CN1328570C - 无起爆药雷管用简化型起爆元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无起爆药雷管用的简化型起爆元件。由装有猛炸药2的壳体1构成，它具有一个第一端，适于用点火装置点燃猛炸药2，一个第二端，适于向雷管底药传递爆轰脉冲，中间部份是一个猛炸药2包，被激发后能从爆燃转变为爆轰，壳体1是敞开的，第一端，装入经过特别选择的少量引发药3，激发猛炸药，中间部份可以采用特定的装压药工艺直接装入猛炸药2。该元件在确保产品安全性能的前提下，增加无起爆药雷管起爆的可靠性，包括在极端条件下工作的可靠性，并且对现有的元件进行简化，减少制造工序，减少材料和工时消耗，使工效提高而成本降低。

Description

无起爆药雷管用简化型起爆元件

所属技术领域

本发明涉及一种无起爆药雷管用的，在常温或低温下高度可靠地起爆的简化型起爆元件。

背景技术

雷管本身可作为爆炸源，通常用于起爆其它炸药，一般雷管都装有猛炸药，起爆药和延期烟火剂。猛炸药作为基本装药位于雷管外壳的底部，延期烟火药位于外壳顶部，中部装起爆药。延期烟火剂被点燃后，经过起爆药，将燃烧传给基本装药并使之可靠地爆轰，其中起爆药即使只有几毫克和不受约束，只要有火焰或受外界作用，就能迅速可靠地完成爆轰。而猛炸药只有当药量足够大或受到严密约束，才可能被加热或火焰引燃并转变为爆轰。高度敏感的起爆药，使雷管在生产、使用、运输及储存中的安全性及废水的污染等方面都严重地存在着难以解决的问题。

用猛炸药来取代起爆药的无起爆药雷管，可以解决含有起爆药的传统雷管存在的缺陷。目前已出现了多种类型的无起爆药雷管，一种类型是改进引爆方式，提高点火能量，如法国专利说明书2242899所述的利用爆发丝或爆发箔式的点火装置受到瞬时大电流作用时，产生强大的冲击引起猛炸药爆轰，由于机构复杂，昂贵而不适于民用。另一种类型是采用强有力的约束结构以促使炸药由燃烧转为爆轰，如美国专利说明书3978791，4144814和4239004所述，由于包覆装置相当大，且结构复杂，并且不完全可靠。又如美国专利说明书3212439利用猛炸药点火后能爆燃的性能，在一定条件下自然地将爆燃转为爆轰，这些条件通常包括数量相当大的炸药的严实密封，这就增加了成本和体积。美国专利说明书4727808揭示了一种新型基于猛炸药从爆燃转为爆轰的无起爆药雷管，能使用多种常规点火装置点火，能用常规雷管设备制造，可装入普通雷管壳体内，并且猛炸药的装药只需稍加密封就能可靠地起爆。然而起爆的可靠性差，特别是在极端条件下更差。

还有一种类型的无起爆药雷管就是对猛炸药进行改性以求达到安全且又作用可靠，如中国专利号为89108519X，名称为“用于无起爆药雷管的起爆元件”的专利，提供了一种在爆轰过程中，尤其是在-30℃极端条件下高度可靠的元件，体积小，设计不复杂，可用常规点火装置点燃，起爆元件及其雷管的制造可采用制造原有雷管的普通设备来制造。该项发明一方面是提供了起爆元件和雷管的基本结构，各部件的功能和适用范围，取代起爆药的猛炸药的成份，理化改性、制造无起爆药雷管过程的元件要素和工艺要求等。另一方面则是在起爆元件中应用燃烧催化剂来使至少一部分猛炸药改变性质，使之反应速率增大。

该项技术的上述进展，大大提高了雷管工作可靠性，特别是在如-30℃的极端条件下工作的可靠性，从而为该项产品大批量生产奠定技术基础。

在多年的实践中，我们发现：上述专利存在以下问题，雷管的极端工作条件有时要求得更低，例如-40℃需要解决；可靠性要进一步提高，工效和成本要进一步改善；当起爆元件用的猛炸药进行二次理化处理和加入催化剂来改性时，技术要求相当严格，操作比较繁琐；用聚能零件来封闭起爆元件增加了工序，消耗工时和材料。

发明内容

为了克服现有无起爆药雷管存在的缺陷，本发明提供一种起爆元件，该元件在确保产品安全性能的前提下，增加无起爆药雷管起爆的可靠性，包括在极端条件下(如-40℃严寒和高温80℃条件下)的工作可靠性，并且对现有的元件进行简化，减少制造工序，减少材料和工时消耗，使工效提高而成本降低，使其性能更为优良。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，由装有猛炸药的壳体构成，壳体是敞开的。它具有一个第一端，适于用点火装置点燃猛炸药，在第一端装入经过特别选择的少量引发药，激发猛炸药，在装有延期元件的延期雷管中可不采用引发药；一个第二端，适于向雷管底药传递爆轰脉冲；中间部份是一个猛炸药包，被激发后能从爆燃转变为爆轰，中间部份可以采用特定的装压药工艺直接装入猛炸药。

本发明起爆元件内的猛炸药包由密封式改为敞开式，即元件的壳体可以是敞开式圆筒形，一端开口，以便装填引发药和猛炸药，另一端封口，中心开孔，作传火孔用，在靠近传火孔的部位，装入引发药。壳体还可以是敞开式圆管形，两端开口，一端装入猛炸药，另一端装入引发药。

本起爆元件取消了具有封口作用的聚能零件，例如帽盖、薄壁或盘。传火孔孔径范围是φ2.0mm～φ3.2mm，根据雷管点火方式和秒量选择确定，其最佳值为：火雷管φ2.7mm～φ3.0mm，电雷管φ2.0mm～φ2.3mm，非电雷管φ2.5mm～φ2.7mm。传火孔径加大了，或者完全敞开，目的是为了保证起爆元件点火和传火更为可靠。取消封口聚能零件的作用是：在保证起爆元件充分可靠的起爆的前提下，减少聚能零件的装、压及转换等三道工序，节省相应的材料，模具、设备等费用。

起爆元件内的猛炸药可直接采用现购的工业产品，如泰安，黑索金，也可以采用622炸药，或癸炸药，或是一种或两种或两种以上的上述炸药的混合物，比现有的无起爆药雷管用的猛炸药品种有所增删，以确保工作的安全性、可靠性。在保证规定的装压药参数和工艺的前提下，猛炸药可以不需经过二次理化处理或加入反应催化剂等措施使其改性或部分改性，并且可以按所需规格直接采用猛炸药的市售工业产品。这样做的好处是材料来源广泛，价格便宜，节省了炸药二次处理，筛分、造粒、烘干等工序，节省了相关设备材料和能源等消耗，性能稳定，存放20至30年性能也可保证。特别是622炸药和葵炸药机械感度低、火焰感度高、威力大，是起爆元件的最佳装药剂。

本起爆元件壳体强度、形状和参数，根据工程力学原理和实验，进行了优化设计。起爆元件壳体可以用圆筒形(或圆管形)，可利用厚度0.4mm至1.0mm的低碳钢带冲压制成，还可以用普通结构钢管两端切成开口作成。壁厚在0.5mm至1.0mm范围内，最佳为0.7mm至0.8mm，比现有起爆元件的要求加厚0.2mm至0.3mm，是保证起爆元件猛炸药能量聚集的可靠途径，从而有足够的能量激发基本装药，并达到完全爆轰。外径和长度按雷管尺寸要求调节，外径可在φ5.0mm至φ6.5mm范围内，最佳为φ6.1mm至φ6.2mm。长度在16mm至28mm范围内，最佳为18mm至22mm。由于壳体设计的合理和规范，保证了在极端条件下，例如-40℃起爆元件工作的可靠和稳定。

本起爆元件选用了独特的引发药，引发药由硅铁，铅丹和少量添加剂组成，或由硅、铅丹和极少量添加剂组成，或由其他类似材料组成，引发药总重量大于100mg，添加剂小于总重量的0.5％。硅铁和铅丹在引发药中的比例为3∶7至4.5∶6之间，硅和铅丹在引发药中的比例为2∶8至3∶7之间。添加剂的主要成分为聚醋酸乙烯脂和虫胶。该种引发药的选用能使起爆元件更可靠地接受各种点火机构如电引火药头、导爆管、导火索、导爆索或低能导爆索的引燃，并通过引发药的加速燃烧，有利于促使猛炸药由燃烧转为爆轰。引发药燃烧完以后，可形成坚固的熔渣，自然地将传火孔(或管形壳体的此一敞开端)封闭。使其起爆元件壳体破坏之前保证了不因传火孔而泄放能量，使起爆元件爆炸能量尽可能的用来激发基本装药。这对起爆元件和整个雷管可靠地完全爆轰极为有利。

中间部分装入的猛炸药采用了特殊的装压药工艺，在起爆元件壳体内的第一端装入引发药，然后装入前述猛炸药，猛炸药为粉状或粒状，总装药量均在400mg以下。猛炸药可以一次全部装入粒度5μm～100μm的粉状炸药，经加压后，使装药密度达到0.9g/cm³～1.6g/cm³。猛炸药还可以分两次装入，第一次装粒度为5μm～100μm的粉状炸药，装药量为50mg～200mg，第二次装粒度为0.1mm～0.6mm的粒状炸药，装药量为250mg～100mg，经加压后，使装药平均密度达到为1.0g/cm³～2.0g/cm³，最佳为1.2g/cm²～1.5g/cm²，并形成必要的密度梯度。所述密度梯度从第一端向第二端的方向增加。减少细粒装药，增加粗粒装药，起爆元件的细粒装药量为1/4至1/5，可以节约成本费。

猛炸药装压后，在壳体内靠近第二端处必须形成一适宜的空位，其长度范围在5mm～12mm之间，最佳是在7mm至10mm范围。在制作雷管时，雷管外壳内的底药(基本装药)约590mg猛炸药，应分两次装入，首先压入重约3/4的含有钝感剂的基本装药，其密度应达到1.5g/cm³，再在其上松装入其余的1/4的结晶猛炸药，然后将起爆元件压入雷管底药之上，使松装药从起爆元件空位到外管底药之间又形成一个由大到小的密度梯度。这样特殊的装压药工艺，可以保证起爆元件顺利地可靠地从燃烧转到爆轰，并可以保证整个雷管完全爆轰。而这些特殊装压药工艺并不另外造成材料消耗。

使用本起爆元件的无起爆药雷管的制成方法是：首先在雷管外管壳底部压制底药和装入松装药，接着压入起爆元件，使部份松装药进入起爆元件的空位部，并形成所要求的密度梯度，再将点火装置插入外管壳的开口端，卡口固定便构成常用的火雷管和瞬发雷管。若在起爆元件上压入延期体，同样将点火装置插入外管壳的开口处，使其接近延期元件，即构成各种类型的延期雷管。

附图说明

图1二次装药含引发药圆筒形起爆元件结构图

图2二次装药含引发药圆管形起爆元件结构图

图3二次装药不含引发药圆筒形起爆元件结构图

图4二次装药不含引发药圆管形起爆元件结构图

图5一次装药含引发药圆筒形起爆元件结构图

图6一次装药含引发药圆管形起爆元件结构图

图7一次装药不含引发药圆筒形起爆元件结构图

图8一次装药不含引发药圆管形起爆元件结构图

图中1.壳体，2.猛炸药，3.引发药，4.传火孔，5.空位。

具体实施方式

下面结合附图并通过实例进一步阐述本发明，但本发明不仅限于这些实例。

例1，起爆元件壳体1由低炭钢带冲压而成圆筒形状，其长度为22mm，外径φ6.22mm，壁厚为0.75mm，其底端中心有φ3.0mm的传火孔4，采用约1300kg/cm²的压力，将重约150mg含有硅铁与铅丹比例为3∶5及添加剂0.2％的引发药3，压到靠近传火孔的端部内。然后先装入约80mg重，粒度5μm至50μm细颗粒粉状的市售猛炸药2泰安炸药(PETN，下同)工业产品，后装入重约200mg粒度0.2mm至0.6mm粗颗粒状的PETN工业产品，再用压力压制，使起爆元件内炸药的平均密度达到1.50g/cm³，猛炸药2装压后，在壳体1内靠近第二端处形成一8mm的空位5。标准雷管外壳长度为60毫米，外径φ6.70mm，其底端以压力压装重约为450mg的含有钝感剂的RDX猛炸药，使其装药密度达到约1.5g/cm³，再将重约140mg，粒度0.2mm至0.6mm的PETN松装在其上，然后用约为230kg/cm²的压力将起爆元件压入外管壳内，并使雷管底部松装药形成自然的密度梯度，而最终平均密度达到1.0g/cm³，用导火索插入雷管的开口端，紧靠起爆元件的传火孔处，并与雷管外壳固定好，即可点火起爆。在2000个这样制备的雷管中，无一发拒爆或半爆发生。

例2，一种与例1相同的铝外壳雷管，但用黑索金炸药(RDX，下同)工业产品代替泰安(PETN)，并用塑料导爆管代替导火索，共计2000发，引发后，完全爆轰，无一发拒爆或半爆发生。

例3，一种与例1相同结构及制作工艺做的雷管，但起爆元件内只装250mg662炸药(1-羰基-2.4.6-三-N-硝基杂环己烷)，用230kg/cm²的压力将起爆元件压入外管，用电引火头代替导火索，共3000发雷管，引发后完全爆轰，无一发拒爆或半爆。

例4，一种与例1相同结构及制作工艺做的雷管，但起爆元件内不装硅铁、铅丹等引发药，先装140mg重的662炸药，再装140mg的结晶PETN，然后用230kg/cm²的压力将起爆元件压入外管，用塑料导爆管代替导火索，做成2000发雷管，引发后完全爆轰，无拒爆或半爆发生。

例5，一种与例1相同结构和制作工艺的雷管，但采用普通结构钢标准管代替钢圆筒，长度18mm，外直径φ6.2mm，两端切齐成开口，其余不变，制作成与例1相似的雷管，共100发，点火引发后，完全爆轰，无一半爆或拒爆。

例6，一种与例1相同的雷管，但在雷管内起爆元件上部插入一个内装有重320mg由硅铁、铅丹和硫化锑用1300kg/cm²压装作成的延期元件，其外径φ6.2mm，长16mm，用约230kg/cm²的压力将延期元件压在起爆元件上部，起爆元件内也可以不装引发药，再装入电引火药头引发，雷管开口端用橡胶塞密封紧口，制成此种雷管1200发，电点火引发后，全部爆轰无一发半爆或拒爆。

例7，一种与例6所述相同的延期雷管，但延期元件采用如下制作方法：用长度为10mm，内径为φ3.0mm的铝制管体，在其内装入所述硅铁、铅丹、硫化锑的组合物构成。用低能塑料导爆管代替电引火药头。制成400发，引发后，全部爆轰，无一发半爆或拒爆。

例8，除延期元件用长度为10mm，外径φ6.2mm，拉制成的五蕊铅延期体外，其余全部同例7。制成此种雷管300发，点火引发后全部爆轰，无一发半爆或拒爆。

例9，无起爆药雷管所用猛炸药除市售产品外，可以通过对猛炸药黑索金(RDX，下同)进行磨制，粉碎等物理化学方法处理所得，其结晶粒度多在5～50μm之间，其粉粒可用聚醋酸乙烯酯与乙酸乙酯的混合液混匀，用35～40目筛加压过筛、造粒，形成粗状颗粒(聚醋酸乙烯酯含量为总药量的1～2％)。然后按例1所述要求加工，制作起爆元件及雷管，共制成雷管2000发，点火引发，全部爆轰，无一发拒爆或半爆。

例10，按例9所叙述方法制作雷管，但用662炸药代替黑索金装入起爆元件内，并将制成此种雷管的长度的4/5装入5×8×10cm³的蜂窝状的纸板内，再浸水，然后放在-40℃温度下，存放12小时。在其温度仍保持在-40℃的情况下，引发此种雷管，共试验200发，全部爆轰(对厚度为5mm的铅板穿孔试验，10发穿孔平均直径＞10mm)。无一发半爆或拒爆。

例11，对如例6所述的延期无起爆药雷管，延期元件装填铬酸钡钨粉系列的延期药，取代硅铁、铅丹系列的延期药，抽试10发。用电子计时器记录从通电到爆轰的时间，分别为：4120ms，4087ms，4010ms，4137ms，4095ms，3984ms，4038ms，3965ms，4015ms，3915ms。

例12，一种如例1所述制作的雷管，但在起爆元件内装入280mg癸炸药，替代泰安(PETN)炸药。当用导火索引发后，雷管爆轰，并使一根端部与雷管搭接的2m长的导爆索完全爆轰。

例13，如例1所述的雷管，将雷管长度的2/3插入直径φ32mm装药量为150g的硝铵炸药卷中，用导火索引发雷管，雷管爆轰，硝铵药卷亦完全爆轰。

例14，取装有塑料导爆管的无起爆药雷管30个，每个雷管塑料导爆管长3m。另取一个制作完好的无起爆药雷管，放在30根导爆管的中部，分布均匀，再用胶布包缠扎紧。当此1个雷管被引发爆轰后，使其余30发雷管亦全部爆轰。

例15，按例1所述方法制作雷管，在其上方用2公斤的铁锤，从2米高处自由落下，正砸在雷管上，雷管是放在一个12mm厚的钢板与300×300×300钢筋水泥蹬组合成整体的钢板上面，按此方法作20次试验，无一发爆炸或爆燃。

例16，取由泰安或黑索金制作的起爆元件，送交中国北方交通大学运输管理工程系进行货物运输条件鉴定，鉴定结论建议应当按照UN.N00349爆炸性物品1.4S类办理海运运输。

例17，按例1或例2所述方法制作的起爆元件，雷管各5发，放入80±5℃的容器内，保持4小时，取出后做爆轰试验，无拒爆或半爆现象。

例18，按例1所述方法制作的雷管70发，先放纸盒中用石蜡密封，再将装有雷管的纸盒放入纤维板箱内，在100℃，湿度100％的恒温装置内，存放72-120小时取出，在常温下，用导火索引发，无一发半爆或拒爆。

Claims (13)

1、一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，由装有猛炸药(2)的壳体(1)构成，它具有一个第一端，适于用点火装置点燃猛炸药(2)，一个第二端，适于向雷管底药传递爆轰脉冲，中间部份是一个猛炸药(2)包，被激发后能从爆燃转变为爆轰，其特征在于壳体(1)是敞开的，第一端，在瞬发雷管中装入经过特别选择的少量引发药(3)，激发猛炸药，或者在装有延期元件的延期雷管中不装入引发药(3)，中间部份直接装入猛炸药(2)，猛炸药(2)是泰安(PETN，季戍四醇四硝酸脂C₅H₈N₄O₁₂)，或是黑索金(RDX，环三甲撑三硝铵C₃H₆N₆O₆)，或是662炸药(一羰基-246-三-N-硝基-三氮杂环己烷C₃HN₆O₇)；或是癸炸药(C₆H₄N₁₀O₇)，或是一种或是两种或两种以上的上述炸药的混合物。

2、根据权利要求1所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于壳体(1)可以是敞开式圆筒形，一端开口，以便装填引发药(3)和猛炸药(2)，另一端封口，中心开孔，作传火孔(4)用，在靠近传火孔(4)的部位，装入引发药(3)。

3、根据权利要求1所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于壳体(1)还可以是敞开式圆管形，两端开口，一端装入猛炸药(2)，另一端装入引发药(3)。

4、根据权利要求2或3所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于壳体(1)壁厚在0.5mm～1.0mm之间，壳体(1)外径在φ5.0mm～φ6.5mm之间，壳体(1)长度在16mm～28mm范围内。

5、根据权利要求2所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于圆筒形壳体传火孔(4)孔径范围是φ2.0mm～φ3.2mm，根据雷管点火方式和秒量选择确定，火雷管φ2.7mm～φ3.0mm，电雷管φ2.0mm～φ2.3mm，非电雷管φ2.5mm～φ2.7mm。

6、根据权利要求1所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于特别选择的引发药(3)由硅铁、铅丹和极少量添加剂组成，或由硅、铅丹和极少量添加剂组成，引发药(3)总重量大于100mg，添加剂小于总重量的0.5％。

7、根据权利要求6所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于硅铁和铅丹在引发药(3)中的比例为3∶7至4.5∶6之间。

8、根据权利要求6所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于硅和铅丹在引发药(3)中的比例为2∶8至3∶7之间。

9、根据权利要求6所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于添加剂的主要成分为聚醋酸乙烯脂和虫胶。

10、根据权利要求1所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于猛炸药(2)为粉状或粒状，总装药重量小于400mg。

11、根据权利要求11所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于猛炸药(2)可以一次全部装入粒度5μm～100μm的粉状炸药，经加压后，使装药密度达到0.9g/cm³～1.6g/cm³。

12、根据权利要求11所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于猛炸药(2)还可以分两次装入，第一次装粒度为5μm～100μm的粉状炸药，装药量为50mg～200mg，第二次装粒度为0.1mm～0.6mm的粒状炸药，装药量为250mg～100mg，经加压后，使装药平均密度达到为1.0g/cm³～2.0g/cm³。

13、根据权利要求12或13所述的一种无起爆药雷管用简化型起爆元件，其特征在于猛炸药(2)装压后，在壳体(1)内靠近第二端处形成空位(5)，其长度范围在5mm～12mm之间，当该起爆元件压入雷管时，雷管外壳的底药进入空位(5)，并从空位(5)至雷管外管底药间形成由大到小的密度梯度。

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