DE3501449A1 - Propulsion-gas cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
TreibgaskartuschePropellant gas cartridge
Die Erfindung betrifft eine Treibgaskartusche mit einem Gehäuse mit mindestens einer Drosselöffnung zum Austritt des Brenngases einer Treibladung.The invention relates to a propellant gas cartridge with a housing at least one throttle opening for the exit of the fuel gas of a propellant charge.
Treibgaskartuschen sind treibladungspulvergefüllte Kapseln für eine Vielzahl von Anwendungszwecken. Das Treibladungspulver in ihnen wird durch ein eingebautes Anzündelement entzündet, das elektrisch oder durch Schlag initiiert werden kann. Danach verbrennt das Treibladungspulver zu einem heißen Gas, das durch die Kapselung hindurch nach außen strömt und dort mechanische Arbeit verrichtet. Zum Beispiel kann damit ein Geschoß angetrieben werden.Propellant gas cartridges are propellant powder-filled capsules for a Variety of uses. The propellant powder in them is built in by a Ignition element ignited, which can be initiated electrically or by impact. The propellant powder then burns to form a hot gas that passes through the encapsulation flows through it to the outside and performs mechanical work there. For example can be used to drive a floor.
Im Prinzip sind zwei Möglichkeiten bekannt, wie man das heiße Gas aus der Kapsel ausströmen lassen kann. Im ersten Fall ist das Kartuschengehäuse an einer geeigneten Stelle in seiner Festigkeit geschwächt, so daß sich dort eine Berstdruckstelle ergibt. Bei dieser Lösung läuft der Gaserzeugungsvorgang folgendermaßen ab: Das Anzündelement wird aktiviert und entzündet das Treibladungspulver. Dieses beginnt abzubrennen, wobei sich der Druck im Inneren des Kartuschengehäuses kontinuierlich erhöht. Zu diesem Zeitpunkt strömt also noch kein Gas aus der Kapsel. Der Innendruck im Gehäuse erhöht sich kontinuierlich weiter, bis die Gehäusewand an der Berstdruckstelle bricht. In diesem Moment ergießt sich das Brenngas in den Außenraum und kann dort für mechanische Wirkungen genutzt werden. Der Moment des Berstens ist jedoch für das mechanische Arbeitselement kritisch, weil durch das unter Berstdruck stehende und nun plötzlich austretende Gas ein starker DruckstoB erfolgt, dem weniger hochgespanntes Gas aus der Nachverbrennungsreaktion der Kartusche folgt. Das mechanische Element (z.B. ein Geschoß) wird also in der ungünstigsten Weise belastet, da die umgekehrte zeitliche Abfolge der Belastung - also ein Druck der das mechanische Element langsam zunehmend beaufschlagt - die mechanische Festigkeit des Elements geringer belasten würde, ohne daß dadurch die verrichtete mechanische Arbeit abnähme.In principle there are two known ways how to get the hot gas can flow out of the capsule. In the first case is the cartridge case weakened in its strength at a suitable point, so that there is a Burst pressure point results. In this solution, the gas generation process proceeds as follows from: The ignition element is activated and ignites the propellant powder. This begins to burn down, the pressure inside the cartridge housing increasing continuously elevated. At this point in time, no gas is flowing out of the capsule. The internal pressure in the housing continues to increase until the housing wall hits the Burst pressure point breaks. At this moment the fuel gas pours out into the outside space and can be used there for mechanical effects. The moment of bursting however, it is critical for the mechanical working element because it is under bursting pressure standing and now suddenly escaping gas a strong pressure surge occurs, the less high-tension gas from the afterburning reaction of the cartridge follows. The mechanical one Element (e.g. a floor) is loaded in the most unfavorable way because the reverse chronological sequence of the load - i.e. a pressure of the mechanical one Element slowly and increasingly loaded - the mechanical strength of the element would be less of a load without thereby reducing the mechanical work performed.
Im zweiten Fall ist in der Kapselwand eine Drosselöffnung, meist eine Bohrung, in der Gehäusewand vorgesehen, durch die das Brenngas ausströmt. Eine Verdämmung ist hierbei unnötig; der starke Druckstoß beim öffnen der Berstdruckstelle entfällt . Bei diesem Aufbau der Kartusche wird jedoch die Gasrate durch die Abbrandgeschwindigkeit des Treibladungspulvers und die durch die Querschnittsfläche der Drosselöffnung definierte Drosselung bestimmt. Die Drosselung wird somit im wesentlichen durch drei Größen beeinflußt: die Temperatur des Treibladungspulvers, die geometrische Form der Treibladungspulverkörner und die Größe der Drosselstelle.In the second case, there is a throttle opening, usually one, in the capsule wall Hole, provided in the housing wall, through which the fuel gas flows out. A dam is unnecessary here; the strong pressure surge when opening the burst pressure point is eliminated . With this construction of the cartridge, however, the rate of gas is influenced by the burn rate of the propellant charge powder and that through the cross-sectional area of the throttle opening defined throttling determined. The throttling is thus essentially through influences three variables: the temperature of the propellant charge powder, the geometric one Shape of the propellant powder grains and the size of the throttle point.
Da einerseits die geometrische Form der Treibladungspulverkörner durch umweltbedingte Belastung, z.B. durch Stöße und Vibration, Veränderungen unterliegt und andererseits die Querschnittsfläche der Drosselöffnung durch Schlacke o.dgl. in unkontrollierbarer Weise verstopft werden kann, ist die Gasrate nur äußerst schwer in definierten, vorgegebenen Grenzen zu halten. Da jede Erhöhung der Gasrate zu einer Druckerhöhung in der Kartusche führt, kann es somit zur Überschreitung des zulässigen Druckes und zum Zerlegen des Kartuschengehäuses kommen.On the one hand, the geometric shape of the propellant charge powder grains through environmental exposure, e.g. due to shocks and vibrations, is subject to changes and on the other hand the cross-sectional area of the throttle opening by Slag or the like. The gas rate can become clogged in an uncontrollable manner extremely difficult to keep within defined, given limits. Because every increase the gas rate leads to an increase in pressure in the cartridge, it can therefore be exceeded of the permissible pressure and dismantling of the cartridge housing.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treibgaskartusche nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so weiterzubilden, daß die Bedingungen, unter denen das Treibladungspulver abbrennt, im wesentlichen bei definierten Werten konstant gehalten werden können.The object of the invention is to provide a propellant gas cartridge according to the preamble of the main claim so that the conditions under which the propellant powder burns down, can be kept essentially constant at defined values.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens zwei Drosselöffnungen vorgesehen sind, die mit Berstscheiben versehen sind, welche bei voneinander verschiedenen * Innendrücken im Gehäuse die Drosselöffnungen freigeben.This object is achieved in that at least two throttle openings are provided, which are provided with rupture discs, which are different from each other * Pressing the inside of the housing releases the throttle openings.
Vorzugsweise wird eine Vielzahl solcher Drosselöffnungen vorgesehen.A plurality of such throttle openings is preferably provided.
Nach Anzündung des Treibladungspulvers steigt bei einer derart gestalteten Treibgaskartusche der Brenngasdruck im zunächst geschlossenen Gehäuse bis zu einem Wert an, der dem niedrigsten Berstdruck der Berstscheibe in einer Drosselöffnung entspricht. Dieser niedrigste Berstdruck ist so ausgelegt, daß er unter regulären Bedingungen dem gewünschten Arbeitsdruck im Kartuschengehäuse entspricht. Wenn also reguläre Bedingungen vorliegen, so bleiben während des gesamten Abbrennvorganges des Treibladungspulvers die anderen Drosselöffnungen * - jedoch niedrigen - geschlossen, das Gas strömt nur durch die erste Drosselöffnung aus. Unter "reguläre Bedingungen" soll hier verstanden werden, daß die Drosselöffnung weder verstopft wird, noch eine ungewöhnliche Abbrandgeschwindigkeitserhöhung des Treibladungspulvers auftritt, wobei beide Möglichkeiten eine Druckerhöhung im Kartuschengehäuse zur Folge haben. Druckerniedrigungen wegen nur teilweisen Abbrandes oder durch Degressivität des Abbrandverhaltens des Treibladungspulvers sind jedoch zulässig, da dadurch keine Überbelastungen des Kartuschengehäuses auftreten können.After ignition of the propellant charge powder rises in one designed in this way Propellant gas cartridge the fuel gas pressure in the initially closed housing up to one Value of the lowest bursting pressure of the bursting disc in a throttle opening is equivalent to. This lowest burst pressure is designed so that it is below regular Conditions corresponds to the desired working pressure in the cartridge housing. If so if regular conditions exist, they remain during the entire burning process of the propellant powder the other throttle openings * - but low - closed, the gas only flows out through the first throttle opening. Under "regular conditions" it should be understood here that the throttle opening is neither clogged nor one unusual increase in the burning rate of the propellant powder occurs, Both possibilities result in an increase in pressure in the cartridge housing. Pressure drops due to only partial burn-off or due to the degressivity of the Burning behavior of the propellant powder is permitted, however, since it does not result in any Overloading of the cartridge housing can occur.
Im Falle einer Druckerhöhung über die regulären Bedingungen hinaus öffnet die Berstscheibe, welche den nächst höheren Berstdruck aufweist und öffnet die entsprechende Drosselöffnung. Durch die erste und zweite Öffnung entweicht nun mehr Brenngas als zuvor, wodurch der Innendruck im Gehäuse sinkt. Dadurch wird auch wieder die Abbrandgeschwindigkeit des Treibladungspulvers herabgesetzt, so daß der Innendruck wieder auf den gewünschten Wert absinkt. Sind mehrere Drosselöffnungen mit Berstscheiben vorgesehen, so können sich diese Vorgänge entsprechend oft wiederholen.In the event of a pressure increase beyond the regular conditions opens the rupture disc, which has the next higher burst pressure, and opens the corresponding throttle opening. Now escapes through the first and second opening more fuel gas than before, which reduces the internal pressure in the housing. This will also Again the burning rate of the propellant powder is reduced, so that the Internal pressure drops back to the desired value. Are several throttle openings provided with rupture discs, these processes can be repeated accordingly often.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Drosselöffnungen gleiche Querschnittsflächen auf. Die Festigkeiten der Berstscheiben werden jedoch durch ihr Material und/oder die Dicke bestimmt und unterschiedlich gewählt, so daß die Drosselöffnungen gleichen Querschnitts dennoch bei verschiedenen Innendrücken im Gehäuse freigegeben werden.In a preferred embodiment of the invention, the throttle openings same cross-sectional areas. The strengths of the rupture discs are, however determined by their material and / or the thickness and chosen differently, so that the throttle openings nevertheless have the same cross-section at different internal pressures released in the housing.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Berstscheiben gleiche, durch Material und/oder Dicke bestimmte Festigkeiten auf, während die Drosselöffnungen unterschiedliche Querschnittsflächen haben.In a further preferred embodiment, the rupture disks the same strengths, determined by material and / or thickness, while the throttle openings have different cross-sectional areas.
Auch diese Maßnahme führt zum Freigeben der Drosselöffnungen bei unterschiedlichen Innendrücken im Gehäuse.This measure also leads to the opening of the throttle openings in the event of different Internal pressures in the housing.
Die beiden vorgenannten Möglichkeiten werden bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kombiniert.The two aforementioned options are preferred in a further one Embodiment of the invention combined.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Drosselöffnungen als durchgehende Ausnehmungen im Gehäuse ausgebildet, während die Berstscheiben als Folien oder Bleche ausgebildet sind, die im Gehäuseinneren hinter die Drosselöffnungen gelegt sind. Die Form der Drosselöffnungen kann hierbei im wesentlichen frei gewählt werden. Wählt man Drosselöffnungen unterschiedlicher Querschnittsflächen, so reicht es aus, ein einziges Stück Folie oder Blech hinter alle Drosselöffnungen gemeinsam zu legen. Sieht man gleiche Querschnittsflächen der Drosselöffnungen vor, so werden verschiedene Bleche hinter die jeweiligen Öffnungen gelegt.In a preferred embodiment of the invention, the throttle openings designed as continuous recesses in the housing, while the rupture discs are designed as foils or sheets, which are inside the housing behind the throttle openings are laid. The shape of the throttle openings can be chosen essentially freely will. If you choose throttle openings of different cross-sectional areas, it is enough it consists of a single piece of foil or sheet metal behind all throttle openings together to lay. If the same cross-sectional areas of the throttle openings are provided, then different metal sheets placed behind the respective openings.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Berstscheiben als Vorprägungen im Gehäuse ausgebildet. Der Umrißverlauf der Berstscheiben definiert dann die Öffnungsflächen der Drosselöffnungen, die nach dem Bersten freigegeben werden. Man kann vorteilhafterweise die Vorprägungen auch entsprechend unsymmetrisch vornehmen, so daß die Drosselöffnungen beim Bersten nur teilweise freigegeben werden und die Berstscheiben am Gehäuse hängenbleiben.In a further preferred embodiment of the invention are the bursting disks are designed as knockouts in the housing. The outline of the Rupture discs then defines the opening areas of the throttle openings, which after to be released from bursting. One can also advantageously use the knockouts Make accordingly asymmetrical, so that the throttle openings when Burst are only partially released and the rupture discs stick to the housing.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.Further preferred embodiments of the invention emerge from FIG the following exemplary embodiments.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Abbildungen näher beschrieben.Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to described in more detail by illustrations.
Hierbei zeigt: Fig. 1 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht eines Kartuschengehäuses, Fig. 2 einen Teil-Vertikalschnitt durch die Oberseite einer anderen Ausführungsform, Fig. 3 den Vertikalschnitt durch einen Gehäusedeckel mit eingeprägten Berstscheiben und Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch mit einer anderen Art von Einprägungen.Here: FIG. 1 shows a partially sectioned perspective view of a cartridge housing, FIG. 2 shows a partial vertical section through the top another embodiment, FIG. 3 shows the vertical section through a housing cover with embossed bursting disks and FIG. 4 shows a representation similar to FIG. 3, but with a different kind of imprint.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht das Gehäuse der Treibgaskartusche aus einem Gehäusemantel 1, der auf einem Kartuschenboden 4 sitzt. Gegenüber dem Kartuschenboden 4 ist ein Gehäusedeckel 2 fest in den Oberrand des Gehäusemantels 1 eingesetzt. Das Gehäuse 1/2 ist mit einer Treibladung 3 gefüllt.As shown in Fig. 1, the housing of the propellant gas cartridge consists of a housing jacket 1 which sits on a cartridge base 4. Opposite the cartridge base 4, a housing cover 2 is firmly inserted into the upper edge of the housing jacket 1. The housing 1/2 is filled with a propellant charge 3.
Im Gehäusedeckel 2 sind eine Vielzahl von Bohrungen 5 angebracht. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind dies sechs im wesentlichen gleichmäßig entlang des Deckel- randes verteilte öffnungen mit abgestuften Durchmessern.A plurality of bores 5 are made in the housing cover 2. In the example shown in FIG. 1, there are six essentially uniformly along the lid Randes distributed openings with graduated Diameters.
Auf der Gehäuseinnenseite des Gehäusedeckels 2 liegt eine (nicht gezeigte) Folie, welche die Drosselöffnungen 5 verschließt.On the inside of the housing cover 2 there is a (not shown) Foil which closes the throttle openings 5.
Durch die verschiedenen Bohrungsdurchmesser der Drosselöffnungen 5 ist gewährleistet, daß alle Drosselöffnungen bei unterschiedlichen Berstdrücken aufplatzen. Der Druck, bei dem dies geschieht, läßt sich hierbei durch den öffnungsdurchmesser und die Festigkeit der Folie vorbestimmen.Due to the different bore diameters of the throttle openings 5 it is guaranteed that all throttle openings at different bursting pressures burst open. The pressure at which this happens can be determined by the opening diameter and predetermine the strength of the film.
Bei einer weiteren, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Drosselöffnungen 5 mit gleicher Querschnittsfläche gestaltet, während hinter dem Gehäusedeckel 2, also auf der dem Treibladungspulver 3 zugewandten Fläche, zwei unterschiedliche Berstscheiben 6, 6' angebracht sind. Das unterschiedliche mechanische Verhalten der zwei Berstscheiben 6, 6' kann hierbei durch unterschiedliche Materialien oder auch bei gleichem Material durch unterschiedliche Dicken definiert sein.In a further embodiment of the invention shown in FIG the throttle openings 5 are designed with the same cross-sectional area, while behind the housing cover 2, that is to say on the surface facing the propellant charge powder 3, two different bursting disks 6, 6 'are attached. The different mechanical The behavior of the two bursting disks 6, 6 'can be achieved through different materials or be defined by different thicknesses for the same material.
Bei einer weiteren, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind zwei durch Einprägungen hergestellte Berstscheiben 6, 6' gezeigt. Durch unterschiedliche Einprägtiefe in den Gehäusedeckel 2 entstehen somit in besonders einfacher Weise Berstscheiben mit unterschiedlichem Druckverhalten. Die Drosselöffnungen 5 haben bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel gleiche Querschnittsfläche, können aber selbstverständlich ohne weiteres auch unterschiedlich gestaltet sein.In a further embodiment of the invention shown in FIG two bursting disks 6, 6 'produced by embossing are shown. Through different Embossing depth in the housing cover 2 is thus created in a particularly simple manner Rupture discs with different pressure behavior. The throttle openings 5 have same cross-sectional area in the example shown in FIG. 3, but can of course without further also be designed differently.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, bei dem die Einprägungen lediglich als Umrißlinien erfolgt sind, wobei sich in diesem Beispiel zwei verschieden große Drosselöffnungen 5 ergeben. Auch hier kann selbstverständlich wieder die Einprägtiefe unterschiedlich gewählt werden. Wie dies aus Fig 4 deutlich hervorgeht, sind die Umrißlinien der Einprägungen nicht durchgehend in dem Gehäusedeckel eingesenkt, sondern sind in schmalen Bereichen 7 unterbrochen. Dadurch werden die Drosselöffnungen 5 nicht vollständig freigegeben, da die Berstscheiben 6 auch nach dem Bersten am Gehäusedeckel 2 hängenbleiben.In Fig. 4 is another embodiment of a preferred embodiment shown, in which the impressions are only made as outlines, wherein In this example, two throttle openings 5 of different sizes result. Even Here, of course, the impression depth can again be selected differently. As can be clearly seen from FIG. 4, the outlines of the embossments are not continuously sunk into the housing cover, but are in narrow areas 7 interrupted. As a result, the throttle openings 5 are not fully released, since the bursting disks 6 remain hanging on the housing cover 2 even after bursting.
Selbstverständlich sind auch weitere Formen der Offnungen denkbar, z.B. mehreckige oder ovale Öffnungen.Of course, other forms of openings are also conceivable, e.g. polygonal or oval openings.
Im folgenden wird ein Versuch mit einer Treibgaskartusche nach Fig. 1 beschrieben. Der Gehäusedeckel 2 war hierbei mit sechs Bohrungen mit den Durchmessern 3,5; 2,7; 2,2; 2,0; 1,8 und 1,6 mm versehen, die von einer 0,03 mm starken Kupferfolie unterlegt waren. Als Vergleichsbeispiel wurde eine Kartusche verwendet, bei der der Gehäusedeckel 2 mit sechs gleich großen Öffnungen von 2,5 mm Durchmesser versehen war. Es ergaben sich im Versuch folgende Gasdruckwerte: Temperatur der Kartusche Normaltemperatur +700C übliche Bauweise 26,0 bar 51,0 bar erfindungsgemäße Bauweise 35,5 bar 34,5 bar Aus obigem Versuchsbeispiel geht ganz klar hervor, daß die erfindungsgemäße Bauweise trotz extremer Temperaturunterschiede einen im wesentlichen konstanten Gasdruck zur Folge hat, während bei einer Kartusche der üblichen Bauweise der Gasdruck bei erhöhter Umgebungstemperatur um fast den Faktor 2 anstieg.In the following an experiment with a propellant gas cartridge according to Fig. 1 described. The housing cover 2 was here with six holes with the diameters 3.5; 2.7; 2.2; 2.0; 1.8 and 1.6 mm provided with a 0.03 mm thick copper foil were underlaid. As a comparative example, a cartridge was used in which the housing cover 2 is provided with six openings of the same size with a diameter of 2.5 mm was. The following gas pressure values resulted in the experiment: temperature of the cartridge normal temperature + 700C usual construction 26.0 bar 51.0 bar according to the invention Construction 35.5 bar 34.5 bar From the above experimental example it is clear that the construction according to the invention is essentially one despite extreme temperature differences constant gas pressure results, while with a cartridge of the usual design the gas pressure increased by a factor of almost 2 with increased ambient temperature.
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Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853501449 DE3501449A1 (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | Propulsion-gas cartridge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853501449 DE3501449A1 (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | Propulsion-gas cartridge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3501449A1 true DE3501449A1 (en) | 1986-07-17 |
Family
ID=6260084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853501449 Withdrawn DE3501449A1 (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | Propulsion-gas cartridge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3501449A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3738697A1 (en) * | 1987-11-14 | 1989-06-01 | Bundesrep Deutschland | Impulse cartridge |
| DE4330414A1 (en) * | 1993-09-08 | 1995-03-09 | Rheinmetall Gmbh | mine |
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Legal Events
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