DE1047092B

DE1047092B - Verfahren und Vorrichtung zum Ausloesen von Gasdruck-Sprengpatronen

Info

Publication number: DE1047092B
Application number: DEI9281A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Ashbrooke Smith
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1953-11-02
Filing date: 1954-10-20
Publication date: 1958-12-18
Also published as: BE532949A; FR1110144A; GB748848A; US2794396A

Description

Die Erfindung bezieht sidh auf ein Verfahren zum Auslösen wiederholt verwendbarer Gasdruck-Sprengpatronen, bei denen die Zersetzung der druckgaserzeugenden Lösungen durch eine Heizladung eingeleitet wird, die ihrerseits durch, eine durch Druckmittel betätigte Auslösevorrichtung initiiert wird und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es sind bereits Gasdruck-Sprengpatronen verwandt, die vielfach, beispielsweise zur Gewinnung von Füllkohle, verwendet werden. Normalerweise besitzt der Gasauslaßteil dieser Patrone die Form einer Bruchscheibe, die den Behälter von einem Ausblaskopf abschließt, der seinerseits an den Behälter angeschraubt ist und dadurch die Bruchscheibe festhält. Der Verschluß ist vermittels einer elastischen Packung auf einer oder beiden Seiten der Scheibe gasdicht gemacht. Als nicht detonierende, gaserzeugende Ladungen finden äquimolekulare Mischungen von Ammoniumchlorid und Natriumnitrit mit einem geringen Zusatz eines alkalischen Stabilisiermittels, wie Magnesiumoxyd, weitgehende Verwendung; es können jedoch auch andere Massen mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden. Die Einleitung der Reaktion dieser Ladungen, die bei atmosphärischem Druck stattfinden kann, wird normalerweise durch ein örtliches, elekirisch betätigtes Heizelement bewirkt, und es ist üblich, die Ladung oberirdisch vorzunehmen. Einige nicht detonierende, gaserzeugende Ladungen besitzen jedoch eine äußerst wertvolle Eigenschaft, die sie sogar in gasreichen Umgebungen für unterirdische Ladüngen geeignet macht, nämlich daß ihre sidh selbst fortpflanzende Zersetzung außer der örtlichen Erhitzung noch überatmosphärischen Druck erfordert. Bei solchen Massen soll das örtliche Heizelement so viel Gas erzeugen, daß ein ausreichender Druck entsteht, damit die Reaktion der Ladung schnell genug fortschreitet.

Es wird angestrebt, Gasdruck-Sprengpatronen, bei denen die Ladung zur Bewirkung einer sich selbst fortpflanzenden Zersetzung eines überatmo sphärischen Druckes bedarf ohne Anwendung elektrischen Stromes zur Entladung zu bringen, da die Verwendung von elektrischem Strom, ζ. B. in gasreichen Bergwerken, Gefahren mit sich bringt.

Eine derartige Gasdruck-Sprengpatrone weist ein Heizelement auf, das mittels Flüssigkeitsdruck in Tätigkeit gesetzt wird. Das gasdichte Ende dieser Sprengpatrone gestattet den Anschluß an eine Flüssigkeitsleitung.

Aufgabe der Erfindung sind Verbesserungen an derartigen Gassprengpatronen, insbesondere an deren Auslösevorrichtungen, wobei als Druckmedium in erster Linie jedoch nicht ausschließlich Druckluft zur Anwendung gelangt.

Verfahren und Vorrichtung zum Auslösen von Gasdruck-Sprengpatronen

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited,
London

Vertreter;

Dipl.-Ing. A. Bohr, Dipl.-Ing. H. Bohr, München 5,

und Dr.-Ing. H. Fincke, Berlm-Lichterfelde, Drakestr. 51,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 2. November 1953 und 5. Juli 1954

Kenneth Ashbrooke Smith, West Kilbride

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß durch Druckgas sowohl die Auslösevorrichtung für das örtliche Heizelement betätigt wird als auch die Hauptladung unter überatmosphärischen Druck gebracht wird.

Handelt es sich um die bevorzugte Verwendung von Druckgas, so ist die Anwendung so vorgenommen, daß sie die Einführung von Gas in den Behälter gestattet, einen Austritt jedoch verhindert. Handelt es sich um Flüssigkeitsdruck, so ist die Anordnung so vorgenommen, daß ein Eintritt von Flüssigkeit in den Behälter ausgeschlossen ist. In diesem Falle soll das Heizelement zweckmäßigerweise derart beschaffen sein, daß es den für eine sich selbst unterhaltende und selbst fortpflanzende gaserzeugende Reaktion der Ladung erforderlichen Gasdruck liefert.

Bei einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt verwendeten Ausführungsform einer Gasdruck-Sprengpatrone sind erfindungsgemäß die Ladung der detonierenden gaserzeugenden Stoffzusammensetzung und das Heizelement zu einer Packung zusammengefaßt und derart angeordnet, daß diese dem Eintritt des Druckgases in den Behälter keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzt. Die für die erfindungsgemäße Ausführungsform verwendeten Massen können Mischungen von Antimon und Kaliumpermanganat oder von Silicium und einem Oxydationsmittel wie Mennige enthalten.

809 699/201

Die Heizladung soll ausreichen, um etwa 70 bis 100 cal zu entwickeln.

Die Bruchscheibe und die Ausblaskappe können bei der Sprengpatrone nach der Erfindung den üblichen Aufbau haben; die Bruchscheibe kann z. B. aus Flußstahl oder aus Kunstharz mit oder ohne Füllmittel, wie z. B. aus einem Phenolharz mit Gewebeeinlage, bestehen und eine solche Stärke besitzen, daß sie bsi einem Druck von etwa 1574 kg/cm² zerspringt.

Die bei örtlicher Erhitzung unter überatmosphärischem Druck durch eine sich selbst fortpflanzende Reaktion gas erzeugen de, nicht detonierende Ladung kann z. B. eine Ammoniumnitratmasse sein·. Zweckmäßigerweise wird die Ladung bereits vorher verpackt und das Heizelement an einem Ende desselben in einen passend geformten Hohlraum eingebettet. Gewünschtenfalls kann die verpackte Ladung die Form eines Zylinders mit einem solchen Durchmesser besitzen, daß sie genau in den starren zylindrischen Behälter hineinpaßt.

Obwohl zur Ingangsetzung der auf Gas- oder Flüssigkeitsdruck ansprechenden Auslöseanordnung des Heizelementes der Sprengpatrone nach der Erfindung unter Druck stehendes Wasser verwendet werden kann, wird die Anwendung eines Gases, wie z. B. Druckluft, bevorzugt. Vorzugsweise wird ein inertes Gas, z. B. Kohlendioxyd oder Stickstoff, angewendet. Verwendet man Luft, so ist es gewöhnlich erforderlich, die Zusammensetzung der gaserzeugenden Ladung darauf einzustellen. Der zur Ingangsetzung der Auslösevorrichtung des Heizelements erforderliche Gasdruck soll zweckmäßigerweise in der Größenordnung des in dem Behälter erforderlichen überatmosphärischen Druckes liegen. Um eine sich selbst fortpflanzende Zersetzung mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu ermöglichen, soll dieser Druck im Bereich von 7 bis 126 kg/cm² liegen.

Die folgende Tabelle gibt die Zeitspanne von der örtlichen Erhitzung von 570 g einer aus 49 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 34 Gewichtsprozent Magnesiumnitrat-Hexahydrat und 17 Gewichtsprozent Holzmehl in einem Pappbehälter bestehenden gasentwikkelnden Ladung bis zum Zerspringen der Bruchscheibe bei verschiedenen Drücken in dem 3 1 fassenden Behälter einer Sprengvorrichtung im Augenblick des Beginns der örtlichen Erhitzung an.

Gasdruck im Patronenbehälter
vor Zersetzung der Ladung

kg/cm²

0,7	Keine Reaktion
1,4	60
3,5	19
7	12
14,1	7
21,6	4
35	3
105	Ibis 2

Zeitspanne von der
örtlichen Erhitzung bis zum Zerspringen der Bruchscheibe Sekunden

55

60

In der Zeichnung ist 1 ein Stahlbehäker von hoher Zugfestigkeit, 2 ein Ausblaskopf, 3 eine bei einem vorbestimmten Druck in der Größenordnung 2360 kg/cm² zerspringende Flußstahlscheibe, 4 und 5 sind Dichtungsringe, und 6 ist ein Zündkopf, an dem ein biegsames Druckrohr 7 mittels eines Nippels 8 befestigt ist. Die Leitung 9 führt von dem'Nippel 8 ins Innere des Zündkopfes 6. Das Kugelventil 10 wird durch eine Muffe 11 derart festgehalten, daß es als Rückschlagventil wirkt. 12 ist ein Dichtungsring, 13 ein unbrennbar gemachter Pappbehälter für die Hauptladung 14, und 15 stellt den örtlichen Heizkörper nach der Erfindung dar. Der Pappbehälter 13 mit der Hauptladung

14 ist derart in dem zylindrischen Innenraum des Stahlbehälters 1 angebracht, daß der Eintritt des Druckmittels durch die Ladungen 7 und 9 nicht oder nicht wesentlich gehemmt wird. Bei waagerechter Anordnung der Vorrichtung in einem Bohrloch wird sich der Pappbehälter 13 mit der Hauptladung 14 und der Auslösevorrichtung sogar gegen die Seitenwandung des zylindrisdhen Innenraumes des Stahlbehälters 1 legen und die Eintri.ttsöffnung für das Druckmittel vollkommen freilegen. In Fig. 2, in der die Einzelheiten des Heizelements 15 gezeigt sind, bezeichnet 16 ein Metallgehäuse, 17 eine Heizladung, die bei der Reaktion etwa 70 cal entwickelt, und 18 ein Traggerüst für die Aufschlagzünder 19. Das Metallgeschoß 20 wird von dem Gummischlauch 21 und dem Metallband 22, welches um den Gummischlauch 21 herumgefalzt ist, derart festgehalten, daß ein erheblicher Druck erforderlich ist, um es loszulösen und seinen Aufschlag auf die Durchschlagkappe 19 zu bewirken. Um das Heizelement oder den örtlichen Heizkörper

15 in Tätigkeit zu setzen, wird Gasdruck, z. B. Druckluft, im Bereich von 7 bis 126 kg/cm² durch das Rohr 7 und das Ventil 10 zugeführt, worauf das Geschoß 20 gegen den Aufschlagzünder 19 fliegt und dadurch die Reaktion der Heizladung 17 auslöst. Die so erzeugte Hitze löst ihrerseits die Reaktion der Hauptladung 14 aus und bewirkt dadurch das Zerspringen der Scheibe 3.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.

Beispiel 1

In dem druckfesten Stahlbehälter 1 befindet sich eine Ladung von 570 g einer nicht detonierenden, gaserzeugenden Masse, bestehend aus 49 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 34 Gewichtsprozent Magnesiumnitrat-Hexahydrat und 17 Gewichtsprozent Holzmehl, die in einem Pappbehälter untergebracht ist, in dessen eines Ende der in Fig. 2 dargestellte Sicherheitszünder eingesetzt ist. Der Zünder enthält 0,25 g einer aus 45 Gewichtsprozent Antimon und 55 Gewichtsprozent Kaliumpermanganat bestehenden Heizmasse.

Durch das Rohr 7 und das Ventil 10 wird durch plötzliches öffnen eines in dem Rohr 7 befindlichen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Ventils Kohlendioxyd unter einem Druck von 45 kg/cm² eingeführt. Hierdurch wird das Geschoß 20 gegen den Aufschlagzünder 19 abgeschlossen und die Reaktion der Heizladung 17 ausgelöst. Gleichzeitig entsteht in dem Stahlbehälter 1 ebenfalls ein Druck von 45 kg/cm², der eine schnelle, sich selbst fortpflanzende Zersetzung der Ladung 14 unter der Wirkung der Reaktionswärme der Heizladung 17 ermöglicht. Die Zeitspanne von der plötzlichen Einführung des unter Druck stehenden- Kohlendioxyds in den Behälter 1 durch öffnen des nicht abgebildeten Ventils im Rohr 7 bis zum Zerspringen der Bruchscheibe 3 beträgt 4 Sekunden.

Beispiel 2

An Stelle des Kohlendioxyds wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 Stickstoff unter einem Druck von 70 kg/cm² zum Abschießen des Geschosses 20 gegen den Aufschlagzünder 19 verwendet. Gleichzeitig

entsteht auch im Stahlbehälter 1 ein Druck von etwa kg"/cm². Die Zeitspanne von der Zuführung des Stickstoffs durch plötzliches öffnen des nicht abgebildeten Ventils im Rohr 7 bis zum Zerspringen der Bruchscheibe 3 beträgt in diesem Falle 2 Sekunden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auslösen wiederholt verwendbarer Gasdrucksprengpatronen, bei denen die Zersetzung der Druckgas erzeugenden Ladungen durch eine Heizladung eingeleitet wird, die ihrerseits durch eine durch Druckmittel betätigte Auslösevorrichtung initiiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Druckgas sowohl die Auslösevorrichtung für das örtliche Heizelement betätigt wird als auch die Hauptladung unter überatmosphärischen Druck gebracht wird.

2. Gasdrucksprengpatrone zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung (14) der nicht detonierenden, gaserzeugenden Stoffzusammensetzung und das Heizelement (15) zu einer Packung (13) zusammengefaßt und derart angeordnet sind, daß diese dem Eintritt des Druckgases in den Behälter (1) kernen nennenswerten Widerstand entgegensetzt.

3. Gasdrucksprengpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (15) aus einer durch Druck betätigten Schlagvorrichtung (20) und einer Heizladung (17) besteht, welche durch einen Aufschlagzünder (19) gezündet wird, wobei die Schlagvorrichtung (20) an einem Ende der Packung angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 1 856 849.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen