DE2457622B2

DE2457622B2 - Nichtelektrisch zuendbare sprengkapsel und sprengsystem unter verwendung der sprengkapsel sowie zuendverfahren

Info

Publication number: DE2457622B2
Application number: DE19742457622
Authority: DE
Inventors: Eldon Kenneth Carthage Mo. Hurley (V.StA.)
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1978-01-26
Also published as: MX155149A; YU40109B; ZA748124B; JPS5095412A; US3885499A; ES433103A1; CA1028562A; DE2457622A1; FI59580B; FI336074A; SU850026A3; ES433102A1; FI59580C; NO744057L; MY7700256A; ZM575A1; SE7413238L; JPS5817156B2; NO144230C; IT1027845B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtelektrisch zündbare Sprengkapsel aus einem Gehäuse mit einem darin enthaltenen Initialzünder, der durch thermische Energie zündbar ist, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Zündung und ein Sprengsystem unter Verwendung der Sprengkapsel.

Nichtelektrisch zündbare Sprengkörper bestehen im allgemeinen aus einem geschlossenen Gehäuse, das mit einer Sprengladung, einer Detonatorladung und einer Zündladung in dieser Reihenfolge gefüllt ist, wobei oftmals zwischen der Detonatorzündladung und dem Initialzünder eine Verzögerungsladung angeordnet ist. Gezündet wird ein derartiger Sprengkörper mit Hilfe einer Zündschnur, die in das Gehäuse ragt und den Initialzünder zündet. Die Detonatorzündladung wird von der Verzögerungs- oder Initialzündladung gezündet und bringt ihrerseits die Sprengladung zur Detonation. Sie ist deshalb vorgesehen, da der Zünder im allgemeinen nicht sprengkräftig genug ist, um die Sprengladung zu zünden. Die Verzögerungsladung brennt eine vorgegebene Zeitdauer lang und verzögert die Zündung der Detonatorzündladung. Andere nichtelektrisch zündbare Sprengkörper sind z. B. Feuerwerkskörper oder solche, die verpuffend verbrennen. Bei diesen ist die Zündladung die einzige Ladung, oder sie ist mit anderen Ladungen derart verbunden, daß diese gemäß einem vorgegebenen Programm abbrennen, wie dies z. B. bei Feuerwerksraketen der Fall ist.

Beim Gebrauch von schnurgezündeten Zündern in zündverzögerten Sprengkörpern ruft die sich ergebende Detonationswirkung des Zünders oft eine Zerstörung des Sprengkörpergehäuses hervor, die einen unerwünschten Hitze- und Druckverlust aus dem Zündbereich zur Folge hat, so daß die Verzögerungsladung nicht mehr gezündet wird und damit der Sprengkörper ausfällt. Oft ist die freie Wahl der Sprengladung bei solchen Sprengkörpern, bei denen die Zündung über eine Zündschnur erfolgt, gegenüber solchen Sprengkörpern eingeschränkt, bei denen die Sprengladung nicht direkt durch einen derartigen Zünder gezündet wird. Darüber hinaus hat die Verwendung eines zündschnurgezündeten Initialzünders oft zur Folge, daß das Explosivmaterial vorverdichtet wird, wodurch die Energie der Sprengladung herabgesetzt wird. Außerdem ist die Verwendung von zündschnurgezündeten Sprengkörpern mit extremem Lärm verbunden, dies ist auch der Grund, daß Sprengarbeiten starken Beschränkungen unterliegen. Eine Zündschnur, die mit PETN (Pentaerythritol-Tetranitrat) oder einem gleichwertigen Material gefüllt ist, muß genauso behandelt werden wie übliche Sprengstoffe und sie unterliegt daher gleichen Transportrestriktionen wie die üblichen Sprengstoffe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nichtelektrisch zündbare Sprengkapsel anzugeben, die keine konventionelle Zündschnur benötigt und dennoch Zünd- und Sprengsysteme zuläßt, die an die Stelle der herkömmlichen Systeme treten können. Weiterhin liegt der Erfindung die A ufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zünden einer derartigen Sprengkapsel anzugeben sowie Sprengsysteme, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Sprengkapsel arbeiten.

Die Aufgabe bezüglich der Sprengkapsel wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung, die Lösungen der Aufgaben hinsichtlich des Sprengsystems und des Zündverfahrens sowie Weiterbildungen davon sir;d Gegenstand der Unteransprüche.

In der Praxis ist eine Sprengkapselausführung günstig, die ähnlich der beispielsweise aus der US-PS 35 09 820 bekannten ist, wonach die Sprengkapsel aus einer langgestreckten Hülse mit einem Verschlußstopfen, einer nicht sprengkräftigen Zünd'adung als Initialzünder, gegebenenfalls zwischen Zündladung und nachgeordneten Detonatorzündladung befindlichen Verzögerungsladung, einer darunter angeordneten Detonatorzündladung und einer unter dieser angeordneten Sprengladung besteht. Eine solche Sprengkapsel weist in Anwendung der Erfindung zwischen dem Verschlußstopfen und dem Initialzünder in der Hülse einen freien Raum auf und die eine öffnung ist vorzugsweise als durch den Verschlußstopfen führende Rohrleitung ausgebildet, die sich in den freien Innenraum öffnet. Die zweite öffnung kann in der Hülsenwand angebracht sein oder auch als zweite Rohrleitung durch den Verschlußstopfen nach außen führen.

Die erste öffnung in der Sprengkapsel, bevorzugt r> jene Ausführungsform, bei der diese als Rohrleitung durch den Verschlußstopfen geführt ist, ist dazu vorgesehen, eine explosive Gasmischung in den freien Raum, der der Iditialzündladung benachbart ist, in die Sprengkapsel einzuführen. Die zweite Öffnung erleichtert die Einleitung des Explosivgases, durch sie strömt das zuvor vorhandene, mittels des Explosivgases ausgespülte Gas aus dem freien Innenraum der Sprengkapsel hinaus. Gleichzeitig dienen die öffnungen auch zum Anschluß der Sprengkapsel an ein Sprengsystern, wie es nachfolgend beschrieben wird.

Bei einem derartigen Sprengsystem sind mehrere Sprengkapseln vorgesehen, die alle mit einer eine explosive Gasmischung führenden Leitung verbunden sind. Dies kann in der Weise geschehen, daß jeweils eine der öffnungen, vorzugsweise die durch den Verschlußstopfen führende Rohrleitung, an die Explosivgas führende Leitung angeschlossen ist. In dieser Explosivgasleitung wird ein begrenzter Gasstrom geführt, der in die Sprengkapseln eingeleitet und in Kontakt mit der Initialzündladung gebracht wird. Durch die andere öffnung werden die vorher im freien Innenraum der Sprengkapsel vorhandenen Gase ins Freie gespült. Es ist aber auch möglich, die Sprengkapseln zu einer offenen Kette derart hintereinanderzuschalten, daß t>o jeweils eine der in den freien Innenraum mündenden öffnungen der einen Sprengkapsel mit einer dieser öffnungen der benachbarten Sprengkapsel mittels einer Leitung verbunden sind. Eines der freien Enden der Kette ist an die Explosivgas führende Leitung angeschlossen. Das Explosivgas wird dann der Reihe nach durch sämtliche Sprengkapseln geleitet.

Damit sind auch schon wesentliche Merkmale des bevorzugten Zündverfahrens beschrieben, das zur Zündung der erfindungsgemäßen Sprengkapseln bestimmt ist. Gemäß diesem Verfahren wird in nichtelektrisch zündbare Sprengkapseln, die durch thermische Energie zündbar sind, eine explosive Gasmischung eingeleitet und in wirksamen Kontakt mit den Initialzündladungen gebracht. Etwa vorher in den Sprengkapseln vorhandene andersartige Gase werden dabei mittels des Explosivgases aus den Sprengkapseln gespült. Anschließend wird die Explosivgasmischung als ein beschränkter Strom auf dem bezeichneten Weg aufrechterhalten und oberhalb der Sprengkapseln gezündet. Die sich ergebende, sich auf dem bezeichneten Weg fortpflanzende thermische Detonationsenergie gelangt in Zündkontakt mit den Initialzündladungen.

Die Erfindung und ihre Ausgestaltungen sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Sprengkapsel gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Verzögerungsladung mit einem Paar tubusförmiger Rohrleitungen, die im Verschlußstopfen angeordnet sind und zur Ein- und Ausleitung eines explosiven Gasgemisches während des Spülvorgangs dienen und später den Zugang thermischer Detonationsenergie der explosiven Gasmischung ermöglichen.

Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei der eine Verzögerungsladung vorhanden ist.

Fig.3 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß anstelle einer Auslaßröhre im Verschlußstopfen eine Öffnung in der Seitenwand der Sprengkapselhülse als Auslaß für die explosive Gasmischung beim Spülvorgang vorgesehen ist.

Fig.4 zeigt ein Zünd- und Sprengsystem unter Verwendung mehrerer Sprengkapseln nach den Fig. 1 und 2.

Fig. 5 zeigt ein gleichartiges Sprengsystem, jedoch unter Verwendung von Sprengkapseln nach der F i g. 3.

Fig.6 zeigt eine Ausführungsform eines Sprengsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Mehrzahl von Sprengkapseln der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Arten zur Detonation einer Serie getrennter Hauptsprengladungen vorgesehen ist.

Aus den Fig.4 bis 6 geht insbesondere das erfindungsgemäße Zündverfahren hervor.

Es sei zunächst die Fig. 1 betrachtet. Die verzögerungsfrei detonierende Sprengkapsel 9 besteht aus einer länglichen Hülse 10 mit einstückig an ihr ausgebildetem Boden 11, die am anderen Ende 12 durch einen Verschlußstopfen 13 verschlossen ist. Vom Boden 11 her sind in der Hülse 10 übereinander folgende Ladungen angeordnet: die Sprengladung 14, eine Detonatorzündladung 16 und eine Initialzündladung 17. Zwischen der Initialzündladung 17 und der Unterseite 13' des Verschlußstopfens 13 ist ein freier Zwischenraum bzw. eine leere Kammer 18 vorhanden.

Eine erste Röhre 19 erstreckt sich von außen durch den Verschlußstopfen 13 in die Kammer 18, die unten von der Initialzündladung 17 begrenzt wird. Eine zweite Röhre 21 erstreckt sich von außen in gleicher Weise durch den Verschlußstopfen 13 bis in die Kammer 18.

Die Sprengladung 14 wird durch die Detonation der Detouatorzündladung 16 gezündet, die ihrerseits durch die Detonation der Initialzündladung 17 gezündet wird. Als Sprengladung 14 ist jede geeignete hochexplosive Ladung verwendbar, wie z. B. das bereits erwähnte PETN. Cyclonit, Tetryl oder ahnliche, die in der Lage

sind, eine so hohe Explosivenergie zu erzeugen, daß sie eine mit der Sprengkapsel in Kontakt stehende Hauptsprengladung zünden können. Beispiele für Detonatorzündladungen 16 sind Diazodinitrophenol, oft ein Diazodinitrophenol-System bekannter Art, enthaltend eine obere Schicht, die von der Initialzündladung 17 gezündet wird, und eine untere Schicht höherer Dichte, die von der Oberschicht gezündet wird. Weitere Beispiele für Detonatorzündladungen 16 sind Diazodinitrophenol/Kaliumchlorat, Bleiazid und Knallquecksilber. Als initialzündladung 17 kann jede geeignete Ladung verwendet werden, wie sie in Sprengkapseln verwendet wird, die einen Zünder, eine Detonatorzündladung und eine Sprengladung, mit und ohne zwischenliegender Verzögerungsladung, enthalten. Diese Initialzündladung zündet unter der Einwirkung thermischer Detonationsenergie eines explosiven Gasgemischs. Sie besteht beispielsweise aus Blei-Selen, Blei-Zinn/Selen, Zinn/Selen, rotes Blei/Bor und Bleioxid/Mangan.

Die Röhre 19 ist im allgemeinen aus Plastik mit etwa 2,6 mm Außendurchmesser und etwa 1,5 mm Innendurchmesser, vorzugsweise aus Polyäthylen. Sie ermöglicht einen begrenzten Strom explosiver Gasmischung in die Kammer 18. Die Röhre 21 ist von gleichem oder ähnlichem Aussehen und Material wie die Röhre 19. Auch die Röhre 21 steht mit der Kammer 18 in Verbindung und ermöglicht die Gasströmung in und aus der Kammer 18 während des Spülvorgangs. Außerdem ist sie Bestandteil eines Zünd- und Sprengsystems, wie es später noch erläutert wird, da sie der Weiterleitung der Detonationsenergie aus der Kammer 18 dient.

Um die Sprengkapsel 9 zum Detonieren zu bringen, wird zunächst eine explosive Gasmischung, wie z. B. eine Mischung aus Sauerstoff und einem Brennstoff, wie z. B. Leuchtgas, Acetylen, Wasserstoff oder Wasserstoff/Methan, durch die Röhre 18 in die Kammer 19 geleitet und dann außerhalb der Sprengkapsel gezündet. Das Gas detoniert dann und die entstehende thermische Detonationsenergie pflanzt sich fort und erreicht die Initialzündladung 17. Es versteht sich von selbst, daß vor der Zündung alles zuvor in der Kammer 18 vorhandene Gas durch die explosive Gasmischung ersetzt werden muß. Aus diesem Grunde wird mittels der Röhren 19 und 21 die Kammer mit Hilfe des explosiven Gasgemischs vollständig von den zuvor dort vorhandenen Gasen freigespült.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, das demjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen entspricht mit der Ausnahme, daß es sich um eine verzögernd detonierende Sprengkapsel 9' handelt, die eine Verzögerungsladung 22 zwischen der Initialzündladung 17 und der Detonatorzündladung 16 enthält. Oft weicht die Zusammensetzung der Initiatorzündladung 17 bei Ausführungsformen nach der F i g. 2 von solchen bei Ausführungsformen nach F i g. 1 insoweit ab, wie es zur ausreichend heißen Zündung der Verzögerungsladung 23 notwendig ist, die gewöhnlich in Form einer Zündschnur 23 in einer tiefgezogenen Metallhülse 24 angeordnet ist und in Zündkontakt mit der Initialzündladung 17 und in Detonationskontakt mit der Detonatorzündladung 16 steht. Bei Zündkapselanordnungen wie in F i g. 2 ist oft eine scheibenförmige Ladung, die hier nicht speziell dargestellt ist, mit heißerer Reaktion als diejenige der Ladung i7 vorgesehen, die als zusätzliche llil/.uquullc für die Zündung der Vcrzögcrungsladiing dient und unmittelbar unter der Ladung 17 angeordnet ist. Eine- solche scheibenförmige Ladung wird gewöhnlich in Kombination mit länger brennenden Ladungen benutzt, da diese im allgemeinen in bezug auf die Initialzündladung nicht ausreichend empfindlich sind. Derartiges ist beispielsweise in der US-PS 37 76 135 beschrieben.

F i g. 3 zeigt eine Sprengkapsel 9", die ähnlich den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2 aufgebaut ist und sich von jenen dadurch unterscheidet, daß anstelle der zweiten Röhre 21 ein Auslaß oder eine öffnung 26 seitlich in der Wandung der Hülse 10 ausgebildet ist, die

ίο die Kammer 18 mit dem freien Außenraum verbindet.

In F i g. 4 ist eine Serie von fünf Sprengkapseln A bis ^dargestellt, die jeweils in der Art der Kapseln 9 oder 9' (F i g. 1 und 2) ausgeführt sind. Jede dieser Sprengkapseln steht jeweils in Detonationskontakt mit einer Hauptsprengladung, die hier nicht dargestellt ist. Die einzelnen Sprengkapseln sind in Serie mit einer Leitung 38 geschaltet, die Gas aus einer Gasmisch- und Zündanlage 27 zuführt. Diese Mischanlage besteht aus einem Brenngasbehälter 28, der über eine Leitung 29 mit einer Gasdosieranlage 31 verbunden ist, die ihrerseits mittels einer Leitung 30 mit einer Gasmisch- und Zündkammer 32 verbunden ist. Ein Oxydiergasbehälter 33 ist über eine Leitung 34 mit einer zweiten Gasdosiereinrichtung 36 und diese über eine Leitung 37 mit der Gasmisch- und Zündkammer 32 verbunden.

Beim Betrieb der Anlage 27 wird ein geeignetes Brenngas, vorzugsweise Leuchtgas oder Wasserstoff, vom Gasbehälter 28 über die Leitung 29, die Dosiereinrichtung 31, die Flußgeschwindigkeit und Druck des Gases regelt, und die Leitung 30 in die Mischkammer 32 geleitet, wo dieses Gas mit einem oxidierenden Gas gemischt wird, das in ähnlicher Weise aus dem Gasspeicher 33 über die Leitung 34, die Einrichtung 36 und die Leitung 37 zugeführt wird. Das Mischungsverhältnis der beiden Gase ist entsprechend vorgegeben, um eine explosive Gasmischung zu erzeugen, die anschließend in der Kammer 32 mittels eines Zündfunkens gezündet wird, der von einer Zündkerze 39 in der Kammer 32 erzeugt wird.

Die Leitung 38 führt von der Kammer 32 über eine geeignete Kupplung 38a zur Einlaßröhre 19 der ersten Sprengkapsel 9 der Serie A bis K Mit ihrer Hilfe wird die explosive Gasmischung aus der Kammer 32 durch die Röhre 19 in den freien Kammerraum 18 geleitet und über die Auslaßröhre 21 nacheinander durch die nachfolgenden Sprengkapseln B bis £f, wodurch aus den Kammern 18 sämtlicher Sprengkapseln die vorher dort vorhandenen Gase ausgespült und durch das explosive Gasgemisch ersetzt werden. Zu diesem Zweck sind die Auslaßröhren 21 der Sprengkapseln A bis D jeweils mit den Einlaßröhren 19 der nachfolgenden Kapseln flbis £ über geeignete Rohrleitungen und Kupplungsstücke 20 verbunden. Sämtliche Kupplungsstücke können aus Plastikmaterial hergestellt und vorzugsweise mit Flansehen, Muffen od. dgl. versehen sein.

Die Gasströmung durch die Sprengkapseln A bis £ wird ausreichend lang aufrechterhalten, bis die Kammern 18 sämtlich mit Explosivgas vollständig gefüllt sind. Die Zeitdauer sollte wenigstens etwa eine Minute

bo betragen, auch fünf bis zehn M inuten Spülzeit können, je nach Flußgeschwindigkeit und Sprengkapselanzahl notwendig sein.

Nachdem die nicht erwünschten Gase vollständig ausgespült sind, wird, noch während der Gasfluß untei

M dem gewünschten Druck- und Flußgeschwindigkeits-Verhältnissen aufrechterhalten wird, die Zündkerze 3S betätigt, womit das Explosivgas gezündet wird. Eil F.inwcgvcntilsyslem 35 in der Kammer 32 verhindcri

einen Rückschlag der Explosionsenergie in das Gaszufürrungssystem stromaufwärts der Kammer 32. Die Detonationswellenfront wandert dann, umschlossen von der Leitung 38 und die Rohrleitungen 19 und 21 durch alle Kammern 18 der Serie A bis £ Obgleich nach dem Ausspülen die Explosivgasströmung durch die Leitung 38 im allgemeinen aufrechterhalten wird, kann sie auch vor der Zündung abgestellt werden.

In gewissen Fällen kann es vorkommen, daß eine oder mehrere der Röhren 19 und 21 die Explosionsenergie nicht zusammenhalten, d. h. daß sie brechen. In diesem Fall ist die Detonationsgeschwindigkeit des speziellen Explosivgases ausreichend hoch, daß die Detonationswellenfront an der Bruchstelle vorbeiläuft und letztere das Weiterlaufen dieser Wellenfront durch die Sprengkapselserie nicht verhindert.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für ein Zünd- und Detonationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das sich von dem nach F i g. 4 dadurch unterscheidet, daß anstelle von Sprengkapseln nach Art der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Zündkapseln 9" verwendet werden, wie sie in F i g. 3 dargestellt sind. In der Ausführungsform nach F i g. 5 wird ein kontinuierlicher Explosivgasstrom von der Kammer 32 durch die Leitung 38 geführt, die als gemeinsame Versorgungsleitung für alle Sprengkapseln A bis Fdient, die an sie über Abzweigungen und geeignete Kupplungsstücke 25 mittels der Einlaßröhren 19 angeschlossen sind. Es handelt sich hier um keine Serienschaltung nach F i g. 4, die in den Kammern 18 vorhandenen Gase werden vielmehr über Auslaßöffnungen 26 in der Hülsenwand jeweils ins Freie gespült. Wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 wird nach einer ausreichend langen Spülzeit das Explosivgasgemisch in der Leitung 38 durch Zündung in der Kammer 32 gezündet. Die Detonationswellenfront wandert dann durch die Leitung 38 und jede der Röhren 19 in die Kammern 18 und gelangt in Zündkontakt mit den Initialzündladungen der Sprengkapseln.

Es sei nun F i g. 6 betrachtet. Es sind drei einzelne Bohrlöcher 41 dargestellt, die in Erdboden, Gestein od. dgl. eingebracht und mit einer für die Wirkung der Sprengkapsel unempfindlichen Haupt-Explosivladung 42 gefüllt sind, wie z. B. einem wäßrigen Gel, Schlacken/Treibstoff-Gemisch, Dynamit oder ähnlichem. Zwei geeignete Verstärker 43 sind in die Hauptexplosivladung eingebettet. Die Verstärker sind sprengkapselempfindlich und sind ihrerseits in der Lage, die Hauptladung zur Detonation zu bringen, wenn sie von einer Sprengkapsel gezündet werden.

In jedem Bohrloch 41 sind daher in die Hauptladung 42 zwei Verstärkereinheiten 43, jeweils enthaltend 500 g PETN, Tetryl od. dgl., mit gegenseitigem Abstand eingesetzt, die die Hauptladung auf ihrer gesamten Länge zur Detonation bringen. Jede Verstärkereinheit enthält eine Sprengkapsel 9 oder 9' (F i g. 1 oder 2). Die Explosivgasmischung aus der Kammer 32 wird über eine Leitung 38 in Serie durch sämtliche Sprengkapseln 9 und/oder 9' in den einzelnen Verstärkerladungen der drei Bohrlöcher geführt. Hierzu sind sie über die Röhren 19 und 21 in schon erwähnter Weise miteinander verbunden (siehe Fig. 4). Die Kammern 18 in sämtlichen Sprengkapseln werden wiederum ausreichend lang von den vorher in ihnen vorhandenen Gasen mittels des Explosivgascs freigespült. Danach kann dieser Gasfluß unterbrochen oder fortgesetzt werden, sofern gewünscht. Es folgt die Detonation des Gases in der Kammer 32 und das Fortschreiten der Dctonationswellenfront nacheinander durch alle Sprengkapseln, in denen die Initialzündladungen gezündet werden. Wenn die Hauptexplosivladung 42 im Bohrloch ausreichend empfindlich ist, kann auf die Anwendung von Verstärkerladungen auch verzichtet werden. In diesem Fall werden eine oder mehrere Sprengkapseln 9 und/oder 9' direkt in die Hauptexplosivladung eingebettet, in vorerwähnter Weise durchspült und zum Detonieren gebracht.

ίο Beim System nach Fig. 6 können auch verzögert zündende Sprengkapseln eingesetzt werden. Durch entsprechende Auswahl oder Einstellung der Brennzeiten der Verzögerungsleitung kann eine zu- oder abnehmende Verzögerungszeit entlang der Zündkapselserie in den Bohrlöchern erzielt werden.

Obgleich die vorliegende Erfindung an Beispielen von verzögert und unverzögert detonierenden Sprengkapseln erläutert wurde, die eine Initialzündladung in Kombination mit einer Detonatorzündladung und einer Sprengladung enthalten, soll doch betont werden, daß die Erfindung auch bei solchen Sprengkapseln anwendbar ist, die die Initialzündladung als einzige Ladung enthalten. Ebenso ist die Erfindung auch bei Sprengkapseln anwendbar, die eine oder mehrere zusätzliche Ladungen enthalten, wie z. B. solche mit Verpuffungsladungen oder Feuerwerkskörper. Auch die hier erwähnten Initialzündladungen sind nur Beispiele, es können auch andere Initialzündladungen vorteilhaft verwendet werden, wie z. B. aus Diazodinitrophenol, Bleisäure, Tetrazin, HMX und RDX.

Im nachfolgenden sollen Beispiele erwähnt werden.

Beispiel 1

Ein Leuchtgasstrom enthaltend in Volumenanteilen 24% Methan, 3% Äthan, 18% CO und 55% Wasserstoff, wurde mit einer Rate von 1,5 Litern pro Minute und einem Druck von etwa 3,5 at in eine Mischkammer geleitet, in die ein getrennter Sauerstoffstrom mit einer Rate von 1,5 Litern pro Minute und ebenfalls etwa 3,5 at eingeleitet wurde. Aus beiden Gasen wurde in der Mischkammer eine explosive Gasmischung hergestellt, die anschließend über eine etwa 30 m lange Leitung aus Polyäthylenrohr von etwa 6,4 mm Außendurchmesser und etwa 3,2 mm Innendurchmesser durch eine Serienschaltung von 108 Sprengkapseln geleitet, die in der Art der F i g. 1 und 2 aufgebaut waren. Bei den Sprengkapseln hatten die Röhren 19 und 21 einen Außendurchmesser von etwa 2,6 mm und einen Innendurchmesser von etwa 1,5 mm. Sie bestanden aus Polyäthylen und ragten etwa 60 cm aus dem Verschlußstopfen der Sprengkapsel heraus. Die Kupplungen zum Verbinden der Rohrleitungen 19 und 21 bestanden aus Polyäthylenmuffen.

Von den 108 Sprengkapseln hatten 20 keine Verzögerungsladungen (Ansprechzeit etwa 12 ms) und waren aufgebaut etwa wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die übrigen Sprengkapseln hatten einen

bo Aufbau entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 mit der Besonderheit, daß eine scheibenförmige Ladung zwischen der Initialzündladung und der Verzögerungsladung eingesetzt war, die als zusätzliche Hitzequelle zur Zündung der Verzögerungsladung

b5 diente. Die Brennzeiten der aus Zündschnur hergestellten VerzögcrungsladungüM der übrigen 88 Sprengkapseln waren unterschiedlich. 21 dieser Kapseln hatten eine ungefähre Brennzeit von 1 Sekunde, 21 Kapseln

hatten eine ungefähre Brennzeit von 2,9 Sekunden, weitere 21 Kapseln hatten eine ungefähre Brennzeit von 4,5 Sekunden und die letzten 25 Sprengkapseln hatten eine ungefähre Brennzeit von 9 Sekunden. Nach dem Ausspulen der Kammern der Sprengkapselserie, wie in F i g. 4 dargestellt, über eine Zeitdauer von 2'/2 Minuten wurde die Explosivgasmischung stromaufwärts der Kapseln durch einen Funken gezündet, wie in Fig.4 dargestellt. Alle Kapseln der Serie sprachen entsprechend ihrer vorbestimmten Zeitfolge an.

In allen 108 Sprengkapseln bestand die Sprengladung aus 0,40 g PETN, die Detonatorzündladung aus 0,30 g Diazodinitrophenol, von denen 0,06 g auf eine oben offene Kapsel mit einer Dichte von etwa 1,6 g pro ecm zusammengepreßt waren und der Rest in der Kapsel mit einer Dichte von etwa 1,10 g pro ecm enthalten war. In allen Sprengkapseln bestand die Initialzündladung aus PbSn-Se 72/28, von denen die unverzögert ansprechenden Sprengkapseln 0,6 g davon enthielten und die verzögert ansprechenden Sprengkapseln 0,4 g enthielten. In den verzögert ansprechenden Kapseln bestand die scheibenförmige Ladung aus Fe₂O₃/Al/B/PbSn/Se/ Snow Floss (15,0/12,0/2,5/48,6/18,9/3,0) mit 0,20 g. Die Verzögerungsladung bestand aus BaO₂/Te/Se (40/40/ 20), wobei die angegebenen Brennzeiten von 1 bis 9 Sekunden durch Gewicht und Länge bestimmt wurden.

Beispiel 2

Verschiedene Explosivgasmischungen wurden als Spülgas durch eine etwa 30 m lange Leitung aus Polyäthylenschlauch mit den Abmessungen wie beim Beispiel 1 und durch zwei unverzöger.' ansprechende Sprengkapseln nach Art der F i g. 1 geführt. Diese Sprengkapseln hatten einen Abstand von etwa 1,50 m und waren mit der gleichen Schlauchtype verbunden, wie es in F i g. 4 dargestellt ist. Nach dem Ausspülen der Sprengkapseln wurde das Gasgemisch oberhalb der Kapseln gezündet. Die Zeit zwischen dem Detonieren der zwei Kapseln wurde als Berechnungsgrundlage für die Bestimmung der Detonations-Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Gasmischung verwendet. Die Testergebnisse sind nachfolgend tabellarisch aufgeführt.

Sauerstoff- Brenngas Brenngas- Ungefähre

zuführrate zuführrate Fortpflan-

zungsgeschw.

l/min l/min m/sec

2,0	Wasserstoff	4,87	3050
1,4	Acethylen	1,4	3500
1,4	Propan	0,25	2746
6,0	Methan	2,0	969

Beispiel 3

Der Vorgang nach Beispiel I wurde wiederholt, jedoch mit einer Sauerstoffzuführgeschwindigkeit von 0,2 Liter pro Minute und einer Leuchtgaszuführgeschwindigkeit von ebenfalls 0,2 Liter pro Minute. Es wurden 99 verzögert ansprechende Sprengkapseln der Ausführungsform nach Fig. 2 in Serie hintereinandergeschaltet, die sämtlich eine ungefähre Brennzeit von 9 Sekunden aufwiesen. Von diesen 99 Sprengkapseln detonierten 98. Als Fehler bei der nicht detonierten Sprengkapsel wurde eine Unterbrechung im Verzögerungssystem festgestellt.
Obgleich jede geeignete Explosivgasmischung bei der Erfindung praktisch verwendet werden kann, werden doch solche mit relativ hohen Detonations-Fortpflanzungsgeschwindigkeiten, z. B. solche mit wenigstens 2000 m pro Sekunde, bevorzugt. Wenn ein mit Zündfunken arbeitendes Zündsystem, wie in Fig.4

jo dargestellt, verwendet wird, dann bieten sich als explosive Gasmischungen besonders solche an, die beim Detonieren CO und CO2 entwickeln, da diese Gase Wasser im Misch- und Zündsystem an sich binden, da sonst Korrosionen u. dgl. am Zündelement, z. B. der Zündkerze, hervorrufen würde. Dies bedeutet, daß jede geeignete Mischung aus organischem Brenngas, Sauerstoff und Wasserstoff bevorzugt verwendet wird, einschließlich Leuchtgas und Sauerstoff/Methan/Wasserstoff-Gemische.

Wenn in der vorgenannten Beschreibung von »thermischer Detonationsenergie« gesprochen wurde, dann ist hiermit Hitze und Feuer gemeint, die durch die Detonation der explosiven Gasmischung erzeugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nichtelektrisch zündbare Sprengkapsel aus einem Gehäuse mit einem darin enthaltenen Initialzünder, der durch thermische Energie zündbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der geladenen Sprengkapsel (9, 9', 9") unmittelbar über dem Initialzünder (17) ein freier Raum (18) vorhanden ist, der zwei nach außen führende ι ο öffnungen (19,21 bzw. 26) aufweist.

2. Sprengkapsel nach Anspruch 1, bestehend aus einer langgestreckten Hülse mit einem Verschlußstopfen, einer nicht sprengkräftigen Zündladung als Initialzünder, gegebenenfalls zwischen Zündladung und nachgeordneter Detonatorzündladung befindlichen Verzögerungsladung, einer darunter angeordneten Detonatorzündladung und einer unter dieser angeordneten Sprengladung, dadurch gekennzeichnet, daß der Initialzünder (17) unter Ausbildung eines freien Raumes (18) im Abstand vom Verschlußstopfen (13) in der Hülse (10) angeordnet ist, wobei die eine öffnung (19) als durch den Verschlußstopfen (13) führende Rohrleitung ausgebildet ist, die sich in den freien Innenraum (18) öffnet.

3. Sprengkapsel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite öffnung (26) in der Hülsenwand angebracht ist.

4. Sprengkapsel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite öffnung (21) als jo durch den Verschlußstopfen (13) führende Rohrleitung ausgebildet ist, die sich in den freien Innenraum (18) öffnet.

5. Sprengsystem mit mehreren Sprengkapseln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengkapseln (9") mit einer ihrer in den freien Innenraum (18) mündenden öffnungen (19) an eine eine begrenzte Strömung einer explosiven Gasmischung führenden Leitung (38) angeschlossen sind und daß eine Vorrichtung (39) zum Zünden des in der Leitung (38) befindlichen Gases vorgesehen ist.

6. Sprengsystem mit mehreren Sprengkapseln nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengkapseln (9, 9') zu einer offenen Kette derart verbunden sind, daß jeweils eine der in den freien Innenraum (18) mündenden öffnungen (21) der einen Sprengkapsel (A) mit einer dieser öffnungen (19) der benachbarten Sprengkapsel (D) mittels einer Leitung verbunden sind, daß eines der freien Enden der Kette an eine eine explosive Gasmischung führende Leitung

(38) angeschlossen ist, und eine Vorrichtung (39) zum Zünden des in der Leitung (38) befindlichen Gases vorgesehen ist.

7. Sprengsystem nach einem der Ansprüche 5 oder

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung

(39) in der Gasströmung oberhalb der Sprengkapseln (A bis ^angeordnet ist.

8. Sprengsystem nach einem der Ansprüche 5 bis w>

7, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Gasmischung aus einem Brennstoff und einem Sauerstoffspender zusammengesetzt ist.

9. Verfahren zum Zünden einer Sprengkapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder eines Sprengsystems nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innenraum der Sprengkapsel(n) durch eine ihrer öffnungen mit einer explosiven Gasmischung vollständig gefüllt wird und die Gasmischung außerhalb der Sprengkapsel anschließend gezündet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom während der Zündung aufrechterhalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom vor der Zündung angehalten wird.