DE1167716B - Elektrische Sprengkapsel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Internat. Kl.: C 06 c

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

78e-3

N 19154 VIb/78 e
7. November 1960
9. April 1964

Um Sprengladungen elektrisch zu zünden, verwendet man Sprengkapseln, bei denen ein Brückendraht, dem von außer elektrische Energie zugeführt werden kann, von einem wärmeempfindlichen Zündsatz, dem sogenannten Zündkopf, umgeben ist. Dieser Zündsatz hat die Aufgabe, eine in das Gehäuse der Sprengkapsel eingeschlossene explosionsfähige Ladung zur Entzündung zu bringen; dies kann mit Hilfe eines sogenannten Verzögerungssatzes geschehen. Der Zündsprengsatz oder Zündkopf ist mit ortsfesten isolierten Zuleitungsdrähten verbunden, deren Länge normalerweise mindestnes 1 m beträgt. Vor dem Zünden werden die freien Enden der Zuleitungsdrähte über Verbindungsleitungen mit einer Zündmaschine verbunden, mittels deren die zum Zünden benötigten Stromimpulse erzeugt werden können.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß in den Sprengkapseln Ströme auftreten können, deren Stärke ausreicht, um ein vorzeitiges Zünden der Sprengkapsel zu bewirken. Diese Ströme können darauf zurückzuführen sein, daß die freien Enden der Zuleitungsdrähte in Berührung mit irgendeinem Gegenstand kommen, z.B. mit Rohrleitungen, Erzlagerstätten oder Bohrgeräten, die unter Spannung stehen, wobei diese Spannung aus galvanischen Elementen stammt oder z.B. auf vagabundierende Ströme oder schadhafte Isolation einer elektrischen Stromquelle zurückzuführen sind. Eine weitere mögliche Ursache kann darin bestehen, daß die Sprengkapseln einem sich ändernden elektromagnetischen Feld ausgesetzt werden, das z. B. von Kraftstromleitungen oder Funksendern ausgeht. Schließlich können der Sprengkapsel Stromimpulse von erheblicher Stärke, jedoch von kurzer Dauer zugeführt werden, wenn sich hohe Spannungen entladen, wie es z.B. bei Blitzeinschlägen und beim Vorhandensein von statischer Elektrizität vorkommt.

Es sind bereits elektrische Sprengkapseln mit erhöhter Sicherheit gegen vorzeitige Zündung bekannt. Ein bekanntes Verfahren besteht darin, einen in Reihe oder parallel geschalteten Widerstand zu verwenden, der gegebenenfalls in Form eines erheblich verlängerten Brückendrahtes ausgebildet ist. Der Widerstandswert dieses Widerstandes liegt in der Größenordnung von 100 bis 150 Ohm. Da man bei einer Reihenschaltung zur zuverlässigen Zündung eine sehr hohe Spannung benötigt, werden diese Sprengkapseln nur in beschränktem Umfang verwendet. Ein weiterer erheblicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es keinerlei Verbesserung bezüglich der Sicherheit gegen Blitzschlag bietet. Die Elektrische Sprengkapsel

Anmelder:

Nitroglycerin Aktiebolaget, Gyttorp (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich

und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,

München 22, Mariannenplatz 4

Als Erfinder benannt:

Carl Hugo Johansson, Stocksund,

Dipl.-Ing. Per Olof Ingemar Olsson, Gyttorp

(Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 11. November 1959 (10 578)

Sicherheit gegen Blitzschlag richtet sich tatsächlich nach dem zum Zünden der Sprengkapsel benötigten Stromimpuls (A² ms), der durch den erwähnten, in Reihe geschalteten Widerstand nicht beeinflußt wird.

Es ist ferner auch bekannt, bei elektrischen Zündern, bei denen ein Widerstandsdraht zum Glühen gebracht wird, die Sicherheit gegen fremde Ströme dadurch zu erhöhen, daß in die Zündleitung ungerichtete, spannungsabhängige Widerstände eingeschaltet werden, die eine stark fallende Charakteristik haben. Diese Anordnung bietet aber nur Sicherheit gegen vagabundierende Ströme, während sie gegenüber Blitzentladung nur einen geringen Schutz bietet.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zum Herabsetzen der Gefahr einer vorzeitigen Zündung bei elektrischen Sprengkapseln besteht darin, den Zündkopf weniger stromempfindlich zu machen. Während der letzten Jahre haben Sprengkapsem dieser Bauart eine gewisse praktische Bedeutung gewonnen. Bei dieser Bauart von Sprengkapsem wird eine erhöhte Sicherheit ausschließlich dadurch erzielt, daß der Brückendraht so ausgebildet wird, daß ein besonders starker Stromimpuls erforderlich ist, um den Brückendraht auf die Zündtemperatur zu bringen. Dabei hat der Brückendraht einen niedrigen Widerstand, und die Sprengkapseln dieser Bauart sind normalerweise dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gesamtwiderstand niedriger ist, als es bis dahin üblich war. Im Vergleich zu Sprengkapseln üblicher Bauart be-

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nötigen diese Sprengkapseln für die Zündung eine sehr viel größere Energiemenge. Im Hinblick auf die dabei erforderlichen Abmessungen der Zündmaschine besteht hierin natürlich ein Nachteil; dies gilt insbesondere für große Abschläge.

Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, eine elektrische Sprengkapsel zu schaffen, die eine erhöhte Sicherheit gegen vorzeitiges Zünden bietet, die im Vergleich zu den obenerwähnten bekannten Bau-

Sicherheit gegen Blitzeinwirkung ergibt. Eine vollständige Sicherheit gegen Blitzschlag läßt sich auch bei keiner der bisher bekannten Bauarten von Sprengkapseln erzielen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Auführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

Die Zeichnung veranschaulicht im Längsschnitt eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen

arten von Sprengkapseln auch nicht annähernd die io Sprengkapsel, gleiche Verstärkung des Zündimpulses und damit Gemäß der Zeichnung umfaßt die Sprengkapsel

Vergrößerung der Zündmaschine erfordert, und die ein Gehäuse 1, in dem sich die insgesamt mit 2 besieh daher im praktischen Gebrauch als vorteilhafter zeichnete Sprengladung befindet. Ferner umschließt erweist. das Gehäuse 1 den Zündsatz 3, der durch zwei An-

Es ist praktisch in jedem Falle aus technischen 15 schlußdrähte 4 unterstützt wird, welche sich durch Gründen sehr ungünstigt, eine Erhöhung von U_mi„, das Verschlußteil 5 an einem Ende des Gehäuses 1 d. h. der Mindestzündspannung, zu erzielen aus- hindurch nach außen erstrecken und freie Enden schließlich durch einen ausreichend hohen Wert von von erheblicher Länge umfassen, wobei die Länge /„„·„, d. h. des Mindestzündstroms, wie es im Zusam- dieser freien Enden z. B. 1 m oder mehr beträgt. Der menhang mit den bis jetzt bekannten Bauarten von 20 Zündsatz 3 besteht aus einem wärmeempfindlichen Sprengkapseln vorgeschlagen wurde. Eine Vergröße- Material, das den Brückendraht R umgibt, rung von /„„■„ ist stets von einer sehr viel stärkeren Gemäß der Erfindung ist ein Gesamtwiderstand R_s

prozentualen Zunahme des Zündimpulses K_t (A² ms) vorgesehen, der entweder durch einen oder mehrere begleitet, und dies bedingt wiederum eine Vergröße- in das Gehäuse der Sprengkapseln eingebaute Hilfsrung der Abmessungen der Zündmaschine in einem 25 widerstandskörper R₁ oder durch die Anschluß-Ausmaß, das erheblich größer ist, als es erforderlich drähte 4 der Sprengkapsel gebildet werden kann; in wäre, wenn die Steigerung von U_mi„ mit Hilfe einer diesem Fall wird der Durchmesser der Anschluß-Vergrößerung von R_s, d. h. des Gesamtwiderstandes. drähte und deren leitendes Material bei der Herstelerzielt würde. lung so gewählt, daß der Gesamtwiderstand der

Die Energiemenge W, die eine Zündmaschine 30 Sprengkapseln ohne Rücksicht auf die Länge der liefern können muß, um eine bestimmte Zahl N von Drähte immer derselbe ist. Natürlich kann man auch

die beiden genannten Möglichkeiten kombinieren und zusätzlich einen Hilfswiderstand vorsehen.

Als Material für die Anschlußdrähte erweisen sich 35 Eisen oder Messing als geeignet.

Wenn der Mindestzündstrom I_min bei Anwendung eines höheren Gesamtwiderstandes nicht geändert werden soll, ergibt sich eine entsprechende Steigerung der Mindestzündspannung U_min, da der Gesamt-

Brückendraht so ausgebildet ist, daß der schwächste 40 widerstand R_s zwischen den beiden äußeren Enden Dauerstrom, der eine Zündung bewirken kann, min- der Anschlußdrähte 4 gleich der Summe des Zünddestens 1 A ist und daß der zwischen den Enden der drahtwiderstandes R_x, der Leitungswiderstände und mit der Sprengkapsel verbundenen Anschlußdrähte gegebenenfalls auch eines HilfsWiderstandes R₁ ist. gemessene Gesamtwiderstand der Sprengkapsel einer Diese Tatsache führt zu einer erheblichen Steigerung erforderlichen Zündspannung von mindestens 3,5 V 45 der Sicherheit, während die Abmessungen der Zündentspricht, maschine nur in einem relativ geringen Ausmaß ver-

Durch Verwendung eines Hilfswiderstandes kann größert zu werden brauchen.

die gewählte Mindestzündspannung von der Länge Die Erfindung läßt sich natürlich nicht nur bei

der Anschlußdrähte unabhängig gemacht werden, sofort ansprechenden Sprengkapseln anwenden, sonindem man bei allen Sprengkapseln den Gesamt- 50 dem auch bei solchen mit kurzer oder langer Verwiderstand gleich groß einstellt. Nur durch diese zögerung.

Maßnahme läßt sich die maximale Sicherheit bei einer Als Beispiel für ein Verfahren zur Anwendung der

gegebenen Zündmaschine vollständig gewährleisten. Erfindung seien nachstehend die konstruktiven Werte Die angegebenen Grenzwerte (mindestens 3,5 V einer Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen und 1 A) wurden im Hinblick darauf gewählt, daß 55 Sprengkapsel genannt: I_min = 1,3 A; R_s = 3,5 Ohm; die elekrische Sprengkapsel unter anderem gegen U_min = 4,5 V; Zündimpuls K_t = 120 A² ms, mithin Kontaktberührung mit spannungsführenden Leitern also eine Mindestenergiemenge von 0,42 Ws. Der weitgehend gesichert sein soll. Umfangreiche Ver- Gesamtwiderstand R_s der Sprengkapsel kann hierbei suche haben gezeigt, daß dies bei einer Sprengkapsel auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß die Anmit den angegebenen konstruktiven Werten der Fall 60 schlußdrähte aus Eisen bestehen und einen in geeigneter Weise gewählten Durchmesser besitzen. Eine Zündmaschine für 100 Sprengkapseln dieser Bauart müßte demnach eine Energiemenge von

Sprengkapseln zu zünden, ist praktisch im wesentlichen proportional dem Produkt aus dem Zündimpuls und dem Widerstand der Sprengkapseln:

W~N-K_t-R_s

Das kennzeichnende Merkmal der Sprengkapsel nach der Erfindung besteht darin, daß der zum Zünden des Zündsatzes der Sprengkapsel vorgesehene

ist. Durch geeignete Wahl der beiden Variablen (/,„,·„ und U_mjrl) ist es auch möglich, die Sprengkapsel derart auszuführen, daß sie beim Kurzschluß mit einer 4,5-V-Trockenbatterie nicht zündet, was von großer

praktischer Bedeutung ist. Diese Bedingung ist in 65 energiemenge für die Zündung zu bieten, dem weiter unten angegebenen Ausführungsbeispiel Zum Vergleich seien die konstruktiven Werte

erfüllt. Gleichzeitig kann man mit der Tatsache rech- einer Sprengkapsel bekannter Bauart mit erhöhter nen, daß sich eine erhebliche Vergrößerung der Sicherheit gegen unbeabsichtigte Zündung, jedoch

126 Ws liefern, um das Dreifache der Mindest-

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ohne den bei der Erfindung vorgesehenen Gesamtwiderstand genannt: I_min etwa 4,5 A, R_s etwa 0,5 Ohm, U_min etwa 2,3 V, K, etwa 2000 A² ms, mithin also eine Mindestenergiemenge von etwa 1 Ws. Eine Zündmaschine für 100 Sprengkapseln dieser Bauart müßte demnach entsprechend eines Dreifachen der Mindestenergiemenge eine Energiemenge von 300 Ws liefern können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Sprengkapsel mit erhöhter Sicherheit gegen vorzeitiges Zünden, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Zünden des Zündsatzes (3) der Sprengkapsel vorgesehene Brückendraht (R_g) so ausgebildet ist, daß der schwächste Dauerstrom, der eine Zündung bewirken kann, mindestens 1 A ist, und daß der zwischen den Enden der mit der Sprengkapsel verbundenen Anschlußdrähte (4) gemessene Gesamtwiderstand (R_s) der Sprengkapsel einer erforderlichen Zündspannung (U_min) von mindestens 3,5 V entspricht.

2. Sprengkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (4) derart ausgebildet sind, daß ihr Widerstand zusammen mit dem Widerstand des Brückendrahtes (Rg) bereits den Gesamtwiderstand ausmacht.

3. Sprengkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Gesamtwiderstandes ein Hilfswiderstand in Form eines in das Gehäuse der Sprengkapsel eingebauten Widerstandskörpers (R₁) vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 931 274, 613 601.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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