DE1072170B

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Publication number: DE1072170B
Application number: DENDAT1072170D
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Publication date: 1959-12-24

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DEUTSCHESGERMAN

Durch das deutsche Patent 571 219 und durch korrespondierende Auslandspatente, z. B. USA.-Patent 1 878 652, ist erstmals bekanntgeworden, daß feste Salpetersäureester vom TypusBy the German patent 571 219 and by corresponding foreign patents, z. B. USA patent 1 878 652, it became known for the first time that solid nitric acid esters of the type

C_n Η_π+2· (NO₃)_n, C _n Η _{π + 2} (NO ₃ ) _n ,

ζ. Β. Erythrittetranitrat und Mannithexanitrat, unter besonderen Bedingungen von der heißen Stichflamme einer beliebigen Anfeuerungsmasse zur vollkräftigen Detonation gebracht werden können.ζ. Β. Erythritol granitrate and mannitol hexanitrate, under special conditions from the hot jet flame any cheering mass can be detonated to full force.

Diese interessante und überraschende Eigenschaft derartiger Salpetersäureester ist für die Fertigung von Sprengkapseln vorgeschlagen worden, die frei von den üblichen Initialsprengstoffen, wie Bleiazid und Knallquecksilber, sind.This interesting and surprising property of such nitric acid esters is important for the production of Detonators have been proposed that are free of the usual initial explosives, such as lead azide and fumed mercury, are.

Die nach diesem Prinzip hergestellten Sprengkapseln zeichnen sich durch eine bemerkenswerte Unempfindlichkeit gegen starke mechanische Einwirkungen aus und sind daher sowohl bei der Fertigung als auch bei der Verwendung bedeutend handhabungssicherer. In verschiedenen Ländern finden diese Sprengkapseln aus diesem Grund schon seit geraumer Zeit Verwendung.The detonators manufactured according to this principle are characterized by a remarkable insensitivity against strong mechanical influences and are therefore both in production and in significantly safer to use. These detonators can be found in different countries for this reason it has been in use for quite some time.

Bei dem Aufbau einer derartigen Sprengkapsel ist es dem Prinzip nach gleichgültig, ob die Zündung des Mannithexanitrates durch eine aufgesetzte lose oder gepreßte thermische Ladung oder durch die Stichflamme einer der üblichen Zündsatzpillen erfolgt. Wesentlich ist ausschließlich, daß eine kurzzeitige Flamme hoher Temperatur auf die Salpetersäureester einwirkt und die notwendige örtliche Überhitzung herbeiführt.In the construction of such a detonator, it does not matter in principle whether the ignition of the Mannitolhexanitrates by an applied loose or compressed thermal charge or by the jet flame one of the usual primer pills takes place. It is only essential that a short-term flame acts on the nitric acid ester at a high temperature and causes the necessary local overheating.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß für die Detonationszündung dieser Salpetersäureester keinesfalls ein thermischer Zündsatz Voraussetzung ist, daß vielmehr die Zündung auch durch einen stärkeren elektrischen Funken eingeleitet werden kann, der entweder durch Überschlag zwischen zwei Leitern entsteht oder bei der explosionsartigen Verbrennung und Zerstäubung eines stromdurchflossenen Drähtchens auftritt. Bei entsprechender Bemessung der elektrischen Energie kommt ein Funke oder ein Flammbogen sehr hoher Temperatur zustande, der trotz der kurzen Dauer die genannten Salpetersäureester unmittelbar zur Detonation anregt. Sinkt die zugeführte Energie unter ein gewisses Maß oder entspricht sie nicht den durch die Überschlagsweite der Entladungsleiter oder den durch die Dimensionen des verbrennenden Brückendrahtes gegebenen Verhältnissen, so tritt lediglich eine örtliche Verpuffung der unmittelbar angrenzenden Sprengstoffteilchen ohne Ausbildung einer übertragenden Detonation ein. Bei noch ungünstigeren Bedingungen unterbleibt sogar die örtliche Zündungsverpuffung, weil der thermische Impuls für die Anfangsspaltung des explosiven Systems nicht mehr ausreicht.According to the invention it was found that these nitric acid esters are by no means used for detonation ignition A prerequisite for a thermal ignition charge is that the ignition can also be triggered by a more powerful electrical one Sparks can be initiated, either caused by arcing between two conductors or occurs in the explosive combustion and atomization of a wire through which current flows. If the electrical energy is appropriately dimensioned, a spark or flame arc is very high Temperature comes about which, despite the short duration, immediately detonates the mentioned nitric acid ester stimulates. Does the supplied energy fall below a certain level or does it not correspond to that of the Flashover width of the discharge conductor or that due to the dimensions of the burning bridgewire given conditions, there is only a local deflagration of the immediately adjacent ones Explosive particles without the formation of a transmitting detonation. With even less favorable ones Conditions even the local ignition deflagration does not occur because of the thermal impulse for the initial fission of the explosive system is no longer sufficient.

Verfahren zum Zünden fremdstromsicherer elektrischer Sprengkapseln
ohne Initialsprengstoff
und Sprengkapsel für dieses VerfahrenProcess for the ignition of extraneous current-safe electric detonators
without initial explosives
and detonator for this procedure

Anmelder:Applicant:

Dynamit -Actien - Gesellschaft
vormals Alfred Nobel & Co.,
Troisdorf (Bez. Köln)Dynamite -Actien-Society
formerly Alfred Nobel & Co.,
Troisdorf (district of Cologne)

Edmund Ritter v. Herz, Köln-Dellbrück,
ist als Erfinder genannt wordenEdmund Ritter v. Heart, Cologne-Dellbrück,
has been named as the inventor

In diesen beiden Fällen treten somit Totalversager auf trotz Ausbildung des Funkens oder Aufglühens und Durchbrennens des Brückendrahtes.In these two cases, total failure occurs despite the formation of a spark or glow and burning the arch wire.

Bei dieser Anordnung und infolge der verhältnismäßig schwierigen detonativen Aufspaltung dieser Salpetersäureester besteht also die Möglichkeit, die Höhe des wirksamen Stromimpulses beliebig und weitgehend zu variieren und den gewünschten Bedingungen anzupassen.With this arrangement and as a result of the relatively difficult detonative splitting of this Nitric acid ester there is therefore the possibility of the height of the effective current pulse arbitrarily and to vary widely and to adapt to the desired conditions.

Der sich hier ergebende Spielraum ist viel größer als bei den mit Initialsprengstoffen und Zündpillen ausgerüsteten Sprengkapseln, weil erstens die Initial-Sprengstoffe auch bei der langsamen und verzögerten Zündung der Zündpillen immer ansprechen, und zweitens weil die Zündstoffe der üblichen Zündpillen schon bei Temperaturen von etwa 200 bis 250° C entflammen können.The resulting leeway is much greater than with the detonators equipped with initial explosives and detonators, firstly because the initial explosives always respond even with the slow and delayed ignition of the detonators, and secondly because the igniters of the usual detonators already at temperatures of around 200 Can catch fire up to 250 ° C.

Die Sprengkapseln mit Initialsprengstoffen und Zündpillen besitzen somit einen sehr weiten Zündungsbereich und sind aus diesem Grund gegen die Einwirkung von Fremdströmen (Streuströme, induzierte Ströme und aus statischen Aufladungen) sehr empfind]ich. The detonators with initial explosives and detonators thus have a very wide ignition range and are therefore against the effect I am very sensitive to external currents (stray currents, induced currents and static charges).

Selbstverständlich kann man auch bei diesen Sprengzündern die Sicherheitsgrenze nach oben verschieben, z. B. durch Verwendung von Brückendrähten größeren Querschnitts. Es resultieren dann aber für eine sichere Zündung so hohe Stromstärken, daß die hierfür notwendige Leistung mit tragbaren Zündmaschinen nicht mehr gemeistert werden kann.Of course, you can also move the safety limit upwards with these detonators, z. B. by using bridging wires of larger cross-section. But then it results for safe ignition so high currents that the power required for this with portable ignition machines can no longer be mastered.

Eine absolute Sicherheit besitzen aber auch diese Zünder nicht, wenn die Fremdströme ihren UrsprungHowever, even these detonators do not have absolute security if the external currents have their origin

909 690/213909 690/213

in den statischen Aufladungen und in den induktiven Feldereinwirkungen von atmosphärischen Entladungen haben.in the static charges and in the inductive field effects of atmospheric discharges to have.

Die hier möglichen Potentialdifferenzen haben Ströme im Gefolge, die auch stärkere Zünderbrücken auf 200 bis 300° C erhitzen und damit eine verzögerte Zündung auslösen können.The potential differences possible here have currents in their wake, which also have stronger fuse bridges Heat to 200 to 300 ° C and thus trigger delayed ignition.

Bei den neuen Sprengkapseln müssen die verhältnismäßig detonationsinsensiblen Salpetersäureester plötzlich auf eine sehr hohe Temperatur gebracht werden, um detonativ zu zerfallen.With the new detonators, the relatively detonation-insensitive nitric acid esters suddenly have to be brought to a very high temperature in order to detonatively disintegrate.

Hier genügt keineswegs eine bloße Erhitzung des Brückendrahtes, sogar bis zu dessen Aufglühen oder Durchbrennen nicht. Es muß so viel zusätzliche Energie vorhanden sein, daß durch Zerstäubung und Verdampfung des Brückendrahtes ein kurzzeitiger Flammenbogen ausgebildet wird, der die Überhitzung der benachbarten Sprengstoffteilchen und damit deren detonativen Zerfall bewirkt. Hierfür sind Energien notwendig, wie sie auch bei starken Streuströmen und kräftigen Feldern atmospärischer Entladungen kaum auftreten können.A mere heating of the bridge wire is by no means sufficient here, even until it glows or Don't burn out. There must be so much additional energy that by atomization and Evaporation of the arch wire forms a brief arc of flame, which causes overheating the neighboring explosive particles and thus their detonative decay. This is what energies are for necessary, as is the case with strong stray currents and strong fields of atmospheric discharges can hardly occur.

Die Erzeugung derartiger Energiekonzentrationen ist mit den üblichen Zündmaschinen wirtschaftlich kaum durchführbar und verlangt den Einsatz von Speicherkondensatoren, die jeweils auf die übliche Weise mittels Batterien, magnet- und dynamoelektrischer Maschinen und bei Anwendung von Gleichrichtern und Verstärkerschaltungen aus dem Wechselstromnetz aufgeladen werden.The generation of such energy concentrations is economical with the usual blasting machines hardly feasible and requires the use of storage capacitors, each on the usual Way by means of batteries, magnet and dynamo-electric machines and when using rectifiers and amplifier circuits are charged from the AC mains.

Ein wesentlicher Faktor für die gleichmäßige Funktion dieser Zünder ist die Zeitdauer des die Zündung auslösenden Stromimpulses und somit auch die Zeitdauer der thermischen Einwirkung.An essential factor for the smooth functioning of these detonators is the duration of the ignition triggering current pulse and thus also the duration of the thermal effect.

Bei den ersten Versuchen konnte die eigenartige Beobachtung gemacht werden, daß der für die Zündung erforderliche Energiebedarf starken Schwankungen unterliegt, und zwar in einer die Anwendung dieses Prinzips ausschließenden Größenordnung.In the first experiments the strange observation could be made that the one for the ignition The required energy requirement is subject to strong fluctuations, namely in one application order of magnitude excluding this principle.

Diese Erscheinung wurde zunächst auf eine ungleichmäßige Reaktionseinleitung und auf eine wechselnde Verpuffungstendenz der Salpetersäureester zurückgeführt, möglicherweise bedingt durch eine räumlich ungünstige Lage der Sprengstoffteilchen zum Zentrum der elektrischen Entladung.This phenomenon was initially due to an uneven initiation of the reaction and to an alternating one Deflagration tendency of the nitric acid ester traced back, possibly due to a spatially unfavorable position of the explosive particles in relation to the center of the electrical discharge.

Auffällig war jedoch der Umstand, daß die Versagerneigung eine Verringerung erfuhr, wenn der zur Wirkung gelangende Entladestrom des Kondensators durch Einschaltung eines Ohmschen Widerstandes in gewissen Grenzen geschwächt wurde.What was noticeable, however, was the fact that the tendency to fail was reduced when the Effect of discharging current of the capacitor by switching on an ohmic resistor in certain limits have been weakened.

Diese absonderlich erscheinende Feststellung fand ihre Erklärung schließlich darin, daß für die Zündung nicht allein der absolute Energiebetrag ausschlaggebend ist, sondern daneben auch die Zeitdauer der thermischen Einwirkung. Der durch die primäre Entladung zwischen den Elektroden auftretende Flammenbogen muß von so langer Dauer sein, daß die dem Flammcnbogen ausgesetzten Sprengstoffteilchen einer starken Überhitzung unterliegen. Nur in diesem Falle geht die anfängliche Deflagration sofort in eine regelrechte Detonation über.This strange-seeming statement was finally explained by the fact that for the ignition Not only the absolute amount of energy is decisive, but also the duration of the thermal exposure. The flame arc created by the primary discharge between the electrodes must be of such a long duration that the explosive particles exposed to the flame arc cause a are subject to severe overheating. Only in this case does the initial deflagration immediately turn into a regular one Detonation over.

Kondensatorentladungen sind aber bei dem aus Encvgicgriinden anzustrebenden niedrigen Ohmschen Widersiand von so geringer Zeitdauer, daß trotz der auftretenden hohen Stromdichte die notwendige überhitzung nicht zustande kommt.Capacitor discharges are, however, at the low ohmic value to be striven for for reasons of environmental protection Resistance of such a short duration that, despite the high current density that occurs, the necessary overheating does not come about.

D'c Zündung läßt sich unter diesen Umständen nur durch eine weitere StiOimiberlastung erzwingen, also durch Ausgleich des Zeitfaktors mittels zusätzlicher Energie. Dieses Verfahren wäre aber in AnbetrachtD'c ignition can only be forced under these circumstances by another shock overload, that is by balancing the time factor with additional energy. However, this procedure would be considered

der erforderlichen großen Kapazitäten und der hohen Spannungen wirtschaftlich ungünstig.the required large capacities and the high voltages economically unfavorable.

Die Zeitdauer der Kondensatorentladung muß daher auf den Wert gebracht werden, der bei geringstem Energieaufwand die sichere Überhitzung der Explosivstoffteilchen gewährleistet.The duration of the capacitor discharge must therefore be brought to the value at the lowest Energy expenditure ensures the safe overheating of the explosive particles.

Diese Entladungszeitdauer des Kondensators kann, wie oben bereits angedeutet, durch Zwischenschaltung eines Ohmschen Widerstandes bewirkt werden, der hinsichtlich seiner Größe dem Kapazitätswert des Kondensators angepaßt sein muß. Weit besser und vor allem verlustloser kann dieser Effekt durch Steigerung der Selbstinduktion des Kondensatorentladungsstromkreises erzielt werden, und zwar durch Einbau einer Selbstinduktionsspule geringen Ohmschen Widerstandes, aber hoher Selbstinduktion, z. B. durch eine dickdrähtige Spule mit großem Eisenquerschnitt. Selbstverständlich muß diese Selbstinduktion der verwendeten Spannung, der notwendigen Kondensatorkapazität und der Schaltanordnung des Zündstromkreises angepaßt werden, um optimale Leistungsbedingungen sicherzustellen.This discharge period of the capacitor can, as already indicated above, by interposition an ohmic resistance are effected, which in terms of its size corresponds to the capacitance value of the Capacitor must be adapted. This effect can be much better and, above all, less lossy by increasing it the self-induction of the capacitor discharge circuit can be achieved by installing a Self-induction coil of low ohmic resistance, but high self-induction, e.g. B. by a thick-wire coil with a large iron cross-section. Of course, this self-induction must be the one used Voltage, the necessary capacitor capacity and the switching arrangement of the ignition circuit adjusted to ensure optimal performance conditions.

Dieser Weg eröffnet die Möglichkeit, die sichere Zündung derartiger Zünder mit nur geringen elektrischen Leistungen zu bewirken.This way opens up the possibility of the safe ignition of such detonators with only low electrical power To bring about achievements.

Bei entsprechender Wahl der Betriebsenergie, gegeben durch Aufladespannung und Kondensatorkapazität, bei Einregelung der Entladezeit mittels der Selbstinduktion des Entladestromkreises und bei angepaßten Dimensionen des Brückendrahtes, Querschnitt und Länge, lassen sich Bedingungen schaffen, die allen Anforderungen an einen fremdstromsicheren Zünder entsprechen, gleichgültig ob es sich um Streuströme, Induktionsströme oder um statische Aufladungen durch atmosphärische Elektrizität handelt.With the appropriate choice of operating energy, given by charging voltage and capacitor capacity, with adjustment of the discharge time by means of the self-induction of the discharge circuit and with adapted Dimensions of the bridge wire, cross-section and length, conditions can be created which meet all the requirements for an external current-safe igniter, regardless of whether it is stray currents, Induction currents or static charges from atmospheric electricity.

Der Aufbau dieser neuen Sprengkapsel sieht beispielsweise folgendermaßen aus:The structure of this new detonator looks like this, for example:

In die normale Sprengkapselhülse wird eine Sekundärladung aus den hierfür üblichen Sprengstoffen Trinitrotoluol, Tetryl, Nitropentaerythrit, Cyclotrimethylentrinitramin oder auch aus Mannithexanitrat eingebracht und festgepreßt.A secondary charge made of the explosives customary for this purpose is placed in the normal detonator case Trinitrotoluene, tetryl, nitropentaerythritol, cyclotrimethylene trinitramine or from mannitol hexanitrate introduced and pressed into place.

Auf diese Ladung wird eine Menge von etwa 0,1 bis 0,15 g Mannithexanitrat mit einem üblichen Innenhütchen, jedoch mit einer größeren Bohrung von etwa 4 mm, mit einem Druck von etwa 50 bis 250 kg/cm² aufgepreßt.An amount of about 0.1 to 0.15 g of mannitol hexanitrate is pressed onto this charge with a conventional inner cap, but with a larger bore of about 4 mm, at a pressure of about 50 to 250 kg / cm ² .

Hierauf wird eine weitere Menge von etwa 0,15 bis 0.20 g Mannithexanitrat in feingekörnter Form lose eingefüllt und der mit einem Abschlußstopfen versehene Brückenträger in die lose Masse eingeschoben und in der üblichen Weise mit der Hülse durch Einwürgen verbunden. Das lose Mannithexanitrat soll den vorgesehenen Raum zwischen Preßoberfläche und Verschluß stopfen ohne Verdichtung ausfüllen.A further amount of about 0.15 to 0.20 g of fine-grained mannitol hexanitrate is then added filled in loosely and the bridge girder, provided with a stopper, pushed into the loose mass and connected to the sleeve in the usual way by choking. The loose mannitol hexanitrate is intended to plug the space provided between the pressing surface and the closure without compaction to complete.

AVird die zuerst unter dem Innenhütchen festgepreßte Mannithexanitratladung mit einer Vertiefung innerhalb der Innenhtttchenbohrung versehen, so erübrigt sich die Ladung aus losem Mannithexanitrat. Der Brückenträger muß dann in die Vertiefung hineinragen und mit der Drahtbrücke bzw. mit dem Spalt auf dem Sprengstoff aufliegen. Bei Brückenzündern richtet sich der Widerstand der Drahtbrücke nach dem geforderten Sicherheitsgrad der Sprengkapsel und knnn O l bis 3 0 Ohm betragen.A becomes the mannitol hexanitrate charge that is first pressed under the inner cap with a depression provided within the inner cradle bore, the charge of loose mannitol hexanitrate is unnecessary. The bridge girder must then protrude into the recess and with the wire bridge or with the gap rest on the explosives. In the case of bridge igniters, the resistance of the wire bridge depends on the required degree of safety of the detonator and can be between 1 and 30 ohms.

Die Betriebsspannung kann hierbei in weiten Gren- 7pn zwischen 80 und 200 Volt schwanken, der notwendig Ziindimpuls zwischen 40 und 20 mWs/Ohm.The operating voltage can fluctuate widely between 80 and 200 volts, the necessary ignition pulse between 40 and 20 mWs / ohm.

Bei den sowieso erforderlichen höheren SpannungenWith the higher voltages required anyway

Claims

1, the bridge wire can easily be replaced by a thin conductive or semiconductive layer between the pole carriers in accordance with the gap fuse principle. From the spark chain that occurs initially within this connecting bridge, the arc of flame causing the ignition develops immediately with the energy available. This connecting bridge expediently consists of fine particles of conductive substances, e.g. Graphite, metal powder, etc., in a suitable application varnish. It is produced in the usual way by dipping the polar bodies in this lacquer suspension. The voltages and the ignition pulses correspond approximately to the values for the bridge igniter. The mannitol hexanitrate can be replaced by erythritol granitrate with the same effect. The new detonator capsule without initial explosive with direct electrical ignition of solid nitric acid esters of the general formula CiiHnt2- (NO3) n avoids all dangers that were previously associated with the occurrence of stray and induction currents, static charges and air-electrical influences during blasting work. As a result of the low sensitivity of this detonator to mechanical influences, it is much more reliable in handling than previous detonators with initial explosives. Patent claims:

1. Process for igniting extraneous current-safe electrical detonators with a primary charge of a solid nitric acid ester of the general formula

C _n H _{n + 2} - (NO ₃ ) _n ,

characterized in that the ignition of the primary charge is carried out directly by the flame arc a shaded pole carrier embedded in the primary charge with or without a conductive coating or

due to the explosive combustion of a bridge wire embedded in the primary charge following flame arc is effected, which is necessary for sufficient overheating of the Primary charge required additional energy advantageously through an extended period of time Flame arc is compensated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the necessary ignition energy storage capacitors is taken, the duration of the capacitor discharge current by the arrangement of matched ohmic resistors is regulated.

3. The method according to claim 2, characterized in that the duration of the capacitor discharge current is lengthened by increasing the self-induction of the discharge circuit.

4. The method according to claim 2 and 3 and practical execution of the ignition, characterized in that that the duration of the capacitor discharge current through the interposition of self-induction coils of low ohmic resistance, but high self-induction, e.g. B. by thick-wire coils of large iron cross-section, regulated will.

5. detonator for performing the method according to claim 1 to 4, characterized in that that the primary charge is pressed onto the secondary charge with a pierced inner cap, in the bore of the inner cap a recess is provided in the explosive, which the tip of the pole carrier with the Bridge wire or with the intended gap takes up so that the flame arcing Place in direct contact with the explosive.

6. detonator for performing the method according to claim 1 to 4, characterized in that that the flame-arcing point is completely surrounded by the loose primary set over one of the Secondary charge pressed-on primary charge is arranged.