EP0164313B1 - Polkörper für eine elektrische Zündvorrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung - Google Patents

Polkörper für eine elektrische Zündvorrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung Download PDF

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EP0164313B1
EP0164313B1 EP85810229A EP85810229A EP0164313B1 EP 0164313 B1 EP0164313 B1 EP 0164313B1 EP 85810229 A EP85810229 A EP 85810229A EP 85810229 A EP85810229 A EP 85810229A EP 0164313 B1 EP0164313 B1 EP 0164313B1
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EP
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carrier element
pole body
metallic layer
metal layer
elevation
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EMS Inventa AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
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    • F42C19/12—Primers; Detonators electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes

Definitions

  • the invention relates to a pole body for an electrical ignition device, consisting of an insulating carrier element on which a metal layer forms at least one ignition bridge, a method for its production and its use.
  • Pole bodies for electrical ignition devices of the type described at the outset are known (DE-A-2 840 738).
  • both poles protrude into a conductive metal layer, the one pole being surrounded by a metal layer with an insulating cutout in contact with the initial explosive.
  • a flat metal surface acts as an ignition bridge between the ends of the spiral recess.
  • Such cutouts are generated in a simple manner by means of a laser beam.
  • An electrical ignition device is also known (DE-A-2 816 300), in which an ignition bridge is attached to a flat metal surface through a circular recess.
  • Thin ignition bridges of this type have generally proven themselves well for electrical detonators with extremely short ignition times, but have the disadvantage that their manufacture by the use of laser beams, caused by the costly equipment required, is extremely complex. The laser beam generating devices also require careful maintenance.
  • the object of the invention is to provide a pole body which can be economically produced in large numbers without the need for complex engravings in a metal layer to produce insulation and to form an ignition bridge.
  • the other task is to provide a fully combustible igniter. It is also the task of creating a method for producing this pole body.
  • the above-mentioned object is achieved in that the insulating carrier element projects partially into the metal layer and forms a plane with the surface of the metal layer.
  • the simplest version of the polar body consists of a carrier element and a metal layer.
  • the carrier element isolates the conductive layer from the parts that protrude into the metal layer and just terminate with it.
  • the carrier element is provided on both sides with a closed annular elevation on one side and with another open elevation on the other side, which is interrupted by at least one ignition bridge. These elevations form a unit with the carrier element and are frustoconical in the finished pole body.
  • the open elevation is of spiral design and a bridge is provided between its ends.
  • An ignition bridge forms approximately parallel between the ends of the elevation.
  • the carrier element is provided with a shoulder on the edge. This paragraph facilitates the installation of the pole body in an electrical ignition device, for example by simply clamping it in the corresponding recess in the ignition device.
  • the carrier element is provided with a central bore and at least two edge bores.
  • the electrical connections can expediently be fastened in these bores.
  • the carrier element is made of a homogeneous plastic part. This is done using a plastic that is easy to process by injection molding, has chemical resistance and can withstand higher temperatures.
  • the following are preferably suitable as plastics for the carrier element of the pole body according to the invention: polyamides, polycarbonates, polyoximethylenes, polytetrafluoroethylenes, polyurethanes, epoxy resins, urea-formandehyde resins, crosslinked polyethylenes, in particular filled polyamides or epoxy resins.
  • pole body is completely combustible.
  • plastics have the advantage that they burn completely in practice in a primer.
  • the carrier element provided with a central bore and at least two edge bores made of plastic in a first process step on the side with a closed annular elevation with a wedge-shaped profile and on the other side with an open elevation coated with at least one metal layer and the bores are coated through and that in a second process step the tips of the elevations are removed up to the level of the metal layer.
  • the elevations can deviate from a constant arch shape and can be zigzag, wavy or meandering. It is advantageous and particularly economical to produce the polar body in only two main process steps.
  • the metal layer is applied mechanically and / or chemically and / or by vapor deposition in a high vacuum to the carrier element. This creates thin, electrically conductive and mechanically strong layers.
  • a metal layer is first vapor-deposited in a high vacuum, a metal layer is chemically deposited thereon and another metal layer is vapor-deposited.
  • the surveys by melting and / or abrasion fen can be removed.
  • the melting and / or grinding removes the elevations down to the level of the metal layer. This creates clean surfaces that have the required precision in the micrometer range.
  • the pole body is particularly suitable for use in electrical ignition devices for initiating ammunition bodies, projectiles, rockets, explosive devices and shaped charges.
  • a pole body is designated by 1. It consists of a carrier element 2 made of plastic, which has on one side a truncated cone-shaped elevation 3, which in the simplest case forms a circular ring. However, this elevation 3 can also have a different geometry, but must be closed.
  • the outer circumference of the carrier element 2 is provided with a shoulder 4.
  • the opposite side has an elevation 5 of the same type which is smaller in diameter, but which is not closed into a ring.
  • a central hole 6 and one or more holes 7, 7 ' are made in the carrier element 2.
  • the pole body 1 is plated over its entire surface, also in the interior of the bores 6, 7, 7 ', with a metal layer 8, which as a rule consists of several layers.
  • the electrical connections x, y can be made both in the bores 6 and 7, or 7 ', and as alternative connections v, w on the metal layer at the points indicated.
  • the shoulder 4 of the carrier element 2 forms a peripheral flange and is used for fastening in an ignition device.
  • FIG 3 shows the bottom view of the pole body 1 with an ignition bridge 9.
  • the ignition bridge 9 is formed between the ends as a recess in an annular elevation 5 present in the carrier element 2.
  • the elevation 5 ' is interrupted by a plurality of ignition bridges 9', four ignition bridges 9 'being shown, for example.
  • an ignition bridge 9 "lies between the ends of a spiral elevation 5".
  • FIG. 6 shows the unprocessed carrier element 2 with the conical upper elevations 3, the igniter-side elevations 5 and the shoulder 4 as it is removed from the injection mold as a blank.
  • the elevations 3, 5 are provided with tips 30 and 50.
  • the carrier element 2 described in FIG. 6 is coated with a metal layer 8, for example by vapor deposition in a high vacuum, both on its surfaces and inside the bores 6, 7, 7 '.
  • a metal layer 8 for example by vapor deposition in a high vacuum, both on its surfaces and inside the bores 6, 7, 7 '.
  • Suitable as metals are individually or as alloys: Ni, Cr, Al, Pd, Ta, Mn, Ba, Ti, Re, Au.
  • a further metal layer made of Ag or Au in the range from 1 to 50 ⁇ m is applied chemically.
  • a further layer can be evaporated in a known manner with the metals mentioned in a high vacuum.
  • both sides are preferably leveled simultaneously by melting or grinding.
  • a metallic surface is obtained which is only separated by the insulating plastic surface and which represents the desired ignition bridge 9.
  • the pole body 1 according to the invention has the advantage that, due to the gapless connection between the insulating support element 2 and the conductive part of the metal layers 8, it is very simple in construction, compact, stable and yet practically completely combustible, can be easily installed in an ignition device and in large quantities can be produced economically.
  • the pole body 1 is suitable for use in electrical ignition devices of all kinds, in particular for ammunition bodies.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Polkörper für eine elektrische Zündvorrichtung, bestehend aus einem isolierenden Trägerelement, auf welchem eine Metallschicht wenigstens eine Zündbrücke bildet, ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung.
  • Polkörper für elektrische Zündvorrichtungen der eingangs geschilderten Art sind bekannt (DE-A-2 840 738). In dieser Ausführung ragen beide Pole in eine leitende Metallschicht, wobei der eine Pol durch einen in die mit dem Initialsprengstoff in Berührung stehende Metallschicht mit einer isolierenden Aussparung umgeben ist. Zwischen den Enden der spiralförmigen Aussparung wirkt eine ebene Metallfläche als Zündbrücke. Solche Aussparungen werden in einfacher Weise mittels eines Laserstrahls erzeugt.
  • Es ist auch eine elektrische Zündvorrichtung bekannt (DE-A-2 816 300), in welcher eine Zündbrücke durch eine kreisförmige Aussparung auf einer ebenen Metallfläche angebracht ist.
  • Dünne Zündbrücken dieser Art haben sich im allgemeinen für elektrische Zünder mit extrem kurzen Zündzeiten gut bewährt, haben jedoch den Nachteil, dass ihre Herstellung durch den Einsatz von Laserstrahlen, verursacht durch die erforderlichen kostspieligen Einrichtungen, ausserordentlich aufwendig ist. Die Laserstrahlen erzeugenden Vorrichtungen bedürfen zusätzlich einer sorgfältigen Wartung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Polkörper zur Verfügung zu stellen, welcher in grossen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden kann, ohne dass aufwendige Gravuren in einer Metallschicht zur Erzeugung einer Isolierung und Bildung einer Zündbrücke erforderlich sind. Die weitere Aufgabe ist es, einen vollständig verbrennbaren Zünder zur Verfügung zu stellen. Es ist ebenfalls die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung dieses Polkörpers zu schaffen.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das isolierende Trägerelement partiell in die Metallschicht hineinragt und mit der Oberfläche der Metallschicht eine Ebene bildet.
  • Der Polkörper besteht in seiner einfachsten Ausführung aus einem Trägerelement und einer Metallschicht. Das Trägerelement isoliert durch die Teile, die in die Metallschicht hineinragen und mit dieser eben abschliessen, die leitende Schicht.
  • Nähere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Kennzeichen der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäss Anspruch 2 ist das Trägerelement beidseitig mit einer geschlossenen ringförmigen Erhebung auf der einen Seite und mit einer anderen offenen Erhebung auf der anderen Seite versehen, die durch wenigstens eine Zündbrücke unterbrochen ist. Diese Erhebungen bilden mit dem Trägerelement eine Einheit und sind im fertigen Polkörper kegelstumpfförmig ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass der leitende Teil und der isolierende Teil des Polkörpers unlösbar miteinander verbunden sind und so dem Polkörper eine hohe Stabilität verleihen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist, gemäss Anspruch 3, die offene Erhebung spiralförmig ausgebildet und zwischen ihren Enden eine Brücke vorgesehen. Dabei bildet sich eine Zündbrücke etwa parallel zwischen den Enden der Erhebung.
  • Es ist zweckmässig, gemäss Anspruch 4, dass das Trägerelement randseitig miteinem Absatz versehen ist. Dieser Absatz erleichtert den Einbau des Polkörpers in eine elektrische Zündvorrichtung, beispielsweise durch einfaches Einklemmen in die entsprechende Ausnehmung der Zündvorrichtung.
  • Gemäss Anspruch 5 ist das Trägerelement mit einer zentralen Bohrung und wenigstens zwei Randbohrungen versehen. In diesen Bohrungen können zweckmässig die elektrischen Anschlüsse befestigt werden.
  • Es ist von Vorteil, gemäss Anspruch 6, wenn das Trägerelement aus einem homogenen Kunststoffteil gefertigt ist. Dazu dient ein Kunststoff, der leicht durch Spritzguss zu verarbeiten ist, chemische Beständigkeit aufweist und höhere Temperaturen aushält. Als Kunststoffe für das Trägerelement des erfindungsgemässen Polkörpers sind bevorzugt geeignet: Polyamide, Polycarbonate, Polyoximethylene, Polytetrafluorethylene, Polyurethane, Epoxidharze, Harnstoff- Formandehydharze, vernetzte Polyethylene, insbesondere gefüllte Polyamide oder Epoxidharze.
  • Besonders von Vorteil ist es, gemäss Anspruch 7, wenn der Polkörper vollständig verbrennbar ist. Die vorgenannten Kunststoffe weisen den Vorteil auf, dass sie in praxi in einer Zündkapsel vollständig verbrennen.
  • Zur Herstellung des Polkörpers empfiehlt es sich, gemäss Anspruch 8, dass das mit einer zentralen Bohrung und wenigstens zwei Randbohrungen versehene Trägerelement aus Kunststoff in einem ersten Verfahrensschritt auf der Seite mit einer geschlossenen ringförmigen Erhebung mit keilförmigem Profil und auf der anderen Seite mit einer offenen Erhebung mit wenigstens einer Metallschicht beschichtet und die Bohrungen durchbeschichtet werden und dass in einem zweiten Verfahrensschritt die Spitzen der Erhebungen bis zur Ebene der Metallschicht entfernt werden. Die Erhebungen können von einer stetigen Bogenform abweichen und zickzackförmig, wellenförmig oder meanderförmig gestaltet sein. Es ist von Vorteil und besonders wirtschaftlich, den Polkörper in nur zwei Hauptverfahrensschritten herzustellen.
  • Gemäss Anspruch 9 ist es zweckmässig, wenn die Metallschicht mechanisch und/oder chemisch und/ oder durch Bedampfen im Hochvakuum auf das Trägerelement aufgebracht wird. Somit entstehen gut elektrisch leitende und mechanisch feste dünne Schichten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zuerst eine Metallschicht im Hochvakuum aufgedampft, darauf eine Metallschicht chemisch abgeschieden und nochmals eine Metallschicht aufgedampft.
  • Es ist gemäss Anspruch 10 von Vorteil, wenn die Erhebungen auf beiden Seiten des Trägerelements gleichzeitig bis zur Ebene der Metallschicht entfernt werden. Dadurch wird ein Arbeitsgang eingespart.
  • Nach Anspruch 11 ist es zweckmässig, wenn die Erhebungen durch Abschmelzen und/oder Abschleifen entfernt werden. Das Abschmelzen und/oder Abschleifen entfernt die Erhebungen bis zur Ebene der Metallschicht. Dabei entstehen saubere Oberflächen, welche die erforderliche Präzision im Mikrometerbereich aufweisen.
  • Nach Anspruch 12 ist der Polkörper besonders zur Verwendung in elektrischen Zündvorrichtungen zur Initiierung von Munitionskörpern, Projektilen, Raketen, Sprengkörpern und Hohlladungen geeignet.
  • Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen an einigen Beispielen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen erfindungsgemässen Polkörper im axialen Schnitt,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf den Polkörper nach Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Unteransicht des Polkörpers nach Fig. 1,
    • Fig. 4 eine Variante mit mehreren Zündbrücken in der Unteransicht,
    • Fig. 5 eine weitere Variante mit einer spiralförmigen Erhebung und
    • Fig. 6 einen axialen Schnitt durch das unbeschichtete Trägerelement.
  • Gemäss Fig. 1 ist ein Polkörper mit 1 bezeichnet. Er besteht aus einem Trägerelement 2 aus Kunststoff, welcher auf seiner einen Seite eine kegelstumpfförmige Erhebung 3 aufweist, die im einfachsten Fall einen Kreisring bildet. Diese Erhebung 3 kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen, muss jedoch geschlossen sein. Der äussere Umfang des Trägerelements 2 ist mit einem Absatz 4 versehen. Die Gegenseite weist eine in ihrem Durchmesser kleinere Erhebung 5 gleicher Art auf, welche jedoch nicht zu einem Ring geschlossen ist. Im Trägerelement 2 sind eine zentrale Bohrung 6 und eine oder mehrere Bohrungen 7, 7' angebracht. Der Polkörper 1 ist auf seiner ganzen Oberfläche, auch im Innern der Bohrungen 6, 7, 7', mit einer Metallschicht 8 durchplattiert, welche in der Regel aus mehreren Schichten besteht. Die elektrischen Anschlüsse x, y können sowohl in den Bohrungen 6 und 7, bzw. 7', als auch als Alternativanschlüsse v, w an der Metallschicht an den bezeichneten Stellen angebracht werden.
  • In Fig. 2 ist in einer Draufsicht zwischen der zentralen Bohrung 6 und den Bohrungen 7, 7' die Oberfläche der Erhebung 3 im Trägerelement 2 dargestellt. Der Absatz 4 des Trägerelements 2 bildet einen peripheren Flansch und dient zur Befestigung in einer Zündvorrichtung.
  • In Fig. 3 ist die Unteransicht des Polkörpers 1 mit einer Zündbrücke 9 dargestellt. Die Zündbrücke 9 ist zwischen den Enden als eine Aussparung in einer im Trägerelement 2 vorhandenen ringförmigen Erhebung 5 ausgebildet.
  • In Fig. 4 ist die Erhebung 5' durch mehrere Zündbrücken 9' unterbrochen, wobei beispielsweise vier Zündbrücken 9' dargestellt sind.
  • In Fig. 5 liegt eine Zündbrücke 9" zwischen den Enden einer spiralförmigen Erhebung 5".
  • In Fig. 6 ist das unbearbeitete Trägerelement 2 mit den kegelförmigen oberen Erhebungen 3, den zündbrückenseitigen Erhebungen 5 und dem Absatz 4 dargestellt, wie er der Spritzgussform als Rohling entnommen wird. Die Erhebungen 3, 5 sind mit Spitzen 30 und 50 versehen.
  • Zur Herstellung des Polkörpers wird das in Fig. 6 beschriebene Trägerelement 2 beispielsweise durch Bedampfen im Hochvakuum sowohl an seinen Oberflächen als auch innerhalb der Bohrungen 6, 7, 7' mit einer Metallschicht 8 durchbeschichtet. Als Metalle sind einzeln oder als Legierungen geeignet: Ni, Cr, Al, Pd, Ta, Mn, Ba, Ti, Re, Au. Nach dem Auftragen der Metallschicht 8 durch Bedampfen wird eine weitere Metallschicht aus Ag oder Au im Bereich von 1 bis 50 µm auf chemischem Weg aufgebracht. Es kann eine weitere Schicht in bekannter Weise mit den genannten Metallen im Hochvakuum aufgedampft werden.
  • Nach dem Fertigstellen der Beschichtungen werden vorzugsweise beide Seiten gleichzeitig durch Abschmelzen oder Abschleifen eingeebnet. Dabei werden die Spitzen 30 bzw. 50 der Erhebungen 3 bzw. 5, 5', 5" entfernt. Man erhält eine metallische Oberfläche, die nur durch die isolierende Kunststoff-Oberfläche getrennt ist und die gewünschte Zündbrücke 9 darstellt.
  • Der erfindungsgemässe Polkörper 1 hat den Vorteil, dass er durch die lückenlose Verbindung zwischen dem isolierenden Trägerelement 2 und dem leitenden Teil der Metallschichten 8 sehr einfach im Aufbau, kompakt, stabil und dennoch praktisch vollständig verbrennbar ist, leicht in eine Zündvorrichtung eingebaut werden kann und in grossen Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar ist.
  • Der Polkörper 1 ist zur Verwendung in elektrischen Zündvorrichtungen aller Art, insbsondere für Munitionskörper, geeignet.

Claims (12)

1. Polkörper (1 ) für eine elektrische Zündvorrichtung, bestehend aus einem isolierenden Trägerelement (2), auf welchem eine Metallschicht (8) wenigstens eine Zündbrücke (9, 9', 9") bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Trägerelement (2) partiell in die Metallschicht (8) hineinragt und mit der Oberfläche der Metallschicht (8) eine Ebene bildet (Fig. 1
2. Polkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) mit einer geschlossenen ringförmigen Erhebung (3) auf der einen Seite und mit einer anderen offenen Erhebung (5, 5', 5") auf der anderen Seite versehen ist, die durch wenigstens eine Zündbrücke (9, 9', 9") unterbrochen ist (Fig. 2, 3, 4).
3. Polkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Erhebung (5") spiralförmig ausgebildet ist und dass zwischen ihren Enden eine Brücke (9") vorgesehen ist (Fig. 5).
4. Polkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) randseitig mit einem Absatz (4) versehen ist (Fig. 1).
5. Polkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) mit einer zentralen Bohrung (6) und wenigstens zwei Randbohrungen (7, 7') versehen ist (Fig. 1).
6. Polkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) aus einem homogenen Kunststoffteil gefertigt ist (Fig. 6).
7. Polkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er vollständig verbrennbar ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Polkörpers (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit einer zentralen Bohrung (6) und wenigstens zwei Randbohrungen (7, 7') versehene Trägerelement (2) aus Kunststoff in einem ersten Verfahrensschritt auf der Seite mit einer geschlossenen ringförmigen Erhebung (3) mit keilförmigem Profil und auf der anderen Seite mit einer offenen Erhebung (5, 5', 5") mit wenigstens einer Metallschicht (8) beschichtet und die Bohrungen (6, 7, 7') durchbeschichtet werden, und dass in einem zweiten Verfahrensschritt die Spitzen (30, 50) der Erhebungen (3, 5, 5', 5") bis zur Ebene der Metallschicht (8) entfernt werden (Fig. 6; Fig. 1).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (8) mechanisch und/oder chemisch und/oder durch Bedampfen im Hochvakuum auf das Trägerelement (2) aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (3, 5, 5',5") auf beiden Seiten des Trägerelements (2) gleichzeitig bis zur Ebene der Metallschicht (8) entfernt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (3, 5, 5', 5") durch Abschmelzen und/oder Abschleifen entfernt werden.
12. Verwendung des Polkörpers (1) nach den Ansprüchen 1 bis 8 in elektrischen Zündvorrichtungen zur Initiierung von Munitionskörpern, Projektilen, Raketen, Sprengkörpern und Hohlladungen.
EP85810229A 1984-05-24 1985-05-15 Polkörper für eine elektrische Zündvorrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung Expired EP0164313B1 (de)

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CH2548/84 1984-05-24

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