfolgt in der Weise, daß es durch Anlegen der Zündspannung zu einem elektrischen Durchschlag der dünnen, die Partikeln des Silberpulvers trennenden Isolierschicht kommt, wobei der hierbei entstehende Funke die Zündung in dem Bleiazid-Sprengstoff bewirkt.

Beide vorgenannten Zündsätze arbeiten mit Zündspannungen von 10 bis 40 Volt.

Ein mit niedriger Zündspannung von etwa 2VoIt arbeitender bekannter elektrischer Zünder, welcher ebenfalls aus einem Gemisch eines Sprengstoffes mit einem elektrisch leitenden Hilfsstoff besteht, wurde wie folgt hergestellt: Es wurde eine Nickelnitratlösung mit einer wäßrigen Lösung von Hydrazinhydrat umgesetzt und der sich bildende Niederschlag nach Auswaschen des überschüssigen Hydrazins mit Aluminiumpulver vermischt.

Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Zündsatz für Niederspannungs-Funkenzünder, bestehend aus einem durch Funken initiierbaren Sprengstoff, wie Bleiazid, in Mischung mit einem feinteiligen Edelmetallpulver und kennzeichnet sich dadurch, daß das Edelmetallpulver aus Gold mit einer Korngröße, die zu 90% kleiner als 15 μ ist, besteht und in einer Menge von 1 bis 25%, besonders 8 bis 20%, eingesetzt ist.

Zweckmäßigerweise besteht das Goldpulver aus Partikeln, die unregelmäßige und scharfkantige Form haben, zu welchem Zweck das Goldpulver im Wege des chemischen Ausfällens erzeugt werden kann.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung Elektrisch leitfähiger Zündsatz für
Niederspannungs-Funkenzünder

Anmelder:

Beckman Instruments, Inc., Fullerton, Calif.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

München-Solln, Franz-Hals^-Str. 21

Als Erfinder benannt:
Daniel Dwight Taylor, Altadena, Calif.,
Carle Conway Brawner, Monrovia, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Oktober 1961

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werden im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer elektrisch zündbaren Sprengkapsel gemäß der Erfindung, wobei die Sprengkapsel in einem fortgeschrittenen Herstellungsschritt gezeigt ist,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene, der F i g. 1 entsprechende Seitenansicht, die die fertige Sprengkapsel zeigt,

F i g. 3 einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie 4-4 der F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt eines scheibenförmigen Verschlußstopfens zum Verschließen des oberen offenen Endes der becherförmigen Sprengkapsel gemäß Fig. 1, wobei Fig. 4 den Zustand des Stopfens unmittelbar nach dem Einbohren des Loches und vor Entfernen des Grates an der Innenseite des Stopfens zeigt,

F i g. 5 einen Schnitt des in F i g. 4 dargestellten Stopfens nach Anwenden des Druckes, welcher eine Einschnürung des in die Bohrung des Stopfens eingeführten Elektrodendrahtes bewirkt, wobei die Darstellung den Stopfen in einem Herstellungsschritt zeigt, bevor das überflüssige Ende des Elektrodendrahtes an der inneren Seite des Stopfens entfernt ist und die Innenseite glatt geschliffen wurde,

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F i g. 6 eine Wiedergabe einer Mikrophotographie F i g. 5 zu sehen ist und den Draht in dem Stopfen

von verschiedenen Goldpulverteilchen, wie sie zweck- festlegt. Gleichzeitig mit dem nach innen gerichteten

mäßigerweise bei einer erfindungsgemäßen Mischung Fließen des Metalls ergibt sich ein nach außen ge-

für eine Sprengkapsel Anwendung finden, richtetes Fließen des Metalls, welche die Durchmes-

F i g. 7 eine weitere Wiedergabe einer Mikrophoto- 5 serdimension und die Oberfläche des Stopfens be-

graphie von kleinerem aber benutzbarem Goldpulver, stimmt. Es wird dann der Stopfen aus seinem hülsen-

wobei die Photographien gemäß F i g. 6 und 7 förmigen Futter durch einen Kolben ausgestoßen,

einer linearen Vergrößerung von 750 entsprechen. Das zähe Überzugsmaterial des Drahtes, welches

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevor- zweckmäßigerweise aus dem Kunststoff »Formvar« zugten Ausführungsform ist das Gehäuse der Spreng- io besteht, überträgt den hohen Druck ohne dabei aufkapsel von der Form eines zylindrischen Bechers 10 zubrechen. Nach der Durchführung des Andrück und ist am oberen Ende offen, während die untere Vorganges wird die konvexe Fläche 20 der Unterseite Seite durch die Bodenfläche 12 geschlossen ist. Die des Stopfens 14 abgeschliffen und gleichzeitig wird unteren Ecken sind abgerundet. Das becherförmige der zuvor erwähnte Draht entfernt, zylindrische Gehäuse 10 besteht aus gezogenem, 15 Zweckmäßigerweise wird die konvexe Fläche des nichtrostendem Stahlblech. Die Größe des Gehäuses Stopfens 14 mit verschiedenen Schmirgelpapieren gekann sehr klein sein, beispielsweise kann dessen Länge schliffen, bis die Oberfläche schließlich 600^c Karbo-10 mm und dessen Durchmesser 6,3 mm betragen. rundum entspricht. Der Schleifvorgang entfernt die Ein solches becherförmiges Gehäuse kann in verschie- dünne Oxydschicht, welche sich in üblicher Weise dener Weise verschlossen werden; beispielsweise kann 20 auf nichtrostendem Stahl bildet. In diesem Zustand ein scheibenförmiger Stopfen 14 in das oben offene muß die Sprengkapsel sofort zusammengebaut wer-Ende des Becherkörpers 10 dicht eingesetzt werden. den, wenn die Kapsel einen niedrigen Widerstand Bei der Herstellung der Sprengkapsel wird der Stopfen haben soll. Es hat sich gezeigt, daß Verschlußstopfen 14 in den zylindrischen Becher 10 so eingepreßt, daß aus nichtrostendem Stahl, die mehrere Stunden in der Inhalt der Kapsel zusammengedrückt wird. An- 25 Luft standen, unbefriedigendes Zündverhalten zeigschließend wird der obere Rand der Zylinderwan- ten, obwohl im übrigen die verwendete Sprengstoffdung des Gehäuses 10 umgebogen, so daß er an dem mischung und das sonstige Verfahren dasselbe war. Rand der oberen Fläche des scheibenförmigen Stop- Dieses Versagen geht, wie bereits früher ausgeführt fens 14 gemäß F i g. 2 anliegt und das eingeschlos- wurde, auf eine dünne Oxydschicht zurück, die sich sene Material ständig unter dem gewünschten Druck 30 auf der Oberfläche des nichtrostenden Stahles bildet, hält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Her-

Der scheibenförmige Stopfen 14 ist zweckmäßiger- stellung einer erfindungsgemäßen Sprengkapsel wird weise ein gestanzter, aus nichtrostendem Stahl 302 der scheibenförmige Stopfen 14 nach Durchführung bestehender Teil, der eine Bohrung aufweist, in die des Schleifvorganges in ein übliches elektrolytisches ein mit isolierendem Kunststoff überzogener Draht 18 35 Reinigungsbad gebracht und mit Gold oder Zinn galeingesetzt wird. Das Bohrungsloch hat einen etwas vanisiert oder mit einem anderen Metall, welches größeren Durchmesser. Fig. 4 zeigt den Querschnitt nicht leicht eine störende Oxydschicht bildet, des scheibenförmigen Stopfens 14 nach Einbohren Die gemäß der Erfindung zur Anwendung gelander Bohrung, wobei bei dem Bohrvorgang sich ein gende stromleitende Mischung wird dadurch erzeugt, Grat 15 ergibt. Zweckmäßigerweise wird der Grat in 40 daß gemahlenes Goldpulver mit einem geeigneten diesem Zustand noch nicht enfernt, weil dann die feinverteilenden detonierenden Stoff wie Bleiazid, Möglichkeit bestehen würde, daß der Draht sich Bleistyphnat, Diazodinitrophenol od. dgl. gemischt nach innen umbiegt und den weiteren Zusammenbau wird. Zweckmäßigerweise wird Bleiazid allein in der Anordnung stören würde. Der scheibenförmige Mischung mit Goldpulver verwendet. Es kann auch Stopfen 14 wird zweckmäßigerweise so gebohrt, daß 45 im Rahmen der Erfindung mit Dextrin gebundenes sich der Grat an der inneren schwach konvexen Seite Bleiazid verwendet werden, obwohl vorzugsweise 20 des Stopfens ergibt, wo er anschließend bei der Azid verwendet wird, welches durch Abscheiden von weiteren Verarbeitung des Stopfens entfernt wird. Bleiazid bei Gegenwart von Polyvinylalkohol bevor-Nach dem Bohren der Bohrung in dem Stopfen 14 zugt wird. Diese Form des Bleiazids ist im allgemeiwird ein etwas schwächerer Draht 18 in die Bohrung 50 nen als PVA-Bleiazid bekannt. Der Prozentsatz an des Stopfens eingeführt. Es wurde bereits darauf ver- Goldpulver in der Mischung des detonierenden Matewiesen, daß der Draht 18 mit einem plastischen rials kann zwischen 1 und 25% gewichtsmäßig Kunststoff bekleidet ist, der gegenüber Zerbrechen schwanken. Befriedigende Resultate wurden erzielt widerstandsfähig ist, wenn auf den Stopfen 14 Preß- mit einem Anteil von 8 bis 20 Gewichtsprozent, druck ausgeübt wird. Es wird der scheibenförmige 55 Es hat sich gezeigt, daß die Größe der Partikeln Stopfen 14 mit dem mit Isolierstoff bekleideten Draht des Goldpulvers nicht sehr kritisch ist. Blattgold, wel-18 in eine geeignete buchsenförmige Fassung ge- ches in kleine Partikeln aufgebrochen wird, ist nicht bracht, welche eng den Außenmantel des Stopfens 14 geeignet. Selbst wenn kontinuierlich Partikeln von umgibt und dessen Durchmesser bei der Anwendung Blattgold gemahlen werden, bleiben sie so groß, daß eines hohen Preßdruckes, der in der Größenordnung 60 Zwischenräume überbrückt werden und eine hinreivon IV₂ bis 2¹A t liegen kann und auf die flache Seite chende elektrische Energie geleitet werden kann, des Stopfens gebracht wird, begrenzt. Diese Preßkraft ohne Auftreten einer Detonation. Goldpulver, welches wird durch ein Gesenkteil mit einem Loch auf die zur Verwendung in einer stromleitenden Mischung Oberfläche des Stopfens gegenüber dem Grat 19 zur gemäß der Erfindung verwendbar ist, kennzeichnet Einwirkung gebracht. Durch diese Druckkraft erfolgt 65 sich dadurch, daß mindestens 90 °/o der Partikeln nach ein nach innen gerichtetes Fließen des Metalls in dem Mahlen eine Größe haben, die 15 μ nicht überRichtung auf die Bohrung des Stopfens 14, wodurch trifft. Eine Mikrophotographie eines sich besonders eine Einschnürung des Drahtes 18 sich ergibt, die in eignenden Goldpulvers ist in F i g. 6 gezeigt. Es ist

zu beachten, daß die Partikeln dieses bevorzugten Goldpulvers unregelmäßige Form und viele scharfe Ecken haben. F i g. 7 zeigt eine Mikrophotographie eines anderen Goldpulvers, welches ebenfalls verwendet werden kann, wobei die Partikeln wesentlich kleiner als die in F i g. 6 gezeigten Partikeln sind. Es ist zu beachten, daß die Partikeln des in F i g. 7 gezeigten Pulvers regelmäßige Form haben, im wesentlichen kugelförmig sind, und erinnern an Molekülmodelle. Die beiden in den Figuren gezeigten Pulverarten sind durch Niederschlagen erzeugte Pulver. Das kugelförmige Pulver gemäß F i g. 7 verlangt etwa eine um 25 °/c· höhere Konzentration als das in F i g. 6 dargestellte Pulver, um die gleichen Ergebnisse in einer Mischung zu erreichen. Beide durch Niederschlagen erzielten Pulverarten haben eine Reinheit, die oberhalb der üblichen Karatskala liegt.

Das Goldpulver und die Partikeln des Sprengstoffmaterials werden mechanisch so untermischt, daß sich eine hinreichend gleichmäßige Verteilung des Goldes ao in der Masse ergibt. Eine Anordnung zum Mischen ist im USA.-Patent 2 918 871 beschrieben. Das Mischen erfolgt in nassem Zustand, wobei ein flüchtiges Lösungsmittel, üblicherweise Methanol oder Azeton, verwendet wird.

Im nachfolgenden wird die Herstellung einer Sprengkapsel gemäß Fig. 1 und 2 beschrieben. Es wird zunächst eine untere Sprengstoffschicht in das becherförmige Gehäuse 10 eingebracht, worauf eine Zwischenschicht eingebracht wird und beide Schichten miteinander verpreßt werden. Im allgemeinen findet hierbei ein Druck von 7 t/cm² und mehr Anwendung. Die Gold enthaltende Sprengmischung gemäß der Erfindung wird dann auf die Hauptladung aufgebracht, und es wird der scheibenförmige Stopfen 14 in das becherförmige Gehäuse 10 eingebracht und nach unten gedrückt, so daß der Inhalt des Bechers in gewünschter Weise zusammengedrückt wird. Es wurde bereits erwähnt, daß der scheibenförmige Stopfen 14 etwas Übergröße haben soll und daß beim Einsetzen in das becherförmige Gehäuse 10 ein unter Federkraft stehender Kolben verwendet werden soll. Es wird dann der Becher 10 über den Rand des scheibenförmigen Stopfens 14 gedrückt, wodurch die Sprengkapsel die in F i g. 2 wiedergegebene Form erhält. Durch den Andrückvorgang wird der Inhalt des Bechers 10 unter dem gewünschten Druck gehalten. Im allgemeinen ist der Druck, welcher zum Eindrükken des scheibenförmigen Stopfens 14 und zum Zusammendrücken der Masse verwendet wird, in der Größe zwischen 0,35 und 0,7 t/m².

Eine erfindungsgemäße Sprengkapsel hat eine niedrige Zündspannung, was bisher bei Verwendung von Kohlenstaub wegen der unzureichenden Empfindlichkeit nicht möglich war. Durch Versuche wurde festgestellt, daß eine stromleitende Mischung enthaltend durch chemisches Niederschlagen erzeugtes Gold bei Spannungen von 1,5 Volt und selbst darunter zündet, wobei die Zündzeiten weniger als 100 με sind, während Kohle enthaltende Mischungen unzuverlässig werden, wenn die Zündspannung bei 10 bis 15 Volt liegen. Verschiedene Faktoren tragen zu den günstigen Betriebseigenschaften der erfindungsgemäßen Sprengkapsel bei, so in erster Linie die stromleitende Mischung und die metallische Galvanisierung der Elektroden und die Ausbildung des scheibenförmigen Stopfens.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrisch leitfähiger Zündsatz für Niederspannungs-Funkenzünder, bestehend aus einem durch Funken initiierbaren Sprengstoff, wie Bleiazid, in Mischung mit einem feinteiligen Edelmetallpulver, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelmetallpulver aus Gold mit einer Korngröße, die zu 90°/o kleiner als 15 μ ist, besteht und in einer Menge von 1 bis 25%, besonders 8 bis 20%, eingesetzt ist.

2. Zündsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Goldpulver aus Partikeln besteht, die unregelmäßige, scharfkantige Form haben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 084 183;
USA.-Patentschriften Nr. 2 942 546, 2 986 090.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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