Teilverbrennbarer Treibladungsanzünder

Abstract

 Teilverbrennbarer Treibladungsanzünder mit einem Bodenstück mit Anzündladung und einem sich an diese anschließenden Anzündgasführungsrohr, mit einem die Übertragungsladung enthaltenden verbrennbaren Rohr, dessen Innendurchmesser größer ist als derjenige des Anzündgasführungsrohres und mit einem einen Abtrennsatz enthaltenden Hohlraum zwischen dem Anzündgasführungsrohr und dem verbrennbaren Rohr. Zwischen der Übertragungsladung und dem Abtrennsatz ist eine Verbindungsöffnung vorgesehen. Diese Verbindungsöffnung umfaßt mindestens eine Bohrung in einem Ventiikopf, wobei Ventilmittel vorgesehen sind, welche bei Überdruck im Hohlraum gegenüber der Übertragungsladung die Bohrungen zumindest teilweise schließen, so daß die Zündung des Abtrennsatzes im wesentlichen durch die Bohrung erfolgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen teilverbrennbaren Treibladungsanzünder, durch den eine Hauptladung angezündet werden kann.

[0002] Bei teilverbrennbaren Treibladungsanzündern muß das verbrennbare Zündführungsrohr vollständig abgebrannt werden und darf hierbei am Bodenstück nicht hängenbleiben. Um das vollständige Verbrennen und das _Ab-trennen des Treibladungsanzünders vom Bodenteil sicherzustellen, wird in der DE-OS 32 26 269 ein Treibladungsanzünder aufgezeigt, der ein metallisches Bodenstück aufweist, das eine Anzündladung und einen sich daran anschließenden zentral angeordneten Abtrenngasführungsraum umschließt. In das Bodenstück ist ein verbrennbares Rohr eingesetzt. Zwischen der Wandung des Anzündgasführungsraumes und dem verbrennbaren Rohr ist ein Hohlraum angeordnet, in dem eine Abtrennladung sitzt. Zwischen diesem Raum und dem Raum, in dem die Ubertragungsladung angeordnet ist, ist eine Ringdüse vorgesehen, durch die nach der Zündung der Abtrennladung die entwickelten Gase austreten. Durch dieses Ausströmen wird das verbrennbare Rohr derart durch Erosion geschwächt, daß damit eine einwandfreie Verbrennung bzw. Abtrennung an der Abtrennstelle gewährleistet ist.

[0003] Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die Ringdüse nicht nur als Abströmöffnung der Verbrennungsgase der Abtrennladung benutzt, sondern auch zur Zündung der Abtrennladung durch das anfängliche Einströmen von heißen Verbrennungsgasen der übertragungsladung. Die Düse muß somit grundsätzlich eine gewisse öffnung vor und nach dem Einströmen der Zündgase in den Hohlraum mit der Abtrennladung aufweisen. Bei diesem Abtrennmechanismus wird mit der Verblockung der Ringdüse durch die hohe Gasgeschwindigkeit der Abtrennladungsgase gearbeitet. In der Anfangsphase der Verbrennung soll diese Verblockung bewirken, daß die Düse mehr oder weniger definiert geschlossen bleibt, bis der Hauptdruck so groß wird, daß der Erosionseffekt zur Abtrennung des verbrennbaren Rohres einsetzt. Derartige selbstwirkende Verblockungsmechanismen sind jedoch bekannterweise temperaturabhängig. Darüber hinaus ist auch schon die Umsetzungsgeschwindigkeit des Abtrennsatzes temperaturabhängig und bewirkt somit eine zusätzliche Streuung im Funktionsablauf beim Abtrennvorgang der bekannten Vorrichtung.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik so weiterzubilden, daß der Abtrennvorgang genauer definiert und somit besser reproduzierbar abläuft.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß die Verbindungsöffnung zwischen der Übertragungsladung und dem Hohlraum des Abtrennsatzes mindestens eine Bohrung in einem Ventilkopf umfaßt, der mit Ventilmitteln versehen ist, welche bei Überdruck im Hohlraum gegenüber der Ubertragungsladung zumindest zeitweise die Bohrung schließen, wobei die Zündung des Abtrennsatzes im wesentlichen durch die Bohrung(en) erfolgt.

[0006] Durch diese Anordnung werden die Anzündbedingungen konstant gehalten, wie dies zur Einleitung der Verbrennung des Abtrennsatzes notwendig ist. Nach dem Einsetzen der Reaktion der übertragungsladung und dem damit verbundenen Einströmen der Zündgase in den Ladungsraum der Abtrennladung wird der Ladungsraum des Abtrennsatzes durch die Ventilmittel frühzeitig verschlossen.

[0007] Vorzugsweise ist der Ventilkopf im wesentlichen bündig in das teilverbrennbare Rohr eingesetzt, das eine gewisse Eigenelastizität aufweist. Dadurch ist gewährleistet, daß nach Schließen der Ventilmittel der Ladungsraum der Abtrennladung zunächst völlig abgeschlossen ist, so daß die Anfangsbedingungen für die Anzündung des Abtrennsatzes ganz exakt eingestellt werden können. Wenn die Hauptumsetzung des verbrennenden Abtrennsatzes eingesetzt hat, steigt der Druck so weit an, daß das verbrennbare Rohr leicht nachgibt und sich zwischen dem Ventilkopf und dem verbrennbaren Rohr die Ringdüse ausbildet, durch welche dann die heißen Verbrennungsgase strömen und die Abtrennung bewerkstelligen können.

[0008] Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Zur Verdeutlichung des Anmeldungsgegenstandes wird im folgenden anhand von Abbildungen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch ein Anzündungsstück, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ventilkopfes mit Ventilmitteln und Abtrennsatz nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Ventilscheibe,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Zündführungsrohres mit Ventilkopf entlang der Linie IV-IV aus Fig. 5,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Ventilkopf nach Fig. 4 entlang der Linie V-V, und

_Fig. 6a bis 6c vergrößerte Ausschnitte des Bereiches VI nach Fig. 4 der Ventilbohrungen.

[0009] Wie in Fig. 1 gezeigt, ist in ein Bodenstück 1 ein verbrennbares Rohr 5 eingesetzt. Koaxial zu diesem ist ein Zündführungsrohr 6 mit innenliegendem Anzündgasführungsraum 3 so angeordnet, daß die Verbrennungsgase einer Anzündladung 2 nach Zündung durch ein Primärzündelement 15 durch dieses hindurchströmen können.

[0010] An seinem, dem Bodenstück entgegengesetzten Ende weist das Zündführungsrohr einen Ventilkopf 12 auf, der im wesentlichen bündig im verbrennbaren Rohr einsitzt.

[0011] Auf dem Ventilkopf bzw. an diesen anschließend ist im verbrennbaren Rohr 5 die Tablettensäule der Ubertragungsladung 4 angeordnet. In dem Hohiram, der sich zwischen dem Zündführungsrohr 6 und dem verbrennbaren Rohr 5 bzw. zwischen dem Ventilkopf 12 und dem Bodenstück 1 ergibt, ist ein aus Ringtabletten bestehender Abtrennsatz 7 angeordnet. Zwischen dem Abtrennsatz 7 und dem Ventilkopf 9 ist eine Ventilscheibe 14 eingesetzt.

[0012] Wie aus Fig. 2 genauer ersichtlich, sind im Ventilkopf 12 Bohrungen 13 angeordnet. Die Ventilscheibe 14 weist einen im wesentlichen planen Teil 14b auf, der auf dem dem Bodenstück 1 zugewandten Ende des Ventilkopfes 12 aufsitzt. An den planen Teil 14b schließt sich ein abgewinkelter Teil 14a an, der in den Hohlraum 8/11 zwischen dem Zündführungsrohr 6 und dem verbrennbaren Rohr 5 ragt. Die Tablettensäule 7 ist so in ihrer Länge bemessen, daß sie von der Ventilscheibe 14 federnd gelagert wird. Der Knick- oder Ubergangspunkt zwischen dem planen Teil 14b der Ventilscheibe 14 und dem abgewinkelten Teil 14a liegt bei der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der Bohrung 13.

[0013] Wie in Fig. 3 dargestellt, weist die Ventilscheibe 14 eine zentrale Bohrung im planen Teil 14b auf, durch welche das Zündführungsrohr 6 ragt. Gegenüber dem planen Teil 14b ist das Teil 14a der Ventilscheibe 14 um einen Winkel a hochgebördelt, dessen Bemessung in die Schließcharakteristik dieser Ventilmittel eingeht. Die Dicke s der Scheibe, sowie das Material, aus der sie besteht, bilden die weiteren Parameter zur Bestimmung dieser Schließcharakteristik. Vorzugsweise besteht die Ventilscheibe 14 aus Stahl (ST 4 LG DIN 1624) und weist eine Dicke s zwischen 0,1 und 0,5 mm auf. Bei Verwendung eines solchen Materials liegt der Kegelwinkel a der Ventilscheibe vorzugsweise zwischen etwa 50 und 60°. Selbstverständlich ist es auch möglich, entsprechend dem gewählten Material und der gewählten Materialstärke eine Ventilscheibe anzubringen, die einen schmaleren planen Bereich 14b oder gar keinen solchen Bereich aufweist, sondern lediglich aus einem kegelförmigen Teil 14a besteht.

[0014] Der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Ventilkopf 12, der sich (zur einfacheren Herstellung vorzugsweise einstückig) an das Zündführungsrohr 6 anschließt, weist rings um die zentrale Bohrung des Anzündgasführungsraumes 3 mehrere über den Umfang äquidistant verteilte Bohrungen 13 auf. Wie dies in Fig. 6 näher erläutert ist, weisen die Bohrungen 13 auf ihrer der übertragungsladung 4 zugewandten Seite kegelförmig eingesenkte Einströmwinkel ß auf, welche die Einströmung der Anzündgase der Ubertragungsladung zum Abtrennsatz 7 erleichtern. Dieser Einströmwinkel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50 - 70⁰.

[0015] Um den Druckverlauf im Hohlraum 8/11 über die Zeit im wesentlichen beliebig einstellen zu können, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die dem Abtrennsatz 7 zugewandten Kanten 13a der Bohrungen 13 scharf ausgebildet. Steigt dann nach Aufliegen der Ventilscheibe 14 (Schließen der Ventilmittel) der Druck im Raum 8/11 an, so wird die Ventilscheibe 14 an der Kante 13a abgestanzt und gibt so die Bohrung 13 wieder frei. Auf diese Weise ist es möglich, eine Druckentlastung im Hohlraum 8/11 zu erreichen, was die gesamte mechanische Beanspruchung der Bauelemente des Abtrennmechanismus definiert bzw. reduziert. Soll diese Druckentlastung über eine längere Zeitdauer sukzessive stattfinden, so werden vorzugsweise die Bohrungen 13 mit verschiedenen Durchmessern ausgestaltet, so daß eine nach der anderen freigegeben wird.

[0016] Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform (Fig. 6b) werden die Bohrungen 13 an ihrem dem Abtrennsatz 7 zugewandten Ende 13b abgerundet bzw. angefast, so daß die Ventilscheibe 14 nicht abgestanzt, sondern durch die Bohrung 13 durchgezogen wird. Eine Kombination der beiden Möglichkeiten (Fig. 6a, Fig. 6b) resultiert in einem noch gleichmäßigeren Druckverlauf. Selbstverständlich gehen hierbei noch die Dicke s der Ventilscheibe 14, sowie deren Materialeigenschaften als wesentliche bestimmende Parameter ein.

[0017] Im folgenden wird die Wirkungsweise der hier gezeigten Ausführungsform eines teilverbrennbaren Treibladungsanzünders näher erläutert.

[0018] Nach elektrischer Zündung des Primärzündelements 15 im Bodenstück 1 wird die Anzündladung 2 gezündet. Die sich ausbildende Anzündflamme wird durch den Anzündgasführungsraum 3 im Zündführungsrohr 6 zur Tablettensäule der Ubertragungsladung 4 geführt, die dadurch angezündet wird. Die Verbrennungsgase der Ubertragungsladung 4 strömen durch die Bohrungen 13 im Ventilkopf 12 zurück,und zwar in den Hohlraum 8/11, in dem sich die Ringtabletten 7 des Abtrennsatzes befinden. Wenn der Abtrennsatz 7 angezündet ist, so steigt im Inneren des Hohlraumes 8/11 der Druck. Hierbei ist die Ladedichte des Abtrennsatzes so bemessen, daß sie in jedem Fall höher ist als die Ladedichte im Treibladungsanzünder selbst. Sobald der Druck im Hohlraum 8/11 eine gewisse Höhe erreicht hat, klappt der hochgewölbte Teil 14a der Ventilscheibe 14 um, legt sich auf den Unterrand des Ventilkopfes 12 und schließt so die Bohrungen 13. Somit dienen die Bohrungen 13 in der Anfangsphase ausschließlich zum Anzünden des Abtrennsatzes 7. Steigt nun nach dem selbsttätigen Verschließen des Hohlraumes 8/11 des Abtrennsatzes 7 durch die fortschreitende Verbrennung des Abtrennsatzes der Druck im Hohlraum, so führt durch die Elastizität des verbrennbaren Rohres 5 der Innendruck zu einem Abheben des Rohres 5 vom Ventilkopf 12. Zwischen den beiden Teilen bildet sich somit eine ringförmige Düse aus, durch welche die heißen Verbrennungsgase des Abtrennsatzes 7 strömen. Durch diese definierte Strömung wird dann das verbrennbare Rohr 5 erodiert, so daß es dort zur vollständigen Verbrennung bzw. zum Abtrennen dieses Rohres kommt. Um ein Nachglimmen zu verhindern, ist der Raum 8/11 des Abtrennsatzes 7 vorzugsweise durch eine Metallwand 10 vom verbrennbaren Rohr 5 abgeschirmt.

[0019] _Da die Strömung durch die Düse zwischen Ventilkopf 12 und verbrennbarem Rohr 5 möglichst gleichmäßig verlaufen soll, muß der Differenzdruck zwischen Hohlraum 8/11 und dem Raum, der von der Ubertragungsladung 4 eingenommen wird, möglichst konstant bleiben. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einem übermäßigen Ansteigen des Druckes im Hohlraum 8/11 die Ventilscheibe 14 wie oben beschrieben an den Bohrungen 13 ausgestanzt oder durch sie hindurchgezogen wird. Dadurch entstehen Entlastungsöffnungen, welche den Druck im Hohlraum 8/11 wirksam vermindern, ohne dabei die Abtrennwirkung der durch die Ringdüse zwischen Ventilkopf 12 und Rohr 5 strömenden Gase wesentlich zu verändern. Somit wird durch die hier gezeigte Anordnung ein entsprechend den Material- bzw. Verbrennungseigenschaften optimaler Druckverlauf erzielt, so daß eine reproduzierbare Funktion auch dann gewährleistet ist, wenn schwankende Umgebungsbedingungen (z.B. Umgebungstemperatur) Schwankungen in den Verbrennungsverläufen hervorrufen.

Ansprüche

1. _Teilverbrennbarer Treibladungsanzünder mit einem Bodenstück mit Anzündladung und einem sich an diese anschließenden Anzündgasführungsrohr, mit einem eine Ubertragungsladung enthaltenden verbrennbaren Rohr, dessen Innendurchmesser größer ist als derjenige des Anzündgasführungsrohres, mit einem einen Abtrennsatz enthaltenden Hohlraum zwischen dem Anzündgasführungsrohr und dem verbrennbaren Rohr und mit einer Verbindungsöffnung zwischen der Ubertragungsladung und dem Abtrennsatz, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsöffnung zwischen Ubertragungsladung (4) und dem Hohlraum (8 / 11) des Abtrennsatzes (7) mindestens eine Bohrung (13) in einem Ventilkopf (12) umfaßt, der mit Ventilmitteln (14) versehen ist, welche bei Überdruck im Hohlraum (8 /11) gegenüber der Übertragungsladung (4) zumindest zeitweise die Bohrung(en)(13) schließen, wobei die Zündung des Abtrennsatzes (7) im wesentlichen durch die Bohrung(en) (13) erfolgt.

2. Treibladungsanzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (12) im wesentlichen bündig in das teilverbrennbare Rohr (5) eingesetzt ist, und daß dieses eine gewisse Eigenelastizität aufweist.

3. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel (14) so ausgebildet sind, daß sie nach dem Verschließen der Bohrung(en) (13) diese bei einem definierten Überdruck im Hohlraum (8/11) wieder mindestens teilweise freigeben.

4. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel von einer unter dem Ventilkopf (12) im Hohlraum (8) liegenden ringförmigen Ventilscheibe (14) gebildet sind, deren Rand (14a) gegenüber ihrer Auflagefläche (14b) aufgebogen ist, und daß die Bohrung(en) (13) so angeordnet ist (sind), daß sie nach der beim Abbrennen des Abtrennsatzes (7) erfolgten Verformung der Ventilscheibe (14) zu einer im wesentlichen planen Scheibe van Rand (14a) bedeckt ist (sind).

5. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bohrungen (13) im wesentlichen äquidistant im Ventilkopf (12) angeordnet sind.

6. Treibladungsanzünder nach Anspruch.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

7. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl ST 4 LG DIN 1624 besteht.

8. Treibladungsanzünder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe eine Materialdicke im Bereich von 0,1 - 0,5 mm aufweist.

9. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (a), um den die Ventilscheibe (14) aufgebogen ist, zwischen 50 und 60° beträgt.

10. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13) hohlraumseitig eine scharfe Endkante (13a) mit Stanzwirkung aufweisen.

11. Treibladungsanzünder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13) hohlraumseitig eine entgratete Endkante (13b) zum langsamen Durchziehen der Ventilscheibe (14) aufweisen.

12. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrungen (13) einen Durchmesser von 1 - 5 mm haben.

₁3. Treibladungsanzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrungen (13) auf ihrer der Übertragungsladung (4) zugewandten Seite einen Einströmwinkel (ß) aufweisen.

14. Treibladungsanzünder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmwinkel (ß) zwischen 50 und 70° beträgt.

Zeichnung