DE1646335A1 - Elektrisch zu zuendende Schaltelemente fuer mechanische Betaetigung - Google Patents

Description

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELISCHAj¹T Troisdorf, Bez. Köln

Elektrisch zu zündende Schaltelemente für mechanische Betätigung

Die Erfindung "bezieht sich auf ein elektrisch zu zündendes Schaltelement.

Diese Schaltelemente, auch als Actuator bezeichnet, sind patronenartig ausgebildete Elemente, bei denen mittels eines in einer Hülse untergebra-chten verhältnismäßig gasarm abbrennenden Treibsatzes ein ebenfalls in der Hülse untergebrachter Kolben bewegt oder auch eine Metallhülse aufgebeult wird, um damit beispielsweise einen Schalt- oder Steuervorgang fernbestätigt zu bewirken oder auszulösen. Die Zündung des Treibsatzes erfolgt dabei mittels eines auf elektrischem Wege auslösbaren Zündelementes bzw. einer elektrischen Zündpille.

Bekannt ist ein Schaltelement mit Kolben, bei dem eine in einer Hülse angeordnete Kolbenführungshülse an ihrer Außenseite mit Flächen versehen ist, so daß die nach der Zündung des Treibsatzes sich entwickelnden Treibgase zwischen der Kolbenführungshülse und der Außenhülse hindurch von der an der einen Seite des Kolbens gelegenen Zündseite aus auf die Rückseite des Kolbens gelangen und den Kolben in die Hülse hineindrücken, der Kolben dementsprechend also auf ein mit ihm verbundenes außerhalb des Schaltelementes befindliches Element eine Zugwirkung. oder auch eine Druckwirkung ausübt.

Sowohl bei diesen als auch bei anderen bekannten Schaltelementen, bei denen sich der Kolben in umgekehrter, also nach außen zeigender Richtung bewegt, ist es schwierig, den Kolben innerhalb der Hülse vor und nach der Bewegung in den Endlagen genau und sicher zu fixleren, was z.B. bei der Verwendung des Schaltelementes in einer Rakete wichtig ißt, um elm ungewollte Betätigung zu verhindern.

109829/0027 ^/2

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird bei einem Schaltelement mit in einer Hülse geführtem Kolben sowie in der Hülse angeordnetem pyrotechnischem Gemisch oder Verzögerungssatz mit vorgeschalteter elektrischer Zündeinrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, den Kolben bis zum Abbrand des Gemisches bzw. Verzögerungssatzes gegen den Druck einer ständig auf ihn einwirkenden Feder in seiner Ausgangslage zu halten und die Feder unter Berücksichtigung des vorgesehenen Kolbenhubes so zu bemessen, daß sie nach Verschieben des Kolbens in seine Endlage auf diesen noch einen Restdruck ausübt.

Dabei hat man es dann in vielfältiger Weise in der Hand, das Schaltelement den jeweiligen Zwecken bzw. Bedürf-nissen entsprechend auszubilden. Beispielsweise kann das Gemisch bzw. der Satz so ausgelegt werden, daß er zwar eine hinreichende Wärme aber keinen Druck entwickelt. Dazu wird dann vorgesehen, daß der Kolbenhub durch die entsprechend bemessene und ausgebildete Feder bewirkt wird, nachdem die sich entwickelnde Wärme des abbrennenden Gemisches bzw. Satzes ein den Kolben gegen den Druck der Feder in seiner Ausgangslage arretierendes Metallglied zum Schmelzen gebracht hat. Anstelle des schmelzenden Metallgliedes könnte aber auch ein bei den auftretenden Temperaturen nicht schmelzendes Metallglied, beispielsweise eine Stahlscheibe, vorgesehen werden, wobei diese dann unmittelbar auf dem Gemisch bzw. Satz aufliegend angeordnet wird, so daß sie bei Abbrand des Gemisches bzw. Satzes durch den Druck der Feder zunehmend in die sich bildende Schlacke hineingedrückt und dabei dann gleichzeitig auch der Kolben bewegt wird.

Andererseits kann das Gemisch bzw. der Satz selbstverständlich aber auch so ausgelegt werden, daß es beim Abbrand einen Druck entwickelt, der ausreicht, den Kolben gegen den Druck der Feder zu verschieben. Um sicherzustellen, daß auch nach Abbau dieses Druckes der Kolben in seiner erreichten Endlage sicher gehalten wird, muß dann entweder vorgesehen werden, daß er irgendwie arretiert wird, etwa daduroh, daß sich die Feder hinter den Kolben setzt.

/3

109829/0027
BAO

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen gezeigt und wird anhand dieser im Folgenden nooh erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Schaltelement mit nach innen gerichteter Korbenbewegung,

Pig. 2 ein Schaltelement mit nach außen gerichteter Kolbenbewegung,

Pig. 3 eine Variante zu Pig. 1,

Pig. 4 ein anderes Schaltelement mit nach außen gerichteter Kolbenbewegung und

Pig. 5 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schaltelemntes mit nach außen gerichteter Kolbenbewegung.

Beim Schaltelement der Pigur 1 ist in der Hülse 1 das Röhrchen 2 mit dem pyrotechnischen Gemisch 3 angeordnet. Das pyrotechnische Gemisch kann beispielsweise aus 30 - 70 # Oxydationsmittel wie Bariumnitrat, Bleidioxyd od. dgl. und 30 - 70 $ Reduktionsmittel wie Siliziumlegierungen, Zirkon, Zirkonhydrid, Aluminium, Magnesium-Legierung, Bor od. dgl. oder aus einem bekannten Verzögerungssatz bestehen. An der einen Seite ist das pyrotechnische Gemisch 3 mittels der zentral gelochten Scheibe 4 abgedeckt. In der zentralen Öffnung 5 der Scheibe 4 ist die elektrisch zu zündende Ladung 6 untergebracht, die mit Zuleitungen 8 und 9 in metallischer Verbindung steht, so daß bei Pließen eines Stromes die Ladung 6 entzündet wird. Zwischen dem Pluspol 7 und dem Bördelrand 10 der Hülse 1 ist der Stützring 11 angeordnet. An seiner anderen Seite ist das pyrotechnische Gemisch 3 mit der geschlossenen Scheibe 12, die z.B. aus Wood'schein Metall oder u.U. auch aus einer bei höheren Temperaturen von z.B. über 200⁰O schmelzenden Legierung bestehen kann, abgedeckt, die in ihrer

/4

1098 2 9/0027

Lage durch die Distanzhülse 13 und den eine zentrale Lochung aufweisenden Sttttzring 14 fixiert ist. Der Stützring 14 ist durch das nach innen umgebördelte Ende 16 der Hülse 1 in dieser gehalten. Der in der Distanzhülse 13 angeführte Kolben 17 weist an seiner einen Seite den Stift 18 und an seiner anderen Seite den zylindrischen Ansatz 19 auf und ist mit dem Stift 18 auf der Scheibe 12 aufstehend und mit dem bundförmigen Absatz 21 am Stützring 14 anstehend durch den Druck der Feder 20 in seiner Ruhelage gehalten. Das durch die Öffnung 15 des Stützringes 14 hindurch aus der Hülse 1 herausgeführte Ende 19a des Ansatzes ist für den Anschluß eines nicht gezeigten zu betätigenden Elementes bestimmt.

Wird übor eine an die Zuleitungen 8un"& 9 angeschlossene nicht gezeigte Stromquelle die Zündladung 6 und über diese in der Folge das pyrotechnische Gemisch 3» anstelle dessen auch ein Verzögerungssatz vorgesehen sein könnte, gezündet und unter Entwicklung einer verhältnismäßig geringen Gasmenge oder auch völlig ohne Gasentwicklung aber unter ausreichender Wärmeentwicklung abgebrannt, so schmilzt zumindest der den lichten Durchmesser des Röhrchens 2 überdeckende Teil der Scheibe 12 weg, wodurch der Kolben 17 samt Stift 18 und Ansatz 19, 19a unter dem Druck der Feder 20 nachgeben und sich in Richtung zum Röhrchen 2 hin aixal verschieben kann, bis er am Röhrchen 2 bzw. dem über diesen befindlichen Rest der Scheibe 12 aufsitzt, in welcher lage er durch den Restdruck der Feder 20 sicher gehalten wird. Über den Ansatz 19, 19a, wird dabei das nicht gezeigte Schalt- oder Steuerelement od. dgl. in der gewünschten Weise betätigt. Das pyrotechnische Gemisch bzw. der Verzögerungssatz 3 braucht bei Abdeckung mittels eines nichtgezeigten etwa aus Stahl bestehenden Metallblättchens nicht zu heiß abzubrennen, da nach Abbrennen der festgepreßten Mischung 3 das aufgelegte Blättchen durch den unter Federdruck stehenden Stift 18 in die Schlacke des abgebrannten pyrotechnischen Gemisches 3 gedrückt wird.

Beim AusfUhrungsbeispiel der Figur 2, bei welchem der Kolben

/5

109829/0027

eine entgegengesetzte axiale Bewegung ausführen soll, sind praktisch die gleichen Teile vorgesehen wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1. Lediglich ist die Anordnung des Kolbens sowie der Feder 20 eine andere und ist der Kolben 17 etwas anders ausgebildet und gehalten, nämlich mit dem Ende 22 des Ansatzes 19 in der zentralen öffnung 23 der das pyrotechnische Gemisch 3überdeokenden Scheibe 24. Beim Abbrennen des Satzes 3 wird durch die entstehende Wärme die Scheibe 24 zum Schmelzen gebracht oder auch in nicht gezeigter Weise eine dünne Stahlscheibe durch das Abbrennen des gepreßten pyrotechnischen Satzes 3 entlastet, wodurch der Kolben 17 mit Ansatz 19 unter dem nun zur Wirkung gelangenden Druck der Feder 20 bis zum Aneohlag des Kolbens 17 gegen den Stützring 14 in Pfeilriohtung verschoben, und in dieser Stellung dann durch die noch vorhandene Restspannung der Feder sicher gehalten wird.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 entspricht im Prinzip demjenigen der Figur 1. Anstatt die Teile mittels der Bördelränder 10 und 16 in der Hülse 1 zu halten, sind an den Enden der Hülse 1 die Verschlußkappen 25 und 26 eingeschraubt, was den Vorteil hat, daß sich dadurch die Montage des Zündelementes wesentlich vereinfacht und fehlerhafte Teile ausgewechselt werden können. Zur axialen Festlegung des das pyrotechnische Gemisch 3 enthaltenden Röhrchens 2 ist in der Hülse 1 der Absatz 27 vorgesehen. Im Unterschied zur Figur 1 ist des weiteren die kolbenseitige Abdeckung 28 des pyrotechnischen Gemisches 3 nicht auf die ringförmige Stirnfläche des Röhrchens 2 aufgelegt, sondern - als Stahlscheibe ausgebildet - genau in die lichte Öffnung des Röhrchens 2 passend auf das pyrotechnische Gemisch bzw. den Verzögerungssatz 3 aufgelegt. Im Unterschied zu Figur 1 ist der elektrische Zündsatz im Zündelement 7 enthalten. Die Anordnung des elektrischen Zündelementes ist im Prinzip die gleiche wie in Figur 1 dargestellt.

Beim Schaltelement der Figur 4 ist die Fixierung des Kolbens 17 mit Ansatz 19, 19a und auf dessen Gewindezapfen 30 aufgeschraubter Platte 31 sowohl vor als auoh nach dem Abschießen

/6

109829/0027. '

BAD ORIGINAL

gegeben. Diese Fixierung ist durch die als Sprengring ausgebildete Feder 2Q bewerkstelligt. Vor dem Schuß hält die Feder 20 den Kolben 17, 19» 19a in unmittelbarer Berührung auf dem 'Gemisch 3 fest. Beim Schuß gleitet der Kolben 17 durch die sich dabei vorübergehend aufweitende Feder 20 hindurch. Nach dem Hindurchtritt des Kolbens 19 nimmt die Feder 10 wieder ihre ursprüngliche Gestalt an, wobei sie sich hinter den Boden des Kolbens 17 setzt und letzteren in seiner neuen lage, nämlich einer vorderen Endstellung festhält. Zur Begrenzung der vorderen Endstellung iet die Schraubkappe 25 in geeigneter Weise bemessen bzw. mit der in entsprechender Weise ausgebildeten Aufweitung 29 versehen.

Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ein Ausschieben bzw. Ausstoßen des Kolbens 17» 19» 19a der in seiner gezeigten Lage gegen den Druck der Feder 20 durch den durch die Bohrung 32 des am Kolben befestigten Zapfens 34 hindurchgeführten Draht 33 gehalten ist. Das durch das Zündelement 7 zündbare Gemisch 3 soll hier so ausgelegt sein, daß es nach seiner Zündung, d.h. bei seinem Abbrand, den Draht 33 an seinen dem Gemisch 3 benachbarten Enden ab- bzw, durchschmilzt. Dadurch kann dann die Feder 20 den nunmehr freigegebenen Kolben 17, 19» 19a vorwärts bewegen, wobei dieser in seiner vorderen Endstellung durch den verbleibenden RestdruolE der Feder 20 fixiert ist.

Troisdorf, den 31« Mära 1967
Kg/Hd.

109829/0027

* BAD ORIGINAL

Claims (3)

Patentansprüche

1. Schaltelement mit in einer Hülse geführtem Kolben sowie in der Hülse angeordnetem pyrotechnischem Gemisch oder Verzögerungssatz mit vorgeschalteter elektrischer Zündeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) bis zum Abbrand des Gemisches bzw. Verzogerungssatzes (3) gegen den Druck einer ständig auf ihn einwirkenden Feder (20) in seiner Ausgangslage gehalten ist, und daß die Feder unter Berücksichtigung des vorgesehenen Kolbenhubs so bemessen ist, daß sie nach Verschiebung des Kolbens in seine Endlage auf diesen noch einen Restdruck ausübt.

2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) mittels eines bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Metallgliedes (12, 24» 33) gegen den Druck der Feder (20) gehalten ist.

3. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) mittels eines auf dem Gemisch bzw. Verzögerungssatz -(3) aufliegenden Metallgüedes (28), vorzugsweise einer Stahlscheibe, gegen den Druck der Feder (20) gehalten ist.

Troisdorf, den 31. März 1967
Kg/Hd.

109829/0027