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Gaserzeugende Ladung Die Erfindung bezieht sich auf neue bzw. verbesserte
gaserzeugende Ladungen, die einer sich durch die Ladung ausbreitenden, sich selbst
unterhaltenden, gaserzeugenden Zersetzung ohne Detonation fähig sind, wenn sie mittels
eines begrenzten, nicht detonierenden Zündelements lokal erhitzt werden, d. h. einem
Zündelement, welches einen kleinen Teil der Ladung auf eine hohe Temperatur zu erhitzen
vermag, jedoch selbst nicht fähig ist, eine beträchtliche allgemeine Erhöhung der
Temperatur der Ladung zu bewirken.
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Je nach der Geschwindigkeit, mit welcher sich die gaserzeugende Zersetzung
unter ansteigenden Druckbedingungen durch die Ladung ausbreitet, je nach der Art
des erzeugten Gases, der Menge und der Beschaffenheit irgendwelcher fester Reaktionsprodukte
und je nach dem Vorhanden- oder Nichtvorhandensein einerFlammefinden solcheLadungen
für mannigfaltige Zwecke Anwendung, einschließlich beispielsweise für die Entwicklung
eines Gasdruckes, um pneumatisch betriebene mechanische Einrichtungen in Gang zu
bringen, und für Sprengungen, wenn eine langsam sich steigernde Wirkung erforderlich
ist, wie im Bergbau bei der Gewinnung von Würfelkohle.
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Es ist bekannt, daß Guanidinnitrat und Nitroguanidin durch starke
Erhitzung zersetzt werden können und eine gute Ausbeute an permanenten Gasen ergeben,
die für die vorstehend genannten Zwecke geeignet sind und einen gewissen Anteil
an festem Rückstand hinterlassen.
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In der amerikanischen Patentschrift 2 159 234 ist offenbart,
daß man als nicht detonierendes gaserzeugendes Gemisch, das einer sich selbst unterhaltenden
Zersetzung ohne Detonation fähig ist, ein Gemisch verwenden kann, das wenigstens
eine Substanz
enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
Ammoniumnitrat, Guani-dinnitrat, Harnstoffnitrat und Dicyandiamidnitrat besteht;
ferner enthält das Gemisch ein kohlenstoffhaltiges Material und I bis 2o % eines
Sensibilisators, der wenigstens ein Glied der Gruppe enthält, die aus Chromsäureanhydrid,
Alkalichromaten, Ammoniumchromat, Ammoniumbichromat und Alkalipolychromaten besteht;
wenn außerdem das Gemisch ein Kühlsalz enthält, kann :das Gemisch für Gebläsezwecke
in einer -druckbetätigten Vorrichtung verwendet werden, die einen druckfesten und
auf Druck ansprechenden Behälter, deflagrierendeZündmittel und die vorstehend genannte
Mischung vereinigt. Wenn Guanidinnitrat,durch Anwesenheit eines geeigneten Anteils
eines Chromats oder Bichromats sensibilisiert ist, dann unterhält sich die Zersetzung
einer nicht vorerhitzten Ladung des Gemisches selbst durch die ganze Ladung, nachdem
sie einmal erregt ist durch zeitweise Erhitzung eines örtlichen Anteiles der Ladung
etwa mittels eines begrenzten erhitzten Elements, wie ein elektrischer Pulverzünder
oder ein rotglühender Stift, sogar bei gewöhnlichem Druck.
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Die in der amerikanischen Patentschrift a 159 a34 offenbarte
Mischung, die aus Guanidinnitrat, einem kohlenstoffhaltigen Material und I bis 2o
°/o Chromat oder Bichromat besteht, hat den Nachteil, daß ein verhältnismäßig großer
Anteil von Chromat oder Bichromat erforderlich ist, um ein Gemisch zu erzeugen,
das mit höher Geschwindigkeit verbrennt und noch unter hohem Druck ein Gas erzeugt.
Der Zusatz von einem hohen Prozentsatz von Chromat oder Bichromat verdünnt den gaserzeugenden
Bestandteil, das Guanidinnitrat, in solchem Maße, daß eine große Menge von Rückstand
nach der Verbrennung des Gemisches verbleibt. Wenn beispielsweise ein solches Gemisch
zur thermischen Verdampfung eines Schädlingsbekämpfungsmittels gebraucht würde,
dann würde unverbrannte Asche; die auf die Anwesenheit des Chromats oder Bichromats
zurückzuführen ist, vorhanden sein, was ersichtlich unerwünscht wäre. Ferner ergibt
die Verwendung eines Chromats oder Bichromats als Sensibilisätors für Guanidinnitrat
kein Gemisch, das eine ausreichende hohe Verbrennungsgeschwindigkeit besitzt, um
beispielsweise ein Schädlingsbekämpfungsmittel in kurzer Zeit zu verdampfen, wie
es zum Verräuchern offener Ackerflächen erforderlich wäre. Wenn das Schädlingsgift
in diesem Fälle nicht schnell verdampft würde, dann würde augenscheinlich das Schädlingsbekämpfungsmittel
durch den Wind oder andere Einflüsse früher auseinandergetrieben werden, als bis
eine ausreichende Konzentration des verdampften Schädlingsgiftes erreicht wäre,
um seinen Zweck zu erfüllen. Andere Anwendungsfälle, für die höhere Verbrennungsgeschwindigkeiten
bei höheren Drucken erforderlich wären, haben weitere Forschungen durch die Erfinder
notwendig gemacht. Als Ergebnis derselben wurde die vorliegende Erfindung gemacht.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung
von verbesserten Ladungen für gas druckbetätigte Vorrichtungen, welche Ladungen
solche Mischungen umfassen, die imstande sind; eine sich selbst unterhaltende, gaserzeugende,
nicht detonierende Zersetzung zu erfahren, wenn sie mittels eines an einer Stelle
wirkenden begrenzten Heizelements entzündet werden.
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-' - -Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Ladung mit den vorstehend genannten Merkmalen herzustellen, die eine verhältnIsmäßig
hohe Verbrennungsgeschwindigkeit besitzt, verglichen mit denjenigen Gemischen, die
bisher nach dem Stande der Technik hergestellt wurden.
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Ein anderer Gegenstand dieser Erfindung ist es, ein Gemisch herzustellen,
das nicht nur eine relativ höhere Verbrennungsgeschwindigkeit besitzt, sondern auch
bei seiner Zersetzung eine höhere Ausbeute an permanenten Gasen ergibt, als es bei
der Zersetzung der bekannten Gemische möglich wäre, und das diese höhere Gasausbeute
ergibt, ohne einen großen Rückstandanteil zu hinterlassen, wie es die bekannten
Gemische tun.
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Weitere Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung der Erfindung. Es wurzle gefunden, daß Kupferpulver und pulverförmige
Kupferverbindungen- als Sensibilisato,ren für die thermische Zersetzung von Nitroguanidin
und Guanidinnitrat wirken und daß sie hierdurch die Herstellung von neuen oder verbesserten
Ladungen ermöglichen, die für die vorstehend genannten Zwecke geeignet und imstande
sind, sich unter Entwicklung einer hohen Ausbeute an permanenten Gasen zu zersetzen
bei einer höheren Entwicklungsgeschwindigkeit und sogar bei niederen Drucken, ohne
einen Rückstand von unerwünschten, unverbrannten Bestandteilen der Sensibilisatoren
zu hinterlassen, wenn sie durch nicht detonierende Elemente örtlich erhitzt werden
bei niederen Drucken, als es sonst der Fall wäre.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen daher gaserzeugende Ladungen
der hier gekennzeichneten Art aus Gemischen, deren überwiegender Bestandteil Nitroguanidin
und/oder Guanidinnitrat ist und die als weiteren Mischungsbestandteil einen pulverförmigen
Sensibilisator für ihre thermische Zersetzung enthalten, der Kupferpulver oder eine
Kupferverbindung enthält.
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Beispiele für Kupfer-Verbindungs-Sensibilisatoren sind: Cuprioxyd,
Cuprochlorid und Cuprooxalat.
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Erfindungsgemäß hergestellteLadungen zersetzen sich unter sanfter
Druckentwicklung, wenn sie entzündet werden, und in gepreßtem Zustand erfahren sie
keine ungleichmäßigen Volumenveränderungen bei Temperaturen, denen sie üblicherweise
bei der Lagerung ausgesetzt sind.
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Es ist gemäß der Erfindung auch möglich, Ladungen zu erhalten, die
sich ohne Flamme zersetzen, wenn sie lokal erhitzt werden, und die daher für Sprengungen
in feuergefährlichen oder staubigen Schächten geeignet sind. Für Sprengzwecke ist
es oft empfehlenswert, das Gemisch einzuschließen, damit der Druck in befriedigender
Weise entstehen
kann, und zu diesem Zweck kann eine zusammengesetzte
Sprengvorrichtung verwendet werden, die eine gaserzeugende Ladung enthält, die in
einem druckfesten Behälter eingeschlossen ist, dessen Verschluß derart eingerichtet
ist, daß er bei einem bestimmten Druck nachgibt.
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Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen erläutert, worin die
Teile Gewichtsteile bedeuten. Beispiel i 98 Teile Guanidinnitrat und 2 Teile Cuprochlorid.
werden miteinander vermischt. Das erhaltene Gemisch wird gepreßt, und das entstandene
gepreßte Produkt wird zu Körnern gebrochen, die durch ein Sieb einer Maschenweite
von 3,3 mm hindurchgehen und durch ein solches einer Maschenweite von o,6 mm zurückgehalten
wenden. Werden :20o g dieser Körner in einer Sprengvorrichtung aus Stahlrohr von
91,4 cm Länge und 3i,8 mm lichter Weite entzündet, so wird eine Stahlscheibe von
2.78 mm Dicke durchschlagen. Ein elektrischer Pulverzünder, der 3,8 g Schwarzpulver
enthält, wird zur Erregung der Zersetzung verwendet. Beispiel e Ein Gemisch aus
97 Teilen Guanidinnitrat und 3 Teilen Cuprochlorid wird durch Mahlen in einer Kugelmühle
bereitet, bis eine innige Mischung erhalten wird. Eine gewisse Menge dieses Gemisches
wird in einer hydraulischen Presse zu einem kleinen Zylinder verpreßt. Die so geformte
sensibilisierte Ladung ist imstande, sich selbst unterhaltend zu zersetzen, wenn
sie durch Zuführung von Hitze entzündet wird, und sie hat eine Verbrennungsgeschwindigkeit
von o,965 mm/Sek. bei einem Druck von 8,78 kg/cm2.
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Der Zusatz eines kleinen Prozentsatzes von Vanadiumpentoxyd (i °/o)
zu dem obigen Gemisch von Guanidinnitrat und Cuprochlorid als Sensibilisator bewirkt
eine beträchtliche Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit. Beispiel 3 2o Teile
Cuprochlorid und 8o Teile Guanidinnitrat werden vermischt. Werden 2ooa g dieses
Gemisches in einem Stahlrohr von 91,4 cm Länge und 3i,8 mm lichter Weite zur Zersetzung
gebracht, so wird eine Stahlscheibe von 2,78 mm Stärke durchschlagen. ZurZündung
wird ein elektrisch bedienter Pulverzünder verwendet, welcher i,9 g Schwarzpulver
enthält. Beispiel 4 Gemische aus 95 % Nitroguanidin und 5 % eines der vier genannten
Kupfersensibilisatoren, die sämtlich nicht hygroskopisch sind, entwickeln bei der
Zersetzung Gase mit einer Temperatur von 140o°. Die Zersetzungsgeschwindigkeit bei
einem Druck von 7,03 kg/cm2 beträgt o;72, 0,88, 0,8i und o,66 mm/Sek.
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Es ist zu bemerken, daß bei diesem Beispiel ein viel höherer Prozentsatz
von Cuprochlorid als Sensibilisator für Guanidinnitrat anwesend ist als im Beispiel
i. Die Durchschlagskraft für eine Scheibe ist bei beiden Beispielen :die gleiche.
Indessen ist bei Beispiel i das bevorzugte Verhältnis von Cuprochlorid zu Guanidinnitrat
verwendet, und als Ergebnis ist relativ kein Rückstand nach der Zersetzung des Gemisches
in Beispiel i vorhanden, verglichen mit dem Rückstand, der nach der Zersetzung des
Gemisches dieses Beispiels vorhanden ist.
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In Anbetracht dessen, daß angegeben wurde, daß sowohl Nitroguanidin
als auch Guanidinnitrat durch einen geringen Anteil einer Kupferverbindung sensibilisiert
werden kann, bestehen in besonderen Fällen Vorteile beim Gebrauch von Nitroguanidin
gegenüber Guanidinnitrat und in anderen Fällen beim Gebrauch von Guanidinnitrat
gegenüber Nitroguanidin. Guanidinnitrat ist billiger als Nitroguanidin, es ist nicht
explosiv und hat bessere Preßeigenschaften. Indessen sind Nitroguanidingemische
relativ nicht hygroskopisch, verglichen mit Guanidinnitratgemischen. Sensibilisierte
Nitroguani-dingemische erzeugen im allgemeinen heißere Gase als Guanidinnitratgemische.
Wenn es daher erwünscht ist, daß ein Gemisch relativ weniger hygroskopisch ist,
oder wenn es erwünscht ist, ein Gemisch zu haben, das heißere Gase entwickelt, dann
ist Nitroguanidin als sensibilisierender Stoff vorzuziehen. In allen anderen Fällen,
wenn man die Kosten, die nicht explosive Beschaffenheit und die besseren Preßeigenschaften
in Betracht zieht, ist es vorteilhafter, Guanidinnitrat zu verwenden.