DE1646337C1

DE1646337C1 - Detonator

Info

Publication number: DE1646337C1
Application number: DE19671646337
Authority: DE
Inventors: Ernst Kauder
Original assignee: Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Current assignee: Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Priority date: 1967-05-30
Filing date: 1967-05-30
Publication date: 1973-07-05

Description

3 4

Detonatoren gemäß der Erfindung sind Vorzugs- Verteilungen von Sekundär sprengstoff en unter Verweise so aufgebaut, daß die freie Fläche des im Wendung von Nitropenta beispielhaft erläutert. Hohlkörper befindlichen Sprengstoffes mit der Ti " " 1 1 Hauptmenge des Sprengstoffes der Zündeinrich- .Beispiel 1 tung, die von einer Zünderhülse umschlossen ist, 5 Ein übliches Mahlgefäß aus Porzellan von 11 engen Kontakt hat. Zweckmäßig liegt die Spalt- Volumen wird mit etwa 0,61 Porzellankugeln von breite des Polkörpers zwischen 20 und einigen etwa 10 mm Durchmesser, 250 cm³ destilliertem 100 μ. In konstruktiver Hinsicht ist die Ausbildung Wasser und 300 g reinem Nitropenta in einem vorteilhaft so getroffen, daß der Polkörper als Korngrößenbereich zwischen etwa 150 und etwa Zylinder ausgebildet ist, welcher eine Elektrode io 600 μπι beschickt. Nach einstündigem Mahlen auf bildet und in einer Bohrung an einem Ende unter einer Schwingmühle wird die Nitropenta-Suspen-Zwischenlage einer den Spalt ausfüllenden Isolier- sion herausgespült, filtriert und getrocknet. Eine schicht konzentrisch die Mittelelektrode trägt, und mikroskopische Teilchengrößenanalyse bei Verdaß das andere Ende des Zylinders einen Hohlraum messung des Teilchendurchmessers nach Martin aufweist und so den den Sekundärsprengstoff ent- 15 (Flächenhalbierende) liefert folgende Kennzahlen:

haltenden Hohlkörper bildet. Vorzugsweise umgibt kleinste Teilchen 0,8 μηι

eine Detonatorhülse auch den Polkörper seitlich. o-_rößte Teilchen 160 um

Detonatoren gemäß der Erfindung haben den ^ö

wesentlichen Vorteil, daß sie mit hochbrisanten Bei graphischer Darstellung der Meßwerte im reinen Sekundärsprengstoffen ohne Beimengungen 20 Wahrscheinlichkeitsnetz ergibt sich zwischen 5 und

anderer Stoffe, ohne Verwendung von Initial- 95% der Charge eine logarithmische Normalvertei-

sprengstoff und ohne besondere Primärladungen lung; die Koordinatenwerte des Anfangs- und

oder sonstige Zündgemische auskommen und den- Endpunktes dieser Kurve werden durch folgende

noch direkt durch Zufuhr elektrischer Energie Häufigkeitssummen in Prozent der Gesamtzahl reproduzierbar innerhalb sehr kurzer Ansprech- 25 der Teilchen als Funktion der Teilchengröße in μπι

zeiten (etwa 10~⁵ s) zündbar sind. Besonders ge- festgelegt:

eignete hochbrisante Sekundärsprengstoffe sind 5 % 13 um

Nitropenta (Pentaerythrittetranitrat) oder Hexo- 95o/ 26um

gen (Cyclotrimethylentrinitramin). Durch die besondere Form seines Polkörpers und durch den 30 Es sind also 5% der Teilchen kleiner als 1,3 μηι

in den Zünder mit hoher, jedoch abgestufter Lade- und 95% der Teilchen kleiner als 26 μηι.

dichte eingebrachten Sekundärsprengstoff können _TT. , . ,

Detonatoren gemäß der Erfindung durch die Ent- ^Hieraus ^rechnet sich eme

ladung eines auf 200 V aufgeladenen Kondensators häufigste Teilchengröße von .. 2,7 μπι

von 2 μΊ? in Ansprechzeiten von etwa 20 μβ ge- 35 mittlere Teilchengröße von .. 8,7 μηι

zündet werden. Selbst mit geringerer elektrischer spezifische Oberfläche von ... 463 cm²/g

Energie von etwa 0,2 mWs konnte bei Verwen- .

dung von Kondensatoren geringerer Kapazität eine Beispiel

einwandfreie Zündung erreicht werden. Je geringer Wenn der Sprengstoff in dem unter Beispiel 1 die Zündenergie wird, um so größer werden jedoch 40 erwähnten Mahlgefäß 5 Stunden auf der Schwing-

die Streuungen in den Zündeigenschaften, bis mühle gemahlen wird, erhält man ein Nitropenta

schließlich beim Erreichen ' eines bestimmten mit folgenden Kennzahlen:

Schwellenwertes eine Zündung nicht mehr erfolgt. kleinste Teilchen 0 4 um

Die Erfindung verwendet also die hochbrisanten o-_rößte Teilchen 45 μηι

Sekundärsprengstoffe in einer solchen Teilchen-' 45 ^&

größe, Teilchengrößenverteilung und Korngrößen- Bei graphischer Darstellung der Meßwerte im

abstufung, daß sie der direkten Zündung im Deto- Wahrscheinlichkeitsnetz ergibt sich zwischen 5 und

nator ohne Initialsprengstoff eine besonders geeig- 95% der Charge eine logarithmische Normalvertei-

nete physikalische Beschaffenheit bieten. lung; die Koordinatenwerte des Anfangs- und

Auf diese Weise erreicht die Erfindung eine 50 Endpunktes dieser Kurve werden durch folgende

erhöhte Zündwilligkeit des Sekundärsprengstoffes, Häufigkeitssummen in Prozent der Gesamtzahl

insbesondere bei seiner Zündung mit verringerter der Teilchen als Funktion der Teilchengröße in μπι

Zündspannung. Dabei kann die Zündwilligkeit festgelegt:

durch Anpassung der Ladedichte an die Zünd- c<w 0 62 um

bedingungen weiter erhöht werden. 55 95«/ 12' m

Die gewünschte Feinkörnigkeit kann erfindungs-

gemäß dadurch erreicht werden, daß handeis- Hieraus errechnet sich eine

üblicher, kristalliner, reiner Sekundärsprengstoff häufigste Teilchengröße von .. 1,2 μπι

m wäßriger Aufschlämmung mit Mahlkugeln aus ^^ τ^^β« von .. 4,0 μπι

Porzellan auf einer Schwingmuhle so lange ge- 60 _spezifisclle Oberfläche von ... 1912 cm²/g

mahlen wird, bis seme 1 eilchen die gewünschte

Korngröße bzw. spezifische Oberfläche haben und Die gemäß Beispiel 1 oder 2 hergestellten äußerst

vorzugsweise zumindest 90% aller Teilchen in feinkörnigen Sekundärsprengstoff pulver gewähr-

logarithmischer Normalverteilung vorliegen. Die leisten durch ihre große spezifische Oberfläche

Verteilung der ersten und letzten 5% der Charge 65 einen schnelleren Reaktionsablauf und erlauben

kann Streuungen aufweisen. niedrigere Zündenergien als gröbere Teilchen.

Nachstehend wird die Herstellung von zwei Nachfolgend ist der räumliche Aufbau von Zün-

geeigneten und erfindungsgemäßen Teilchengrößen- dem gemäß der Erfindung an Hand der ein Aus-

führungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Polkörper eines Zünders gemäß der Erfindung im Axialschnitt;

Fig. 2 zeigt den fertigen Zünder im Axialschnitt.

Der Polkörper besteht aus einem äußeren Stahlzylinder 1, der als Masseelektrade dient und in einer Bohrung die Mittelelektrode 2 enthält, die mittels des Isolierstoffes 3 gegen die Masseelektrode isoliert ist. Der nichtleitende Ringspalt 6 am Boden 5 des Hohlraumes 4 ist mittels der dünnen, beispielsweise aufgedampften elektrisch leitenden Schicht 8 überbrückt.

In den von der Wand 7 umgebenen Hohlraum 4 werden die in den Beispielen beschriebenen feinkörnigen Sekundärsprengstoffpujver 10 in einem oder mehreren Arbeitsgängep mit Preßdrucken zwischen 2 · 10³ und 10* kp/cm² so eingepreßt, daß der Sprengstoff an seiner Berührungsfläche mit der zumindest halbleitendep Schicht 8 "eine bestimmte Ladedichte hat, die mit zunehmendem Abstand von der zumindest halbleitenden Schicht 8 bis zur Fläche Q zunimmt..Der so gefüllte Polkörper wird dann in die entsprechend init Nitropenta gefüllte Hülse 11 eingepreßt.

Es ist gemäß der Erfindung auch möglich, den Hohlraum 4 des Polkörpers in unterschiedlichen Anteilen mit verschiedenen feinkörnigen Sekundärsprengstoffpulyerrj. zu füllen, beispielsweise zunächst zur Hälfte, ap der zumindest halbleitenden Schicht 8, mit einem Sprepgstoff gemäß Beispiel 2

JS und zur anderen Hälfte, bis zur Fläche 9, mit einem Sprengstoff gemäß Beispjel 1. Auf diese Weise kann man Zünder herstellen, deren Sekundärsprengstoffladung vom Ort der Zündung, an der zumindest halblei|:enden Schicht ß, bis zur Hauptmenge des Sprengstoffes 10, nicht nur eine kontinuierlich oder in Stufen ansteigende Ladedichte aufweist, sondern bei denen außerdem gleichzeitig die Qrpße der Sprengstpfftpilchen in Stufen zunimmt· Es kpnnen hierfür je nach den Anforderun-

gen auch ander? als ffie in den Beispielen 1 und 2 erwähnten TeHchengrößenbereiphe und Korngrö.ßenabstufungen gewah.lt werden.

ifierzu 1 glatt Zeichnungen

Claims

im Boden eines Innenhütchens in in letzterem an- j τ\λ*·ι · 1 ι-· geordnetes Manmtnexanitrat, an dessen freier

1. Detonator zum unmittelbaren elektrischen Oberfläche ein den Rest der Kapsel füllender Zünden von Sekundärsprengstoffen mit einem Sekundärsprengstoff anliegt.

Spaltpolkörper, dessen Spalt von einer dünnen, 5 Die bei solchen Anordnungen verwendeten und

zumindest halbleitenden Schicht überbrückt geeigneten Spaltzünder bestehen in der Regel aus

wird, wobei vor der Schichtseite des Spaltpol- einem feinen Isolierstreifen, der an beiden Seiten

körpers ein Sekundärsprengstoff gelagert ist, mit die Elektroden 1 bildenden Metallschichten,

dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Elek- wie z.-B. Staniol, bedeckt ist. Die eine Stirnseite

trode des zwei konzentrisch ineinander ange- 10 ist dann mit einer Halbleiterschicht oder einem

ordnete Elektroden aufweisenden Spaltpol- anderen Material überzogen. An die beiden Elek-

körpers einen einseitig offenen Hohlkörper troden 1 schließen dann die spannungszuführenden

bildend vorgezogen ist, dessen Seitenwandung Drähte an.

den im Hohlkörper befindlichen Sekundär- Diese Konstruktion benötigt eine relativ große sprengstoff verdämmt, und daß zumindest der 15 Ansprechzeit, da der Stromweg von einer Elekan der halbleitenden Schicht anliegende Teil trode zur anderen nicht genau definiert ist und des Sekundärsprengstoffes eine Korngrößen- darüber hinaus Ungleichmäßigkeiten in der Sprengverteilung aufweist, welche spezifischen Ober- Stoffmischung wesentliche Streuungen in die Anflächen innerhalb eines Bereiches zwischen 300 Sprechzeit bringen. Schließlich ist die Fertigung und 10 000 cm²/g entspricht. 20 mit den beiden genau auf Abstand zu haltenden

2. Detonator nach Anspruch 1, dadurch ge- spitzen Zündelektroden aufwendig,
kennzeichnet, daß die spezifische Oberfläche Bei einer derartigen Konstruktion tritt auch zwischen 400 und 4000 cm²/g liegt. keinerlei Verdammung der Sprengladung auf. So-

3. Detonator nach Anspruch 2, dadurch ge- wohl das Innenhütchen als auch das Außenhütchen kennzeichnet, daß die spezifische Oberfläche 25 bestehen aus weichem, wenige zehntel Millimeter zwischen 1000 und 2000 cm²/g liegt. starkem Aluminium oder Kupfer. Dieses muß von

Hause aus weich sein, da derartige Hütchen und

Sprengkapselhüisen normalerweise im Fließpreßverfahren gefertigt werden. Diese weichen Hülsen -

Die Erfindung betrifft einen Detonator zum un- 30 können keine Verdämmungswirkung ausüben,
mittelbaren elektrischen Zünden von Sekundär- Gegenüber diesem Stand der Technik schafft die

sprengstoffen mit einem Spaltpolkörper, dessen Erfindung erstmalig einen Detonator der eingangs Spalt von einer dünnen, zumindest halbieitenden umrissenen Art, der sicher und gleichmäßig repro-Schicht überbrückt wird, wobei vor der Schicht- duzierbar auch bei geringem elektrischem Zündseite des Spaltpolkörpers ein Sekundärsprengstoff 35 aufwand anspricht und einfach in der Hergelagert ist. stellung ist.

Derartige Detonatoren sind aus dem Aufsatz Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,

»Moderne elektrische Detonatoren«, von Frei- daß die äußere Elektrode des zwei konzentrisch waid, bekannt, der in den »Wehrtechnischen ineinander angeordnete Elektroden aufweisenden Monatsheften«, 1966, Heft 11, abgedruckt ist. Mit 4° Spaltpolkörpers einen einseitig offenen Hohlkörper den dort abgehandelten elektrischen Detonatoren bildend vorgezogen ist, dessen Seitenwandung den ist jedoch ein sicheres schnelles und immer gleich- im Hohlkörper befindlichen Sekundärsprengstoff mäßiges Ansprechen bei geringem elektrischem verdämmt, und daß zumindest der an der halb-Zündenergieaufwand nicht möglich. So heißt es im leitenden Schicht anliegende Teil des Sekundär-Aufsatz von Fre'iwald ausdrücklich, daß zur 45 Sprengstoffes eine Korngrößenverteilung aufweist, Zündung mit sehr kurzen Reaktionszeiten bei der- welche spezifischen Oberflächen innerhalb eines artigen Detonatoren nun eine beträchtlich höhere Bereiches zwischen 300 und 10 000 cm²/g entEnergie notwendig sei. Es wird zwar darauf ein- spricht. Durch die gewählte Korngrößenverteilung gegangen, daß die Korngröße, die Ladedichte und erhält der Sekundärsprengstoff eine besonders hohe der Einschluß derselben von wesentlicher Bedeutung 50 Zündwilligkeit, die durch die Verdammung noch sind; irgendwelche technische Lehren in bezug auf weiter erhöht wird,
diese Angaben sind jedoch nicht enthalten. Zum Stand der Technik ist noch darauf hinzu-

Die französische Patentschrift 1406 012 be- weisen, daß aus der deutschen Auslegeschrift schreibt einen Funkenzünder mit Initialsprengstoff, 1 225 816 ein Detonator bekannt ist, bei dem die nicht jedoch das unmittelbare elektrische Zünden 55 verhältnismäßig starkwandig dargestellte zylineines Sekundärsprengstoffes. drische Außenelektrode ebenfalls eine gewisse Ver-

Die französische Patentschrift gibt eine Korn- dämmung bewirken kann, und darüber hinaus auch größe für den Sekündärsprengstoff, der von einem ein rotationssymmetrischer Spaltpolkörper verwen-Primärsprengstoff gezündet werden soll, mit 50 det wird, wie ihn die Erfindung ebenfalls verwenbis 75 ,um an. Diese Angaben sind jedoch völlig 60 det. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wird unzureichend, solange die Korngrößenhäufigkeits- jedoch nach der deutschen Auslegeschrift 1 125 816 verteilung nicht erwähnt wird. durch den Zündstrom kein Sekundärsprengstoff,

Ferner sind aus der deutschen Auslegeschrift sondern ein Initialsprengstoff konventioneller Art 1 072 170 und einem Prospekt von deren An- gezündet. Bei einem Initialsprengstoff ist eine Vermelderin Sprengkapseln bekannt, deren Boden 65 dämmung nicht erforderlich; daher wird der Facheine Durchbrechung aufweist, durch welche die mann, der die vorliegende Erfindung nicht kennt, Stromanschlüsse zweier Zündelektroden ragen. Die dieser Entgegenhaltung nicht die technische Lehre Elektroden ragen dabei durch eine Unterbrechung entnehmen, daß eine Verdammung erfolgen soll.