CN1030405A - 无起爆药瞬发和延期工程雷管 - Google Patents

Abstract

本发明介绍一种金属或非金属外壳的瞬发和延 期的无起爆药工程雷管。该雷管由外壳和引爆内管 组成。本发明的特征在于采用机械感度较低，制造中 采用无污染或污染很小的点火药代替机械感度高、制 造有大量污染的起爆药。点火药能使普通的猛炸药 (PETN或RDX)迅速地完成从爆燃到爆轰的转 变。本发明介绍的金属或非金属外壳的瞬发和延期 的无起爆药工程雷管，可采用导爆管、电点火头和导 火索引爆。是一种生产中无污染、制造、运输和使用 都比较安全的新型起爆器材。

Description

本发明属于工程爆破器材，涉及一种仅用烟火药剂而不用起爆药剂的电、非电和导火索引发的瞬发和延期的无起爆药工程雷管（以下统称为无起爆药工程雷管）。

现在所生产和使用的雷管，普遍由以下几个部分组成：猛炸药、起爆药、延期药、外壳延期管壳，有大部分装有加强帽、猛炸药为输出装药，输入端为延期药或点火元件，起爆药剂位于两者之间，起着接受延期药剂输出的点火能，从而发生由燃烧到爆轰的转变过程，对雷管的基本装药-猛炸药输出爆轰能引爆主装猛炸药的作用，由于起爆药由燃烧到爆轰的转变过程短，能很快地引起爆轰。所以它在整个雷管中虽然用量很小但却是一个不可缺少的部分。而对于猛炸药要使它自己自发地发生爆轰，只有在外界初始作用很强，并存在有较大的外边界约束的情况下才能由燃绕转变为爆轰，并且这个过程较长。

现在雷管生产中采用较多的起爆药剂有：雷汞、氮化铅、D、S共晶（氮化铅、斯蒂酚酸铅的共晶体），二硝基重氮酚（DDNP），以及其它类似物质。雷管生产中采用具有代表性的猛炸药有泰安（PETN），黑索金（RbX）、梯恩梯（TNT）、奥克托金（HMX）、特屈儿等，或者上述两种或两种以上物质的混合物。

延期雷管是由发火元件（如电引火头、塑料导爆管等）作用输出的火焰能点燃延期药剂，延期药剂能够以一定的稳定速度燃烧，最后输出火焰能，其中间燃烧所形成的时间间隔就为延期时间，由延期药剂输入的火焰能作用起爆药，使起爆药发生燃烧到爆轰的转变，最后引爆主装猛炸药，使主装猛炸药爆轰向外输出爆轰冲击能。

以上传统的雷管具有以下缺陷：

1.即使雷管中只装有少量的起爆药，但由于起爆药是一种机械感度高的药剂，在雷管的制造和使用过程中带来了巨大的不安全因素。由于意外的微小作用而发生爆炸事故。

2.由于雷管的制造危险性的存在，要求有严格的安全防护设施因此造成雷管的生产成本高。

3.起爆药的生产过程中将排除大量含有铅、汞、酚类物质的有害废水，不经处理将带来严重的环境污染，而且起爆药由于它的机械感度高不能运输，造成了污染点的增多。因此各个工厂都得设有起爆药制造车间，并且又得增设废水处理的专门部门。这一方面增加了生产成本，另一方面是现在对废水的处理还没有一个良好的措施，污染还在继续。

鉴于现雷管存在的这些缺点，近年来国外也开展了无起爆药雷管的研制工作，曾经披露过几种类型的无起爆药雷管，某些已经取得专利权，研制方向分为两大类：一类是寻找界于起爆药与猛炸药之间的准起爆药，如美国的CP药剂;另一类是以结构上改进，增进外边界约束条件，提高点火能力来达到引起猛炸药爆轰的目的。如飞片式无起爆药雷管，爆炸桥丝式无起爆药雷管等，而这些国外研制的无起爆药雷管由于结构复杂、生产成本高而仅用于军事和航天领域，未能实现民用工业化。

本发明的目的在于，用点火药来代替起爆药，使猛炸药能够从燃烧迅速转变成爆轰，而结构简单，不含起爆药剂的设计方案。这个方案中所采用作为转爆药的猛炸药是不经任何物理或化学方法加工的普通猛炸药，例如工业泰安或黑索金。

本发明的另一目的是，提供几种新型的点火药，该点火药具有作用迅速的特点，使之达到雷管中实现爆燃转爆轰的过程短，从而保证该发明延期雷管的延期精度。本发明提供的无起爆药工程雷管能够适应于各种传统的点火方式。如电点火、塑料导爆管点火、导火索点火等。

本发明的作用原理在于：

当外界的能量（火焰能）通过引爆管的传火孔作用于延期药剂时延期药燃烧，燃烧波以一个较慢而稳定的燃速传播，大约2～10Cm/S通过所规定的延期时间后，燃烧波传到点火药层，将点火药引燃使点火药迅速作用，使其速度由燃烧速度达到爆燃速度，VS＞700m/S，并产生较弱的压缩波，在这个过程中由于作用时间短，其管壳和内管变形小，从后方向传出的热量小，在点火药作用过程中能耗较小。这为下面猛炸药的爆燃转爆轰提供了条件，当点火药引起的压力波和热传导的作用，使起着转爆作用的猛炸药逐次产生一系列的内在压缩波。最后压缩波叠加后形成冲击波，引起猛炸药爆轰，传到引爆基本装药的能力，完成从爆燃到爆轰的转变。使雷管能对外输出爆轰冲击能。

上述原理表明，本发明的特点在于使这种特殊的点火药快速作用，而产生爆燃，作用猛炸药，使猛炸药能够从爆燃加速达到爆轰，可采用具有一定强度的引爆内管。

本发明的技术特征及其特点，结合附图描述如下：

图一为金属外壳的延期无起爆药工程雷管的纵剖面图，这为按本发明设计的具体结构之一，该雷管由下列各部份组成：

1.引爆内管：装有延期药、点火药、转爆药的，能够促进炸药加速燃烧转变为爆轰，输出爆轰冲击波的起爆元件。该元件包括：

（1）一个普通钢或其它具有足够强度的材料制造的内管2，它具有一个开口端，另一端有传火孔5。

（2）管内装有延期药剂3，该延期药剂可以是由硅铁、铅丹硫化锑和其它添加剂混制而得。也可以是其它延期药，它直接填压于引爆管内。

（3）管内装有点火药剂4，它为一种新型的安全点火药剂，它由氧化剂高氯酸钾、氯酸钾等还原剂，硫氰酸铅、亚铁氰化铅、氟化铝、铝、钛、硼及少量添加剂。

其配方给出：

a    高氯酸钾、亚铁氰化铅、硼和少量添加剂;

b    高氯酸钾、硫氰化铅、三氟化铝和少量添加剂;

c    高氯酸钾、钛粉、铝粉和少量添加剂或者其它类似的配方。

（4）管内装有转爆药6，该转爆药是未经任何物理或化学加工的普通工业泰安（PETN）或黑索金（RDX）等。

2.主装药管：装有猛炸药、能接受引爆管输出的爆轰能从而引起爆轰，向外输出爆轰冲击能的元件，该原件包括：

（1）金属外壳1，它为一端开口一端封闭的金属管体，该金属外壳可用AL、Fe、复铜钢等金属材料制得。

（2）管内的基本装药一一猛炸药8，可采用普通的工业泰安（PETH）特屈儿、黑索金（RDX）和奥克托金（HMX）以及类似炸药，或者两种或两种以上的炸药混合物。

（3）管内装有传爆药7，传爆药有普通工业泰安（PETN）或黑索金（RDX）。

3.该雷管图所示A处可以装配各种类型的点火元件，如塑料导爆管，电点火头和导火索等，以构成不同类型不同用途的无起爆药工程延期雷管。

（1）金属外壳无起爆药延期雷管（图五（b））用电点火头2与图一所示的延期雷管1卡口或铸硫磺接合。

（2）金属外壳无起爆药非电延期雷管（图六（b）：图一所示的延期雷管1与塑料导爆管通过一塑料附件3卡口连接。

图二、图三、和图九分别为金属外壳和非金属外壳的瞬发无起爆药雷管，是按本发明设计的具体结构，这两种雷管由下列各部分组成。

1.一个装有点火药、转爆药的起爆元件，该元件包括一个相似于金属外壳延期无起爆药工程雷管所用的内管面;该内管内装有相同于图一所示的雷管，所装的点火药3和普通工业泰安（PETN）和黑索金（RDX）。

2.一个装有基本主装药，传爆药的输出爆轰冲击能的元件，该元件包括：一个金属，如Al、Fe、复铜钢等或纸或塑料制得的外壳1。管内装有猛炸药作为基本装药8和传爆药7。

3.可以作为起爆元件与不同类型的点火元件连接构成不同用途的起爆器材：

图五（a）：金属外壳瞬发无起爆药工程雷管。

图七（a）：纸壳瞬发无起爆药工程电雷管。

图六（a）：金属外壳瞬发无起爆药工程非电雷管。

图七（b）：纸壳瞬发无起爆药工程非电雷管。

图八（a）：装插入导火索的金属火焰无起爆药雷管。

图八（b）：插入导火索而组成的纸壳火焰无起爆药雷管。

图九（a）：装入导火索的塑料外壳火焰无起爆药雷管。

图九（b）：塑料外壳瞬发无起爆药电雷管。

图九（c）：塑料外壳瞬发无起爆药非电雷管。

图四为塑料外壳无起爆药工程雷管：是本发明的具体结构之一，由下列各部分组成：

1.一个装有延期药、点火药、转爆药与图一所示金属外壳延期无起爆药工程雷管相同的引爆内管1。

2.一个装有基本主装药，传爆炸而输出爆轰冲击能的原件2，该元件包括：一个由有一定强度的塑料制得的塑料外管，内装有猛炸药作为基本装药3和传爆药4。

3.该雷管装配上各种类型的发火装置元件，就可构成不同类型的起爆器材。

图四（a）：塑料外壳延期无起爆药电雷管。

图四（b）：塑料外壳延期无起爆药非电雷管。

本发明的特点在于使用作用快而且机械感度低的特殊点火药代替起爆药，使猛炸药能够迅速地从爆燃转变为爆轰。

本发明的另一特点在于作为转爆药的猛炸药不经任何物理或化学的方法进行加工处理。制造中无废水污染或污染很小。

本发明的又一特点在于所用来代替起爆药的点火药为一种机械感度较低的混制药剂，还可采用共同沉淀方法制得药剂，比起爆药安全钝感，保证了生产和使用运输安全。制造中无废水污染或污染很小。

本发明的再一特点是整个雷管的机械感度低，在锤重10公斤，落高2米时锤击完全不发火。

本发明的应用实施例如下：

例1.按结构图五（a）所示的金属外壳瞬发无起爆药雷管，其管体材料为复铜钢，其主装猛炸药为300毫克黑索金（RDX），传爆药泰安为200毫克，传爆药泰安300毫克，点火药80毫克，点火药配方为：40份高氯酸钾、45份硫氰酸铅、10份三氟化铝和少量添加剂，装配后电引火头发火，雷管爆轰，5毫米厚铅板炸孔孔径为11.1毫米。

例2.按图六（a）所示的金属外壳非电瞬发无起爆药工程雷管，其管体材料为铁，装猛炸药为300毫克黑索金，传爆药泰安150毫克，转爆药泰安300毫克，点火药40毫克，点火药配方为：48份高氯酸钾，43份硫氰酸铅和九份三氟化铝，少量添加剂。装配后引爆后，雷管完全爆轰，其5毫米厚铅板穿孔直径11.4毫米。

例3.按图八（b）所示的纸壳瞬发无起爆药工程雷管，主装猛炸药350毫克黑索金，传爆药泰安150毫克，转爆药泰安250毫克，点火药60毫克，其管体材料为牛皮纸。点火药配方：50份高氯酸钾，45份亚铁氰化铅，5份硼和少量添加剂，用导火索插入引发，雷管完全爆轰，并能够完全引爆西个2号岩石炸药药卷。

例4.按结构图九（c）所示塑料外壳的瞬发无起爆药工程非电雷管，主装猛炸药特屈儿350毫克，点火药50毫克，转爆药泰安为200毫克，其管体材料为硬塑料，点火药配方为：48份高氯酸钾43份亚铁氰化铅，9份硼和少量添加剂。用塑料导爆管装配后引发其雷管完全爆轰，铸铅试验合格。

例5.按结构图八（a）所示的金属瞬发无起爆药火焰工程雷管，主装猛炸药黑索金300毫克，传爆药泰安160毫克，转爆药泰安250毫克，点火药100毫克，管体材料为铝材。点火药配方：63份高氯酸钾、22份铝粉、15份钛粉和少量添加剂，装配后插入导火索引发，其雷管完全爆轰，铅板炸孔径为10.5毫米。

例6.按结构图六（b）所示的金属外壳延期无起爆药非电雷管，主装猛炸药黑索金300毫克，传爆药纯黑索金150毫克，转爆药纯黑索金300毫克，点火药60毫克，硅铁系延期药250毫克，点火药配方：50份高氯酸钾、47份硫氰酸铅和3份三氟化铝，外壳材料为铝，用塑料导爆管点火以电子计时装置分别记录从点火到爆轰时间间隔为：129.2、120.2、127.0、121.1、123.0、122.9、124.5、125.2、124.9、120.9。

例7.按结构图四（a）所示的塑料外壳延期无起爆药非电工程雷管，主装猛炸药黑索金300毫克，传爆药泰安150毫克、转爆药黑索金300毫克，点火药70毫克，硅系延期药300毫克，外壳材料为硬塑料，点火药配方：55份高氯酸钾、42份亚铁氰化铅和3份硼，少量添加剂。电引火头引发，雷管完全爆轰，延期时间为：99.4、103.5、97.6、101.4、101.3、103.1、98.9、99.5、100.1、101.8、铅板穿孔平均孔径11.9毫米。

例8.按结构图五（b）所示的金属外壳延期无起爆药雷管，主装猛炸药黑索金300毫克，传爆药黑索金150毫克，转爆药黑索金300毫克，点火药100毫克，硅系延期药250毫克，点火药配方：60份高氯酸钾，20份铝粉、20份钛粉和少量添加剂，管壳材料为铁，电引火发火作用，雷管完全爆轰，可引爆2.5米长的导爆索，测得引爆后导爆索的爆速为7562米/秒。

例9.按结构图七（a）所示的纸壳瞬发无起爆药电雷管，其主装猛炸药黑索金350毫克，传爆药泰安150毫克，转爆药300毫克，点火药100毫克，点火药配方：15份铝粉、18份钛粉、67份高氯酸钾加少量添加剂。电引火头引发，雷管完全爆轰，并能引爆50根捆于该雷管周围的塑料导爆管。

Claims (5)

1、一种由金属或非金属外壳，延期引爆管壳和延期药、点火药、转爆药、猛炸药组成的瞬发和延期的无起爆药工程雷管，该雷管可用塑料导爆管、电引火头、导火索成功地实现点火，以构成非电的、电的及火焰的无起爆药工程雷管。

本发明的特征是：采用较钝感的点火药代替了机械感度较高的起爆药，并且将延期药、点火药、转爆药装于同一延期引爆管壳内。

2、按权利要求1所规定的瞬发和延期无起爆药工程雷管，其特征在于所用点火药是由氧化剂高氯酸钾或氯酸钾，还原剂硫氰酸铅、亚铁氰化铅、氟化铝、铝、钛、硼及少量的特性添加剂组成，其典型配方为：

（1）高氯酸钾  40～60%

硫氰酸铅  40～60%

氟化铝  1～10%

添加剂  少量

（2）高氯酸钾  40～60%

亚铁氰化铅  40～50%

硼  1～5

添加剂  少量

（3）高氯酸钾  45～70%

铝  10～30%

钛  10～30%

添加剂  少量

3、按权利要求1·2所规定的瞬发和延期无起爆药工程雷管，其特征在于所用的转爆药为不经任何物理及化学方法加工的普通工业泰安（PETN）或黑索金（RDX）。

4、按权利要求1·2·3所规定的瞬发和延期无起爆药工程雷管，其特征在于外壳所用材料可以是金属、纸或塑料。

5、按权利要求2所规定的点火药，可以用机械混制而成，也可以用化学共沉淀的方法制得。

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