DE2612942A1 - Elektropyrotechnisches zuendmittel, das gegen elektrostatische entladungen geschuetzt ist - Google Patents

Description

JB/KClT/CO/28.759
den 5. 05-1976.

GEVELOT S.A.

50, rue Ampere

75017 PARIS, Frankreich

"Elektropyrotechnisches Zündmittel, das gegen elektrostatische Entladungen geschützt ist."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Schutz der elektrotechnischen Elemente gegen die Entladeströme elektrostatischen Ursprungs. Insbesondere hat die vorliegende Erfindung zum Zweck, eine perfekte Unempfindlichkeit der elektrischen Zündmittel wie zum Beispiel Entzünder, Zündvorrichtungen oder Sprengzünder gegenüber den Gefahren zu schaffen, die sich aus dem Erscheinen von elektrischen Bögen 'ergeben, welche auf elektrostatische Entladungen zurückzuführen sind und eine unbeabsichtigte Zündung dieser Vorrichtungen hervorrufen können.

Die Speicherung von. elektrostatischer Elektrizität in der Nähe der oben genannten, zur Zeit bekannten Vorrichtungen führt zu sehr hohen Spannungen, die sogar mehrere Zehntausende von Volten erreichen können. Die gespeicherte Elektrizität erhöht sich fortschreitend, bis die resultierende elektrostatische

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Spannung ihrerseits einen Wert erreicht, der das Entstehen von einem elektrostatischen Entladungsbogen zwischen einem metallischen Element und den-Zündungselektroden der Ladung hervorrufen kann. Die Gefahr besteht darin, dass je nach der Stelle, an welcher dieser Bogen entsteht, letzterer die pyrotechnische Zusammensetzung des Zündmittels durchsetzen kann und daher dessen ungewollte Zündung hervorrufen kann.

Zahlreiche Lösungen wurden schon vorgeschlagen, um diese Nachteile zu beheben. Bestimmte Lösungen bestehen darin , durch die verschiedenen Bestandteile des Zündmittels eine bevorzugte Durchführung mit geringem elektrischen Widerstand zu schaffen, welche die Strömung der statischen Elektrizität ausserhalb des Bereiches, in welchem sich die pyrotechnische Zusammensetzung befindet, ermöglicht. Man kann zum Beispiel eine der Elektroden zur Zuführung des Stromes an die Masse des Zündmittels entweder durch die unmittelbare Berührung derselben mit dem Metallkörper des Zündmittels oder über einen zusätzlichen Leiter oder noch durch eine dünne leitende oder halbleitende Schicht zur Herstellung der elektrischen Leitung (durch Metallisierung oder eine Schicht von elektrisch leitendem Lack) verbinden. Man kennt ebenfalls ein Verfahren, das darin besteht, als Grundmaterial für das Zündmittel einen thermoplac⁺:.schen Stoff (gegebenenfalls ein Gummi) einzusetzen, welcher durch die Integrierung von leitenden Bestandteilen, im allgemeinen auf Kohlenstoffbasis, in geringem Masse leitend gemacht wird. Die erzielten Ergebnisse sind jedoch wegen der auftretenden Schwierigkeiten, um eine regelmässige Leitfähigkeit bei diesen Werkstoffen zu erzielen, und auch wegen der mangelhaften Alterungsbeständigkeit der erzielten elektrischen Leitfähigkeit, ziemlich unzureichend. Ausserdem, obwohl sie sich gegenüber der statischen Elektrizität verhältnismässig wirksam erweist, ist diese Art von Lö'sung dadurch eigenartig, dass dabei eine der Elektroden der elektrischen Schaltung zur Zündung mehr oder weniger unmittelbar an der Masse geschaltet ist, was sich inabesondere für den gleichzeitigen Schuss von mehreren über die gleiche elektrische Quelle gespeisten Zündmitteln nachteilig erweist. Durch die vagabundierenden Ströme,

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die eine schwache Spannung aufweisen und jedoch hohe Intensitäten erreichen können, besteht ein zusätzliches Risiko im Sinne einer ungewollten Zündung, welches mit kompliziert aufgebauten Geräten oder bei Vorhandensein von einem leitenden Boden auftreten kann.

Man kennt ausserdem andere Lösungen, die darin bestehen, zum Beispiel zwischen den Elektroden und dem Gehäuse des Zündmittels Funkenstrecken geringer Abmessungen vorzusehen. Diese Funkenstrecken bilden eine bevorzugte Durchführung des elektrostatischen Entladungsbogens ausserhalb der gefährdeten Zonen des Zündmittels. Diese Lösungen sind dadurch vorteilhaft, dass sie eine gute Isolierung zwischen dem Zündungskreis und der metallischen Masse des Zündmittels bei Niederspannung aufrechterhalten. Jedoch, um wirklich wirkungsvoll zu sein, müssen diese Funkenstrecken sehr geringe Abstände voneinander aufweisen, was ^ zu einer sehr grossen Genauigkeit bei der Herstellung dieser Zündmittel führt und daher deren Herstellungskosten wesentlich erhöht. Es besteht dabei ausserdem die Gefahr eines Kurzschlusses des Zündmittels im Falle einer Veränderung seiner geometrischen Merkmale.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die vorgenannten Nachteile zu beheben. Sie ermöglicht die Erzielung einer besonders grossen Sicherheit gegenüber den elektrostatischen Entladungen sowie einer sehr guten Isolierung bei Niederspannung, ohne dass dabei das Herstellungsverfah-ren schwer durchführbar und aufwendig ist.

In diesem Zusammenhang bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine als elektrisches Zündmittel ausgebildete Vorrichtung wie zum Beispiel einen Entzünder, Sprengzünder oder dergl., die eine pyrotechnische Zusammensetzung aufweist, welche mit wenigstens einer Elektrode zur Zuführung des Stromes in Berührung steht, wobei die genannte Zusammensetzung und die genannte Elektrode im Inneren eines Gehäuses angebracht sind ; die erfindungsge-Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens

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ein Teil des Gehäuses aus einem da elektrischen Material mit
schwacher Durchschlagsspannung besteht, dass dieser Teil durch die Elektrode durchgesetzt ist und mit letzterer in Verbindung steht.

Vorzugsweise ist das dielektrische eingesetzte Material ein Verburidmaterial, welches aus einem isolierenden Kunststoff besteht, welcher mit leitenden Teilchen, zum Beispiel mit Metallkugelchen versehen ist, die innerhalb des Kunststoffes mit geringem Abstand voneinander eingebettet sind. Mit einer
derartigen Struktur kann die Strömung eines gegebenenfalls vorhandenen elektrostatischen Entladestromes nur durch das dielektrische Material mit schwacher Durchschlagsspannung, d.h. ausserhalb der gefährlichen Zonen des Zündmittels, in welchen sich
die pyrotechnische Zusammensetzung im konzentrierten Zustand
befindet, erfolgen. Es entsteht dabei in der Tat eine Vielzahl von kleinen elektrischen Bögen zwischen den im Inneren des dielektrischen Verbundmaterials naheliegenden Metallkugelchen, so dass ein Strömungsweg für den Strom elektrostatischen Ursprungs
zwischen dem Gehäuse des Zündmittels und der Elektrode geschaffen wird. Dieser bevorzugte Strömungsweg verläuft nicht durch die
pyrotechnische Zusammensetzung hindurch und kann dabei deren
unbeabsichtigte Zündung nicht hervorrufen.

V/eitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung , in welcher an Hand der beigefügten Zeichnungen ein nicht einschränkendes Ausfulirungsbeispiel erläutert wird.

In den Zeichnungen zeigen :

Figur 1 eine schematische Darstellung im Schnitt eines elektrischen erfindungsgemässen Zündmittels ;

Figur 2 einen Querschnitt mit sehr vergrössertem Massstab des dielektrischen Werkstoffes mit schwacher Durchschiagsspannung,

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welcher für den Aufbau der auf Figur 1 dargestellten Vorrichtung eingesetzt wird.

Die Zündvorrichtung 11 der Figur 1 enthält ein Konglomerat pyrotechnischer Zusammensetzung 12, welches durch die Wärme eines elektrischen Widerstandes 13> der seinerseits durch zwei metallische Elektroden 14 und 15 gespeist wird, entzündet werden kann. Die elektrische Zündvorrichtung 11 besteht ausserdem aus einem isolierenden Innenmantel 16, der das Konglomerat pyrotechnischer Zusammensetzung 12 enthält, sowie aus einer zweiten äusseren Metallummantelung 17, die den Innenmantel 16 umgibt.

Erfindungsgemäss ist das Oberteil der Zündvorrichtung 11 über ihren gesamten Umfang mit einem Stopfen20 aus dielektrischem Werkstoff mit schwacher Durchschlagsspannung verschlossen. Die ι Elektroden 14 und 15 , die mit ihren unteren Enden mit der pyrotechnischen Zusammensetzung in Berührung stehen, durchsetzen den Stopfen 20 und stehen mit letzterem auf einem, bestimmten Abschnitt ihrer Länge in Kontakt. Isolierende Kunststoffschläuche 21 und 22 dienen zum Schutz des übrigen Bereiches der Elektroden 14 und 15 und werden durch " den Stopfen 20 hindurch geführt. Der isolierende Innenmantel 16 trennt den gesamten Umfang des Stopfens 20 von der metallischen Ummantelung 17, im Gegensatz dazu wird der Kontakt zwischen diesen beiden Elementen entlang eines umfänglichen Kranzes 23 hergestellt, welcher im Bereich des äusseren Endes des Stopfens 20 begrenzt ist.

Die Figur 2 zeigt in deutlicher Weise die Verbundstruktur des den Stopfen 20 bildenden Werkstoffes. Dieser Werkstoff besteht hauptsächlich aus einem isolierenden Kunststoff 25, der eine Vielzahl von Metallkugelchen 26 enthält, die mit geringem Abstand voneinander angeordnet sind und in dem genannten Kunststoff 25 eingebettet sind.

Dank'der Struktur des eingesetzten Verbundwerkstoffes fliesst der elektrische Strom zwangsweise durch den Kern 20

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ohne die Anhäufung pyrotechnische!" Zusammensetzung 12 durchzusetzen und deshalb ohne die Gefahr einer Zündung derselben hervorzurufen, wenn eine elektrostatische Entladung zwischen dem Metallrohr 17 und den Elektroden 14 und/oder 15 entsteht. Im Gegensatz dazu, wenn der Kern 20 aus einem gewöhnlichen jedoch einwandfrei isolierenden Kunststoff bestehen würde, welcher keine .leitende Teilchen enthält, könnte zur Zeit der elektrostatischen Entladung zwischen der Met allummant elur.g 17 und dem Ende der Elektrode 15 (oder der Elektrode 14) ein elektrischer Bogen gebildet werden, der zum Teil das Konglomerat pyrotechnischer Zusammensetzung 12 durchsetzen würde und dabei deren Entzündung hervorrufen könnte.

Der eingesetzte Verbundwerkstoff verhält sich tatsächlich als eine Vielzahl von serienmässig-parallel geschalteten Funkstrecken, die dadurch, dass sie in grosser Anzahl vorhanden sind, einen verhältnismässig grossen elektrostatischen Strom ausführen können. Wenn sich die gespeicherte elektrostatische Spannung erhöht, wird eine Veränderung des spezifischen Leistungswiderstandes des Verbundwerkstoffes des Stopfens 20 hervorgerufen, welcher plötzlich über eine bestimmte Spannungsschwelle hinaus leitendwird, welche ihrerseits von dem mittleren Abstand zwischen den Metallkugelchen 26 und deshalb von der Dichte der in dem isolierenden Kunststoff eingebetteten Kugelchen 26 abhängt. Die Isolierung erweist sich jedoch für niedere Spannungen, insbesondere für eine gewöhnliche Spannung nicht elektrostatischen Ursprungs, insbesondere für die Einsatzspannung der Zündvorrichtung sehr wirkungsvoll.

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Leerseite

Claims (3)

1. 26129A2

   PATENT A HSPRUC H iä

   Vorrichtung, die als elektrisches Zündmittel, wie zum Beispiel als Entzünder, Sprengzünder oder dergl. dient, mit einer pyrotechnischen Zusammensetzung, die mit wenigstens einer Elektrode zur Zuführung eines Stromes in Berührung steht, wobei die genannte pyrotechnische Zusammensetzung und die genannte Elektrode im Inneren eines Gehäuses angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens ein Teil des Gehäuses (20) aus einem dielektrischen Werkstoff mit schwacher Durchschlagsspannung besteht, durch die genannte Elektrode durchgesetzt ist und mit letzterer in Berührung steht.
2. 2.- Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass das genannte Gehäuse aus einem ersten Innenmantel (16), welcher die pyrotechnische Zusammensetzung (12) enthält, aus einer ausseren metallischen Ummantelung (17)> die den Innenmantel umgibt, sowie aus einem Stopfen (20) aus dielektrischem Werkstoff mit schwacher Durchschlagsspannung besteht, wobei der genannte Stopf en (20) durch die genannte Elektrode (14, 15) durchsetzt ist und durch seinen Umfang in (23) mit der ausseren Ummantelung (17) in Berührung steht.
3. 3.- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , dass der dielektrische Werkstoff mit schwacher Durchschlagsspannung aus einem i-solierenden Kunststoff (25) besteht, der eine Vielzahl von leitenden Teilchen (26), zum Beispiel Metallkugelchen, enthält, welche mit geringem Abstand voneinander angeordnet sind und in in dem genannten Kunststoff (25) eingebettet sind.

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