DE19514282A1 - Elektrischer Sprengzünder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Sprengzünder zur Verwendung in der Sprengtechnik.

In der Sprengtechnik ist es üblich, Sprengstoff auf zahlreiche Bohrlöcher zu verteilen und die in den Bohr­ löchern enthaltenen Sprengstoffmengen zeitversetzt zu zünden. Hierzu werden Zünder benutzt, die unterschied­ liche Verzögerungszeiten haben.

DE-OS 20 04 619 beschreibt einen elektrischen Spreng­ zünder mit einem langgestreckten Metallgehäuse, das ein pyrotechnisches Anzündelement und einen Zündverstärker aus einer Primärladung und einer Sekundärladung ent­ hält. Das Anzündelement ist mit elektrischen Leiter­ drähten verbunden, die durch einen das Metallgehäuse verschließenden Stopfen hindurchführen. Im Metallgehäu­ se sitzt ein aus einer Primärladung und einer Sekundär­ ladung bestehender zweiteiliger Zündverstärker. Die beiden Ladungen sind in getrennten Abschlußhülsen un­ tergebracht, wobei die Abschlußhülse für die Sekundär­ ladung diese Sekundärladung nur auf einem Teil ihrer Länge umschließt. Sprengzünder mit metallischen Gehäu­ sen unterliegen trotz eingebauter Sollfunkenstrecken ab einer gewissen Spannung und Ladungsmenge der Gefahr des unbeabsichtigten Auslösens der Zündung durch äußere elektrostatische Einwirkungen. Beispielsweise kann es vorkommen, daß an den Leiterdrähten unbeabsichtigt eine hohe elektrische Spannung ansteht. Wird dann das Metallgehäuse mit Erde in Verbindung gebracht, kann dies zur Auslösung der Zündung führen. Ferner kann es vorkommen, daß das Metallgehäuse durch Berührung mit aufgeladenen Teilen elektrostatisch aufgeladen wird.

Aus EP 0 183 933 B1 ist ein elektronischer Sprengzünder bekannt, der in einem metallischen Gehäuse ein Auslö­ seelement aus einem Elektronikteil und einer Zündpille aufweist, wobei in dem Gehäuse ferner ein Zündverstär­ ker im Abstand von der Zündpille angeordnet ist. An dem Elektronikteil kann die individuelle Verzögerungszeit des Auslöseelements variiert werden. Obwohl die Zünd­ pille von dem Elektronikteil ausgelöst wird, kann ab einer gewissen Spannung und Ladungsmenge und der auch hier eingebauten Sollfunkenstrecke eine Entladung zwi­ schen Metallgehäuse und Zündpille erfolgen.

Bekannt ist weiterhin aus US 3 971 320 ein elektrischer Brückenanzünder, der ein aus Kunststoff bestehendes Ge­ häuse aufweist. In diesem Gehäuse befindet sich eine becherförmige Metallhülse, die den Sprengstoff enthält. In der Metallhülse ist ferner ein metallischer Einsatz enthalten, der mit einer der elektrischen Zuleitungen verbunden ist, während die andere zentrale Zuleitung isoliert durch den Einsatz hindurchgeht und bis zur Primärladung reicht. Ein Brückendraht erstreckt sich in der Primärladung von dieser zentralen Zuleitung radial bis zum Einsatz. Das Auslösen des Zünders erfolgt da­ durch, daß über die Zuleitungen eine elektrische Ener­ gie zugeführt wird. Ein zusätzliches Auslöseelement mit Anzündelement ist dabei nicht vorgesehen. Der Zünder hat einen komplexen Aufbau, der das Zusammenfügen zahl­ reicher Komponenten vorsieht und daher in der Herstel­ lung sehr aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elek­ trischen Sprengzünder zu schaffen, der eine höhere Si­ cherheit gegen unbeabsichtigtes Auslösen durch äußere elektrostatische Einwirkungen aufweist und der einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der erfindungsgemäße Sprengzünder hat ein langgestreck­ tes aus Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, aber auch Polyethylen, Phenolharz o. dgl., bestehendes Gehäu­ se, so daß seine gesamte Ummantelung nichtleitend ist. Dadurch wird die Gefahr unbeabsichtigter äußerer elek­ trostatischer Einwirkungen entscheidend vermindert. Der Sprengzünder hat einen einfachen modularen Aufbau. Er enthält in dem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse zwei Baugruppen, nämlich das Auslöseelement und den Zündver­ stärker, die selbständig herstellbar und handhabbar sind und die in das Gehäuse eingeschoben sind. Die den Zündverstärker bildende Einheit enthält in einer Metallhülse sowohl die Primärladung als auch die Sekun­ därladung. Die Metallhülse umschließt beide Ladungen vollständig und ist nur an dem Ende offen, an dem die Primärladung angeordnet ist. Die Herstellung des Zünd­ verstärkers kann in einer einzigen Fertigungslinie mit wenigen Produktionsschritten erfolgen. Hierzu wird in die Metallhülse zunächst der Sprengstoff der Sekundär­ ladung eingefüllt und anschließend die Primärladung eingebracht. Der dadurch entstandene Zündverstärker ist handhabungssicher und kann so sicher in das Gehäuse montiert werden. Es ist also nicht erforderlich, Sprengstoff unmittelbar in das Kunststoffgehäuse ein­ zuführen; vielmehr wird der gesamte Zündverstärker aus Primärladung, Sekundärladung und Metallhülse vorgefer­ tigt und als Einheit in das Kunststoffgehäuse einge­ setzt. Der Zündverstärker enthält keinerlei Drähte, Lötstellen oder andere elektrische Verbindungen. Er besteht ausschließlich aus Sprengstoff und Metall. Da­ bei ist anzumerken, daß eine Metallhülse, z. B. aus Alu­ minium oder einer Aluminiumlegierung, als Ummantelung für Sprengstoff wegen der mechanischen Festigkeit und der Widerstandsfähigkeit auch gegen Rißbildungen beson­ ders geeignet ist. Die Metallhülse dient also zur si­ cheren Umfassung des Sprengstoffs, während das Kunst­ stoffgehäuse das Außengehäuse des gesamten Sprengzün­ ders darstellt.

Bei der Erfindung bildet der Zündverstärker ein ein­ heitliches kompaktes, in einer Metallhülse enthaltenes detonatives Zündmittel. Dieses kann anzündseitig durch anzündempfindliche pyrotechnische Mischungen ergänzt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, den Zündverstär­ ker entweder von demjenigen Ende in das Gehäuse einzu­ schieben, durch das später die Leiterdrähte hindurch­ geführt werden, oder von dem entgegengesetzten Ende her. In beiden Fällen ergeben sich unterschiedliche Gehäusestrukturen. In jedem Fall können im Gehäuse An­ schläge zur Festlegung der Position des Zündverstärkers und/oder des Auslöseelements vorhanden sein.

Vorzugsweise ist bei Verwendung einer Primärladung die­ se in einen an beiden Enden offenen, separaten, metal­ lischen, zylindrischen hohlen Körper eingebracht, wobei ggf. zusätzlich auch noch eine pyrotechnische Verzöge­ rungsladung eingebracht werden kann. Dieser Körper mit der Primärladung und ggf. Verzögerungsladung bildet eine Unterbaugruppe, die separat gefertigt und an­ schließend in die Metallhülse eingesetzt wird, nachdem zuvor die Sekundärladung in die Metallhülse eingebracht wurde.

Das Auslöseelement kann einen Elektronikteil aufweisen, an dessen dem Zündverstärker zugewandten Ende das An­ zündelement befestigt ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen einfachen nicht-elektronischen Sprengzünder in der erfindungsgemäßen Weise auszubil­ den. Hierbei besteht das Auslöseelement vornehmlich aus dem Anzündelement, das dann direkt mit den Leiterdräh­ ten verbunden ist.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform des Sprengzünders mit an einem Ende geschlossenem Gehäuse und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform des Sprengzünders mit beidendig offe­ nem Gehäuse.

Der in Fig. 1 dargestellte Sprengzünder weist ein aus isolierendem Kunststoff bestehendes, rohrförmiges lang­ gestrecktes Gehäuse 10 auf, das an einem Ende mit einer einstückig angeformten Bodenwand 11 verschlossen ist.

In dem Gehäuse 10 sind ein Auslöseelement 12 und ein Zündverstärker 13 hintereinander angeordnet. Das Aus­ löseelement 12 und der Zündverstärker 13 bilden jeweils eine selbständig herstellbare und handhabbare Einheit. Das Auslöseelement 12 ist mit isolierten elektrischen Leitern 15 verbunden, die aus dem Gehäuse 10 herausra­ gen und durch einen Kunststoffstopfen 16 dicht hin­ durchgehen. Wenn der Kunststoffstopfen 16 zum Verschluß der Gehäuseöffnung in das Gehäuse 10 eingesetzt ist, bewirken die zwischen dem Kunststoffstopfen 16 und dem Auslöseelement 12 befindlichen Leiterabschnitte 15a eine radiale Festlegung des Auslöseelements 12. Der Kunststoffstopfen 16 wird mit Preßsitz, Paßsitz, Ver­ klebung oder Verguß in der Gehäuseöffnung festgehalten und dichtet das Gehäuse 10 ab.

Der Außendurchmesser des Zündverstärkers 13 entspricht dem Innendurchmesser des betreffenden Bereichs des Ge­ häuses 10, so daß die Einheit passend und spaltfrei in das Gehäuse eingesetzt werden kann und den Gehäusequer­ schnitt ausfüllt. Das Auslöseelement 12 kann an den Leiterabschnitten 15a selbsttragend befestigt sein oder durch auf den Innendurchmesser des Gehäuses 10 abge­ stimmte Außenmaße stützend und positionierend gehalten sein.

Der Gehäusebereich zur Aufnahme des Zündverstärkers 13 hat einen kleineren Durchmesser als der Gehäusebereich zur Aufnahme des Auslöseelements 12, wobei am Übergang der beiden Gehäusebereiche eine ringförmige Schulter 14 vorgesehen ist, die als Anschlag für das Auslöseelement 12 dient und dieses in bezug auf den Zündverstärker 13 positioniert. Im Falle des selbsttragenden Auslöseele­ ments 12 entfällt diese Funktion der Schulter 14. Der Anschlag für den Zündverstärker 13 wird von der Boden­ wand 11 gebildet, an der der Zündverstärker anliegt.

Das Auslöseelement 12 weist einen Elektronikteil auf, der in einer in das Gehäuse 10 eingeschobenen Hülse oder auf einer Platine 17 angeordnet ist. Am Ende die­ ser Hülse oder Platine 17 befindet sich ein pyrotechni­ sches Anzündelement 18, das in Richtung zum Zündver­ stärker 13 vorsteht. Der Elektronikteil enthält eine elektronische Verzögerungsschaltung sowie einen Konden­ sator, der durch die Verzögerungsschaltung über das Anzündelement 18 entladen werden kann.

Alternativ zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 be­ steht auch die Möglichkeit, den Sprengzünder ohne den Elektronikteil auszubilden und die Leiter 15 direkt mit dem Anzündelement 18 zu verbinden. In diesem Fall kann das Gehäuse 10 mit kürzerer Länge ausgebildet werden.

Zwischen dem Auslöseelement 12 und dem Zündverstärker 13 befindet sich ein axialer Zwischenraum 19, d. h. die beiden genannten Teile sind mit gegenseitigem Abstand angeordnet. Der Zündverstärker 13 weist eine als Umman­ telung dienende becherförmige Metallhülse 20 auf, die mit ihrer Bodenwand 21 an der Bodenwand 11 des Gehäuses anliegt und mit ihrer Seitenwand an der Seitenwand des Gehäuses anliegt. Das offene Ende der Metallhülse 20 ist in axialem Abstand von dem Auslöseelement 12 ange­ ordnet. Der Zündverstärker 13 enthält in der Metallhül­ se 20 nahe von deren offenem Ende, jedoch etwas zurück­ versetzt, eine Primärladung 22, die aus Schichten un­ terschiedlichen Sprengstoffs und ggf. einer zusätzli­ chen pyrotechnischen Verzögerungsladung bestehen kann. Die Primärladung 22 ist in einem metallischen hohlzy­ lindrischen Körper 23 enthalten, der klemmend in der Metallhülse 20 sitzt. Der Bereich zwischen der Primär­ ladung 22 und der Bodenwand 21 der Metallhülse 20 ist mit einer Sekundärladung 24 gefüllt, die ebenfalls aus mehreren Schichten unterschiedlichen Sprengstoffs be­ stehen kann.

Die Primärladung 22 und die Sekundärladung 24 bestehen aus Sprengstoff, der sich im Gegensatz zu pyrotechni­ schen Sätzen explosionsartig umsetzt. Die Primärladung 22 besteht aus einem niedrigzündenden Initialspreng­ stoff, vorzugsweise Bleiazid, oder einer DDT-fähigen Ladung (DDT = Deflagration to Detonation Transition). Das Abbrennen des Anzündelements 18 initiiert die Pri­ märladung 22, die detoniert und dadurch die Sekundärla­ dung 24 initiiert. Die Detonation der Sekundärladung 24 bewirkt, daß die Metallhülse 20 und das Gehäuse 10 auf­ gesprengt und der den Sprengzünder umgebende (nicht dargestellte) Sprengstoff umgesetzt wird.

Die Herstellung des Zündverstärkers 13 kann in einem Herstellungsprozeß durchgeführt werden, der in aufein­ anderfolgenden Schritten in einer Fertigungsstraße er­ folgt, wobei in die Metallhülse 20 zunächst die Sekun­ därladung 24 eingefüllt und dann der Körper 23 mit der darin enthaltenen Primärladung 22 eingeführt wird. Elektrische Verbindungen, Materialverformungen oder thermische Anbondungen sind hierzu nicht erforderlich.

Die Herstellung des Auslöseelements 12 ist mit einfa­ chen Mitteln gefahrlos möglich. Das Anzündelement 18 besteht beispielsweise aus einer pyrotechnischen Zünd­ pille, einem Metallschichtzündelement gemäß der DE-PS 20 20 016 o. dgl. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 entspricht weitge­ hend demjenigen von Fig. 1, so daß im folgenden nur die Unterschiede beschrieben werden.

Gemäß Fig. 2 ist das Gehäuse 10a an beiden Enden offen, so daß das Auslöseelement 12 vom unteren Ende her und der Zündverstärker 13 vom entgegengesetzten oberen Ende her in das Gehäuse 10a eingesetzt werden kann. Im Be­ reich des Zwischenraumes 19 ist an die Innenwand des Gehäuses 10a ein Vorsprung 25 angeformt, der die ring­ förmige Schulter 14 für das Ansetzen des Auslöseele­ ments 12 und an der entgegengesetzten Seite eine ring­ förmige Schulter 26 als Anschlag für die Metallhülse 20 bildet. Auf diese Weise werden das Auslöseelement 12 und der Zündverstärker 13 in definiertem gegenseitigem Abstand gehalten. Die Metallhülse 20 überragt auch hier die Primärladung 22.

Das untere Ende des Gehäuses 10a ist nach dem Einsetzen des Zündverstärkers 13 mit einer elektrisch nicht leit­ fähigen härtbaren. Dichtmasse 27, wie z. B. Epoxydharz, verschlossen, die die Bodenwand 21 der Metallhülse 20 nach außen hin bedeckt und sich dicht mit der Wand des Gehäuses 10a verbindet.

Claims (9)

1. Elektrischer Sprengzünder mit
einem langgestreckten Gehäuse (10) aus Kunst­ stoff,
einem in dem Gehäuse (10) angeordneten Auslö­ seelement (12), das ein elektrisch auslösbares pyrotechnisches Anzündelement (18) aufweist, und
einem in dem Gehäuse (10) in Reihe mit dem Aus­ löseelement (12) angeordneten Zündverstärker (13), der in einer becherförmigen Metallhülse (20) eine Primärladung (22) mit ggf. einer zu­ sätzlichen pyrotechnischen Verzögerungsladung und eine Sekundärladung (24) enthält,
wobei das Auslöseelement (12) und der Zündver­ stärker (13) selbständig herstellbare und hand­ habbare Einheiten bilden, die in das Gehäuse (10) eingeschoben sind.

2. Sprengzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das offene Ende der Metallhülse (20) in axialem Abstand von dem Auslöseelement (12) ange­ ordnet ist.

3. Sprengzünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Primärladung (22) in der Metallhülse (20) in einem an beiden Enden offenen metallischen hohlzylindrischen Körper (23) enthal­ ten ist.

4. Sprengzünder nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (12) einen Elektronikteil (17) aufweist, an dessen Ende das Anzündelement (18) angeordnet ist.

5. Sprengzünder nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) an dem den Zündverstärker (13) enthaltenden Ende eine ge­ schlossene Bodenwand (11) aufweist.

6. Sprengzünder nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10a) an beiden Enden offen ausgebildet und an dem den Zündver­ stärker (13) enthaltenden Ende nachträglich mit einer elektrisch nicht leitenden Dichtmasse (27) dicht verschlossen ist.

7. Sprengzünder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (10a) eine Schulter (26) zum Abstützen der Metallhülse (20) aufweist.

8. Sprengzünder nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine Schulter (14) zum Abstützen des Auslöseelements (12) auf­ weist.

9. Sprengzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß er anstelle der Primärladung (22) eine DDT-fähige Ladung enthält.