DE2328184C3

DE2328184C3 - Elektrisch zu zündendes Schaltelement für Stifteinzug

Info

Publication number: DE2328184C3
Application number: DE19732328184
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Heinz 8510 Fürth Gawlick
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1973-06-02
Filing date: 1973-06-02
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2328184B2; DE2328184A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch zu zündende"· Schaltclement für Stiftein/iig der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art.

.Schaltelemente dieser Art. die auch unter dem Namen Actuator bekannt sind, werden beispielsweise zum Einleiten von elektrischen Schaltvorgängen in Alarmoder Brandschutzeinrichtungen oder auch für Entriegelungszwecke verwendet, um etwa eine verschwenk-5 oder verschiebbare mechanische Detonatorsicherung in einem Zünder freizugeben.

Gemäß der DE-AS 16 46 335 und DE-OS19 55 703 ist es bekannt, bei diesen Schaltelementen den Stifteinzug durch Entspannung einer Druckfeder oder mittels

to seitlich um den Kolben herum geführter Druckgase vorzunehmen. Der Einzug eines Stiftes durch eine vorgespannte Feder bedingt aber einen hohen mechanischen Aufwand, während beim Stifteinzug durch Umleitung von Gasen die Abdichtung des Schaltele-

t ~r mentes schwierig ist. Daher weisen diese Schaltelemente auch eine relativ große Bauhöhe auf und sind daher für den Einsatz in Kleinteilen wie Zündern, insbesondere für Raketen, nicht oder nur unter Schwierigkeiten geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stifteinziehendes Schaltelement mit einfachem Aufbau und kleinem Bauvolumen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Drucksatz ist dabei direkt in den Kolben integriert, so daß die nach der Zündung des Drucksatzes entstehenden Druckgase aus dem Kolbenhohlraum über den wenigstens einen Gasabströmkanal in vorteilhafter Weise unmittelbar in den Raum zwischen dem Kolben und dem stiftseitigen Gehäuseende hineinströmen können und die Verschiebung des Kolbcas aus seiner Ausgangslage in die Endlage und damit die Einziehung des Stiftes bewirken. Dabei sind der Drucksatz bzw. die von ihm entwickelte Druckgasmenge, die Größe des das Druckgas aufnehmenden Raumes, das radiale Spiel zwischen dem Gehäuse, dem Stift und dem Kolben so aufeinander abgestimmt, daß der Stift mit der gewünschten Kraft, die im allgemeinen im Bereich von etwa 10 bis 50 N liegt, eingezogen wird. Als Drucksatz kann grundsätz-

*o lieh eines der bekannten elektrischen Spalt- oder Drahtzündmittel verwendet werden. Vorzugsweise ist jedoch die Verwendung eines Melallschichtzündmittels gemäß der DE-PS 20 20 016 vorgesehen, da dieses bei großer Fertigungsgenauigkeit mit sehr kleinen Abmes-

« sungen herstellbar ist, so daß Schaltelemente mit einem bevorzugten Außendurchmesser von etwa 6 bis 12 mm zu verwirklichen sind. Die Länge des Schaltelementes richtet sich dabei nach dem gewünschten Einzugsweg des Stiftes.

>o Der Stift und der Kolben können beispielsweise einstückig hergestellt werden, wobei das Übergangsstück vom Stift zum Kolben den wenigstens einen Gasabströmkanal aufweist. Der von dem vom Stift abgewandten Ende des Kolbens ausgehende Hohlraum

■» wird dabei nach Einsetzen des Drucksatzes beispielsweise mittels eines Gewindestopfens verschlossen, der den Drucksatz sicher innerhalb des Hohlraums hält Im Hinblick auf eine möglichst einfache Fertigung ist in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung vorgese-

m> hen, das Schaltelement nach Anspruch 2 auszubilden.

Eine bei größerer Stückzahl noch weitere Vereinfachung der Fertigung ist erreichbar, wenn der Kolben nach Anspruch 3 ausgebildet ist.

Um den Gasdruckanstieg bei der Umsetzung des

''^r' Drucksatzes den 'eweiligen Krfordcrnissen anpassen zu können, kann die Ausbildung nach Anspruch 4 vorgesehen werden. Der Drucksatz wird dabei in dem entsprechend größer bemessenen Hohlraum des KoI-

bens beispielsweise durch Rejbsehlu3 gehalten. Statt dessen oder zusätzlich dazu kann aber nach Anspruch 5 auch ein Distanzring verwendet werden, über den sich der Drucksatz fest am Kolbenboden abstützt.

Zur Verbesserung der Abdichtung zwischen dem ■-, Gehäuse und dem Stift kann ferner die Ausbildung nach Anspruch 6 vorgesehen werden. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, die Abdichtung entsprechend Anspruch 7 auszubilden, so daß sie unter der Einwirkung der Druckgase un<J des dabei erfolgenden axialen Zusam- ι ο mendrückens noch fester an den Stift angedrückt wird, was eine weitere Verbesserung der Abdichtung zur Folge hat.

Zur Vermeidung evtl. Verschmutzungen des Gehäuses, welche die einwandfreie Verschiebbarkeit des is Kolbens beeinträchtigen könnten, kann das Gehäuse an der Stiftgegenseite beispielsweise mit einer reibschlüssig gehaltenen Kunststoffabdeckung versehen werden. Im Hinblick auf eine möglichst robuste, gegenüber Umwelteinflüssen unempfindliche Ausführung ist es jedoch vorteilhafter, statt dessen das Gehäuse an der Stiftgegenseite mittels eines formschlüssig gehaltenen Stopfens oder einer Kappe oder auch mittels eines durch Kleben, Löten oder Schweißen mit ihm verbundenen Deckels abzuschließen. Aus dem gleichen Grunde ist die Ausbildung nach Anspruch 8 vorgesehen.

Je nach der geforderten Einzugskraft und dem dazugehörigen Einzugsweg des Stiftes besteht die Möglichkeit, daß die von einem üblichen Zündmittel entwickelte Druckgasmenge nicht ausreichend ist. In. κι diesen Fällen ist nach Anspruch 9 als Drucksatz ein Zündmittel mit zusätzlicher gaserzeugender Aufladung vorgesehen. Bei dieser Aufladung kann es sich beispielsweise um ein-, zwei- oder mehrbasiges Treibladungspulver, Schwarzpulver oder einer gaserzeugenden Mischung aus Aminoguanidinazotetrazol und Zusatzstoffen, wie sie in der DE-PS 16 46 313 beschrieben ist, handeln. Sofern im Einzelfall eine zeitliche Verzögerung zwischen der Auslösung des Schaltelementes und dem Stifteinzug gefordert sein sollte, kann dabei zwischen dem Zündmittel und der Aufladung auch noch einer der bekannten pyrotechnischen Verzögerungssätze vorgesehen werden, welcher die Übertragung des Zündimpulses auf die Aufladung im gewünschten Maße verzögert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in fünf verschiedenen Ausführungsbeispielen jeweils im Längsschnitt gezeigt und wird anhand dieser nachstehend noch näher erläutert.

Bei dem Schaltelement gemäß F i g. 1 ist das Gehäuse so 1 mit dem nur zum Teil gezeigten Stift 2 versehen, der sich innerhalb des Gehäuses 1 zum Kolben 3 erweitert. Der Kolben 3 weist den von der Stiftgegenseite ausgehenden Hohlraum 4 und im Bereich des Übergangsstückes 5 die vier Gasabströmkanäle 6 auf. Die Anzahl der Gasabströmkanäle 6 kann im Einzelfall natürlich auch eine andere sein, sofern sich das als vorteilhaft erweisen sollte. Sowohl das Gehäuse 1 als auch der Stift 2 mit Kolben 3 können beispielsweise aus Messing oder Stahl, vorzugsweise nichtrostendem Stahl, hergestellt werden, Innerhalb des Hohlraums 4 ist der in der Ansicht gezeigte Drucksatz 7 mit der einen elektrischen Zuleitung 8 angeordnet und mittels des Gewindestopfens 9 gehalten. Die andere elektrische Zuleitung 10 ist an den in das Gehäuse 1 eingeschraub- i>"> ten Stopfen 11 angelötet und über diesen, das Gehäuse I und den Kolben 3 elektrisch leitend mit dem Drucksatzgehäuse verbul/den.

Oberhalb des Drucksatzes 7 ist innerhalb des Kolbens 3 der Leerraum 12 ausgebildet, der über die Gasabströmkanäle 6 mit dem stiftseitigen Gehäuseinneren 13 verbunden ist. Die Abdichtung 14 aus z. B. Weich-PVC oder Polyäthylen umschließt den Stift 2 und liegt mit ihren Umfangsflächen am Stift 2 bzw. der Gehäusewandung 15 an. Innerhalb der Nut 16 des Kolbens 3 ist der Sprengring 17 aus z. B. Stahl angeordnet, der in der gezeigten Ausgangslage des Kolbens 3 in die gegenüberliegende Nut 18 des Gehäuses eingreift Die Nut 18 ist mit einer schwach gebogenen Wandung ausgebildet, die das radiale Zusammendrücken des Sprengringes 17 unter der Einwirkung der Druckgase begünstigt. Der Gewindestopfen 9 und der Stopfen 11 sind mit den Sackbohrungen 19 versehen, die zum Ansetzen eines Einschraubhilfsmittels dienen. Die für die elektrischen Zuleitungen 8, 10 in den Stopfen 9,11 vorgesehenen Durchbrechungen sind mittels der Dichtungsmasse 20, beispielsweise einem Zwni-Komponenten-KIeber auf Epoxidharzbasis, verschlossen.

Nach Zündung des Drucksatzes 7, der gegebenenfalls neben dem Zündmittel noch eine gaserzeugende Aufladung sowie evtl. einen Verzögerungssatz aufweisen kann, strömen die Druckgase über die Gasabströmkanäle 6 in das stiftseitige Gehäuseinnere 13 und verschieben den Kolben 3 bis zur Anlage am Stopfen 11, sofern die durch den Sprengring 17 festgelegte Entriegelungskraft überwunden ist Der Stift 2 wird dabei entsprechend dem Pfeil A eingezogen, die elektrischen Zuleitungen 8, 10 werden zwischen dem Kolben 3 und dem Stopfen 11 zusammengedrückt

Die in Fig.2 gezeigte Variante des Schaltelementes unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 zum einen dadurch, daß der Kolben als Hohlzylinder 2i ausgebildet ist, der über das Übergangsstück 5 mit dem Stift 2 verschraubt ist Zum anderen ist das Gehäuse 1 entsprechend der geforderten Endlage des Stiftes 2 mit einer weiteren Nut 22 versehen, um den Stift 2 mittels des Sprengringes 17 auch im eingezogenen Zustand zu verriegeln. Für die weiteren mit der F i g. 1 übereinstimmuiden Elemente sind — wie auch in den weiteren Figuren — die in F i g. 1 angegebenen Bezugsziffern verwendet worden.

Das Schaltelement gemäß Fig.3 weist einen Stift 2 mit Kolben 3 auf, bei dem das Übergangsstück 5 nicht konisch, sondern in fertigungstechnisch einfacherer Weise senkrecht zur Stiftachse gerichtet ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 weist die Verriegelungsnuten 18,22 auf. die hier mit dreieckigem Querschnitt ausgebildet sind. Am stiftgegenseitigen Ende ist das Gehäuse 1 mittels der Schraubkappe 23 abgeschlossen, durch welche ebenso wie über den Gewindestopfen 9 die beiden elek'iisshen Zuleitungen 24, 25 für den Drucksatz 7 hindurchgeführt sind.

Bei dem Schakelement gemäß Fig.4 sind das Gehäuse I und der Kolben 26 als Ziehteile ausgebildet. Der Kolben 26 ist an seinem die Gasabströmkanäle 6 aufweisenden sfiftseitigen Boden 27 mit dem Stift 2 vernietet. Innerhalb des Kolbens 26 stützt sich der Drucksatz 7 über den Distanzring 28 aus beispielsweise Stahl oder Messing am Boden 27 ab. Der umgebördelte Rand 29 des von der Stiftseite abgewandten Bodens des Kolbens 26 hält den Drucksatz 7 innerhalb des Kolbenhohlraums 4 fest. Zwischen dem Kolben 26 und dem stiftseitigen Gehauseboden ist die scheibenförmige Abdichtung 14 angeordnet. Am anderen Gehäuseende ist der Stopfen 30 vorgesehen, in dessen Umfangsnut 31

das (ichänsc I ringförmig hincingedrückt und dadimh formschlüssig mit ihm verbunden isl. Die Durchführung für die elektrischen Zuleitungen 24, 25 durch den Stopfen 30 hindurch isl mittels der Dichtungsmasse 20 abgeschlossen. Dieses Schaltelement weist den Vorteil auf. daß es mit gegenüber den vorher gezeigten Varianten geringerem lcrligiingsanfwand herstellbar ist.

In der F-' i g. ¹J schließlich ist eine Ausführung gezeigt welche sich von der gemäß F-" i g. 4 dadurch unterscheidet, daß der Kolben 26 mit dem Stift 2 in der Ausgangslage fixiert ist. indem der letztere mit der Nm 32 und in diese eingesetztem Sprengring 33 versehen ist. der am Gehäuse I anliegt. I Inter der Wirkung der Druckgase des gezündeten Druck.satz.es 7 wird der Sprengring 31 abgeschert und gibt den Kolben 26 für die Verschiebung innerhalb des Gehäuses I fm. <\n der Siiftgegenscite ist das Gehäuse 1 mit dem Deckel 34 angeschlossen, der bei 3i mit dem Gehäuse I verschweißt ist.

Die funktion der Schaltelemente gemäß den F-" i g. 2 bis 5 entspricht bis auf die unterschiedlichen Kolbenverriegelungen tier des in I'ig. I gezeigten .Schaltelementes. Selbstverständlich kann bei allen Varianten bei sehr hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit stau eine*. Drucksat/es mit einem Zündmittel auch ein solcher mit zwei voneinander unabhängigen Zündmitteln mit je zwei elektrischen Zuleitungen vorgesehen werden

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Elektrisch zu zündendes Schaltelement für Stifteinzug, mit einem zylindrischen Gehäuse, einem von außen durch dessen eines Ende hindurchgeführten Stift, einem mit dem Stift verbundenen im Gehäuse geführten Kolben und einem elektrisch zündbaren Drucksatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3, 21, 26) einen Hohlraum (4) mit einem druckdichten Boden auf der vom Stift (2) abgewandten Seite des Gehäuses (1) aufweist, der über wenigstens einen Gasabströmkanal (6) mit dem stiftseitigen Gehäuseinneren (13) verbunden ist, und daß der Drucksatz (7) innerhalb des Hohlraums (4) angeordnet ist.

Z Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) als Hohlzylinder mit einstückig angeformtem Boden ausgebildet und mit seinem offenen Ende formschlüssig mit einem das Kolbenende bildenden Übergangsstück (S) des Stiftes (2)vtrbunden ist.

3. Schaltelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) als näpfchenförmiges Ziehteil ausgebildet ist, das im Bereich seines stiftseitigen Bodens (27) mit dem Stift (2) formschlüssig verbunden, vorzugsweise vernietet, und mit seinem von der Stiftseite abgewandten Rand (29) des Bodens gegen den eingesetzten Drucksatz (7) druckdicht umgebördelt ist

4. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in den Kolben (3, £1, 26) eingesetzten Drucksatz (7) und dem wenigstens einen Ga^bströmkanal (6) ein Leerraum (12) vorgesehen ist.

5. Schaltelement nach ilen Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem stiftseitigen Ende des Kolbens (3, 21, 26) und dem Drucksatz (7) ein Distanzring (28) angeordnet ist.

6. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (2) durch eine innen am Gehäuseboden angeordnete scheibenförmige Abdichtung (14) aus Gummi oder weichem Kunststoff hindurchgeführt ist.

7. Schaltelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (14) im unbelasteten Zustand mit ihrer inneren Umfangsfläche am Stift (2) und vorzugsweise auch mit ihrer äußeren Umfangsfläche am Gehäuse (1) anliegt.

8. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kolbenboden und/oder stiftgegenseitigen Gehäuseabschluß vorgesehene Durchführung für die wenigstens eine elektrische Zuleitung (8, 10, 24, 2S) für den Drucksatz (7) mittels einer Dichtungsmasse (20), vorzugsweise einer aushärtbaren Kunstharzmasse, abgeschlossen ist.

9. Schaltelement nach einem der Ansprüche I bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß als Drucksatz (7) ein Zündmittel mit zusätzlicher gaserzeugender Aufladung vorgesehen ist.