DE2052621A1

DE2052621A1 - Zerreiß Verschlußstuck

Info

Publication number: DE2052621A1
Application number: DE19702052621
Authority: DE
Inventors: C larks Summit Pa Moyant Donald Alexander (V St A )
Original assignee: Atlas Chemical Industries Ine , Wilmington, Del (V St A )
Priority date: 1969-10-28
Filing date: 1970-10-27
Publication date: 1971-05-06
Also published as: JPS4915567B1; GB1301913A; US3670925A; CA925767A

Description

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Unsere Mr. 16 661

Atlas Chemical Industries, Ine Wilmington, Del., V.St.A.

Zerreiß-Verschlußstück

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zerreiß-Vorschluf?.-· stück mit einer hermetisch abgedichteten Sperre, die durch eine Sprengladung zerstört wird.

Es gibt bestimmte Anwendungsbereiche für Verschlußstücke oder Ventile, wo das Ventil sich außerordentlich schnell öffnen können muß. Beispielsweise wird durch eine, neue Sicherheitsvorrichtung für Autos (vgl. US-PS 3 kkl 290) ein Ballon vor dem Fahrer aufgeblasen, sobald der Wagen auf etwas go3tossen ist. Da der Ballon aufgeblasen worden muß, bevor der Fahrer in die Windschutzscheibe fliegt, muß das zum Aufblasen des Ballons verv/cn-

2 dete Gas unter sehr hohem Druck (etwa 352 kg/cm ) stollen, und das Ventil zum Ablassen des Gases muß sich in einem extrem kurzen Zeitraum, vorzugsweise/weniger als.5 Millisekunden, öffnen können. Außerdem muß das Ventil in dor Lage sein, ein Gas unter einem Druck von V}2 Ιο-,/οη' während eines langen Zeitraums, d.h. mindestens ein Jahr lang, ohne undicht zu worden, zu halten, no daß dor

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Druck nicht abnimmt. Soll eine Sicherheitsvorrichtung dieser Art als Massenprodukt für Automobile hergestellt* werden, so muß das Ventil äußerst zuverlässig und preiswert in der Herstellung sein. Die laufend erhältlichen Ventile oder Verschlußstücke entsprechen allen diesen strengen und extremen Erfordernissen nicht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verschlussstück, das dadurch -gekennzeichnet-ist, daß es eine unter Innenspannung stehende Glassperre als zerstörbare Sperre enthält, werden alle diese strengen Anforderungen erfüllt.

Scheiben, die durch Explosion zerbrochen werden, sind bekannt, es wurde jedoch kein Hinweis gefunden, in dem die Verwendung von Glasscheiben in dieser Vorrichtung beschrieben wird. Eine repräsentative Beschreibung dieses Typs wird in der US-PS 3 088 ^78 gegeben. Es sind außerdem Glasverschlüsse bekannt, die durch mechanische Mittel zerbrochen werden, um eingeschlossene Gase freizusetzen. Ein repräsentatives Beispiel einer derartigen Beschreibung wird in der US-PS 3 053 413 gegeben. Keines dieser Verfahren ist dazu geeignet, das Material der Sperre sofort und vollständig zu pulverisieren, so daß das Gas oder die Flüssigkeit ungehindert ausströmen können, wie dies bei der erfindungsgemäßon Vorrichtung der Fall ist. pie bisher ia Verbindung mit Sprengstoff verwendeten Plastik- oder Metallscheiben brechen entweder und schlagen zurück, wobei sie teilweise dio Auslaßleitung blockieren, oder sie verbrauchen Zeit, indem sie abbrennen, um den Durchlass freizumachen. Steht ein Glasvorschlußstück nicht unter Innenspannung, so zerbricht es in grobe Bruchstücke, wenn es von einer fallenden Kugel oder einem Druckkdben getroffen wird, so daß iiefährLieh spitze Scherben in den Gasstrom uingo-

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führt werden. Im Gegensatz dazu pulverisiert das erfindungsgemäße , unter ^Innenspannung stehende Glas beinah sofort vollständig.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher ganz einfach. In den; Auslaßrohr eines Behälters ₃ der einen unter hohem Druck abzulassenden strömenden Stoff enthält, wird eine Sperre- aus unter Innenspannung stehendem Glas hermetisch versiegelt. Eine Sprengstoff ladung wird "entweder gegen das Glas in dem Gehäuse des Vorschluß'stücks (Fig. 3) oder als geformte Ladung auf das Glasverschlußstück (Fig. U) gerichtet. Da das Glas unter Innenspannung steht, wird es unmittelbar dann pulverisiert, wenn es der Explosionskraft der Ladung ausgesetzt wird, so daß der gesamte Querschnitt des Rohrs für das Ausströmen des Gases oder der Flüssigkeit zur Verfügung steht.

Die erfindungsgemäßen Ventile besitzen eine einfache Konstruktion und können preiswert hergestellt werden- da sie koine beweglichen und keine Präzisionsteile haben. Sie können zur Erzielung eines hermetisch schließenden Verschlußstücks für Gase verwendet werden, die unter einem Druck von etwa 352 kg/cm stehen. Sie kennen jedoch so konstruiert sein, daß sie sich zuverlässig innerhalb eines kurzen Zeitraums Öffnen; es wurden Ventile konstruiert, die sich in weniger als 2 Millisekunden öffneten. Weitere Vorteile werden in den besonderen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Dic^; erfindungsgemäßen Ventile haben ein Rohr zum Durchleiten eines fließenden Stoffes, d.h. einer Flüssigkeit oder eines Gases. Quer im Rohr befindet sich zur Verhinderung des Ausströmcns des fließenden Stoffs eine unter Innenspannung

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stehende j hermetisch abgedichtete Glassperre, wobei unter "hermetisch" gasdicht zu verstehen ist. Dieses hermetisch schließende Verschlußstück kann beispielsweise durch ein Druckabdichtungsverfahren oder ein Anpassungsabdichtungsverfahren hergestellt werden.

Bei. dem Druckabdichtungsverfahren, dem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines mechanisch stabilen hermetisch schließenden Verschlußstücks, wird eine Glasscheibe in das Rohr eingelegt, und Rohr sowie Glas werden bis zum Schmelzpunkt des Glases erhitzt. Anschließend werden sie gekühlt _s wodurch sich das Glas verfestigt. Glas und Metallrohr sind so.ausgewählt, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Rohrs größer ist als derjenige des Glases. Während sich also das Glas verfestig und abkühlt, übt das Metallrohr auf das Glas einen Druck aus, wodurch sich in dem Glas eine Innenspannung bildet. Zu den Beispielen für Gläser, die zur Herstellung von Druckvorschlußstücken mit Metallen wie z.B. Stahl, geeignet sind, gehören Kali-Soda-Barium- und Soda-Kalk-Gläser.

Das Anpassungsverschlußstück wird auf ähnliche Weise mit der Abweichung hergestellt, daß das Glas und das Metallrohr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Bei dem Anpassungsverschlußstück ist das Glas chemisch an das Metallrohr gebunden, und, da beide den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, wird ein inniger Kontakt über einen weiten Temperaturbereich aufrechterhalten. Das Glas kann durch schnelles Kühlen des geschmolzenen Glases seine Innenspannung erhalten. Borsilikatglas ist ein Beispiel für ein Glas, das zur Herstellung eines Anpassungsverschlußstücks mit einem Metall, wie z.B. Stahl, geeignet ist.

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Die Sprengladung ist so angebracht, daß sie bei der Detonation die Glassperre pulverisiert. Wird ein unter Innenspannung stehendes hermetisch schließendes Verschlußstück verwendet j so wird das Glas durch die Explosion so pulverisiert , daß es wie feiner Sand aussieht, nicht zersplittert ist j und auch keine schneidenden Kanten hat. Für viele Anwendungszwecke, . wie beispielsweise den vorstehend erwähnten Ballon für Autos, kann das pulverisierte Glas vollkommen ignoriert v/erden. Da es inert ist, reagiert es nicht mit dem ausströmenden Stoff und ist zu fein, um das Rohr zu verstopfen. Man kann jedoch im unteren Teil des Rohres ein Filter anbringen, um gegebenenfalls das Glas aufzufangen.

Vorzugsweise ist die Sprengladung in Kontakt mit der Classpenrc, so daß sie die Sperre bei der Detonation unmittelbar zerstört. Die Ladung kann jedoch auch außerhalb des Rohres oder im Rohr nahe der Kante der Glassperre eingebettet; sein; bei der Detonation wird die Sprengkraft durch das Rohr übertragen, ohne es zu zerbrechen, und zersplittert iio 'ilassperre. Bai. einer dritten Variante ist die Sprengladung eine geformte Ladung, die auf die Glassperre gerichtet ist, ohne sie wiri&ich zu berühren.

Die Sprengladung kann jede beliebige gewünschte Zusammensetzung haben. Zu den Beispielen für geeignete Sprengstoff c g-fchören Bleiazid, PETN, HMX, RDX und Totryl; RDX wird .bevorzugt.

Dio Ladung kann durch cino Vielzahl von Verfahren zur Explosion gebracht werden, beispielsweise mit PIiIfe eines mechanischen Zünders, wie z.B. eines Schlngzüridorn odor St/ichzünders, oder sie kann mit einem Laserstrahl, einer Flamme odor ei non QlÜhdraht erhitzt worden; vorzugsweise! wir-l die- Ladung elektrisch aktiviert, beispiclswoinc ra i b tu 1 s Π "i t ktr ο Zündung.

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In den Figuren I, II, III und IV sind drei Ausführungsformen -der vorliegenden Erfindung abgebildet. Pig. I ist ein Seitenaufriß, teilweise im Schnitt, der bevorzugten Ausführungsform, die in der vorstehend beschriebenen Sicherheitsvorrichtung für Autos verwendet werden kann und zeigt einen Kanister, der mit einem Ventil verschlossen ißt, bei dem die Sprengladung in das Glas eingebettet ist. Fig. II ist ein Querschnitt durch die Linie A-A der Fig. I· Fig· IH ist ein Querschnitt durch ein Ventil an der Verbindungsstelle von zwei Rohren, wo die Sprerigladung in das Rohr in einer Linie mit der Kante des Glases eingebettet ist. Fig. IV ist ein QuErschnitt durch ein Ventil, wo eine geformte Ladung auf eine Glassperre gerichtet ist. - ■

In den Figuren I und II ist ein Stahlkanister 1, in dessen Öffnung ein Stahlflantsch 2 eingeschraubt ist, mit einem Gas 3 unter Hochdruck gefüllt. Ein Glas K₃ in das vier Drahtstifte 5 eingebettet sind, ist vorzugsweise .durch; eine Kompressionsdichtung, an den Flantsch 2 hermetisch abgedichtet. Zwei Brückendrähte 6, die mit jeweils zwei \ Drahtstiften in Verbindung sind₃ sind mit einem Hünder 7 überzogen, und zwar, vorzugsweise mit KDBNF, obgleich auch Bleistyphnat oder LMNR verwendet werden könrien.. Die Sprongladunb besteht aus einem primären Sprengstoff 8, vorzugsweise Bleiazid, und einem sekundären Sprengstoff 9, vorzugsweise RDX; die Sprengstoffe 8 und 9 füllen zwei Kylindrische Hohlräume 10 in einem Glasverschlußstück k. Eine dünne Motallscheibe 11 aus Stahl ist auf den Flantsch 2 geklebt oder geschweißt, hält die Sprengladung in ihrem Platz und schützt sie. Vier Drähte 12 sind an dio Drahtstifte 5 (jolösStot; Isoliermaterial 13, beispielsweise ein Epoxy-, Silastik- oder statisches Nebenschlußgemisch, füllt das Innere des Flantschs aus. Die Drähte 12 werden ttoi l'l zu. P Fj ar on vereinigt, so daß, wenn der Schalter 15

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geschlossen ist, Strom aus einer Kraftquelle 16 durch beide Brückondrähte fließt. Die Brückendrähte werden erhitzt, so daß die Zünder- in Gang gebracht werden,; die ihrerseits lic Sprengladungen 8 und 9 zur Detonation bringen; die Glasnper-ro 4 wird pulverisiert und das Gas 3 entweicht durch die Öffnung iru Plantsch. Zwei Brückendrähte worden dazu verr Vv'cni'.t, um das Abschließen des Ventils zu gevirährleisten.

hi ?i:;, III sind zwei Rohre 1? und IS in das Rohr 19 eingeschraubt. Eine Glassperre 20 verschließt hermetisch unter Jp^mra.if- ins Rohr 19. Eini primärer Sprengstoff 20a und ein sekundärer Sprengstoff 21 füllen den zylindrischen HoJiIr-UT:. 22 in Rohr 19. Zwei Drähte 23 werden durch ein Gl-tsv::rschlußstück 24 in einom Metallrinry 25, '-!er in die zylindrische Öffnung 26 gepreßt ist, gehalten. Die Drähte 23 sin-i durch den Brückendraht 27 verbunden, der mit dem Zünder·. 2§ überzogen ist. Detonieren -.lie Ladungen, so wird die i-pr-engkraft durch aas Rohr übertragen, ohne es zu ;:„rbrtchen, und pulverisiert die Glassperre. Diese Ausf ührur.gsf orm hat den Vorzuf;, daß die Gase und durch die Explosion erzeugten Abfälle nicht in die Leitung eindringen.

Ir Fig. IV bildet der mit Gewindelöchern 30, 31 und 32 versehene Block 29 das Rohr. Eine Glassperre 33 verschließt hermetisch unter Spannung den Block 29, um zu verhindern, daß eine Flüssigkeit oder ein Gas von rechts nach links flieät. Eine Absperrvorrichtung 34 ist in die 'Jewindolöcher 32 eingeschraubt. In der Absperrvorrichtung 3²^ belnden sich Stifte 35, die durch die Glassperre 36 gehalten v;orden. Die Stifte 35 sind durch den Brückendraht 37 verbunden, der in dem Zünder 38 eingebettet ist. Zwei zylindrische Ladungen 39 und 40 werden durch das Trägorniatc-rial 4j gehalten. Dor durch den Brückendraht geleitete otrom betätigt den Zünder der seinerseits geformten Ladungen zur Detonation bringt. Die gezielte Monroc-Effckt-ExplosionsT

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druckwelle pulverisiert die Glassperre. Diese Vorrichtung hat den Vorzug, daß das Glas direkt durch die Explosionskraft getroffen wird., so daß pulverisierte Glasbruch··=? tücke erhalten worden, die etwas kleiner als diejenigen sind,
.die bei der in Pig. II gezeigten Ausführungsform erhalten .werden.

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Claims

F a tent a η s ρ r ü ehe:
■ 1.) Zerreiß-Verschlußstück enthaltend eine hermetisch

schließende Sperre in einem Rohr und eine Sprengladung za^ra Zersprengen der Sperre·, gekennzeichnet durch eine unter Innenspannung stehende Glassperre.
2. Verschlußstück nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in Kentakt mit der Glassperre stehende Sprentladung.
3. Vtrschlußstück nach Anspruch \_Λ gekennzeichnet durch eine geformte, auf die Glassperre gerichtete Sprengladung.
4. Yorschlußstück nach Anspruch I₃ gekennzeichnet durch eine nahe der Kante der Sperre in Kontakt mit dem Rohr angebrachte _t die Sprengkraft durch das B.ohr auf die Kante der Sperre übertragende Sprengladung.
5.. Verschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gokennseich net durch eine als Druckabdichtung montierte Slassperre.

Für: Atlas Chemical Industries, Inc.

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