EP0567959A2 - Elektrisches Zündelement mit Soll-Entladungsstrecke - Google Patents

Elektrisches Zündelement mit Soll-Entladungsstrecke Download PDF

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EP0567959A2
EP0567959A2 EP93106695A EP93106695A EP0567959A2 EP 0567959 A2 EP0567959 A2 EP 0567959A2 EP 93106695 A EP93106695 A EP 93106695A EP 93106695 A EP93106695 A EP 93106695A EP 0567959 A2 EP0567959 A2 EP 0567959A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
ignition
metal layer
distance
carrier body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP93106695A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0567959A3 (de
Inventor
Hans-Peter Cornelius
Heinz Kern
Gerhard Kordel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dynamit Nobel GmbH Explosivstoff und Systemtechnik
Original Assignee
Dynamit Nobel AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Dynamit Nobel AG filed Critical Dynamit Nobel AG
Publication of EP0567959A2 publication Critical patent/EP0567959A2/de
Publication of EP0567959A3 publication Critical patent/EP0567959A3/xx
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/18—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents
    • F42B3/182—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents having shunting means

Definitions

  • the invention relates to an electrical ignition element with a target discharge path to protect against ignition as a result of a discharge of electrostatic charge, with an electrically conductive housing for accommodating an ignition charge, an electrical ignition bridge which is in contact with the ignition charge and two which are held in the housing and electrically insulated from it Connection elements, each with an ignition bridge contacting end for the ignition bridge and a connection end for applying an ignition voltage to the connection elements.
  • the ignition element has two connection elements in the form of two connection (pole) pins which extend through a carrier body made of electrically insulating material.
  • the insulation carrier body is held in the ignition element housing.
  • a metal layer is applied to the top of the insulation body in contact with the primer.
  • the metal layer is electrically connected to the connection elements.
  • the metal layer is divided into two metal layer regions which are electrically connected to one another by a narrow web section of the metal layer.
  • the metal coating is electrically insulated from the ignition element housing via an annular gap.
  • the annular gap is separated from the primer by a protective body or a protective film made of electrically insulating material.
  • the annular gap width is selected such that the electrostatic discharge is inclusive from a certain electrostatic charge on the connection elements Metal coating discharges against the housing or vice versa by sparking in the annular gap.
  • the annular gap thus represents the target discharge path.
  • the protective body or the protective film is provided to protect the primer from the discharge sparks. In practice, it has been shown that in the known ignition element, in all cases, as expected, the sparkover does not occur exclusively below the cover (cover film or protective body), that is to say via the generated discharge path to the housing. Rather, it was found that the sparkover occurs over the insulating cover to the housing, thereby triggering an unwanted ignition.
  • Another electrical ignition element is known from US Pat. No. 3,333,538, in which the two connection elements are connected to one another via an electrically insulating film.
  • the insulation film has a plurality of evenly distributed raised hexagon regions made of electrically conductive material and arranged at the same distance from one another, each connecting element being electrically connected to one of these hexagon regions.
  • the sparkover should take place between the individual electrically conductive hexagon areas.
  • the external hexagon areas are electrically connected to the inner surface of the housing, which is problematic in terms of production technology, so that there is a risk that the electrical connection is not present at all locations. This results in different electrical behaviors, which negatively affects the quality of the ignition elements.
  • the invention has for its object to an electrical ignition element with target discharge path create that is simply constructed and manufacturable and in which electrostatic potential differences can still discharge safely without initiating the primer when discharging.
  • the invention proposes an electrical ignition element of the type mentioned, in which at least one of the two connection elements has a discharge section which is arranged at a distance from the igniter and in which the dielectric strength between the connection element and the housing is less than in the remaining area of the two connection elements, and in which the distance between the discharge section and the housing or areas electrically connected to the housing forms the target discharge distance.
  • connection element has a discharge section in which the distance between the connection element in question and the housing is so small that a flashover can occur for discharging electrostatic charges.
  • both connection elements are each provided with such a discharge section.
  • the discharge section or sections are arranged at a sufficient distance from the ignition charge so that the ignition charge is not initiated by the spark.
  • the construction of the ignition element according to the invention is such that the smallest distance between the connection elements on the one hand and the housing on the other hand exists in the area of the discharge section or sections.
  • the dielectric strength between the ignition bridge and connection elements on the one hand and the housing on the other hand is in the region of the discharge section or sections least (if the same dielectric is assumed between the igniter element - ignition bridge and connection elements - and housing).
  • the path between the (each) discharge section and the housing or the (each) discharge section and regions of the ignition element which are electrically connected to the housing forms the target discharge path over which the sparkover occurs.
  • the electrical ignition element according to the invention is quite simple in its manufacture and construction, since the desired discharge path results solely from the arrangement of the connection elements with the discharge section or sections.
  • the target discharge path is formed outside the critical interface between the ignition bridge and the primer, which is why additional shielding or shielding of the target discharge path from the primer can be dispensed with.
  • the discharge section or the discharge sections are advantageously arranged on the underside of a carrier body made of electrically insulating material facing away from the primer, through which the two connection elements extend and which is held in the housing.
  • the carrier body made of insulation material which is provided as a holding element for the two connection elements in each electrical ignition element, is thus arranged between the ignition charge and the target discharge path.
  • a part that is necessarily provided for electrical ignition elements namely the insulator carrier body, is used.
  • the discharge section or sections are in the form of thin metal layer regions formed, which are applied to the underside of the insulator support body and which end at a small (ring) distance from the generally cylindrical housing.
  • the metal layer regions on the underside of the insulator carrier body facing away from the primer are advantageously formed by cutting out narrow gaps from a metal coating on the underside of the carrier body. This creates individual mechanically and electrically separated metal layer areas.
  • the ring spacing of the metal layer regions from the housing is also created by cutting out circular-arc-shaped sections from the metal coating.
  • a metal coating on the top of the insulator carrier body facing the primer.
  • the metal coating is electrically connected to both connection elements.
  • the metal coating ends at a sufficiently large distance from the housing.
  • edge incisions in the metal coating in the area between the connection elements two metal layer subregions are created, each of which is electrically connected to a connection element.
  • the electrical connection between these two sub-areas takes place via a narrow web section of the metal coating, which represents the ignition bridge.
  • Such a design of the ignition bridge is known per se from DE 34 15 625 A1.
  • the metal coating is arranged on the underside of the insulator carrier body in a cavity formed there.
  • This cavity is delimited by the insulator carrier body, the housing and a closure element arranged at a distance from the carrier body.
  • the metal layer on the underside of the insulator carrier body thus represents part of the inner surface of the cavity.
  • the connection elements extend through the closure element in order to be guided to outside the housing, where their connection ends are located.
  • the ring distance between the housing and the metal coating on the top of the carrier body is at least about 1 1/2 times as large as the distance between the metal layer on the underside of the carrier body facing away from the primer and the housing. So there are two sparkover gaps between the igniter element (ignition bridge with the connection elements) and connected in parallel with the housing.
  • the sparkover gap on the underside of the insulator carrier body has the lower dielectric strength due to the short length, which is determined on the one hand by the size of the distance and on the other hand by the dielectric material which may fill this distance.
  • the distance on the underside of the insulator carrier body thus forms the target discharge path, since discharge sparks are more likely to form over the ring spacing provided there than over the edge section provided on the top.
  • an electrical ignition element 10 is shown in longitudinal section.
  • the ignition element 10 has an electrically conductive housing 12, which consists of a cylindrical metal cap 14 and a cylindrical mounting sleeve body 16 also made of metal.
  • the cap 14 and the mounting body 16 are welded together at 18.
  • An ignition charge 20 is arranged in the cap 14 and has two layers arranged one above the other 22,24 from differently sensitive ignition material.
  • the primer 20 essentially fills the entire elongated cap 14.
  • the mounting body 16 holds a cylindrical carrier body 16 made of an electrically insulating material, for example a ceramic material.
  • the support body holds two electrically conductive connection elements in the form of two metallic connection pins 28.
  • the connection pins extend through the support body 26 and end approximately at the level of the end of the mounting body 16 facing away from the cap 14
  • Insulator support body 26 has a circular metal coating 32 applied.
  • the metal coating 32 has a circular metal layer region 34 arranged coaxially to the housing 12 or to the cap 14. From the edge of the metal layer region 34, two rectilinear gaps 36, which are spaced apart and run parallel to one another, extend into the metal layer region 34.
  • the depth of these gap recesses is greater than the radius of the metal layer region 34, so that a small-area metal layer web 38 remains between the two gap recesses 36.
  • the metal layer region 34 is divided into two subregions 40 which are connected to one another via the web region 38. Each section 40 is electrically connected to a pin 28.
  • the partial regions 40 represent the contacting ends 42 of the connecting pins 28, to which an electrical ignition bridge 44 in the form of the web region 38 of the metal coating 32 is electrically connected.
  • the electrical insulation of the metal coating 32 relative to the housing 12 is ensured on the one hand by the insulator carrier body 26 and on the other hand by the relatively wide ring spacing area 46 between the metal coating 32 and the housing cap 14.
  • the metal coating 32 abuts the primer 20, wherein it is “embedded” in the priming material 24 of the primer 20.
  • connection ends 48 facing away from the contacting ends 42 When an ignition voltage is applied to the connection ends 48 facing away from the contacting ends 42, the electrical current flows via the contacting ends 42 and the narrow metal web area 38, which heats up and becomes hot as a result of the current flow and thereby initiates the ignition material 24 of the ignition set 20.
  • a further metal coating 52 is applied to the underside 50 of the insulator carrier body 26 facing away from the primer 20.
  • the metal coating 52 has the shape of a circular area which is divided into two semicircular metal layer regions 56 by a gap 54 running along the diameter between the two connecting pins 28.
  • the two metal layer regions 56 are electrically insulated from one another by the gap 54 and are each electrically connected to a connecting pin 28.
  • the metal coating 52 coaxial to the housing 12 has a ring spacing 58 from the mounting body 16, which is smaller than the ring spacing 46 between the metal coating 32 and the housing cap 14 on the upper side 30 of the insulator carrier body 26.
  • the width of the ring spacing or gap 58 is less than two thirds of the width of the ring spacing or gap 46.
  • a closure element 64 is inserted into the mounting body 16.
  • the closure element 64 has a rigid disk 66 made of non-conductive material opposite the carrier body 26 and a potting compound 68.
  • the connecting pins 28 extend through the washer 66 and the potting compound 68.
  • the arrangement of the closure element 64 at a distance from the support body 26 creates a cavity 70 below it, which is delimited and closed by the disk 66, the support body 26 and the section of the mounting body 16 extending between the two.
  • Cavity 70 is also the target discharge gap 62 in the form of the ring spacing or annular gap 58 between the metal coating 52 on the underside 50 of the support body 26 and the mounting body 16.
  • the sparkover between the metal coating 52 and the housing mounting body 16 thus takes place in a defined environment that is not exposed to environmental influences. This increases the safety and functional reliability of the ignition element 10, which relates to protection against unwanted ignition due to electrostatic charging.
  • the annular gap 46 to the housing cap 14 When the ignition bridge 44 is formed by applying the metal coating 32 to the carrier body 26, the annular gap 46 to the housing cap 14 must be present for insulation with respect to the housing 12. In order to arrange the connecting pins 28 as far apart as possible, the annular gap 46 is relatively narrow. But this has also created a target discharge path to the housing 12. So that the sparkover does not occur via the annular gap 46 and thus in the primer 20, the annular gap 58 is formed in the electrical ignition element 10 between the connecting pins 28 and the housing 12 on the underside of the carrier body 26. This annular gap 58, which is narrower than the annular gap 46, represents the actual target discharge path 62, via which the sparkover occurs from a certain electrostatic charge without the igniter 20 igniting.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Das elektrische Zündelement (10) mit Soll-Entladungsstrecke (62) zum Schutz vor einer ungewollten Zündung des Zündsatzes (20) infolge einer Entladung elektrostatischer Aufladungen ist mit einem elektrisch leitenden Gehäuse (12) versehen. In dem Gehäuse (12) sind zwei Anschlußelemente (28) elektrisch gegeneinander und gegenüber dem Gehäuse (12) isoliert gehalten. Zwischen die Anschlußelemente (28) ist die Zündbrücke (44) geschaltet. Im Abstand zum Zündsatz (20) ist die Soll-Entladungsstrecke (62) angeordnet, die in Form eines Ringspalts (58) zwischen dem Gehäuse (12) und mit den Anschlußelementen (28) elektrisch verbundenen Metallschichten (56) ausgebildet ist. Die Spannungsfestigkeit zwischen den Anschlußelementen (28) und dem Gehäuse (12) ist im Bereich der Soll-Entladungsstrecke (62) am geringsten, so daß eine Funkenentladung elektrostatischer Aufladungen dort und damit im großen Abstand zum Zündsatz (20) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Zündelement mit Soll-Entladungsstrecke zum Schutz vor Zündung infolge einer Entladung elektrostatischer Aufladung, mit einem elektrisch leitenden Gehäuse zur Aufnahme eines Zundsatzes, einer in Kontakt mit dem Zündsatz stehenden elektrischen Zündbrücke und zwei in dem Gehäuse gehaltenen und gegenüber diesem elektrisch isolierten Anschlußelementen mit jeweils einem Zündbrücken-Kontaktierungsende für die Zündbrücke und einem Anschlußende zum Anlegen einer Zündspannung an die Anschlußelemente.
  • Bei elektrischen Zündelementen besteht die Gefahr, daß zwischen dem leitenden Gehäuse und dem elektrischen Zünderelement, nämlich der Zündbrücke mit den elektrisch leitenden Anschlußelementen, zwischen deren Kontaktierungsenden die Zündbrücke geschaltet ist, durch elektrostatische Aufladungen eine elektrische Spannung entsteht. Wird diese Spannung hoch genug, so kann es zu einer Entladung der elektrostatischen Aufladung in Form von Funkenüberschlägen zwischen dem Gehäuse und der Zündbrücke bzw. den Anschlußelementen kommen; durch den Funkenüberschlag kann der mit der Zündbrücke in Berührung stehende Zündsatz ungewollt zünden, was in jedem Fall vermieden werden sollte.
  • Ein Zündelement der eingangs genannten Art ist aus DE 34 15 625 A1 bekannt. Das Zündelement weist zwei Anschlußelemente in Form zweier Anschluß-(Pol-)Stifte auf, die sich durch einen Trägerkörper aus elektrisch isolierendem Material hindurch erstrecken. Der Isolations-Trägerkörper ist im Zündelement-Gehäuse gehalten. Auf der in Kontakt mit dem Zündsatz stehenden Oberseite des Isolationskörpers ist eine Metallschicht aufgetragen. Die Metallschicht ist mit den Anschlußelementen elektrisch verbunden. Die Metallschicht ist in zwei Metallschichtbereiche unterteilt, die durch einen schmalen Stegabschnitt der Metallschicht elektrisch miteinander verbunden sind. Bei Anlegen einer Zündspannung an die Anschlußenden fließt der gesamte Strom über den schmalen Stegabschnitt, weshalb die Stromdichte in diesem Bereich so hoch ist, daß die Metallschicht im Bereich ihres Steges heiß wird und den Zündsatz initiiert. Der schmale Metallschichtsteg bildet also die Zündbrücke. Über einen Ringspalt ist die Metallbeschichtung elektrisch gegenüber dem Zündelement-Gehäuse isoliert. Der Ringspalt ist gegenüber dem Zündsatz durch einen Schutzkörper oder eine Schutzfolie aus elektrisch isolierendem Material getrennt. Die Ringspaltbreite ist derart gewählt, daß sich die elektrostatische Entladung ab einer bestimmten elektrostatischen Aufladung der Anschlußelemente inklusive Metallbeschichtung gegenüber dem Gehäuse oder umgekehrt durch Funkenbildung in dem Ringspalt entlädt. Der Ringspalt stellt also die Soll-Entladungsstrecke dar. Zum Schutz des Zündsatzes gegenüber den Entladungsfunken ist der Schutzkörper oder die Schutzfolie vorgesehen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß bei dem bekannten Zündelement nicht in allen Fällen, wie erwartet, der Funkenüberschlag ausschließlich unterhalb der Abdeckung (Abdeckfolie oder Schutzkörper), also über die erzeugte Soll-Entladungsstrecke zum Gehäuse hin erfolgt. Vielmehr konnte festgestellt werden, daß der Funkenüberschlag auch über die isolierende Abdeckung zum Gehäuse erfolgt, wobei dabei eine ungewollte Zündung ausgelöst wurde.
  • Aus US-PS 3 333 538 ist ein weiteres elektrisches Zündelement bekannt, bei dem die beiden Anschlußelemente über eine elektrisch isolierende Folie miteinander verbunden sind. Die Isolationsfolie weist mehrere gleichmäßig verteilte und mit gleichem Abstand untereinander angeordnete erhabene Sechskant-Bereiche aus elektrisch leitendem Material auf, wobei jedes Anschlußelement mit einem dieser Sechskant-Bereiche elektrisch verbunden ist. Der Funkenüberschlag soll zwischen den einzelnen elektrisch leitenden Sechskant-Bereichen erfolgen. Die außenliegenden Sechskant-Bereiche sind elektrisch mit der Innenfläche des Gehäuses verbunden, was fertigungstechnisch problematisch ist, so daß die Gefahr besteht, daß die elektrische Verbindung nicht an sämtlichen Stellen vorhanden ist. Damit ergeben sich unterschiedliche elektrische Verhaltensweisen, was die Qualität der Zündelemente negativ beeinflußt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Zündelement mit Soll-Entladungsstrecke zu schaffen, das einfach konstruiert und herstellbar ist und bei dem sich dennoch elektrostatische Potentialdifferenzen gefahrlos entladen können, ohne daß bei der Entladung der Zündsatz initiiert wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein elektrisches Zündelement der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem von den beiden Anschlußelementen mindestens eines einen Entladungsabschnitt aufweist, der mit Abstand zum Zündsatz angeordnet ist und in dem die Spannungsfestigkeit zwischen dem Anschlußelement und dem Gehäuse geringer ist als im übrigen Bereich der beiden Anschlußelemente, und bei dem die Strecke zwischen dem Entladungsabschnitt und dem Gehäuse oder mit dem Gehäuse elektrisch verbundenen Bereichen die Soll-Entladungsstrecke bildet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Zündelement weist mindestens eines von den beiden Anschlußelementen einen Entladungsabschnitt auf, in welchem der Abstand zwischen dem betreffenden Anschlußelement und dem Gehäuse derart gering ist, daß ein Funkenüberschlag zum entladen elektrostatischer Aufladungen entstehen kann. Vorzugsweise sind beide Anschlußelemente mit jeweils einem derartigen Entladungsabschnitt versehen. Der bzw. die Entladungsabschnitte ist in ausreichendem Abstand zum Zündsatz angeordnet, so daß der Zündsatz durch den Funken nicht initiiert wird. Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Zündelementes ist derart, daß der geringste Abstand zwischen den Anschlußelementen einerseits und dem Gehäuse andererseits im Bereich des bzw. der Entladungsabschnitte existiert. Dadurch ist die Spannungsfestigkeit zwischen Zündbrücke und Anschlußelementen einerseits und Gehäuse andererseits im Bereich des bzw. der Entladungsabschnitte am geringsten (wenn von einem gleichen Dielektrikum zwischen dem Zünderelement - Zündbrücke und Anschlußelemente - und Gehäuse ausgegangen wird). Auf diese Weise bildet also die Strecke zwischen dem (jedem) Entladungsabschnitt und dem Gehäuse oder dem (jedem) Entladungsabschnitt und mit dem Gehäuse elektrisch verbundenen Bereichen des Zündelementes die Soll-Entladungsstrecke, über die der Funkenüberschlag erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Zündelement ist in seiner Herstellung und seiner Konstruktion recht einfach, da sich allein aufgrund der Anordnung der Anschlußelemente mit dem oder den Entladungsabschnitten die Soll-Entladungsstrecke ergibt. Die Soll-Entladungsstrecke ist außerhalb der kritischen Schnittstelle zwischen Zündbrücke und Zündsatz ausgebildet, weshalb auf eine zusätzliche Abdeckung bzw. Abschirmung der Soll-Entladungsstrecke gegenüber dem Zündsatz verzichtet werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist der Entladungsabschnitt bzw. sind die Entladungsabschnitte zu der dem Zündsatz abgewandten Unterseite eines Trägerkörpers aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, durch den sich die beiden Anschlußelemente hindurch erstrecken und der im Gehäuse gehalten ist. Der Trägerkörper aus Isolationsmaterial, der als Halteelement für die beiden Anschlußelemente bei jedem elektrischen Zündelement vorgesehen ist, ist also zwischen dem Zündsatz und der Soll-Entladungsstrecke angeordnet. Zur Unterbindung eines Funkenüberschlages auf den Zündsatz wird also ein bei elektrischen Zündelementen zwangsläufig vorgesehenes Teil, nämlich der Isolator-Trägerkörper, verwendet.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind der bzw. die Entladungsabschnitte als dünne Metallschichtbereiche ausgebildet, die auf der Unterseite des Isolator-Trägerkörpers aufgetragen sind und die in einem geringen (Ring-)Abstand zum im Regelfall zylindrischen Gehäuse enden. Die Metallschichtbereiche auf der dem Zündsatz abgewandten Unterseite des Isolator-Trägerkörpers sind vorteilhafterweise durch Herausschneiden von schmalen Spalten aus einer Metallbeschichtung der Unterseite des Trägerkörpers gebildet. Damit entstehen einzelne mechanisch und elektrisch voneinander getrennt Metallschichtbereiche. Auch der Ringabstand der Metallschichtbereiche zum Gehäuse ist durch Herausschneiden kreisbogenförmiger Abschnitte aus der Metallbeschichtung entstanden. Die Erzeugung einer möglichst kurzen Strecke zwischen jedem Anschlußelement und dem Gehäuse durch Schaffung von flächigen bzw. nahe an das Gehäuse sich erstreckende, mit den Anschlußelementen verbundene metallische Schichtbereiche ist herstellungstechnisch vergleichsweise einfach zu realisieren.
  • Vorteilhafterweise befindet sich auch auf der dem Zündsatz zugewandten Oberseite des Isolator-Trägerkörpers eine Metallbeschichtung. Hierbei ist die Metallbeschichtung mit beiden Anschlußelementen elektrisch verbunden. Die Metallbeschichtung endet in einem ausreichend großen Abstand zum Gehäuse. Durch Ausbildung von Randeinschneidungen in die Metallbeschichtung hinein im Bereich zwischen den Anschlußelementen entstehen zwei Metallschicht-Teilbereiche, von denen jeder mit jeweils einem Anschlußelement elektrisch verbunden ist. Die elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Teilbereichen erfolgt über einen schmalen Stegabschnitt der Metallbeschichtung, der die Zündbrücke darstellt. Eine derartige Ausbildung der Zündbrücke ist an sich aus DE 34 15 625 A1 bekannt. Nachdem bei einem derartigen Anzündelement eine Metallschicht auf einer Seite des Isolator-Trägerkörpers bereits vorhanden ist, bereitet es nur wenig zusätzlichen Aufwand, auch auf der Unterseite des Trägerkörpers eine Metallschicht aufzubringen, um dann an dieser metallisierten Unterseite die Soll-Entladungsstrecke durch die oben im einzelnen beschriebene Manipulation der Metallschicht auszubilden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Metallbeschichtung an der Unterseite des Isolator-Trägerkörpers in einem dort ausgebildeten Hohlraum angeordnet ist. Dieser Hohlraum wird begrenzt von dem Isolator-Trägerkörper, dem Gehäuse und einem im Abstand zum Trägerkörper angeordneten Verschlußelement. Die Metallschicht der Unterseite des Isolator-Trägerkörpers stellt also einen Teil der Innenfläche des Hohlraums dar. Durch das Verschlußelement hindurch erstrecken sich die Anschlußelemente, um bis außerhalb des Gehäuses geführt zu werden, wo sich ihre Anschlußenden befinden. Durch die Schaffung des Hohlraums, der beispielsweise von Luft erfüllt und abgeschlossen ist, ist sichergestellt, daß bei elektrostatischer Aufladung der Funkenüberschlag über den die Soll-Entladungsstrecke bildenden (Ring-) Spalt in einer definierten Umgebung, nämlich innerhalb des Hohlraums, stattfindet.
  • Schließlich ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ferner vorgesehen, daß der Ringabstand zwischen dem Gehäuse und der Metallbeschichtung an der Oberseite des Trägerkörpers mindestens ca. 1 1/2-mal so groß ist wie der Abstand zwischen der Metallschicht der dem Zündsatz abgewandten Unterseite des Trägerkörpers und dem Gehäuse. Es sind also zwei Funkenüberschlagstrecken zwischen dem Zünderelement (Zündbrücke mit den Anschlußelementen) und dem Gehäuse parallel geschaltet. Die Funkenüberschlagstrecke an der Unterseite des Isolator-Trägerkörpers weist dabei wegen der geringen Länge die geringere Spannungsfestigkeit auf, die zum einen durch die Größe des Abstandes und zum anderen durch das gegebenenfalls diesen Abstand ausfüllende dielektrische Material bestimmt ist. Der Abstand an der Unterseite des Isolator-Trägerkörpers bildet also die Soll-Entladungsstrecke, da sich über den dort vorgesehenen Ringabstand eher Entladungsfunken bilden als über den an der Oberseite vorgesehenen Randabschnitt.
  • Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch ein elektrisches Zündelement zur Darstellung von dessen innerem Aufbau,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch das elektrische Zündelement in der Ebene II-II von Fig. 1 und
    Fig. 3
    einen Querschnitt durch das elektrische Zündelement in der Ebene III-III von Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist im Längsschnitt ein elektrisches Zündelement 10 dargestellt. Das Zündelement 10 weist ein elektrisch leitendes Gehäuse 12 auf, das aus einer zylindrischen Metallkappe 14 und einem zylindrischen Montage-Hülsenkörper 16 aus ebenfalls Metall besteht. Die Kappe 14 und der Montagekörper 16 sind bei 18 miteinander verschweißt. In der Kappe 14 ist ein Zündsatz 20 angeordnet, der zwei übereinander angeordnete Schichten 22,24 aus unterschiedlich sensiblem Zündmaterial umfaßt. Der Zündsatz 20 füllt im wesentlichen die gesamte langgestreckte Kappe 14 aus.
  • Der Montagekörper 16 hält einen zylindrischen Trägerkörper 16 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem keramischen Material. Von dem Trägerkörper gehalten sind zwei elektrisch leitende Anschlußelemente in Form zweier metallischer Anschlußstifte 28. Die Anschlußstifte erstrecken sich durch den Trägerkörper 26 hindurch und enden in etwa in Höhe des der Kappe 14 abgewandten Endes des Montagekörpers 16. Auf die dem Zündsatz 20 zugewandte Oberseite 30 des Isolator-Trägerkörpers 26 ist eine kreisförmige Metallbeschichtung 32 aufgebracht. Die Metallbeschichtung 32 weist einen koaxial zum Gehäuse 12 bzw. zur Kappe 14 angeordneten kreisrunden Metallschichtbereich 34 auf. Vom Rand des Metallschichtbereichs 34 aus erstrecken sich zwei im Abstand zueinander angeordnete und parallel zueinander verlaufenden geradlinige Spalte 36 in den Metallschichtbereich 34 hinein. Die Tiefe dieser Spaltausnehmungen ist größer als der Radius des Metallschichtbereichs 34, so daß zwischen den beiden Spaltausnehmungen 36 ein kleinflächiger Metallschichtsteg 38 verbleibt. Durch die beiden sich über die Dicke der Metallbeschichtung 32 erstreckenden Spalte 36 ist der Metallschichtbereich 34 in zwei Teilbereiche 40 unterteilt, die über den Stegbereich 38 miteinander verbunden sind. Ein jeder Teilbereich 40 ist elektrisch mit einem Anschlußstift 28 verbunden. Die Teilbereiche 40 stellen die Kontaktierungsenden 42 der Anschlußstifte 28 dar, mit denen eine elektrische Zündbrücke 44 in Form des Stegbereichs 38 der Metallbeschichtung 32 elektrisch verbunden ist. Die elektrische Isolation der Metallbeschichtung 32 gegenüber dem Gehäuse 12 ist zum einen durch den Isolator-Trägerkörper 26 und zum andern durch den relativ breiten Ringabstandsbereich 46 zwischen der Metallbeschichtung 32 und der Gehäusekappe 14 gewährleistet. Die Metallbeschichtung 32 liegt an dem Zündsatz 20 an, wobei sie in das Zündmaterial 24 des Zündsatzes 20 "eingebettet" ist.
  • Bei Anlegen einer Zündspannung an die den Kontaktierungsenden 42 abgewandten Anschlußenden 48 fließt der elektrische Strom über die Kontaktierungsenden 42 und den schmalen Metallstegbereich 38, der sich infolge des Stromdurchflusses erwärmt und heiß wird und dabei das Zündmaterial 24 des Zündsatzes 20 initiiert.
  • Auf die dem Zündsatz 20 abgewandte Unterseite 50 des Isolator-Trägerkörpers 26 ist eine weitere Metallbeschichtung 52 aufgebracht. Die Metallbeschichtung 52 weist die Form einer Kreisfläche auf, die durch einen entlang des Durchmessers zwischen den beiden Anschlußstiften 28 verlaufenden Spalt 54 in zwei halbkreisförmige Metallschichtbereiche 56 unterteilt ist. Die beiden Metallschichtbereiche 56 sind durch den Spalt 54 elektrisch gegeneinander isoliert und mit jeweils einem Anschlußstift 28 elektrisch verbunden. Die zum Gehäuse 12 koaxiale Metallbeschichtung 52 weist zum Montagekörper 16 einen Ringabstand 58 auf, der kleiner ist als der Ringabstand 46 zwischen der Metallbeschichtung 32 und der Gehäusekappe 14 an der Oberseite 30 des Isolator-Trägerkörpers 26. Die Breite des Ringabstands bzw. -spalts 58 beträgt weniger als zwei Drittel der Breite des Ringabstands bzw. -spalts 46.
  • Bei einer elektrostatischen Aufladung des aus den Anschlußstiften 28 und der Metallbeschichtung 32 bestehen-den elektrischen Zünderelement 59 (Anschlußstifte 28 und Metallbeschichtung 32) oder des Gehäuses 12 kann die Entladung durch Funkenbildung im Ringabstand bzw. -spalt 58 an der Unterseite 50 des Isolator-Trägerkörpers 26 erfolgen. Wegen der geringeren Breite des Ringabstands 58 wird sich der Funkenüberschlag nicht auf der Oberseite 30 des Trägerkörpers 26 zwischen der Metallbeschichtung 32 und der Gehäusekappe 14 einstellen. Durch die Abführung der elektrostatischen Aufladung durch Funkenbildung an der Unterseite 50 des Trägerkörpers 26 wird der Zündsatz 20 nicht initiiert. Die Spannungsfestigkeit zwischen dem elektrischen Zünderelement 59 und dem Gehäuse 12 ist im Bereich der Metallschichtbereiche 56 an der Unterseite 50 des Trägerkörpers 26 am geringsten, so daß dort der Funkenüberschlag erfolgt. Die beiden elektrisch mit den Anschlußstiften 28 verbundenen Metallschichtbereiche 56 stellen also die Entladungsabschnitte 60 der Anschlußstifte 28 dar; zwischen den Entladungsabschnitten 60 und dem Gehäuse 12 befindet sich die Soll-Entladungsstrecke 62 für die Ausbildung von Funkenüberschlägen.
  • Im Abstand zur Unterseite 28 bzw. der Metallbeschichtung 52 des Trägerkörpers 26 ist in den Montagekörper 16 ein Verschlußelement 64 eingesetzt. Das Verschlußelement 64 weist eine dem Trägerkörper 26 gegenüberliegende starre Scheibe 66 aus nicht leitendem Material und eine Vergußmasse 68 auf. Die Anschlußstifte 28 erstrecken sich durch die Scheibe 66 und die Vergußmasse 68 hindurch. Durch die Anordnung des Verschlußelementes 64 im Abstand zum Trägerkörper 26 entsteht unterhalb von diesem ein Hohlraum 70, der von der Scheibe 66, dem Trägerkörper 26 und dem sich zwischen beiden erstreckenden Abschnitt des Montagekörpers 16 begrenzt und abgeschlossen ist. In dem Hohlraum 70 ist auch die Soll-Entladungsstrecke 62 in Form des Ringabstandes bzw. Ringspaltes 58 zwischen der Metallbeschichtung 52 an der Unterseite 50 des Trägerkörpers 26 und dem Montagekörper 16 angeordnet. Der Funkenüberschlag zwischen der Metallbeschichtung 52 und dem Gehäuse-Montagekörper 16 erfolgt also in einer definierten Umgebung, die Umwelteinflüssen nicht ausgesetzt ist. Dies erhöht die Sicherheit und Funktionszuverlässigkeit des Zündelementes 10, was den Schutz vor einer ungewollten Zündung infolge elektrostatischer Aufladung betrifft.
  • Bei der Ausbildung der Zündbrücke 44 durch Aufbringung der Metallbeschichtung 32 auf dem Trägerkörper 26 muß zur Isolation gegenüber dem Gehäuse 12 der Ringspalt 46 zur Gehäusekappe 14 vorhanden sein. Um die Anschlußstifte 28 in einem möglichst großen Abstand voneinander anzuordnen, ist der Ringspalt 46 relativ schmal. Damit hat man aber auch eine Soll-Entladungsstrecke zum Gehäuse 12 geschaffen. Damit der Funkenüberschlag nicht über den Ringspalt 46 und damit im Zündsatz 20 erfolgt, ist bei dem elektrischen Zündelement 10 zwischen den Anschlußstiften 28 und dem Gehäuse 12 an der Unterseite des Trägerkörpers 26 der Ringspalt 58 ausgebildet. Dieser Ringspalt 58, der schmaler ist als der Ringspalt 46, stellt die eigentliche Soll-Entladungsstrecke 62 dar, über die ab einer bestimmten elektrostatischen Aufladung der Funkenüberschlag erfolgt, ohne daß der Zündsatz 20 zündet.

Claims (8)

  1. Elektrisches Zündelement mit Soll-Entladungsstrecke zum Schutz vor Zündung infolge einer Entladung elektrostatischer Aufladungen, mit
    - einem elektrisch leitenden Gehäuse (12) zur Aufnahme eines Zündsatzes (20),
    - einer in Kontakt mit dem Zündsatz (20) stehenden elektrischen Zündbrücke (44) und
    - zwei in dem Gehäuse (12) gehaltenen und gegenüber diesem elektrisch isolierten Anschlußelementen (28) mit jeweils einem Zündbrücken-Kontaktierungsende (42) für die Zündbrücke (44) und einem Anschlußende (48) zum Anlegen einer Zündspannung an die Anschlußelemente (28),
    dadurch gekennzeichnet, -
    daß von den beiden Anschlußelementen (28) mindestens eines einen Entladungsabschnitt (60) aufweist, der mit Abstand zum Zündsatz (20) angeordnet ist und in dem die Spannungsfestigkeit zwischen dem Anschlußelement (28) und dem Gehäuse (12) geringer ist als im übrigen Bereich der beiden Anschlußelemente (28), und
    - daß die Strecke zwischen dem Entladungsabschnitt (60) und dem Gehäuse (12) oder mit dem Gehäuse (12) elektrisch verbundenen Bereichen die Soll-Entladungsstrecke (62) bildet.
  2. Zündelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlußelemente (28) durch einen im Gehäuse (12) gehaltenen Trägerkörper (26) aus elektrisch isolierendem Material hindurch erstrecken und daß der Entladungsabschnitt (60) zu der dem Zündsatz (20) abgewandten Seite (50) des Trägerkörpers (26) angeordnet ist.
  3. Zündelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (26) an seiner dem Zündsatz (20) abgewandten Unterseite (50) eine Metallbeschichtung (52) aufweist, die mindestens zwei voneinander getrennte und mit jeweils einem der beiden Anschlußelemente (28) elektrisch verbundene Metallschichtbereiche (56) aufweist, die in einem geringen Abstand (58) zum Gehäuse (12) und/oder einem oder mehreren mit dem Gehäuse (12) elektrisch verbundenen weiteren Metallschichtbereichen enden, und daß einer der beiden Metallschichtbereiche (56) den Entladungsabschnitt (60) bildet.
  4. Zündelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsabschnitt (60) in einem zumindest teilweise von dem Gehäuse (12) begrenzten abgeschlossenen Hohlraum (70) angeordnet ist.
  5. Zündelement nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbeschichtung (52) an der Unterseite (50) des Trägerkörpers (26) mit Abstand gegenüberliegend ein das Gehäuse (12) verschließen-des Verschlußelement (64) angeordnet ist, durch das sich hindurch die an die Anschlußenden (48) angrenzenden Abschnitte der Anschlußelemente (28) erstrecken, wobei der Hohlraum (70) durch den Trägerkörper (26), das Verschlußelement (64) und das Gehäuse (12) begrenzt ist.
  6. Zündelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Zündsatz (20) an-liegende Oberseite (30) des Trägerkörpers (26) eine weitere Metallbeschichtung (32) mit einem mit beiden Anschlußelementen (28) verbundenen gemeinsamen Metallschichtbereich (34) aufweist, der zwei über einen die Zündbrücke (44) bildenden schmalen Metallschichtsteg (38) verbundene Teilbereiche (40) aufweist, die mit jeweils einem Anschlußelement (28) elektrisch verbunden sind, und daß der Metallschichtbereich (34) in einem Abstand (46) zum Gehäuse (12) endet, der größer ist als der Abstand (58) des Entladungsabschnitts (60) zum Gehäuse (12).
  7. Zündelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (46) des Metallschichtbereichs (34) der weiteren Metallbeschichtung (32) mindestens 1 1/2-mal so groß ist wie der Abstand (58) des Entladungsabschnitts (60) zum Gehäuse (12).
  8. Zündelement nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (46) des Metallschichtbereichs (34) der weiteren Metallbeschichtung (32) mindestens 1 1/2-mal so groß ist wie der jeweilige Abstand (58) der Metallschicht-Teilbereiche (56) der Metallbeschichtung (52) an der Unterseite (50) des Trägerkörpers (26) zum Gehäuse (12) und/oder dem einen oder den mehreren mit dem Gehäuse (12) elektrisch verbundenen Metallschichtbereichen dieser Metallbeschichtung (52).
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