EP3217141A1 - Efi-zündmodul und herstellungsverfahren - Google Patents

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EP3217141A1
EP3217141A1 EP17000328.9A EP17000328A EP3217141A1 EP 3217141 A1 EP3217141 A1 EP 3217141A1 EP 17000328 A EP17000328 A EP 17000328A EP 3217141 A1 EP3217141 A1 EP 3217141A1
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EP
European Patent Office
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flight
ignition module
efi
climate
time
Prior art date
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Granted
Application number
EP17000328.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3217141B1 (de
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Dominik Clement
Norbert Stelte
Arno Hahma
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Diehl Defence GmbH and Co KG
Original Assignee
Diehl Defence GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to PL17000328T priority Critical patent/PL3217141T3/pl
Publication of EP3217141A1 publication Critical patent/EP3217141A1/de
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Publication of EP3217141B1 publication Critical patent/EP3217141B1/de
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    • 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
    • F42B3/103—Mounting initiator heads in initiators; Sealing-plugs
    • 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
    • F42B3/11—Initiators therefor characterised by the material used, e.g. for initiator case or electric leads
    • 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
    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/125—Bridge initiators characterised by the configuration of the bridge initiator case
    • 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
    • F42B3/195—Manufacture
    • 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
    • F42B3/195—Manufacture
    • F42B3/198—Manufacture of electric initiator heads e.g., testing, machines

Definitions

  • the invention relates to an EFI ignition module (Exploding Foil Initiator) and a method for producing an EFI ignition module.
  • EFI ignition modules are generally known to the person skilled in the art: An EFI ignition module contains a flying element that can be moved along a route to a reaction element in order to trigger the reaction element in mutual contact. The route is contained in a flight chamber.
  • the EFI ignition module is used for direct initiation of the reaction element, in particular an explosive.
  • the bridge conductor is evaporated and the flying element ("flyer"), in particular an adjacent foil, in a flight chamber, in particular a housing, accelerates toward the reaction element.
  • the impact of the flight element on the reaction element causes its release, in particular its explosive ignition.
  • the flight element is accelerated within the flight chamber, in particular a cylindrical cavity.
  • Such EFI ignition module is for example from the DE 10 2014 010 179 B3 known.
  • the flight element is a flyer that is blasted out of a film and thereby accelerated toward the reaction element. Here he puts the flight back.
  • the flight chamber is (as seen in the direction of flight) at the rear of a detonator plate, front of the reaction element and circumferentially bounded by the wall of a bore in a barrel.
  • EFIs are known which are ignited with a voltage of approximately 2.3 kV.
  • the object of the invention is to provide an improved EFI ignition module.
  • an EFI ignition module contains a reaction element and a flight element, which is movable along a flight path to the reaction element to trigger this in mutual contact.
  • the EFI ignition module also includes a flight chamber containing the flight path.
  • the flight chamber is hermetically sealed to its environment from a time of manufacture.
  • the flight chamber contains a specifiable climate starting from a climatic time. The climate time coincides either with the time of production or lies after the production time.
  • the term "from the time of manufacture / climate time point" means that the corresponding statements are to apply at least for a specified period of time, eg. B. for a specified durability or a specified life of the EFI ignition module. In particular, such durability or lifetimes are selected in the range of several years or one or more decades.
  • the EFI ignition module has an electrically activatable ignition bridge, which accelerates the flying element when it is activated.
  • the EFI ignition module also contains a foil, from which a flyer can be punched out as a flying element by activation of the ignition bridge.
  • the hermetic sealing is carried out in particular by laser welding.
  • the flight chamber is filled with known EFI ignition modules with the ambient air of the manufacturing plant in which the EFI ignition module was made.
  • EFI ignition module For a sudden evaporation of the bridge conductor and thus a high acceleration of the flight element, a high ignition voltage of several 1000 V with low internal resistance of the voltage source, in particular a capacitor used.
  • the invention is therefore based on the idea of reducing the ignition voltage in order thereby to be able to save volume, weight and costs for the voltage source or to be able to use alternative voltage sources, in particular semiconductor switches.
  • the energy input also reduced by the reduced voltage, initially there is less acceleration of the ignition element and thus no reliable ignition of the reaction element (in particular explosive), in particular if insensitive explosive is used as the explosive for the reaction element.
  • the invention is further based on the idea of eliminating or reducing the acceleration of the flight element inhibiting air entrapment in the flight chamber.
  • the inclusion of air acts on the acceleration of the ignition element inhibiting by the inertial mass of trapped air and the flow resistance of the flight element and the air pressure build-up between flight element and reaction element, which is in idealized geometry of plane-parallel plates inversely proportional to the distance between the starting position and end position of the flight element and thus could become arbitrarily large in the final phase of the approach of the flight element to the reaction element. The movement of the flight element would therefore have to come to a standstill and to repent.
  • the energy input into the reaction element is due to the local pressure and temperature increase of a shock wave. Not only the impact of the flight element itself, but also the compression of the trapped air contribute to their generation. However, without the trapped, dampening air, the shock wave reaches a higher amplitude and thus results in greater ignition safety.
  • a specifiable climate is created in the flight chamber.
  • Predeterminable is the medium present in the flight chamber and its quantity or pressure.
  • predeterminable flight characteristics for the flight element can be created and thus the utilization of the ignition energy or acceleration of the flight element can be improved. This leads to more energy input into the reaction element upon impact of the flight element. For still safe ignition, therefore, the acceleration or the energy input into the flight element can be reduced.
  • the predetermined climate is a different climate from ambient air.
  • the flight characteristics of the flight element can be improved compared to a filling of the chamber with ambient air.
  • the "ambient air” is conventional air of the earth's atmosphere with the respective air pressure at the production location or the manufacturing environment. Air composition and pressure may vary depending on the location of production.
  • the climate is vacuum. Vacuuming the flight chamber eliminates any media resistance that an otherwise trapped medium would oppose to the flight element in the usual way (a remainder of media is typically still included). In particular, when hermetically sealed by laser welding a vacuuming of the installation space (flight chamber, etc.) is advantageous.
  • the climate is a filling of the flight chamber with a light gas, in particular helium.
  • a light gas has a lower flow resistance for the flight element compared to trapped terrestrial air.
  • the EFI ignition module includes a climate element generating and / or maintaining the climate in the flight chamber.
  • the climate is so -. B. starting from enclosed in the hermetic sealing ambient air - generated by the climate-generating element or the desired climate - z. B. during the above life of the EFI ignition module - maintained.
  • the climate element is in particular a so-called “getter” (see below).
  • the climate element is contained in the flight chamber.
  • the EFI ignition module has a climate chamber, which communicates with the flight chamber, in particular via a connection channel.
  • the climate element is then arranged in the connecting channel and / or the climatic chamber.
  • the connecting channel and / or the flight chamber are hermetically sealed together with the flight chamber from the time of manufacture, so are hermetically sealed at or before the time of manufacture.
  • more room for the climate is available and the climate element does not interfere with the flight of the flight element along the flight path in the flight chamber.
  • the air conditioning element is a vacuuming element.
  • the climate element contains a nitrogen and / or oxygen and / or water-binding and / or adsorbing substance.
  • the binding or adsorption of these substances is particularly suitable for producing a favorable for an effective flight of the flight element climate.
  • the substance contains an alkali metal and / or alkaline earth metal, in particular lithium and / or barium. These substances are particularly effective for the purpose mentioned.
  • the object of the invention is also achieved by a method according to claim 11 for producing an EFI ignition module, wherein the EFI ignition module includes a flight chamber, which in turn contains a flight path.
  • the EFI ignition module also includes a flight element that is movable along the flight path.
  • the flight chamber is hermetically sealed from its environment at a time of manufacture.
  • a specifiable climate is generated in the flight chamber from a climatic time. As the climatic time, a time is selected that coincides with the time of manufacture or after the time of manufacture.
  • an EFI ignition module according to the invention is produced.
  • the flight chamber in particular at the time of manufacture, is vacuumed. This means that there is a vacuum in the flight chamber and possibly in the connecting channel and the climatic chamber during the hermetic closing.
  • the flight chamber etc. must then be hermetically sealed without additional measures in order to conserve the relevant climate in the flight chamber.
  • the flight chamber - possibly together with climatic chamber and / or connecting channel -, in particular the entire EFI ignition module, heated between the production time and the Klimazeittician to a reaction temperature, in particular to a reaction temperature of a contained in the EFI ignition module climate element.
  • the heating takes place during a whole period from the manufacturing to the climatic time.
  • a climate element is introduced into the EFI ignition module using a protective atmosphere.
  • the introduction takes place in particular before or at the time of manufacture.
  • the protective atmosphere consists here before or at the time of manufacture. So z. B. climate elements are manipulated without these come into contact with ambient air.
  • a less effective alternative to vacuuming is to fill the EFI with a light gas, e.g. B. helium, in the production.
  • a light gas e.g. B. helium
  • the inertial mass and the flow resistance are reduced to air and thus less inhibit the acceleration of the flight element.
  • a light gas is filled into the installation space (flight chamber, etc.), which reduces the decelerating effect on the flying element (flyer).
  • the gas can diffuse out and air gases can diffuse, so that in this case, a binding of air gases makes sense.
  • the filling with light gas compared to the vacuum can have manufacturing advantages and also increase the service life, since the light gas hinders the penetration of air components. Due to the shorter time coupling of a higher amplitude, there is a higher probability of initiation.
  • LVEFIs Low Voltage EFI, Low Voltage EFI
  • the transfer of the energy of the flying element is improved in the form of a shock wave to the reaction element.
  • FIG. 1 shows an EFI ignition module 2 with a reaction element 4, here an explosive, and a flight element 6 (in FIG. 1 hatched), along a route 8 (in FIG. 1 indicated by an arrow) is movable towards the reaction element 4 to trigger this in mutual contact.
  • the EFI ignition module 2 also includes a flight chamber 10 containing the flight path 8.
  • the flying element 6 is a "flyer" which is blasted out of a film 7 and thereby accelerated in the direction of the reaction element 4. The blasting takes place by abrupt application of a voltage to an electrical bridge 9 of a bridge conductor 11, which then evaporates.
  • the reaction element 4 may comprise an explosive, in particular a secondary explosive, in particular an insensitive explosive.
  • the reaction element 4 may comprise an assembly to be welded of at least two layers of identical or different metals or alloys. These metals or alloys may include alkali and / or alkaline earth metals, in particular lithium and / or barium.
  • FIG. 2 shows a time axis on which the time t is entered.
  • the flight chamber 10 is hermetically sealed with respect to its surroundings 12.
  • the flight chamber 10 contains a specifiable, here of ambient air 14 different, climate K.
  • the climate time tK is after the production time tF.
  • the flight chamber 10 is not yet hermetically sealed, and therefore an exchange of ambient air 14 or of the prevailing climate in the environment 12 takes place between it and the environment 12.
  • FIG. 1 shows that in an alternative embodiment of the EFI ignition module 2 in the flight chamber 10 a climate K generating and / or maintaining the climate element 16 is included.
  • FIG. 1 shows a further alternative embodiment of an EFI ignition module 2, in which the flight chamber on the right side in the figure, as indicated by dashed lines, is not closed, but opens into a connecting channel 18, which leads to a climatic chamber 20.
  • climate chamber 20, connecting channel 18 and flight chamber 10 communicate with each other, so that in this essentially the same climate K prevails.
  • the climate element 16 is then present alternatively or additionally to the climatic chamber 20 and / or the connecting channel 18.
  • At least the flight chamber 10, in the presence also the connecting channel 18 and the climatic chamber 20, in particular the entire EFI ignition module 2, are heated to a reaction temperature TR between the time of manufacture tF and the climatic time tK, in particular during the entire duration from tF to tK.
  • the reaction temperature TR is thus higher than the temperature prevailing in the environment 12.
  • reaction temperature TR is one in which the climate element 16 has a desired reactivity to produce or maintain the climate K.
  • the climate element 16 is introduced into the EFI ignition module 2 using a protective atmosphere.
  • a protective atmosphere deviating from the usual atmosphere or ambient air, with which the climate element 16 ideally does not react, or reacts only slightly.

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Abstract

Bei einem EFI-Zündmodul (2) mit einem Reaktionselement (4), und mit einem Flugelement (6), das entlang einer Flugstrecke (8) zum Reaktionselement (4) hin bewegbar ist, um dieses bei gegenseitigem Kontakt auszulösen, und mit einer die Flugstrecke (8) enthaltenden Flugkammer (10), ist die Flugkammer (10) gegenüber ihrer Umgebung (12) ab einem Fertigungszeitpunkt (tF) hermetisch abgeschlossen und enthält die Flugkammer (10) ab einem Klimazeitpunkt (tK) ein vorgebbares Klima (K), wobei der Klimazeitpunkt (tK) mit dem Fertigungszeitpunkt (tF) zusammenfällt oder nach dem Fertigungszeitpunkt (tF) liegt. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines EFI-Zündmoduls (2) wird die Flugkammer (10) gegenüber ihrer Umgebung (12) an einem Fertigungszeitpunkt (tF) hermetisch abgeschlossen und in der Flugkammer (10) ab einem Klimazeitpunkt (tK) ein vorgebbares Klima (K) erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein EFI-Zündmodul (Exploding Foil Initiator) und ein Verfahren zur Herstellung eines EFI-Zündmoduls.
  • EFI Zündmodule sind dem Fachmann allgemein bzw. prinzipiell bekannt: Ein EFI-Zündmodul enthält ein Flugelement, das entlang einer Flugstrecke zu einem Reaktionselement hin bewegbar ist, um bei gegenseitigem Kontakt das Reaktionselement auszulösen. Die Flugstrecke ist in einer Flugkammer enthalten.
  • Das EFI-Zündmodul dient der direkten Initiierung des Reaktionselements, insbesondere eines Explosivstoffs. Dabei wird bei schlagartiger Anlegung einer Spannung an eine elektrische Brücke der Brückenleiter verdampft und das Flugelement ("Flyer"), insbesondere eine anliegende Folie, in einer Flugkammer, insbesondere einem Gehäuse, auf das Reaktionselement zu beschleunigt. Der Aufschlag des Flugelements auf das Reaktionselement bewirkt dessen Auslösung, insbesondere dessen explosive Zündung. Das Flugelement wird innerhalb der Flugkammer, insbesondere eines zylinderförmigen Hohlraums, beschleunigt.
  • Ein derartiges EFI-Zündmodul ist beispielsweise aus der DE 10 2014 010 179 B3 bekannt. Das Flugelement ist ein Flyer, der aus einer Folie herausgesprengt und dadurch in Richtung zum Reaktionselement hin beschleunigt wird. Hierbei legt er die Flugstrecke zurück. Die Flugkammer wird (in Flugrichtung gesehen) rückseitig von einer Zünderplatine, vorderseitig vom Reaktionselement und in Umfangsrichtung von der Wand einer Bohrung in einem Barrel begrenzt.
  • Aus der Praxis sind EFIs bekannt, die mit einer Spannung von ca. 2,3 kV gezündet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes EFI-Zündmodul anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein EFI-Zündmodul gemäß Patentanspruch 1. Dieses enthält ein Reaktionselement und ein Flugelement, das entlang einer Flugstrecke zum Reaktionselement hin bewegbar ist, um dieses bei gegenseitigem Kontakt auszulösen. Das EFI-Zündmodul enthält auch eine die Flugstrecke enthaltende Flugkammer. Die Flugkammer ist gegenüber ihrer Umgebung ab einem Fertigungszeitpunkt hermetisch abgeschlossen. Die Flugkammer enthält ab einem Klimazeitpunkt ein vorgebbares Klima. Der Klimazeitpunkt fällt entweder mit dem Fertigungszeitpunkt zusammen oder liegt nach dem Fertigungszeitpunkt.
  • Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung, sowie den beigefügten Figuren.
  • Der Ausdruck "ab dem Fertigungszeitpunkt/Klimazeitpunkt" bedeutet, dass die entsprechenden Aussagen zumindest für eine spezifizierte Zeitdauer gelten sollen, z. B. für eine angebbare Haltbarkeitsdauer bzw. eine spezifizierte Lebensdauer des EFI-Zündmoduls. Insbesondere sind derartige Haltbarkeits- oder Lebensdauern im Bereich von mehreren Jahren oder ein oder mehreren Jahrzehnten gewählt.
  • Das EFI-Zündmodul weist insbesondere eine elektrisch aktivierbare Zündbrücke auf, die bei ihrer Aktivierung das Flugelement beschleunigt. Insbesondere enthält das EFI-Zündmodul auch eine Folie, aus der durch Aktivierung der Zündbrücke ein Flyer als Flugelement ausstanzbar ist.
  • Das hermetische Abschließen erfolgt insbesondere durch Laserschweißen.
    • Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen und Überlegungen:
  • Die Flugkammer ist bei bekannten EFI-Zündmodulen mit der Umgebungsluft der Fertigungsanlage, in welcher das EFI-Zündmodul hergestellt wurde, gefüllt. Für eine schlagartige Verdampfung des Brückenleiters und damit eine hohe Beschleunigung des Flugelements wird eine hohe Zündspannung von mehreren 1000 V bei geringem Innenwiderstand der Spannungsquelle, insbesondere einem Kondensator, verwendet.
  • Die Erfindung beruht daher auf der Idee, die Zündspannung zu verringern, um dadurch Volumen, Gewicht und Kosten für die Spannungsquelle einsparen zu können oder alternative Spannungsquellen, insbesondere Halbleiterschalter, einsetzen zu können. Mit dem durch die reduzierte Spannung ebenfalls reduzierten Energieeintrag ergibt sich zunächst allerdings eine geringere Beschleunigung des Zündelements und damit keine sichere Zündung des Reaktionselements (insbesondere Explosivstoffs) mehr, insbesondere bei Verwendung von insensitivem Sprengstoff als Explosivstoff für das Reaktionselement.
  • Die Erfindung beruht weiterhin auf der Idee, den die Beschleunigung des Flugelements hemmenden Lufteinschluss in der Flugkammer zu beseitigen oder zu reduzieren. Der Lufteinschluss wirkt auf die Beschleunigung des Zündelements hemmend durch die träge Masse der eingeschlossenen Luft und den Strömungswiderstand beim Umfließen des Flugelements und den Luftdruckaufbau zwischen Flugelement und Reaktionselement, der bei idealisierter Geometrie planparalleler Platten umgekehrt proportional zur Distanz zwischen Startposition und Endposition des Flugelements ist und damit in der Endphase der Annäherung des Flugelements an das Reaktionselement beliebig groß werden könnte. Die Bewegung des Flugelements müsste damit also zum Stillstand und zur Umkehr kommen. In der Praxis wird dies nicht geschehen, da das Flugelement gekrümmt ist und flexibel auf Strömungskräfte reagiert, auf mikroskopischer Ebene auch keine idealisierte Geometrie vorliegt und viele weitere Einflussgrößen für den Erstkontakt zwischen Flugelement und Reaktionselement eine Rolle spielen. Schließlich wird zunächst nur ein lokaler oder multilokaler Kontakt zwischen Flugelement und Reaktionselement erfolgen und Luft seitlich verdrängt werden, was durch die hohe Geschwindigkeit der Annäherung des Flugelements an das Reaktionselement jedoch erschwert wird. Der Lufteinschluss wirkt somit in jedem Fall als starkes Hemmnis und reduziert die von dem Flugelement oder Teilen des Flugelements erreichbare Endgeschwindigkeit. Wie stark die Endgeschwindigkeit abgesenkt wird, ist abhängig von der konkreten geometrischen Anordnung, der Einhaltung von Toleranzen sowie der Parameter der verwendeten Materialien. Letztlich erfolgt der Energieeintrag in das Reaktionselement jedoch durch die lokale Druck- und Temperaturerhöhung einer Stoßwelle. Zu deren Generierung trägt nicht nur der Aufschlag des Flugelements selbst, sondern auch die Kompression der eingeschlossenen Luft bei. Ohne die eingeschlossene, dämpfend wirkende Luft erreicht die Stoßwelle aber eine höhere Amplitude und damit ergibt sich eine größere Zündsicherheit.
  • Gemäß der Erfindung wird daher ein vorgebbares Klima in der Flugkammer geschaffen. Vorgebbar ist das in der Flugkammer vorhandene Medium sowie dessen Menge bzw. Druck. Hierdurch können vorgebbare Flugeigenschaften für das Flugelement geschaffen werden und so die Ausnutzung der Zündenergie bzw. Beschleunigung des Flugelements verbessert werden. Dies führt zu mehr Energieeintrag in das Reaktionselement bei Auftreffen des Flugelements. Zur immer noch sicheren Zündung kann daher die Beschleunigung bzw. der Energieeintrag in das Flugelement reduziert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das vorgebbare Klima ein von Umgebungsluft verschiedenes Klima. Somit können die Flugeigenschaften des Flugelements gegenüber einer Füllung der Kammer mit Umgebungsluft verbessert werden. Die "Umgebungsluft" ist im Sinne der Erfindung herkömmliche Luft der Erdatmosphäre mit dem jeweiligen Luftdruck am Fertigungsort bzw. der Fertigungsumgebung. Eventuell sind Luftzusammensetzung und Luftdruck je nach Fertigungsort unterschiedlich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klima Vakuum. Eine Vakuumierung der Flugkammer beseitigt im üblichen Rahmen (ein Rest von Medium ist in der Regel weiterhin enthalten) jeglichen Medienwiderstand, den ein ansonsten eingeschlossenes Medium dem Flugelement entgegensetzen würde. Insbesondere beim hermetischen Abschließen durch Laserschweißen ist eine Vakuumierung des Bauraums (Flugkammer etc.) vorteilhaft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klima eine Befüllung der Flugkammer mit einem leichten Gas, insbesondere Helium. Ein leichtes Gas weist gegenüber eingeschlossener irdischer Luft einen geringeren Strömungswiderstand für das Flugelement auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das EFI-Zündmodul ein das Klima in der Flugkammer erzeugendes und/oder aufrechterhaltendes Klimaelement. Das Klima wird also - z. B. ausgehend von beim hermetischen Abschließen enthaltener Umgebungsluft - durch das klimaerzeugende Element erzeugt oder das gewünschte Klima - z. B. während der o. g. Lebensdauer des EFI-Zündmoduls - aufrecht erhalten. Das Klimaelement ist insbesondere ein sogenannter "Getter" (siehe unten).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klimaelement in der Flugkammer enthalten. Alternativ oder zusätzlich weist das EFI-Zündmodul eine Klimakammer auf, welche - insbesondere über einen Verbindungskanal - mit der Flugkammer kommuniziert. Das Klimaelement ist dann im Verbindungskanal und/oder der Klimakammer angeordnet. Im Falle von deren Vorhandensein sind auch der Verbindungskanal und/oder die Flugkammer ab dem Fertigungszeitpunkt hermetisch zusammen mit der Flugkammer abgeschlossen, werden also am oder vor dem Fertigungszeitpunkt hermetisch mit verschlossen. Somit steht mehr Raum für das Klima zur Verfügung und das Klimaelement stört den Flug des Flugelements entlang der Flugstrecke in der Flugkammer nicht.
  • In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist das Klimaelement ein vakuumierendes Element. Somit steht eine einfache Möglichkeit zur Schaffung oder Aufrechterhaltung eines Vakuums zur Verfügung.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält das Klimaelement eine Stickstoff und/oder Sauerstoff und/oder Wasser bindende und/oder adsorbierende Substanz. Die Bindung oder Adsorption dieser Stoffe eignet sich besonders zur Herstellung eines für einen effektiven Flug des Flugelements günstigen Klimas.
  • In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält die Substanz ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall, insbesondere Lithium und/oder Barium. Diese Stoffe sind für den genannten Zweck besonders wirksam.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 11 zur Herstellung eines EFI-Zündmoduls, wobei das EFI-Zündmodul eine Flugkammer enthält, die wiederum eine Flugstrecke enthält. Das EFI-Zündmodul enthält außerdem ein Flugelement, das entlang der Flugstrecke bewegbar ist. Gemäß dem Verfahren wird die Flugkammer gegenüber ihrer Umgebung an einem Fertigungszeitpunkt hermetisch abgeschlossen. Außerdem wird in der Flugkammer ab einem Klimazeitpunkt ein vorgebbares Klima erzeugt. Als Klimazeitpunkt wird ein Zeitpunkt gewählt, der mit dem Fertigungszeitpunkt zusammenfällt oder nach dem Fertigungszeitpunkt liegt.
  • Das Verfahren und dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen EFI-Zündmodul erläutert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher ein EFI-Zündmodul gemäß der Erfindung, wie es oben erläutert wurde, hergestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Flugkammer, insbesondere zum Fertigungszeitpunkt, vakuumiert. Dies bedeutet, dass während des hermetischen Verschließens Vakuum in der Flugkammer und gegebenenfalls in dem Verbindungskanal und der Klimakammer herrscht. Die Flugkammer etc. muss dann ohne zusätzliche Maßnahmen nur noch hermetisch verschlossen werden, um das betreffende Klima in der Flugkammer zu konservieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Flugkammer - ggf. zusammen mit Klimakammer und/oder Verbindungskanal -, insbesondere das gesamte EFI-Zündmodul, zwischen dem Fertigungszeitpunkt und dem Klimazeitpunkt auf eine Reaktionstemperatur erwärmt, insbesondere auf eine Reaktionstemperatur eines im EFI-Zündmodul enthaltenen Klimaelements. Insbesondere erfolgt die Erwärmung während einer gesamten Dauer vom Fertigungs- bis zum Klimazeitpunkt. So können bestimmte Prozesse im Inneren der hermetisch abgeschlossenen Räume im Zündmodul verbessert bzw. beschleunigt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Klimaelement unter Verwendung einer Schutzatmosphäre in das EFI-Zündmodul eingebracht. Die Einbringung erfolgt insbesondere vor dem oder am Fertigungszeitpunkt. Die Schutzatmosphäre besteht hierbei vor dem oder am Fertigungszeitpunkt. So können z. B. Klimaelemente manipuliert werden, ohne dass diese mit Umgebungsluft in Berührung kommen.
  • Ausführungsformen der Erfindung, auch in Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen, gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen, werden wie folgt zusammengefasst:
    • Für die dauerhafte Beseitigung (ab dem oben genannten Zeitpunkt für die oben genannte Dauer) des herkömmlichen Lufteinschlusses in der Flugkammer etc. gibt es verschiedene Möglichkeiten: Möglich ist die Vakuumierung des EFI-Zündmoduls bei der Fertigung. Die Aufrechterhaltung eines Vakuums über Jahrzehnte ist jedoch nicht gesichert, da Umgebungsgase auch bei einer Verschweißung des EFI, die kurzfristig luftdicht ist, über große Lagerzeiträume eindiffundieren können. Als Gegenmaßnahme können Sauerstoff, Stickstoff und Wasser bindende oder adsorbierende Substanzen bei der Fertigung mit in das EFI eingebracht werden. Z. B. eignen sich alle Alkali- und Erdalkalimetalle zur Bindung von Sauerstoff und Wasser. Lithium und Barium eignen sich auch zur gleichzeitigen Bindung von Stickstoff. Unter der Bezeichnung "Getter" finden sich in der Fachliteratur zur Vakuumtechnik weitere geeignete Vorschläge. Getter werden eingesetzt, um Gasmoleküle zu binden und so nach der Fertigung einen reduzierten Druck im Bauraum (Flugkammer etc.) zu erzeugen. Wird die eingebrachte Menge dieser Substanzen entsprechend dem nach der Fertigung vorhandenen Lufteinschluss vergrößert, kann auf die Vakuumierung bei der Fertigung verzichtet werden. Je nach Reaktionsgeschwindigkeit der eingebrachten Substanzen ist dann eine Wartezeit zwischen Fertigung und Erreichen des gewünschten Klimas - insbesondere sollte dies bei der Auslieferung des EFI-Zündmoduls vorliegen - einzuhalten. Eine Temperaturerhöhung des EFI-Zündmoduls, wie bei der Lagerung, kann die Reaktionsgeschwindigkeit vergrößern und damit die Wartezeit verringern.
  • Eine weniger effektive Alternative zur Vakuumierung ist die Befüllung des EFI mit einem leichten Gas, z. B. Helium, bei der Fertigung. Die träge Masse und der Strömungswiderstand werden gegenüber Luft verringert und hemmen somit weniger die Beschleunigung des Flugelements. Statt Luft wird also ein leichtes Gas in den Bauraum (Flugkammer etc.) gefüllt, wodurch der abbremsende Effekt auf das Flugelement (Flyer) reduziert wird. Zu beachten ist, dass das Gas ausdiffundieren kann und Luftgase eindiffundieren können, sodass auch in diesem Fall eine Bindung von Luftgasen sinnvoll erscheint. Wenn man auf den Einsatz von Gettern verzichten will, kann die Befüllung mit leichtem Gas gegenüber der Vakuumierung fertigungstechnische Vorteile haben und auch die Standzeit erhöhen, da das leichte Gas das Eindringen von Luftkomponenten behindert. Durch die zeitlich kürzere Einkopplung einer höheren Amplitude besteht eine höhere Initiierungswahrscheinlichkeit. In Kombination mit geringeren Zündspannungen können auch LVEFIs (Low Voltage EFI, Niederspannungs-EFI) zuverlässig initiiert werden.
  • Gemäß Erfindung wird der Übertrag der Energie des Flugelements in Form einer Stoßwelle auf das Reaktionselement verbessert. Durch die Erfindung ist es ermöglicht, mit reduzierter Zündspannung zuverlässig zu zünden, gegebenenfalls sogar den enthaltenen Explosivstoff als Reaktionselement gegen einen günstigeren und unempfindlicheren auszutauschen.
  • Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
    • Figur 1 ein erfindungsgemäßes und erfindungsgemäß hergestelltes EFI-Zündmodul;
    • Figur 2 eine Zeitachse zur Darstellung verschiedener Zeitpunkte im Zusammenhang mit dem EFI-Zündmodul.
  • Figur 1 zeigt ein EFI-Zündmodul 2 mit einem Reaktionselement 4, hier einem Explosivstoff, und einem Flugelement 6 (in Figur 1 schraffiert dargestellt), das entlang einer Flugstrecke 8 (in Figur 1 angedeutet durch einen Pfeil) zum Reaktionselement 4 hin bewegbar ist, um diesen bei gegenseitigem Kontakt auszulösen. Das EFI-Zündmodul 2 enthält außerdem eine Flugkammer 10, welche die Flugstrecke 8 enthält. Das Flugelement 6 ist ein "Flyer", der aus einer Folie 7 herausgesprengt und dadurch in Richtung zum Reaktionselement 4 hin beschleunigt wird. Das Heraussprengen erfolgt durch schlagartige Anlegung einer Spannung an eine elektrische Brücke 9 eines Brückenleiters 11, die daraufhin verdampft.
  • Das Reaktionselement 4 kann einen Sprengstoff umfassen, insbesondere einen Sekundärsprengstoff, insbesondere einen insensitiven Sprengstoff. Das Reaktionselement 4 kann eine zu verschweißende Anordnung aus zumindest zwei Lagen gleicher oder unterschiedlicher Metalle oder Legierungen umfassen. Diese Metalle oder Legierungen können Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, insbesondere Lithium und/oder Barium umfassen.
  • Figur 2 zeigt eine Zeitachse, auf der die Zeit t eingetragen ist. Ab einem Fertigungszeitpunkt tF ist die Flugkammer 10 gegenüber ihrer Umgebung 12 hermetisch abgeschlossen. Ab einem Klimazeitpunkt tK enthält die Flugkammer 10 ein vorgebbares, hier von Umgebungsluft 14 verschiedenes, Klima K.
  • In Figur 2 liegt der Klimazeitpunkt tK nach dem Fertigungszeitpunkt tF. Vor dem Fertigungszeitpunkt tF ist also die Flugkammer 10 noch nicht hermetisch verschlossen, weshalb zwischen dieser und der Umgebung 12 ein Austausch von Umgebungsluft 14 bzw. des in der Umgebung 12 vorherrschenden Klimas stattfindet.
  • Figur 1 zeigt, dass in einer alternativen Ausführung des EFI-Zündmoduls 2 in der Flugkammer 10 ein das Klima K erzeugendes und/oder aufrechterhaltendes Klimaelement 16 enthalten ist.
  • Figur 1 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines EFI-Zündmoduls 2, bei der die Flugkammer an der in der Figur rechten Seite, wie gestrichelt angedeutet, nicht geschlossen ist, sondern in einen Verbindungskanal 18 mündet, der zu einer Klimakammer 20 führt. Klimakammer 20, Verbindungskanal 18 und Flugkammer 10 kommunizieren miteinander, sodass in diesen im Wesentlichen jeweils das gleiche Klima K herrscht.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist dann das Klimaelement 16 in alternativ oder zusätzlich der Klimakammer 20 und/oder dem Verbindungskanal 18 vorhanden.
  • Wenigstens die Flugkammer 10, bei Vorhandensein auch der Verbindungskanal 18 und die Klimakammer 20, insbesondere das gesamte EFI-Zündmodul 2, werden zwischen dem Fertigungszeitpunkt tF und dem Klimazeitpunkt tK, insbesondere während der gesamten Dauer von tF bis tK auf eine Reaktionstemperatur TR erwärmt. Die Reaktionstemperatur TR ist also höher der üblicherweise in der Umgebung 12 vorherrschenden Temperatur.
  • Insbesondere ist die Reaktionstemperatur TR eine solche, bei der das Klimaelement 16 eine erwünsche Reaktivität aufweist, um das Klima K zu erzeugen oder zu erhalten.
  • Alternativ wird das Klimaelement 16 unter Verwendung einer Schutzatmosphäre in das EFI-Zündmodul 2 eingebracht. In der Umgebung 12 herrscht also eine von der üblichen Atmosphäre bzw. Umgebungsluft abweichende Schutzatmosphäre, mit welcher das Klimaelement 16 idealerweise nicht oder nur wenig reagiert.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    EFI-Zündmodul
    4
    Reaktionselement
    6
    Flugelement
    7
    Folie
    8
    Flugstrecke
    9
    Brücke
    10
    Flugkammer
    11
    Brückenleiter
    12
    Umgebung
    14
    Umgebungsluft
    16
    Klimaelement
    18
    Verbindungskanal
    20
    Klimakammer
    K
    Klima
    t
    Zeit
    tF
    Fertigungszeitpunkt
    tK
    Klimazeitpunkt
    TR
    Reaktionstemperatur

Claims (15)

  1. EFI-Zündmodul (2)
    - mit einem Reaktionselement (4), und
    - mit einem Flugelement (6), das entlang einer Flugstrecke (8) zum Reaktionselement (4) hin bewegbar ist, um dieses bei gegenseitigem Kontakt auszulösen, und
    - mit einer die Flugstrecke (8) enthaltenden Flugkammer (10),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Flugkammer (10) gegenüber ihrer Umgebung (12) ab einem Fertigungszeitpunkt (tF) hermetisch abgeschlossen ist, und
    - die Flugkammer (10) ab einem Klimazeitpunkt (tK) ein vorgebbares Klima (K) enthält,
    - wobei der Klimazeitpunkt (tK) mit dem Fertigungszeitpunkt (tF) zusammenfällt oder nach dem Fertigungszeitpunkt (tF) liegt.
  2. EFI-Zündmodul (2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das vorgebbare Klima (K) ein von Umgebungsluft (14) verschiedenes Klima ist.
  3. EFI-Zündmodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Klima (K) Vakuum ist.
  4. EFI-Zündmodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Klima (K) eine Befüllung der Flugkammer (10) mit einem leichten Gas, insbesondere Helium, ist.
  5. EFI-Zündmodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das EFI-Zündmodul (2) ein das Klima (K) in der Flugkammer (10) erzeugendes und/oder aufrecht erhaltendes Klimaelement (16) enthält.
  6. EFI-Zündmodul (2) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das EFI-Zündmodul (2) eine - insbesondere über einen Verbindungskanal (18) - mit der Flugkammer (10) kommunizierende Klimakammer (20) enthält, worin das Klimaelement (16) angeordnet ist.
  7. EFI-Zündmodul (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Klimaelement (16) ein vakuumierendes Element ist.
  8. EFI-Zündmodul (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Klimaelement (16) eine Stickstoff und/oder Sauerstoff und/oder Wasser bindende und/oder adsorbierende Substanz enthält.
  9. EFI-Zündmodul (2) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Substanz ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall, insbesondere Lithium und/oder Barium enthält.
  10. EFI-Zündmodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Reaktionselement (4) ein Explosivstoff zur Zündung eines zweiten unempfindlicheren Explosivstoffs ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines EFI-Zündmoduls (2),
    - mit einer eine Flugstrecke (8) enthaltenden Flugkammer (10),
    - und mit einem Flugelement (6), das entlang der Flugstrecke (8) bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Flugkammer (10) gegenüber ihrer Umgebung (12) an einem Fertigungszeitpunkt (tF) hermetisch abgeschlossen wird, und
    - in der Flugkammer (10) ab einem Klimazeitpunkt (tK) ein vorgebbares Klima (K) erzeugt wird,
    - wobei als Klimazeitpunkt (tK) ein Zeitpunkt gewählt wird, der mit dem Fertigungszeitpunkt (tF) zusammenfällt oder nach dem Fertigungszeitpunkt (tF) liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein EFI-Zündmodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Flugkammer (10), insbesondere zum Fertigungszeitpunkt (tF), vakuumiert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest die Flugkammer (10), insbesondere das EFI-Zündmodul (2), zwischen dem Fertigungszeitpunkt (tF) und dem Klimazeitpunkt (tK), insbesondere während dieser Dauer, auf eine Reaktionstemperatur (TR) erwärmt wird, insbesondere auf eine Reaktionstemperatur eines im EFI-Zündmodul enthaltenen Klimaelements.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Klimaelement (16) unter Verwendung einer Schutzatmosphäre in das EFI-Zündmodul (2) eingebracht wird.
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