DE3502166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen teilverbrennbaren Treib­ ladungsanzünder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei teilverbrennbaren Treibladungsanzündern muß das verbrennbare Zündführungsrohr vollständig abgebrannt werden und darf hierbei am Bodenstück nicht hängen­ bleiben. Um das vollständige Verbrennen und das Ab­ trennen des Treibladungsanzünders vom Bodenteil sicher­ zustellen, wird in der DE-OS 32 26 269 ein Treibla­ dungsanzünder aufgezeigt, der ein metallisches Boden­ stück aufweist, das eine Anzündladung und einen sich daran anschließenden zentral angeordneten Abtrenngas­ führungsraum umschließt. In das Bodenstück ist ein verbrennbares Rohr eingesetzt. Zwischen der Wandung des Anzündgasführungsraumes und dem verbrennbaren Rohr ist ein Hohlraum angeordnet, in dem eine Abtrenn­ ladung sitzt. Zwischen diesem Raum und dem Raum, in dem die Übertragungsladung angeordnet ist, ist eine Ringdüse vorgesehen, durch die nach der Zündung der Abtrennladung die entwickelten Gase austreten. Durch dieses Ausströmen wird das verbrennbare Rohr derart durch Erosion geschwächt, daß damit eine einwandfreie Verbrennung bzw. Abtrennung an der Abtrennstelle ge­ währleistet ist.

Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die Ringdüse nicht nur als Abströmöffnung der Verbrennungsgase der Abtrennladung benutzt, sondern auch zur Zündung der Abtrennladung durch das anfängliche Einströmen von heißen Verbrennungsgasen der Übertragungsladung. Die Düse muß somit grundsätzlich eine gewisse Öffnung vor und nach dem Einströmen der Zündgase in den Hohl­ raum mit der Abtrennladung aufweisen. Bei diesem Ab­ trennmechanismus wird mit der Verblockung der Ring­ düse durch die hohe Gasgeschwindigkeit der Abtrennla­ dungsgase gearbeitet. In der Anfangsphase der Ver­ brennung soll diese Verblockung bewirken, daß die Düse mehr oder weniger definiert geschlossen bleibt, bis der Hauptdruck so groß wird, daß der Erosions­ effekt zur Abtrennung des verbrennbaren Rohres ein­ setzt. Derartige selbstwirkende Verblockungsmechanis­ men sind jedoch bekannterweise temperaturabhängig. Darüber hinaus ist auch schon die Umsetzungsgeschwin­ digkeit des Abtrennsatzes temperaturabhängig und be­ wirkt somit eine zusätzliche Streuung im Funktionsab­ lauf beim Abtrennvorgang der bekannten Vorrichtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung nach dem Stand der Technik so weiterzubilden, daß der Abtrennvorgang genauer definiert und somit besser reproduzierbar abläuft.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß die Verbindungsöffnung zwischen der Übertragungsladung und dem Hohlraum des Abtrennsatzes mindestens eine Bohrung in einem Ventilkopf umfaßt, der mit Ventilmitteln versehen ist, welche bei Überdruck im Hohlraum gegenüber der Übertragungsladung zumindest zeitweise die Bohrung schließen, wobei die Zündung des Abtrennsatzes im wesentlichen durch die Bohrung(en) erfolgt.

Durch diese Anordnung werden die Anzündbedingungen konstant gehalten, wie dies zur Einleitung der Ver­ brennung des Abtrennsatzes notwendig ist. Nach dem Einsetzen der Reaktion der Übertragungsladung und dem damit verbundenen Einströmen der Zündgase in den Ladungsraum der Abtrennladung wird der Ladungsraum des Abtrennsatzes durch die Ventilmittel frühzeitig verschlossen.

Vorzugsweise ist der Ventilkopf im wesentlichen bündig in das teilverbrennbare Rohr eingesetzt, das eine ge­ wisse Eigenelastizität aufweist. Dadurch ist gewähr­ leistet, daß nach Schließen der Ventilmittel der La­ dungsraum der Abtrennladung zunächst völlig abge­ schlossen ist, so daß die Anfangsbedingungen für die Anzündung des Abtrennsatzes ganz exakt eingestellt werden können. Wenn die Hauptumsetzung des verbrennen­ den Abtrennsatzes eingesetzt hat, steigt der Druck so weit an, daß das verbrennbare Rohr leicht nachgibt und sich zwischen dem Ventilkopf und dem verbrennbaren Rohr die Ringdüse ausbildet, durch welche dann die heißen Verbrennungsgase strömen und die Abtrennung be­ werkstelligen können.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungs­ beispielen. Zur Verdeutlichung des Anmeldungsgegen­ standes wird im folgenden anhand von Abbildungen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch ein Anzündungs­ stück, das gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung ausgestaltet ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ventilkopfes mit Ventilmitteln und Abtrennsatz nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Aus­ führungsform einer Ventilscheibe,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Zündführungsrohres mit Ventilkopf entlang der Linie IV-IV aus Fig. 5,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Ventilkopf nach Fig. 4 entlang der Linie V-V, und

Fig. 6a bis 6c vergrößerte Ausschnitte des Bereiches VI nach Fig. 4 der Ventilbohrungen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist in ein Bodenstück 1 ein verbrennbares Rohr 5 eingesetzt. Koaxial zu diesem ist ein Zündführungsrohr 6 mit innenliegendem Anzünd­ gasführungsraum 3 so angeordnet, daß die Verbrennungs­ gase einer Anzündladung 2 nach Zündung durch ein Pri­ märzündelement 15 durch dieses hindurchströmen können. An seinem, dem Bodenstück entgegengesetzten Ende weist das Zündführungsrohr einen Ventilkopf 12 auf, der im wesentlichen bündig im verbrennbaren Rohr einsitzt.

Auf dem Ventilkopf bzw. an diesen anschließend ist im verbrennbaren Rohr 5 die Tablettensäule der Übertra­ gungsladung 4 angeordnet. In dem Hohlraum, der sich zwischen dem Zündführungsrohr 6 und dem verbrennbaren Rohr 5 bzw. zwischen dem Ventilkopf 12 und dem Boden­ stück 1 ergibt, ist ein aus Ringtabletten bestehender Abtrennsatz 7 angeordnet. Zwischen dem Abtrennsatz 7 und dem Ventilkopf 9 ist eine Ventilscheibe 14 einge­ setzt.

Wie aus Fig. 2 genauer ersichtlich, sind im Ventil­ kopf 12 Bohrungen 13 angeordnet. Die Ventilscheibe 14 weist einen im wesentlichen planen Teil 14 b auf, der auf dem dem Bodenstück 1 zugewandten Ende des Ventil­ kopfes 12 aufsitzt. An den planen Teil 14 b schließt sich ein abgewinkelter Teil 14 a an, der in den Hohl­ raum 8/11 zwischen dem Zündführungsrohr 6 und dem verbrennbaren Rohr 5 ragt. Die Tablettensäule 7 ist so in ihrer Länge bemessen, daß sie von der Ventil­ scheibe 14 federnd gelagert wird. Der Knick- oder Übergangspunkt zwischen dem planen Teil 14 b der Ventilscheibe 14 und dem abgewinkelten Teil 14 a liegt bei der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der Bohrung 13.

Wie in Fig. 3 dargestellt, weist die Ventilscheibe 14 eine zentrale Bohrung im planen Teil 14 b auf, durch welche das Zündführungsrohr 6 ragt. Gegenüber dem planen Teil 14 b ist das Teil 14 a der Ventilscheibe 14 um einen Winkel α hochgebördelt, dessen Bemessung in die Schließcharakteristik dieser Ventilmittel ein­ geht. Die Dicke s der Scheibe, sowie das Material, aus dem sie besteht, bilden die weiteren Parameter zur Be­ stimmung dieser Schließcharakteristik. Vorzugsweise besteht die Ventilscheibe 14 aus Stahl (ST 4 LG DIN 1624) und weist eine Dicke s zwischen 0,1 und 0,5 mm auf. Bei Verwendung eines solchen Materials liegt der Kegelwinkel α der Ventilscheibe vorzugsweise zwischen etwa 50 und 60°. Selbstverständlich ist es auch möglich, entsprechend dem gewählten Material und der gewählten Materialstärke eine Ventilscheibe anzubringen, die einen schmaleren planen Bereich 14 b oder gar keinen solchen Bereich auf­ weist, sondern lediglich aus einem kegelförmigen Teil 14 a besteht.

Der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Ventilkopf 12, der sich (zur einfacheren Herstellung vorzugsweise ein­ stückig) an das Zündführungsrohr 6 anschließt, weist rings um die zentrale Bohrung des Anzündgasführungs­ raumes 3 mehrere über den Umfang äquidistant verteilte Bohrungen 13 auf. Wie dies in Fig. 6 näher erläutert ist, weisen die Bohrungen 13 auf ihrer der Übertra­ gungsladung 4 zugewandten Seite kegelförmig einge­ senkte Einströmwinkel β auf, welche die Einströmung der Anzündgase der Übertragungsladung zum Abtrennsatz 7 erleichtern. Dieser Einströmwinkel liegt vorzugs­ weise in einem Bereich von 50-70°.

Um den Druckverlauf im Hohlraum 8/11 über die Zeit im wesentlichen beliebig einstellen zu können, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die dem Abtrenn­ satz 7 zugewandten Kanten 13 a der Bohrungen 13 scharf ausgebildet. Steigt dann nach Aufliegen der Ventil­ scheibe 14 (Schließen der Ventilmittel) der Druck im Raum 8/11 an, so wird die Ventilscheibe 14 an der Kante 13 a abgestanzt und gibt so die Bohrung 13 wieder frei. Auf diese Weise ist es möglich, eine Druckentlastung im Hohlraum 8/11 zu erreichen, was die gesamte me­ chanische Beanspruchung der Bauelemente des Abtrenn­ mechanismus definiert bzw. reduziert. Soll diese Druck­ entlastung über eine längere Zeitdauer sukzessive stattfinden, so werden vorzugsweise die Bohrungen 13 mit verschiedenen Durchmessern ausgestaltet, so daß eine nach der anderen freigegeben wird.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform (Fig. 6b) werden die Bohrungen 13 an ihrem dem Abtrennsatz 7 zugewandten Ende 13 b abgerundet bzw. angefast, so daß die Ventilscheibe 14 nicht abgestanzt, sondern durch die Bohrung 13 durchgezogen wird. Eine Kombination der beiden Möglichkeiten (Fig. 6a, Fig. 6b) resultiert in einem noch gleichmäßigeren Druckverlauf. Selbst­ verständlich gehen hierbei noch die Dicke s der Ventil­ scheibe 14, sowie deren Materialeigenschaften als wesentliche bestimmende Parameter ein.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der hier gezeigten Ausführungsform eines teilverbrennbaren Treibladungs­ anzünders näher erläutert.

Nach elektrischer Zündung des Primärzündelements 15 im Bodenstück 1 wird die Anzündladung 2 gezündet. Die sich ausbildende Anzündflamme wird durch den Anzündgas­ führungsraum 3 im Zündführungsrohr 6 zur Tabletten­ säule der Übertragungsladung 4 geführt, die dadurch angezündet wird. Die Verbrennungsgase der Übertragungs­ ladung 4 strömen durch die Bohrungen 13 im Ventilkopf 12 zurück, und zwar in den Hohlraum 8/11, in dem sich die Ringtabletten 7 des Abtrennsatzes befinden. Wenn der Abtrennsatz 7 angezündet ist, so steigt im Inneren des Hohlraumes 8/11 der Druck. Hierbei ist die Lade­ dichte des Abtrennsatzes so bemessen, daß sie in jedem Fall höher ist als die Ladedichte im Treibladungs­ anzünder selbst. Sobald der Druck im Hohlraum 8/11 eine gewisse Höhe erreicht hat, klappt der hochge­ wölbte Teil 14 a der Ventilscheibe 14 um, legt sich auf den Unterrand des Ventilkopfes 12 und schließt so die Bohrungen 13. Somit dienen die Bohrungen 13 in der Anfangsphase ausschließlich zum Anzünden des Abtrenn­ satzes 7. Steigt nun nach dem selbsttätigen Verschließen des Hohlraumes 8/11 des Abtrennsatzes 7 durch die fort­ schreitende Verbrennung des Abtrennsatzes der Druck im Hohlraum, so führt durch die Elastizität des verbrenn­ baren Rohres 5 der Innendruck zu einem Abheben des Rohres 5 vom Ventilkopf 12. Zwischen den beiden Teilen bildet sich somit eine ringförmige Düse aus, durch welche die heißen Verbrennungsgase des Abtrennsatzes 7 strömen. Durch diese definierte Strömung wird dann das verbrennbare Rohr 5 erodiert, so daß es dort zur vollständigen Verbrennung bzw. zum Abtrennen dieses Rohres kommt. Um ein Nachglimmen zu verhindern, ist der Raum 8/11 des Abtrennsatzes 7 vorzugsweise durch eine Metallwand 10 vom verbrennbaren Rohr 5 abge­ schirmt.

Da die Strömung durch die Düse zwischen Ventilkopf 12 und verbrennbarem Rohr 5 möglichst gleichmäßig ver­ laufen soll, muß der Differenzdruck zwischen Hohlraum 8/11 und dem Raum, der von der Übertragungsladung 4 ein­ genommen wird, möglichst konstant bleiben. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einem übermäßigen Ansteigen des Druckes im Hohlraum 8/11 die Ventilscheibe 14 wie oben beschrieben an den Bohrungen 13 ausgestanzt oder durch sie hindurchgezogen wird. Dadurch entstehen Entlastungsöffnungen, welche den Druck im Hohlraum 8/11 wirksam vermindern, ohne dabei die Abtrennwirkung der durch die Ringdüse zwischen Ventilkopf 12 und Rohr 5 strömenden Gase wesentlich zu verändern. Somit wird durch die hier gezeigte Anordnung ein entsprechend den Material- bzw. Verbrennungseigenschaften optimaler Druckverlauf erzielt, so daß eine reproduzierbare Funktion auch dann gewährleistet ist, wenn schwankende Umgebungsbedingungen (z. B. Umgebungstemperatur) Schwankungen in den Verbrennungsverläufen hervorrufen.

Claims (14)

1. Teilverbrennbarer Treibladungsanzünder mit einem Bodenstück mit Anzündladung und einem sich an diese anschließenden Anzündgasführungsrohr, mit einem eine Übertragungsladung enthaltenden verbrennbaren Rohr, dessen Innendurchmesser größer ist als der­ jenige des Anzündgasführungsrohres, mit einem einen Abtrennsatz enthaltenden Hohlraum zwischen dem Anzündgasführungsrohr und dem verbrennbaren Rohr und mit einer Verbindungsöffnung zwischen der Übertragungsladung und dem Abtrennsatz, wobei sich die Übertragungsladung in Zündfort­ pflanzungsrichtung hinter dem Abtrennsatz befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung zwischen Übertragungs­ ladung (4) und dem Hohlraum (8/11) des Abtrennsatzes (7) mindestens eine Bohrung (13) in einem Ventilkopf (12) umfaßt, der mit Ventilmitteln (14) versehen ist, welche bei Überdruck im Hohlraum (8/11) gegenüber der Über­ tragungsladung (4) zumindest zeitweise die Boh­ rung(en) (13) schließen, wobei die Zündung des Ab­ trennsatzes (7) durch die Bohrung(en) (13) erfolgt.

2. Treibladungsanzünder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilkopf (12) bündig in das teilverbrennbare Rohr (5) einge­ setzt ist, und daß dieses eine gewisse Eigen­ elastizität aufweist.

3. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil­ mittel (14) nach dem Verschließen der Bohrung(en) (13) diese bei einem definierten Überdruck im Hohlraum (8/11) wieder freigeben.

4. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil­ mittel von einer unter dem Ventilkopf (12) im Hohl­ raum (8) liegenden ringförmigen Ventilscheibe (14) gebildet sind, deren Rand (14 a) gegenüber ihrer Auflagefläche (14 b) aufgebogen ist, und daß die Bohrung(en) (13) so angeordnet ist (sind), daß sie nach der beim Abbrennen des Abtrennsatzes (7) erfolgten Verformung der Ventilscheibe (14) von einer planen Scheibe vom Rand (14 a) bedeckt ist (sind).

5. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bohrungen (13) äquidistant im Ven­ tilkopf (12) angeordnet sind.

6. Treibladungsanzünder nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bohrungen (13) unterschied­ liche Durchmesser aufweisen.

7. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil­ scheibe aus einem metallischen Werkstoff, vorzugs­ weise aus Stahl ST 4 LG DIN 1624 besteht.

8. Treibladungsanzünder nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilscheibe eine Material­ dicke im Bereich von 0,1-0,5 mm aufweist.

9. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), um den die Ventilscheibe (14) aufgebogen ist, zwi­ schen 50 und 60° beträgt.

10. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13) hohlraumseitig eine scharfe Endkante (13 a) mit Stanzwirkung aufweisen.

11. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13) hohlraumseitig eine entgratete Endkante (13 b) aufweisen.

12. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil­ bohrungen (13) einen Durchmesser von 1-5 mm haben.

13. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil­ bohrungen (13) auf ihrer der Übertragungsladung (4) zugewandten Seite einen Einströmwinkel (β) aufwei­ sen.

14. Treibladungsanzünder nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einströmwinkel (β) zwischen 50 und 70° beträgt.