DE1132475B - Elektrischer Funkenzuender - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

H39335VIb/78e

ANMELDETAG: 4. MAI 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 28. JUNI 1962

Elektrischer Funkenzünder

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Funkenzünder, der zur Zündung einer Sprengladung dient, insbesondere in Bergwerken, bei Aufschlußarbeiten und in Geschossen. Derartige Zünder enthalten bekanntlich zwei Elektroden, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden" und durch ein Dielektrikum getrennt sind.

Es sind verschiedene Arten von Funkenzündern, bekannt. Zum Betrieb mit Hochspannung verwendet man im allgemeinen als Dielektrikum einen den elekirischen Strom nichtleitenden Sprengstoff. Der Sprengstoff wird durch den Funken, der zwischen den beiden Elektroden überschlägt, gezündet. Ein derartiger Zünder benötigt jedoch einen kräftigen Stromerzeuger, der eine Spannung von z. B. 20 000 Volt hergeben kann, so daß dieser Zünder praktisch nur in Bergwerken undSteinbrüchen u.dgl. verwendetwerdenkann.

Um einen derartigen Zünder m einem Geschoß zu verwenden, wo der Stromerzeuger wegen des sehr geringen verfügbaren Platzes eine ganz wesentlich gerimgere Klemmenspannung haben muß, erteilt man dem Dielektrikum eine gewisse Leitfähigkeit, indem ihm Graphit oder Metallpulver in feiner Verteilung beigemischt wird. Der mit diesem Gemisch angefüllte Raum zwischen den beiden Elektroden bildet somit eine Folge zahlreicher kleiner Spalte, wodurch das Explosivgemisch die Bildung eines Funkenüberschlags bei geringer Spannung von etwa 500 Volt gestattet. Diese Anordnung hat aber verschiedene Nachteile. Einerseits ist nämlich die Zusammensetzung des Gemisches aus dem Sprengstoff und den verwendeten Metallpulvern, das als elektrischer Widerstand zwischen den beiden Elektroden dient, sehr kritisch, weil seine Leitungseigenschaften genau auf die verfügbare elektrische Spannung eingestellt sein müssen, und andererseits muß der Zünder mit einem sehr empfindlichen Zündsprengstoff versehen werden, da in einem Geschoß nur ein Stromerzeuger von geringer Leistungsfähigkeit untergebracht werden kann. Hierdurch wird die Sicherheit des mit diesem Zünder versefaenen Geschosses wesentlich beeinträchtigt.

Die Erfindung hat das Ziel, diese Nachteile zu vermeiden. Sie betrifft einen verbesserten Funkenzünder, der mit einfachen Mitteln leicht 'herstellbar ist und gut reproduzierbare elektrische Eigenschaften besitzt, was einen besonders großen Vorteil für die Massenherstellung derartiger Zünder darstellt.

Der erfindungsgemäße Funkenzünder enthält, wie bekannt, zwei durch ein Dielektrikum getrennte Elektroden und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden aus einem Sprengstoff besteht, der die Elektrizität leitet.

Anmelder:
Hotchkiss-Brandt, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Ohmstede

und Dipl.-Ing. B. Schmid, Patentanwälte,

Stuttgart S, Falbenhennenstr. 17

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 4. Mai 1959 (Nr. 793 891)

Gemäß einer Ausführungsform besteht das Dielektrikum aus einem isolierenden Element, das an derjenigen Stelle, wo der Funken überspringen soll, ein Loch von kleinerem Querschnitt als die Korngröße des leitenden Sprengstoffs besitzt.

Nach einer anderen Ausführungsform besteht das Dielektrikum aus einer Schicht eines kristallinen Halbleiters, beispielsweise dem Oxyd oder Karbid desjenigen Metalls, aus dem die andere Elektrode besteht. Dieser kristalline Halbleiter gestattet den Stromdurchgang von einer Elektrode zur anderen unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Emissionszentren der Elektronen. Diese bekannte Entiadungserschednung geht immer in Form von Funken vor sich, wenn die Überschlagsspannung erreicht ist.

Die Leitfähigkeit des als Elektrode dienenden Sprengstoffs kann durch ein bekanntes Verfahren erreicht werden, beispielsweise durch Mischung des Sprengstoffs mit einer leitfähigen Substanz, z. B. Graphit oder Metallpulver. Während die Eigenschaften des Gemisches außerordentlich kritisch sind, wenn es sich wie bei den bekannten Zündern um die Herstellung einer Schicht von bestimmtem elektrischem Widerstand aus einem solchen Gemisch handelt, können im Fall der aus einem leitenden Sprengstoff bestehenden Elektrode die Mischungsverhältnisse in ziemlich großen Grenzen schwanken, wobei der Prozentsatz des leitenden Anteils beispielsweise zwischen 10 und 20 liegen kann, ohne daß die Arbeitsweise des Zünders hierdurch ungünstig beeinflußt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. Hierin zeigen

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Fig. 1 bis 5 schematische Schnitte durch versande- Mitteln für Ubersehlagspannungen zwischen 50 und

dene erfindungsgemäße Zünder. 300 Volt hergestellt werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel enthält der Für kleinere Spannungen, z. B. in der Größenord-Zünder A¹ eine Metallhülse 1, deren mit einem Loch 2 nung von 20 bis 50 Volt, kann man eine Elektrode 4 versehener Boden zum Zentrieren eines Isolierringes 3 5 aus Aluminium verwenden, deren Oberfläche cheaus Kunststoff, Keramik od. dgl. dient. Dieser isolie- misch mit einer Oxydschicht 5 α überzogen ist. Diese rende Ring 3 dient zur Halterung einer ersten Elek- OxydschicMhat eine ausgesprochene kristalline Struktrode 4, die aus Metall besteht. tür, und der Stromdurchgang geschieht schon für eine Diese Elektrode ist mit einer dielektrischen! Schicht 5 geringe Uberschlagspannung mittels der aus der Halbbedeckt, die aus einer dünnen Scheibe, vorzugsweise io leitertechnik wohlbekannten Emissionszentren. Die aus Kunststoff oder auch aus; Papier od. dgl. besteht. Entladung findet trotz der geringen Spannung mit Die Scheibe 5 besitzt in ihrer Mitte ein sehr enges Funkenbildung statt. Wenn man mit diesem einfachen Loch 6 vom Durchmesser von der Größenordnung Verfahren höhere Überschlagsspannungen erreichen 0,01 mm, das einen sehr kurzen Kanal bildet, durch will, so braucht nur die durch chemische Oxydation den der Zündfunken hindurch muß. Dieser Kanal 6 15 erzeugte Schicht mit einem isolierenden Lack überkann vorzugsweise dadurch hergestellt werden, daß zogen zu werden. An Stelle einer Oxydschicht kann die Scheibe S vor ihrem Einbringen in den Zünder man auch eine Karbidschicht verwenden, mittels eines Hochspannungsfunkens durchlöchert wird. Derartige halbleitende Oxyd- oder Karbidschichten Oberhalb der Scheibe 5 befindet sich eine zweite können auch auf chemischem, elektrolytischem oder Elektrode?, die aus einer Schicht eines Zündspreng- 20 thermischem Weg auf anderen Metallen oder Legicstoffs besteht. Sie ist, wie oben angegeben, dadurch rungenz.B. auf Eisen, Kupfer od. dgl. erzeugt werden, leitend gemacht, daß sie mit einem leitenden Bestand- Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform A^s eines teil, z. B. Graphit oder Metallpulver, gemischt ist. Als erfindungsgemäßen Zünders, wobei jedoch oberhalb Sprengstoff kann vorteilhaft Bleiazid oder Bleitrinitro- der mit einem Loch 12 versehenen Scheiben eine resorcmat oder ein Gemisch beider dienen. Das Metal- 25 Metallkapsd 13 mit Mittelloch 14 vorgesehen ist, die pulver kann aus Aluminium, Kupfer od. dgl. bestehen. die Aufgabe hat, die als Elektrode verwendete Menge Die einzige Bedingung ist, daß es nicht vom verwen- des leitenden Sprengstoffs 7 zu verringern. In diesem deten Sprengstoff chemisch angegriffen wird. Fall verläuft die Entladung von der Elektrode 4 über Oberhalb der zweiten Elektrode? befindet sich ein die dielektrische Schicht5α zur Elektrode? und der nichtleitender Zündsprengstoff 8, der beispielsweise 30 Strom geht von der Kapsel 13 zur Hülse 1. aus Bleiazid besteht, und schließlich ein sekundärer Fig. 4 zeigt einen weiteren Zünder Aⁱ, bei dem Sprengstoff 9, der beispielsweise aus Tetryl, Pentrit, zwei isolierte leitende Drähte IS und 16 als Elektro-Hexogen, Trinitrotoluol od. dgl. besteht. den dienen, wobei der leitende Sprengstoff? in die-Die in der Hülse 1 befindlichen Teile werden bei- sem Fall als Zwischenelektrode dient. Die beiden spielsweise durch einen Klemmrand 10 am Ende der 35 Drähte 15 und 16 sind nämlich auf einer gewissen Hülse festgehalten. Länge von ihrem Ende her miteinander verdrillt, wo-Wenn die Hülse 1 und die Elektrode 4 einer elek- bei mindestens eines der Enden vorher mit einer ddtrischen Spannung U unterworfen werden, die bei- elektrischen Schicht 5 b überzogen wurde. Vorzugsspielsweise über gestrichelt eingezeichnete Kontakte weise handelt es sich um eine Oxydschicht, die auf zugeführt wird, so gelangen die Elektroden 4 und 7 40 elektrolytischem oder chemischem Weg erzeugt wurde, beiderseits des Dielektrikums 5 unter Spannung und Die beiden verdrillten Drähte werden dann derart in es springt ein Funke zwischen ihnen durch den Ka- einen Körperl? aus Kunststoff eingebettet, der sieh nal6 über. Hierdurch wird die aus dem leitenden seinerseits am Boden der Hülse 1 befindet, daß die Sprengstoff 7 bestehende Elektrode zur Explosion ge- Enden der Drähte etwas unter der Oberfläche 18 des bracht. Diese zündet den nichtleitenden Initialspreng- 45 Körpers 17 liegen, daß aber die dielektrische(n) stoff 8, und dieser zündet seinerseits die Spreng- Scbicht(en) etwas aus dieser Fläche heraussteht, bzw. ladung 9. herausstehen. Diese Schichten werden anschließend Fig. 2 zeigt einen Zünder ^L², dessen Elektrode 4 auf die Höhe dieser Oberfläche abgeschliffen, so daß oberflächlich mit einer dielektrischen Schicht 5 α über- die mindestens ein Ende der Drähte bedeckende dizogen ist und mit einer isolierenden Scheiben be- 50 elektrische Schicht 5b infolge des Schleifen« mit der deckt ist, die ein Mittelloch 12 aufweist. Durch dieses Oberfläche 18 abschließt.

Loch steht der als zweite Elektrode dienende leitende Über dieser bzw. diesen dielektrisdhe(n) Schichten)

Sprengstoff 7 in Berührung mit der dielektrischen 5 b wird der Sprengstoff 7 angebracht, der eine Zwi-

SchichtSa. In diesem Fall findet die elektrische Ent- schenelektrode zwischen den beiden Elektroden 15

ladung durch die dielektrische Schicht 5 a hindurch 55 und 16 darstellt, und oberhalb des Sprengstoffs 7 be-

statt, indem sich ein Funke an derjenigen Stele bildet, findet sich wieder der Initialsprengstoff 8 und die

wo der elektrische Widerstand am geringsten ist, d. h. sekundäre Sprengladung 9.

an der Stelle, wo zwischen den beiden Elektroden 4 Bei dieser Lösung wird die Zündung der Spreng-

und 7 die Isolierscheibe 11 wegen des Loches 12 nicht Stoff schicht 7 durch einen Funken erzielt, der zwi-

vorhanden ist. 60 sehen der Schicht 7 und mindestens einem der Drähte

Die Elektrode 4 kann beispielsweise aus Aluminium 15 oder 16 überspringt.

bestehen, wobei dann die dielektrische Schicht 5 α aus Wenn eine einzige dielektrische Schicht 5 b vorge-

Aluminiumoxyd besteht, das duroh anodische Oxyda- sehen ist, besitzt die Anordnung nur zwei Elektroden,

tion erhalten wurde. Eine derartige Oxydschicht zeigt deren eine aus dem Draht 15 bzw. 16 besteht, der

keine eigentliche kristalline Struktur, ist aber tatsäch- 65 diese Schicht trägt, während die andere Elektrode

lieh von Kanälen sehr kleinen Querschnitts durch- durch den Sprengstoff 7 gebildet wird,

zogen, die einen gewissen Stromdurchgang erlauben. Wenn dagegen gemäß der in Fig. 4 gezeigten Aus-

Eine derartige Anodenschicht kann mit einfachen führungsform beide Drähte 15 und 16 je mit einer

dielektrischen Schicht 5 b bedeckt sind, bildet die Anordnung zwei in Reihe geschaltete Zünder aus den Teilen 15, 15 b und 7, bzw. 7, 5 b und 16. Der Sprengstoff?, der die Brücke zwischen den beiden Schichten 5 b bildet, spielt dann die Rolle einer den beiden in Reihe liegenden Zündern gemeinsamen Elektrode.

Dasselbe gilt für den Zünder A⁵ nach Fig. 5, bei dem die als Elektroden dienenden Enden der Leiter 15 und 16 am Boden eines Hohlraums 19 enden, der in den isolierenden Träger 17 eingearbeitet ist. Mindestens eines der Drahtenden ist wie vorher mit einer dielektrischen Schicht 5 b bedeckt, auf der sich die leitende Explosivschicht 7 befindet, die als Zwischenelektrode dient.

Diese Einheit aus den Teilen 15, 16, 17, Sb und 7 kann in diesem Fall unabhängig vom übrigen Zünder sein, der aus einer handelsüblichen; Zündkapsel mit Initialladung 70 und Hauptladung 21 bestehen kann.

Der Hauptvorteil der Erfindung lieigt offenbar in der Möglichkeit, mit außerordentlich einfachen Mitteln eine dielektrische Schicht 5, 5 a oder Sb zwischen den Elektroden, d. h. zwischen der Elektrode 4 und der explosiven Elektrode? der Fig. 1, 2 und 3 oder zwischen den Elektroden 15 und 16 und der Explosivschicht? im Fall der Fig. 4 und 5 herstellen zu können, wobei eine große Regelmäßigkeit erzielt werden kann, indem durch einen einfachen Überschlagversuch die Dicke der Isolierscheibe 5 bzw. der dielektrischen Schicht 5 α oder 5 b für eine gegebene elektrische Betriebsspannung geeignet gewählt wird.

Die aus Sprengstoff bestehende Elektrode? empfängt stets die verfügbare elektrische Energie in Form eines Funkens.

Wie schon erwähnt, kann die Leitfähigkeit des Sprengstoffs, die im Fall der bekannten elektrischen Zünder, wo dieser Sprengstoff als elektrischer Widerstand wirkt, einen sehr genau bestimmten Wert haben muß, bei der Anordnung nach der Erfindung in weiten Grenzen schwanken, ohne daß die Arbeit des Zünders dadurch gestört wird. Hierdurch läßt sich die Anordnung leicht in Massen herstellen.

Bed den bekannten Zündern geht bei zu großer Leitfähigkeit des Sprengstoffs der Strom ohne Funkenbildung über, während bei zu geringer Leitfähigkeit ein so höher Widerstand entsteht, daß überhaupt kein Strom fließt und damit auch kein Funken überschlagen kann. Diese Nachteile sind bei dem Zünder nach der Erfindung vollständig weggefallen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Funkenzünder mit mindestens zwei Elektroden, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode (7) aus einem die Elektrizität leitenden Sprengstoff besteht, während das Dielektrikum (5, Sa, 5 b) keinen Sprengstoff darstellt.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einem isolierenden Element (5) besteht, das an der Stelle, wo der Funken überschlagen soll, ein sehr kleines Loch (6) aufweist, das z. B. durch elektrischen Funkenüberschlag bei hoher Spannung hergestellt wurde.

3. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (5 ä) aus einem kristallinen Halbleiter, z.B. einer Oxyd- oder Karbidschicht besteht, die in an sich bekannter Weise eine Metallelektrode (4) überzieht.

4. Zünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem leitenden Sprengstoff (7) und dem Dielektrikum (5, 5 a) ein isolierendes Element (11) mit einem Mittelloch (12) angeordnet ist, das den Bereich der Funkenbildung begrenzt.

5. Zünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem isolierenden Element (11) ein Metallelement (13) mit einem Mittelloch (14) angeordnet ist und daß die Menge des die eine Elektrode bildenden leitenden Sprengstoffs (7) etwa auf das zur Ausfüllung der beiden Löcher (12,14) erforderliche Maß beschränkt ist.

6. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zuleitungsdrähte (15, 16) in einen isolierenden Träger (17) eingebettet sind und daß das Ende mindestens eines Drahtes mit dem Dielektrikum (5 b) bedeckt ist, das mit der Oberfläche des Trägers (17) abschließt und über dem sich der leitende Sprengstoff (7) befindet.

7. Zünder nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (18) des Trägers (17), an der die Zuleitungsdrähte enden, sich am Boden eines Hohlraumes (19) in dem Träger befindet und daß der leitende Sprengstoff (7) den Hohlraum (19) ausfüllt, so daß er mit dem Träger (17), den Zuleitungsdrähten (15, 16) und dem Dielektrikum (5 b) eine Einheit bildet, die mit einer Zündkapsel (20, 21) zusammengebaut werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 036 138,
434, 1084183;
deutsche Patentschrift Nr. 957 735;
britische Patentschrift Nr. 578 300.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 617/147 6.