DE1571238A1 - Sprengstoffmischung - Google Patents

Description

DEpf.-Ing. DIpI. oec publ. y* OIETRICH LEWINSKY β MÜNCHEN-PM^d« ^ AgnM4wmiiw«at*90a>TtMba WMW PATENTANWALT CUROPAT MUKNCHCNMSIN·

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KMIr zafotmnt [ 4154 J

Soci§tS Nationale des PStroles d¹Aquitaine 16 _r Cours Albert ler, Paris 8, (Frankreich}

"Sprengstoffmischung¹*

Französische Priorität vom 13.8.1965 aus der französischen Patentanmeldung Wr. 28 241 (Seine)

Die Erfindung betrifft eine Sprengstoffmischung aus einem Sekundärsprengstoff und wenigstens einer pulverförmiger! oxydierbaren Substanz. Sie.bezieht sich im besonderen auf das Auslösen von Sprengladungen.mit Hilfe eines elektrischen Stromes sowie auf die besonderen Sprengstoffmischungen, die ohne Zündmittel unter einer kräftigen elektrischen Ladung zur Detonation gebracht werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Sprengpatrone mit einer solchen Sprengstoffmischung sowie eine Vorrichtung zur

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Erzeugung der elektrischen Entladung, die für die Detonation der erfindungsgemäßen Sprengstoffoiischung angemessen i3t.

Bekanntlich wird die Detonation einer Sprengladung ist allgemeinen durch einen Zünder oder Detonator hervorgerufen, der meistens eine kleine Jlenga eines sehr empfindlichen Primärsprengstoffes wie Knallquacksilber, Bleiazid oder dergl» enthält. Die Zündvorrichtung, die selbstverstcLndlich gegen Stoß, gegen JUrme oder auch gegen schwache elektrische Ströme empfindlich sein muß, ist stets ein kritischer ?unKt der 3prengeinneit; aus diesem Grund verbieten die gesetzlichen bestimmungan, die in vislan .Ländern, insbasondera in Frankreich, in xiraft sind, die Lagerung von Sprengkapseln bzw. Zündarn.in der uähe von Sprengpatronen und besonders streng die Lagerung von Sprengpatronen, die raifc Zündern versehen sind. Jisse Sichsraaitsniaunahniaii bahiniorn die .^utoraation des Einsatzes von 3prengr;atronen_f t/o diese -7ünsciiens'..^T3rt .raren, nanentlich in Falle der seismischen. Land- oder Ssebodenuntersucnung» Us erhebt sich sonit für einen derartigen Einsatz von Sprengstoffen das Problem,
einen .ieg zu finden, dar zu Einheitssprengsysteiaesf'föisrt, die sich direkt für die Detonation verwenden lassen, αάηβ daß eine Zündvorrichtung oder eine Patroaae angebracäit
werden muß, die getrennt gelagert werden ati3. Dieses
Problera führt wiederum zu der Forderung nach einer Spreng— stoffzusammens3tzung, die leicht gezündet werden kann,
jedoch nur durch genügend starke Einwirkungen, eüasiii: eine zufällige Explosion bei Fehlen dieser Ziittel nicitt erfolgen

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BADOBiGINAL

„dc Jrfinuuaa lja-t :liw!3e Projle.iie und errajyliciit nicht nur :,ij jildun ί von oelüotiindigen, einnaitliclicn und unaittel-.-■aroii ."ir .iia ..intonation veir/andüaren Sorengjyste:aen, sondern varjinfac.it uuc.i üjh .lufoau dar Sprengladungen unter c;leic!izeitijar -rhJaunj ilirar Sicnsrheit. JSrfindunjsgemüß v;ird ;;tatt einar Sor3ng[:atrone. und eines Zünders nur eine Sprengpatrone genutzt. Jiese 5;jrenq;jatrone ist nicnt stofierapfindlic und datoniart auch nicht unter der Hinviirkuaj eines schwachen Jtroiiies von SoJ - 2JDO Volt, *vie es .jei Jen .osr.annten ela;;trisc.i3n Sündvorricntungen der Fall ist, sondern erst unter höheren Spannungen von raahr als 2000 Volt und meistens üuer lü OJ> Volt.

Dan /erfahren nac.i der Erfindung besteht darin, da 3 raan unter der.\ i.influ.3 einer ele!;trischen Lntladung aine geeignete Sprengladung zur Detonation bringt, die im kompakten Sustand einen hinreichend niedrigen spezifischen "Jiderstand zeigt_r um einen elektrischen Strom durchzulassen, jedoch einen hinreichend hohen spezifischen Widerstand, so daß eine Spannung von mehr als 20O0 Volt notwendig ist, damit dieser Strom eine ausreichende Dichte zwischen 0,1 und

1000 A/cm erreicht.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung liegt die zur Zündung der Sprengladung benutzte Spannung in der Größenordnung von 5000 bis 50 000 Volt oder besser in der Größen-

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BAD ORfGiNAL

Ordnung von 10 000 bis 20 000 Volt.

Die erfindungsgeraäßen Sprengstoffmischungen können aus einem oder mehreren der bekannten Sprengstoffe gebildet werden, die insofern als Sekundärsprengstoffe verwendbar sind und den Substanzen zugesetzt sind, die den spezifischen Widerstand der Ladung auf den angemessenen oben definierten v/ert bringen, sowie leit fähigen oxydierbaren Stoffe^ vorzugsv/eise solchen mit hoher Verbrennungswärme, die zur InÜierung der Detonation befähigt sind, während sie innerhalb der Ladung, verbrennen.

Als Sekundärsprengstoffe kommen für die erfindungsgemäßen Sprengstoffmischungen insbesondere solche wie nitroglycerin, Pentaerythrittetranitrat (Pentrit), Cyclotrimethylentrinitranin (Hexogen), Trinitrotoluol (TUT), Ammoniumnitrat, Schießbaumwolle usw. in Frage.

Als Substanz zur Herabsetzung des spezifischen Widerstandes der Sprengladung in kompaktem Zustand können verschiedene feste Stoffe eingesetzt werden, die eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit zeigen und mit dem Sekundärsprengstoff verträglich sind. Von diesen Substanzen seien insbesondere Graphit, Naphthalin, verschiedene Metallsulfide oder die -letalle selbst genannt, wobei diese Metalle wohlverstanden in For» eines feinen Pulvers vorliefen müssen. Diese Aufzählung ist nicht erschöpfend.

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Die oxydierbaren leitfähigen Stoffe, die sich besonders gut zur Bildung dar erfindungsgemäßen Sprengstoffmischungen eignen, sind stark elektropositive pulverförmige -Ietalle. ilan kann namentlich mit Erfolg die Metalle der Gruppen II - V Λ des Periodensystems der Elemente oder ihre Legierungen untereinander oder mit anderen Hetallen verwenden. Besonders gut geeignet sind die Metalle Magnesium, Aluminium, Calcium, Strontium, Barium, Zirkonium, Beryllium, Antimon, Silicium, Ferrosilicium, die verschiedenen Legierungen von ilagnesium usw. Diese oxydierbaren Stoffe werden in Form von vorzugsweise sehr feinen Pulvern verwendet, beispielsweise mit einer mittleren Korngröße zx/ischen 0,01 und 1 mn.

Dia _lenge der den spezifischen Widerstand erniedrigenden Substanz an, wie der des oxydierbaren Stoffes, die dera Sprengstoff einverleibt werden, variiert nach dessen elektrischen und chemischen Eigenschaften; sie liegt gewöhnlich zwischen 1 und 20 % , bezogen auf das Gewicht der Ilischung, für jede der Zusätze; meistens finden sich beide in der Mischung in einer Ilenge von 3-10 Gew.%. Die zur Jervorrufung der Explosion erforderliche Spannung ist umso niedriger, je höher der Anteil dieser Zusätze ist.

Die erfindungsgeinäße Sprengstoffmischung ist auch so homogen wie möglich. Zur Bildung von Sprengpatronen wird sie zu einer kompakten ϊ-lasse verdichtet, von der ein Bereich zur Aufnahme der Zündelektroden bestimmt ist. Die Komprimierung erfolgt im allgemeinen unter einem Druck von 10 - 100 kg/cm

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BAD OFHGlNAL

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und vorzugsv/eise 20 - 50 kg/cn .

Nach einer oesonderen Ausführungsform der Erfindung wird nur der Teil der Patrone, der zur Aufnahme der Elektrodsn dient, aus der iliscnung des Sekundärsorengstoffes und dar den spezifischen .iiderstand herabsetzenden Substanz sowie dessen oxydieroaren Stoffes gebildet, während der liest der Patrone aus den Sekundärsprengstoff allein oeste.it.

Der Jirkungsinecnanismus des oxydierbaren lletallpulvers ähnelt dem eines äündrelais: wann zwei Kürner dieses -iatalles sich im '.Jege eines elektrischen Stromzuges jenügender Intensität oefinden, v/erden sie zu Polen, zwischen denen ein kleiner Jogen üuersoringt; diese AÖrner verbrennen sodann unter Verbrauch . les Sauerstoffes aus de.n Spzen-jstoff und rufen so die Initiierung der Detonation hervor. Es versteht sicn. jedoch, daß die Erfindung nicht auf einen besonderen ,Jirkungsmechanismus beschränkt ist.

Wie man sieht, kann die für die Detonation der erfindungsgemäßen Sprengstoffmischung anzuwendende Spannung durca die Art und die llan^a der ooen angegebenen zHisät'zre vorherbestimmt v/erden, ras Sie Festsetzung des gewünschten Sicherheitsbereiches, ermöglicht; man kann namentlich, falls gewünscht, Ladungen nersteilen, die beispielsweise nur unter 5 000 Volt, unter 10 000 Volt, unter 20 0OO Volt oder auch jedar anderen vorherbestimmten Spannung explodieren. Es genügt, der Sprengladung den geeigneten, elektrischen spezifischen Widerstand zu verleihen. So zeigt

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BAD

ko.n· a:;tcG .'entrit allein einen spezifischen Widerstand

ti

in aar Jrjienordnung von 10 Ohm «cm, v/ährcnd der Widerstand -ei Susatz von 2 % Graphitscnuppen und 5 l iagnesiumpulver, die innig in die .lasse eingearbeitet werden, auf 1 ois 1 JDO J.m.cm fcllltr und dieser Jart kann erniedrigt oder cr.iüht ./erden durch eins Verrnearung oder Verhinderung des •}ra-:aitgehaltes. Jer spezifische .liderstand d^r erfindungs-.cr.v'i jon .-:o:.v..riraiertcn -lischungen liegt ΐπι allgemeinen unter

4 3

Ij Jhrv.cra und vorzugsweise nicnt aber 10 Jlira.cni.

„ine Patrone nach dar Erfindung besteht aus einer uadung, die aus der ouan O33chrieoencn Sprengstoffaiscnung gebildet ■.;urde_# nit zwei deite cm Seite ein- oder angesetzten Elektroden, deren Jndan aus dsr Ladung aerausfünren. Vorzugs-•.'aije ainü an den äußeren Jnden der Elektroden :iittel zuni .inschlu*: von uciterdrahten vorgesehen, die von einer StromiUsillo konmen. Der instand z.;ischon dan Zlektrodan kann •..'aitgCiiänd variieren, liegt jedoch raeistens zv/iscnen etv/a U und 30 mn, insbesoniere bei 30 ran.

^ine Vorrichtung sun» Anlegen der * elektrischen Spannung an die Elektrodan der Patrone nach der Erfindung uafasst vorzugsweise einen Kondensator in Reihe äiit den Leitern, die die Pole einer Spannuncrsquelle nit dan Elektrodan der Patrona verbinden. Ein Umschalter gestattet es, bald die Stromquallen und bald die Elektroden nit den Kondensator zu verbinden.

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BADORiGlNAt

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert und dargestellt.

Die Zeichnung zeigt schematise·! die Anordnung nach dor Erfindung im Vergleich nit der einer herkömmlichen Patrone mit elektrischer Zündvorrichtung.

?ig. 1 stellt eine Patrone nach der "Jrfindung mit den Zündelektrodan dar.

!'ic. 2 zeigt eine übliche Einheit.

rig. 3 i3t dan elektrische Schema der erfindungsgemii-Csn Vorrichtung.

In Pig. 1 stellt der Zylinder 1 die Patrone dar, die aus einer kompakten Masse eines SekundL'rsorengstaffas iait eineui Gehalt von etwa 10 % Substanzen, die den spezifischen ..'iderstand erniedrigen und oxydierbare Stoffe, insbesondere "ietallpulver, gebildet wird. Bei 2 und 2' sind die Elektroden dargestellt, die in die Sprengladung eingebettet sind; sie t/erden durch Bänder oder einfach durch abisolierte Drähte aus einem Metall wie beispielsweise Kupfer oder Stahl gebildet· Die Stromleiter 3ind bei 3 und S¹ gezeigt.

In Flg. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 4 eine Patrone von bekannten Typus, die einen Sekundärsprengstoff enthält. Bei 5 ist ein herkömmlicher elektrischer Zünder gezeigt, der bekanntlich ein Zündhütchen, d.h. einen Primärsprengstoff, enthält, der in der Anordnung von Fig. 1 der Erfindung fehlt«

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Wegen der erheblichen Gefahr und auch mit Rücksicht auf die gesetzlichen Bestimmungen v/erden bei den bekannten Sprengpatronen des Typs von Fig. 2, wenn sie für starke Schüsse bestimmt sind, beispielsweise im Bergbau oder in Steinbrüchen, die Zünder 5 getrennt von Sprengpatronen 4 gelagert und in diese erst kurz vor dem Gebrauch eingebracht; im Gegensatz hierzu können die Elektroden 2, 2' in den erfindungsgemäßen Sprengpatronen 1 nach Fig. 1 innerhalb der Hasse der Sprengladung verbleiben, ohne daß die geringste Gefahr besteht, bis sie schließlich über 3, für den Schuß mit einer Quelle elektrischer Energie verbunden werden. Dies bedeutet augenscheinlich eine erhebliche Vereinfachung.

In Fig. 3 ist die Spannungsquelle 6 mit dem Unterbrecher verbunden, dessen bewegliche Platten mit dem Kondensator verbunden sind. An die gegenüberliegenden Klemmen des Unterbrechers 7 sind wiederum die Leiter 3, 3¹ angeschlossen, die jeweils zu den Elektroden 2 und 2¹ führen. So lässt sich eine schnelle Entladung, die sehr viel kräftiger ist als die bisher angewandten.Entladungen, durch Zwischenschaltung des Kondensators 8 auf die Elektroden aufbringen. Beispielsweise kann man eine Quelle 6, die eine kontinuierliche Spannung von 10 000 Volt liefert, und einen Kondensator 8 von 2 Ilikrofarat benutzen. Auf diese Weise fließt eine elektrische Energie, die beispielsweise in der Größenordnung von 100 Joule liegen kann, unter einer hohen Spannung, während die Magnetschießkästen und Kondensatorent-

- ίο -

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ladongskästen, die bisher zum Zünden von üblichen elektrischen Zündern verwendet wurden, nur eine Energie von etwa 1 bis 10 Joule unter einer Spannung in der Größenordnung von 500 Volt im allgemeinen und 2000 Volt maximal liefern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erbringt somit einen sehr bedeutenden Sicherheitsfaktor, weil die Ladungen weder unter einer technischen Wechselspannung von 220 oder 380 Volt noch unter der Spannung eines galvanischen Elementes oder einer Akkumulatorenbatterie detonieren können; sie sind in gleicher .'leiae unempfindlich gegen Induktionswirkungen eines Radiowellensenders, selbst wenn dieser stark und nahe ist, und gegen natürliche elektrostatische Entladungen; sie sind andererseits auch gegen heftige Stöße unempfindlich. Die gewöhnlich benutzten Detonatoren oder eleJttrischen Zünder sind dagegen bekanntlich gegen alle dieso Einwirkungen sehr empfindlich.

Es folgen zur Erläuterung dar Erfindung einige Ausführungsbeispiele.

Beispiel 1

72 Gewichtsteila pulverförmiges Trinitropentaerythrit werden mit 20 Gewichtsteilen geschmolzenem Trinitrotoluol umkleidet. Sodann werden 3 Teile schuppenförmiges Graphit und 5 Teile pulverförmiges Magnesium mit einer mittleren Korngröße von 0,074 mm zugesetzt, ilach guter Homogenisierung der 2Iischung wird sie auf der Presse unter 20 kg/cm Druck

-U-

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BAD

zu zylindrischen fas-tan Patronen zu je etvra 50 g verarbeitet. uie ,.'atro.ien hajen eine Höhe von 4 cm und einen Durchmesser von et'.'a 3 er.. 2.-.'i:jc".ion Z'-rci Stahl- oder Kuyforelektroden ■tanrac'it, detonieren diese Patronen unter den Einfluß der entladung eines r,iit ID 000 Volt geladenen Kondensators von 2 likrofarat.

^in-3 Patrone ähnlich der von Fig. I v/ird aus .;2 Gev/ichtstailon Pentrit und 10 Gewichtsteilen ΤΜΓ hercrastellti Λ/obei gleiche .lenken Zusätze -./Ie ini vorheriehendon jeisuiel verwendet Jordan. Die Patronen lassen sich unter den gleichen ön uie in Beispiel 1 zünden.

Beispiele 3-13

JUmIiehe Patronen ,;ie in Beispiel 1 werden aus .iischungen verschiedener Sekundärsprengstoffe mit 7 % pulverförndgen Aluminium oder riaernesiura mit einer KomgröQe nicht über 0,07 4 nun und 3 % Kohlenstoff unter einen Pre.3druck von

50 3:g/cm hergestellt. Diese Patronen v/erden dann auf ihre Detonierbarkeit mit der Vorrichtung von Pig. 3 geprüft^ wobei zylindrische Elektroden von 33 mm Durchmesser benutzt werden, deren Grundfläche jeweils gegen die beiden Grundflächen der Patrone gebracht wird.

Die nachstehende Tabelle gibt die Spannungen an, unter denen die Detonationen bewirkt wurden, und die Kapazität des Kondensators 8» und zwar für alle untersuchten Sprengstoffmischungen.

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Ίο/ i

Zusammensetzung Metall- Spannung Kapazität in

pulver in kV . Mikrofarad

3	Pentrit allem	Λ1	5,5	5
4	75% Pentrit + 25% Hexogen	hl	6	5
5	80% Pentrit + 20% Nitroglyzerin	Al	6	5
6	22% Pentrit + 78% Hexogen	Mg	3	5
7	25% Pentrit +75% TUT	!Ig	8	5
	Hexogen allein	Mg	3	5
9	30% Hexogen + 20% TUT	hl	3	5
10	Nitroglyzerin allein	Al	10	10
11	80% Nitroglyzerin + 20% 3chießbaumwo1Ie	Λ1	10	10
12	TLIT allein	hl	25	10
13	75% TUT + 25% Hexogen	ig	25	10

Beispiele 14 bis 20 · Man verfährt wie in Beispiel 3 bis 13, verwendet jedoch verschiedene .!engen von Metallpulver und oxydierbaren Stoffen.

Zusammensetzung Metallpulver Oxydans kV Mikrofarad

des 3eisoieles Nr.

14 15 16 17 13 19 20

1 09808 /n?86 _ ₁₃ _

3	2	1 Al	6 % C 8	10
3	5	% FeSi	5% Naphthalin 7	8
3	15	% Mg	1% naphthalin 4	5
4	10	% Si	2% Naphthalin 5,5	6
4	3	% Sb	1% C . a 16	12
5	4	% Zn	10% FeS2 6	5
5	2	% Her	12% C 6	6

Claims (1)

*at**tait«prüahe

1. SproftgsteffiNlaohong aus eine« Sekundarapreagstofff and wenigstens einer pulverforaigon oxydierbaren Siibstaas* dadurch acJutttnaelehaet» daa diese polvwrfdnai^e oxydier» bare uuuataas elektrisch leitend 1st und Ia der

."solchen

in eine« rteavgaaaateil vorliegt« da· diese Hlaehuay i»

«iac« Aar «in· gpanwof von «Mrtir «1« 2000 Volt erfordert, damit

ei« elektrischer Strom elaer Dichte «»!««he* 0,1 «ad 1000 λ/β»³ doroh die Hlflohua? aieit.

1. d|»rea<fstoff«l«ottimg naeu Aaepruob I₉ dadurch geKeooaeiohae* d«e «le 1« kfMpriaiierten luatand eine Spanaaag ψολ 5 000 bla So 000 Volt fOr ihre Oetooatlo* erfordert.

1· ipre«9«toffMiaeimag naea Aaayruob 1 odor 2, 4a4urcä go«· keaaaeiehoet, das der 8eJuo»da*rapreagetof£ Peataerytarittotraaltrat« OyolotriAotiiylojitriiiltraai»« Trlaitrotolaol» tfitro^lyserlftff soalo»j»auaMollo ooor/und Mmo«l««altrat (

4* SprettgatoffMiaohung naoh Anapr«oh I₀ 2 odor 3, dadurch 9«J(OiuiMiehwit₉ da» die oloktrloch loitflaigo Subotaa« ein Metall amr Cr«ppom Π - VA de« Periodaoayato— dor Vleaent·, filloiiM» Xoolooa«off_f Maphthalio oder/und ei» KiaowoBtall· odor Soanorootalloolfid lot.

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