DE19738239C1 - Trennbolzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennbolzen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Trennbolzen ist aus der DE 22 03 470 B2 bekannt. Da bei ist die Längsbohrung im Schaft des Bolzens mit einer Treibladung gefüllt und der Bolzen im Bereich der Treibladung an der Trennstelle mit einer Einkerbung versehen. Wenn beim Zünden der Treibladung der Bolzen an der Einkerbung reißt, fliegt das zuvor durch den Bolzen verbundene Bauteil durch den Druck der Treibladung mit starker Beschleunigung von dem anderen Bauteil weg.

Weiterhin ist aus der DE-OS 17 71 211 eine durch elektrische Zündung einer Explosivladung trennbare Schraub- oder Nietverbindung bekannt, wobei in Schrauben- oder Nietkörpern ein elektrisches Zündmittel mit einer zusätzlichen Pulverladung oder einer Pulverpatrone mit elektrischem Zünder untergebracht ist.

Bei manchen Einsatzfällen kann das Wegfliegen des abgetrennten Bauteils aufgrund des Drucks der Treibladung bzw. des Zündmittels zur Beschädigung oder Zerstörung anderer Gegenstände führen. Das gleiche gilt für die Splitter, die bei dem aus der DE 22 03 470 B2 bekannten Trennbolzen beim Abreißen an der Einkerbung unvermeidbar abbrechen. Zudem fordert die Einkerbung eine bestimmte Mindestwandstärke des Bolzens im Bereich der Bohrung und der Einbau der zündbaren Treibladung einen relativ großen Durchmesser der Längsbohrung und damit des Bolzenschaftes.

Demgemäß bereitet die Herstellung kleiner Baugrößen des bekannten Trennbolzens erhebliche Schwierigkeiten. Auch besteht bei dem bekannten Trennbolzen ein Sicherheitsrisiko dadurch, daß die zündbare Treibladung beim Verbinden der Bauteile sich von selbst zündet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen auch mit kleinen Abmessungen herstellbaren Trennbolzen bereitzustellen, mit dem die Bauteile ohne die Gefahr der Selbstentzündung der Treibladung miteinander verbunden und mit dem die miteinander verbundenen Bauteile ohne Beschädigung oder Zerstörung anderer Gegenstände voneinander getrennt werden können.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Trenn­ bolzen erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Trennbolzens wiedergegeben.

Der erfindungsgemäße Trennbolzen weist also in der Längsbohrung einen aus Segmenten bestehenden Schneidring auf, ferner einen Kolben, der mit seinem konischen Endabschnitt in den Schneidring ragt. Bei Beaufschlagung durch den Druck der Treibgase der gezündeten Treibladung wird der Kolben mit seinem konischen Endabschnitt in den Schneidring geschoben, der dadurch aufgeweitet wird, wodurch die Schneidkanten an den Segmenten den Trennbolzen durch­ trennen.

Falls der Bereich des Trennbolzens zwischen den Segmenten nicht vollständig durchtrennt werden sollte, wird der Trennbolzen durch den Druck abgerissen, mit dem der Kolben über den Schneidring gegen das von der Treibladung abge­ wandte Ende des Trennbolzens drückt.

Damit wird der Druck des Treibgases in die Kraft umgeleitet, mit der der Schneidring radial aufgeweitet wird. Das abgetrennte Bauteil wird damit in axialer Richtung kaum beschleunigt, so daß eine Beschädigung oder Zerstörung anderer Gegenstände durch das abgetrennte Bauteil verhindert ist. Zudem wer­ den bei dem Schneidvorgang kaum Splitter gebildet. Auch kann der Trennbolzen eine geringe Wandstärke und damit einen geringen Durchmesser aufweisen.

Da die Längsbohrung in dem Trennbolzen lediglich den Schneidring und den Kolben aufzunehmen braucht und diese Teile mit sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden können, kann der erfindungsgemäße Trennbolzen auch in sehr kleiner Baugröße hergestellt werden.

Die Segmente können dabei durch voneinander getrennte Segmente gebildet werden. Sie sind jedoch aus Montage- und Herstellungsgründen vorzugsweise miteinander verbunden. Dazu kann der Schneidring als Hülse ausgebildet sein, die an der dem Kolben zugewandten Seite mit der Sehneidkante versehen ist, wobei die Segmente durch Längsschlitze in der Hülse im Bereich der Schneid­ kante gebildet werden. An ihrem von den Schlitzen abgewandten Ende stützt sich die Hülse axial in der Längsbohrung an dem von der Treibladung abge­ wandten Ende des Trennbolzens ab.

Zur axialen Abstützung des Schneidrings bzw. der Hülse ist die Längsbohrung im Trennbolzen vorzugsweise als Sackbohrung ausgebildet.

Durch den Konuswinkel des konischen Endabschnitts des Kolbens bzw. der komplementären konischen Innenausnehmung im Schneidring kann die radiale Schneidkraft, mit der der Trennbolzen durchtrennt wird, eingestellt werden.

Um das Durchdringen des Trennbolzens zu erleichtern, weist er im Bereich der Schneidkante eine ringnutförmige Ausnehmung auf. Dabei ist der Trennbolzen vorzugsweise so angeordnet, daß die Schneidkante den Trennbolzen in der Ebene angreift, in der die miteinander verbundenen Bauteile aneinanderliegen, ferner an einer der Flanken der ringnutförmigen Ausnehmung.

Ein wesentlicher weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trennbolzens besteht darin, daß die Bauteile erst mit dem Trennbolzen verbunden werden können, bevor der Trennbolzen mit der Treibladung versehen wird. Dazu kann die Treib­ ladung in das eine Ende der Längsbohrung beispielsweise eingeschraubt werden. Auch kann in dem dem Kolben zugewandten Bauteil eine Kammer für die Treibladung vorgesehen sein.

Die zündbare Treibladung kann beispielsweise durch eine Zündpille mit ent­ sprechender Aufladung elektrisch zündbar oder z. B. über eine Anzündübertra­ gerleitung pyrotechnisch zündbar ausgebildet sein.

Nachstehend sind Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Trennschraube anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils einen Schnitt durch die Trennschraube nach einer ersten bzw. zweiten Ausführungsform; und

Fig. 3 und 4 einen Längsschnitt bzw. eine Draufsicht auf den Schneid­ ring in vergrößerter Wiedergabe.

Gemäß Fig. 1 ist die Trennschraube 1 zum Einschrauben in ein Gewinde 4 in einem Bauteil 3 mit einem Außengewinde 2 versehen. An dem anderen Bauteil 5 liegt die Trennschraube 1 mit ihrem Kopf 6 an, so daß die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile 3 und 5 durch die Trennschraube 1 zusammengehalten werden.

Die Trennschraube 1 ist mit einer als Sackbohrung ausgebildeten Längsbohrung 7 versehen. An der Innenstirnfläche 8 der Sackbohrung 7 stützt sich ein Schneid­ ring 10 ab.

Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, besteht der Schneidring 10 aus einer Hülse 11, die an einem Ende am Außenumfang mit einer Schneidkante 12 und am anderen Ende mit einem Boden 13 versehen ist. An dem mit der Schneidkante 12 versehenen Ende weist die Hülse 11 eine konische Innen­ ausnehmung 14 auf. Von dem mit der Schneidkante 12 bzw. der konischen Innenausnehmung 14 versehenen Ende erstrecken sich um 90° versetzt vier Längsschlitze 15 durch die Hülse 11 bis zum Bereich des Bodens 13. Damit weist die Hülse 11 vier durch die Längsschlitze 15 getrennte Segmente 16 auf. Durch die Schlitze 15 kann die Hülse 11 im Bereich der Schneidkante 12 radial aufgeweitet werden.

Um die Aufweitung zu erleichtern, weist die Hülse 11 an dem von der Schneid­ kante 12 abgewandten Ende der Schlitze 15 am Außenumfang eine ringförmige Ausnehmung 17 auf. Mit dem Boden 13 stützt sich die Hülse 11 an der Stirn­ fläche 8 der Sackbohrung 7 ab.

Gemäß Fig. 1 greift in die konische Innenausnehmung 14 des Schneidrings 10 ein in der Längsbohrung 7 verschiebbarer Kolben 19 mit einem komplementären konischen Endabschnitt 20 ein. An der dem konischen Endabschnitt 20 gegen­ überliegenden Druckseite des Kolbens 19 ist eine Treibladung 21 angeordnet, die durch eine pyrotechnische Anzündleitung 22 zündbar ist. Die Treibladung 21 ist in einem Gehäuse 23 angeordnet, das an einen Verschlußstopfen 26 befestigt ist, der in eine Längsbohrung 24 mit erweitertem Durchmesser im Kopf 4 der Schraube 1 eingeschraubt ist. Die Längsbohrung 24 ist dazu mit einem Innen­ gewinde 25 versehen, in das der Verschlußstopfen 26 einschraubbar ist, durch den sich die pyrotechnische Anzündleitung 22 zu der Treibladung 21 in dem Gehäuse 23 erstreckt.

Der Verschlußstopfen 26 mit der Treibladung 21 in dem Gehäuse 23 und der Anzündleitung 22 wird in das Innengewinde 25 in dem Kopf 6 der Trenn­ schraube 1 geschraubt, nachdem die beiden Bauteile 3 und 5 mit der Trenn­ schraube 1 verbunden worden sind.

Zum Trennen der Bauteile 3 und 5 wird die Treibladung 21 gezündet. Durch den Druck der Treibgase der Treibladung 21 wird der Kolben 19 mit seinem koni­ schen Endabschnitt 20 in die konische Innenausnehmung 14 des Schneidrings 10 gedrückt, wodurch die Schneidkante 12 die Trennschraube 1 in der Berührungs­ ebene 30 der Bauteile 3 und 5 abschert.

Um das Abscheren zu erleichtern, weist die Trennschraube 1 am Außenumfang eine ringnutförmige Ausnehmung 28 auf. Die Schneidkante 12 greift in Höhe der Flanke 29 der Ringnut 28 an, die zugleich in der Höhe der Berührungsebene 30 der Bauteile 3 und 4 liegt. Damit bildet das Bauteil 5 beim Abscheren der Trennschraube 1 ein Widerlager.

Die Schneidkante 12 an den Segmenten 16 schneidet die Trennschraube 1 an bzw. durch. Nicht durchgetrenntes Material, beispielsweise zwischen den Seg­ menten 16, wird durch den Druck der Treibgase auf den Kolben 19 bzw. in der Längsbohrung 7 abgerissen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß in dem Bauteil 5 eine Kammer 31 vorgesehen ist, die durch eine zur Längsbohrung 7 koaxiale Längsbohrung 32 mit erweitertem Durchmesser gebildet und durch einen Schraubstopfen 34 nach außen ver­ schlossen ist. Die Treibladung 21, die an sich in gleicher Weise ausgebildet ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 in einer Querbohrung 27 in dem Bauteil 5 angeordnet, welche in die Kammer 31 mündet. Zwischen den Bauteilen 3 und 5 ist eine Beilagscheibe 34 ange­ ordnet, wobei im Bereich der Beilagscheibe 34 durch die Ringnut 28 ein Ring­ spalt 35 gebildet wird.

Der Kolben 19 ist mit einem Bund 33 versehen, der einen Anschlag bildet, der mit dem Kopf 4 der Trennschraube 1 zusammenwirkt. Durch den Abstand zwi­ schen dem Bund 33 und dem Kopf 4 der Trennschraube 1 wird der Schiebeweg des Kolbens 19 vorgegeben.

Durch den Anschlag 33 wird verhindert, daß der Kolben 19 nach der Trennung der Bauteile 3 und 5 aus der Trennschraube 1 austritt.

Ein weiterer Vorteil des Anschlags 33 ist, daß dessen Anschlagfläche als Dich­ tung fungieren kann und somit nach dem Trennvorgang keine heißen Gase und Schwaden nach außen dringen können.

Claims (7)

1. Trennbolzen mit einer Trennstelle, einer Längsbohrung, einer elektrisch zündbaren Treibladung und einem in der Längsbohrung verschiebbaren, mit dem Treibgas der gezündeten Treibladung beaufschlagbaren Kolben, der einen konischen Endabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19) in die konische Innenausnehmung (14) eines aus Segmenten (16) bestehenden, axial abgestützten Schneidrings (10) in der Längsbohrung (7) ragt, dessen als Schneidkante (12) ausgebildete Außenkante an der Trennstelle (30) radial angreift, um wesentlich dazu beizutragen, den Trennbolzen zu durchtrennen.

2. Trennbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring (10) als Hülse (11) ausgebildet ist, die an der dem Kolben (19) zugewandten Seite mit der Schneidkante (12) versehen ist, wobei die Segmente (16) durch Längsschlitze (15) in der Hülse (11) im Bereich der Schneidkante (12) gebildet werden.

3. Trennbolzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (7) zur Abstützung des Schneidrings (10) als Sackboh­ rung ausgebildet ist.

4. Trennbolzen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennbolzen (1) am Außenumfang im Bereich der Schneidkante (12) eine Ausnehmung (28) aufweist.

5. Trennbolzen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladung (21) in einer Längsbohrung (24) im Kopf (4) des Bolzens (1) angeordnet ist.

6. Trennbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eines der Bauteile (5), die der Trennbolzen (1) miteinander verbindet, auf der Druckseite des Kolbens (19) eine mit den Treibgasen der Treibladung (21) beaufschlagbare Kammer (31) aufweist.

7. Trennbolzen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19) einen Anschlag (33) zur Begrenzung seines Schiebeweges aufweist.