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Sicherheitspatrone Die Erfindung bezieht sich auf' Sprengpatronen
mit einer Ladung, die bei Zündung Gas zu erzeugen vermag. Zusammen mit geeigneten
Zündmitteln befindet sich die Ladung in einer druckfesten. Metallkapsel, welche
die erzeugten Gase mit einem genügenden Druck austreten läßt, um im Bohrloch eine
Sprengwirkung hervorzurufen. Zur Freigabe des Gases besitzt die Patrone vorzugsweise
eine zerstörbare und auswechselbare Scheibe, jedoch kann man statt derselben auch
ein passend eingestelltes Ventil benutzen.
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Gemäß der Erfindung soll eine Sprengpatrone geschaffen werden, die
eine möglichst geringe Splitterwirkung ausübt und sich besonders zur Kohlensprengung
eignet, bei der dann die Ausbeute an Grobkohle hoch ist. Insbesondere soll sich
die Sprengpatrone für Bergwerke mit Schlagwettergefahr eignen. Ihre Ladung soll
selbst nicht explosiv sein und keine explosiven Bestandteile enthalten. Der Begriff
explosiv gilt hier im üblichen Sinne, während natürlich die Sprengung der Patrone
eine Explosion darstellt.
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Sprengpatronen mit gleicher Bestimmung sind bekannt. Bei ihnen besteht
die Ladung aus nicht explosivem Salz, z. B. Ammoniumnitrat, das durch Hitze zersetzbar
ist und nicht entflammbare Zersetzungsgase liefert, zusammen mit einem Heizmittel,
das aus einem selbstbrennenden Gemisch besteht, z. B. Schwarzpulver, aber nicht
ausreicht, um durch seine eigene Verbrennung die Kapsel zu sprengen.
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Bei diesen bekannten Sprengpatronen muß aber die Menge des Heizmittels,
z. B. Schwarzpulver; so geregelt werden, daß sie genügend Wärme erzeugt, um die
Zersetzung des gasbildenden Stoffes, z. B. Ammonsalpeter, sicherzustellen. Um die
nötige Wärmeentwicklung zu liefern, ist hierzu eine derartige Menge an Heiz- oder
Zündmitteln notwendig, daß mit einem Austreten der Explosionsflamme dieses Heizmittels
an die Außenluft zu rechnen ist, so daß von der erstrebten Schlagwettersicherheit
keine Rede sein kann und sieh die Benutzung derartiger Sprengpatronen in schlagwettergefährdeten
Gruben verbietet.
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Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Entdeckung, daß gewisse
Salzgemische unter den- in Betracht kommenden Bedingungen durch das ganze Gemisch
hindurch eine, sich selbst erhaltende Zersetzung unter Gasbildung erleiden können
und daß die ganze Ladung bei geeigneter Zündung sich unter Gasentwicklung ohne Wärmezufuhr,
etwa durch einen Heizmittelanteil der Ladung, zersetzt. Für den Zweck der Erfindung
geeignete Salzmischungen sind solche, die bei Zündung unter gewöhnlichem Druck,
beispielsweise durch örtliche und zeitweilige Berührung mit einem rotglühenden Kohlestift,
ihre Zersetzung selbst aufrechterhalten.
Gemäß der Erfindung enthält
eine Sprengpatrone der erläuterten Art als Ladung ein im wesentlichen stöchiometrisch-äquivalentes
Gemisch von einem Alkalimetallnitrit und einem oder mehreren Ammoniumsalzen derart,
daß die Ladung eine sich selbst erhaltende gasbildende Zersetzung erleiden kann,
wobei nicht nur die größte Kraftwirkung erreicht wird, sondern auch unschädliche
Produkte entstehen, z. B. Stickstoff und Wasser zusammen mit einem Natriumsalz.
Als Aminoniumsalze lassen sich anwenden: Ammoniumchlorid, -sulfat, -nitrat, -oxalat
oder -thiocyanat oder Mono- oder Diammoniumphosphate oder Ferroammoniumsulfat. Hierbei
ist die Verwendung von Ammoniumchlorid zu bevorzugen, da die anderen Ammoniumsalze
an Mängeln leiden. So werden z. B. Mischungen mit Ammoniumnitrat zu feucht, und
sie eignen sich wegen der schließlichen Entstehung von Natriumnitrat während der
Reaktion nicht gut für Köhlesprengungen.
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Mischunge$ mit Ammoniumsulfat sind beim Lagern nicht so beständig
wie die mit Ammoniumchlorid. Benutzt man sie, so werden sie zweckmäßig stabilisiert,
wie es angegeben werden wird.
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Die der Erfindung entsprechenden Gemische können ungefähr o,5
% Feuchtigkeit enthalten, da sie dabei für -die- Zündung empfindlicher sind.
Dieser Feuchtigkeitsgehalt vermindert allerdings die Lagerfähigkeit und sollte deshalb
nichtvorhanden sein, falls die Mischung länge gelagert werden muß, selbst wenn sie
Stabilisierungsmittel enthält. Derartige Mittel sind nicht nötig, wenn die Mischungen
verhältnismäßig bald nach ihrer Herstellung, z. B. innerhalb einer Woche, in Gebrauch
kommen. Da aber gewisse Lagerungszeiten üblich sind, setzt man zweckmäßig Stabilisierungsmittel
zu. Geeignete Mittel sind alkalische Stoffe, wie z. B. Natrium- oder Ammoniumcarbonat.
Sind, die Mischungen nicht zur Verwendung in schlagwettergefährdeten Gruben bestimmt,
so kann man auch kleine Mengen - Mineralgallerte o. dgl. verwenden, um die Beständigkeit
und Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit zu verbessern.
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Gewünschtenfalls kann man eine kleine Menge Borax zusetzen, um die
Reaktionsgeschwindigkeit nach der Zündung zu vergrößern.
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Das Gemisch kann in Pulverform oder vorzugsweise in Kornform zur Anwendung
kommen, da bei letzterer die Fortpflanzung der Zersetzung durch die ganze Ladung
gleichmäßiger ist: Bei der Benutzung in Schlagwettergruben wird die Mischung zweckmäßig
in ein feuerfestes Blatt o. dgl. eingewickelt und mit einer Sicherheitszündvorrichtung,zuverlässiger
Bauart benutzt. Der Zünder und die Gasentwicklungsmasse können üewünschtenfalls
in eine gewöhnliche feuerfeste Einschlaghülle eingeschlossen werden. Man kann die
Zündung auch mittels eines elektrisch gezündeten Pulverzünders von etwa z g vbrnehmen,
jedoch empfiehlt sich eine solche Zündvorrichtung. nicht in einer schlagwettergefährdeten
Grube, wenn das Laden erst in der Grube stattfindet.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein ungefähr äquimölekulares
Gemisch von Ammoniumchlorid und Natriumnitrit in Form von Pillen zur Erzeugung von
Gasen zu benutzen; wobei diese Pillen in die Hohlräume von Bällen eingebracht werden
und durch Wärmewirkung alsdann Stickstoff entwickelt und dem Ball die gewünschte
Gasfüllung gegeben wird.
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Bei dieser Benutzung der erwähnten Mischung wird lediglich von der
gaserzeugenden Wirkung dieser Stoffe Gebrauch gemacht, die an sich bekannt ist,
da ja bekanntlich eine Lösung derselben . Stoffe in Wasser unter Erwärmung zur Erzeugung
von Stickstoff ii_n Laboratorium benutzt wird.
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Bei der erstrebten Sprengwirkung handelt es sich aber darum, innerhalb
einer sehr kurven Zeit Drücke von etwa iooo und mehr Atmosphären zum Zwecke einer
Sprengwirkung zu erzeugen, während es sich beim Füllen von Gasbällen um eine allmähliche
Entwicklung des betreffenden Gases unter geringem Überdruck handelt.
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'Es war überraschend, daß die für die langsame Entwicklung von Stickstoff
bekannte Mischung unter starkem Einschluß und bei lediglich lokaler Zündung eine
so - rasche selbsttätig weitergehende Umsetzung erleiden würde, daß diese Umsetzung
zu der beabsichtigten Sprengwirkung benutzt werden kann.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung beschrieben werden.
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In das mit Gewinde versehene Ende eines starken Metallbehälters i
ist ein Kopfstück a eingeschraubt, das gegen die Kapsel oder den Behälter i durch
eine Scheibe 9 auch gegen hohe Drücke abgedichtet ist. Das Kopfstück z enthält Elektröden
7, 8, von denen die letztere mit dem Kopfstück 2 in leitender Verbindung steht,
während die erstere gegen dasselbe isoliert ist, und zwar in solcher Weise, daß
durch die Isolierung auch bei Drücken von ungefähr 394o kg/cm= kein Gas entweichen
kann. -Für die Elektroden sind Klemmen io und i i vorgesehen, um die Zündung elektrisch
vorzunehmen. Auf das Kopfstück z ist eine Stahlkappe 3 geschraubt, durch deren Öffnung
14 die zu den Klemmen
führenden Drähte esteckt werden. Die Sprengladung
13 ist' in der erforderlichen Menge lose in die Kapsel i eingefüllt, und am entgegengesetzten
Ende der Kapsel sitzt unter Einschaltung eines Dichtungsringes G die zerstörbare
Scheibe 5, die bei einem vorher bestimmten Druck gesprengt werden soll. Sie wird
durch einen Stopfen .I festgehalten, der Kanäle für den Gasaustritt besitzt. Ein
Zünder 1z, z. B. ein elektrischer Zünder, Sicherheitszünder oder elektrischer Pulverzünder
mit beispielsweise 2.- Schwarzpulver, wird zur Zündung benutzt, und ist durch Drähte
mit den Elektroden verbunden. Er wird zweckmäßig so angeordnet, daß die Flamme gegen
das Kopfstück :2 gerichtet ist, und liegt in dein dem Stopfen 4 benachbarten Teil
der Ladung. Bei dieser Anordnung wird die Schwierigkeit vermieden, daß die Ladung,
wenn sie Pulverform hat, pfropfenartig von der Scheibe 5 verdichtet wird. Zwecks
Sprengens wird die Patrone mit dem Stopfen 4 so tief wie möglich in das Bohrloch
geschoben, worauf man das Bohrloch verstopft und das Abfeuern durch elektrischen
Strom vornimmt, In der Zeichnung ist die Sprengpatrone senkrecht dargestellt, jedoch
mit der bei waagerechter Anordnung der Patrone eintretenden Lagerung der Ladung
13. Die Ben.utzung' derselben kann in jeder beliebigen Stellung erfolgen, wenn der
Zünder 12 sich in wirksamer Berührung mit der Ladung 13 befindet.
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Zwecks Erläuterung werden nachstehend einige Beispiele angegeben.
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.Beispiel i Eine starre Sprengpatrone der beim Sprengen mit Kohlendioxyd
gebräuchlichen Art von 370 ccm Fassung und einer Gasfreigabe bei 189o kg/cm=
wird benutzt. Von einem innigen Gemisch aus Natriumnitrit und Ammoniumchlorid im
Verhältnis 69 : 53 werden 220 g eingeführt, und es wird ein Sicherheitszünder
eingesetzt.
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Beispiel a Eine starke Patrone der beschriebenen Art mit 68o ccm Fassung
erhält eine Ladung von .Ioo g. Sie wird hergestellt durch Mischen von Natriumnitrit
und Ammoniumchlorid im Verhältnis 69 : 53 zusammen mit z °/o Sodaasche (auf die
Gesamtmenge berechnet) und durch Klassieren des Gemisches zwischen einem G- und
io-Maschensieb.
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Der Zünder ist entweder ein 2-g-Pulverzünder mit etwa 300 mm
langen Drähten oder ein Detonator Nr.8 mit einer Ladung von 2 g eines Gemisches
aus 8 Teilen Knallquecksilber und :2o Teilen Kaliumchlorat. Mit Sprengpatronen dieser
Art wurden fünf Schüsse nacheinander in einem Stollen abgegeben, der ein Methan-Luft-Gemisch
mit 9 % Methan enthielt; es trat keine Entzündung der Schlagwetter ein.
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Dann wurde eine Reihe von fünf Schüssen abgegeben, bei denen etwa
3'/2 kg Kohlenstaub am 'Austrittsende des Rohres angehäuft waren, und auch dabei
traten keine Entzündungen ein.
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Eine. Ladung von aoo g der eben beschriebenen Mischung, welche in
eine feuersichere Hülle eingewickelt war und einen Sicherheitszünder eingebettet
enthielt, wurde in einem Stollen mit einem 9-1/,-Methan-Luft-Gemisch aufgehängt.
Bei fünf Versuchen trat keine Entzündung ein.
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Die beschriebene Sprengpatrone wurde in Kohlengruben mit befriedigendem
Erfolg benutzt.
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Beispiel 3 Eine Patrone der angegebenen Art von 68o ccm Fassung wurde
mit 4509 geladen. Die Ladung wurde hergestellt durch Mischen von Natriurrinitrit
und Ammoniumsulfat im Verhältnis von a Mol Natriumnitrit auf i Mol Ammoniumsulfat
mit 2-,11, Sodaasche und durch Klassieren des Gemisches zwischen einem 8- und io-Maschensieb.
Die Zündung wurde durch einen eingebetteten z-g-Schwarzpulverzlinder mit 3oo mm
langen Drähten vorgenommen.
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Die Sprengpatrone wurde mit befriedigenden Ergebnissen in Kohlengruben
benutzt. Beispiel Die Patrone und die Ladungen waren wie in Beispiel z, jedoch mit
dekn Unterschiede, daß die Ladung z o/o Ammoniumcarbonat statt der Sodaasche enthielt.
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Beispiel 5 Eine Sprengpatrone der beschriebenen Art mit 68o ccm Fassung
wurde finit 405 g eines Gemisches aus 58,5 Teilen Natriumnitrit, 43,5 Teilen Ammoniumchlorid,
a Teilen Diammoniumwasserstoffphosphat und a Teilen Sodaasche geladen. , Die Sprengpatrone
besaß eine Abscherscheibe für die Gasfreigabe bei 189o kg/cm2. Beim Feuern eines
Schusses in einem Stollen mit einem 9 °/ä Methan-Luft-Gemisch fand keine Entzündung
statt.