DE1088845B

DE1088845B - Back discharge fuse for electric dust lighters

Info

Publication number: DE1088845B
Application number: DER25725A
Authority: DE
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1959-06-12
Filing date: 1959-06-12
Publication date: 1960-09-08
Also published as: CH379342A; GB923522A

Description

Es sind elektrische Kondensatorzünder bekannt, deren Kondensatorladung durch Ladungstrennung gewonnen wird. Solche Zünder können Aufschlagzünder, Zeitzünder, Zerlegerzünder oder Doppelzünder sein bzw. eine beliebige Kombination von Einrichtungen zur Zündungsauslösung aufweisen. Allen diesen Zündern ist gemeinsam, daß ein oder mehrere Speicherkondensatoren durch Ladungstrennung aufgeladen werden. Die meist angewandte Art der Aufladung besteht darin, daß ein staubförmiges Material während des Geschoßfluges mit hoher Geschwindigkeit aus einer Staubkammer ausgeblasen wird. Die Staubkammer ist isoliert vom übrigen Teil des Zünders und Geschosses angeordnet. Zwischen der isolierten Staubkammer und dem Geschoß liegt der aufzuladende Speicherkondensator. Wenn die Staubkammer die Spitze des Geschosses einnimmt, muß sie von dem übrigen Teil des Geschosses isoliert sein.Electrical capacitor igniters are known whose capacitor charge is obtained by charge separation will. Such detonators can be impact detonators, time detonators, decomposition detonators or double detonators or any combination of devices for triggering the ignition. All of these detonators What is common is that one or more storage capacitors are charged by charge separation will. The most common type of charging is that a dusty material during of the projectile flight is blown out of a dust chamber at high speed. The dust chamber is arranged isolated from the rest of the fuse and projectile. Between the isolated dust chamber and the storey is the storage capacitor to be charged. If the dust chamber the Occupies the top of the projectile, it must be isolated from the rest of the projectile.

Um eine Ladung während des Geschoßfluges im Speicherkondensator erhalten zu können, muß seine Zeitkonstante einige tausend Sekunden betragen. Da es sich meist um sehr kleine Kapazitäten handelt, muß die Isolation zwischen Zünderspitze und Geschoß sehr groß sein. Das ist bei dem heutigen Stande der Technik nicht schwierig. Die Zünderkappe kann während des Transportes und der Lagerung auf verschiedene Weise geschützt sein, um ein Herabsinken der Isolation zu verhindern. Nach dem Abschuß ist aber die Isolation dem freien Luftstrom ausgesetzt. Bei trockenem Wetter besteht keine Gefahr, daß die Isolation herabsinkt. Bei feuchtem Wetter kann aber eine Überbrückung der Isolation stattfinden, oder der Widerstand sinkt bis zu einem solchen Wert ab, daß die erzeugte Ladung ganz oder teilweise verlorengeht.In order to be able to receive a charge in the storage capacitor during the projectile flight, his Time constant be a few thousand seconds. Since it is mostly a question of very small capacities, must the insulation between the fuse tip and the projectile must be very large. That is with the current state of the Technique not difficult. The fuse cap can be used in different ways during transport and storage Be well protected to prevent the insulation from sinking. After the launch is but the insulation is exposed to the free flow of air. In dry weather there is no risk of the Isolation goes down. In damp weather, however, the isolation can be bridged, or the Resistance drops to such a level that the generated charge is wholly or partially lost.

Zur Behebung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß mit dem aufzuladenden Kondensator ein solches elektrisches Glied in Reihe geschaltet, das wohl eine Aufladung zuläßt, jedoch eine Rückentladung verhindert oder beschränkt oder erschwert. Ein solches Glied kann vorzugsweise eine Funkenstrecke sein, die eine beträchtlich kleinere Kapazität als der aufzuladende Kondensator aufweist. Die Funkenstrecke kann fernerhin so ausgebildet sein, daß sie in Richtung der Aufladung eine niedrige, aber in Richtung der Rückentladung eine beträchtlich größere Durchbruchsspannung aufweist.To remedy these disadvantages, a capacitor to be charged is used according to the invention such an electrical member connected in series, which probably allows a charge, but a back discharge prevented or limited or difficult. Such a link can preferably be a spark gap which has a considerably smaller capacitance than the capacitor to be charged. the Spark gap can also be designed so that it has a low, but in the direction of the charge Direction of the back discharge has a considerably higher breakdown voltage.

Funkenstrecken in elektrischen Zündern sind an sich seit langem bekannt, z. B. aus den deutschen Patentschriften 486 944 und 491466. Sie dienen dort aber einem anderen als dem vorgenannten Zweck, nämlich beim Patent 486 944 gewissermaßen als selbsttätiger Schalter, der erst bei einer ganz bestimmten Spannung zwischen den Belägen der Ladekondensatoren durchschlagen wird und der als elektrischesSpark gaps in electric detonators have long been known per se, e.g. B. from German patents 486 944 and 491466. There they serve a purpose other than the one mentioned above, namely in patent 486 944 as an automatic switch that only works with a very specific one Voltage between the pads of the charging capacitors is broken down and as electrical

Rückentladungssicherung
für elektrische StaubzünderBack discharge protection
for electric dust igniter

Anmelder:Applicant:

Rheinmetall G.m.b.H.,
Düsseldorf, Rather Str. 110Rheinmetall GmbH,
Düsseldorf, Rather Str. 110

Relais vorher jeden Stromfluß über die Zündpille ver-Relay beforehand any current flow via the squib

ao hindert. Ganz ähnlich liegen die Dinge im Falle der deutschen Patentschrift 491 466, die einen elektrischen Zünder beschreibt, dessen Speicherkondensatoren von besonderen, im Geschoß selbst untergebrachten oder auch davon getrennten Stromquellen aus aufgeladenao prevents. Things are very similar in the case of German patent specification 491 466, which has an electrical Detonator describes its storage capacitors from special, housed in the storey itself or also charged from separate power sources

25· werden. Hier dienen diese Funkenstrecken als elektrische Relais, die beim Überschreiten der Zündspannung durchschlagen werden. Sinkt dann die Spannung wieder unter die Löschspannung, eine um wenige Volt niedriger als die Zündspannung liegende Spannungsgröße, so wird der Stromfluß unterbrochen, und das Relais hat wieder einen unendlich großen Widerstand.25 · become. Here these spark gaps serve as electrical ones Relays that break down when the ignition voltage is exceeded. Then the Voltage again below the extinction voltage, a few volts lower than the ignition voltage Voltage magnitude, the current flow is interrupted and the relay again has an infinitely large one Resistance.

Als Rückentladungssicherung kann beim erfindungsgemäßen Zünder auch ein Gleichrichter verwendet werden, der einen niedrigen Widerstandswert in Richtung der Aufladung hat, einen sehr hohen aber in Richtung der Rückentladung.A rectifier can also be used as a back discharge fuse in the igniter according to the invention that has a low resistance value in the direction of charging, but a very high one in Direction of back discharge.

Zum besseren Verständnis ist die Erfindung an Hand der Figuren erläutert:For a better understanding, the invention is explained on the basis of the figures:

Fig. 1 zeigt schematisch einen elektrischen Kondensatorzünder, dessen Kondensatorladung durch Ladungstrennung gewonnen wird. Ein solcher Zünder wird Staubzünder genannt. Das Bezugszeichen 1 deutet auf den Geschoßkörper, an dem der Zünder mit seinem Zünderkörper 2 befestigt ist. Zünderkörper und Geschoßkörper sind auf gleichem Potential. Die Zünderspitze 3, die den in der Zeichnung nicht dargestellten Staubgenerator enthält, ist von dem Zünderkörper 2 durch eine hochwertige Isolation 4 elektrisch getrennt. Zwischen Zünderspitze 3 und Zünderkörper 2 liegt der aufzuladende Kondensator 5 mit einer Funkenstrecke 6 in Reihe.'Fig. 1 shows schematically an electrical capacitor igniter, the capacitor charge by charge separation is won. Such a detonator is called a dust detonator. The reference number 1 indicates the projectile body on which the detonator is connected its detonator body 2 is attached. The detonator body and the projectile body are at the same potential. The fuse tip 3, which contains the dust generator not shown in the drawing, is from the igniter body 2 electrically separated by high-quality insulation 4. Between igniter tip 3 and igniter body 2 the capacitor 5 to be charged lies in series with a spark gap 6.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist als Beispiel eine Aufschlagzünderschaltung dargestellt,For a better understanding of the invention, an impact detonator circuit is shown as an example,

009 590/53009 590/53

die erkennen läßt, wie die Energie des Kondensators 5 ausgenutzt werden kann. Bei dieser Schaltung wird zweckmäßig die eine Seite eines elektrischen Zündmittels 7 mit dem Kondensator und die andere Seite des Zündmittels mit einem Aufschlagkontakt 8 verbunden. Wenn der Aufschlag erfolgt, wird die Zünderspitze eingedrückt, wodurch sie in Berührung mit dem Aufschlagkontakt 8 kommt. Da die eine Seite des Kondensators mit der Zünderspitze und dessen andere Seite mit dem Zündmittel verbunden ist, kann sich der Kondensator infolge des Aufschlages durch das Zündmittel entladen und dieses zur Zündung bringen. Die Aufladung des Kondensators 5 und die Wirkung der Funkenstrecke 6 ist deutlicher aus Fig. 2 ersichtlich. Der aufzuladende Kondensator 5 ist verhältnismäßig klein und hat beispielsweise eine Kapazität C₅ von 5000 pF. Die Funkenstrecke 6 dagegen " hat eine Kapazität, die noch beträchtlich kleiner ist und beispielsweise einen Wert C₆ von 5 pF aufweist. Die resultierende Kapazitätwhich shows how the energy of the capacitor 5 can be used. In this circuit, one side of an electrical ignition means 7 is expediently connected to the capacitor and the other side of the ignition means is connected to an impact contact 8. When the impact occurs, the igniter tip is pressed in, whereby it comes into contact with the impact contact 8. Since one side of the capacitor is connected to the igniter tip and the other side to the igniter, the capacitor can discharge as a result of the impact of the igniter and cause it to ignite. The charging of the capacitor 5 and the effect of the spark gap 6 can be seen more clearly from FIG. The capacitor 5 to be charged is relatively small and has, for example, a capacitance C ₅ of 5000 pF. The spark gap 6, on the other hand, "has a capacitance which is still considerably smaller and, for example, has a value C ₆ of 5 pF. The resulting capacitance

C_r =C _r =

C₅-C₆
C₅+C_e C ₅ -C ₆
C ₅ + C _e

dieser Kondensatorreihenschaltung, die zwischen Zünderkappe und Zünderkörper liegt, ist somit etwas kleiner als die kleinste Kapazität C₆ der Reihenschaltung. Sie ist praktisch gleich der Kapazität C₆, also etwa 5 pF.this capacitor series circuit, which is located between the igniter cap and the igniter body, is thus somewhat smaller than the smallest capacitance C _{6 of} the series circuit. It is practically equal to the capacitance C ₆ , i.e. about 5 pF.

Wenn durch den Staubgenerator eine elektrische Ladung von 5005 μμΑ3 (Mikromikro-Amperesekunden) erzeugt wird, werden die Kondensatoren durch die resultierende Kapazität von 5 pF auf 1001 Volt aufgeladen. In einer Reihenschaltung von Kondensatoren verteilt sich aber die Spannung im umgekehrten Verhältnis der Kapazitäten auf die Kondensatoren. Das heißt, der Kondensator 5 mit der Kapazität C₅ von 5000 pF erhält 1 Volt Ladung, und der Kondensator 6 mit der kleinen Kapazität C₆ von 5 pF erhält 1000 Volt. Die Funkenstrecke sei beispielsweise so bemessen, daß, wenn die Zündspannung der Funkenstrecke 6 mit der kleinen Kapazität C₆ 1000 Volt beträgt, der Funke . überspringt. Ein Überschlag der Funkenstrecke bedeutet aber, daß die Energie, die in der Funkenstrecke gespeichert war, vernichtet wird. Die Spannung an der Funkenstrecke fällt damit fast vollständig ab. Sie sinkt jedoch nicht ganz auf Null herab, da die Funkenstrecke löscht, wenn ihre Spannung auf den Löschspannungswert herabgesunken ist. Dieser Wert ist aber sehr klein und beträgt nur wenig Volt. Durch die Vernichtung der Energie in der Funkenstrecke 6 wird aber die Energie im Kondensator 5 nicht beeinflußt. Der Kondensator 5 behält seine Ladung von 1 Volt.If the dust generator generates an electrical charge of 5005 μμΑ3 (micro-microseconds), the capacitors are charged to 1001 volts by the resulting capacitance of 5 pF. In a series connection of capacitors, however, the voltage is distributed over the capacitors in the inverse ratio of the capacitances. That is, the capacitor 5 with the capacitance C ₅ of 5000 pF receives 1 volt of charge, and the capacitor 6 with the small capacitance C ₆ of 5 pF receives 1000 volts. Let the spark gap be dimensioned, for example, so that when the ignition voltage of the spark gap 6 with the small capacitance C _{6 is} 1000 volts, the spark. skips. A flashover of the spark gap means, however, that the energy that was stored in the spark gap is destroyed. The voltage at the spark gap thus drops almost completely. However, it does not drop completely to zero, since the spark gap extinguishes when its voltage has dropped to the extinction voltage value. However, this value is very small and only amounts to a few volts. By destroying the energy in the spark gap 6, however, the energy in the capacitor 5 is not influenced. The capacitor 5 retains its charge of 1 volt.

Wenn danach erneut durch den Staubgenerator eine elektrische Ladung von 5005 μμΑβ erzeugt wird, werden die Kondensatoren 5 und 6 mit der resultierenden Kapazität von 5 pF um 1001 Volt mehr aufgeladen, wovon 1000 Volt auf die Funkenstrecke übertragen werden und 1 Volt zu der Kondensatorladung im Kondensator 5 hinzugefügt wird. Die Funkenstrecke 6 schlägt erneut über und entlädt sich dadurch vollständig, während im Kondensator 5 jetzt eine Ladung von 2 Volt erhalten bleibt. Dieser Vorgang wiederholt sich fortwährend, und jedesmal, wenn eine Ladung von 5005 μμΑβ durch frei gewordenen Staub erzeugt worden ist, schlägt die Funkenstrecke über, und der Kondensator 5 erhält 1 Volt mehr Ladung.If afterwards an electrical charge of 5005 μμΑβ is generated again by the dust generator, capacitors 5 and 6 with the resulting capacitance of 5 pF are charged by 1001 volts more, 1000 volts of which are transferred to the spark gap and 1 volt to the capacitor charge in the capacitor 5 is added. The spark gap 6 flashes over again and is discharged as a result completely, while a charge of 2 volts is now retained in the capacitor 5. This process repeats itself continuously, and every time a charge of 5005 μμΑβ is released by dust has been generated, the spark gap flashes over, and the capacitor 5 receives 1 volt more charge.

Wenn am Ende der Ladungserzeugung die Spannung im Kondensator 5 weniger als 1000 Volt beträgt, !•rann bei der beispielsweisen Bemessung der Funkenstrecke die Spannung an dem Kondensator 5 nicht mehr verlorengehen, selbst wenn ein völliger Kurzschluß zwischen Zünderkappe und Zünderkörper besteht. Wenn andererseits die Ladung im Kondensator 5 mehr als 1000 Volt beträgt, so wird zwar bei einem solchen Kurzschluß zwischen Kappe und Körper die Funkenstrecke 6 überschlagen; bei diesem Funkenüberschlag können aber von den Kondensatoren 5 und 6 entsprechend der resultierenden Kapazität von 5 pF nur 5005 μμΑβ entladen werden, das heißt, die Spannung an der Funkenstrecke bricht praktisch auf Null zusammen, während von dem Kondensator 5 nur 1 Volt an Spannung entnommen wird. Wenn die Spannung in diesem Kondensator beispielsweise 1020VoIt betrug, wird sie durch die erste Funkenbildung auf 1019VoIt verringert, und es können zwanzig zusätzliche Überschläge stattfinden, bis die Spannung im Kondensator 5 auf 999VoIt abgesunken ist, wonach kein Überschlag an der Funkenstrecke mehr erfolgen kann.If at the end of the charge generation the voltage in the capacitor 5 is less than 1000 volts, ! • In the example of the dimensioning of the spark gap, the voltage on the capacitor 5 does not flow more are lost, even if there is a complete short circuit between the igniter cap and igniter body. On the other hand, if the charge in the capacitor 5 is more than 1000 volts, it will be at such a short circuit between the cap and the body, the spark gap 6 overturn; at this sparkover but can of the capacitors 5 and 6 according to the resulting capacitance of 5 pF only 5005 μμΑβ can be discharged, that is, the Voltage at the spark gap breaks down practically to zero, while from the capacitor 5 only 1 volt of voltage is drawn. For example, if the voltage in this capacitor is 1020VoIt the first spark reduces it to 1019VoIt, and there can be twenty more Flashovers take place until the voltage in capacitor 5 has dropped to 999VoIt, after which no flashover can occur at the spark gap.

Zweckmäßigerweise wird die Funkenstrecke 6 so ausgebildet, daß sie in Richtung der Aufladung eine kleine, in Richtung der Rückentladung dagegen eine große Überschlagsspannung aufweist. Eine solche Funkenstrecke kann beispielsweise aus einer Nadel und einer Platte bestehen. Die Platte ist hierbei mit der Kondensatorseite und die Nadel mit dem Zünderkörper zu verbinden. Infolge der höheren Feldstärkenkonzentration an der Nadelspitze erfolgt das Überspringen der Funken zum Kondensator hin bei niedrigeren Spannungen als eine Rückzündung vom Kondensator über die Platte.Appropriately, the spark gap 6 is designed so that it is in the direction of charging small, in the direction of the back discharge, on the other hand, has a large flashover voltage. Such Spark gap can consist of a needle and a plate, for example. The plate is here with the capacitor side and the needle to connect to the detonator body. As a result of the higher field strength concentration at the tip of the needle, the sparks jump to the capacitor at lower levels Voltages as a flashback from the capacitor across the plate.

Vorteilhaft können an Stelle von Luftfunkenstrecken auch Glimmlampen verwendet werden. Sie lassen sich mit unterschiedlichen Zündspannungen hinsichtlich der Polarität herstellen und haben einen außerordentlich niedrigen Widerstandswert, wenn gezündet wird, dagegen einen sehr hohen unterhalb ihrer Zündspannung.Glow lamps can also advantageously be used instead of air spark gaps. she can be produced with different ignition voltages in terms of polarity and have a extremely low resistance value when ignited, on the other hand a very high one below their Ignition voltage.

Es kann auch als Rückentladungssicherung ein Gleichrichter verwendet werden. Das Verhältnis seines Widerstandes in Richtung der Aufladung und in Richtung der Entladung soll hierbei mehr als 1:1000 betragen. Die Aufladezeit beträgt normalerweise in einem Staubzünder 0,2 Sekunden, die Flugzeit des Geschosses etwa 20 Sekunden. Ein Verhältnis 1:1000 bedeutet also, daß die Rückentladung lOmal langsamer vor sich geht, als maximal für die Aufladung zur Verfügung steht. Bei einem größeren Verhältnis kann die Rückentladung noch langsamer erfolgen.A rectifier can also be used as a back discharge fuse. The ratio of his Resistance in the direction of charging and in the direction of discharge should be more than 1: 1000 be. The charging time in a dust detonator is usually 0.2 seconds, the flight time of the projectile about 20 seconds. A ratio of 1: 1000 means that the back discharge is 10 times slower is going on than the maximum available for recharge. With a larger ratio the back discharge can take place even more slowly.

Claims

Patent claims:

1. Electric Koridensätoründer, its capacitor charge is generated by charge separation after firing, characterized in that such an electrical element (6) is connected in series with the capacitor (5) to be charged is that allows charging, but prevents or restricts a back discharge or difficult.

2. igniter according to claim 1, characterized in that with the capacitor to be charged (5) a spark gap (6) of considerably smaller capacity than the capacitor to be charged is in series.

3. igniter according to claims 1 and 2, characterized in that the spark gap (6) is designed such that it has a significantly lower breakdown voltage in the direction of charging has than in the direction of the back discharge.

4. igniter according to claim 1, characterized in that a back discharge fuse Glow lamp is used.

5. igniter according to claim 1, characterized in that with the capacitor to be charged (5) a rectifier is connected in series so that in the direction of charging the low and in the direction the back discharge has a very high resistance value.

Considered publications: German Patent Specifications Nos. 486 944, 491 466.

1 sheet of drawings