DE3609668A1

DE3609668A1 - Pyro- oder explosionszuendsatz

Info

Publication number: DE3609668A1
Application number: DE19863609668
Authority: DE
Inventors: Frank B Burkdoll; Harold W Hannagan
Original assignee: Explosive Technology Inc
Current assignee: Explosive Technology Inc
Priority date: 1985-03-22
Filing date: 1986-03-21
Publication date: 1986-09-25
Anticipated expiration: 2006-03-22
Also published as: JPH0746040B2; SE8601321D0; GB2173286B; FR2579317A1; IT1189076B; US4664033A; FR2579317B1; DE3609668C2; GB2173286A; GB8606968D0; IT8619827A0; JPS61262599A; IT8619827A1; SE8601321L; SE462693B

Description

Pyro- oder Explosionszündsatz

Die Erfindung betrifft einen Pyro-/Explosionszündsatz und insbesondere einen Sprengsatz oder Zündsatz für das Zünden einer Explosion oder die Einleitung einer Zündreaktion.

Aus der US-PS 3 590 739 ist ein Zünder für die übertragung einer Detonation von einer Explosivladung auf eine andere ohne Beeinträchtigung von Objekten in der Nähe des Zünders bekannt. Dieser Zünder hat ein langgestrecktes Rohr mit einer Beschichtung aus pyrotechnischem Material an seiner Innenwand, bei deren Zündung eine gasförmige Stoßwelle entsteht, die sich mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1500 bis 2000 m/s fortpflanzt. Dieser Zünder kann dort vielseitig verwendet werden, wo andere, heftigere Zünder nicht eingesetzt werden können. Solche Anwendungen sind beist>ielsweise Raketenzündsätze, Aufbläheinrichtungen für Kraftfahrzeugluftsäcke, Flugzeugfluchtsysteme, Detonatoren und andere Einrichtungen, wo der Zünder in unmittelbarer Nähe von Menschen oder Gegenständen angeordnet werden muß, die keinen Schaden erleiden dürfen.

Diese Zünder sind jedoch problematisch wegen ihrer Neigung, daß Gase oder andere Reaktionsprodukte durch das Rohr zurücklaufen, wenn eine Ladung detoniert ist oder gezündet worden ist. Dieser Rücklauf ist gefährlich und kann die Einsatzgebiete für den Zünder einschränken.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Pyro-/Explosionszündsatz bzw. einen Sprengsatz/Zündsatz für die Verwendung mit derartigen Zündern zu schaffen, bei denen ein Rücklauf von Gasen oder anderen Reaktionsprodukten von einer von dem Zünder zur

Detonation gebrachten oder gezündeten Ladung zu dem Zünder vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Pyro- oder Explosionszündsatz mit einem Zünder, der einen in Längsrichtung verlaufenden Gaskanal hat, durch den eine gasförmige Stoßwelle übertragen wird und der eine Ladung aus einem explosiven oder zündbaren Material aufweist, das durch die Stoßwelle gezündet wird und in Verbindung mit dem Gaskanal positioniert ist, dadurch gelöst, daß eine auf Druck ansprechende Ventileinrichtung die Verbindung zwischen dem Kanal und der Ladung nach dem Zünden der Ladung unterbricht und dadurch verhindert, daß Gase oder andere von der Ladung erzeugte Produkte in den Gaskanal zurückgelangen.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zündsatzes.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform des Zündsatzes in Form einer pyrotechnischen Druckpatrone bzw. eines Gasgenerators,

Fig. 2 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform eines Zündsatzes in Form eines Detonators,

Fig. 3 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform eines Zündsatzes in Form eines Detonators und

Fig. 4 im Axialschnitt eine vierte Ausführungsform eines Zündsatzes.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform hat die Druckpatrone oder der Gasgenerator einen insgesamt zylindrischen

w *7 .

Körper 11 mit einer sechseckigen Mutter oder einem Flansch 12 im Bereich seines einen Endes. Der zylindrische Körper 11 hat ein Außengewinde 13 und kann damit in einer Gewindeöffnung einer nicht gezeigten Einrichtung angebracht werden, die zusammen mit der Druckpatrone verwendet werden soll. An der Basis des Flansches 12 ist der Körper 11 von einem O-Dichtungsring 14 umschlossen, der eine gas- und feuchtigkeitssichere Dichtung zwischen dem Körper 11 und der anderen Einrichtung ermöglicht. Diese spezielle Einrichtung eignet sich besonders für das Absprengsystem eines Flugzeugkabinendachs .

Durch den Körper 11 erstreckt sich eine Axialbohrung, die drei Abschnitte 16 bis 18 mit fortlaufend größeren Durchmessern aufweist. Der Abschnitt 16 bildet eine Einlaßöffnung, mit der ein Zünder 19 verbunden ist. Der Abschnitt 18 bildet eine Kammer, welche ein zuerst zündendes pyrotechnisches Material 21 und eine pyrotechnische Ladung 22 enthält. Eine Siebscheibe 23 und eine Papierscheibe 24 trennen einen Zwischenbohrungsabschnitt 17 von der Kammer 18, eine Papierscheibe 26 trennt das zuerst zündende Material 21 von der treibenden Ladung 22, während eine Scheibe 27 das Außenende der Kammer 18 abschließt.

Der Zünder 19 in der Bauweise nach der US-PS 3 59 0 hat ein langgestrecktes Rohr 29 aus einem flexiblen Material mit einem durchgehenden Kanal 32, dessen Innenwand mit einer dünnen Schicht 31 aus einem explosiven oder reaktiven Material beschichtet ist. Der in Längsrichtung des Rohres 29 verlaufende Gaskanal 3 2 ermöglicht den Durchlauf einer gasförmigen Stoßwelle, die sich aus einer exothermen chemischen Reaktion ergibt, welche durch die Detonation oder Zündung des die Wand des Kanals 3 auskleidenden Materials erzeugt wird. Bevorzugte Explosivstoffe für die Beschichtung 31 sind Pentaerythritol-

tetranitrat (PETN), Cyclotrimethylentrinitramin (RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (HMX), Trinitrotoluol (TNT), Dinitroäthylharnstoff, Tetryl oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Substanzen.

Das zuerst zündende Material 21 ist eine Mischung aus Metall und Oxidationsmittel oder eine Verbindung, die relativ leicht entzündbar ist. Dieses Material hat eine Wärmeerzeugung und eignet sich zum Zünden eines anderen Materials, das schwieriger zu entzünden ist.

Die pyrotechnische Ladung 22 besteht aus einem Treibpulver auf Nitrocellulosebasis oder aus einer anderen gaserzeugenden pyrotechnischen Masse, wie Bor/Kaliumnitrat (B/KNO₃).

Zum Unterbrechen der Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 16 und der Kammer 18, um zu verhindern, daß Gase und andere Reaktionsprodukte durch den Gaskanal 3 2 in dem Zünder 19 zurücklaufen, ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die ein kugelförmiges Ventilelement oder eine Kugel 33, welche lose in dem Bohrungsabschnitt 17 angeordnet ist, und einen konischen oder kugeligen Ventilsitz 34 aufweist, der an der Verbindungsstelle der Bohrungsabschnitte 16 und 17 ausgebildet und der explosiven Ladung 21 zugewandt ist. Die Kugel 33 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Bohrungsabschnitt

17. Wenn die Kugel 33 gegen den Sitz 34 gedrückt wird, steht sie damit in einem abdichtenden Eingriff. Die Kugel 33 und der Sitz 34 können aus geeigneten Materialien hergestellt werden. So können die Kugel und der Sitz aus einem Metall oder elastischem,plastischem Material gefertigt werden. Die Kugel 33 kann beispielsweise aus Metall gefertigt werden, während der Sitz aus einem elastischen Material, wie Kunststoff, hergestellt ist. In gleicher Weise kann die Kugel 33 aus Kunststoff be-

stehen, während der Sitz 34 aus Metall gefertigt ist. Geeignete Metalle für die Kugel 33 und den Sitz 34 sind Aluminium, Messing, Kupfer und rostfreier Stahl. Geeignete Materialien für eine elastische Kugel 33 und einen elastischen Sitz 34 sind Teflon und Polypropylen.

Der Zündsatz von Fig. 1 arbeitet folgendermaßen: Das pyrotechnische Material im Zünder 19 wird durch eine nicht gezeigte detonierende Kappe am äußeren Ende des Zünders 19 gezündet..Die entstehende Stoßwelle pflanzt sich durch den Gaskanal 32 fort, geht durch den Bohrungsabschnitt 17 hindurch und zündet das zuerst zündende Material 21. Dieses Material zündet die Treibladung 22, welche zu brennen beginnt. Der Gasdruck in der Kammer 18 steigt schnell an, wodurch die Kugel 33 in Dichtungseinqriff mit dem Sitz 34 getrieben wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Kammer 18 und dem Gaskanal 32 unterbrochen. Dies verhindert ein rücklaufendes Ausströmen von Gasen und anderen Reaktionsprodukten durch den Zünder 19.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hat der Detonator einen mit Gewinde versehenen Haltekörper 36, der insgesamt ähnlich gebaut ist wie der Körper 11. Der Körper 36 hat jedoch eine Axialbohrung 37 mit gleichförmigem Durchmesser, in der ein innerer Körper 38 sitzt. Der Körper 38 hat eine Einlaßöffnung 39 an einem Ende, eine Kammer 41 mit vergrößertem Durchmesser zum anderen Ende hin und einen Kanal 42 sowie eine konische Bohrung 43, welche eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 39 und der Kammer 41 herstellen. Mit dem Einlaßende des Körpers 38 ist durch einen gestauchten Ringbeschlag 4 6 ein dem Zünder 19 ähnlicher Zünder 44 verbunden, wobei der Gaskanal in dem Zünder 44 in direkter Verbindung mit der Einlaßöffnung 39 steht.

In der konischen Bohrung 43 ist ein Ventilelement 47 in Form einer Kugel angeordnet. Die Kugel hat einen solchen Durchmesser, daß sie lose in die Bohrung paßt, bis der Gasdruck aus der Kammer 41 sie in Dichtungseingriff mit der Wand der Bohrung 43 drückt.

Von einer in der Bohrung 41 angeordneten Patrone 50 sind ein zuerst zündendes pyrotechnisches Material 48 und eine Ladung eines sekundären Explosivstoffs 49 aufgenommen, beispielsweise Hexanitrostilben (HNS) oder Hexanitroazobenzen (HNAB). Am offenen Ende der Patrone ist an der Verbindung der konischen Bohrung 43 mit der Kammer 41 eine Siebscheibe 51 angeordnet, die das zuerst zündende Material 48 in der Kammer 41 hält.

In dem Außenende der Kammer 41 ist ein Stopfen 43 mit einer Axialbohrung 54 montiert. In der Kammer 41 sitzt eine Flügelscheibe 56, die am Innenende des Stopfens und an der treibenden Patrone 50 anliegt.

Mit einer Bohrung 54 in dem Stopfen 53 steht eine zweite axiale Bohrung 58 in Verbindung. In der Bohrung 58 befindet sich eine Ladung 59 eines sekundären Explosivstoffs. An dem Außenende des Stopfens 53 ist eine Stirnkappe 61 befestigt, in dem sich eine Ladung 63 eines sekundären Explosivstoffs befindet. Die Ladung 59 wird in der Bohrung 58 durch eine bandförmige Scheibe 64 gehalten. Eine elastomere Dichtung 65 sorgt für eine Feuchtesperre während der Montage des Detonators in einer entsprechenden öffnung.

Der r.ündsatz in der Ausführungsform nach Fig. 2 arbeitet folgendermaßen: Die Zündung des pyrotechnischen Materials im Zünder 44 führt zum Entzünden des zuerst zündenden Materials 48, das seinerseits den sekundären Explosivstoff 49 entzündet. Der durch die Zündung des sekundären

Explosivstoffs erzeugte Gasdruck treibt die Kugel 47 in Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz 43, wodurch die Verbindung zwischen der Kammer 41 und dem Gaskanal in dem detonierenden Zünder 44 unterbrochen wird. Der Druckaufbau in der Kammer 41 führt auch dazu, daß der Mittelabschnitt der Flügelscheibe 56 abschert und in die Bohrung 54 getrieben wird. Wenn die Scheibe auf den sekundären Explosivstoff 59 aufprallt, detoniert dieser sekundäre Explosivstoff 59 und entzündet den sekundären Explosivstoff 63 zur Verstärkung des Abgabeenergiepegels.

Die Ausführungsform von Fig. 3 entspricht insgesamt der von Fig. 2, wobei jedoch die treibende Patrone 50 und die Flügelscheibe 56 fehlen und stattdessen die Detonation einer primären Explosivstoffladung 76 eingeleitet wird, um eine AbgabeverStärkungsladung zur Detonation zu bringen. Diese Ausführungsform hat einen Körper 67, der in einer axialen Bohrung eines nicht gezeigten äußeren, mit Gewinde versehenen Haltekörpers ähnlich wie beim Körper 36 angeordnet. An einem Ende des Körpers 67 ist durch einen gestauchten Ringbeschlag 69 ein Zünder 68 befestigt. Zum anderen Ende des Körpers 67 hin ist eine Kammer 71 ausgebildet.

In der Bohrung bzw. Kammer 71 befindet sich eine Ladung 76 eines primären Explosivstoffs, beispielsweise Bleiazid. In einer Kappe 78, die am anderen, dem Zünder gegenüberliegenden Ende des Körpers 67 festgelegt ist, befindet sich eine Ladung 77 eines sekundären Explosivstoffs.

Die Funktionsweise der Ausführungsform von Fig. 3 entspricht insgesamt denen der bisher beschriebenen Ausführungsformen. Die Stoßwelle vom Zünder 68 zündet den primären Explosivstoff 76. Das durch diese Reaktion erzeugte Gas drückt zwangsweise die Kugel 74 in abdichtenden Eingriff mit dem Sitz 73. Die primäre Ladung bringt ihrer-

seits die sekundäre Ladung 77 zur Detonation.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist ein langgestreckter Zünder 81 ähnlich dem Zünder 19 vorgesehen. In dem Gaskanal 83 des Zünders 81 ist zum zünderseitigen Ende hin eine kurze zylindrische Büchse 82 angeordnet. Die Büchse 82 ist aus einem starren Material gefertigt. Der Durchmesser der Büchse 82 ist so bemessen, daß ihre Außenwand in Dichtungseingriff mit der Innenwand des Zünders steht.

In dem Kanal 83 zwischen der Hülse 82 und dem zünderseitigen Ende des Rohres ist eine Ladung eines pyrotechnischen Materials 84 angebracht, das beispielsweise dem der US-PS 4 220 087 entspricht. Der Zünder hat einen langgestreckten Kern aus einem zündbaren, nicht detonierenden Material aus einer Mischung eines teilchenförmigen Brennstoffs mit hoher Verbrennungswärme und einem Oxidationsmittel, beispielsweise einer Masse aus Aluminiumpulver und Kaliumperchlorat. Alternativ kann als zündbares Element 84 eine ein Gas mit hoher Abgabeleistung erzeugende Masse verwendet werden, beispielsweise ein Nitrocellulosetreibmittel auf Doppelbasis. Das zünderseitige Ende des Rohres 81 wird von einer daran befestigten Scheibe 86 verschlossen.

Im Abstand vom zünderseitigen Ende der Hülse 82 ist eine Ladung 64 angeordnet. In dem Raum zwischen der Ladung 84 und der Hülse 82 ist ein kugelförmiges Ventilelement bzw. eine Kugel 67 angeordnet. Die Kugel 67 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der Hülse 82, und kleiner ist als der Außendurchmesser der Hülse 82. Vor der Zündung der Kugel wird diese lose zwischen der Hülse 82 und der zündbaren Ladung 84 gehalten.

Im Einsatz zündet bei der Ausführungsform von Fig. 4 die Stoßwelle vom Zünder 81 die zündbare Ladung 84, wodurch eine heftige Zündreaktion herbeigeführt wird. Die von

dieser Reaktion erzeugten Gase treiben die Kugel 87 in Dichtungseingriff mit der zünderseitigen Hülse 82, wodurch die Verbindung zwischen der Ladung 84 und dem Rest des Zünders 81 abgeschnitten wird. Wie bei den anderen Ausführungsformen verhindert ein solcher Verschluß, daß Gase oder andere Reaktionsprodukte nach rückwärts durch den Gaskanal in dem Zünder abströmen.

Anstelle des kugeligen Ventilelements können Ventilelemente und entsprechende Sitze in beliebiger Form oder Gestaltung verwendet werden, beispielsweise konische oder planparallele Sitze.

Claims

ν. FONER EBBINvaHAUS PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 CO, D-8OOO MÖNCHEN 95 EXPLOSIVE TECHNOLOGY, INC. DEAC-33685.6 21. März 1986 Fi/ba Pyro- oder Explosionszündsatz Patentansprüche

1. Pyro- oder Explosionszündsatz mit einem Zünder (19, 44, 68, 81), der einen sich in Längsrichtung erstreckenden Gaskanal (32) aufweist, durch den eine gasförmige Stoßwelle übertragen wird, mit einer Ladung eines pyrotechnischen Explosionsmaterials (21, 48, 76, 84), die in Verbindung mit dem Gaskanal (32) angeordnet und durch die Stoßwelle zündbar ist, gekennzeichnet durch Ventileinrichtungen (33, 47, 74, 87; 34, 43, 73, 82), die auf den Gasdruck ansprechen, der durch die Zündung der Ladung (21, 48, 76, 84) erzeugt wird, wodurch die Verbindung zwischen der Ladung (21, 48, 76, 84) und dem Gaskanal (32) unterbrochen und verhindert wird, daß von der Ladung (21, 48, 76, 84) erzeugtes Gas in den Kanal

(32) strömt.

2. Zündsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen einen Sitz (34, 43, 73, 82), der der Ladung (21, 48, 76, 84) zugewandt ist, und ein bewegliches Ventilelement (33, 47, 74, 87) aufweisen, das zwischen dem Sitz (34, 43, 73, 82) und der Ladung (21, 48, 76, 84) angeordnet ist.

3. Zündsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (33, 47, 74, 87) eine Kugel ist.

4. Zündsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (33, 47, 74, 87) aus einem elastischen Material und der Sitz (34, 43, 73, 82) aus einem starren Material oder umgekehrt hergestellt sind.

5. Zündsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (19) ein langgestrecktes Rohr (29) ist, dessen Innenwand eine Beschichtung (31) aus einem pyrotechnischen Material trägt.

6. Zündsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Körper (11, 36)

, mit einer Einlaßöffnung (16, 39), mit welcher der

Zünder (19, 44) verbunden ist, durch eine Kammer (18, 41) in dem Körper (11, 36), die in Verbindung mit der Einlaßöffnung (16, 39) steht, wobei die Ladung des pyrotechnischen/explosiven Materials (21, 48) in der Kammer (18, 41) durch die Stoßwelle aus dem Zünder (19, 44) gezündet wird und die auf den Gasdruck ansprechende Ventileinrichtung (33, 47; 34, 43) die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung (16, 39) und der Kammer (18, 41) nach Zündung der Ladung (21, 48) unterbricht.

7. Zündsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung ein primäres explosives Material (21, 48, 76), das durch die Stoßwelle gezündet wird, und ein sekundäres explosives Material (22, 49, 77) aufweist,das durch die Zündung des primären explosiven Materials (21, 48, 76) „ gezündet wird.

8. Zündsatz nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Bohrung (54) , die sich von der Kammer (41) aus erstreckt, durch eine Aufprallscheibe (56), die zum einen Ende der Bohrung

(54) hin angeordnet und durch die Zündung der Ladung (48, 49) durch die Bohrung (54) vorwärts getrieben wird, und durch eine zweite Ladung (59) aus explosivem Material, die zum anderen Ende der Bohrung (54) hin angeordnet ist und aufgrund des Aufpralls der Scheibe (56) detoniert.

9. Zündsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung ein zuerst zündendes pyrotechnisches Material (21, 48, 76), welches von der Stoßwelle gezündet wird, und ein gaserzeugendes pyrotechnisches Material (22, 49, 77) aufweist, welches durch das zuerst zündende Material (21, 48, 76) gezündet wird.

10. Zündsatz nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine insgesamt zylindrische Hülse (82), die in der Bohrung (83) eines Rohres (81) zu dem einen, zünderseitigen Ende hin angeordnet ist und deren Außenwand in Dichtungseingriff mit der Innenwand des Rohres (81) steht, durch eine Ladung (84) aus entzündbarem Material, die im Abstand von der Hülse (82) zum anderen Ende des Rohres (18) hin angeordnet ist, wobei das Ventilelement (87) zwischen der Hülse (82) und der Ladung (84) angeordnet und in Dichtungseingriff mit der Hülse (82) durch die Gase gedrückt wird, die durch die Zündung der Ladung (84) erzeugt werden.

11. Zündsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zündbare Ladung (84) in einem Abstand von der Hülse (32) angeordnet ist, der größer ist als der Durchmesser der das Ventilelement (87) bildenden Kugel.

12. Zündsatz nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e kennze ichnet, daß die zündbare Ladung (84) eine Mischung aus einem Oxidationsmittel und einem teilchenförmigen Brennstoff mit hoher Verbrennungswärme ist.