[0001] Die Erfindung betrifft einen Detonator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Aus der EP 0 248 977 A1 ist ein Träger für einen elektrischen Brückenzünder und ein
Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Der Brückenzünder ist zur Anzündung von Anzündsätzen,
Verzögerungssätzen und pyrotechnischen Mischungen sowie zur Zündung von Primärzündstoffen
und -sätzen vorgesehen. Dieser bekannte elektrische Brückenzünder besteht aus einem
in einem metallischen Außenring eingebrachten Keramikkörper mit einer Bohrung oder
mit mehreren Bohrungen. In jede Bohrung ist ein massiver oder rohrförmiger Kontaktstift
als Stromzuleitung fest und dicht eingepaßt. Jede Bohrung ist von einer elektrisch
leitenden Schicht flächenförmig umgeben. Zwischen den elektrisch leitenden Schichten
befindet sich die Zündbrücke. Die Zündbrücke kann durch eine Zerstäubungs- oder durch
eine Aufdampftechnik im Vakuum oder mittels eines Siebdruckverfahrens erzeugt werden.
[0003] Ein elektrischer Brückenzünder mit einem gegenüber einem metallischen Gehäuse isoliert
eingebauten Glühbrückendraht ist aus der DE 36 13 134 A1 bekannt. Um ein ungewolltes
spannungsabhängiges Ansprechverhalten aufgrund von elektrostatischen Ladungsverschiebungen
beiderseits parasitärer Überschlagsstrecken mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln
zu vermeiden, werden die Drahtenden des Glühbrückendrahtes einschließlich der Umgebungsbereiche
ihrer Befestigungspunkte auf den Anschlußpolen des Brückenzünders mit einer Isolierschicht
aus Isolierlack versehen, der nach einem Tauchvorgang vom bogenförmigen Brückendraht-Mittelbereich
abläuft oder der auf die Umgebung der Befestigungspunkte abgetropft wird.
[0004] Die DE 42 36 729 A1 beschreibt eine Zünd- bzw. Anzündpille mit einem isolierenden
Polkörper mit elektrisch leitenden Längsstreifen, mit einer auf dem Polkörper angeordneten
Glühbrücke und mit Anschlußdrähten, wobei die Glühbrücke und die Anschlußdrähte jeweils
mit den Längsstreifen über Lötstellen verbunden sind, und mit mindestens einem Zündstoff
und einem äußeren Überzugslack, der den Zündstoff bedeckt.
[0005] Alle diese Detonatoren funktionieren nach dem elektrothermischen Prinzip. D.h. daß
durch Zufuhr von elektrischer Energie die Zündbrücke des Detonators üblicherweise
bis zur Verdampfung stark erhitzt wird. Dabei wird der mit der Zündbrücke in Berührung
befindliche Anzündsatz über seine Initiierungsgrenze hinaus erwärmt und die Zündung
des Anzündsatzes eingeleitet.
[0006] Bekannte Detonatoren weisen oftmals eine sehr niederohmige Zündbrücke auf. Derartige
niederohmige Zündbrücken sind jedoch nur schwer elektronisch ansteuerbar. Desgleichen
sind Detonatoren bekannt, bei welchen die Zündbrücke einen moderaten Widerstandswert
besitzt. Solche Zündbrücken der zuletzt genannten Art sind zwar besser elektronisch
ansteuerbar, aufgrund der kleinen Geometrien der Zündbrücken, z.B. des Drahtdurchmessers,
sind sie jedoch nur relativ schwer herstellbar. Ein weiterer Mangel bekannter Detonatoren
besteht darin, daß der Widerstandswert ihrer Zündbrücke stets mit großen Widerstandstoleranzen
behaftet ist. So beträgt bspw. die Widerstandstoleranz eines bekannten Detonators
mit einem Widerstandswert seiner Zündbrücke von 15 Ohm im Bereich von ± 4 Ohm, d.h.
die Widerstandstoleranz beträgt größenordnungsmäßig ± 20 %.
[0007] In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Detonator der eingangs genannten Art zu schaffen, der vergleichsweise kostengünstig
mit besser definierten Parametern realisierbar ist, wobei der Brückenwiderstand der
Zündbrücke jeden gewünschten Wert innerhalb enger Widerstandstoleranzen aufweisen
kann.
[0008] Diese Aufgabe wird bei einem Detonator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Detonators sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
[0009] Bei dem erfindungsgemäßen Detonator werden ein Brückendraht oder ein Brücken-Schichtelement
für die Zündbrücke durch einen Miniatur-SMD-Widerstand (Surface Mounted Device) ersetzt.
Derartige Miniatur-SMD-Widerstände sind auf dem Markt ohne weiteres preisgünstig erhältlich.
Der Widerstandswert ist in vorteilhafter Weise unabhängig von der jeweiligen Bauform
des SMD-Widerstandes in weiten Grenzen frei wählbar. Widerstandswerte zwischen < 1
Ohm und > kOhm sind in nahezu allen Baugrößen solcher SMD-Widerstände erhältlich.
Weitere Vorteile bestehen darin, daß der jeweils gewünschte Widerstandswert innerhalb
der Normreihen (z.B. E24, E48 oder E96)ausreichend fein abgestuft auswählbar ist;
und daß die Widerstandstoleranz des Widerstandswertes eines die Zündbrücke bildenden
SMD-Widerstandes mit Werten von < 1 % aus dem Standardprogramm der SMD-Widerstände
gewählt werden kann, und daß die Ansprechempfindlichkeit, d.h. die Spitzenleistung
zum Zünden des Anzündsatzes des Detonators durch Auswahl der Bauform bzw. Baugröße
des SMD-Widerstandes in weiten Grenzen frei wählbar ist; sowie daß die Zündempfindlichkeit
in weiten Grenzen durch die Auswahl der Widerstands-Technologie (etwa Dickschicht-
oder Dünnfilm-Widerstand) sowie durch die Behandlung der Widerstandschicht (mit oder
ohne Coating) gut reproduzierbar beeinflußt werden kann.
Bspw. besitzt ein SMD-Widerstand der Baugröße 0402 eine Dauerverlustleistung von größenordnungsmäßig
50 bis 60 mW. Durch eine definierte Ansteuerung eines solchen SMD-Widerstandes mit
einer Spitzenleistung im Bereich einiger 10 W sind die für die Initiierung des Anzündsatzes
des Detonators erforderlichen Temperaturen von größenordnungsmäßig bis 400°C mit kurzer
Verzögerungszeit erreichbar. Größere Baugrößen wie bspw. 0603, 0805 oder 1206 besitzen
entsprechend höhere Bauverlustleistungen und erfordern daher auch entsprechend höhere
Spitzenleistungen, um die Initiierungstemperatur an der Grenzschicht zum Anzündsatz
des Detonators zu erreichen.
Durch die erfindungsgemäße Anwendung an sich bekannter SMD-Widerstände als Zündbrücke
des Detonators ist es in vorteilhafter Weise möglich, unter Beibehaltung der an sich
bekannten Montagebedingungen für solche SMD-Widerstände bspw. auf Leiterplatten, Keramiksubstraten,
Transistorsockeln, IC-Gehäusen o.dgl. die Ansprechempfindlichkeit wunschgemäß um größenordungsmäßig
eine Dekade zu variieren, den Widerstandswert des die Zündbrücke bildenden SMD-Widerstandes
innerhalb von fünf Dekaden wunschgemäß frei wählen zu können, und die Widerstandstoleranz
des SMD-Widerstandes < als 1% spezifizieren zu können. In weiterer vorteilhafter Weise
ist es möglich, den die Zündbrücke des Detonators bildenden SMD-Widerstand auf Standard-SMD-Bestückungsmaschinen
bestücken und mit Standardverfahren der SMD-Technik auf dem Gehäuseboden des Detonators
elektrisch leitend fixieren zu können. Diese Fixierung erfolgt zweckmäßigerweise durch
Löten, bei dem es sich um ein Reflow-Löten, um ein Vaporphase-Löten o.dgl. handeln
kann. Aufgrund dieser an sich bekannten Technologie sind die Herstellungskosten zur
Realisierung der Zündbrücke des erfindungsgemäßen Detonators vergleichsweise klein.
[0010] Ein weiterer, ganz besonderer Vorteil der Anwendung eines an sich bekannten SMD-Widerstandes
für die Zündbrücke des erfindungsgemäßen Detonators besteht in der Möglichkeit, problemlos
zwei oder mehr als zwei "Heizelemente" pro Detonator bzw. Flammzündmittel einsetzen
zu können. Kommen mehrere solcher SMD-Widerstände als "Heizelemente" zur Anwendung,
so werden die SMD-Widerstände zweckmäßigerweise einseitig zusammengeschaltet. Dieser
gemeinsame Anschluß und die zu den einzelnen SMD-Widerständen zugehörigen zweiten
Anschlüsse werden aus dem Gehäuse des Detonators herausgeführt, um die Möglichkeit
zu schaffen, bei Hochzuverlässigkeitsanwendungen eine redundante Zündung anwenden
zu können.
[0011] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen
Detonators.
[0012] Die Figur zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausbildung des Detonators 10, der
an einem Gehäuseboden 12 aus elektrisch isolierendem Material Kontaktflächen 14 aufweist,
die in Dick- oder Dünnschichttechnologie realisiert sind. Die Kontaktflächen 14 sind
mit Anschlußpins 16 elektrisch leitend verbunden, die sich durch den Gehäuseboden
12 erstrecken.
[0013] Die Kontaktflächen 14 auf der Innenseite des Gehäusebodens 12 bilden Anschlußkontakte
für SMD-Widerstände 18. Die SMD-Widerstände 18 bilden eine Zündbrücke 20 für einen
Anzündsatz 22 des Detonators 10. Der Anzündsatz 22 ist auf die SMD-Widerstände 18
bzw. auf den Gehäuseboden 12 aufgepreßt.
[0014] Der Detonator 10 weist ein Gehäuse 24 auf, das von einer Gehäusehülse 26 und einem
Deckelelement 28 gebildet ist. In dem vom Gehäuse 24 umschlossenen Raum 30 befindet
sich ein Verstärkersatz 32 des Detonators 10.
Bezugsziffernliste:
[0015]
- 10
- Detonator
- 12
- Gehäuseboden
- 14
- Kontaktfläche
- 16
- Anschlußpin
- 18
- SMD-Widerstand
- 20
- Zündbrücke
- 22
- Anzündsatz
- 24
- Gehäuse
- 26
- Gehäusehülse
- 28
- Deckelelement
- 30
- Gehäuse-Innenraum
- 32
- Verstärkersatz
1. Detonator mit einem eine Zündbrücke (20) für einen Anzündsatz (22) bildenden elektrischen
Widerstand, der an einem Gehäuseboden (12) für ein Detonator-Gehäuse (24) vorgesehen
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Zündbrücke (20) bildende elektrische Widerstand von mindestens einem an
sich bekannten SMD-Widerstand (18) gebildet ist, der auf dem mit Anschlußkontakten
(14) versehenen Gehäuseboden (12) elektrisch leitend fixiert ist.
2. Detonator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anzündsatz (22) auf den auf dem Gehäuseboden (12) fixierten mindestens einen
SMD-Widerstand (18) gepreßt ist.
3. Detonator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anzündsatz (22) mit einem Verstärkersatz (32) kombiniert ist.
4. Detonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei SMD-Widerstände (18) einseitig zusammengeschaltet sind, wobei
der gemeinsame Anschluß (16) und die zu den SMD-Widerständen zugehörigen Einzelanschlüsse
(16) mit den entsprechenden Anschlußkontakten (14) des Gehäusebodens (12) kontaktiert
sind.