DE4039149C2 - Vorrichtung zum Anzünden von Treibladungspulvern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzün­ den von Treibladungspulvern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Treibladungspulver werden für die unterschiedlichsten Zwecke, beispielsweise in der kommerziellen Sprengtechnik, bei speziellen Materialumformungen, aber auch für militär­ ische Zwecke benötigt. Dabei liegt das Treibladungspulver beispielsweise in Form von Schüttpulver, Stangenpulver oder in kompaktierter Form vor. Die Anzündung des Treib­ ladungspulvers erfolgt dabei nach dem Stand der Technik mit Anzünd-Vorrichtung (i.f. auch als Anzünder bezeich­ net), die im wesentlichen nach einem der nachfolgend be­ schriebenen zwei Prinzipien arbeiten:

Das zur Anzündung des Treibladungspulvers verwendete pyro­ technische Material wird als Gas/Festkörpergemisch mit definierter chemischer, aber relativ undefinierter physi­ kalischer Zusammensetzung mit hohem Druck aus dem Anzün­ dergehäuse in das Treibladungspulver geschleudert. Dabei ist unter Umständen ein undefinierter Anteil unverbrannter Festkörperteile vorhanden, der dazu führen kann, daß der Zündvorgang sehr ungleichmäßig verläuft. Ein ungleichmäßi­ ger Verlauf des Zündvorgangs hat aber Druckstöße etc. zur Folge, die insbesondere bei technischen Anwendungen äu­ ßerst unerwünscht sind.

Deshalb ist vorgeschlagen worden, das zur Anzündung ver­ wendete pyrotechnische Material bereits im Anzünder in ein physikalisch relativ genau definiertes Gemisch aus Ab­ brandprodukten, bestehend aus heißen Gasen und heißen Partikeln, umzusetzen und erst dieses Gemisch aus dem Anzünder in das Treibladungspulver auszustoßen. Hierdurch wird zwar teilweise das Problem des ungleichmäßigen Zünd­ vorganges gelöst, die Vorrichtung zum Anzünden von Treib­ ladungspulver erfordert jedoch einen hohen Bauaufwand, um das relativ genau definierte Gemisch aus Abbrandprodukten zu erhalten.

Bei Treibladungspulvern mit hohen Anzünd-Temperaturen, wie sie gerade im industriellen Bereich häufig eingesetzt werden, führen beide Arten der Zündung zu Schwierigkeiten, da es kaum möglich ist, in einem größeren Volumen einiger­ maßen gleichmäßig die nötigen Temperaturen zu erzielen, ohne unverhältnismäßig große Mengen pyrotechnischen Mate­ rials einzusetzen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 42 942 A1 ist ein Mehrkammer-Treibladungsanzünder zu entnehmen, der im Anschluß an das Anzündelement 2 zwei durch eine Drosselscheibe 8 verbundene Brennkammern 7 und 13 auf­ weist, die je mit kompakten Anzündmischungen 6 und 12, die vorzugsweise als Preßkörper ausgebildet sind, ausgestattet sind. Die Zündung beider Anzündmischungen erfolgt weitge­ hend seriell, doch wird die Treibladung durch die bereits gezündeten Anzündmischungen erst nachträglich gezündet. Die Zündung der Treibladung selbst erfolgt weitgehend durch eine Kettenreaktion von Einzelzündereignissen, die sich innerhalb der Treibladung fortsetzt.

Aus der DE 34 17 739 A1 geht eine Treibladung für großkalibrige Waffen hervor, bei der das in einem Ringraum 7 enthaltene. Treibladungspulver 6 durch eine Initialzündung einer am Ringraum angebrachten pyrotechnischen Schicht 15 durch Abbrennen der Trennwand 14 großflächig gezündet werden kann.

Ebenso geht aus der DE-OS 34 46 315 A1 ein Anzündsystem für verbrennbare Kartuschen hervor, dessen Zündmechanismus für die Treibladung 22 ähnlich ausgestaltet ist, wie der in der vorgenannten Druckschrift. Auch hier erfolgt die Zündung der jeweils seriell angeordneten Treibladungskartuschen derart, daß ein heißer, partikelreicher und konischer Strahl 12 tangential an einem für die Initialzündung der Treibladung vorgesehenen Verstärkersatz 20 vorbeiströmt, diesen anzündet, wodurch die Treibladung durch den gezündeten Verstärkersatz großflächig angezündet wird.

Schließlich beschreibt die DE-OS 33 40 618 A1 eine An­ zündeinrichtung für einen Treibsatz, der in Kombination mit Munitionsausstoßvorrichtungen (z. B. Mörsern) zu be­ treiben ist. Zwar sieht die Anzündvorrichtung für den Treibsatz 29 einen zweikammrigen Aufbau vor, der zwei koaxial angeordnete Verstärkungssätze enthält, doch ist der Druckschrift kein Hinweis darauf zu entnehmen, auf welche Weise der Treibsatz vollständig, d. h. restlos, gezündet werden kann.

Das Abbrennen des Treibsatzes basiert daher ausschließlich auf einer Kettenreaktion einzelner Zündereignisse im Treibsatz selbst. In Bereichen in denen der Treibsatz schlecht oder gar nicht zündet, kann für eine vollständige Verbrennung des Treibladungssatzes nicht garantiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung eingangs genannter Art derart weiterzubilden, daß sie das Anzünden insbesondere von Treibladungspulvern mit hoher Anzündtemperatur auch bei relativ großen Mengen von Treibladungspulvern restlos gestattet.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zum Anzünden von Treibladungspulver, mit einem Primärele­ ment, zwei Kammern, die zwischen dem Primärelement und dem Raum vorgesehen sind, in dem sich das Treibladungspulver befindet, einer druck- und teilchendurchlässigen Be­ grenzungswand zwischen beiden Kammern, sowie pyrotechnischem Material, das sich in der ersten Kammer und entflammbarem Material, das sich in der zweiten Kammer befindet, durch dessen Zündung das Treibladungspulver gezündet wird, folgende Merkmale auf:

• 1. Die zweite Kammer ist von dem Treibladungspulver- Raum durch eine Berstscheibe getrennt.
• 2. Das in der zweiten Kammer vorgesehene entflammbare Material ist ein leicht entflammbares Granulat, das durch die beginnende Zündung des pyrotechnischen Materials in den Treibladungspulvers-Raum derart verwirbelt wird, daß es sich an die Treibladungspulver-Körner anlegt, dort abbrennt und dadurch die Anzündung der Kornoberfläche unterstützt.

Das Granulat strömt, vom Druck des abbrennenden oder abge­ brannten pyrotechnischen Materials getrieben, vor seiner An­ zündung in das relativ große Volumen des Treibladungspul­ vers und legt sich zumindest teilweise an die Treibla­ dungspulverkörner an.

Dabei verbrennt das Granulat in der zweiten Kammer noch nicht völlig oder wird wenigstens zu einem großen Teil unangezündet als feines Granulat oder als feiner Staub aus der zweiten Kammer ausgestoßen.

Die Flamme, die durch die Umsetzung des pyrotechnischen Materials in der ersten Kammer erzeugt wird, führt nun zu einer gezielten Umsetzung des Granulats im Treibladungspulver-Bett selbst und teilweise direkt an der Pulveroberfläche.

Da sich das Granulat zumindest teilweise an dem Pulverkör­ per angelegt hat, wird seine Umsetzungswärme unter optimalen Bedingungen auf das anzuzündende Treibla­ dungspulver übertragen.

Durch diese Anzündmethode können besonders schwer ent­ zündliche Treibladungspulver leicht gezündet werden. Au­ ßerdem läßt es sich besonders gut in Treibladungen einset­ zen, in denen ein hoher Anzünderdruck unerwünscht ist.

In jedem Falle erhält man jedoch einen gleichmäßigen Druckanstieg sowie einen Enddruck, der in der Regel größer als bei Verwendung eines herkömmlichen Zünders ist.

Gemäß Anspruch 2 ist die Druck- und Teilchen-durchlässige Begrenzungswand, durch die der Druckanstieg durch die Zündung des pyrotechnischen Materials aus der ersten Kam­ mer in die zweite Kammer übertragen wird, eine Lochschei­ be.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Primärelement, das beispielsweise elektrisch oder mit einem Schlagbolzen ge­ zündet werden kann, mit der ersten Kammer über einen Ka­ nal verbunden ist, da sich hierdurch ein besonders günsti­ ger Druckanstieg in der ersten Kammer ergibt (Anspruch 3).

Die Verwirbelung des Granulats wird ferner dadurch begün­ stigt, daß das pyrotechnische Material vor dem Anzünden nur einen Teilbereich der ersten Kammer einnimmt (Anspruch 4), da hierdurch eine leichtere Wirbelbildung möglich wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Patrone mittleren Kalibers,

Fig. 1b einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 den Druckanstieg bei Anzündung mit einem her­ kömmlichen Anzünder, und

Fig. 3 den Druckanstieg bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1a zeigt exemplarisch die Anordnung einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung 1 im Boden 2 einer Hülse 3 einer Pa­ trone mittleren Kalibers. Mit 4 sind ein Treibladungspul­ ver und mit 5 ein nicht näher dargestelltes Geschoß be­ zeichnet.

Fig. 1b zeigt einer Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Anzünd-Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist einen Außenkörper 6 auf, in dessen Bodenplatte sich ein Hohlraum 7 für das Primärelement des Anzünders befindet, das beispielsweise elektrisch oder mit einem Schlagbolzen gezündet werden kann.

Der Hohlraum 7, d. h. das Primärelement des Anzünd-Vorrich­ tung, ist über einen Kanal 8 mit einer (in Schußrichtung) ersten Kammer 9 verbunden, die durch eine Lochscheibe 10, also eine Druck- und Teilchen-durchlässige Begrenzungs­ wand, von einer zweiten Kammer 11 getrennt ist. Die zweite Kammer 11 ist durch eine Abdeckscheibe 12 gegenüber dem Raum abgeschlossen, in dem sich das Treibladungspulver 4 (vgl. Fig. 1a) befindet.

In der Kammer 9 ist ein pyrotechnisches Material 13 vorge­ sehen, das beispielsweise in Form eines Pulverkörpers oder von Pulverstangen vorliegen kann. Das pyrotechnische Mate­ rial 13, das zur Ausbildung eines geeigneten Druckes und einer geeigneten Flamme dient, nimmt dabei nur einen Teil­ bereich der ersten Kammer 9 ein.

In der zweiten Kammer 11 befindet sich ein leicht ent­ flammbares Granulat 14, das durch die beginnende Zündung des pyrotechnischen Materials in den Treibladungspulvers- Raum derart verwirbelt wird, daß es sich an die Treibla­ dungspulver-Körner anlegt, dort abbrennt und dadurch die Anzündung der Kornoberfläche unterstützt. Die Funktion des leicht entflammbaren Granulats wird im folgenden erläu­ tert:

Nach der Zündung des Primärelements 7 wird durch den Kanal 8 das pyrotechnische Material 13 in der ersten Kammer 9 gezündet. Der Druckaufbau in der ersten Kammer 9 wird über die Lochscheibe 10 in die zweite Kammer 11 übertragen. Das in der zweiten Kammer 11 befindliche Granulat 14 wird durch den Druck größtenteils oder völlig unangezündet als feines Granulat oder als feiner Staub aus dem Anzünder ausgestoßen. Das Granulat 14 strömt, vom Druck des abbrennenden bzw. abgebrannten pyrotechnischen Materials 13 durch die als Berstscheibe ausgeführte Abdeckscheibe 12 getrieben, vor seiner Anzündung in das relativ große Volumen des Treibladungspulvers 4 (vgl. Fig. 1a) und legt sich zumindest teilweise an den oder die Treibladungspulverkörper an, die z. B. aus Pulverkörnern oder -stangen bestehen können. Die nachfolgende Flamme, die durch die Umsetzung des pyrotechnischen Materials 13 in der ersten Kammer 9 erzeugt wird, zündet nun das Granulat 14 im Pulverkörper an, das seine Umsetzungswärme im wesentlichen direkt auf die Pulverkörner überträgt. Damit können auch besonders schwer entzündliche Pulver leicht gezündet werden. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut für Treibladungen, bei denen ein hoher Anzünderdruck unerwünscht ist.

Vorteilhaft für den Druckaufbau in der ersten Kammer 9 wirken sich dabei leicht verdämmende Scheiben aus, die an der Lochscheibe angebracht sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen typische gemessene Kammerdruck­ verläufe, die man einmal mit einem herkömmlichen Anzünder und einmal mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhält. Das verwendete Treibladungspulver ist ein Experimentier­ pulver mit hoher Anzündtemperatur, wobei in beiden Fällen das gleiche Material und die gleiche Pulvermenge verwendet worden sind.

Fig. 2 zeigt, daß bei Beginn der Anzündung bei einem Stan­ dardanzünder starke Druckstöße auftreten.

Fig. 3 zeigt, daß bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Anzünders der Druckanstieg nach der Zündung des Primärele­ ments (Zeitpunkt: 0.0) früher einsetzt und gleichmäßiger verläuft. Dies ist insbesondere bei technischen Anwendun­ gen erwünscht. Darüberhinaus ist der Maximaldruck bei Verwendung der gleichen Pulvermenge um wenigstens 20% größer.

Ein auf dem einschlägigen Gebiet tätiger Fachmann wird sowohl das Primärelement als auch das pyrotechnische Material und das leicht entflammbare Material entsprechend dem jeweiligen Einsatzfall - kommerzielle Sprengtechnik, Materialumformung oder militärische Zwecke - auswählen, so daß auf eine nähere Angabe dieser Materialien verzichtet werden kann.

Auch können die Abdeck- bzw. Trennelemente zwischen den einzelnen Kammern und dem Treibladungspulver-Raum entspre­ chend dem jeweiligen Einsatzfall ausgewählt werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, das Primärelement entsprechend der jeweiligen Zündmethode - elektrisch, Schlagbolzen oder dgl. - auszuwählen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Anzünden von Treibladungspulver, mit

• - einem Primärelement (7),
• - zwei Kammern (9, 11), die zwischen dem Primärelement (7) und dem Raum vorgesehen sind, in dem sich das Treibladungspulver (4) befindet,
• - einer Druck- und Teilchen-durchlässigen Begrenzungswand (10) zwischen beiden Kammern (9, 11), sowie
• - pyrotechnischem Material (13), das sich in der ersten Kammer (9) und
• - entflammbares Material (14), das sich in der zweiten Kammer (11) befindet, durch dessen Zündung das Treibladungspulver gezündet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (11) von dem Treibladungspulver-Raum durch eine Berstscheibe (12) getrennt ist, und
daß das in der zweiten Kammer (11) vorgesehene ent­ flammbare Material ein leicht entflammbares Granulat (14) ist, das durch die beginnende Zündung des pyrotechnischen Materials (13) in den Treibladungspulver-Raum derart verwirbelt wird, daß es sich an die Treibladungspulver- Körner anlegt, dort abbrennt und dadurch die Anzündung der Kornoberfläche unterstützt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druck- und teilchendurch­ lässige Begrenzungswand eine Lochscheibe (10) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärelement (7) über einen Kanal (8) mit der ersten Kammer (9) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pyrotechnische Material (13) vor dem Anzünden nur einen Teilbereich der ersten Kammer (9) einnimmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibladungspulver (4) eine hohe Anzündtemperatur aufweist.