DE3609668C2 - Pyro- oder Explosionszündsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Pyro- oder Explosionszündsatz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher, aus der US 35 90 739 A bekannter Zündsatz hat für die Übertragung einer Detonation von einer Explosivladung auf eine andere einen Zünder in Form eines langgestreckten Rohres mit einer Beschichtung aus pyrotechnischem Material an seiner Innenwand, bei dessen Zündung eine gasförmige Stoßwelle ent­ steht, die sich mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1500 m/s fortpflanzt. Ein solcher Zünder wird dann ver­ wendet, wenn in seiner unmittelbaren Nähe befindliche Gegen­ stände oder Personen nicht beschädigt bzw. gefährdet werden dürfen. Der Zünder findet beispielsweise Verwendung bei Rake­ ten, Airbags oder Fluchtsystemen von Flugzeugen.

Bei dem bekannten Zünder besteht jedoch die Gefahr, daß Gase oder andere Reaktionsprodukte durch das Rohr zurücklaufen, wenn die weitere Explosivladung gezündet worden ist. Dadurch wird der Einsatz des Zünders und seines Pyro- oder Explosions­ zündsatzes eingeschränkt.

Zum Stand der Technik gehören ferner Zündsätze, bei denen Explosivladungen durch sogenannte Bickfort-Zünder gezündet werden, die direkt in die Explosivladung eingesetzt und gezün­ det werden. In der Ausgestaltung nach der AT 17 243 wird dabei ein Druck aufgebaut, der ausreicht, daß anstelle von Knall­ quecksilber ein anderes Material als Explosivstoff verwendet werden kann. Nach der Ausgestaltung der AT 10 001 wird das gesamte Sprengpulver in einer Sprengkapsel angeordnet. Dabei wird gemäß der AT 10 001 ein Verschluß aus überlappenden Lamellen und nach der AT 17 243 eine am Boden einer Kammer liegende Kugel verwendet, um den vollen Druckaufbau in den Sprengkapseln zu erreichen. Die bekannten Anordnungen dienen nicht dazu, eine Stoßwelle eines Gases zum Zünden einer Ladung in einer Richtung hindurchzulassen und in der Gegenrichtung sperrend zu wirken.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, den Pyro- oder Explosionszündsatz der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß kein Gasrücklauf von der gezündeten Ladung stattfinden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Pyro- oder Explosions­ zündsatz der gattungsgemäßen Art mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, deren vor­ teilhafte Weiterbildungen Gegenstände der Unteransprüche 2 bis 9 sind.

Durch die bei dem erfindungsgemäßen Pyro- oder Explosionszünd­ satz vorgesehene, auf Druck ansprechende Ventileinrichtung läßt sich nach dem Zünden der weiteren Ladung der Rückstrom von Gasen oder Produkten aus der gezündeten Ladung zum Zünder wirksam unterbinden.

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

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

Fig. 2 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform eines Zünd­ satzes 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 Druckpa­ trone oder der Gasgenerator einen insgesamt zylindrischen 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 um­ schlossen, der eine gas- und feuchtigkeitssichere Dichtung zwischen dem Körper 11 und der anderen Ein­ richtung ermöglicht. Diese spezielle Einrichtung eignet sich besonders für das Absprengsystem eines Flugzeug­ kabinendachs.

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 pyro­ technische Ladung 22 enthält. Eine Siebscheibe 23 und eine Papierscheibe 24 trennen einen Zwischenbohrungs­ abschnitt 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 3 590 739 hat ein langgestrecktes Rohr 29 aus einem flexiblen Material mit einem durchgehenden Gaskanal 32, dessen Innen­ wand mit einer dünnen Schicht 31 aus einem explosiven oder reaktiven Material beschichtet ist. Der in Längs­ richtung des Rohres 29 verlaufende Gaskanal 32 ermöglicht den Durchlauf einer gasförmigen Stoßwelle, die sich aus einer exothermen chemischen Reaktion ergibt, welche durch die Detonation oder Zündung des die Wand des Gaskanals 32 auskleidenden Materials erzeugt wird. Bevorzugte Explosiv­ stoffe für die Beschichtung 31 sind Pentaerythritol­ tetranitrat (PETN), Cyclotrimethylentrinitramin (RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (HMX), Trini­ trotoluol (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 Treib­ pulver auf Nitrocellulosebasis oder aus einer anderen gaserzeugenden pyrotechnischen Masse, wie Bor/Kalium­ nitrat (B/KNO₃).

Zum Unterbrechen der Verbindung zwischen der Einlaß­ öffnung 16 und der Kammer 18, um zu verhindern, daß Gase und andere Reaktionsprodukte durch den Gaskanal 32 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 ex­ plosiven 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. Ge­ eignete 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 Bohrungs­ abschnitt 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 Dichtungseingriff mit dem Sitz 34 getrieben wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Kammer 18 und dem Gas­ kanal 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 gleich­ förmigem 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 Einlaß­ öffnung 39 und der Kammer 41 herstellen. Mit dem Einlaß­ ende des Körpers 38 ist durch einen gestauchten Ringbe­ schlag 46 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 Dichtungsein­ griff 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 50 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 53 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 be­ findet sich eine Ladung 59 eines sekundären Explosiv­ stoffs. An dem Außenende des Stopfens 53 ist eine Stirn­ kappe 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 Zündsatz 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 Explosiv­ stoff 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 Druck­ aufbau in der Kammer 41 führt auch dazu, daß der Mittel­ abschnitt 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 Explosiv­ stoff 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 statt dessen 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 Ge­ winde 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 Blei­ azid. In einer Kappe 78, die am anderen, dem Zünder gegen­ überliegenden Ende des Körpers 67 festgelegt ist, be­ findet sich eine Ladung 77 eines sekundären Explosivstoffs.

Die Funktionsweise der Ausführungsform von Fig. 3 ent­ spricht insgesamt denen der bisher beschriebenen Aus­ führungsformen. Die Stoßwelle vom Zünder 68 zündet den primären Explosivstoff 76. Das durch diese Reaktion er­ zeugte 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 vorge­ sehen. In dem Gaskanal 83 des Zünders 81 ist zum zünder­ seitigen 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 Innen­ wand des Zünders steht.

In dem Kanal 83 zwischen der Hülse 82 und dem zünder­ seitigen Ende des Rohres ist eine Ladung eines pyro­ technischen 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 Brenn­ stoffs mit hoher Verbrennungswärme und einem Oxidations­ mittel, beispielsweise einer Masse aus Aluminium­ pulver und Kaliumperchlorat. Alternativ kann als zünd­ bares Element 84 eine ein Gas mit hoher Abgabeleistung erzeugende Masse verwendet werden, beispielsweise ein Nitrocellulosetreibmittel auf Doppelbasis. Das zünder­ seitige Ende des Rohres 81 wird von einer daran be­ festigten 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 ab­ strömen.

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

Claims (9)

1. Pyro- oder Explosionszündsatz mit einem Zünder (19, 44, 68, 81), der einen sich in Längsrichtung erstreckenden Gaskanal (32) zur Übertragung einer gasförmigen Stoßwelle aufweist, und mit einer durch die Stoßwelle entzündbaren Ladung eines pyrotechnischen explosiven Materials (21, 48, 76, 84), gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung (33, 47, 74, 87; 34, 43, 73, 82), die zwischen dem Zünder (19, 44, 68, 81) und der Ladung (21, 48, 76, 84) für den Durch­ gang der Stoßwelle im Gaskanal (32) zur Ladung (21, 48, 76, 84) vor dem Zünden der Ladung (21, 48, 76, 84) und zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Ladung (21, 48, 76, 84) und dem Zünder (19, 44, 68, 81), ansprechend auf die Zündung der Ladung (21, 48, 76, 84), angeordnet ist.

2. Zündsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung einen der Ladung (21, 48, 76, 84) zu­ gewandten Sitz (34, 43, 73, 82) und ein bewegliches Ven­ tilelement (33, 47, 74, 87) aufweist, 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 elasti­ schen Material und der Sitz (34, 43, 73, 82) aus einem starren Material hergestellt sind.

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

6. Zündsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung ein primäres, durch die Stoßwelle gezündetes explosives Material (21, 48, 76) und ein sekundäres, durch die Zündung des primären explosiven Materials (21, 48, 76) gezündetes explosives Material (22, 49, 77) aufweist.

7. Zündsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ladung ein von der Stoßwelle gezündetes, zuerst zündendes pyrotechnisches Material (21, 48, 76) und ein durch das zuerst zündende Material (21, 48, 76) gezün­ detes gaserzeugendes pyrotechnisches Material (22, 49, 77) aufweist.

8. Zündsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (19, 44) mit einer in einem Körper (11, 36) ausgebildeten Einlaßöffnung (16, 39) verbunden ist, daß die Ladung des pyrotechnischen/explosi­ ven Materials (21, 48) in einer Kammer (18, 41) in dem Körper (11, 36) angeordnet ist und daß die Ventileinrich­ tung (33, 47; 34, 43) die Verbindung zwischen der Einlaß­ öffnung (16, 39) und der Kammer (18, 41) nach Zündung der Ladung (21, 48) unterbricht.

9. Zündsatz nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Boh­ rung (54), die sich von der Kammer (41) aus erstreckt, durch eine zweite Ladung (59) aus explosivem Material, die in der Bohrung (54) auf der von der Kammer (41) entfernten Seite angeordnet ist, und durch eine Aufprallscheibe (56), die in der Bohrung (54) auf der an die Kammer (41) an­ grenzenden Seite angeordnet und durch die Bohrung (54) zu einem detonierenden Aufprall auf die zweite Ladung (59) aufgrund der Zündung der Ladung (48, 49) in der Kammer (41) vorwärts treibbar ist.