WO2000040920A1

WO2000040920A1 - Auslöseeinheit zur initiierung pyrotechnischer elemente mit zweiteiliger kapsel

Info

Publication number: WO2000040920A1
Application number: PCT/EP1999/010043
Authority: WO
Inventors: Wilhelm Bornheim; Friedrich Heinemeyer; Jan Petzold; Heinz Schäfer; Jürgen Zimmermann
Original assignee: Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechnik
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2000-07-13
Also published as: AU774137B2; US6655289B1; AU2537900A; CA2360091A1; SE518199C2; SE0102458D0; CA2360091C; SE0102458L

Abstract

Auslöseeinheiten zur Initiierung pyrotechnischer Elemente bestehen in der Regel aus einer Schalt- und Steuereinheit, einem Anzündmittel und einem Ladungskörper, wobei die Schalt- und Steuereinheit durch eine elektrische Ankopplung über eine Leitung getriggert wird, um die Zündung einzuleiten. Sowohl die Leitung zur elektrischen Ankopplung als auch die Abmessungen der in der Regel in einem IC-Gehäuse untergebrachten Schalt- und Steuereinheit erschweren die Konzeption und den automatischen Zusammenbau der Auslöseeinheiten. Erfindungsgemäss wird deshalb vorgeschlagen, dass die Schalt- und Steuereinheit (1) von einer ersten Hülse (2) umgeben ist, dass diese erste Hülse (2) mit einer zweiten Hülse (21) verbunden ist, die den Ladungskörper (23) enthält und dass in diese zweite Hülse (21) das Anzündmittel (19) taucht.

Description

Auslöseeinheit zur initiierung pyrotechnischer Elemente mit zweiteiliger Kapsel

Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinheit zur Initiierung pyrotechnischer Elemente entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Unter pyrotechnischen Elementen sind alle Elemente zu verstehen, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung, vorzugsweise in Verbindung mit codierten Signalen, einen pyrotechnischen Effekt auslösen, der eine erwünschte Wirkung hat, beispielsweise die Zündung einer Sprengladung oder die Auslösung des Gasgenerators eines Airbags oder Gurtstraffers. Somit gehören unter anderem Zünder, insbesondere Sprengzünder für zivile und Hochsicherheitsbereiche (Automotiv, Militär und Ölfeld), Zündelemente und Gasgeneratoren zu den pyrotechnischen Elementen.

Aus der EP 0 849 562 A2 sind elektronische Zünder bekannt, deren Zündleitungen handelsübliche Stecker aufweisen, beispielsweise DIN-Stecker, Klinken-Stecker, RCA-Stecker oder BNC-Stecker, mit denen die elektrische Verbindung zu den Anschlußleitungen anderer Zünder und der Zündmaschine hergestellt wird. Diese bekannten elektronischen Zünder besitzen jeweils eine Zündleitung von einer bestimmten Länge, die zuerst beispielsweise in einem Klinkenstecker endet. Von diesem Stecker geht eine weitere Leitung (Busleitung) aus, die in einer mit dem Klinkenstecker kompatiblen Steckbuchse endet. Stecker und Steckbuchse eines Zünders sind so verdrahtet, daß die einzelnen Pole beim Zusammenstecken miteinander kurzgeschlossen werden. Die Zünder werden mit in die Buchse gesteckten Steckern geliefert. Das soll vor unbeabsichtigter Zündung, insbesondere bei Fremdspannungseinwirkung und Hochfrequenz-Belastung, schützen. Vor dem Zusammenbau des Zünders muß die Zündleitung mit den angeschlossenen Steckern an die elektronische Schaltung des Zünders angelötet werden. Aus der DE-OS 28 24 568 sind elektrische Zünder bekannt, bei denen die Drähte der Zündleitung verdrillt in dem das Gehäuse des Zünders verschließenden Stopfen eingebettet sind. Dem Zünder ist eine bestimmte Länge der Zündleitung beigegeben. An diese Zündleitung kann bei Bedarf die Komponente einer Steckverbindung angeschlossen werden. So ausgestattete Zünder haben den Nachteil, daß die beigelegte Zündleitung mehr Raum und Gewicht beansprucht als der Zünder selbst.

Außerdem erschwert eine an das Anzündmittel, beispielsweise eine Anzündpille, beziehungsweise an das die elektronischen Bauteile enthaltende Hybrid bereits angeschlossene Zündleitung den Zusammenbau der Zünder. Vor dem Zusammenbau der bekannten Zünder muß die Zündleitung an das Hybrid oder die Anzündpille angelötet oder geschweißt werden. An diesen, in den Abmessungen kleinen Teilen hängt an den biegeschlaffen Drähten die in Volumen und Masse wesentlich größere, aufgewickelte Zündleitung, wodurch der manuelle Zusammenbau der Komponenten der Zünder erschwert und der maschinelle Zusammenbau aufwendig wird und lange Taktzeiten aufweist.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auslöseeinheit zur Initiierung pyrotechnischer Elemente vorzustellen, die rationell herstellbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.

Die erfindungsgemäße Auslöseeinheit zur Initiierung pyrotechnischer Elemente ist aus zwei Hülsen zusammengesetzt. Die erste Hülse umschließt eine Schalt- und Steuereinheit, beispielsweise bei einem Rohzünder das sogenannte Hybrid. Das Hybrid umfaßt unter anderem die elektronischen Schaltungen zur Adressierung eines Zünders und gegebenenfalls zur Festlegung des Zündzeitpunkts. Mit dieser ersten Hülse ist eine zweite Hülse verbunden, die den Ladungskörper enthält. Das ist beispielsweise bei einem Sprengzünder die mit dem Initialzündstoff geladene Sprengkapsel oder bei einem Gurtstraffer die Treibladung zur Gaserzeugung. In diese zweite Hülse taucht das mit der Schalt- und Steuereinheit verbundene Anzündmittel hinein, das nicht von der ersten Hülse umgeben wird. Die Schalt- und Steuereinheit kann aus einer Leiterplatte bestehen, auf der empfindliche elektronische Bauteile angeordnet sind. Dadurch, daß die Schalt- und Steuereinheit entsprechend der Erfindung von einer stabilen Hülse umgeben ist, wird es auch für den maschinellen Zusammenbau einer Auslöseeinheit durch automatische Handhabungs- und Beschickungsmaschinen ohne Gefährdung der elektronischen Bauteile handhabbar. Außerdem ist die Lagerung und die Weiterverarbeitung aufgrund der kompakten Form einfach und kostengünstig.

Da die Schalt- und Steuereinheit von einer eigenen Hülse umgeben ist, braucht bei dem Durchmesser dieser Hülse keine Rücksicht auf den Durchmesser der Hülse für den Ladungskörper genommen werden. Das ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Schalt- und Steuereinheit in einem IC-Gehäuse untergebracht ist oder beispielsweise großvolumige Kondensatoren verwendet werden, deren Abmessungen den Durchmesser der Hülse des Ladungskörpers übersteigen. In diesem Fall kann der Durchmesser der Hülse für die Schalt- und Steuereinheit größer sein als der Durchmesser der Hülse für den Ladungskörper.

Dadurch, daß der Ladungskörper und die Schalt- und Steuereinheit voneinander getrennt in jeweils eigenen Hülsen angeordnet sind, ist es außerdem möglich, die Schalt- und Steuereinheit mit einer Hülse zu umgeben, die eine wesentlich größere Wandstärke aufweist als die Hülse des Ladungskörpers, beispielsweise der Sprengkapsel eines Zünders. Durch diese Ausstattung sind die empfindlichen elektronischen Bauteile der Schalt- und Steuereinheit nicht nur gegen Beschädigungen während der Handhabung beim maschinellen Zusammenbau geschützt, sondern auch gegen die Einflüsse, welchen die Auslöseeinheiten bei ihrem Einsatz ausgesetzt sind. Beispielsweise bei Sprengzündern, insbesondere dann, wenn bei Sprengung mit Zeitintervallen von detonierenden Zündern auf die noch nicht gezündeten Zünder starke dynamische Druck-, Schock und/oder Stoßbelastungen ausgeübt werden, ist das sogenannte Hybrid, die Schalt- und Steuereinheit zur Zünderadressierung und zur Festlegung der Zündzeitpunkts vor diesen Druckeinwirkungen und Stoßeinwirkungen aufgrund der größeren Wandstärke der Hülse vor vorzeitigem Ausfall geschützt. Die Wandstärke und insbesondere der Werkstoff der Hülse können auf den jeweiligen Belastungsfall abgestimmt werden. Damit ein elektronischer Zünder, insbesondere beim Intervallsprengen, optimal gegen die Auswirkungen vorausgehender Zünderexplosionen geschützt ist, kann durch die Wahl der Werkstoffe, beispielsweise Stahl, Messing oder Kupfer, eine Beschädigung des Hybrids durch Druck- und Schockeinwirkungen bestmöglich vermieden werden. Um insbesondere beim Intervallsprengen den Einwirkungen des Drucks optimal widerstehen zu können, sollte die erste Hülse einer dynamischen Druckbelastung von mindestens 100 MPa verformungslos widerstehen. Gesonderte Schutzmaßnahmen, wie sie bei bekannten Zündern eingesetzt werden, beispielsweise das Anbringen von Verstärkungs- beziehungsweise Schutzrohren über den empfindlichen Teil der Elektronik, erübrigen sich.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung soll die Schalt- und Steuereinheit in der ersten Hülse in einem ausgehärteten, nichtmetallischen Werkstoff eingebettet sein. Dieses kann in einem vorgeschalteten, separaten Fertigungsschritt erfolgen, oder, wenn die Schalt- und Steuereinheit in die erste Hülse eingeschoben worden ist, kann sie beispielsweise mit einem Kunststoff umspritzt werden, vorzugsweise Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan (PU) oder aber mit Polyamiden (PA). Ein Vergießen, vorzugsweise mit Epoxidharzen, ist ebenfalls möglich. Durch das Umspritzen oder Vergießen wird die Schalt- und Steuereinheit nicht nur in ihrer Lage fixiert. Die erste Hülse erfährt durch das vollständige Ausfüllen mit dem entsprechenden Werkstoff eine zusätzliche elastische Steifigkeit gegen äußere Druck- und Schockeinwirkungen-

Die Anschlußkontakte der Schalt- und Steuereinheit sind an beiden Enden der ersten Hülse aus dieser herausgeführt, so daß die elektrische Ankopplung zur Zündung über einen Anschluß an die Zündleitung, beispielsweise mittels Stecker und Steckbuchse, und an das Anzündmittel, beispielsweise eine Zündpille, möglich ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der die Schalt- und Steuereinheit umgebende Werkstoff mindestens an der dem Ladungskörper, beispielsweise einer Sprengkapsel, zugewandten Seite aus der ersten Hülse in Form eines Stopfens herausragen. Dieser Stopfen soll so geformt sein, daß er als Verschluß- und Befestigungselement in die zweite Hülse einführbar ist. Beim maschinellen Zusammenbau der Auslöseeinheit, beispielsweise eines elektronischen Zünders, kann die erste Hülse mit dem Stopfen in die zweite Hülse mit dem Ladungskörper, beispielsweise eine mit Initialsprengstoff geladene Sprengkapsel, eingeführt werden. Dann kann zwischen der ersten und zweiten Hülse eine Verbindung hergestellt werden, beispielsweise durch Verkleben des Stopfens mit der zweiten Hülse oder eine formschlüssige Verbindung durch mechanische Verformung der zweiten Hülse, beispielsweise durch Anwürgen, Vernocken oder Crimpen. Der Stopfen, der aus der ersten Hülse herausragend in die zweite Hülse hineinreicht, unterstützt die Verbindung der beiden Hülsen und gibt der Verbindungsstelle eine entsprechende mechanische Steifigkeit. Weiterhin kann er dazu dienen, die zweite Hülse insbesondere feuchtigkeitsdicht zu verschließen.

Die erste und die zweite Hülse können formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei die Art der Verbindung von den Werkstoffen der beiden Hülsen, der zu erwartenden Belastung während ihres Einsatzes sowie der Handhabung bei der Zusammenführung der beiden Hülsen beim Zusammenbau abhängt.

Anstatt die Leitung zur elektrischen Ankopplung, beispielsweise eine Zündleitung, direkt an die aus der ersten Hülse herausragenden Anschlüsse der Schalt- und Steuereinheit anzulöten, kann auch die erste Hülse an ihrem freien Ende das Kupplungsteil einer Steckverbindung zwischen der Auslöseeinheit und der Leitung zur elektrischen Ankopplung, der Zündleitung, tragen. Dadurch trägt die Auslöseeinheit keine Leitung mehr, die mit ihr fest verbunden ist. Ein Rohzünder beispielsweise wird dadurch in seinen Abmessungen sehr kompakt und kann besonders gut maschinell bestückt, mit der zweiten Hülse, mit der Sprengkapsel, verbunden und danach verpackt werden.

Als Werkstoff für den Kupplungsteil eignen sich insbesondere Werkstoffe, mit denen die Schalt- und Steuereinheit in der ersten Hülse umspritzt oder umgössen ist. Der Werkstoff, mit dem die erste Hülse ausgefüllt ist, kann dann am freien Ende der Hülse entweder die Form einer Steckbuchse oder eines Steckers einnehmen. In der Festlegung auf das Kupplungsteil an der Auslöseeinheit erfolgt automatisch eine Festlegung darauf, mit welchem Kupplungsteil die Leitung zur elektrischen Ankopplung, die Zündleitung, ausgestattet werden muß.

Statt aus dem Werkstoff, in dem die Schalt- und Steuereinheit eingebettet ist, ein Kupplungsteil einer Steckverbindung zu formen, kann auch die erste Hülse an ihrem dem Ladungskörper, bei einem Zünder der Sprengkapsel, abgewandten Ende als Kupplungsteil ausgebildet sein. So kann die Hülse beispielsweise über den die Hülse füllenden zylinderförmigen Körper mit der Schalt- und Steuereinheit hinausragen und eine Steckbuchse bilden. Zur Fixierung des Steckers der Leitung können Öffnungen in der Hülsenwand vorgesehen sein, in die Sporne am Stecker einrasten. Auch andere bekannte, die Steckverbindung sichernde Elemente können vorgesehen sein. Der Vorteil dieser Steckverbindung ist die hohe Stabilität und der Schutz gegen Verbiegen und insbesondere gegen Abknicken während des Einsatzes der Auslöseeinheit, insbesondere der Zünder.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Kupplungsteile der Steckverbindung jeweils mit einer Orientierungshilfe ausgestattet, so daß eine Verbindung der Kupplungsteile nur in einer Orientierung möglich ist. Dadurch soll verhindert werden, daß beim Anschluß der Leitung zur elektrischen Ankopplung falsche Verbindungen hergestellt werden, die zur Störung, zum Versagen oder sogar zur unbeabsichtigten Selbstzündung der Auslöseeinheit führen können. Die Orientierungshilfen können beispielsweise Steckschikanen sein. Das sind unter anderem unregelmäßige Querschnitte von Stecker und Steckbuchse, so daß ein Einstecken in nur einer Orientierung möglich ist. Auch die Anordnung der Anschlüsse kann zur Ausbildung einer Orientierung dienen. Haben Stecker und Steckbuchse einen symmetrischen Querschnitt, können die Anschlußstifte beziehungsweise Kontakthülsen beispielsweise in einer Diagonalen über den jeweiligen Querschnitt des Kupplungsteils verteilt angeordnet sein, oder in einem solchen Muster, daß auch hier das Kuppeln der beiden Kupplungsteile Stecker und Steckbuchse nur in einer Orientierung möglich ist.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Kupplungsteile der Auslöseeinheit und der Leitung zur elektrischen Ankopplung mit ineinandergreifenden, eine gegen unbeabsichtigtes Öffnen gesicherte Verbindung herstellenden

Verriegelungselementen ausgestattet sind. Die Verriegelungselemente, beispielsweise in eine Nut eingreifende Klauen von sogenannten Rastlamellen oder ein in die Nut einrastender Stegring, eine Überwurfmutter am Stecker, die mit der Steckbuchse verschraubt wird, oder ein Bajonettverschluß sichern die beiden Kupplungsteile Steckbuchse und Stecker vor unbeabsichtigtem Auseinanderziehen und damit Lösen der Verbindung. Die Steckverbindungen der für den rauhen Betrieb in Gruben, Steinbrüchen und bei Explorationen vorgesehenen Zünder beispielsweise sollen hohe Zugkräfte, möglichst über 100 N, aushalten können, ohne daß sich die Steckverbindung löst oder die Steckverbindung undicht wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Kupplungsteile der Steckverbindung mit Dichtelementen ausgestattet. So können beispielsweise die Kontakte des Steckers mit einem Dichtkegel umgeben sein, der von der Steckbuchse aufgenommen und umschlossen wird. Der Dichtkegel wird zusätzlich von Rastlamellen überdeckt, deren Klauen in eine Nut der Steckbuchse einrasten. Durch die beschriebene Steckverbindung werden die Kontakte vor Witterungseinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, geschützt, was beispielsweise für den Einsatz von Sprengzündern in Steinbrüchen, im Bergbau und bei Explorationen erforderlich ist. Stecker und Steckbuchse können beispielsweise auch über zwischengeschaltete Dichtringe vor dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl der Kontakte des Steckers bzw. der Steckbuchse sowie ihre Anordnung auf den Einsatz der Auslöseeinheit abgestimmt. In der Regel genügen zwei Kontakte, aber es kann, beispielsweise bei Sprengzündern, bedingt durch eine spezielle Abfolge der Zündungen oder der Anordnung der Zünder, erforderlich sein, mehr als zwei Kontakte vorzusehen. Die Anordnung der Kontakte kann des weiteren dazu beitragen, daß ein falscher Anschluß eines Steckers beziehungsweise einer Steckbuchse unmöglich ist.

Die elektronische Steuerung der Auslöseeinheit, beispielsweise die Festlegung des Zündzeitpunkts von Sprengzündern bei Sprengungen mit Zeitintervallen, erfolgt mittels integrierter Halbleiterschaltkreise, wobei deren Bausteine in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in einem IC-Gehäuse untergebracht sind. Aufgrund der kompakten Bauweise und der sicheren Unterbringung in dem Gehäuse ist es möglich, die Anschlüsse des IC mittels Prüfvorgängen mit Zünderfunktion zu überprüfen. IC- Gehäuse lassen sich aufgrund der definiert herausgeführten Anschlüsse leicht auf vorgefertigten Leiterplatten verarbeiten. Die Verwendung von gekapselten, vorgefertigten integrierten Schaltkreisen bildet den Vorteil, daß diese Schaltkreise bereits am Ort ihrer Herstellung in allen Temperaturbereichen, in denen ein Einsatz möglich ist, überprüft werden, so daß nicht erst nach dem Zusammenbau einer Auslöseeinheit aufgrund einer fehlerhaften Schalt- und Steuereinheit die Auslöseeinheit ausgesondert werden muß. Ob bei Sprengzündern, Gurtstraffern oder Gasgeneratoren für Airbags, die Elektronik darf keine Fehler aufweisen. Es ist deshalb kostengünstiger, nur die fehlerhafte Elektronik (IC-Gehäuse) auszusondern, als eine komplette Auslöseeinheit. Außerdem bieten die in einem IC-Gehäuse untergebrachten Schaltkreise besondere Vorteile bei der automatischen Handhabung während der Bestückung der Leiterplatten in der CoB-Technologie (Chip on Board- Technologie) aufgrund der hohen Montageanforderungen an das Produkt. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens die erste Hülse der Auslöseeinheit eine Kennzeichnung auf. Die Kennzeichnung kann beispielsweise aus einer lesbaren Beschriftung oder auch aus einem Strich-Code bestehen. Sie kann die für den Einsatz der Ausiöseeinheit relevanten Daten enthalten, beispielsweise den Hersteller, die Typenbezeichnung, die gesetzliche Identifikationskennzeichnung, und bei Zündern zusätzlich die Zeitstufe beziehungsweise die ID-Nummer.

Die Kennzeichnung braucht nicht auf die erste Hülse beschränkt zu sein. Sie kann auch auf der zweiten Hülse aufgebracht sein. Bei einer getrennten Herstellung einer Schalt- und Steuereinheit, beispielsweise einem Rohzünder, und dem Ladungskörper, beispielsweise einer Sprengkapsel, kann bei der späteren Zusammenführung zu einer Auslöseeinheit, zu einem elektronischen Zünder, aufgrund der Kennzeichnung auf den beiden Hülsen eine unverwechselbare Zuordnung der zusammenbaubaren Teile erfolgen.

Die Erfindung wird anhand von Sprengzündern als Ausführungsbeispiel näher erläutert. Aufgrund unterschiedlicher Bauformen anderer Auslöseeinheiten, beispielsweise von Gurtstraffern oder Gasgeneratoren von Airbags, können die Ausführungen voneinander abweichen.

Es zeigen:

Figur 1 das Hybrid eines Sprengzünders vor dem Einbau in die erste Hülse, geschnitten,

Figur 2 den fertig montierten Rohzünder eines Sprengzünders vor dem

Zusammenbau mit der Sprengkapsel, geschnitten,

Figur 3 den fertigen elektronischen Sprengzünder mit angeschlossener

Zündleitung, teilweise geschnitten, Figur 4a das Kupplungsteil der Zündleitung, den Stecker in der Ebene der Kontakte, geschnitten,

Figur 4b das Kupplungsteil nach Figur 4a im Querschnitt an der angegebenen Stelle,

Figur 4c das Kupplungsteil nach den Figuren 4a und 4b in einer um 90° gedrehten Ansicht,

Figur 5 einen elektronischen Zünder mit über eine Steckverbindung angeschlossener Zündleitung und Codierungen auf Rohzünder und Sprengkapsel, teilweise geschnitten,

Figur 6a eine Steckverbindung, bei der die erste Hülse als Steckbuchse ausgebildet ist, im Längsschnitt durch die Verriegelungselemente,

Figur 6b dieselbe Steckverbindung, im Längsschnitt durch die Orientierungshilfen,

Figur 6c einen Querschnitt durch die Steckverbindung an der in Figur 6b angegebenen Stelle und

Figur 7 einen Längsschnitt durch einen Cinch-Stecker als Steckverbindung.

In Figur 1 ist das Hybrid 1 , die Schalt- und Steuereinheit, eines elektronischen Zünders dargestellt, das für den Einbau in eine erste Hülse 2 vorbereitet ist. Das Hybrid 1 umfaßt unter anderem die elektronischen Bauteile, die zur Zünderadressierung und gegebenenfalls zur Festlegung des Zündzeitpunkts erforderlich sind. Diese elektronischen Bauteile sind von einem IC-Gehäuse 3 umschlossen, das auf eine Leiterplatte 4 gelötet ist. An diese Leiterplatte 4 sind zusätzlich die Anschlüsse 5 des Zündmittels, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zündpille, sowie die Anschlüsse 6 der Kontaktstifte 7 einer Steckbuchse 8 angebracht. Über diese Steckbuchse 8 wird die Zündleitung mit einem Stecker angeschlossen.

Das Hybrid 1 sowie die Anschlüsse sind in einem ausgehärteten, nichmetallischen Werkstoff 9 eingebettet. Der Werkstoff kann beispielsweise ein Kunststoff oder Gießharz sein. Es wird ein zylinderförmiger Körper 10 geformt, der das Hybrid 1 sowie die Anschlüsse umgibt. In zusammengebautem Zustand nach Figur 2 reicht die Hülse 2 bis zum Bund 11. Aus dem aus der ersten Hülse 2 herausragenden Teil ist die Steckbuchse 8 geformt. Sie reicht bis zum Bund 11 , der die Hülse 2 verschließt. Aus der Hülse 2 ragt ein Stopfen 12. Dieser Stopfen 12 dient als Verschluß- und Befestigungselement in der zweiten Hülse.

Auf der Innenwand der Steckbuchse 8 ist eine Orientierungshilfe 13 sichtbar. Es ist eine in Längsrichtung der Kontaktstifte 7 verlaufende Verdickung mit dreieckigem Querschnitt, die in eine entsprechend geformte Nut in dem Stecker (Figuren 4b und 4c) eingreifen muß. Dadurch wird eine Steckverbindung zwischen Stecker und Steckbuchse in nur einer Orientierung möglich.

Die erste Hülse 2 hat eine größere Wandstärke als die zweite Hülse. Dadurch ist es möglich, das Hybrid insbesondere vor dynamischen Druckbelastungen, beispielsweise beim Einsatz im Sekundärzündbereich, zu schützen. Die Hülse ist außerdem aus einem widerstandsfähigen Material wie beispielsweise Stahl oder Messing hergestellt. Die erste Hülse 2 weist an dem Ende, an dem sie mit der zweiten Hülse verbunden wird, eine konische Verjüngung 14 auf. Damit leitet sie zum geringeren Durchmesser der zweiten Hülse über. Außerdem dient diese konische Verjüngung 14 als Anschlag für die konische Verjüngung 15 des zylinderförmigen Körpers 10, wenn beispielsweise bei einem maschinellen Zusammenbau der beiden Komponenten die Hülse 2 über den zylinderförmigen Körper 10 mit dem Hybrid 1 geschoben wird, wie es durch den Pfeil 16 angedeutet wird. Figur 2 zeigt den fertig zusammengestellten Rohzünder 17. Über den zylinderförmigen Körper 10 mit dem Hybrid 1 ist die erste Hülse 2 geschoben. Eine Fixierung des zylinderförmigen Körpers 10 in der ersten Hülse 2 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch sogenanntes Würgen. Dabei wird der Werkstoff der ersten Hülse 2 an einer oder mehreren, nebeneinander liegenden Stellen konzentrisch in den Werkstoff 9 des zylinderförmigen Körpers 10 eingedrückt, wie es an den konzentrischen ringförmigen Einschnürungen unterhalb des Bundes 11 und oberhalb der konischen Verjüngung 14 der ersten Hülse 2 erfolgt ist.

Aus der ersten Hülse 2 ragen die Steckbuchse 8 und der Stopfen 12 heraus. An die Anschlußleitungen 5 ist die Zündpille 19 angelötet. Sie ist mit einem Schrumpfschlauch 20 gekapselt, der bei elektrostatischer Einkopplung als Schutz dient.

Unterhalb des Rohzünders 17 ist die zweite Hülse 21 , die Sprengkapsel, dargestellt. Sie enthält im Bereich ihres geschlossenen Endes 22 die Ladung 23, den Initialzündstoff, und darüber angeordnet die Primärladung 24. Mit ihrem offenen Ende 25 wird sie in Pfeilrichtung 26 über die Anzündpille 19 auf den Stopfen 12 aufgeschoben. Dabei taucht die Anzündpille 19 in den leeren Bereich 27 der zweiten Hülse 21.

Die zweite Hülse 21 ist, wie aus der Darstellung in Figur 2 ersichtlich, im Durchmesser d geringer als der Durchmesser D der ersten Hülse 2, weil ihr Durchmesser d nicht auf das IC-Gehäuse des Hybrids abgestimmt zu werden braucht. Die Wandstärke der zweiten Hülse 21 ist wesentlich geringer als die Wandstärke der ersten Hülse 2, weil sie keine empfindliche Elektronik zu schützen braucht. Die zweite Hülse kann getrennt vom Rohzünder 17 hergestellt werden. Das vereinfacht die Herstellung eines elektronischen Zünders wesentlich. Die Herstellung des Rohzünders wird ohne das Vorhandensein des Sprengstoffs der Sprengkapsel nicht nur vereinfacht, sondern auch sicherer. Figur 3 zeigt einen kompletten elektronischen Zünder 28. Die zweite Hülse 21 ist über den Stopfen 12 des Rohzünders 17 geschoben worden und im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Einwürgen, ersichtlich durch die zwei konzentrischen Einschnürungen 29, mit dem Rohzünder 17 verbunden worden. Der Stopfen 12 des Rohzünders 17 stellt damit die Verbindung der ersten Hülse 2 und der zweiten Hülse 21 her.

Die Figuren 4a bis 4c zeigen den zur Steckbuchse 8 kompatiblen Stecker 30, mit dem der Anschluß der Zündleitung 31 an den elektronischen Zünder erfolgt, in zwei zueinander senkrecht stehenden Längsschnitten sowie in einem Querschnitt.

Figur 4a zeigt einen Längsschnitt durch den Stecker 30, wobei der Schnitt in der Ebene der zwei Anschlußdrähte der Zündleitung 31 verläuft. Die beiden Drähte enden in zwei Kontakthülsen 32 zur Aufnahme der Kontaktstifte 7 der Steckbuchse 8. Die beiden Kontakthülsen 32 sind in einem sogenannten Dichtkegel 33 eingebettet, der in die Steckbuchse 8 eingeschoben werden kann.

Eine Ansicht des Schnitts durch den Stecker 30 im Bereich des Dichtkegels 33 nach Figur 4b zeigt, daß oberhalb und unterhalb des Dichtkegels 33 mit den Kontakthülsen 32 noch jeweils eine sogenannte Rastlamelle 34 angeordnet ist. Diese Rastlamellen 34 sind elastisch und rasten mit ihren an den Enden angeordneten Klauen 35 in die Nuten 37 der Steckbuchse 8 ein (Figur 5), wenn der Dichtkegel 33 weit genug in die Steckbuchse 8 eingeschoben worden ist.

In den Figuren 4b und 4c ist am Dichtkegel 33 eine sogenannte Orientierungshilfe 36 zu sehen. Es ist eine einseitig angeordnete Nut in dem Dichtkegel 33 des Steckers 30, die ein Einschieben in die Steckbuchse 8 in nur einer Orientierung ermöglicht, weil in diese Nut 36 die aus der Figur 1 bekannte Orientierungshilfe 13, eine entsprechend geformte Verdickung in der Wand der Steckbuchse 8, eingreifen muß. Eine sichere Verbindung zwischen Zündleitung 31 und Zünder 28 ist erst nach vollständigem Einschieben des Steckers 30 in die Steckbuchse 8 und Einrasten der Klauen 35 in die Nuten 37 gewährleistet.

Figur 5 zeigt einen elektronischen Zünder 28 mit gekuppelter Zündleitung 31. Durch Einschieben des Steckers 30 in die Steckbuchse 8 ist eine Steckverbindung 38 hergestellt worden. Aus dem Schnittbild ist ersichtlich, daß der Dichtkegel 33 vollständig in die Steckbuchse 8 eingeschoben ist und die Klauen 35 der Rastlamellen 34 in die Nuten 37 der Steckbuchse 8 eingegriffen haben. Dadurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung ausgeschlossen. Der Stecker 30 kann aus der Steckbuchse 8 nur dann herausgezogen werden, wenn die Lamellen 34 so weit nach außen gebogen werden, daß die Klauen 35 nicht mehr mit den Nuten 37 im Eingriff sind.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt einen elektronischen Zünder, dessen Anschluß als Steckbuchse ausgebildet ist. Der Gegenstand der Erfindung wird nicht verändert, wenn die Kupplungsteile der Steckverbindung gegeneinander ausgetauscht werden, d. h. wenn das Kopfteil des elektronischen Zünders als Stecker und das Kupplungsteil der Zündleitung als Steckbuchse ausgebildet ist.

Desweiteren zeigt die Figur 5 auf dem Umfang der ersten Hülse eine Codierung 39. Sie gibt beispielsweise Auskunft über die zugehörige Zeitstufe, den Hersteller und eventuell für welche Sprengkapseln sie geeignet ist. Die Codierung 40 auf der zweiten Hülse 21 , der Sprengkapsel, erleichtert die Zuordnung zu einem geeigneten Rohzünder 17.

In den Figuren 6a bis 6c ist im vergrößerten Maßstab ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Steckverbindung dargestellt. Mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel übereinstimmende Merkmale sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. ln der Figur 6a ist ein elektronischer Zünder 28 dargestellt, teilweise im Schnitt, bei dem die erste Hülse 102 als Steckbuchse 42 ausgebildet ist. Der Schnitt verläuft durch die Verriegelungselemente, mit denen der Stecker 44 in der Steckbuchse 42 vor unbeabsichtigtem Herausziehen gesichert wird.

Im Gegensatz zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel reicht die äußere Hülse über den zylinderförmigen Körper 10, in dem das Hybrid 1 mit dem IC-Gehäuse 3 eingebettet ist, hinaus. An der Stirnseite des zylindrischen Körpers 10 ragen die Kontaktstifte 7 heraus, an denen die Zündleitung 31 mittels des Steckers 44 angeschlossen wird.

In dem Stecker 44 ist die Zündleitung 31 mit den angeschlossenen Kontakthülsen 32 eingebettet. Wie aus der Figur 6c ersichtlich, besitzt der Stecker 44 auf gegenüberliegenden Seiten sogenannte Rastlamellen 45, die jeweils aufgrund einer Hinterschneidung 46 beim Einschieben des Steckers 44 in die Steckbuchse 42 zurückweichen, um dann mit ihrem Sporn 47 in einem Fenster 48 in der Wand der Hülse einzurasten. Damit ist der Stecker 44 vor unbeabsichtigtem Herausziehen aus der Steckbuchse 42 gesichert. Da die Steckbuchse 42 den Stecker 44 bis über den Bereich der Kontakthülsen 32 umgreift, ist die Steckverbindung 38 besonders gut gegen Biegebeanspruchungen und gegen Abknicken gesichert, was insbesondere beim Einsatz beispielsweise in Steinbrüchen, Gruben oder bei Explorationen von Vorteil ist.

Die Figur 6b zeigt den Schnitt durch die Orientierungshilfen an Stecker und Steckbuchse, mit denen nur eine einzige Orientierung der Kupplungsteile zu einer Steckverbindung möglich ist. Die Orientierungshilfe an der Steckbuchse 42 des elektronischen Zünders 28 ist eine V-förmige Sicke 49 in der Wand der ersten Hülse 102. Dieser Sicke 49 ist in dem Stecker 44 eine V-förmige Nut 50 als Orientierungshilfe zugeordnet. Das ist besonders deutlich in der Figur 6c zu sehen, die einen Querschnitt durch die Steckverbindung 38 an der in der Figur 6b angegebenen Stelle zeigt. Stecker und Steckbuchse können nur ineinandergesteckt werden, wenn der Sicke 49 der Steckbuchse 42 die Nut 50 des Steckers 44 gegenübersteht. Damit ist eine Vertauschung der Anschlüsse der Zündleitung 31 ausgeschlossen.

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Steckverbindung 38 mit einem gekapselten Cinch-Stecker. Eine solche Steckverbindung hat den Vorteil, daß für ein lageorientiertes Einstecken des Steckers in die Buchse keine Vorkehrungen getroffen werden müssen, was den Zusammenbau wesentlich vereinfacht. Das in einem ausgehärteten, nichtmetallischen Werkstoff 9 eingebettete Hybrid 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über Anschlüsse 6 mit einer Steckbuchse 51 verbunden. Diese Steckbuchse 51 besteht aus zwei konzentrischen Kontakten 52 und 53 in Form von Blechzylindern, die aus dem freien Ende 43 der ersten Hülse 202 herausragen.

Der Stecker 54 an der Zündleitung 31 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff und enthält den in den inneren Kontakt 53 der Steckbuchse 51 einschiebbaren Kontaktstift 55 und die von einem konzentrischen Spalt 56 umgebene Kontakthülse 57 zur Kontaktierung des äußeren Anschlusses 52.

Die Kontakte werden zusätzlich von einem Überwurf 58 gegen Nässe geschützt, der über die Hülse 202 geschoben wird. Dabei greift ein keilförmiger Wulst 59 in eine Sicke 60 in der Hülse 202 und bildet so eine formschlüssige Sicherung und Abdichtung der Steckverbindung 38.

Claims

Patentansprüche

1. Auslöseeinheit zur Initiierung pyrotechnischer Elemente, bestehend aus einer Schalt- und Steuereinheit, einem Anzündmittel und einem Ladungskörper, wobei die Schalt- und Steuereinheit durch eine elektrische Ankopplung über eine Leitung gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und

Steuereinheit (1 ) von einer ersten Hülse (2, 102, 202) umgeben ist, daß diese erste Hülse (2, 102, 202) mit einer zweiten Hülse (21 ) verbunden ist, die den Ladungskörper (23) enthält, und daß in diese zweite Hülse (21 ) das Anzündmittel (19) taucht.

2. Auslöseeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) der die Schalt- und Steuereinheit (1 ) umgebenden ersten Hülse (2, 102, 202) größer ist als der Durchmesser (d) der den Ladungskörper (23) enthaltenden zweiten Hülse (21 ).

3. Auslöseeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (2, 102, 202) eine größere Wandstärke als die zweite Hülse (21 ) aufweist.

4. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (2, 102, 202) aus einem Werkstoff besteht, der von dem Werkstoff der zweiten Hülse (21 ) unterschiedlich ist.

5. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (2, 102, 202) einer dynamischen Druckbelastung von mindestens

100 MPa verformungslos widersteht.

6. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuereinheit (1 ) in der ersten Hülse (2, 102, 202) in einem ausgehärteten, nichtmetallischen Werkstoff (9) eingebettet ist.

7. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schalt- und Steuereinheit (1 ) umgebende Werkstoff (9) mindestens an der der zweiten Hülse (21 ) zugewandten Seite aus der ersten Hülse (2, 102, 202) in Form eines Stopfens (12) herausragt und daß dieser Stopfen (12) als Verschluß- und Befestigungselement in die zweite Hülse (21 ) einführbar ist.

8. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (2, 102, 202) an ihrem der zweiten Hülse (21 ) abgewandten Ende das Kupplungsteil (8, 42, 51 ) einer Steckverbindung (38) zwischen der Auslöseeinheit (28) und der die elektrische Ankopplung herstellenden Leitung (31 ) trägt.

9. Auslöseeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (8) aus dem die Schalt- und Steuereinheit (1 ) umgebenden Werkstoff (9) geformt ist.

10. Auslöseeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (43) der ersten Hülse (102, 202) als Steckbuchse (42) geformt ist oder eine

Steckbuchse (51 ) enthält.

1 1. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (8, 30; 42, 44) der Steckverbindung (38) mit einer Orientierungshilfe (13, 36; 49, 50) ausgestattet sind, so daß eine Verbindung der beiden Kupplungsteile (8, 30; 42, 44) in nur einer Orientierung möglich ist.

12. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (8, 30; 42, 44; 51 , 54) der Auslöseeinheit (28) und der Leitung (31 ) mit ineinandergreifenden, eine gegen unbeabsichtigtes Lösen gesicherte Verbindung herstellenden Verriegelungselementen (35, 37; 47, 48; 59, 60) ausgestattet sind.

13. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kupplungsteil (30, 54) der Steckverbindung (38) mit einem Dichtelement (33, 59) ausgestattet ist.

14. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kontakte (32; 55, 57) des Steckers (30; 44; 54) und die

Anzahl der Kontakte (7; 52, 53) der Steckbuchse (8; 42; 51 ) auf den Einsatz der Auslöseeinheit (28) abgestimmt sind.

15. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Adressierung und Steuerung der Auslöseeinheit (28) integrierte Schaltkreise in einem IC-Gehäuse (3) vorgesehen sind.

16. Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Hülse (2) eine Kennzeichnung (39) aufweist, aus der die für den Einsatz der Auslöseeinheit (28) relevanten Daten ablesbar sind.

17. Auslöseeinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hülse (21 ) ebenfalls eine Kennzeichnung (40) trägt und daß anhand der

Kennzeichnung (39) der ersten Hülse (2) und der Kennzeichnung (40) der zweiten Hülse (21 ) einem Ladungskörper (21 ) eine geeignete Schalt- und Steuereinheit (1 ) zuordbar ist.