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Elektrisches Zünd- oder Anzündelement
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Zünd- oder Anzündelement mit
einer durch ein Verschluß teil abgeschlossenen, eine Zündladung enthaltenden Kapsel,
wobei das Verschlußteil einen Mantel, der einen Isolierkörper umschließt, und mindestens
zwei Kontaktelemente aufweist, die in die der Zündladung zugewandte Stirnfläche
des Verschlußteils münden, und die mit einem parallel zur Stirnfläche verlaufenden
Glühdraht überbrückt sind, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Bei einem bekannten elektrischen Zünd- oder Anzündelement besteht
das Verschlußteil aus einem Metallmantel, der einen Glaskörper umschließt, sowie
aus zwei Kontaktstiften, die in die der Zündladung zugewandte Stirnfläche des Glaskörpers
münden. Die beiden Kontaktstifte sind dabei über einen auf dieser Stirnfläche des
Glaskörpers aufliegenden Brückendraht miteinander ver-
bunden. Der
Brückendraht ist mit den Kontaktstiften verlötet oder durch Widerstandschweißen
verschweißt.
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Gelötete Drahtbrücken neigen zu Kontaktstörungen bzw.
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Kontaktunterbrechungen durch mangelhafte Verbindungen des Lotes sowohl
mit dem Kontaktstift als auch mit dem Brückendraht. Bei durch Widerstandschweißen
angebrachten Drahtbrücken können dadurch Störungen auftreten, daß einerseits das
zentrische Auftreffen der Schweißelektroden nicht gewährleistet ist, und daß andererseits
wegen der hohen Wärmeübertragung eine zu hohe thermische Belastung des Glaskörpers
in der Umgebung der Schweißstelle erfolgt. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
daß sowohl das Löten als auch das Widerstandsschweißen voraussetzen, daß der Brückendraht
auf dem Glaskörper frei aufliegt, da das Lötwerkzeug bzw.
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die Elektrode beim Widerstandsschweißen den Brückendraht bei der Verbindungsherstellung
berühren muß.
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Außerdem muß der Brückendraht beim Anbringen mit einer Haltevorrichtung
festgehalten werden. Bei einem auf der Stirnfläche des Glaskörpers aufliegenden
Brückendraht treten beim sogenannten Satzverpressen, bei dem die in einer Kapsel
befindliche Zündladung zusammengepreßt wird, erhebliche mechanische Belastungen
der Verbindungsstellen zwischen den Kontaktstiften und dem Brückendraht auf. Beim
Satzverpressen muß das Verschlußteil hohe Druckkräfte aufnehmen und der Brückendraht,
der ein Glühdraht geringer Festigkeit ist, kann bei Zugbeanspruchen, die durch seitlich
auf den Glühdraht wirkende Kräfte entstehen, leicht reißen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Zünd- oder
Anzündelement der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung
zu schaffen, bei dem ein sicherer elektrischer Kontakt des
Glühdrahtes
auch bei hoher mechanischer Belastung gewährleistet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Stirnfläche mindestens zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement eine den
Glühdraht mindestens teilweise aufnehmende Rille aufweist.
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Durch die Rille ist der Glühdraht in der Stirnfläche versenkt und
insbesondere beim Verpressen der Zündladung vor seitlich wirkenden Druckkräften,
die Zugbeanspruchungen insbesondere an den Verbindungsstellen des Glühdrahtes mit
den Kontaktelementen auslösen, geschützt. Aufgrund der versenkten Anordnung des
Glühdrahtes treten also weder an den Verbindungsstellen, noch an dem Glühdraht selbst
zu hohe Zugkräfte auf, die zu einer Unterbrechung der elektrischen Verhindung führen
könnten. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Zünd-oder Anzündelementes und reduziert
die Fertigungskosten, da die Ausschußrate erheblich verringert wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, daß sich die Rille bis in die Kontaktelemente
erstreckt. Dies ermöglicht ein Verschweißen der Kontaktelemente mit dem Glühdraht
in einer zur Stirnfläche parallelen Ebene, die im wesentlichen quer zur Richtung
des Wärme flusses verläuft und eine bessere Schweißverbindung als eine Stoß stellen-Schweiß
stelle ergibt.
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Bei einem bewrorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rille im Querschnitt
V-förmig. Dies ermöglicht eine Zentrierung des Glühdrahtes und unter der hohen mechanischen
Belastung beim Verpressen eine optimale Abstützung des Glühdrahtes. Insbesondere
kann der Glühdraht beim Ver-
pressen nicht verrutschen, so daß die
Schweißstellen und der Glühdraht selbst nur auf Druck und nicht auf Zug beansprucht
werden.
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Das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Zünd-oder Anzündelementes
besteht darin, daß in die Stirnfläche eine die Kontaktelemente überbrückende Rille
eingearbeitet wird, in die der Glühdraht mindestens teilweise eingelegt wird und
daß der Glühdraht durch Laserpunktschweißung mit den Kontaktelementen verbunden
wird. Durch die definierte Lage des Glühdrahtes in der Rille wird durch die höhere
Genauigkeit beim Verbinden des Glühdrahtes mit den Kontaktelementen eine höhere
Schweißpunktfestigkeit erzielt und das Verschweißen selbst vereinfacht. Die Laserpunktschweißung
ermöglicht eine schonende optimale Verbindung der Kontaktelemente mit dem Glühdraht
mit hoher Schweißpunktfestigkeit und bei geringer mechanischer Belastung des Isolierkörpers.
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Die Rille kann in die Stirnfläche eingesägt oder eingefräßt werden,
wobei anschließend beim Auflegen des Glühdrahtes dieser auch vor dem Verschweißen
nicht verrutschen kann. Dies vereinfacht eine automatisierte Fertigung, da keine
zusätzliche Haltevorrichtung für den Glühdraht benötigt wird. Die Laserpunktschweißung
verhindert durch die relativ geringe Wärmeeinbringung ein zu starkes Aufheizen des
Isolierkörpers, so daß dieser nicht durch thermische Uberbeanspruchung beschädigt
wird.
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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein elektrisches Zünd- oder Anzündelement mit einem
den Glühdraht und Kontaktelemente aufnehmenden Verschluß teil, Fig. 2 einen Querschnitt
entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Verschlußteils mit zwei Kontaktstiften, Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Verschlußteils mit vier Kontaktstiften, Fig. 5 einen Querschnitt
entlang der Linie V-V in Fig. 4 und Fign. 6a, 6b, 6c verschiedene Ausführungsformen
der in das Verschlußteil eingearbeiteten Rille.
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Das elektrische Zünd- oder Anzündelement 1 besteht aus einer eine
Zündladung 3 enthaltenden Kapsel 2 mit Boden, die mit einem Verschlußteil 4 an ihrem
offenen Ende verschlossen ist. Beim Einfügen des Verschlußteils 4 wird die Zündladung
3 verdichtet, wodurch die Stirnfläche 9 des Verschluß teils 4 einen hohen Druck
aufnehmen muß Das Verschlußteil 4 besteht aus einem zylindrischen Mantel 5 mit einem
Ringflansch 6, der gegen das offene Ende der Kapsel 2 beim Einfügen des Verschlußteils
4 anschlägt. Der Mantel 5 ist aus Metall und umschließt mit seiner Ringwand 14 einen
Isolierkörper, der beispielsweise als zylindrischer Glaskörper 7 ausgeführt ist.
Der isolierende Glaskörper 7 nimmt konzentrisch einen stabförmigen runden Kontaktstift
8 auf. Die
kreisflächenförmige, der Zündladung 3 zugewandte Stirnfläche
9 des Verschlußteils 4 weist eine entlang einer Durchmesserachse verlaufende zur
Stirnfläche 9 parallele Rille 10 auf, die einen Brückendraht in Form eines Glühdrahtes
11 aufnimmt. Die Rille 10 ist V-förmig gestaltet, stützt den Glühdraht 11 mit den
Rillenflanken ab, und verläuft auch durch das in die Stirnfläche 9 mündende Ende
des Kontaktstiftes 8 bis in die Ringwand 14 hinein. Der Glühdraht 11 ist an seinen
Enden mit jeweils einem Schweißpunkt 12,13 mit dem Kontaktstift 8 bzw. mit der Ringwand
14 des Mantels 5 verschweißt.
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Dabei sind die Ringwand 14 und der Kontaktstift 8 Kontaktelemente,
über die dem Zünd- oder Anzündelement Strom zugeführt werden kann, um den Glühdraht
zum Glühen zu bringen und damit eine Zündung der Zündladung 3 auszulösen. Der Glühdraht
11 ist in der Rille 10 versenkt, wobei seine Oberkante vorzugsweise mit der Ebene
der Stirnfläche 9 abschließt.
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Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des
Verschlußteils 4 mit zwei im Querschnitt runden Kontaktstiften 8, die in die Stirnfläche
9 münden und mit dieser in einer Ebene abschließen. Die Kontaktstifte 8 verlaufen
im Glaskörper 7 zueinander parallel und mit gegenseitigem Abstand und deren in die
Stirnfläche 9 mündenden Enden liegen auf einer Durchmesserachse und sind zwischen
den Schweiß stellen 12 und 13 mit dem Glühdraht 11 überbrückt. Die Rille 10 verläuft
also bei diesem Ausführungsbeispiel in der Stirnfläche 9 in Richtung der Verbindungsgeraden
zwischen beiden Kontaktstiften 8. Das Verschlußteil ist in bezug auf eine senkrecht
zu dieser Verbindungsachse verlaufenden Durchmesserachse symmetrisch aufgebaut.
Der Man-
tel 5 kann bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch
nichtleitenden Material bestehen.
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Die Rille 10 in der Stirnfläche 9 verläuft jeweils über den gesamten
Querschnitt des Verschlußteils 4, u.a.
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weil dies fertigungstechnisch einfacher ist. Es ist aber auch möglich,
daß die Rille lediglich zwischen den Kontaktelementen 8,14 verläuft. In diesem Fall
ist der Glühdraht 11 ebenfalls in der Rille 10 versenkt, wobei die Stoß flächen
an den Enden des Glühdrahtes jeweils mit den Kontaktstiften bzw. der Ringwand verschweißt
sind.
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Die Fign. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verschlußteils
mit vier Kontaktstiften 8, wobei jeweils zwei Kontaktstifte 8 mit je einem Glühdraht
11 überbrückt sind. Die beiden Glühdrähte 11 verlaufen parallel zueinander mit gegenseitigem
Abstand und wie in den anderen Ausführungsbeispielen rechtwinklig zu den Kontaktstiften
8. Die Anordnung der Kontaktstifte in dem Verschlußteil ist symmetrisch, wobei die
in die Stirnfläche 9 mündenden Enden der Kontaktstifte ein quadratisches Viereck
bilden.
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Bei dem Zusammenfügen des Zünd- oder Anzündelementes 1 entstehen durch
das Verpressen der Zündladung 3 hohe mechanische, auf die Stirnfläche 9 und damit
auch auf den Glühdraht 11 wirkende Kräfte. Durch das Versenken des Glühdrahtes 11
in der Rille 10 werden seitlich auf den Glühdraht 11 wirkende Kräfte weitgehend
vermieden, so daß auf den Glühdraht 11 und insbesondere auf die Schweißstellen 12,13
in der Hauptsache nur Druckkräfte und keine Zuqkräfte einwirken. Dadurch wird die
Kontaktsicherheit der Schweißstellen erhöht. Seitliche
Kräfte auf
dem Glühdraht 11 können insbesondere dann auftreten, wenn die Zündladung 3 in der
Kapsel 2 vor dem Verpressen ungleichmäßig verteilt ist und somit beim Verpressen
umverteilt wird. Beim Versenken des Glühdrahtes 11 geschehen diese Zündladungsumverteilungen
jedoch fast ausschließlich in den über dem Glühdraht befindlichen Ebenen.
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Die Fign. 6a, 6b und 6c zeigen verschiedenen Ausführungsformen der
Rille 10, wobei in Fig. 6a eine im Querschnitt muldenförmige Rille, in Fig. 6b eine
im Querschnitt rechteckige und in Fig. 6c eine im Querschnitt trapezförmige Rille
11 gezeigt ist. Auch bei diesen Rillenformen wird die mechanische Zugbelastung auf
die Schweißstellen 12,13 und auf den Glühdraht 11 verringert, indem seitlich auf
den Glühdraht 11 wirkende Kräfte vermindert werden.
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Bei der Herstellung des Verschlußteils 4 für das Zünd-oder Anzündelement
wird zunächst der Glaskörper 7 mit Kontaktstiften 8 und der den Glaskörper 7 umschließende
Mantel 5 zusammengefügt, so daß eine ebene Stirnfläche 9 entsteht. Anschließend
wird eine Rille 10 in die Stirnfläche eingesägt oder eingeschliffen. Danach wird
der Glühdraht 11 in die Rille 10 eingelegt, und mit Laserpunktschweißung mit den
Kontaktstiften 8 bzw. mit der Ringwand 14 verschweißt. Die Laserpunktschweißung
kann mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden und verringert in erheblichem Umfang
die thermische Belastung des Glaskörpers 7.
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