DE4039149A1

DE4039149A1 - Igniting propellant powder at high temp. after coating - with partly burned pyrotechnic material forced through perforated disc

Info

Publication number: DE4039149A1
Application number: DE4039149A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Zimmermann; Werner Schwarz; Ernst Dipl Ing Guetlin
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1990-12-08
Publication date: 1991-06-13
Anticipated expiration: 2010-12-09
Also published as: DE4039149C2

Abstract

Ignition gases from a primer (7) in a cartridge base cavity when fired electrically or by a striker pin pass through an axial bore (8) into a first cavity (9) partly occupied by pyrotechnic material (13). This cavity is sepd. from a larger second cavity (4) contg. the main propellant powder charge by a partition (10) permeable to pressure and moving particles esp a perforated disc. The second cavity also has a readily inflammable granulate which on combustion of the pyrotechnic material is ignited by the hot gases and while in swirling motion deposits on the surfaces of the main propellant charge, promoting ready ignition thereof to expel the projectile. Ignited propellany may have a high ignition temp. ADVANTAGE - Hard-to-ignite propellant powder can be used in this two-stage process.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzün den von Treibladungspulvern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for lighting that of propellant powder according to the preamble of Claim 1.

Treibladungspulver werden für die unterschiedlichsten Zwecke, beispielsweise in der kommerziellen Sprengtechnik, bei speziellen Materialumformungen, aber auch für militär ische Zwecke benötigt. Dabei liegt das Treibladungspulver beispielsweise in Form von Schüttpulver, Stangenpulver oder in kompaktierter Form vor. Die Anzündung des Treib ladungspulvers erfolgt dabei nach dem Stand der Technik mit Anzünd-Vorrichtung (i. f. auch als Anzünder bezeich net), die im wesentlichen nach einem der nachfolgend be schriebenen zwei Prinzipien arbeiten:
Das zur Anzündung des Treibladungspulvers verwendete pyro technische Material wird als Gas/Festkörpergemisch mit definierter chemischer, aber relativ undefinierter physi kalischer Zusammensetzung mit hohem Druck aus dem Anzün dergehäuse in das Treibladungspulver geschleudert. Dabei ist unter Umständen ein undefinierter Anteil unverbrannter Festkörperteile vorhanden, der dazu führen kann, daß der Zündvorgang sehr ungleichmäßig verläuft. Ein ungleichmäßi ger Verlauf des Zündvorgangs hat aber Druckstöße etc. zur Folge, die insbesondere bei technischen Anwendungen äu ßerst unerwünscht sind.Propellant powders are required for a wide variety of purposes, for example in commercial blasting technology, for special material transformations, but also for military purposes. The propellant charge powder is present, for example, in the form of bulk powder, bar powder or in compacted form. The ignition of the propellant charge powder takes place according to the prior art with igniter (if also referred to as igniter), which essentially work according to one of the two principles described below:
The pyro technical material used to ignite the propellant charge is flung as a gas / solid mixture with a defined chemical but relatively undefined physical composition at high pressure from the igniter dergehäuse into the propellant charge powder. There may be an undefined portion of unburned solid parts that can lead to a very uneven ignition process. However, an uneven course of the ignition process results in pressure surges etc., which are extremely undesirable, particularly in technical applications.

Deshalb ist vorgeschlagen worden, das zur Anzündung ver wendete pyrotechnische Material bereits im Anzünder in ein physikalisch relativ genau definiertes Gemisch aus Ab brandprodukten, bestehend aus heißen Gasen und heißen Partikeln, umzusetzen und erst dieses Gemisch aus dem Anzünder in das Treibladungspulver auszustoßen. Hierdurch wird zwar teilweise das Problem des ungleichmäßigen Zünd vorganges gelöst, die Vorrichtung zum Anzünden von Treib ladungspulver erfordert jedoch einen hohen Bauaufwand, um das relativ genau definierte Gemisch aus Abbrandprodukten zu erhalten.Therefore, it has been suggested that the ignition already used pyrotechnic material in the lighter physically relatively precisely defined mixture of Ab branded products consisting of hot gases and hot Particles, implement and only this mixture from the Eject lighter into the propellant powder. Hereby will partially solve the problem of uneven ignition process solved, the device for igniting propellant Charge powder, however, requires a lot of construction to the relatively well-defined mixture of combustion products to obtain.

Bei Treibladungspulvern mit hohen Anzünd-Temperaturen, wie sie gerade im industriellen Bereich häufig eingesetzt werden, führen beide Arten der Zündung zu Schwierigkeiten, da es kaum möglich ist, in einem größeren Volumen einiger maßen gleichmäßig die nötigen Temperaturen zu erzielen, ohne unverhältnismäßig große Mengen pyrotechnischen Mate rials einzusetzen.For propellant powders with high ignition temperatures, such as frequently used in the industrial sector both types of ignition lead to difficulties, since it is hardly possible in some larger volume to achieve the necessary temperatures evenly, without excessive amounts of pyrotechnic mate rials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Anzünden von Treibladungspulvern anzugeben, die das Anzünden insbesondere von Treibladungspulvern mit hoher Anzündtemperatur auch bei relativ großen Mengen von Treib ladungspulvern gestattet.The invention has for its object a device to ignite propellant powders, the Ignition of propellant powders with high Ignition temperature even with relatively large amounts of propellant charge powders allowed.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.An inventive solution to this problem is in the patent Claim 1 specified. Developments of the invention are characterized in the subclaims.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung in Richtung der gewünschten Ausbreitung der Druckwelle zwischen dem Pri märelement und dem Raum, in dem das Treibladungspulver sich befindet, zwei Kammern auf, die durch eine Druck- und Teilchen-durchlässige Begrenzungswand voneinander und durch ein Abdeckelement von dem Treibladungspulver-Raum getrennt sind. In der ersten mit dem Primärelement verbun denen Kammer ist ein pyrotechnisches Material angeordnet, während in der zweiten Kammer ein leicht entflammbares Granulat vorgesehen ist, das durch die beginnende Zündung des pyrotechnischen Materials in den Treibladungspulver- Raum derart verwirbelt wird, daß es sich an die Treibla dungspulver-Körner anlegt, dort abbrennt und dadurch die Anzündung der Kornoberfläche unterstützt.According to the invention, the device points in the direction of desired spread of the pressure wave between the Pri märelement and the space in which the propellant powder located, two chambers by a pressure and Particle-permeable boundary wall from each other and through a cover from the propellant powder space are separated. Connected to the primary element in the first a pyrotechnic material is arranged in the chamber, while in the second chamber an inflammable one Granules are provided by the onset of ignition of the pyrotechnic material in the propellant powder Space is swirled in such a way that it is attached to the Treibla manure powder grains, burns there and thereby the Ignition of the grain surface supports.

Das Granulat strömt, vom Druck des abbrennenden oder abge brannten Treibladungspulvers getrieben, vor seiner An zündung in das relativ große Volumen des Treibladungspul vers und legt sich zumindest teilweise an den Treibla dungspulverkörper, der beispielsweise in Form von Pulver körner oder -stangen vorliegen kann, an. Dabei ist es gemäß Anspruch 6 bevorzugt, wenn das Granulat in der zwei ten Kammer noch nicht verbrennt und völlig oder wenigstens zu einem großen Teil unangezündet als feines Granulat oder als feiner Staub aus der zweiten Kammer ausgestoßen wird. Die Flamme, die durch die Umsetzung des pyrotechnischen Materials in der ersten Kammer erzeugt wird, führt nun zu einer gezielten Umsetzung des Granulats im Treibladungs pulver-Bett selbst und teilweise direkt an der Pulverober fläche. Da sich das Granulat zumindest teilweise an dem Pulverkörper angelegt hat, wird seine Umsetzungswärme unter optimalen Bedingungen auf das anzuzündende Treibla dungspulver übertragen.The granulate flows, from the pressure of the burning or abge burned propellant powder before it started ignition into the relatively large volume of the propellant charge verse and lies at least partially on the Treibla powder body, for example in the form of powder grains or rods may be present. It is preferred according to claim 6, if the granules in the two not yet burned and completely, or at least largely ignited as fine granules or is expelled from the second chamber as fine dust. The flame created by the implementation of the pyrotechnic Material created in the first chamber now leads to a targeted implementation of the granules in the propellant charge powder bed itself and partly directly on the powder top area. Since the granules at least partially on the Has put powder body, its heat of implementation under optimal conditions on the propellant to be ignited transfer powder.

Durch diese Anzündmethode können besonders schwer ent zündliche Treibladungspulver leicht gezündet werden. Au ßerdem läßt es sich besonders gut in Treibladungen einset zen, in denen ein hoher Anzünderdruck unerwünscht ist.This kind of ignition can be extremely difficult ignitable propellant powder can be easily ignited. Au In addition, it can be used particularly well in propellant charges zen in which a high lighter pressure is undesirable.

In jedem Falle erhält man jedoch einen gleichmäßigen Druckanstieg sowie einen Enddruck, der in der Regel größer als bei Verwendung eines herkömmlichen Zünders ist.In any case, however, you get an even one Pressure increase as well as a final pressure which is usually larger than when using a conventional detonator.

Gemäß Anspruch 2 ist die Druck- und Teilchen-durchlässige Begrenzungswand, durch die der Druckanstieg, der durch die Zündung des pyrotechnischen Materials aus der ersten Kam mer in die zweite Kammer übertragen wird, eine Lochschei be.According to claim 2, the pressure and particle permeable Boundary wall through which the pressure increase caused by the Ignition of the pyrotechnic material from the first fire mer is transferred into the second chamber, a hole punch be.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Primärelement, das beispielsweise elektrisch oder mit einem Schlagbolzen ge zündet werden kann, mit der ersten Kammer über einen Ka nal verbunden ist, da sich hierdurch ein besonders günsti ger Druckanstieg in der ersten Kammer ergibt (Anspruch 3). It is further preferred if the primary element, the for example, electrically or with a firing pin can be ignited with the first chamber via a Ka nal is connected, because this is a particularly favorable ger pressure increase in the first chamber results (claim 3).

Die Verwirbelung des Granulats wird ferner dadurch begün stigt, daß das Treibladungspulver vor dem Anzünden nur einen Teilbereich der ersten Kammer einnimmt (Anspruch 4), das hierdurch eine leichtere Wirbelbildung möglich wird.The turbulence of the granules is also started by this stigt that the propellant powder only before lighting occupies a portion of the first chamber (claim 4), which makes it easier to form a vortex.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The invention is hereinafter without limitation of all general inventive idea based on execution play exemplary with reference to the drawing to the rest of the disclosure all of the invention not explained in detail in the text Details are expressly referred to. Show it:

Fig. 1a die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Patrone mittleren Kalibers, Fig. 1a, the arrangement of an apparatus according to the invention in a medium caliber cartridge,

Fig. 1b einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, FIG. 1b a cross section through an embodiment of a device according to the invention,

Fig. 2 den Druckanstieg bei Anzündung mit einem her kömmlichen Anzünder, und Fig. 2 shows the pressure rise when ignited with a conventional lighter, and

Fig. 3 den Druckanstieg bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 3 shows the pressure increase in a device according to the invention.

Fig. 1a zeigt exemplarisch die Anordnung einer erfindungs gemäßen Vorrichtung 1 im Boden 2 einer Hülse 3 einer Pa trone mittleren Kalibers. Mit 4 sind ein Treibladungspul ver und mit 5 ein nicht näher dargestelltes Geschoß be zeichnet. Fig. 1a shows an example of the arrangement of an inventive device 1 in the bottom 2 of a sleeve 3 of a Pa trone medium caliber. With 4 are a propellant charge ver and with 5 a not shown bullet be.

Fig. 1b zeigt einer Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Anzünd-Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist einen Außenkörper 6 auf, in dessen Bodenplatte sich ein Hohlraum 7 für das Primärelement des Anzünders befindet, das beispielsweise elektrisch oder mit einem Schlagbolzen gezündet werden kann. FIG. 1b shows a cross section through an inventive device 1 formed Anzünd. The device 1 has an outer body 6 , in the base plate of which there is a cavity 7 for the primary element of the igniter, which can be ignited, for example, electrically or with a firing pin.

Der Hohlraum 7, d. h. das Primärelement der Anzünd-Vorrich tung, ist über einen Kanal 8 mit einer (in Schußrichtung) ersten Kammer 9 verbunden, die durch eine Lochscheibe 10, also eine Druck- und Teilchen-durchlässige Begrenzungs wand, von einer zweiten Kammer 11 getrennt ist. Die zweite Kammer 11 ist durch eine Abdeckscheibe 12 gegenüber dem Raum abgeschlossen, in dem sich das Treibladungspulver 4 (vgl. Fig. 1a) befindet.The cavity 7 , ie the primary element of the ignition device, is connected via a channel 8 to a (in the weft direction) first chamber 9 , which wall through a perforated disc 10 , ie a pressure and particle permeable boundary, from a second chamber 11 is separated. The second chamber 11 is closed off by a cover plate 12 from the space in which the propellant powder 4 (see FIG. 1a) is located.

In der Kammer 9 ist ein pyrotechnisches Material 13 vorge sehen, das beispielsweise in Form eines Pulverkörpers oder von Pulverstangen vorliegen kann. Das pyrotechnische Mate rial 13, das zur Ausbildung eines geeigneten Druckes und einer geeigneten Flamme dient, nimmt dabei nur einen Teil bereich der ersten Kammer 9 ein.In the chamber 9 , a pyrotechnic material 13 is easily seen, which may be in the form of a powder body or powder bars, for example. The pyrotechnic Mate rial 13 , which serves to form a suitable pressure and a suitable flame, takes up only a portion of the first chamber 9 .

In der zweiten Kammer 11 befindet sich ein leicht ent flammbares Granulat 14, das durch die beginnende Zündung des pyrotechnischen Materials in den Treibladungspulvers- Raum derart verwirbelt wird, daß es sich an die Treibla dungspulver-Körner anlegt, dort abbrennt und dadurch die Anzündung der Kornoberfläche unterstützt. Die Funktion des leicht entflammbaren Granulats wird im folgenden erläu tert:
Nach der Zündung des Primärelements 7 wird durch den Kanal 8 das pyrotechnische Material 13 in der ersten Kammer 9 gezündet. Der Druckaufbau in der ersten Kammer 9 wird über die Lochscheibe 10 in die zweite Kammer 11 übertragen. Das in der zweiten Kammer 11 befindliche Granulat 14 wird durch den Druck größenteils oder völlig unangezündet als feines Granulat oder als feiner Staub aus dem Anzünder ausgestoßen. Das Granulat 14 strömt, vom Druck des abbren nenden bzw. abgebrannten pyrotechnischen Materials 13 durch die beispielsweise als Berstscheibe ausgeführte Abdeckscheibe 14 getrieben, vor seiner Anzündung in das relativ große Volumen des Treibladungspulvers 4 (vgl. Fig. 1a) und legt sich zumindest teilweise an den oder die Treibladungspulverkörper an, die z. B. aus Pulverkörnern oder -stangen bestehen können. Die nachfolgende Flamme, die durch die Umsetzung des pyrotechnischen Materials 13 in der ersten Kammer 6 erzeugt wird, zündet nun das Granu lat 14 im Pulverkörper an, das seine Umsetzungswärme im wesentlichen direkt auf die Pulverkörper überträgt. Damit können auch besonders schwer entzündliche Pulver leicht gezündet werden. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut für Treibladungen, bei denen ein hoher Anzünderdruck unerwünscht ist.In the second chamber 11 there is an easily flammable granulate 14 , which is swirled by the beginning of the ignition of the pyrotechnic material in the propellant powder space in such a way that it attaches to the propellant powder powder grains, burns there and thereby ignites the grain surface supported. The function of the flammable granules is explained below:
After the ignition of the primary element 7 , the pyrotechnic material 13 is ignited in the first chamber 9 through the channel 8 . The pressure build-up in the first chamber 9 is transmitted to the second chamber 11 via the perforated disk 10 . The granules 14 located in the second chamber 11 are expelled from the igniter as fine granules or as fine dust, largely or completely unignited, by the pressure. The granulate 14 flows, driven by the pressure of the burning or burnt pyrotechnic material 13 through the cover disk 14 , which is designed, for example, as a rupture disk, before it is ignited into the relatively large volume of the propellant charge powder 4 (cf. FIG. 1a) and at least partially applies itself the propellant powder body or the z. B. may consist of powder grains or bars. The subsequent flame, which is generated by the conversion of the pyrotechnic material 13 in the first chamber 6 , now ignites the Granu lat 14 in the powder body, which essentially transfers its heat of reaction directly to the powder body. It can also be used to ignite particularly difficult to ignite powders. In addition, the device according to the invention is particularly suitable for propellant charges in which a high igniter pressure is undesirable.

Vorteilhaft für den Druckaufbau in der ersten Kammer 9 wirken sich dabei leicht verdämmende Scheiben aus, die an der Lochscheibe angebracht sind.Slightly insulating disks attached to the perforated disk have an advantageous effect on the pressure build-up in the first chamber 9 .

Die Fig. 2 und 3 zeigen typische gemessene Kammerdruck verläufe, die man einmal mit einem herkömmlichen Anzünder und einmal mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhält. Das verwendete Treibladungspulver ist ein Experimentier pulver mit hoher Anzündtemperatur, wobei in beiden Fällen das gleiche Material und die gleiche Pulvermenge verwendet worden sind. Figs. 2 and 3 show typical measured chamber pressure gradients, which can once with a conventional lighter and once obtained with the inventive device. The propellant charge powder used is an experimental powder with a high ignition temperature, the same material and the same amount of powder being used in both cases.

Fig. 2 zeigt, daß bei Beginn der Anzündung bei einem Stan dardanzünder starke Druckstöße auftreten. Fig. 2 shows that strong pressure surges occur at the start of the ignition with a standard dart lighter.

Fig. 3 zeigt, daß bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Anzünders der Druckanstieg nach der Zündung des Primärele ments (Zeitpunkt: 0.0) früher einsetzt und gleichmäßiger verläuft. Dies ist insbesondere bei technischen Anwendun gen erwünscht. Darüberhinaus ist der Maximaldruck bei Verwendung der gleichen Pulvermenge um wenigstens 20% größer. Fig. 3 shows that when using a lighter according to the invention, the pressure increase after the ignition of the primary element (time: 0.0) begins earlier and is more uniform. This is particularly desirable in technical applications. In addition, the maximum pressure is greater by at least 20% when using the same amount of powder.

Vorstehend ist die erfindungsgemäße Anzünd-Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Innerhalb des erfindungsgemäßen Grundgedankens - zwei Kammern vorzusehen, von denen die eine mit einem pyrotech nischen Material und die andere ein leicht entflammbares Granulat enthält - sind selbstverständlich die verschie densten Modifikationen möglich. Insbesondere wird ein auf dem einschlägigen Gebiet tätiger Fachmann sowohl das Pri märelement als auch das pyrotechnische Material und das leicht entflammbare Material entsprechend dem jeweiligen Einsatzfall - kommerzielle Sprengtechnik, Materialumfor mung oder militärische Zwecke - auswählen, so daß auf eine nähere Angabe dieser Materialien verzichtet werden kann.Above is the ignition device according to the invention have been described using an exemplary embodiment. Within the basic idea of the invention - two Provide chambers, one with a pyrotech material and the other an easily flammable one Granules contain - of course they are different most possible modifications. In particular, one on specialist in the relevant field, both the Pri market element as well as the pyrotechnic material and the easily flammable material according to the respective Use case - commercial blasting technology, material reform military or military purposes - select so that on a details of these materials can be omitted.

Auch können die Abdeck- bzw. Trennelemente zwischen den einzelnen Kammern und dem Treibladungspulver-Raum entspre chend dem jeweiligen Einsatzfall ausgewählt werden.The cover or separating elements between the individual chambers and the propellant powder room correspond be selected according to the respective application.

Selbstverständlich ist es auch möglich, das Primärelement entsprechend der jeweiligen Zündmethode - elektrisch, Schlagbolzen oder dgl. - auszuwählen.Of course, it is also possible to use the primary element according to the respective ignition method - electrical, Firing pin or the like.

Claims

1. Device for igniting propellant charge powders, with a primary element ( 7 ), by the ignition of which the propellant charge powder ( 4 ) is ignited, characterized in that
that between the primary element ( 7 ) and the space in which the propellant powder ( 4 ) be found, two chambers ( 9, 11 ) are provided, which are separated by a pressure and particle-permeable boundary wall ( 10 ) and by a cover element ( 12 ) are separated from the propellant powder space ( 4 ),
that a pyrotechnic material ( 13 ) is arranged in the first chamber ( 9 ) connected to the primary element ( 7 ), and
that in the second chamber ( 11 ) an easily flammable granulate ( 14 ) is provided, which is swirled by the incipient ignition of the pyrotechnic material ( 13 ) in the propellant powder space ( 7 ) such that it is the propellant powder grains creates, burns there and thereby supports the ignition of the grain surface.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure and particle through a casual boundary wall is a perforated disc ( 10 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the primary element ( 7 ) via a channel ( 8 ) with the first chamber ( 9 ) is connected.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pyrotechnic material ( 13 ) occupies only a portion of the first chamber ( 9 ) before lighting.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the propellant powder ( 4 ) has a high ignition temperature.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the granules ( 14 ) in the two-th chamber ( 11 ) is at most partially ignited before application to the propellant powder ( 4 ).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cover disc ( 12 ) is a rupture disc.