DE2457622B2 - Nichtelektrisch zuendbare sprengkapsel und sprengsystem unter verwendung der sprengkapsel sowie zuendverfahren - Google Patents
Nichtelektrisch zuendbare sprengkapsel und sprengsystem unter verwendung der sprengkapsel sowie zuendverfahrenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtelektrisch zündbare Sprengkapsel aus einem
Gehäuse mit einem darin enthaltenen Initialzünder, der durch thermische Energie zündbar ist, sowie auf ein
Verfahren zu ihrer Zündung und ein Sprengsystem unter Verwendung der Sprengkapsel.
Nichtelektrisch zündbare Sprengkörper bestehen im allgemeinen aus einem geschlossenen Gehäuse, das mit
einer Sprengladung, einer Detonatorladung und einer Zündladung in dieser Reihenfolge gefüllt ist, wobei
oftmals zwischen der Detonatorzündladung und dem Initialzünder eine Verzögerungsladung angeordnet ist.
Gezündet wird ein derartiger Sprengkörper mit Hilfe einer Zündschnur, die in das Gehäuse ragt und den
Initialzünder zündet. Die Detonatorzündladung wird von der Verzögerungs- oder Initialzündladung gezündet
und bringt ihrerseits die Sprengladung zur Detonation. Sie ist deshalb vorgesehen, da der Zünder im
allgemeinen nicht sprengkräftig genug ist, um die Sprengladung zu zünden. Die Verzögerungsladung
brennt eine vorgegebene Zeitdauer lang und verzögert die Zündung der Detonatorzündladung. Andere nichtelektrisch
zündbare Sprengkörper sind z. B. Feuerwerkskörper oder solche, die verpuffend verbrennen.
Bei diesen ist die Zündladung die einzige Ladung, oder sie ist mit anderen Ladungen derart verbunden, daß
diese gemäß einem vorgegebenen Programm abbrennen, wie dies z. B. bei Feuerwerksraketen der Fall ist.
Beim Gebrauch von schnurgezündeten Zündern in zündverzögerten Sprengkörpern ruft die sich ergebende
Detonationswirkung des Zünders oft eine Zerstörung des Sprengkörpergehäuses hervor, die einen
unerwünschten Hitze- und Druckverlust aus dem Zündbereich zur Folge hat, so daß die Verzögerungsladung
nicht mehr gezündet wird und damit der Sprengkörper ausfällt. Oft ist die freie Wahl der
Sprengladung bei solchen Sprengkörpern, bei denen die Zündung über eine Zündschnur erfolgt, gegenüber
solchen Sprengkörpern eingeschränkt, bei denen die Sprengladung nicht direkt durch einen derartigen
Zünder gezündet wird. Darüber hinaus hat die Verwendung eines zündschnurgezündeten Initialzünders
oft zur Folge, daß das Explosivmaterial vorverdichtet wird, wodurch die Energie der Sprengladung
herabgesetzt wird. Außerdem ist die Verwendung von zündschnurgezündeten Sprengkörpern mit extremem
Lärm verbunden, dies ist auch der Grund, daß Sprengarbeiten starken Beschränkungen unterliegen.
Eine Zündschnur, die mit PETN (Pentaerythritol-Tetranitrat) oder einem gleichwertigen Material gefüllt ist,
muß genauso behandelt werden wie übliche Sprengstoffe und sie unterliegt daher gleichen Transportrestriktionen
wie die üblichen Sprengstoffe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nichtelektrisch zündbare Sprengkapsel anzugeben, die
keine konventionelle Zündschnur benötigt und dennoch Zünd- und Sprengsysteme zuläßt, die an die Stelle der
herkömmlichen Systeme treten können. Weiterhin liegt der Erfindung die A ufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Zünden einer derartigen Sprengkapsel anzugeben sowie Sprengsysteme, die unter Verwendung der
erfindungsgemäßen Sprengkapsel arbeiten.
Die Aufgabe bezüglich der Sprengkapsel wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1
angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung, die Lösungen der Aufgaben hinsichtlich des
Sprengsystems und des Zündverfahrens sowie Weiterbildungen davon sir;d Gegenstand der Unteransprüche.
In der Praxis ist eine Sprengkapselausführung günstig, die ähnlich der beispielsweise aus der US-PS
35 09 820 bekannten ist, wonach die Sprengkapsel aus einer langgestreckten Hülse mit einem Verschlußstopfen,
einer nicht sprengkräftigen Zünd'adung als Initialzünder, gegebenenfalls zwischen Zündladung und
nachgeordneten Detonatorzündladung befindlichen Verzögerungsladung, einer darunter angeordneten
Detonatorzündladung und einer unter dieser angeordneten Sprengladung besteht. Eine solche Sprengkapsel
weist in Anwendung der Erfindung zwischen dem Verschlußstopfen und dem Initialzünder in der Hülse
einen freien Raum auf und die eine öffnung ist vorzugsweise als durch den Verschlußstopfen führende
Rohrleitung ausgebildet, die sich in den freien Innenraum öffnet. Die zweite öffnung kann in der
Hülsenwand angebracht sein oder auch als zweite Rohrleitung durch den Verschlußstopfen nach außen
führen.
Die erste öffnung in der Sprengkapsel, bevorzugt r>
jene Ausführungsform, bei der diese als Rohrleitung durch den Verschlußstopfen geführt ist, ist dazu
vorgesehen, eine explosive Gasmischung in den freien Raum, der der Iditialzündladung benachbart ist, in die
Sprengkapsel einzuführen. Die zweite Öffnung erleichtert die Einleitung des Explosivgases, durch sie strömt
das zuvor vorhandene, mittels des Explosivgases ausgespülte Gas aus dem freien Innenraum der
Sprengkapsel hinaus. Gleichzeitig dienen die öffnungen auch zum Anschluß der Sprengkapsel an ein Sprengsystern,
wie es nachfolgend beschrieben wird.
Bei einem derartigen Sprengsystem sind mehrere Sprengkapseln vorgesehen, die alle mit einer eine
explosive Gasmischung führenden Leitung verbunden sind. Dies kann in der Weise geschehen, daß jeweils eine
der öffnungen, vorzugsweise die durch den Verschlußstopfen führende Rohrleitung, an die Explosivgas
führende Leitung angeschlossen ist. In dieser Explosivgasleitung wird ein begrenzter Gasstrom geführt, der in
die Sprengkapseln eingeleitet und in Kontakt mit der Initialzündladung gebracht wird. Durch die andere
öffnung werden die vorher im freien Innenraum der Sprengkapsel vorhandenen Gase ins Freie gespült. Es
ist aber auch möglich, die Sprengkapseln zu einer offenen Kette derart hintereinanderzuschalten, daß t>o
jeweils eine der in den freien Innenraum mündenden öffnungen der einen Sprengkapsel mit einer dieser
öffnungen der benachbarten Sprengkapsel mittels einer Leitung verbunden sind. Eines der freien Enden der
Kette ist an die Explosivgas führende Leitung angeschlossen. Das Explosivgas wird dann der Reihe
nach durch sämtliche Sprengkapseln geleitet.
Damit sind auch schon wesentliche Merkmale des
bevorzugten Zündverfahrens beschrieben, das zur Zündung der erfindungsgemäßen Sprengkapseln bestimmt
ist. Gemäß diesem Verfahren wird in nichtelektrisch zündbare Sprengkapseln, die durch thermische
Energie zündbar sind, eine explosive Gasmischung eingeleitet und in wirksamen Kontakt mit den
Initialzündladungen gebracht. Etwa vorher in den Sprengkapseln vorhandene andersartige Gase werden
dabei mittels des Explosivgases aus den Sprengkapseln gespült. Anschließend wird die Explosivgasmischung als
ein beschränkter Strom auf dem bezeichneten Weg aufrechterhalten und oberhalb der Sprengkapseln
gezündet. Die sich ergebende, sich auf dem bezeichneten Weg fortpflanzende thermische Detonationsenergie
gelangt in Zündkontakt mit den Initialzündladungen.
Die Erfindung und ihre Ausgestaltungen sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine Sprengkapsel gemäß der vorliegenden
Erfindung ohne Verzögerungsladung mit einem Paar tubusförmiger Rohrleitungen, die im Verschlußstopfen
angeordnet sind und zur Ein- und Ausleitung eines explosiven Gasgemisches während des Spülvorgangs
dienen und später den Zugang thermischer Detonationsenergie der explosiven Gasmischung ermöglichen.
Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei
der eine Verzögerungsladung vorhanden ist.
Fig.3 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß anstelle einer Auslaßröhre im Verschlußstopfen eine Öffnung in
der Seitenwand der Sprengkapselhülse als Auslaß für die explosive Gasmischung beim Spülvorgang vorgesehen
ist.
Fig.4 zeigt ein Zünd- und Sprengsystem unter Verwendung mehrerer Sprengkapseln nach den Fig. 1
und 2.
Fig. 5 zeigt ein gleichartiges Sprengsystem, jedoch unter Verwendung von Sprengkapseln nach der F i g. 3.
Fig.6 zeigt eine Ausführungsform eines Sprengsystems
gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Mehrzahl von Sprengkapseln der in den Fig. 1 und 2
dargestellten Arten zur Detonation einer Serie getrennter Hauptsprengladungen vorgesehen ist.
Aus den Fig.4 bis 6 geht insbesondere das erfindungsgemäße Zündverfahren hervor.
Es sei zunächst die Fig. 1 betrachtet. Die verzögerungsfrei
detonierende Sprengkapsel 9 besteht aus einer länglichen Hülse 10 mit einstückig an ihr ausgebildetem
Boden 11, die am anderen Ende 12 durch einen Verschlußstopfen 13 verschlossen ist. Vom Boden 11 her
sind in der Hülse 10 übereinander folgende Ladungen angeordnet: die Sprengladung 14, eine Detonatorzündladung
16 und eine Initialzündladung 17. Zwischen der Initialzündladung 17 und der Unterseite 13' des
Verschlußstopfens 13 ist ein freier Zwischenraum bzw. eine leere Kammer 18 vorhanden.
Eine erste Röhre 19 erstreckt sich von außen durch den Verschlußstopfen 13 in die Kammer 18, die unten
von der Initialzündladung 17 begrenzt wird. Eine zweite Röhre 21 erstreckt sich von außen in gleicher Weise
durch den Verschlußstopfen 13 bis in die Kammer 18.
Die Sprengladung 14 wird durch die Detonation der Detouatorzündladung 16 gezündet, die ihrerseits durch
die Detonation der Initialzündladung 17 gezündet wird.
Als Sprengladung 14 ist jede geeignete hochexplosive Ladung verwendbar, wie z. B. das bereits erwähnte
PETN. Cyclonit, Tetryl oder ahnliche, die in der Lage
sind, eine so hohe Explosivenergie zu erzeugen, daß sie eine mit der Sprengkapsel in Kontakt stehende
Hauptsprengladung zünden können. Beispiele für Detonatorzündladungen 16 sind Diazodinitrophenol, oft
ein Diazodinitrophenol-System bekannter Art, enthaltend eine obere Schicht, die von der Initialzündladung
17 gezündet wird, und eine untere Schicht höherer Dichte, die von der Oberschicht gezündet wird. Weitere
Beispiele für Detonatorzündladungen 16 sind Diazodinitrophenol/Kaliumchlorat,
Bleiazid und Knallquecksilber. Als initialzündladung 17 kann jede geeignete Ladung verwendet werden, wie sie in Sprengkapseln
verwendet wird, die einen Zünder, eine Detonatorzündladung und eine Sprengladung, mit und ohne zwischenliegender
Verzögerungsladung, enthalten. Diese Initialzündladung zündet unter der Einwirkung thermischer
Detonationsenergie eines explosiven Gasgemischs. Sie besteht beispielsweise aus Blei-Selen, Blei-Zinn/Selen,
Zinn/Selen, rotes Blei/Bor und Bleioxid/Mangan.
Die Röhre 19 ist im allgemeinen aus Plastik mit etwa 2,6 mm Außendurchmesser und etwa 1,5 mm Innendurchmesser,
vorzugsweise aus Polyäthylen. Sie ermöglicht einen begrenzten Strom explosiver Gasmischung
in die Kammer 18. Die Röhre 21 ist von gleichem oder ähnlichem Aussehen und Material wie die Röhre 19.
Auch die Röhre 21 steht mit der Kammer 18 in Verbindung und ermöglicht die Gasströmung in und aus
der Kammer 18 während des Spülvorgangs. Außerdem ist sie Bestandteil eines Zünd- und Sprengsystems, wie
es später noch erläutert wird, da sie der Weiterleitung der Detonationsenergie aus der Kammer 18 dient.
Um die Sprengkapsel 9 zum Detonieren zu bringen, wird zunächst eine explosive Gasmischung, wie z. B.
eine Mischung aus Sauerstoff und einem Brennstoff, wie z. B. Leuchtgas, Acetylen, Wasserstoff oder Wasserstoff/Methan,
durch die Röhre 18 in die Kammer 19 geleitet und dann außerhalb der Sprengkapsel gezündet.
Das Gas detoniert dann und die entstehende thermische Detonationsenergie pflanzt sich fort und erreicht die
Initialzündladung 17. Es versteht sich von selbst, daß vor der Zündung alles zuvor in der Kammer 18 vorhandene
Gas durch die explosive Gasmischung ersetzt werden muß. Aus diesem Grunde wird mittels der Röhren 19
und 21 die Kammer mit Hilfe des explosiven Gasgemischs vollständig von den zuvor dort vorhandenen
Gasen freigespült.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, das demjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen entspricht mit
der Ausnahme, daß es sich um eine verzögernd detonierende Sprengkapsel 9' handelt, die eine Verzögerungsladung
22 zwischen der Initialzündladung 17 und der Detonatorzündladung 16 enthält. Oft weicht die
Zusammensetzung der Initiatorzündladung 17 bei Ausführungsformen nach der F i g. 2 von solchen bei
Ausführungsformen nach F i g. 1 insoweit ab, wie es zur ausreichend heißen Zündung der Verzögerungsladung
23 notwendig ist, die gewöhnlich in Form einer Zündschnur 23 in einer tiefgezogenen Metallhülse 24
angeordnet ist und in Zündkontakt mit der Initialzündladung 17 und in Detonationskontakt mit der Detonatorzündladung
16 steht. Bei Zündkapselanordnungen wie in F i g. 2 ist oft eine scheibenförmige Ladung, die hier
nicht speziell dargestellt ist, mit heißerer Reaktion als diejenige der Ladung i7 vorgesehen, die als zusätzliche
llil/.uquullc für die Zündung der Vcrzögcrungsladiing
dient und unmittelbar unter der Ladung 17 angeordnet
ist. Eine- solche scheibenförmige Ladung wird gewöhnlich in Kombination mit länger brennenden Ladungen
benutzt, da diese im allgemeinen in bezug auf die Initialzündladung nicht ausreichend empfindlich sind.
Derartiges ist beispielsweise in der US-PS 37 76 135 beschrieben.
F i g. 3 zeigt eine Sprengkapsel 9", die ähnlich den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2 aufgebaut ist
und sich von jenen dadurch unterscheidet, daß anstelle der zweiten Röhre 21 ein Auslaß oder eine öffnung 26
seitlich in der Wandung der Hülse 10 ausgebildet ist, die
ίο die Kammer 18 mit dem freien Außenraum verbindet.
In F i g. 4 ist eine Serie von fünf Sprengkapseln A bis ^dargestellt, die jeweils in der Art der Kapseln 9 oder 9'
(F i g. 1 und 2) ausgeführt sind. Jede dieser Sprengkapseln steht jeweils in Detonationskontakt mit einer
Hauptsprengladung, die hier nicht dargestellt ist. Die einzelnen Sprengkapseln sind in Serie mit einer Leitung
38 geschaltet, die Gas aus einer Gasmisch- und Zündanlage 27 zuführt. Diese Mischanlage besteht aus
einem Brenngasbehälter 28, der über eine Leitung 29 mit einer Gasdosieranlage 31 verbunden ist, die
ihrerseits mittels einer Leitung 30 mit einer Gasmisch- und Zündkammer 32 verbunden ist. Ein Oxydiergasbehälter
33 ist über eine Leitung 34 mit einer zweiten Gasdosiereinrichtung 36 und diese über eine Leitung 37
mit der Gasmisch- und Zündkammer 32 verbunden.
Beim Betrieb der Anlage 27 wird ein geeignetes Brenngas, vorzugsweise Leuchtgas oder Wasserstoff,
vom Gasbehälter 28 über die Leitung 29, die Dosiereinrichtung 31, die Flußgeschwindigkeit und
Druck des Gases regelt, und die Leitung 30 in die Mischkammer 32 geleitet, wo dieses Gas mit einem
oxidierenden Gas gemischt wird, das in ähnlicher Weise aus dem Gasspeicher 33 über die Leitung 34, die
Einrichtung 36 und die Leitung 37 zugeführt wird. Das Mischungsverhältnis der beiden Gase ist entsprechend
vorgegeben, um eine explosive Gasmischung zu erzeugen, die anschließend in der Kammer 32 mittels
eines Zündfunkens gezündet wird, der von einer Zündkerze 39 in der Kammer 32 erzeugt wird.
Die Leitung 38 führt von der Kammer 32 über eine geeignete Kupplung 38a zur Einlaßröhre 19 der ersten
Sprengkapsel 9 der Serie A bis K Mit ihrer Hilfe wird die explosive Gasmischung aus der Kammer 32 durch
die Röhre 19 in den freien Kammerraum 18 geleitet und über die Auslaßröhre 21 nacheinander durch die
nachfolgenden Sprengkapseln B bis £f, wodurch aus den Kammern 18 sämtlicher Sprengkapseln die vorher dort
vorhandenen Gase ausgespült und durch das explosive Gasgemisch ersetzt werden. Zu diesem Zweck sind die
Auslaßröhren 21 der Sprengkapseln A bis D jeweils mit den Einlaßröhren 19 der nachfolgenden Kapseln flbis £
über geeignete Rohrleitungen und Kupplungsstücke 20 verbunden. Sämtliche Kupplungsstücke können aus
Plastikmaterial hergestellt und vorzugsweise mit Flansehen, Muffen od. dgl. versehen sein.
Die Gasströmung durch die Sprengkapseln A bis £ wird ausreichend lang aufrechterhalten, bis die Kammern
18 sämtlich mit Explosivgas vollständig gefüllt sind. Die Zeitdauer sollte wenigstens etwa eine Minute
bo betragen, auch fünf bis zehn M inuten Spülzeit können, je
nach Flußgeschwindigkeit und Sprengkapselanzahl notwendig sein.
Nachdem die nicht erwünschten Gase vollständig ausgespült sind, wird, noch während der Gasfluß untei
M dem gewünschten Druck- und Flußgeschwindigkeits-Verhältnissen
aufrechterhalten wird, die Zündkerze 3S betätigt, womit das Explosivgas gezündet wird. Eil
F.inwcgvcntilsyslem 35 in der Kammer 32 verhindcri
einen Rückschlag der Explosionsenergie in das Gaszufürrungssystem
stromaufwärts der Kammer 32. Die Detonationswellenfront wandert dann, umschlossen
von der Leitung 38 und die Rohrleitungen 19 und 21 durch alle Kammern 18 der Serie A bis £ Obgleich nach
dem Ausspülen die Explosivgasströmung durch die Leitung 38 im allgemeinen aufrechterhalten wird, kann
sie auch vor der Zündung abgestellt werden.
In gewissen Fällen kann es vorkommen, daß eine oder mehrere der Röhren 19 und 21 die Explosionsenergie
nicht zusammenhalten, d. h. daß sie brechen. In diesem Fall ist die Detonationsgeschwindigkeit des speziellen
Explosivgases ausreichend hoch, daß die Detonationswellenfront an der Bruchstelle vorbeiläuft und letztere
das Weiterlaufen dieser Wellenfront durch die Sprengkapselserie nicht verhindert.
Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für ein
Zünd- und Detonationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das sich von dem nach F i g. 4 dadurch
unterscheidet, daß anstelle von Sprengkapseln nach Art der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Zündkapseln 9"
verwendet werden, wie sie in F i g. 3 dargestellt sind. In der Ausführungsform nach F i g. 5 wird ein kontinuierlicher
Explosivgasstrom von der Kammer 32 durch die Leitung 38 geführt, die als gemeinsame Versorgungsleitung
für alle Sprengkapseln A bis Fdient, die an sie über
Abzweigungen und geeignete Kupplungsstücke 25 mittels der Einlaßröhren 19 angeschlossen sind. Es
handelt sich hier um keine Serienschaltung nach F i g. 4, die in den Kammern 18 vorhandenen Gase werden
vielmehr über Auslaßöffnungen 26 in der Hülsenwand jeweils ins Freie gespült. Wie beim Ausführungsbeispiel
nach F i g. 4 wird nach einer ausreichend langen Spülzeit das Explosivgasgemisch in der Leitung 38 durch
Zündung in der Kammer 32 gezündet. Die Detonationswellenfront wandert dann durch die Leitung 38 und jede
der Röhren 19 in die Kammern 18 und gelangt in Zündkontakt mit den Initialzündladungen der Sprengkapseln.
Es sei nun F i g. 6 betrachtet. Es sind drei einzelne Bohrlöcher 41 dargestellt, die in Erdboden, Gestein
od. dgl. eingebracht und mit einer für die Wirkung der Sprengkapsel unempfindlichen Haupt-Explosivladung
42 gefüllt sind, wie z. B. einem wäßrigen Gel, Schlacken/Treibstoff-Gemisch, Dynamit oder ähnlichem.
Zwei geeignete Verstärker 43 sind in die Hauptexplosivladung eingebettet. Die Verstärker sind
sprengkapselempfindlich und sind ihrerseits in der Lage, die Hauptladung zur Detonation zu bringen, wenn sie
von einer Sprengkapsel gezündet werden.
In jedem Bohrloch 41 sind daher in die Hauptladung 42 zwei Verstärkereinheiten 43, jeweils enthaltend 500 g
PETN, Tetryl od. dgl., mit gegenseitigem Abstand eingesetzt, die die Hauptladung auf ihrer gesamten
Länge zur Detonation bringen. Jede Verstärkereinheit enthält eine Sprengkapsel 9 oder 9' (F i g. 1 oder 2). Die
Explosivgasmischung aus der Kammer 32 wird über eine Leitung 38 in Serie durch sämtliche Sprengkapseln
9 und/oder 9' in den einzelnen Verstärkerladungen der drei Bohrlöcher geführt. Hierzu sind sie über die Röhren
19 und 21 in schon erwähnter Weise miteinander verbunden (siehe Fig. 4). Die Kammern 18 in
sämtlichen Sprengkapseln werden wiederum ausreichend
lang von den vorher in ihnen vorhandenen Gasen mittels des Explosivgascs freigespült. Danach kann
dieser Gasfluß unterbrochen oder fortgesetzt werden, sofern gewünscht. Es folgt die Detonation des Gases in
der Kammer 32 und das Fortschreiten der Dctonationswellenfront
nacheinander durch alle Sprengkapseln, in denen die Initialzündladungen gezündet werden. Wenn
die Hauptexplosivladung 42 im Bohrloch ausreichend empfindlich ist, kann auf die Anwendung von Verstärkerladungen
auch verzichtet werden. In diesem Fall werden eine oder mehrere Sprengkapseln 9 und/oder 9'
direkt in die Hauptexplosivladung eingebettet, in vorerwähnter Weise durchspült und zum Detonieren
gebracht.
ίο Beim System nach Fig. 6 können auch verzögert
zündende Sprengkapseln eingesetzt werden. Durch entsprechende Auswahl oder Einstellung der Brennzeiten
der Verzögerungsleitung kann eine zu- oder abnehmende Verzögerungszeit entlang der Zündkapselserie
in den Bohrlöchern erzielt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung an Beispielen von verzögert und unverzögert detonierenden Sprengkapseln
erläutert wurde, die eine Initialzündladung in Kombination mit einer Detonatorzündladung und einer
Sprengladung enthalten, soll doch betont werden, daß die Erfindung auch bei solchen Sprengkapseln anwendbar
ist, die die Initialzündladung als einzige Ladung enthalten. Ebenso ist die Erfindung auch bei Sprengkapseln
anwendbar, die eine oder mehrere zusätzliche Ladungen enthalten, wie z. B. solche mit Verpuffungsladungen
oder Feuerwerkskörper. Auch die hier erwähnten Initialzündladungen sind nur Beispiele, es können
auch andere Initialzündladungen vorteilhaft verwendet werden, wie z. B. aus Diazodinitrophenol, Bleisäure,
Tetrazin, HMX und RDX.
Im nachfolgenden sollen Beispiele erwähnt werden.
Ein Leuchtgasstrom enthaltend in Volumenanteilen 24% Methan, 3% Äthan, 18% CO und 55% Wasserstoff,
wurde mit einer Rate von 1,5 Litern pro Minute und einem Druck von etwa 3,5 at in eine Mischkammer
geleitet, in die ein getrennter Sauerstoffstrom mit einer Rate von 1,5 Litern pro Minute und ebenfalls etwa 3,5 at
eingeleitet wurde. Aus beiden Gasen wurde in der Mischkammer eine explosive Gasmischung hergestellt,
die anschließend über eine etwa 30 m lange Leitung aus Polyäthylenrohr von etwa 6,4 mm Außendurchmesser
und etwa 3,2 mm Innendurchmesser durch eine Serienschaltung von 108 Sprengkapseln geleitet, die in der Art
der F i g. 1 und 2 aufgebaut waren. Bei den Sprengkapseln hatten die Röhren 19 und 21 einen Außendurchmesser
von etwa 2,6 mm und einen Innendurchmesser von etwa 1,5 mm. Sie bestanden aus Polyäthylen und ragten
etwa 60 cm aus dem Verschlußstopfen der Sprengkapsel heraus. Die Kupplungen zum Verbinden der
Rohrleitungen 19 und 21 bestanden aus Polyäthylenmuffen.
Von den 108 Sprengkapseln hatten 20 keine Verzögerungsladungen (Ansprechzeit etwa 12 ms) und
waren aufgebaut etwa wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die übrigen Sprengkapseln hatten einen
bo Aufbau entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach
Fig.2 mit der Besonderheit, daß eine scheibenförmige
Ladung zwischen der Initialzündladung und der Verzögerungsladung eingesetzt war, die als zusätzliche
Hitzequelle zur Zündung der Verzögerungsladung
b5 diente. Die Brennzeiten der aus Zündschnur hergestellten
VerzögcrungsladungüM der übrigen 88 Sprengkapseln waren unterschiedlich. 21 dieser Kapseln hatten
eine ungefähre Brennzeit von 1 Sekunde, 21 Kapseln
hatten eine ungefähre Brennzeit von 2,9 Sekunden, weitere 21 Kapseln hatten eine ungefähre Brennzeit von
4,5 Sekunden und die letzten 25 Sprengkapseln hatten eine ungefähre Brennzeit von 9 Sekunden. Nach dem
Ausspulen der Kammern der Sprengkapselserie, wie in F i g. 4 dargestellt, über eine Zeitdauer von 2'/2 Minuten
wurde die Explosivgasmischung stromaufwärts der Kapseln durch einen Funken gezündet, wie in Fig.4
dargestellt. Alle Kapseln der Serie sprachen entsprechend ihrer vorbestimmten Zeitfolge an.
In allen 108 Sprengkapseln bestand die Sprengladung aus 0,40 g PETN, die Detonatorzündladung aus 0,30 g
Diazodinitrophenol, von denen 0,06 g auf eine oben offene Kapsel mit einer Dichte von etwa 1,6 g pro ecm
zusammengepreßt waren und der Rest in der Kapsel mit einer Dichte von etwa 1,10 g pro ecm enthalten war. In
allen Sprengkapseln bestand die Initialzündladung aus PbSn-Se 72/28, von denen die unverzögert ansprechenden
Sprengkapseln 0,6 g davon enthielten und die verzögert ansprechenden Sprengkapseln 0,4 g enthielten.
In den verzögert ansprechenden Kapseln bestand die scheibenförmige Ladung aus Fe2O3/Al/B/PbSn/Se/
Snow Floss (15,0/12,0/2,5/48,6/18,9/3,0) mit 0,20 g. Die
Verzögerungsladung bestand aus BaO2/Te/Se (40/40/
20), wobei die angegebenen Brennzeiten von 1 bis 9 Sekunden durch Gewicht und Länge bestimmt wurden.
Verschiedene Explosivgasmischungen wurden als Spülgas durch eine etwa 30 m lange Leitung aus
Polyäthylenschlauch mit den Abmessungen wie beim Beispiel 1 und durch zwei unverzöger.' ansprechende
Sprengkapseln nach Art der F i g. 1 geführt. Diese Sprengkapseln hatten einen Abstand von etwa 1,50 m
und waren mit der gleichen Schlauchtype verbunden, wie es in F i g. 4 dargestellt ist. Nach dem Ausspülen der
Sprengkapseln wurde das Gasgemisch oberhalb der Kapseln gezündet. Die Zeit zwischen dem Detonieren
der zwei Kapseln wurde als Berechnungsgrundlage für die Bestimmung der Detonations-Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Gasmischung verwendet. Die Testergebnisse sind nachfolgend tabellarisch aufgeführt.
Sauerstoff- Brenngas Brenngas- Ungefähre
zuführrate zuführrate Fortpflan-
zungsgeschw.
l/min l/min m/sec
2,0 | Wasserstoff | 4,87 | 3050 |
1,4 | Acethylen | 1,4 | 3500 |
1,4 | Propan | 0,25 | 2746 |
6,0 | Methan | 2,0 | 969 |
Der Vorgang nach Beispiel I wurde wiederholt, jedoch mit einer Sauerstoffzuführgeschwindigkeit von
0,2 Liter pro Minute und einer Leuchtgaszuführgeschwindigkeit von ebenfalls 0,2 Liter pro Minute. Es
wurden 99 verzögert ansprechende Sprengkapseln der Ausführungsform nach Fig. 2 in Serie hintereinandergeschaltet,
die sämtlich eine ungefähre Brennzeit von 9 Sekunden aufwiesen. Von diesen 99 Sprengkapseln
detonierten 98. Als Fehler bei der nicht detonierten Sprengkapsel wurde eine Unterbrechung im Verzögerungssystem
festgestellt.
Obgleich jede geeignete Explosivgasmischung bei der Erfindung praktisch verwendet werden kann, werden doch solche mit relativ hohen Detonations-Fortpflanzungsgeschwindigkeiten, z. B. solche mit wenigstens 2000 m pro Sekunde, bevorzugt. Wenn ein mit Zündfunken arbeitendes Zündsystem, wie in Fig.4
Obgleich jede geeignete Explosivgasmischung bei der Erfindung praktisch verwendet werden kann, werden doch solche mit relativ hohen Detonations-Fortpflanzungsgeschwindigkeiten, z. B. solche mit wenigstens 2000 m pro Sekunde, bevorzugt. Wenn ein mit Zündfunken arbeitendes Zündsystem, wie in Fig.4
jo dargestellt, verwendet wird, dann bieten sich als
explosive Gasmischungen besonders solche an, die beim Detonieren CO und CO2 entwickeln, da diese Gase
Wasser im Misch- und Zündsystem an sich binden, da sonst Korrosionen u. dgl. am Zündelement, z. B. der
Zündkerze, hervorrufen würde. Dies bedeutet, daß jede geeignete Mischung aus organischem Brenngas, Sauerstoff
und Wasserstoff bevorzugt verwendet wird, einschließlich Leuchtgas und Sauerstoff/Methan/Wasserstoff-Gemische.
Wenn in der vorgenannten Beschreibung von »thermischer Detonationsenergie« gesprochen wurde,
dann ist hiermit Hitze und Feuer gemeint, die durch die Detonation der explosiven Gasmischung erzeugt
werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Nichtelektrisch zündbare Sprengkapsel aus einem Gehäuse mit einem darin enthaltenen
Initialzünder, der durch thermische Energie zündbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der
geladenen Sprengkapsel (9, 9', 9") unmittelbar über dem Initialzünder (17) ein freier Raum (18)
vorhanden ist, der zwei nach außen führende ι ο öffnungen (19,21 bzw. 26) aufweist.
2. Sprengkapsel nach Anspruch 1, bestehend aus einer langgestreckten Hülse mit einem Verschlußstopfen,
einer nicht sprengkräftigen Zündladung als Initialzünder, gegebenenfalls zwischen Zündladung
und nachgeordneter Detonatorzündladung befindlichen Verzögerungsladung, einer darunter angeordneten
Detonatorzündladung und einer unter dieser angeordneten Sprengladung, dadurch gekennzeichnet,
daß der Initialzünder (17) unter Ausbildung eines freien Raumes (18) im Abstand vom Verschlußstopfen
(13) in der Hülse (10) angeordnet ist, wobei die eine öffnung (19) als durch den Verschlußstopfen
(13) führende Rohrleitung ausgebildet ist, die sich in den freien Innenraum (18) öffnet.
3. Sprengkapsel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite öffnung (26) in der
Hülsenwand angebracht ist.
4. Sprengkapsel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite öffnung (21) als jo
durch den Verschlußstopfen (13) führende Rohrleitung ausgebildet ist, die sich in den freien Innenraum
(18) öffnet.
5. Sprengsystem mit mehreren Sprengkapseln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sprengkapseln (9") mit einer ihrer in den freien Innenraum (18)
mündenden öffnungen (19) an eine eine begrenzte Strömung einer explosiven Gasmischung führenden
Leitung (38) angeschlossen sind und daß eine Vorrichtung (39) zum Zünden des in der Leitung (38)
befindlichen Gases vorgesehen ist.
6. Sprengsystem mit mehreren Sprengkapseln nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sprengkapseln (9, 9') zu einer offenen Kette derart verbunden sind, daß
jeweils eine der in den freien Innenraum (18) mündenden öffnungen (21) der einen Sprengkapsel
(A) mit einer dieser öffnungen (19) der benachbarten Sprengkapsel (D) mittels einer Leitung verbunden
sind, daß eines der freien Enden der Kette an eine eine explosive Gasmischung führende Leitung
(38) angeschlossen ist, und eine Vorrichtung (39) zum Zünden des in der Leitung (38) befindlichen Gases
vorgesehen ist.
7. Sprengsystem nach einem der Ansprüche 5 oder
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung
(39) in der Gasströmung oberhalb der Sprengkapseln (A bis ^angeordnet ist.
8. Sprengsystem nach einem der Ansprüche 5 bis w>
7, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Gasmischung aus einem Brennstoff und einem
Sauerstoffspender zusammengesetzt ist.
9. Verfahren zum Zünden einer Sprengkapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder eines
Sprengsystems nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innenraum
der Sprengkapsel(n) durch eine ihrer öffnungen mit einer explosiven Gasmischung vollständig gefüllt
wird und die Gasmischung außerhalb der Sprengkapsel anschließend gezündet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom während der Zündung
aufrechterhalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasstrom vor der Zündung angehalten wird.
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