DE1062597B - Verfahren zur Abdichtung einer elektrischen Sprengkapsel - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abdichtung einer elektrischen Sprengliapsel mit einem thermoplastischen Gehäuse und einem thermoplastischen Brückenstopfen.

Elektrische Sprengkapseln bestehen üblicherweise aus einer Sprengstoffreihe,, die in einem Metall·; gehäuse untergebracht ist, d,as mit einem in..einen empfindlichen Explosivstoff innerhalb des Gehäuses eingebetteten Brückendraht versehen ist..Der Briicken_r draht erstreckt sich. zwischen den Enden . zweier Leitungsdrähte, die an dem Brückenstopfen abgestützt sind, der das Mundstück des Gehäuses schließt. Neuerdings ist das metallische Sprengkapselgehäuse durch eines aus einem organischen thermoplastischen Material ersetzt worden, und der Brückenstopfen besteht aus einem organischen thermoplastischen Material. Sprengkapseln dieser Art, die aus einem thermoplastischen Gehäuse und einem Stopfen bestehen, sind insbesondere in den USA--Patenten 2 415 045 und 2 420 201, die Frederic R. Seavey. erteilt sind, gut erläutert. Obgleich die Sprengkapseln, die in diesen Patenten beschrieben sind, einen ausgesprochenen Fortschritt auf diesem Ger biet darstellen, besteht noch ein bestimmter Bedarf an einer wirksamen wasserdichten Abdichtung thermoplastisch gekapselter Sprengkapseln, die leicht in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden kann. ...

Daher liegt eine Aufgabe dieser Erfindung in der Herstellung einer elektrischen Sprengkapsel mit einem verbesserten Abschluß, der die Nachteile und Schwierigkeiten der bisher bekannten Sprengkapseln beseitigt. Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist auf die Schaffung einer neuen Sprengkapsel gerichtet, die in einem Gehäuse aus einem organischen thermoplastischen Material untergebracht ist. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung sieht die Schaffung eines neuen Verf ahrens zur Abdichtung elektrischer Sprengkapseln vor. Eine weitere Aufgabe liegt in der Schaffung eines Verfahrens zur Abdichtung elektrischer Sprengkapseln, die in einem Gehäuse aus schwerlöslichem oder praktisch unlöslichem thermoplastischem Material untergebracht sind. Andere Aufgaben gehen aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung hervor, die in Verbindung mit den Zeichnungen zu lesen ist.. In diesen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Brükkenstopfens,

Fig. 2 einen Schnitt einer anderen Ausführungsfotm eines erfindungsgemäßen Brückenstopfens,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer zusammengebauten Sprengkapsel in dem Zustand und der Stellung zur Vorbereitung der Abdichtung,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer elektrischen Spreng-

Verfahren zur Abdichtung
einer elektrischen Sprengkapsel

Anmelder:
Olin Mathieson Chemical Corporation,
New-York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,
und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,
Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Juli 1957

Melvin E. Eilers, Gillespie, 111.,
und Lester Ε. Smith,. Godfrey, 111. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

kapsel, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Diese zugrunde, liegenden Aufgaben werden gemäß der Erfindung,, allgemein gesagt, durch Einsetzung eines Metallringes zwischen den aus organischem thermoplastischem Material bestehenden Stopfen und das. aus organischem thermoplastischem Material bestehende Gehäuse einer elektrischen Sprengkapsel und Erhitzung des Metallringes durch induzierten elektrischen Strom über den Schmelzpunkt des Materials, das in Berührung mit dem Ring steht, gelöst. In anderen Worten, die Abdichtung einer elektrischen Sprengkapsel wird gemäß der Erfindung durch Anordnung eines Metallringes um den Umfang eines thermoplastischen Brückenstopfens zwischen seinen Enden, durch das Einsetzen des Brückenstopfens mit dem ihn umschließenden Ring in das Mundstück- eines Sprengkapselgehäuses, das mit einer Explosivladung versehen ist,, und die Einbringung dieser Baugruppe in ein Hochfrequenzenergiefeld gelöst, wodurch der metallische Ring durch einen induzierten Strom erhitzt wird. Dies führt zur Schmelzung des thermoplastischen Materials, das den metallischen Ring umgibt, und zum Zusammenschweißen und Ineinanderr fließen, so daß eine wirksame Abdichtung für die Sprengkapsel gebildet wird. Um diese wirksame wasserdichte Abdichtung zu erlangen, muß der

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metallische Ring sowohl mit dem Brückenstopfen als auch mit dem Gehäuse in Berührung stehen.

In der praktischen Ausführung ist es am bequemsten, den Brückenstopfen mit einer Umfangsnut zur Aufnahme des Metallringes zu versehen. Die Schleife oder der Ring aus Metall kann aus einer Folie oder einem Draht hergestellt werden, der um den Brückenstopfen gewickelt wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Ring gegossen und in dem Umfang des Brückenstopfens eingebettet sein. Dies kann am leichtesten ausgeführt werden, indem der Brückenstopfen mit dem metallischen Ring als ein Einsatz zwischen den Enden des Stopfens geformt wird. Auch kann der Ring in der Form eines metallischen Bandes, einer Folie oder einer metallischen Suspension, wie einer metallischen Farbe an dem Inneren der Gehäusewand oder an der Seitenwand des Gehäuses vorgesehen sein. Tn jedem Fall muß der Ring durchgehen, so daß er eine nicht unterbrochene Schleife um den Brückenstopfen bildet. Die Erwärmungswirkung des in den Metallring induzierten Stromes ist stärker, wenn der Ring aus einem hohen Widerstand aufweisenden metallischen Material, wie Eisen oder Chrom—Nickel (60% Nickel, 25% Eisen, 15% Chrom) u. dgl. hergestellt wird. Werkstoffe mit geringeren elektrischen Widerständen können mit gleichem Erfolg verwendet werden, aber sie erfordern höhere Energieleistung, um die gleiche Erhitzungswirkung zu erreichen.

Der metallische Ring zwischen dem Brückenstopfen und dem Gehäuse wird als Sekundärwicklung benutzt, die genügend Wärme erzeugt, um das thermoplastische Material um den Ring zu schmelzen und zu vermischen und eine Abdichtung zu erzeugen. Der Strom wird in den metallischen Ring induziert, indem die zusammengebaute Sprengkapsel das Hochfrequenzfeld der Arbeitswicklung- eines Induktions-Heizgenerators gesetzt wird. Die Sprengkapsel wird so in die Wicklung und vorzugsweise nahe an ihren Mittelpunkt eingesetzt, daß eine ungleichmäßige Erhitzung des metallischen Ringes vermieden wird. Der Energiebetrag, der auf den Metallring übertragen wird, kann in engen Grenzen durch Veränderung einer Anzahl von Faktoren gesteuert werden. So kann das Ausmaß der Erhitzung durch Veränderungen des Abstandes zwischen der Arbeitswicklung und dem Metallring, die Anzahl der Windungen der Arbeitswicklung, die Querschnittsfläche, die Lage des Metallrings, die Leistung der Arbeitswicklung und die Zeitdauer der Energieanlegung gesteuert werden. Für größte Sicherheit wird bevorzugt, die Enden der Leitungsdrähte mit einem Nebenverschluß zu versehen, um einen zweiten Strom durch den Zündkreis der Sprengkapsel zu verhindern.

Um die Erfindung deutlicher zu erläutern und weiter klarzustellen, wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen eine beispielsweise Ausführungsform gezeigt ist. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Typen des Brückenstopfens, die bei der Ausführung der Erfindung verwendet werden können. In Fig. 1 ist der Brückenstopfen 1 aus gegossener Äthylzellulose hergestellt und trägt ein Paar Leitungsdrähte 2, die in Schutzhüllen 3 aus Äthylzellulose isoliert sind. Die unteren Enden der Leitungsdrähte sind durch den Brückendraht 4 verbunden. Der Brückenstopfen ist auch mit einem ringförmigen Stahlring 5 um seinen Umfang versehen. Der Stopfen ist durch ein übliches Gießverfahren mit dem Stahlring hergestellt worden, der einen Metalleinsatz bildet. Es wird bemerkt, daß die Außenfläche des

Ringes 5 mit der Seitenfläche des Brückenstopfens fluchtet.

Fig. 2 stellt eine abgewandelte Ausfülirungsform des Brückenstopfens dar, der zur Druchführung dieser Erfindung verwendet wird. In dieser Ausführungsform ist der Stahlring durch zwei Windungen eines (30-Gauge-) Eisendrahtes 6, Nennmaß 30, ersetzt worden, die in die Umfangsnut 7 des Brückenstopfens gelegt sind. Hier ist wiederum der Außendurchmesser des zu der Wicklung gelegten Eisendrahtes im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Brückenstopfens.

In Fig. 3 ist der Brückenstopfen gemäß Fig. 1 in das offene Ende eines Äthylzellulose-Sprengkapsel-Gehäuses 8 eingesetzt, das mit irgendeiner geeigneten Sprengsfcoffreihe geladen sein kann, wie bei 9 gezeigt ist. Der Brückenstopfen 1 befindet sich mit Schiebesitz in der Innenfläche des Sprengkapselgehäuses, und der Stahlring 5 steht auch mit der Innenfläche des Sprengkapselgehäuses in Berührung. Die zusammengebaute Sprengkapsel wird in der Mitte einer Induktions-Arbeitswicklung eines Heizgenerators gesetzt, die schaubildlich bei 10 gezeigt ist. Die Leistungsquelle, die bei der Durchführung dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet worden ist, war ein 2-kW-Induktionsgenerator, der mit 400 kH arbeitet. Die Arbeitswicklung besteht aus sieben Windungen von 6,4 mm Kupferrohrleitung mit 127 mm Zuleitungen. Diese Arbeitswicklung hat einen Innendurchmesser von etwa 51 mm und wurde durch durch die Rohre laufendes Wasser gekühlt. Der Stahlring um den Brückenstopfen hatte eine Breite, von etwa 1,6 mm und eine Tiefe von etwa 2,4 mm. Es ist natürlich leicht erkennbar, daß diese Abmessungen nicht entscheidend sind und in Abhängigkeit von dem besonderen Verfahren, durch welches der Strom in den Metallring induziert wird, geändert werden können.

In der in Fig. 3 gezeigten Weise zusammengebaute Sprengkapseln werden durch Anordnung derselben in der Mitte der Arbeitswicklung und durch Aufbringung auf eine Energie von etwa 1 kW für 2 Sekunden durch die Arbeitswicklung abgedichtet. Der so in den Stablring induzierte Strom erhitzt diesen genügend, um die Äthylzellulose in dem Stopfen und dem Gehäuse um den Ring zu schmelzen und in den Fließzustand zu bringen und zu vermischen, so daß eine wirksame Abdichtung zwischen dem Stopfen und dem Gehäuse geschaffen wird.

Fig. 4 stellt eine zusammengebaute elektrische Plastiksprengkapsel dar, die gemäß diesem Verfahren abgedichtet worden ist. Es wird bemerkt, daß die Äthylzellulose unmittelbar um den Stahlring 5 zusammengeschmolzen ist, wie allgemein bei 11 gezeigt ist, so daß der Stopfen und das Gehäuse zu einer zusammengesetzten Einheit verschmolzen werden. Zehn in dieser Weise abgedichtete Sprengkapseln sind in ein Wasserbad gelegt worden und einem Druck von annähernd 7 kg je qcm 24 Stunden ausgesetzt worden. Am Ende dieser Zeit sind die Sprengkapseln aus dem Wasser herausgenommen und untersucht worden, ob irgendwelches Wasser in das Gehäuse eingedrungen ist. Alle so geprüften Büchsen haben diese Prüfung mit Erfolg bestanden, ohne daß irgendwelches Wasser in das Sprengkapselgehäuse eingedrungen ist.

Sprengkapseln, in denen Wicklungen von (30-Gauge-) Eisendraht, Nennmaß 30, um den Brückenstopfen an Stelle eines Stahlringes verwendet werden, werden auch nach dem oben beschriebenen Verfahren abgedichtet. Sprengkapseln mit Äthylzellulose-Brückenstopfen und Gehäusen mit zwei Windungen aus

Claims (3)

(30-Gauge-)Eisendraht, Nennmaß 30, der in einer Umfangsnut um den Brückenstopfen, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet ist, werden in die Arbeitswicklung gesetzt und in Zeiträumen im Bereich zwischen 2 und 5 Sekunden erhitzt, wobei die Arbeitswicklung auf einer Energiehöhe von etwa 1 kW gehalten wird. Fünfzehn in dieser Weise abgedichtete Sprengkapseln ermangelten jeder Erscheinung einer Undichtigkeit, als sie unter einem Druck von 7 kg je qcm in Wasser eingetaucht worden sind. In gleicher Weise sind andere Serien von Sprengkapseln hergestellt worden, in denen drei Windungen aus Eisendraht um die Umfangsnut des Brückenstopfens gewickelt worden sind. Diese Sprengkapseln sind abgedichtet worden, indem sie 3 Sekunden lang in der Arbeitswicklung gehalten worden sind, die auf eine Energiehöhe von 1 kW gebracht worden ist. Jede dieser Sprengkapseln hat auch die oben beschriebene Probe für Wassereindringung bestanden. Obgleich sich die obigen Ausführungsformen mit Sprengkapseln, die mit Äthylzellulosebauteilen versehen waren, befaßt haben, können andere thermoplastische Werkstoffe verwendet werden. So können auch Polyvinylchlorid, Polyvinylaceteat, Polyvinylchloridaceteat, Polystrol, Polyäthylen, Methylstyrol, Akrylonitril oder Polymethylstyrol u. dgl bei der Ausführung von elektrischen Sprengkapseln gemäß dieser Erfindung verwendet werden. Der Ausdruck »elektrische Sprengkapseln« ist hier in breitestem Sinne verwendet worden und umfaßt elektrische Zündladungen, elektrische Sprengbüchsen, Rohrpatronen und andere Arten elektrisch betätigter Sprengzünder und Knallsätze. Da Abwandlungen von besonderen Ausführungsformen, die beschrieben worden sind, innerhalb des Wesens und Bereiches dieser Erfindung- vorgenommen werden können, ist die ins einzelne gehende Beschreibung nicht als begrenzend anzusehen und im Lichte der Ansprüche zu würdigen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abdichtung einer elektrischen Sprengkapsel mit einem thermoplastischen Gehäuse und einem thermoplastischen Brückenstopfen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Gehäuse und den Stopfen ein ringförmiges Metallteil eingelegt wird und daß dieses Metallteil durch einen induzierten elektrischen Strom über den Schmelzpunkt wenigstens eines der thermoplastischen Bestandteile der Sprengkapsel erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil über den Schmelzpunkt beider thermoplastischer Bestandteile erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Metallteil in eine umlaufende Nut des thermoplastischen Stopfens eingelegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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