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Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von mit Rippen versehenen
Bewehrungseisen -Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels
denen mit Rippen versehene Bewehrungseisen miteinander verbunden werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein an der
Baustelle in einfacher Weise ausführbares Verfahren und zur Ausführung dieses Verfahrens
geeignete Vorrichtungen aufzuzeigen, mittels denen eine die Enden von zwei gerippten
Bewehrungseisen umgebende Hülse so verformt werden kann, daß sie teilweise in die
zwischen den Rippen an der Oberfläche der Eisen vorhandene Vertiefungen eintritt
und dadurch die Eisen unverrückbar miteinander verbindet.
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Gemäß der Erfindung wird dies durch ein Verfahren
erreicht,
bei dem die Enden von zwei Bewehrungseisen von einer aus einem Material hoher Festigkeit
bestehenden Hülse umschlossen werden, daß diese Hülse von einer Sprengstoffschicht
umgeben wird, die eine zum plastischen Verformen der Hülse und zum engen Anlegen
der Hülse an die Rippen und an die zwischen diesen Rippen liegenden Flächen ausreichende
Explosionsenergie entwickelt; daß die Sprengstoffschicht von einer die Explosion
eindämendcn und das Explosionsgeräusch vermindernden Schicht umgeben wird, die aus
bei der Explosion desintegriertem Material besteht; und daß die Sprengstoffschicht
zur Explosion gebracht wird, um den Hülsenabschnitt mit dem Bewehrungseisen zu verbinden.
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Vorzugsweise wird die durch die Explosion desintegrierte Schicht von
einem Schutzgehäuse umgeben, das nach der Herstellung der Verbindung von dieser
getrennt wird.
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Die zur Ausführung des Verfahrens dienende Vorrichtung besteht aus
einer kraftübertragenden Hülse mit einem das Ende des Bewehrungseisens aufnehmenden
Abschnitt; einer die Hülse umgebenden Sprengstoffschicht und einer die Sprengstoffschicht
umgebenden Schicht aus bei der Explosion der Sprengstoffschicht desintegriertem
Material.
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Die durch die Explosion desintegrierte Schickt
weist
vorzugsweise einen aus Eisenmetall bestehenden Hohlkörper und eine diesen umgebende
Hülle aus die Explosion dämpfendem Material auf.
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Vorzugsweise bilden die Hülse, die Sprengstoffschicht und die durch
die Explosion desintegrierte Materialschicht eine in das Schutzgehäuse einsetzbare
Einheit.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen von zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeigneten Vorrichtungen anhand der Zeichnung beschrieben.
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In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine Seitenansicht einer gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Verbindung, von der ein Teil weggebrochen ist; Fig. 2 ein
Längsschnitt durch die zur Herstellung der Verbindung erforderlichen Vorrichtungen;
Fig. 3 ein Querschnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2, aus dem ersichtlich ist,
wie die untere Bewehrungsstange beim Einsetzen in das Gehäuse gehalten wird; Fig.
4 eine Explosivdarstellung des Gehäuses, innerhalb dem der Explosionsvorgang vor
sich geht; Fig. 5 ein Querschnitt gemäß der Linie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 eine in
größerem Maßstab gezeigte Schnittansicht durch einen Teil
einer
Sprengladung, die aus einer Mischung von Metallpulver und Sprengstoff besteht; und
Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht einer Sprengladungsanordnung, bei der der
die Ladung umgebende Metallzylinder weggelassen ist.
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Die in den Figuren dargestelle Anordnung wird zum festen Verbinden
von im Eisenbetonbau verwendeten, stangenförmigen Bewehrungseisen verwendet. Die
in Fig. 1 dargestellten Bewehrungsstangen 10 und 11, die an ihrem Umfang mit in
den Beton einfassenden Rippen 12 und 13 versehen sind, werden, mit ihren Enden aneinander
stoßend, in eine deformierbare zylindrische Hülse 14 aus Stahl eingeführt. Durch
Explosion wird die Hülse 14 an die Stangen so angedrückt bzw. angeschmiedet, daß
sie auch an den zwischen den Rippen 12, 13 der Stangen liegenden Flächen anliegt
und dadurch eine die Stangen sicher zusammenhaltende Verbindung bildet.
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Die zur Herstellung der Verbindung zwischen den Endabschnitten der
Bewehrungsstangen 10 und 11 dienende Anordnung ist in Fig. 2 - 5 gezeigt. Zu ihr
gehört ein längliches zylindrisches Gehäuse 16 aus wärmebehandeltem Werkzeugstahl.
Das Gei#äus*#, das als Schutzschild dient, weist einen Ltingsspalt 17 auf, in den
ein Abdeckglied 18 (Fig. 4) einfaßt, dessen Innenseite 19 mit der Innenseite 20
des Gehäuses 16 fluchtet. Das Abdeckglied 18 hat äußere
Längsflansche
22, 23, die auf an der Außenseite des Gehäuses vorgesehenen Flächen 24, 25 aufliegen.
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Aus diesen Flächen vorstehende Stiftschrauben 26 durchdringen Öffnungen
27, 28 in den Flanschen 22, 23 des Abdeckglieds, das durch auf die Stiftschrauben
aufgeschraubte Muttern 29 lösbar am Gehäuse 16 gehalten wird. Als Muttern 29 werden
vorzugsweise Flügelmuttern verwendet, um das schnelle Ein- und Ausbauen des Abdeckglieds
zu erleichtern.
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Die Enden des Gehäuses 16 können durch zweiteilige, kreisrunde, scheibenförmige
Verschlußstopfen 31, 32 verschlossen werden, die am Gehäuse mittels Bajonettverbindungen
festlegbar sind. Die Bajollettverbindungen bestehen aus kurzen, aus den Scheiben
radial vorspringenden Stiften 33, 34 und an den Enden des Gehäuses an dessen Innenwand
angeordneten Bajonettschlitzen. Die Stifte 33 des oberen Stopfens 31 und die am
oberen Ende der Innenseite 20 des Gehäuses vorgesehenen Schlitze 35 sind in Fig.
4 gezeigt. Ähnliche Schlitze sind am unteren Ende der Innenseite 20 für die am unteren
Stopfen 32 angeordneten Stifte 34 vorgesehen. In der oberen Wand des oberen Stopfens
31 sind Ausnehmungen 36 angeordnet, in die Teile eines nichtgezeigten Werlczeugs
eingreifen können, mittels dem der Stopfen relativ zum Gehäuse 16 gedreht werden
kann. Entsprechende in der Zeichnung nicht gezeigte Ausnehmungen sind am unteren
Stopfen 32 vorgesehen. Die Verschlußstopfen 71, 32 sind in Durchmesserrichtung in
zwei
scharnierartig verbundene Abschnitte unterteilt.
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Die radialen Kanten der beiden Abschnitte 38, 39 des oberen Verschlußstopfens
31 sind derart abgestuft, daß an einem Ende der Kante des Abschnitts 38 ein kurzer
oberer Flansch 40 und am anderen Ende dieser Kante ein kurzer unterer Flansch 41
gebildet wird. In der gleichen Weise sind am anderen Abschnitt 39 des oberen Verschlußstopfens
31 ein oberer bzw. ein unterer Flansch 42 bzw. 43 vorgesehen. Die sich im geschlossenen
Zustand des Stopfens 31 überlappenden Flansche 41 und 262 sind mit fluchtenden Bohrungen
44, 45 für einen Scharnierstift 46 versehen. Die radialen Kanten der Abschnitte
38, 39 sind zwischen ihren Enden mit Ausnehmungen versehen, die im geschlossenen
Zustand des Stopfens,in dem sich die Flansche 40 und 43 überlappen, eine kreisCörmige
mittlere Öffnung 51 bilden, in die die Stange 10 oder 11 einfassen kann. Der Stopfen
31 läßt sich, wenn seine beiden Abschnitte um den Scliarnierstift auseinander geschwenkt
sind, von der Seite aus um die Stange herumlegen oder von der Stange abnehmen.
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Der untere Verschlutopfen 32 ist in ähnlicher Weise ausgebildet. Er
besteht aus zwei um den Scharnierstift 50 schwenkbaren Abschnitten 48, 49 und weist
im geschlossenen Zustand eine mittlere Durchlaßöffnung 51 auf.
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Wenn zwei Stangen miteinander verbunden werden sollen, wird eine palcetförmige
Sprengladung 52 in
das Gehäuse 16 eingesetzt. Diese Sprengladung
weist eine äußere verhältnismäßig dicke zylindrische Hülle 53, die oben offen und
unten einen radial nach innen gerichteten Flansch 54 mit einer mittleren Öffnung
55 auf. Die Hülle 53 kann aus verschiedenem Naterial, wie Holz; Spanholz; durch
eine Bindemittel zusammengehaltenes Sägemehl; Papier, beispielsweise durch ein Bindemittel
zusamnzengehaltene alte Zeitungen, Pappe; Porenbeton oder jedem anderen eine Explosion
dämpfenden Material bestehen.
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Innerhalb der Dämpfungshülle 53 ist ein dünner Metallzylinder 56 vorgesehen,
der einen unteren Innenflansch 57 aufweist, der am Flansch 54 der Hülle anliegt.
Der Zylinder 56 besteht aus Eisenmetall, beispielsweise weichem Stahl oder Gußeisen.
Der Innenflansch 57, der eine mittlere Öffnung 58 umgibt, hat an seinem außen liegenden
Ende eine größere Dicke, so daß dort eine nach oben weisende Ringschulter 59 (Fig.
6) gebildet wird. Das obere Ende des Zylinders 56 ist offen und liegt etwas unterhalb
des oberen Endes der Dämpfungshülle 53.
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Die die Verbindung zwischen den beiden gerippten Bewehrungsstangen
10, 11 bewirkende, und nach der Verbindung die Belastungen dieser Stangen übertragende
Hülse 14 hat vor der Explosion die Form eines an beiden Enden offenen Zylinders
und ist in die paketförmige Sprengladung eingepaßt, wobei
ihr unteres
Ende innerhalb der Ringschulter 59 auf dem Innenflansch 57 des Zylinders 56 aufliegt.
Zwischen der Hülse 14 und dem Zylinder 56 ist also ein ringförmiger Raum vorhanden.
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In diesem zwischen den Teilen 14 und 56 vorhandenen Ringraum befindet
sich eine rohrförmige Sprengstoffschicht 61. Der Sprengstoff ist ein Sprengstoff
von sekundärer Brisanz, d.h. ein Sprengstoff mit einer Fortpflanzungs- bzw. Zerfallgeschwindigkeit
von 5-8 mm/#ikrosekunde.
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Ein Zündsatz 62 erstreckt sich von einer Sprengkapsel 63 aus zum oberen
Ende der Sprengstoffschicht. Die Sprengkapsel ist über LeitunGen mit der Batterie
einer üblichen, nicht gezeigten Zündmaschine verbunden. Die Sprengkapsel 63 kann
durch eine im oberen Verschlußstopfen 31 vorgesehene axiale Öffnung 65 eingesetzt
werden.
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Bei der beschriebenen husführungsform wird bei der Ausführung des
Verfahrens zunächst der untere Verschlußstopfen 32 am unteren Ende des Gehäuses
16 angebracht und dann die aus den Teilen 14, 61, 56, 53 bestehende paketförmige
Sprengla-' dung 52 von oben in das Gehäuse soweit eingeführt, bis die Außenfläche
des Flansches 54 am unteren Stopfen 32 anliegt. Darauf wird die Stange 10, deren
Ende flach abgeschnitten ist, in das Gehäuse 16 von unten durch die Öffnungen 51,
53, 58 soweit eingeführt, daß ihr Ende 66 in der Mitte der
Hülse
14 liegt. Mittels einer Markierung 67, die vom Ende 66 der Stange 10 in einem Abstand
angeordnet ist, der dem zwischen der Außenfläche des Stopfens 32 und der Mitte der
Hülse 14 vorhandenen Abstand entspricht, kann man kontrollieren, ob die Stange richtig
in das Gehäuse eingeführt ist.
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Das Einführen der Stange in das Gehäuse wird am besten mittels einer
Zange 71 bewirkt, deren Backen 69 und 70 an die Stange angelegt werden.
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Die Backen 69 bzw. 70 sind vorzugsweise niht von üblicher Bauart sondern
bestehen ats einem Winkeleisen bzw. einem Rundstahlstück und sind am Mechanismus
der Zange angeschweißt. Sie werden in Ausrichtung mit der Markierung 67 an die Stange
angelegt, die dann soweit in das Gehäuse 16 eingeschoben wird, bis die Kanten der
Backen am Stopfen 32 anliegen.
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Wenn das Ende der Stange 10 richtig in der Sprengladung 52 angeordnet
ist, wird die Stange 11 in das andere Ende des Gehäuses so weit eingeführt, bis
ihr ebenfalls flach zugeschnittenes Ende 72 am Ende 66 der Stange anliegt. Anschließend
wird der Stopfen 31 um die Stange 11 herumgelegt und durch Einführen seiner Stifte
33 in die am oberen Gehäuseende vorgesehenen Bajonettschlitze 35 am Gehäuse festgelegt.
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Die Zündung der Sprengladung wird dann veranlaßt.
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Bei der Explosion wird die Hülse 14 durch den direkt gegen sie wirkenden
Explosionsdruck an die aneinanderliegenden Endabschnitte der Utangen 10, 11 angedrückt,
wobei sie sich plastisch deformiert und sich an die zwischen den Rippen 12 und 13
lie-genden Stangenflächen anlegt. Wenn die Endabschnitte der Stangen vor dem Herstellen
der Verbindung von Hammerschlag befreit worden sind, läßt sich bei richtiger Auswahl
des Sprengstoffs eine wellenförmige Oberflächenverzahnung zwischen Hülse und Stangen
erreichen (Fig. 1), was zu einer sehr festen Verbindung führt. Die Explosion wird
durch den Zylinder 56 nach außen abgedämmt oder abgesperrt, während die Dämpfungshülle
53 zum Schutz des Gehäuses 16 dient.
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Nach der Explosion is die Verbindung fertiggestellt. Die miteinander
verbundenen Stangen miissen dann aus dem Gehäuse 16 entfernt werden. Hierzu wird
zuerst einer der Verschlußstopfen entfernt und dann das Gehäuse in Längsrichtung
bewegt, oder es werden beide Stopfen und das Abdeckglied 15 ausgebaut und darauf
die Stangenverbindung seitlich aus dem Gehause entfernt. Bei der Explosion wird
das Dämpfungsmaterial zerrissen und der Netallzylinder 56 zerbröckelt, so daß sich
die Überreste von der Verbindung ohne weiteres trennen lassen. Ein Zylinder aus
Gußeisen ist besonders geeignet, da er nicht nur die Explosion abdämmt,
sondern
dabei auch zu Pulver zerfällt und daher beim Ausbauen des Gehäuses von der Stangenverbindung
abfällt.
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Der Netallzylinder 56 beschränkt die Explosion auf den die Verbindung
umgebenden Bereich sowohl durch seine Trägheit als auch durch seine Festigkeit.
Als ruhender Körper, der zur Abführung der Explosionsgase nach außen verdrängt werden
muß, wirkt seine Trägheit den nach außen gerichteten Explosionskräften entgegen,
während das den Zylinder bildende Material einer Verformung zunächst widersteht.
Der gesamte, auf die Hülse 14 einwirkende Impuls ist eine Funktion des erzeugten
Drucks und der Zeit, während welcher der Druck wirksam ist. Das Vorhandensein des
die Sprengstoffschicht 61 umgebenden Zylinders 56 verzögert die Expansion der Gase
auf den Umgebungsdruck und erhöht dadurch die Zeit, während welcher der Explosionsdruck
auf die Hülse 14 einwirken kann.
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Dies hat zur Folge, daß weniger Sprengstoff benötigt wird, als ohne
Vorhandensein des Zylinders 56 erforderlich sein würde, was die Sicherheit d-er
Vorrichtung erhöht. Weniger Sprengstoff führt auch zur Verringerung des Explosionsgeräusches.
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Die Festigkeit der fertiggestellten Verbindung läßt sich auf einfache
Weise anhand der Durchmesserverringerung der Hülse 14 bestimmen. Hierzu kann eine
einfache Messlehre verwendet werden. Wenn die Hülse
sich in einem
bestimmten Ausmaß zusammengezogen hat, so besteht die Gewähr, daß die Verbindung
eine ausreichende Festigkeit hat. Dadurch, daß man die Stangen so in das Gehäuse
einführt, daß ihre Längsrippen nicht fluchten, ist in der fertiggestellten Verbindung
ersichtlich, wo sich die Enden der Stangen befinden, da an dieser Stelle die Rippenlänslinie
einen Sprung aufweist.
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Es läßt sich dadurch feststellen, ob die von der Verbindung bzw. der
Hülse 14 überdeckten Bereiche beider Stangen gleich sind.
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Auf diese Weise miteinander verbundene Stangen verhalten sich bei
ihrer Verwendung praktisch wie eine einzige ungeteilte Stange und können sowohl
auf Druck aus als auch auf Zug in der gleichen Weise belastet werden, wie eine ungeteilte
Stange.
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Die erfindungsgemäß hergestellen Verbindungen entsprechen in jeder
Hinsicht den von der American Concrete Institut festgesetzten Normen und haben eine
Bruchfestigkeit, die nicht kleiner als 125% der Streckgrenze der Stange ist. Die
Verbindung kann auch Biegemomente übertragen, die zum mindestens gleich den von
einer ungeteilten Stange übertragbaren Biegemomenten sind. Die diese Eigenschaften
aufweisende Verbindung kann ohne Verwendung von kostspieligem Naterial und auf sehr
einfache, arbeitssparende Weise hergestellt werden.
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Verschiedene Arten von Sprengstoff können für die
ringförmige
Sprengstoffschicht verwendet werden.
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So kann in Form von Bögen bzw. Bahnen von der Firma du Pont de Nemours
& Co., Wilmington, Delaware als Detasheet vertriebener Sprengstoff verwendet
werden, der sich vor dem Einsetzen in den Zylinder 56 leicht um die Hülse 14 herumwickeln
läßt. Auch gießbare Sprengstoffe, wie Pentolite oder Gomposition B oder dergl. sind
geeignet und ebenso Sprengstoffe in flüssiger, fester oder gelartiger Form. Der
Sprengladung kann in jedem Fall bereits in der Fabrik mit der Hülse 14, dem Netallzylinder
56 und der Dämpfungshülle zu einer für ihre Verwendung am Bauplatz geeigneten Einheit
vereinigt werden. Die am Bau befindlichen Arbeiter kommen also nicht mit dem Sprengstoff
in direkte Berührung, wenn zwei Bewehrungsstangen 10, 11 durch explosives Andrücken
bzw. Anschinieden der Hülse 14 miteinander verbunden werden.
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Gute Ergebnisse sind auch mit Mischungen von Sprengstoff und schwerem
Metallpulver erzielt worden. Das Metallpulver hat eine ähnliche, die Explosion dämmende
Wirkung wie der Metallzylinder 56.
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Diese Wirkung beruht auf der Trägheit der Metallteilchen, die einem
Entweichen der Explosionsgase nach außen entgegenwirkt. Die Expansion der Gase auf
den Umgebungsdruck wird dadurch verzögert, und es wird auch die Einwirkungszeit
des Explosionsdruckes auf die Hülse 14 erhöht. Obwohl der Spitzendruck
hierbei
etwas verringert wird, wird im Endergebnis ein maximaler Impulswert bei einer geringstmöglichen
Sprengstoffmenge erzielt.
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Im Vergleich zur Verwendung von reinem Sprengstoff, besteht ein weiterer
Vorteil der Verwendung von Metallpulver in der daraus resultierenden Verringerung
der Detonationsgeschwindigkeit. Wenn die Explosion durch den Netallzylinder 56 abgedämmt
ist und wenn dabei kein Netallpulver vorhanden ist, ergibt sich bei der Ausbreitung
der Detonation vom Ausgangspunkt aus entlang der Hülse eine Vergrößerung der Länge
des Bereichs, in dem ein hoher Druck herrscht. Die Detonationswelle pflanzt sich
schneller fort als die auf Schallgeschwindigkeit begrenzte Verdünnungswelle, so
daß, wenn die Detonationswelle das Ende der Hülse erreicht hat, dort eine Hochdruckzone
von erheblicher Länge vorhanden ist.
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Dies kann eine zu große Deformation der Hülse an ihrem stromabwärts
liegenden Ende zur Folge haben.
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Das Netallpulver verringert nun die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Detonationswelle und gleicht sie der Geschwindigkeit der Verdünnungswelle weitgehend
an. Wenn die Explosion entlang der Hülse fortschreitet, bleibt die Länge der Hochdruckzonè
also angenähert konstant.
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Ein geeigneter Sprengstoff dieser Art enthält beispielsweise 40 Gew.
'§ Sprengstoff Composition C 4 und 60 Gew. % Pulver 73 aus Eisenschwamm oder aus
rostfreiem
Stahl mit einer Siebfeinheit etwa 30 (DIN) bzw. 80 mesh. Pulver aus rostfreiem Stahl
ist deshalb vorteilhaft, weil es einen niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten
hat, so daß nur ein geringer Teil der Explosionswärme auf dies inerte Material übertragen
wird. Dies trägt dazu bei, daß mehr Explosionsenergie zur Ver-Normung der Hülse
14 zur Verfügung steht. Bei Verwendung einer Kombination von Sprengstoff und Metallpulver
kann der Netallzylinder 56 beibehalten werden (Fig. 6) oder in Fortfall kommen (Fig.
7). Im letzteren Fall ist ein Höchstmaß von Absperrung gegen die Explosion vorhanden.
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Wenn der Metallzylinder 56 weggelassen wird, wird der Innendurchmesser
der Dämpfungshülle 53 soweit verringert, daß er dem Außendurchmesser der Sprengstoffschicht
61 entspricht.