DE1646335C3

DE1646335C3 - Elektrisch zu zündende Schaltelemen te fur mechanische Betätigung

Info

Publication number: DE1646335C3
Application number: DE1646335A
Authority: DE
Inventors: Hellmut 8500 Nuernberg Bendler; Heinz Dr. 8501 Fuerth Gawlick; Reinhold 8501 Stadeln Rapp
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1967-04-07
Filing date: 1967-04-07
Publication date: 1973-10-25
Also published as: IL29763A; IL29763A0; DE1646335A1; DK122349B; DE1646335B2; BE713288A; US3541920A; FR1567316A; NL6804814A; NO122693B; GB1221105A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch zu zündendes Schaltelement.

Diese Schaltelemente, auch als Actuator bezeichnet, sind patronenartig ausgebildete Elemente, bei denen mittels eines in einer Hülse untergebrachien verhältnismäßig gasarm abbrennenden Treibsatzes ein ebenfalls in der Hülse untergebrachter Kolben bewegt oder auch eine Metallhülse aufgebeult wird, um damit beispielsweise einen Schalt- oder Steuer-Vorgang fernbestätigt zu bewirken oder auszulösen. Die Zündung des Treibsatzes erfolgt dabei mittels eines auf elektrischem Wege auslösbaren Zündelementes bzw. einer elekHschen Zündpille.

Bekannt ist ein Schaltelement mit Kolben, bei dem eine in einer Hülse angeordnete Kolbenführungshülse an ihrer Außenseite mit Flächen versehen ist, so daß die nach der Zündung des Treibsatzes sich entwickelnden Treibgase zwischen der Kolbenführungshülse und der Außenhülse hindurch von der an der einen Seite des Kolbens gelegenen Zündseite aus auf die Rückseite des Kolbens gelangen und den Kolben in die Hülse hineindrücken, der Kolben dementsprechend also auf ein mit ihm verbundenes außerhalb des Schaltelementes befindliches Element eine Zugwirkung oder auch eine Druckwirkung ausübt.

Sowohl bei diesen ate auch bei anderen bekannten Schaltelementen, bei denen sich der Kolben in umgekehrter, also nach außen zeigender Richtung bewegt, isl es schwierig, den Kolben innerhalb der Hülse vor und nach der Bewegung in den Endlagen genau und sicher zu fixieren, was z. B. bei der Verwendung des Schaltelementcs in einer Rakete wichtig ist, um eine ungewollte Betätigung zu verhindern.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird bei einem Schaltelement mit in einer Hülse geführtem Kolben sowie in der Hülse angeordnetem pyrotechnischem Gemisch oder Verzögerungssatz mit vorgeschalteter elektrischer Zündeinrichtung erf.ndungsgemaß vorä«h™ den Kolben bis zum Abbrand des ( :,:- sehe. bzw. Verzögerungssatzes gegen den D;.,k einer s.ändiu auf ihn einwirkenden Feder irist: ,r Ausoan.sla.e zu halten und die Feder unter Ben,,- ichtiguL· de vorgesehenen Kolbenhubes so zu ! ,-messen, daß sie nach Verschieben des Kolben ;n seine Endlage auf diesen noch einen Restdru.k .;;,■.-

""Dabei hat man es dann in vielfältiger Weise in .ier Hand das Schaltelement den jeweiligen ZwL-α,-η bzw 'Bedürfnissen entsprechend auszubilden. ::. sr.clsweise kann das Gemisch ozw der batz so ,;,,-Pd et werden, daß er zwar eine hinreichende Wa .■. aber keinen Druck entwickelt. Dazu wird danr, ■ ■-ebenen daß der Kolbenhub durch die entsprec.,.,,! bemessene und ausgebildete Feder bewirkt ^.M, nachdem die sich entwickelnde Warme des abbien. e.,-Hen Gemische- bzw. Satzes ein den Kolben g. ^n de Druck der Feder in seiner Ausgangslage arretierendes Metallglied zum Schmelzen gebracht hat An Stelle des schmelzenden Metallghedes konnte aber auch ein bei den auftretenden Temperaturen nicht schmelzendes Metallglied, beispielsweise eine Stahlscheibe vorgesehen werden, wobei diese dann unmittelbar auf dem Gemisch bzw. Satz aufliegend angeordnet wird, so daß sie bei Abbrand des Gemisches bzw Satzes durch den Druck der Feder zunehmend in die sich Dildende Schlacke hineingedruckt und dabei dann gleichzeitig auch der Kolben bewegt

Andererseits kann das Gemisch bzw. der Satz selbstverständlich aber auch so ausgelegt werden, daß es beim Abbrand einen Druck entwickelt, der ausreicht, den Kolben gegen den Druck der Feder zu verschieben. Um sicherzustellen, daß auch nach Abbau dieses Druckes der Kolben ir seiner erreichten Endlage sicher gehalten wird, muß dann entweder vorgesehen werden, daß er irgendwie arretiert wird, etwa dadurch, daß sich die Feder hinter den Kolben setzt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausfuhrungsbeispielen gezeigt und wird an Hand dieser im folgenden noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltelement mit nach innen gerichteter Kolbenbewegung,

F i g. 2 ein Schaltelement mit nach außen gerichteter Kolbenbewegung,

F i g. 3 eine Variante zu F i g. 1,

F i g. 4 ein anderes Schaltelement mit nach außen gerichteter Kolbenbewegung und

Fig.5 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schaltelementes mit nach außen gerichteter Kolbenbewegung.

Beim Schaltelement der F i g. 1 ist in der Hülse 1 das Röhrchen 2 mit dem pyrotechnischen Gemisch 3 angeordnet. Das pyrotechnische Gemisch kann beispielsweise aus 30 bis 70°/» Oxydationsmittel wie Bariumnitrat, Bleidioxyd od. dgl. und 30 bis 70 Vo Reduktionsmittel wie Siliziumlegierungen, Zirkon, Zirkonhydrid, Aluminium, Magnesium-Legierung, Bor od. dgl. oder aus einem bekannten Verzögerungssatz bestehen. An der einen Seite ist das pyrotechnische Gemisch 3 mittels der zentral gelochten Scheibe 4 abgedeckt. In der zentralen öffnung 5 der Scheibe 4 ist die elektrisch zu zündende Ladung 6 untergebracht, die mit Zuleitungen 8 und 9 in metalli-

scher Verbindung steht, so daß bei Fließen eines Stromes die Ladung 6 entzündet wird. Zwischen dem Pluspol 7 und dem Bödelrand IO der Hülse 1 ist der Stützring 11 angeordnet. An seiner anderen Seite ist das pyrotechnische Gemisch 3 mit der geschlossenen Scheibe 12, die z. B. aus Wood'sehem Metall oder unter Umstanden auch aus einer bei höheren Temperaturen von ?.. B. über 200 C schmelzenden Legierung bestehen kann, abgedeckt, die in ihrer Lage durch die Distw.hülse 13 und den eine zentrale Lochung 15 aufweisenden Stützring 14 fixiert ist. Der Stützring 14 ist durch das nach innen umgebördelte Hnde J6 der Hülse 1 in dieser gehalten. Der in der Distanzhülse 13 angeführte Kolben 17 weist an seiner einen Seite den Stift 18 und η seiner anderen Seite den zylindrischen Ansatz 1 ) auf und ist mii dom Stift 18 auf der Scheibe 12 aufstehend und mit dem biuvlföimigcn Absatz 21 am Stützring 14 anstehend durch den Druck, der Feder 20 in seiner Ruhelage gehalten. Das durch die öffnung 15 des Stützringes 14 hindurch aus der Hülse 1 herausgeführte F.nde 19 α des Ansatzes 19 ist für den Ans< hluB eines nicht gezeigten zu betätigenden Elementes bestimmt.

Wird über eine an die Zuleitungen 8 und 9 angeschlossene nicht gezeigte Stromquelle die Zündla- »5 dung 6 und über diese in der Folge das pyrotechni sehe Gemisch 3, an Stelle dessen auch ein Verzögerungssatz vorgesehen sein könnte, gezündet und unier Entwicklung einer verhältnismäßig geringen Gasmenge oder auch völlig ohne Gasentwicklung, aber unter ausreichender Wärmeentwicklung abgebrannt, so schmilzt zumindest der den lichten Durchmi >ser des Röhrcheiis 2 überdeckende Teil der Scheibe 12 weg, wodurch der Kolben 17 samt Stift 18 und Ansatz 19, 19 a unter dem Druck der Feder 20 nachgeben und sich in Richtung zum Röhrchen 2 hin axial verschieben kann, bis er am Röhrchen 2 bzw. dem über diesen befindlichen Rest der Scheibe 12 aufsitzt, in welcher I age er durch den Restdruck der Feder 20 sicher gehalten wird. Über den Ansatz 19, 19 a wird dabei das nicht gezeigte Schalt- oder Steuerelement od. dgl. in der gewünschten Weise betätigt. Das pyrotechnische Gemisch bzw. der Verzögerungssatz 3 braucht bei Abdeckung mittels eines nicht gezeigten etwa aus Stahl bestehenden Metallölättchens nicht zu heiß abzubrennen, da nach Abbrennen der festgepreßten Mischung 3 das aufgelegte Blättchen durch den unter Federdruck stehenden Stift 18 in die Schlacke des abgebrannten pyrotechnischen Gemisches 3 gedrückt wird.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2, bei welchem der Kolben eine entgegengesetzte axiale Bewegung ausführen soll, sind praktisch die gleichen Teile vorgesehen wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Lediglich ist die Anordnung des Kolbens 17 sowie der Feder 20 eine andere und ist der Kolben 17 etwas anders ausgebildet und gehalten, nämlich mit dem Ende 22 des Ansatzes 19 in der zentralen Öffnung 23 der das pyrotechnische Gemisch 3 überdeckenden Scheibe 24. Beim Abbrennen des Satzes 3 wird durch die entstehende Wärme die Scheibe 24 zum Schmelzen gebracht oder auch in nicht gezeigter Weise eine dünne Stahlscheibe durch das Abbrenne;) des gepreßten pyrotechnischen Satzes 3 entlastet, v, durch der Kolben 17 mit Ansatz 19 unter dem mi:; zur Wirkung gelangenden Druck der Feder 20 i _;-zum Anschlag des Kolbens 17 gegen den Stüt/!v._L 14 in Pfeilrichtung serschoben und in dieser Stell·,-·, dann durch die noch \orhandene Restspannung Feder sicher gehalten wird.

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 3 entspricht ..,-, Prinzip demjenigen der Fig. 1. Anstatt die Teile 1:: , tels der Bördelränder 10 und 16 in der Hülse i .-■: halten, sind an den Li. ..n der Hülse 1 die V-.; schlußkappen 25 und 26 eingeschraubt, was ;.!■·, Vorteil hat, daß sich dadurch die Montage des Zu;, elementes wesentlich vereinfacht und fehlerhafte ΙΊ.,,. ausgewechselt werden können. Zur axialen Fes;i gung des das pyrotechnische Gemisch 3 enthaltend·.. Röhrchens 2 ist in der Hülse 1 der Absatz 27 vor··. sehen. Im Unterschied zur F i g. I ist des weiteren α·, kolbenseitige Abdeckung 28 des nvrotechnischen (i. misches3 nicht auf die ringföru.'ge Stirnfläche c-Röhrchens2 aufgelegt, sondern — als Stahlschei¹. ausgebildet — genau in die lichte Öffnung des Röhrchens 2 passend auf das pyrotechnische Gemisch bzw 'Jen Verzögerungssatz 3 aufgelegt. Im Unterschied zu F i g. 1 ist der elektrische Zündsatz Ir₁I Zündelement 7 enthalten. Die Anordnung des elektrischen Zündelementes ist im Prinzip die gleiche wie in Fig. 1 dargestellt.

Beim Schaltelement der F i g. 4 ist die Fixierung des Kolbens 17 mit Ansatz 19, 19 a und auf dessen Gewindezapfen 3Ü aufgeschraubter Platte 31 sowohl vor als auch nach dem Abschießen gegeben. Diese Fixierung ist durch die als Sprengring ausgebildete Feder 20 bewerkstelligt. Vor dem Schuß hält die Feder 20 den Kolben 17, 19, 19a in unmittelbarer Berührung auf dem Gemisch 3 fest. Beim Schuß gleitet der Kolben 17 durch die sich dabei vorübergehend aufweitende Feder 20 hindurch. Nacl dem Hindurchtritt des Kolbens 19 nimmt die Feder 10 wieder ihre ursprüngliche Gestalt an, wobei sie sich hinter den Boden des Kolbens 17 setzt und letzteren in seiner neuen Lage, nämlich einer vorderen Endstellung festhält. Zur Begrenzung der vorderen Endstellung ist die Schraubkappe 25 in geeigneter Weise bemessen bzw. mit der in entsprechender Weise ausgebildeten Aufweitung 29 versehen.

Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Fig.4 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 ein Ausschieben bzw. Ausstoßen des Kolbens 17, 19, 19 a der in seiner gezeigten Lage gegen den Druck der Feder 20 durch den durch die Bohrung 32 des am Kolben befestigten Zapfens 34 hindurchgeführten Draht 33 gehalten ist. Das durch das Zündelement? zündbare Gemisch 3 soll hier so ausgelegt sein, daß es nach seiner Zündung, d. h. bei seinem Abbrand, den Draht 33 an seinem dem Gemisch 3 benachbarten Enden ab·· bzw. durchschmilzt. Dadurch kann dann die Feder 20 den nunmehr, freigegebenen Kolben 17, 19, 19 α vorwärts bewegen, wobei dieser in seiner vorderen Endstellung durch den verbleibenden Restdruck der Feder 20 fixiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltelement mit in einer Hülse gefühltem Kolben sowie in der Hülse angeorJnetem pyrotechnischem Gemisch oder Verzögerungssatz mit vorgeschalteter elektrischer Zündeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) bis zum Abbrand des Gemisches bzw. Verzögerungssatzes (3) gegen den Druck einer m ständig auf ihn einwirkenden Feder (20) in seiner Ausgangslage gehalten ist und daß die Feder unter Berücksichtigung des vorgesehenen Kolbenhubs so bemessen ist. daß sie nach Verschiebung des Kolbens in seine Endlage auf diesen noch einen Restdruck ausübt.

2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) mittels eines bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Metallgliedes (12. 24, 33) gegen den Druck der Feder (20) gehalten ist.

3. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) mittels eines auf dem Gemisch bzw. Verzögerungssatz (3) i.uiliegcnden Metallgliedes (28), vorzugsweise einer »5 Stahlscheibe, gegen den Druck der Feder (20) gehalten ist.