DE1796265C3 - Einrichtung und Verfahren zum Füllen von Hohlkörpern, wie Geschossen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern, wie Geschossen, Sprengkörpern, pyrotechnische!! Körpern, mit geschmolzenen Spreng- oder Treibstoffen, bestehend aus einer stabförmigcn Heizeinrichtung, die durch einen Fülltrichter in den oberen Teil der abgefüllten Schmei/e hineinragi. in der Regel ist die stabförmige Heizeinrichtung so ausgebildet, daß sie in den oberen Teil der Füllung des Hohlkörpers hineinragt, dort während ties Erstarrens verbleibt und gegen Ende der Verfestigung der Füllung langsam in den Fülltrichter zurückgezogen wird.

Aufgabe der Erfindung ist die richtige Temperaturfiihrune während des Abkühlcns einer Spreng- oder

Treibstoffüllung, die nicht nur dafür sorgen soll, daß die

erstarrte Füllung homogen und lunkerfrei ist sondern

auch eine hohe Dichte aufweist; vor allem geht es bei der Erfindung darum, auch in dem Bereich der Füllung,

der bis zum Ende des Erstarrungsvorganges fließfähig sein soll, ein feinkristallines Gefüge und damit eine gleiche Dichte zu erzielen wie in den übrigen Bereichen.

Diese Ziele konnten mit den bisherigen Verfahren

und Einrichtungen nicht in optimaler Weise erreicht

ίο werden.

Bisher verwendete man eine stabförmige Heizeinrichtung, die in den oberen Bereich der Füllung eingeführt wurde, um die Schmelze in diesem Bereich so lange fließfähig halten zu können, bis alle übrigen Bereiche der Füllung erstarrt waren. Um dies erreichen zu können, mußte der Heizstab eine Temperatur haben, die erheblich über dem Erstarrungspunkt der Schmelze lag. Eine Spreng- oder Treibstoffschmclze bzw. -füllung ist zwar bekanntlieh kein guter Wärmeleiter, es wird aber dennoch so viel Wärme von der Umgebung des Stabes nach außen abgeführt, daß - um einen ausreichend großen Raum um den Stab herum fließfähig halten zu können — die vom Heizstab ausgehende Wärme höher sein muß, als es zum Fließfähighalten der Schmelze eigentlich erforderlich wäre. Da — insbesondere bei großkalibrigen Geschossen od. dgl. - die Erstarrung selbst beim Kühlen des gefüllten Körpers oft mehrere Stunden dauert, besteht bei höheren Stabtemperaturen die Gefahr, daß sich in diesem Bereich grobe Kristalle bilden, die Dichte der Füllung an dieser Stelle also geringer ist als im übrigen Teil der Füllung. Dies ist insbesondere beim Abfüllen von Hexogen und TNT enthaltenden Stoffen der Fall.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß die stabförmige Heizeinrichtung so ausgebildet ist, daß sie mindestens einen Teil der fließfähig zu haltenden Schmelze im gefüllten Hohlkörper in sich einschließt.

Bei diesem Prinzip wird keine nennenswerte Wärme

nach außen abgestrahlt, da zwischen dem fließfähig zu haltenden Bereich und der erstarrenden Schmelze höchstens über einen Teil des gesamten Bereiches eine direkte Verbindung besteht.

Der zumindest theoretische Idealfall in bezug auf

Wärmeabstrahlung ist bei der Ausbildung der stabförmigen Heizeinrichtung als Rohr mit Durchtrittsöffnungen für die im Rohr eingeschlossene Schmelze nach außen. Vorzugsweise ist das Rohr unten offen, so daß die Schmelze insbesondere beim langsamen Nach-oben-Ziehen leicht nach unten abfließen kann. Von Vorteil ist es ferner, wenn mindestens ein Teil der Durchtriusöffnungen als Schlitze ausgebildet sind, die parallel zur Achse des Rohres verlaufen.

Bei einer solchen Heizeinrichtung ist ein Teil der Schmelze, nämlich der Kern, praktisch völlig von der erstarrenden Masse getrennt; denn zwischen Schmelze und erstarrender Masse befindet sich einerseits der Rohrmantel und andererseits noch die unmittelbare äußere Umgebung des Rohrmantels, die ebenfalls noch fließfähig gehalten werden kann.

<>o Ein solches Prinzip läßt es zu, daU der Teil der Füllung, der während des Erstarrungsvorganges noch fließfähig gehalten werden muß. von liner Heizeinrichtung mindestens zum Teil umschlossen und die Temperatur der Heizeinrichtung so eingestellt wird, daß die (>s umschlossene Schmelze gerade noch fließfähig ist.

Ein solches Heizrohr mit Durchtrittsöffnungen für die Schmelze ist in der Praxis aber nicht überall anzuwenden; vor allem ist es — insbesondere bei

kleineren Querschnitten — schwierig, es zu reinigen.

Die Erfindung läßt sich in unterschiedlicher Weise variieren, so dall sich Heizeinriehtungen für jedes Erfordernis herstellen lassen. Schon ein Stab mit Rippen, die in die Schmelze hineinragen, bringt gegenüber den glatten Stäben des Standes der Technik Vorteile, weil zwischen den Rippen wenigstens Teile der Schmelze von mehreren Seiten her umschlossen werden, auch wenn nach außen hin eine direkte Verbindung zwischen diesen umschlossenen und fließfähig zu haltenden Teilen besteht; der unmittelbare Bereich um den Heizstab herum ist aber gegen die erstarrende Umgebung weitgehend abgeschirmt. Horizontal verlaufende Rippen würden zwar einen Teil der Schmelze zwischen sich einschließen, ein Nach-unten-Fließen der Schmelze aber verhindern oder erschweren. Vorteilhaft sind dagegen von oben nach unten verlaufende Rippen.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung aber durch ein Stabbündel verwirklichen, dessen einzelne Stabe in geringem Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie einen Kern der Schmelze /wischen sich einschließen, der durch die Stäbe von der erstarrenden Schmelze weitgehend abgeschirmt ist.

Vorzugsweise ist der Abstand der ein/einen Stäbe voneinander so zu wählen, daß 0,5 bis 2 C Temperatur unterschied zwischen dem Wärmeträger und dem Erstarrungspunkt der Schmelze ausreicht, um die zwischen den Stäben liegende Masse wenigstens im Kern des Bündels noch fließfähig zu halten.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den in den Figuren schematisch dargestellten Ausfiihrungsbeispielen der Erfindung hervor; es zeigt

Fig. 1 eine Fülleinrichtung im Längsschnitt, von der die Erfindung ausgeht,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Heizstab,

F i g. 3 einen Heizstab nach der Erfindung mit Rippen, Fi g. 4 ein Heizrohr,

F i g. 5 ein Heizbündel aus drei Stäben und

F i g. 6 ein Heizbündel aus vier Stäben.

Das in F i g. 1 zum Teil und im Längsschnitt dargestellte Geschoß 1 ist repräsentativ' für alle zu füllenden Körper. Es soll mit einer Schmelze 2 eines Spreng- oder Treibstoffes oder eines entsprechenden Stoffgemisches gefüllt werden, wobei die erstarrte Masse 20 homogen, lunkerfrei und feinkristallin sein soll.

Um dies erreichen zu können, wird in übliche:' Weise auf den zu füllenden Körper ein Fülltrichter aufgesetzt, der hier als FüHschraube 3 ausgebildet ist. und danach die Schmelze 2 eingefüllt, bis sie in der Füllschraubcntasse 32 hochsteigt. Danach wird ein sogenannter Heiztrichter 31 in die Füllschraubentasse eingesetzt, der in an sich bekannter Weise von einen! flüssigen Wärmeträger durchflossen wird; die Leitungen MO und 311 sollen dies verdeutlichen.

Danach wird der Heizstab 4 eingeführt, der durch den Füllschraubenschaft 30 hinaus in die Füllung 2 so weit hineinragt, daß genügend Schmelze in dem Bereich, in dem die Kontraktion stattfindet, fließfähig gehalten werden kann, um einerseits in der Füllung enthaltene Luft austreten zu lassen und andererseits Schmelze nachfließen kann, da die I-Tillting beim Frstarrer. bekanntlich schrumpft.

Der Stab 4 ist mit einer Zu- und Allleitung für einen flüssigen Wärmeträger versehen; er weist /i^; diesem Zweck ein inneres Rohr 40 auf, das bis bein„!u /um Stabende reicht. Mit 41 ist eine Heizeinrichtung tür den Wärmeträger bezeichnet, die beiden Rohre 410 und 411 deuten den Kreislauf an. Schließlich is> an den Stab noch ein Vibrator 5 angelegt, der dem Stab eine reversierende Bewegung mitteilt. Diese Heizeinrichtung 41 ist regelbar. Die Linien 201 geben an, wie der Erstarrungss Vorgang im Hohlkörper vor sich geht; von unten und von der Seite her bis in den Bereich 200 hinein in den der Stab 4 hineinreicht und der fließfähig gehalten werden soll.

Die F i g. 2 läßt erkennen, welcher Bereich um diesen herkömmlichen Stab 4 herum fließfähig gehalten werden kann, auch wenn die Temperatur des Wärmeträgers 41 wesentlich über dem Erstarrungspunkt der Schmelze 2 liegt. Dieser Bereich ist schraffiert und durch die Umrißlinie 42 begrenzt. Es ist erkennbar, daß nur ein

is schmaler Ringraum um den Stab herum fließfähig ist, was dadurch erklärlich ist, daß der gesamte Bereich 42 mit der erstarrenden Masse in Verbindung steht und die vom Stab 4 ausgehende Wärme verhältnismäßig rasch nach außen abwandern kann.

Dieser Nachteil wird bereits durch einen Stab 4 vermieden, welcher Rippen 43 aulweist, die — im Querschnitt gesehen — radial nach außen abstehen, von oben nach unten verlaufen und Räume 430 /w ischen sich einschließen, die nicht überall direkt mit der sich

is außerhalb der Unirißlinie 42 befindenden erstarrten Masse in Verbindung stehen; denn sie sind zu einem wesentlichen Teil, von mehreren Seiten her von Jen warmen Rippen 43 umschlossen.

Je nach Größe der Rippen 43 ist dieser Raum 4.30 verhältnismäßig groß, d. h., im oberen Teil des gefüllten Hohlkörpers kann ein verhältnismäßig breiter Bereich fließfähig gehalten werden.

Die Rippen 43 können als von einem Wärmeträger durchflossene Taschen od. dgl. ausgebildet sein; es ist

is aber auch möglich, sie massiv auszubilden und lediglich vom Stabinnern her zu beheizen.

Wird gerade dieser Stab zusätzlich noch — beispielsweise durch den Vibrator 5 — in reversierende Bewegung versetzt, so wird durch diese äußere Gestaltung

4c des Stabes innerhalb der Schmelze 2 eine verhältnismäßig intensive Reibung erzielt, die einen positiven Einfluß auf das Gefüge der Schmelze ausübt.

In F i g. 4 ist eine Ausführungsform tier Erfindung dargestellt, bei der die fließfähig zu haltende Schmelze 2 praktisch völlig von einer Heizeinrichtung eingeschlossen bzw. umgeben sein kann. Dies ist mit einem als Rohr 44 ausgebildeten Heizstab möglich, der Innenraum muß mit der Umgebung der Heizeinrichtung Verbindung haben. Dies ist zunächst dadurch möglich, daß das Rohr

so 44 nach unten offen ist, so daß disbesondere beim langsamen Nach-oben-Ziehen des Rohres die Schmelze 2 nach unten abfließen kann. !Diese einzige Verbindung kann insbesondere dann ausreichen, wenn die Temperatur der Heizeinrichtung gegenüber dem Erstarrungspunk! der Schmelze so hoch liegt, daß um den äußeren Mantel des Rohres 44 herum mit Sicherheit ein ausreichend tiefer Ringmantel fließfähigen Materials vorliegt.

Erheblich zweckdienlicher ist es aber, im Rohrmantel

ix, .,chlitze 441 vorzusehen, durch welche die Schmelze 2 mi Rohrinnern mit der au'i: ;cn Umgebung des Rohres Verbindung hat.

Schließlich ist e: m.'glich, 'wc; Rohrhalbschalen vorzusehen, die im VVil.uii ihrer i auge an mehreren

hs Stellen miteinander verbunden sind und über ihre ganze Länge den Kern der fließlähigen Schmelze gegenüber der erstarrenden Masse abschließen.

Die Beheizung des Rohrmantels kann -■■ entspre-

chend dem inneren Rohr 40 der K i g. 1 — über Taschen 440 erfolgen, durch welche ein flüssiger Wärmeträger timläuft. Es sind aber auch andere Heizungen möglich, die regulierbar sind.

So vorteilhaft diese Lösung im Hinblick auf die Temperaturführung auch ist — sie erlaubt Temperaturen von wenigen Zehntdgrad über dem Erstarrungspunkt der Schmelze — , so schwierig ist es bei kleinen Durchmessern, das Innere des Rohres zu reinigen. Denn obzwar eine besonders vorteilhafte Wirkung der Erfindung darin besteht, daß das Gefüge der Schmelze sehr feinkristallin wird und die Temperatur sehr exakt ist, so setzen sich mit der Zeit auch an diesem Rohr Ablagerungen fest, die beseitigt werden müssen. Der im Bereich dieses Rohres 44 vorhandene Raum mit fließfähiger Schmelze ist übrigens besonders groß, weil die Schmelze auch außerhalb des Rohrmantels — wenngleich nur als schmaler Ringmantcl — fließfähig bleibt.

Eine Kombination zwischen den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 ist übrigens möglich und wird bei großkalibrigen Geschossen einen Kern fließfähig halten, der einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist.

Bei ilen Auslührungsheispielen der I ι g. !> und b sind

wieder einlache Stäbe verwendet worden, die mit 45 bezeichnet sind·, der von diesen Stäben 45 eingeschlos-

S sene Raum isi mit 450 bezeichnet, die diesen Raum begrenzende I 'mrißlinie mit 42.

Ks ist erkennbar, daß tier Kein des Raumes 45(1 praktisch gau/ von 1 leizsläben umschlossen ist, und dal.¹ nur ein kleiner Teil der Schmelze 2 mit der erstarrenden

ίο Masse in direkter Verbindung .steht. Nicht cinge/eichnci ist der Riugmantcl fließfähiger Schmelze, der sich ar den außenliegendcn Manteltcilcn der Stäbe 45 bildet. |c nachdem, wie groß der Temperaturunterschied zwischen der fließfähig zu haltenden und der erstarrender Schmelze ist, kann dieser äußere Ringmantel sehi schmal sein, so daß er gerade ausreicht, um z.i vermeiden, daß sich Schmelze an den Außenieilcn dci Stäbe 45 festsetzt.

Die Stäbe 45 sind vorzugsweise zu einem Stabbündc zusammengefaßt. Die Stäbe können abnehmbar sein Die Rütteleinrichtung ist vorzugsweise dem ganzei Stabbündel zuzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern, wie Geschossen, Sprengkörpern, mit geschmolzenem Spreng- oder Treibstoff, bestehend aus einer stabförmig ausgebildeten Heizeinrichtung, die über einen Fülltrichter in den oberen Teil der Füllung hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dall die stabförmige Heizeinrichtung so ausgebildet ist, daß sie mindestens einen Teil der fließfähig zu haltenden Schmelze im gefüllten Hohlkörper in sich einschließt.

2. Stabförmige Heizeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel mit Rippen versehen ist, die vorzugsweise — im Querschnitt gesehen — radial angeordnet sind.

3. Stabförmige Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab als Rohr ausgebildet isi und daß das Rohr Durchtrittsöffnungen für die Schmelze als Verbindung nach außen aufweist.

4. Stabförmige Heizeinrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr nach unten offen ist.

5. Stablörmige Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Stabe in geringem Abstand voneinander als Stabbündel angeordnet sind.

6. Stabförmige Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Stäbe mit einer umlaufenden Flüssigkeitsheizung versehen ist.

7. Stabförmige Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis b. dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder jedes Stabbündel mit einer Rütteleinrichtung versehen ist.

8. Verfahren zum Fließlähighalten des oberen Teils einer als Schmelze in einen Hohlkörper eingefüllten Spreng- oder Treibstoffüllung während des Erstarrungsvorganges mittels einer oder mehrerer Einrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Füllung, der während des Erstamingsvorganges noch fließfähig gehalten werden muß, von einer Heizeinrichtung mindestens zum Teil umschlossen und die Temperatur der Heizeinrichtung so eingestellt wird, daß die umschlossene Schmelze gerade noch fließfähig ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Temperatur beheizt wird, die höchstens etwa 2 bis 0,5 C über dem Erstarrungspunkt der Schmelze liegt.