AT153228B - Verfahren zur Herstellung von Patronen zum Anlassen von Explosionsmotoren und für andere Verwendungszwecke. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Patronen zum Anlassen von Explosionsmotoren und für andere
Verwendungszwecke. 



   Man hat bereits das Anlassen von Explosionsmotoren mit Hilfe der Explosion von Pulvern oder andern Explosivstoffen unter Ausnutzung der dabei entwickelten Ausdehnungskraft der Gase zur Bewegung der Kolben bewirkt. 



   Zu diesem Zweck hat man schon Patronen benutzt, die analog den Patronen für Feuerwaffen ausgebildet und mit Jagd-oder Kriegspulver gefüllt sind. Die Herstellung dieser Pulver erfordert dabei viele Vorsichtsmassnahmen und ist kostspielig, da die Pulver für ihre Verwendung in den Waffen zahlreiche besondere Eigenschaften aufweisen müssen. Dagegen sind diese Pulver nicht zum verhältnismässig langsamen Vortrieb eines Motorkolbens geeignet. 



   Es hat sich nun gezeigt, dass es in diesem Falle zweckmässig ist, für die Herstellung der Patronen Verbindungen oder Stoffe mit exothermer Zersetzung zu benutzen, wie sie technisch auch für andere Anwendungen gebraucht werden, wie beispielsweise plastische Nitrocellulosestoffe, gegebenenfalls in Verbindung mit Weichmachungsmitteln. 



   Erfindungsgemäss kann man hiezu alle möglichen Rückstände und Abfälle von plastischen, auf Basis von Nitrocellulose zusammengesetzten Stoffen benutzen, wobei jedoch die Kinematographenfilme einen besonders vorteilhaften Rohstoff bilden. 



   Diese Filme oder Streifen werden um eine fortnehmbare oder auswechselbare Achse derart gewickelt, dass die Windungen gegeneinander gedrückt und gespannt werden, bis man den   gewünschten   Durchmesser erhält. Dann wird das Ende des Streifens auf der vorhergehenden Windung mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels oder Klebstoffs angeklebt. Wenn man dann die Achse entfernt, so erhält man einen Zylinder, der aus dicht gedrängten, um einen zentralen Kanal verlaufenden Windungen besteht. Dieser axiale Kanal kann entweder mit Nitrocellulose in Faserform oder in Pulverform, die gegebenenfalls mit explosiven Salzen getränkt ist, oder mit irgendwelchen andern Zündpulvern gefüllt werden. 



   Bei Entzündung durch Stoss oder auf andere Weise beginnt die Verbrennung an der Oberfläche des zentralen Zylinderkanals. Da die Masse bildsam ist, so komprimiert der Gasdruck in dem Kanal die Windungen und verhindert dadurch die gleichzeitige Entzündung mehrerer Windungen. Die entzündete Oberfläche wächst mit fortschreitender Verbrennung. Die Drucke steigern sich also fortschreitend. Die Lebhaftigkeit der Verbrennung eines Teils des Nitrocellulosezylinders kann dadurch erhöht werden, dass man auf einem Teil des Films vor dem Aufwickeln Vorsprünge und Lochungen anbringt, die zwischen den ersten Windungen oder zwischen andern Windungen des Zylinders einen gewissen Abstand aufrechterhalten sowie den Verbrennungsgasen gestatten, gleichzeitig mehrere der so vorbereiteten Windungen zu entzünden. 



   Dagegen   kann die Entzündung   gewisser Flächen dadurch verhindert oder verzögert werden, dass man sie in ein Weichmachungsmittel, ein schweres Lösungsmittel der Nitrocellulose od. dgl. eintaucht oder mit diesem Mittel tränkt, dessen Zersetzung nicht exotherm verläuft, und das wenig brennbar ist. Beispielsweise kann man in dieser Weise die Grundflächen des Zylinders und seine äussere Oberfläche behandeln. Man kann zu diesem Zweck bekannte Weichmachungsmittel verwenden, wie Phtalsäureester der primären, sekundären oder aromatischen Alkohole, die Kampferlösungen, Glycerin- ester, Phenyl-oder Kresylphosphate usw., gegebenenfalls in Verbindung mit flüchtigen Lösungmitteln. 



   Die Lebhaftigkeit, Schnelligkeit der Entzündung, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit kann anderseits auch durch geeignete Wahl der Durchmesser des Zylinders und des zentralen Kanals geändert und geregelt werden. 



   Die Erfinder haben festgestellt, dass der fortschreitende Verlauf der Entzündung wichtig ist, dass er aber nicht konstant sein darf. Die Drucke, die mindestens zur Überwindung der Anlasswiderstände notwendig sind, ändern   sich während   des Explosionszyldus des Motors, und der zwischen dem Boden des Zylinders und dem Kolben befindliche Raum ändert sich ebenfalls ; aber diese beiden Ver- änderlichen hängen nicht voneinander ab. 



   Anderseits haben die technischen Nitrocellulosen verschiedene explosive Eigenschaften, u. zw. andere als die Baumwollpulver, selbst wenn diese gelatiniert sind. Dies hängt u. a. von den verschiedenen Stickstoffgehalten dieser Stoffe ab. Was die Kinematographenfilme anbelangt, so ist ihre Zusammensetzung mit etwa   12%   N annähernd konstant. Bezüglich ihrer technischen Verwendung als Patronen bilden diese Stoffe verschiedene Erzeugnisse, von denen jedes seine besonderen Eigenschaften hat. 



  Es ist hier besonders auf die Verwendung alter Kinematographenfilme aus Nitrocellulose verwiesen : 

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 diese Filme werden zu diesem Zweck vor ihrer Verwendung gewaschen, um nach bekannten Verfahren die vom Licht beeindruckte Gelatineschicht zu entfernen. Dieses Material weist sehr spezifische Eigen- schaften auf. Einerseits ist sein Stickstoffgehalt konstant ; anderseits erfordern seine mechanischen
Eigenschaften eine sehr homogene und sehr konstante Zusammensetzung. Schliesslich erlaubt seine genormte Breite eine ganz besondere Herstellungsweise der Patronen. 



   Um zu explodieren, müssen bekanntlich die Baumwollpulver mit Explosivstoffrelais gezündet werden. Da die Nitrocellulose der Filme weniger nitriert und leicht bildsam gemacht ist, muss sie mit Hilfe   verstärkter,, Relais" gezündet   werden. Bei Zylindern von einem gewissen Durchmesser, die in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind, kann die zentrale Zündung nicht genügen. Erfindungsgemäss kann man daher ausser der axialen Zündung konzentrisch zur Achse liegende Ziindrelais anordnen, indem man in angemessenen Abständen von der Achse Streifen aus leichter explodierenden Stoffen aufwickelt, die zwischen den Windungen des Films angeordnet werden. 



   Diese Stoffe werden von nitriertem, nicht gelatiniertem Papier gebildet, das also seine poröse
Struktur beibehält, wodurch die Lebhaftigkeit der Verbrennung gesteigert wird. 



   Den angemessenen Nitrierungsgrad erhält man dadurch, dass man entsprechend der üblichen Technik folgende Faktoren ändert : Wasser, Salpetersäure, Temperatur, Behandlungsdauer. Man drückt darauf das Papier aus, wäscht mit kaltem und heissem Wasser. Vor oder nach der Trocknung taucht man das Papier in eine Lösung organischer oder mineralischer Salze mit schwach alkalischer Reaktion ein. Zu diesem Zweck können die alkalischen Karbonate, Harnstoff, die fetten oder aromaischen Amine oder ihre Salze mit schwachen Säuren benutzt werden. 



   Ausserdem kann die Lebhaftigkeit und Kraft der Entzündung dieses nitrierten Papiers dadurch gesteigert werden, dass man es mit einer Lösung von Explosivstoffen tränkt. Insbesondere kann man zu diesem Zwecke die Nitrate, Chlorate, Perchlorate, alkalischen, ammoniakalischen oder andern organischen oder mineralischen Salze mit exothermer Zersetzung benutzen. Nach der Trocknung werden diese Stoffe ebenfalls in den Fasern verteilt, wobei das in dieser Weise imprägnierte Papier ein sehr homogenes Erzeugnis mit konstanten explosiven Eigenschaften bildet. Man kann entsprechend dem Durchmesser der Patronen und den Wirkungen, die man zu erzielen wünscht, die kreisförmigen   "Zündrelais"in verschiedenen   Abständen von der Achse wiederholen. 



   Statt zwischen den Filmen Streifen einzusetzen, kann man diese Streifen auch um den in der eingangs dargelegten Weise ausgebildeten Filmzylinder wickeln : dieser Zylinder kann darauf durch Aufwickeln neuer plastischer Filme fortgesetzt werden. Diese abwechselnden Wicklungen können mehrmals wiederholt werden. 



   Statt die Entflammungsgesehwindigkeit zu erhöhen, kann man auch Interesse daran haben, diese Geschwindigkeit nach einer gewissen Verbrennungszeit zu verlangsamen. Man hat hiefür eben das Eintauchen gewisser Teile des Films vor seinem Aufwickeln in   weichmachenden   Lösungen vorgesehen. Es kann zweckmässig sein, diesen Lösungen Celluloseester, wie das Aeetat oder die Oxyd- äther, zuzusetzen, die in geeigneten Lösungsmitteln gelöst sind. Oder man kann diese Celluloseester auch durch Lösungen dieser Ester ersetzen. Mit diesen Lösungen überzieht man angemessene Filmlängen an den   gewünschten   Stellen, um die   Entflammungsgeschwindigkeit   dieser Teile herabzusetzen. 



   Ausserdem können diese Lösungen benutzt werden, um die Aussenflächen der Patrone mit einer weniger brennbaren Haut zu umgeben. Man erzielt auf diese Weise ein doppeltes Ergebnis : einerseits wird bei der Zündung der Patrone dafür gesorgt, dass der Beginn der Verbrennung   ausschliesslich   durch den zentralen Kanal erfolgt ; anderseits wird die Lagerung der Patronen ungefährlich, da das Äussere dieser Patronen wenig entzündlich ist. Ferner werden die Patronen und ihr Zünder auf diese Weise in einer wasser-und feuersicheren Hülle eingesehlossen. Die Haut, die den Zünder des zentralen Kanals an der   Grundfläche   bedeckt, wird dabei durch die   Zündvorrichtung   durchbohrt. 



   Diesen Lösungen zum äusseren Überziehen kann man Stoffe zusetzen, welche die Celluloseester wenig   entzündlich   machen, wie Triphenyl-und Trieresylphosphate. Man kann auch Farbstoffe zusetzen ; zur Verzögerung der Entflammung gewisser Teile des Zylinders wird man entweder Streifen aus weniger explosiven Stoffen zwischen gewissen Windungen einschalten oder   Filmwicklungen   und Wicklungen aus diesen die Entflammung verzögernden Stoffen abwechseln lassen. Das gewöhnliche, geleimte oder ungeleimte gegebenenfalls mit nicht explosiblen oder feuersicher machenden Stoffen getränkte Papier kann vorteilhaft hiefür verwendet werden. 



   Insbesondere kann man auf diese Weise mit ein und derselben Patrone eine Reihe aufeinander folgender Explosionen auslösen, von denen jede von der vorhergehenden Explosion durch eine äusserst kleine Zeitspanne getrennt ist, die aber genügt, um eine unstetige, diskontinuierliche Druckkurve erhalten zu können. 



   Ein grundlegendes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Hülse fortfällt, die bei allen bisher benutzten Patronen vorhanden ist. Da die Patrone vollständig verbrennt, wird die Notwendigkeit eines Auswurf   einer Hülse vermieden.   Dies wird durch die Starrheit und Bildsamkeit der in der oben dargelegten Weise hergestellten Zylinder ermöglicht. 



   Man wird alle bekannten   Zündvorrichtungen   verwenden können, wie eine elektrische Zündung durch Widerstand oder Funken, Zündung   mittels Zündhütchen   oder andere Systeme. 

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   So kann man in die Grundfläche des Kanals einen gewöhnlichen Metallzünder eindrücken oder auch eine Zündkapsel verwenden, die aus zwei Scheiben aus bildsam gemachter Nitrocellulose besteht, von denen wenigstens eine Scheibe in der Mitte derart   eingedrückt   ist, dass sich ein Hohlraum zur Aufnahme des Zündstoffes bildet. Die Verschweissung beider Scheiben erfolgt dabei durch Verleimen od. dgl. 



  Die in dieser Weise ausgebildete Kapsel klebt man dann auf dem Boden des Zylinders derart an, dass das   Zündhütchen   sich in der Mitte in   Berührung   mit dem Zündpulver befindet, welches den axialen Kanal   anfüllt.   



   Man wird aber auch die erfindungsgemässe Patrone in eine gewöhnliche Hülse einsetzen können. 



   Um in gewissen Abständen von der Achse der zylindrischen Patrone eine Änderung der Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhalten, kann man gemäss einer abweichenden Ausführungsform der Erfindung auch einen Lack verwenden, der auf Basis gelöster Nitrocellulose zusammengesetzt ist und mit mehr oder weniger explosiblen Stoffen gemischt wird. 



   Insbesondere sieht man die Herstellung dieser Lacke durch homogene Mischung eines Nitroeellulose-Collodiums und explosibler mineralischer oder organischer Salze vor ; durch Eintauchen, Zerstäuben oder auf andere Weise wird der geeignete Lack auf die Oberfläche von konzentrischen Zylindern aufgebracht ; nach dem Verdampfen lassen dabei die Lacke eine Haut von geeigneter Explosivität zurück. Wenn man darauf die Zylinder konzentrisch zusammensetzt, so erhält man eine Patrone, die in geeigneten Abständen vom Mittelpunkt Streifen aufweist, deren Verbrennungsgeschwindigkeit sich von derjenigen des Grundstoffes der Patrone unterscheidet. Mit   diesen"Relais"kann   man also eine Patrone erhalten, deren Verbrennungsgeschwindigkeit periodisch geändert wird. 



   Dem Collodium können so entweder nitrierte Alkohole oder aromatische Verbindungen (Nitro-   glycerin, Nitromannit usw. ), die in den Lösungsmitteln dieses Collodiums löslich sind, oder auch Nitrate,   Chlorate, Perchlorate, alkalische, ammoniakalische oder andere pulverförmige od. dgl. Stoffe oder auch gleichzeitig diese beiden Stoffgruppe zugesetzt werden. 



   Um pulverförmige oder kolloidal verteilte Stoffe zu erhalten, kann man gesättigte wässrige Lösungen des oder der einzuverleibenden Salze herstellen. Diese Lösungen werden dann durch Zusatz von Methyl-oder Äthylalkohol gefällt. Auf diese Weise erhält man kolloidale Lösungen, die man gegebenenfalls durch Ultrafiltration konzentrieren kann, und die man durch Rühren mit Collodiumstoffen mischt, die überdies Explosivstoffe enthalten können, welche in den Lösungsmitteln der Nitrozellulose   löslich   sind. 



   Ebenso kann man einen Lack verwenden, der durch Auflösung von die Verbrennung verzögernden Stoffen gebildet wird, wie von Estern oder Äthern der Cellulose oder von wenig oder nicht explodierbaren Weichmachungsmitteln. 



   Die konzentrischen Röhren, deren Wandungen auf diese Weise mit einer Haut von verschiedener Entflammungsgeschwindigkeit bedeckt werden, können entweder volle Röhren sein, die durch Pressen durch eine Strangpresse od. dgl. erhalten werden, oder es kann sich auch um Röhren handeln, die durch Aufwickeln von Streifen oder Kinematographenfilmen aus Nitrocellulose erhalten werden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Patronen zum Anlassen von Explosionsmotoren oder für andere Verwendungen, dadurch gekennzeichnet, dass Nitrocellulosestreifen   oder-filme   benutzt werden, die in der Weise aufgerollt werden, dass ein Zylinder mit dicht gewickelten Windungen gebildet wird, der in der Mitte einen axialen Kanal enthält, welcher frei bleiben oder mit einem   Zündpulver   gefüllt sein kann.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Teil der aufzuwickelnden Streifen od. dgl. Vorsprünge, Lochungen u. a. vorgesehen werden, die es ermöglichen, dass man nach dem Aufwickeln gewisse Windungen erhält, die, da sie sich nicht berühren, eine grössere Lebhaftigkeit der Verbrennung und eine raschere Entflammungsgeschwindigkeit als der übrige Teil des Zylinders aufweisen.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gewisse Teile des Films mit schweren, weichmachenden oder die Nitrocellulose feuersicher machenden Lösungsmitteln getränkt werden, um die Verbrennungsgeschwindigkeit der imprägnierten Teile zu verzögern.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gewisse Teile des Films mit nicht explodierbaren Celluloseestern (-acetat) oder-äthern getränkt werden, die gegebenenfalls mit schweren Lösungsmitteln gemischt werden.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Kanal des Zylinders gefüllt wird, indem man in diesem ein Zündmittel aus Fasern oder Pulver komprimiert, das gegebenenfalls mit organischen oder mineralischen Nitraten, Chloraten od. dgl. imprägniert sowie gegebenenfalls mit andern Pulvern gemischt wird.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Rohstoff zur Herstellung der Patronen gewaschene oder neue Kinematographenfilme aus Nitrocellulose benutzt werden.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Filmspiralen in geeigneten Abständen von der Achse Streifen von bestimmter Länge aus nitriertem Papier <Desc/Clms Page number 4> derart eingeschaltet werden, dass nach dem Aufwickeln gewissermassen Zündrelais konzentrisch zur Achse gebildet werden.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das nitrierte Papier mit einer Lösung von Salzen mit schwach alkalischer Wirkung getränkt wird, um es zu stabilisieren, und dass es ferner mit Lösungen von Mineralsalzen oder organischen Salzen, die nitriert oder chloratiert sind, behandelt wird, um das Papier explodierbarer zu machen.

   9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen aus nitriertem Papier, statt in den bildsamen Film eingeschaltet zu werden, in einer oder mehreren Windungen um den nach den Ansprüchen 1 bis 6 hergestellten Zylinder gewickelt werden, wobei dieser Zylinder darauf durch Aufwickeln von plastischen Filmen weitergebildet werden kann, so dass diese abwechselnden Aufwicklungen von nitriertem Papier und Nitrocellulosefilm sich mehrfach bei der Herstellung der Patrone wiederholen.

   10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entflammbarkeit gewisser Teile der Patrone dadurch verzögert wird, dass man die Streifen aus einem Stoff, der explodierbarer als der Grundstoff ist, durch Streifen aus weniger explodierbaren oder überhaupt nicht explosiven Stoffen, wie gewöhnlichem Papier oder andern Celluloseäthern oder-estern, ersetzt.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder auch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenoberfläche der Patrone mit einer Haut aus einem nicht explodierbaren Celluloseester oder-äther, gegebenenfalls in Verbindung mit wenig brennbaren Weichmachungsmitteln, bedeckt wird, um die Patrone während des Lagerns weniger entflammbar zu machen sowie um die Patrone und den Zünder in einen wasserschützenden Mantel einzuhüllen.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen- oberfläche der Patrone mit einer Hülle gemäss Anspruch 11 bedeckt wird, um nach dem Durchbohren der den zentralen Zünder bedeckenden Haut beim Zünden zunächst lediglich den zentralen Kanal zu entflammen, so dass eine fortschreitend wachsende Wirkung der Patrone durch Zunahme der entflammten Oberfläche erzielt wird.

   13. Patrone nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündkapsel mit metallischer Umhüllung an der Grundfläche des zentralen Kanals des Zylinders befestigt wird.

   14. Patrone nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Zylinder ein Zünder angelötet oder geklebt wird, der von einem zwischen zwei Witroeelluloseseheiben angeordneten Zündstoff gebildet wird, wobei wenigstens eine dieser Scheiben eingedrückt ist, um die Zündmisehung oder-verbindung aufnehmen zu können.

   15. Verfahren zur Herstellung einer Patrone nach den Ansprüchen 1 bis 10 und insbesondere 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haut von andrer Entflammungsgeschwindigkeit durch Verdampfung eines Nitrocelluloselackes hergestellt wird, der mit mehr oder weniger explodierbaren Stoffen gemischt ist und auf diese Flächen aufgebracht wird.

   16. Verfahren nach den Ansprüchen 11,12 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der die Oberflächenhaut bildende Lack von einem Nitrocellulosecollodium gebildet wird, dem innig eine feine oder kolloidale Suspension von organischen oder mineralischen explodierbaren Salzen, wie Chlorate, Perchloraten, Nitraten u. a., einverleibt worden ist.

   17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese feine oder kolloidale Suspension durch Fällung einer konzentrierten wässrigen Lösung der betreffenden Salze mittels eines Alkohols und darauffolgende Mischung mit einem Nitrocellulosecollodium unter Rühren erhalten wird.

   18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrischen Elementarröhren von aufgewickelten Streifen oder Filmen aus reiner oder mit andern Stoffen gemischter Nitrocellulose gebildet werden, wobei diese Streifen gegebenenfalls vor dem Aufrollen mit Häuten oder Schichten von verschiedener Entflammbarkeit bedeckt werden.

   19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrischen Elementarröhren durch Pressen des explodierbaren plastischen Stoffes in Strangform oder durch spulenförmiges Verdrehen dieses Stoffes gebildet werden, wobei dieser plastische Stoff aus Nitrocellulose besteht, die durch Nitroglycerin oder auf andere Weise bildsam gemacht worden ist.