DE973070C - Verfahren zur Herstellung eines Funkenerzeugers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Funkenerzeugers zur Zündung von Explosivkörpern, insbesondere zur Zündung von Zündmitteln von Geschossen, der aus zwei metallischen Elektroden besteht, die an die Pole einer elektrischen Spannungsquelle anschaltbar und durch eine leitfähige Zone elektrisch miteinander verbunden sind.

Es ist schon bekannt, zwischen den Elektroden das stromleitende Metall in feinster Verteilung und auch

ίο in kolloidaler Form zur Anwendung zu bringen, jedoch nicht allein, sondern stets im Gemisch mit Zündbzw. Initialsprengstoffen, um entweder die leitende Brücke oder den leitenden Bestandteil der Zündpille oder zusammen mit den Zündmitteln die Ausfüllung des Spaltes zwischen den Polen zu bilden. Diese bekannten Zünder wirken als Glüh-, Spaltglüh- oder auch als Funkenzünder. Sofern sie als Funkenzünder anzusprechen sind, bildet sich bei ihrem Abtun eine Funkenstrecke aus. In jedem Falle ist dann die leitende Verbindung zerstört.

Es ist ferner bekannt, die Brücke zwischen den Polkörpern dadurch herzustellen, daß aus kolloidalen Lösungen Metalle ausgefällt werden und durch Eindampfen und Verdunsten eine feste inhomogene Schicht erzeugt wird. Schon beim Anlegen einer geringen elektrischen Leistung sollen hierbei zwischen den einzelnen Teilchen der Schicht kleine Fünkchen auftreten, ohne daß die Schicht durchbrennt. Darüber sich befindende Sprengstoffe sollen dadurch sofort zur Entzündung gebracht werden.

Demgegenüber unterscheidet sich der nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Funkenerzeuger da-

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durch, daß die leitende Zone durch Auftragen einer kolloidalen Lösung eines Metalls, insbesondere von Silber, auf den Isolierträger und anschließende Wärmebehandlung bei etwa 600 bis 700⁰C erzeugt wird. Ein solcher Zünder wirkt nun nicht als Glühzünder, was auf Grund der gutleitenden Metallschicht zu vermuten wäre. Es bildet sich auch keine Funkenstrecke aus, wie dies bei den bekannten Brückenzündmassen infolge der durch die Gegenwart von Zündmitteln verursachten Unterbrechungen des Stromflusses eintreten kann, und auch keine Hintereinanderreihung von einzelnen Fünkchen, sondern es springt ein markanter Funke von Pol zu Pol über, ohne daß die Metallbrücke eine Veränderung tiefgreifender Art erleidet. Diese Tatsache bedingt die Wiederholbarkeit des Zündvorganges, was von besonderer Bedeutung für sogenannte Blitzlampen und für die Vorkontrolle von Geschoßzündern sein dürfte. Diese Eigenschaft, nämlich die Erzeugung eines markanten Funkens und gleichzeitig die Wiederholbarkeit dieser Funkenbildung, besitzen die bekannten Zünder nicht.

Die zur Betätigung des Funkenerzeugers notwendige Potentialdifferenz ist wesentlich kleiner als diejenige, die man vorsehen würde, wenn man unter gleichen Umständen einen Funken gleicher Wirkung mit einer aus demselben, aber nicht in kolloidalem, sondern in normalem Zustand aufgetragenen Metall bestehenden Verbindungszone erzielen möchte.

Eine ausführliche Untersuchung aller Erscheinungen, welche beim Durchfließen des Stromes in der kolloidmetallischen Zone eintreten, würde ziemlich mühselige Entwicklungen notwendig, machen, welche der Klarheit der Erfindung nichts hinzufügen könnten. Daher wird sie hier nicht vorgenommen.
Es ist jedoch möglich, ohne eine solche ins Einzelne gehende Untersuchung zu bringen, eine Übersicht der genannten Erscheinungen auf Grund der klassischen Erkenntnisse des kolloidalen Zustandes und der Ionisation zu geben.

Es ist bekannt, daß bei einem kolloidalen Metall die metallischen Moleküle viel mehr zerteilt sind als bei einem in normalem Zustand befindlichen Metall. Aus dieser Dispersion ergibt sich, daß jedes Molekül eine gewisse elektrische Unabhängigkeit behält und als eine elementare Elektrode wirken kann. Außerdem sind die metallischen, freien Oberflächen, welche in den elektrischen oberflächlichen Erscheinungen (z.B.Hauteffekt) eintreten können, für eine bestimmte Metallmasse beim kolloidalen Metall, bei dem die gesamte freie Oberfläche der Summe der elementaren Oberflächen entspricht, viel größer als beim normalen Metall, bei dem die gesamte Oberfläche nur die geometrische, den Raum des Metalls begrenzende Oberfläche ist.

Von diesen Begriffen ausgehend, kann man verstehen, daß bei einer kolloidmetallischen Zone, wie beispielsweise der Zone P, ein schwacher Energiebetrag genügt, um in dieser Zone und auf den molekularen Standpunkt örtliche Ionisationserscheinungen zu verursachen, welche eine wesentliche Vermehrung der gesamten Leitfähigkeit der Zone bewirken. Diese vermehrte Leitfähigkeit führt zu einer plötzlichen, sehr wesentlichen Vermehrung der die kolloidale Zone durchfließenden Stromstärke, ohne daß die angelegte Spannung vermehrt werden muß. Der verhältnismäßig starke, die Zone durchfließende Strom wird wenigstens örtlich zuerst eine Dissoziation, dann wieder eine Assoziation der metallischen Moleküle verursachen, wobei die zuletzt genannte Phase einen Funken explosiver Natur bewirkt. Es handelt sich hier um einen molekularen Assoziationseffekt, der in den explosiven Erscheinungen bekannt ist.

Die vorgenannten, aufeinanderfolgenden Erscheinungen treten je in einem unendlich kurzen Zeitraum auf. Es wird diesbezüglich von Interesse sein, zu präzisieren, daß man mit einer aus kolloidalem Silber bestehenden Zone einen Kondensator der Größenordnung von ι Mikrofarad in einer zehnmülionstel Sekunde mit einer Spannung von höchstens 200 Volt entladen kann. Es wäre selbstverständlich unmöglich, so ein momentanes Funktionieren und das Überspringen eines Funkens mit einer so niedrigen Spannung zu erzielen, wenn man eine Verbindungszone aus normalem, beispielsweise durch elektrolytische Ablagerung angelegtem Metall benutzt hätte. In diesem Fall tritt das Überspringen eines Funkens nur nach einer Schmelzung gemäß dem Jouleschen Gesetz der metallischen Zone ein, welche Schmelzung eine gewisse Zeit und einen wesentlichen Energiebetrag, d. h. praktisch eine hohe Potentialdifferenz erfordert.

Die Elektroden 1 und 2 können entweder aus verschiedenen Metallen (z.B. Kupfer oder Zink) oder aus demselben Metall (z.B. Kupfer, Zink, Eisen usw.) hergestellt werden. Die kolloidale metallische Zone P kann beispielsweise aus Kupfer, Zink, Gold oder vorzugsweise aus Silber bestehen, da diese Metalle in kolloidalen konzentrierten Lösungen erhältlich sind. Man verdünnt eine solche konzentrierte Lösung und überstreicht damit den Isolierträger 3, z.B. mit einem Pinsel bzw. durch Zerstäubung, an dem Ort, wo man die Zone P zu bilden wünscht. Nachher läßt man die kolloidale metallische Schicht trocknen. Je nach Umständen kann man das Trocknungsverfahren durch Heizung beschleunigen. Auf diese Weise erhält man eine trockene, stabile Schicht von kolloidalem Metall. Je nach den Umständen und je nach der Verdünnung der kolloidalen Lösung kann man verschiedene Schichten von kolloidalem Metall übereinander legen.

Auf jeden Fall muß der mit der metallischen, kolloidalen Schicht versehene Isolierträger 3 einer Wärmebehandlung bei etwa 600 bis 700⁰C ausgesetzt werden, damit man eine zufriedenstellende Haftfestigkeit der kolloidalen Schicht auf dem Isolierträger und ein gewisses elektrostatisches Gleichgewicht zwischen dem Isolierträger und der Schicht erhält. Der in der oben beschriebenen Weise hergestellte Funkenerzeuger weist eine besonders einfache und billige Konstruktion auf. Er kann sofort in Tätigkeit gesetzt werden und verlangt nur verhältnismäßig iao niedrige Spannungen. Da das Überspringen eines Funkens die kolloide Zone nur örtlich beschädigt, kann man außerdem denselben Funkenerzeuger mehrmals hintereinander benutzen. Zu diesem Zweck genügt es, die beschädigte Zone gemäß dem obenerwähnten Verfahren wiederherzustellen.

Ein solcher Funkenerzeuger kann auch für Sprengzwecke im Bergbau verwendet werden, da er gegen mehr oder weniger starke Stauströme sicher ist.

Der Funkenerzeuger nach den Fig. ι und 2 enthält zwei metallische Elektroden 1 und 2, welche an den Polen einer Spannungsquelle T angeschaltet sind. Ein Schalter I ermöglicht, die Spannung der Spannungsquelle T an die Elektroden 1 und 2 im gewünschten Augenblick anzulegen, um das Überspringen eines Funkens zu erzielen.

Die Elektroden 1 und 2 werden durch eine leitende Zone P elektrisch miteinander verbunden. Diese Zone P wird durch eine Schicht eines auf einem Isolierträger 3 in kolloidalem Zustand aufgetragenen Metalls gebildet. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, kann der Isolierträger 3 auch als Träger für die Elektroden 1 und 2 verwendet werden.

Bei einem solchen Funkenerzeuger genügt es, eine verhältnismäßig niedrige Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 1 und 2 anzulegen, um ein plötzliches Überspringen eines Funkens auf die Zone zu erzielen. Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funkenerzeugers, welche als Zünder für das Zündmittel eines Geschosses dient. In diesem besonderen Fall müssen Mittel zum Einschalten des Funkenerzeugers an der Spannungsquelle in dem gewünschten Moment vorgesehen werden. Wünscht man, daß die Explosion beim Stoß erfolgt, so kann man beispielsweise die Spitze des Geschosses mit einem aus zwei voneinander isolierten Kontakten 4 und 5 bestehenden Schalter versehen, welche Kontakte beim Stoß in Berührung gebracht werden. Die beiden Kontakte 4 und 5 sind in dem Stromkreis der Spannungsquelle in Reihe geschaltet, so daß der Funkenerzeuger beim Stoß des Geschosses erregt wird.

Der Funkenerzeuger gemäß Fig. 3 besteht aus einer Mittelelektrode i, welche von einer zylindrischen, kapseiförmigen Elektrode 2 umgeben ist, und einer aus Isoliermaterial bestehenden und zwischen den beiden Elektroden angeordneten Büchse 3. Eine Fläche der Isolierbüchse 3 wird mit einer Schicht von kolloidalem Metall überzogen, um die leitende Zone P zu bilden.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung eines Funkenerzeugers zur Zündung von Explosivkörpern, insbesondere von Zündmitteln von Geschossen, bestehend aus zwei metallischen Elektroden, die an den Polen einer Spannungsquelle angeschaltet werden können und durch eine leitende Zone elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese leitende Zone durch Auftragen einer kolloidalen Lösung eines Metalls, insbesondere von Silber, auf den Isolierträger und anschließende Wärmebehandlung bei etwa 600 bis 700⁰C erzeugt wird.

2. Funkenerzeuger zur Zündung des Zündmittels eines Geschosses, gekennzeichnet durch eine Mittelelektrode, welche von einer zylindrischen, kapseiförmigen Elektrode umgeben ist, und eine aus Isolierstoff bestehende, zwischen den beiden Elektroden angeordnete Büchse, welche mit einer nach Anspruch 1 erzeugten Schicht kolloidalen Metalls überzogen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 121345, 156 391, 705, 216 619, 377 191, 846 485;

deutsche Patentanmeldung S 7364 I a/46 c³ (bekanntgemacht am i. 4.1943);

Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Bd. 2,
S. 484 und 509, ebenso Bd. 7, S. 506 und 510;

deutsche Alt-Patentanmeldungen E 56822 IVb/78e, R 117 034 IVb/78e, R 117 653 IVb/78b und S 151767 IVb/78e, S 154 920 IVb/78e;

USA.-Patentschrift Nr. 1 832 052;

»Metallkeramik«, Skaupy> 1950, S. 107, Werkstoffbuchhandbuch Abt. N 1 (Einführung in die Festkörperchemie).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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