DE3415680A1 - Druckgasbetaetigtes mechanisches kraftelement - Google Patents
Druckgasbetaetigtes mechanisches kraftelementInfo
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- F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
- F42B3/006—Explosive bolts; Explosive actuators
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Description
'3'
PATENTANWÄLTE
Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-Ing. K.W. Eishold 11981
Dr.-Ing. K.W. Eishold 11981
Dynamit Nobel Dr.-Ing. K. Schönwald
Aktiengesellschaft EJf, A,Fues Al , „ ..
J . Dipl.-Chem. Alek von Kreisler
Dipl.-Chem. Carola Keller
5210 Troisdorf Dipl.-Ing. G. Selling
Dr. H.-K. Werner
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN 1
Sg-Fe
26. April 1984
Druckgasbetatigtes mechanisches Kraftelement
Die Erfindung betrifft ein druckgasbetatigtes mechanisches
Kraftelement mit einem Gehäuse, das einen Zylinderraum enthält, einem in dem Zylinderraum verschiebbaren
Kolben, der einen aus dem Gehäuse herausragenden Stift trägt, und mit einer mit dem Zylinderraum verbundenen
Druckgaspatrone.
Bekannt sind Kraftelemente, die durch Druckgas betätigt
werden und einen an einem Kolben befestigten Stift einziehen bzw. ausstoßen (DE-OS 22 53 657, DE-PS 23 28 184)
Durch Entzündung eines in einer Druckgaspatrone enthaltenen Feststoffes wird ein heißes Gas erzeugt, das
in den Zylinderraum geleitet wird und den Kolben mit dem daran befestigten Stift, der die Funktion -einer
Kolbenstange hat, bewegt. Der Einsatz dieser Kraftelemente erfolgt hauptsächlich als Zünderbaustein auf dem
militärischen Sektor, jedoch auch für zivile An-
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Wendungen, beispielsweise als Schalter für die Abgabe von Signalen oder für Entriegelungszwecke.
Die bekannten Kraftelemente können nur jeweils eine einzige Funktion ausüben, indem sie mit ihrem Stift,
der im Auslösefalle eingezogen oder herausgefahren wird, auf ein externes Bauteil einwirken. Wenn mehrere
Funktionen gleichzeitig ausgeführt werden sollen, müssen entsprechend viele Kraftelemente vorgesehen sein,
die gleichzeitig gezündet werden. Der erforderliche Aufwand an druckgasbetätigten Kraftelementen vervielfältigt
sich damit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein druckgasbetätigtes mechanisches Kraftelement der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß es imstande ist, nach dem Auslösen der Druckgaspatrone mehrere Funktionen
gleichzeitig auszuüben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß das Gehäuse wenigstens einen zweiten Zylinderraum mit einem darin verschiebbaren zweiten Kolben
mit aus dem Gehäuse herausragendem Stift enthält und daß beide Zylinderräume untereinander und mit der gemeinsamen
Druckgaspatrone verbunden sind.
Nach der Erfindung werden durch die Druckgaspatrone zwei (oder mehr) Kolben gleichzeitig mit Druck beaufschlagt,
so daß beide Kolben synchron bewegt werden. Die auf externe Elemente einwirkenden Stifte der Kolben
werden gleichzeitig und mit gleichen Kräften eingezogen oder ggf. auch ausgefahren, so daß sichergestellt ist,
daß die externen Elemente genau gleichzeitig und mit untereinander gleichen Kräften eingezogen und/oder aus-
gefahren werden. Es ist auch möglich, durch spezielle bauliche Maßnahmen eine Verzögerung des einen Stiftes
gegenüber dem anderen Stift hervorzurufen und so mit dem gleichen Kraftelement zwei unterschiedliche Betätigungsvorgänge
mit definiertem kurzen zeitlichen Abstand durchzuführen. In jedem Fall stehen die beiden Betätigungsvorgänge,
die durch die Stifte ausgeführt werden, in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander und beide
Betätigungsvorgänge werden von derselben Druckgaspatrone ausgelöst, so daß es nicht vorkommen kann, daß infolge
einer Fehlfunktion nur einer der Stifte bewegt wird. Auch können durch unterschiedlich große Kolbenflächen
die über die Stifte übertragenen Kräfte unterschiedlich sein.
Vorzugsweise verlaufen die Stifte der Kolben parallel
zueinander. Dies ergibt eine kleine Bauform des Gehäuses, in dem die Zylinderräume mit parallelen Achsen
angeordnet sind. Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Zylinderräume in unterschiedlichen Richtungen auszurichten,
so daß beispielsweise die Stifte unter einem Winkel, der größer ist als Null, bewegt werden können.
Das erfindungsgemäße Kraftelement kann somit in unterschiedliche Richtungen wirken und den jeweiligen baulichen
Verhältnissen angepaßt v/erden, d.h. es kann auf Elemente, die in verschiedenen Richtungen beaufschlagt
werden müssen, gleichzeitig einwirken. Nach Erzeugung des Gases werden über die Bewegungen der Kolben die
Stifte um einen durch das Volumen des jeweiligen Zylinderraumes bzw. dessen axiale Länge gegebenen Weg
eingezogen oder ausgestoßen. Es ist auch möglich, den einen Stift einzuziehen und den anderen Stift auszustoßen.
Die Zylinderräume sind vorzugsweise über mindestens einen Kanal mit der Druckgaspatrone verbunden. Dieser
Kanal kann auch aus einer Leitung bestehen, so daß es nicht erforderlich ist, die Druckgaspatrone im Innern
des Gehäuses unterzubringen.
Eine besonders kleine Bauform ergibt sich, wenn die Druckgaspatrone in einem der Kolben angeordnet ist.
Bei druckgasbetätigten mechanischen Kraftelementen greifen die Stifte normalerweise zentrisch am Kolben
an. Bei dem erfindungsgemäßen doppelt-wirkenden Kraftelement kann der Gehäusedurchmesser dadurch verringert
werden, daß mindestens einer der Stifte an dem zugehörigen Kolben exzentrisch angeordnet ist und durch
eine Bohrung des anderen Kolbens hindurchragt. Dadurch wird erreicht, daß bei relativ großem Kolbenquerschnitt
die Kolben entlang einer gemeinsamen Achse bewegt werden und daß die Stifte (Kolbenstangen) durch den jeweils
anderen Kolben bzw. Zylinderraum linear geführt werden. Die auf die Kolben einwirkende Kräfte sind infolge
der großen Kolbenquerschnitte entsprechend groß.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kraftelement,
Fig. la einen Querschnitt entlang der Linie a-a von
Fig. 1,
Fig. la einen Querschnitt entlang der Linie a-a von
Fig. 1,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Kraftelementes,
Fig. 2a einen Schnitt entlang der Linie a-a von Fig. 2,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform
des Kraftelementes,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform des Kraftelementes und
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführung s form des Kraftelementes.
Gemäß Fign. 1 und la befinden sich in einem Gehäuse 1 aus Metall, z.B. einer Messinglegierung oder Stahllegierung,
zwei axial hintereinander angeordnete Zylinderräume 2a,2b, von denen jeder einen axial verschiebbaren
Kolben 3a,3b enthält. Beide Zylinderräume 2a und 2b sind durch eine quer lauf ende Trennwand 11 des Gehäuses
1 voneinander getrennt. An jedem der Kolben 3a,3b ist eine Kolbenstange in Form eines zylindrischen
Stiftes 4a,4b befestigt. Jeder Stift ragt durch eine Bohrung der Trennwand 11 und durch eine Bohrung 5a,5b
des gegenüberliegenden Kolbens hindurch. Zu den Außenseiten des Gehäuses 1 sind die Zylinderräume 2a, 2b
durch eine eingebördelte Stirnwand 6a,6b begrenzt. Durch Bohrungen 7a,7b der Stirnwände 6a,6b ragen die Stifte
4b,4a hindurch aus dem Gehäuse 1 heraus.
Im Innern der Trennwand 11 befindet sich in einer Querbohrung die Druckgaspatrone 8, die rechtwinklig zur
Längsrichtung des Gehäuses 1 ausgerichtet ist und mit einem Schraubbolzen 10 im Gehäuse festgehalten wird.
Von der Druckgaspatrone 8 führen elektrische Zuleitungen 12 aus dem Gehäuse heraus. Wird an die Zuleitungen
12 eine elektrische Spannung gelegt, dann wird die Druckgaspatrone 8 gezündet. Durch die auftretende Gasentwicklung
platzt die zum Gehäuseinnern gerichtete Stirnwand der Druckgaspatrone auf. Hierdurch gelangt
Druckgas in den durch die Trennwand 11 hindurchgehenden axialen Kanal 9, der in die beiden Zylinderräume 2a und
2b mündet. Die Kolben 3a und 3b, die sich zunächst im
eingezogenen Zustand befinden, d.h. an der Trennwand 11 anliegen, werden mit dem Druck des Druckgases beaufschlagt
und in den Zylinderräumen 2a und 2b nach außen getrieben. Dadurch werden die beiden Stifte 4a und 4b
in Richtung der eingezeichneten Pfeile in das Gehäuse 1 eingezogen. Die Einzugswege v/erden durch die Längen der
Zylinderräume 2a und 2b begrenzt. Da der Druckaufbau IQ des Druckgases sehr schnell erfolgt, ist eine Abdichtung
der Kolben zur jeweiligen Wand des Zylinderraumes nur dann erforderlich, wenn beim Einziehen der Stifte
große Kräfte zu überwinden sind.
Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fign. 1 und la
beide Stifte 4a und 4b exzentrisch an dem zugehörigen Kolben 3a bzw. 3b angreifen, zeigen die Fign. 2 und 2a
eine Variante, bei der die Zylinderräume 2a und 2b axial und seitlich gegeneinander versetzt sind. Das Gehäuse 1
besteht aus zwei Gehäuseteilen la und Ib, die gegeneinandergesetzt
sind und von denen jedes einen Zylinderraum 2a,2b enthält. Das Teil la ist in einen hülsenförmigen
Ansatz des Teiles Ib eingesetzt und durch Umbördeln festgehalten. An der inneren Stirnwand des einen Gehäuseteils
la ist eine Ausnehmung 91 vorgesehen, in die
die beiden Zylinderräume 2a und 2b münden. Die Zylinderräume sind Sackbohrungen, die von der inneren Stirnwand
des jeweiligen Gehäuseteils ausgehen und sich im zusammengesetzten Zustand des Gehäuses 1 nach entgegengesetzten
Richtungen erstrecken. In jedem Zylinderraum 2a,2b ist ein Kolben 3a,3b angeordnet, an dem der Stift
4a, 4b zentrisch angreift. Jeder Stift ist durch eine Längsbohrung des anderen Gehäuseteils hindurch nach
außen geführt.
Die Druckgaspatrone 8 befindet sich in einer Querbohrung des Gehäuses 1, welche in die die Zylinderräum^
2a,2b verbindende Ausnehmung 9' mündet. Beim Zünden der
Druckgaspatrone 8 baut sich in der Ausnehmung 9' ein Druck auf, der auf die Kolben 3a,3b übertragen wird und
diese in den Zylinderräumen 2a,2b nach außen bewegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fign. 2 und 2a werden
beim Auslösen der Druckgaspatrone 8 beide Stifte 4a und 4b in das Gehäuse eingezogen. Alternativ ist es möglich,
einen der Stifte (oder beide) nicht durch die Ausnehmung 9' hindurchzuführen, sondern zur entgegengesetzten
Seite durch eine Bohrung in der Stirnwand des betreffenden Zylinderraumes aus dem Gehäuse herauszuführen.
In diesem Fall würde der betreffende Stift beim Auslösen der Druckgaspatrone aus dem Gehäuse 1 herausbewegt.
Auch eine kombinierte Anordnung ist möglich, bei der ein Stift eingezogen und der andere Stift herausgedrückt
wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante sind die Zylinderräume 2a und 2b axial zueinander ausgerichtet,
ohne daß sich zwischen ihnen eine Trennwand befindet. Die Stifte 4a,4b gehen auch hier (wie in Fig. 1) durch
Bohrungen des jeweils anderen Kolbens hindurch und jeder der Stifte greift an seinem zugehörigen Kolben exzentrisch
an. Jeder Kolben 3a,3b ist mit einem Dichtungsring 13 zur Abdichtung gegen die Wand des zugehörigen
Zylinderraumes 2a,2b versehen. Die Druckgaspatrone 8 befindet sich in einem vom dem Gehäuse 1
seitlich abstehenden Gehäuseansatz 14, von dem ein Kanal 15 in den Bereich zwischen den Kolben 3a,3b mündet.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 befindet sich
die Druckgaspatrone 8 in einer Bohrung im Innern des einen Kolbens 3b. Diese Bohrung mündet in den Raum zwischen
den Kolben 3a und 3b, so daß bei der Gasentwicklung beide Kolben auseinandergetrieben werden. Die
elektrischen Zuleitungen 12 führen durch den Zylinderraum 2b hindurch zur Druckgaspatrone 8.
Es ist auch möglich, entsprechend Fig. 2 die einzelnen Zylinderräume und Kolben durch lange Zuleitungsrohre
für das Gas zu verbinden und räumlich getrennt unterzubringen. Durch Gestaltung der Zuleitungen für das
Gas, z.B. Änderung des Durchmessers und Bildung von Vorkammern, ist es außerdem möglich, den Zeitablauf der
Funktion zu beeinflussen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 besteht das Gehäuse 1 aus einem langgestreckten Zylinder, der zwei
Zylinderräume 2a und 2b von gleichem Querschnitt enthält. Die Zylinderräume 2a und 2b sind in axialer
Richtung hintereinander angeordnet und sie gehen stoßfrei und ohne Absatz ineinander über. In dem Zylinderraum
2a ist der Kolben 3a verschiebbar und in dem Zylinderraum 2b ist der Kolben 3b verschiebbar. In der
Ruhestellung befinden sich beide Kolben 3a und 3b einander benachbart und durch einen Zwischenraum 16 voneinander
getrennt in der Mitte des Zylinders. In den Zv/ischenraum IG mündet der Kanal 15, der von der
Druckgaspatrone 8, v/enn diese ausgelöst wird, mit Druckgas versorgt wird. Der als Kolbenstange von dem
Kolben 3a abstehende Stift 4a führt durch eine öffnung der den Zylinderraum 2a abschließenden Stirnwand 6a des
Gehäuses 1 hindurch und der mit dem Kolben 3b als Kolbenstange verbundene Stift 4b führt durch eine öffnung
der den Zylindorrauin 2b abschließenden Stirnwand 6b de?;;
Gehäuses 1 hindurch. Während die Stirnwand 6a dom Gohäuse
1 einstückig angeformt ist, besteht die Stirnwand 6b aus einer nachträglich in das zylindrische Gehäuse
eingesetzten Platte mit Mittelöffnung.
Im Falle des Auslösens der Druckgaspatrone 8 strömt
Druckgas in den Zwischenraum 16 und treibt die Kolben 3a und 3b auseinander, wodurch die Stifte 4a und 4b aus
dem Gehäuse 1 ausgestoßen werden. Beide Stifte 4a und 4b sind koaxial zum Gehäuse 1 angeordnet.
Claims (1)
- ANSPRÜCHEDruckgasbetätigtes mechanisches Kraftelement mit einem Gehäuse (1) , das einen Zylinderraum (2a) enthält, einem in dem Zylinderraum (2a) verschiebbaren Kolben (3a) , der einen aus dem Gehäuse (1) herausragenden Stift (4a) trägt, und mit einer mit dem Zylinderraum (2a) verbundenen Druckgaspatrone (8) ,dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) wenigstens einen zweiten Zylinderraum (2b) mit einem darin verschiebbaren zweiten Kolben (3b) mit aus dem Gehäuse herausragendem Stift (4b) enthält und daß beide Zylinderräume (2a, 2b) untereinander und mit der jeweiligen Druckgaspatrone (8) verbunden sind.Kraftelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (4a,4b) der Kolben parallel zueinander verlaufen.Kraftelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (2a, 2b) über mindestens einen Kanal mit der Druckgaspatrone (8) verbunden sind.Kraftelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaspatrone (8) außerhalb des Gehäuses (1) untergebracht ist.Kraftelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaspatrone (8) in einem der Kolben (3b) untergebracht ist.- ι ι6. Kraftelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (2a,2b) entlang einer gemeinsamen Achse einander gegenüberliegend angeordnet sind.7. Kraftelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Stifte (4a,4b) an dem zugehörigen Kolben (3a,3b) exzentrisch angeordnet ist und durch eine Bohrung (5b,5a) des anderen Kolbens hindurchragt.8. Kraftelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Zylinderräume (2a,2b) seitlich gegeneinander versetzt sind und daß die Stifte (4a,4b) zentrisch an den Kolben (3a,3b) angeordnet sind.9. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (2a,2b) in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind.10. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (4a,4b) von den Kolben (3a,3b) nach entgegengesetzten Richtungen abstehen und daß die Druckgaspatrone (8) mit einem Zwischenraum (16) zwischen den Kolben (3a,3b) verbunden ist.
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