DE3629371A1

DE3629371A1 - Sprengzeitzuender

Info

Publication number: DE3629371A1
Application number: DE19863629371
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys Dr Florin
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1986-04-26
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1987-10-29
Also published as: BR8701964A; US4817530A; EP0253955A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Sprengzeitzünder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sprengzeitzünder dienen dazu, bei der Sprengung von Felsen oder im Bergbau verschiedene Ladungen in bestimmter Reihenfolge zur Explosion zu bringen. Jeder Sprengzeitzünder enthält eine Verzögerungsvorrichtung, die das Anzünden der Ladung um eine genau definierte Verzögerungszeit verzögert. Elektrische Sprengzeitzünder werden durch das elektrische Anzünden einer Zündpille initiiert. Ein elektrischer Sprengzeitzünder bildet ein "geschlossenes System", bei dem alle pyrotechnischen Komponenten von einer metallischen Hülse abdichtend umgeben sind.

Bekannt sind ferner nicht-elektrische Sprengzeitzünder, die mit einem Anzündübertragungsschlauch verbunden sind.

In dem Schlauch verlaufen Fäden aus einem reaktionsfähigen Material. Werden diese Fäden an einem Schlauchende gezündet, dann entsteht in dem Schlauch eine sich selbst aufrechterhaltende Zündflamme, verbunden mit einer Schockwelle, wodurch am anderen Schlauchende flammempfindliche Stoffe angezündet werden können. Der Schlauch überträgt die Anzündflamme zu dem Sprengzeitzünder und bewirkt zunächst den Abbrand eines pyrotechnischen Verzögerungssatzes, der die individuelle Verzögerungszeit des Sprengzeitzünders bestimmt. Da der Schlauch in die Hülse des Sprengzeitzünders hineinragt, bildet der Sprengzeitzünder ein "offenes System". Ein solches offenes System hat den Nachteil, daß der sich in der Hülse aufbauende Druck sich teilweise undefiniert durch den Schlauch hindurch entladen kann, so daß die angestrebte definierte Verzögerungszeit nicht erzielbar ist. Sprengzeitzünder nach dem offenen System haben daher erhebliche Streubreiten der Verzögerungszeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen nicht-elektrischen Sprengzeitzünder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Verzögerungseinrichtung in einem geschlossenen System abbrennt, so daß sich eine geringe Streubreite der Verzögerungszeiten ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichenden Teils des Patentanspruchs 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Sprengzeitzünder ist der die Verzögerungseinrichtung und die Unterladung enthaltende Raum der Hülse durch die Sperrwand druckdicht von dem Anzündübertragungsschlauch getrennt und diese Trennung wird auch während des Abbrennens der Verzögerungseinrichtung aufrechterhalten. Die Zündübertragung von dem Schlauch zur Verzögerungseinrichtung erfolgt durch Stoßeinwirkung oder thermische Einwirkung durch die Sperrwand hindurch. Während herkömmliche nicht-elektrische Sprengzeitzünder ein offenes System bilden, bei dem während des Abbrennens der Verzögerungseinrichtung eine Druck- und Gasentlatung über den hohlen Schlauch hindurch erfolgt, ist nach der Erfindung die abdichtende Sperrwand vorgesehen, durch die ein geschlossenes System geschaffen wird. Dies hat zur Folge, daß die Verzögerungseinrichtung unter definierten Druckverhältnissen abbrennt, so daß sich reproduzierbare Verzögerungszeiten mit geringen Streubreiten ergeben.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit den erfindungsgemäßen Sprengzeitzündern bei Verwendung der gleichen Verzögerungseinrichtungen die gleichen Verzögerungszeitmittelwerte erzielbar sind wie bei elektrischen Sprengzeitzündern mit geschlossenem System. Die Lage des Verzögerungszeitmittelwertes hängt dabei ab von der Stärke der Hilfsladung und vom Volumen zwischen der Hilfsladung und der Verzögerungseinrichtung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verzögerungszeiten unabhängig sind von der Ausgangsleistung des Übertragungsschlauchs und damit von eventuellen Exemplarstreuungen dieses Schlauchs.

Die Übertragung der Zündung von dem Zündübertragungsschlauch auf die Verzögerungseinrichtung kann entweder mit einem durch Stoß initiierbaren Anzündhütchen durch Stoßübertragung durch die Sperrwand hindurch oder mit einem thermisch empfindlichem Satz durch Wärmeübertragung durch die Sperrwand hindurch erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Er zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Sprengzeitzünders mit in der Sperrwand untergebrachtem Anzündhütchen,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit in der Verzögerungseinrichtung untergebrachtem Anzündhütchen,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem gegen die Sperrwand schlagenden Schlagbolzen,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einem direkt gegen das Anzündhütchen schlagenden Schlagbolzen,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit thermischer Übertragung durch die Sperrwand hindurch,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit einer die Übertragungsladung abschirmenden elektrisch leitenden Abdeckung und

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit einer die Übertragungsladung bedeckenden elektrisch nicht- leitenden Folie.

Der Sprengzeitzünder nach Fig. 1 weist eine zylindrische Hülse 10 auf, die am unteren Ende geschlossen ist und in deren oberes Ende ein Anzündübertragungsschlauch 11 hineinragt. Der Anzündübertragungsschlauch besteht aus einem Plastikschlauch, in dessem Hohlraum Fäden aus einem rekationsfähigen Stoff so untergebracht sind, daß durch den Schlauch hindurch durch chemische Reaktion der Fäden eine sich selbst aufrechterhaltende Anzündflamme verbunden mit einer Schockwelle hindurchläuft, mit der am Austritt des Schlauchs flammempfindliche Stoffe angezündet werden können. Ein derartiger Schlauch wird unter der Bezeichnung "Signal-Tube" von ATLAS Powder Company vertrieben. Das in die Hülse 10 hineinragende Schlauchende ist von einem Verschlußstopfen 12 aus elastomerem Material umgeben, der durch Crimpung in dem oberen Hülsenbereich fixiert ist. Der Verschlußstopfen 12 endet im Innern der Hülse 10 bündig mit dem Schlauchende.

Im unteren Bereich der Hülse 10 ist die Unterladung 13 (Sekundärladung) angeordnet und über dieser befindet sich die Verzögerungseinrichtung 14 aus einem Rohr 15, das den Verzögerungssatz 16 enthält.

Auf dem oberen Ende der Verzögerungseinrichtung 14 ist die Hilfsladung in Form eines Anzündhütchens 17 abgestützt. Das Anzündhütchen ragt in eine Ausnehmung 18 in der Unterseite der Sperrwand 19 hinein, welche in direktem Kontakt mit dem Verschlußstopfen 12 bzw. dem Ende des Schlauchs 11 angeordnet ist. In einer weiteren Ausnehmung 20 in der Oberseite der Sperrwand 19 befindet sich eine Übertragungsladung 21, die von einer aus dem Schlauch 20 endseitig austretenden Zündflamme angezündet werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 befindet sich zwischen der Sperrwand 19 und der Verzögerungseinrichtung 14 ein axialer Abstand 22, d. h. das Anzündhütchen 17 ragt nach unten über die Ausnehmung 18 hinaus. Die Sperrwand 19, die den unteren Hohlraum der Hülse 10 gegen den Schlauch 11 abdichtet, besteht aus starrem Material, das sich bei Detonation der Übertragungsladung 21 nicht wesentlich verformt.

Der Sprengzeitzünder nach Fig. 1 hat folgende Funktionsweise:

Die durch den Schlauch 11 fortlaufende Reaktion erzeugt am Ausgang des Schlauchs im Innern der Hülse 10 eine Anzündflamme, welche die Übertragungsladung 21 anzündet. Diese Übertragungsladung 21, die beispielsweise aus einem Initialsprengstoff wie Bleiazid oder Bleistyphnat oder aus einem Gemisch aus Initialsprengstoffen besteht, bewirkt durch schockartige Umsetzung eine Verschiebung der Sperrwand 19 in Richtung auf die Verzögerungseinrichtung 14, wodurch das Anzündhütchen 17 gezündet wird. Dabei bleibt die dichtende Wirkung der Sperrwand 19 erhalten. Durch das Zünden des Anzündhütchens 17 wird der Verzögerungssatz 16 angezündet, um nach der vorgesehenen Abbrennzeit über die Verzögerungsstrecke 16 a die an seinem Ende befindliche Initialladung 23 zu zünden, welche die Unterladungen 13 anzündet. Durch die Tatsache, daß die Verzögerungseinrichtung 14 in einem geschlossenem Raum abbrennt, erhält man bei dem nicht-elektrischen Sprengzeitzünder ebenso genaue Verzögerungszeiten mit sehr kleinen Verzögerungszeitstreubreiten, wie bei geschlossenen elektrischen Sprengzeitzündern. Dies wird durch die nachfolgende Tabelle I verdeutlicht, in der gemessene Verzögerungszeiten, ihre Mittelwerte und Streubreiten aufgeführt sind:

Tabelle I

Alle gemessenen Sprengzünder, deren Ergebnisse in Tabelle I aufgeführt sind, waren mit den gleichen Verzögerungskörpern einer Fertigungsmenge ausgestattet, welche im geschlossenen elektrischen Sprengzeitzünder eine mittlere Verzögerungszeit von 294 ms ergaben.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis 5 entsprechen weitgehend denjenigen der Fig. 1, so daß die jeweiligen Beschreibungen der weiteren Ausführungsbeispiele auf die Erläuterung der Unterschiede gegenüber Fig. 1 beschränkt sind.

Gemäß Fig. 2 ist das Anzündhütchen 17, das die Hilfsladung enthält, in einer Ausnehmung der Verzögerungseinrichtung 14 untergebracht und die Sperrwand 19 füllt den Raum zwischen der Verzögerungseinrichtung 14 und dem Verschlußstopfen 12 in axialer Richtung ganz aus. Der Boden der oberen Ausnehmung 20 der Sperrwand 19 bildet einen Verformungsbereich 19 a, der sich beim Detonieren der Übertragungsladung 21 nach unten aufwölbt, jedoch nicht öffnet. Der Verformungsbereich 19 a schlägt bei Detonation der Übertragungsladung 21 gegen das am Rohr 15 abgestützte Anzündhütchen 17, das daraufhin gezündet wird und den Verzögerungssatz 16 anzündet.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Anzündhütchen 17, ebenso wie bei Fig. 1, in einer Ausnehmung 18 der Sperrwand 19 untergebracht. Das Anzündhütchen 17 stützt sich auf der Verzögerungseinrichtung 14 ab und drückt die Sperrwand 19 gegen den Verschlußstopfen 12. In dem Ende des Schlauchs 11 ist ein Schlagbolzen 24 geführt, der von dem in dem Schlauch 11 erzeugten Gasdruck nach unten beschleunigt wird und mit seiner z. B. kugelförmigen Spitze gegen die Sperrwand 19 schlägt und dadurch das Anzündhütchen 17 zündet. Die Sperrwand 19 und der Schlagbolzen 24 sind so ausgebildet, daß der Schlagbolzen 24 nur über eine begrenzte Weglänge bewegt wird. Diese Weglänge ist so bemessen, daß die Trennwand 19 nicht durchstoßen wird. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 wird der Verformungsbereich 19 a der Trennwand 19 von dem Schlagbolzen 24 in Richtung auf die Verzögerungseinrichtung 14 verformt.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 entspricht demjenigen von Fig. 3, mit Ausnahme der Tatsache, daß gemäß Fig. 4 die Trennwand 19 eine Öffnung 25 aufweist, durch die hindurch der Schlagbolzen 24 direkt auf das Anzündhütchen 17 auftrifft. Der Weg des Schlagbolzens 24 und das Anzündhütchen 17 sind so aufeinander abgestimmt, daß das Anzündhütchen beim Auftreffen des Schlagbolzens geschlossen bleibt. Das Anzündhütchen ist in die Ausnehmung 18 durch Verklebung oder durch Paßsitz so eingesetzt, daß es den unteren Teil der Sperrwand 19 dicht verschließt. Dieser abdichtende Verschluß bleibt auch nach Zündung des Anzündhütchens 17 erhalten.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 entspricht demjenigen von Fig. 2, mit Ausnahme der Tatsache, daß anstelle des Anzündhütchens 17 eine thermisch empfindliche Ladung 26 vorhanden ist, die in thermischem Kontakt mit der Sperrwand 19 steht. Die Sperrwand 19 wird beim Abbrennen der Übertragungsladung 21 nicht wesentlich verformt, sondern lediglich erwärmt und die Wärme wird durch Wärmeleitung auf die Ladung 26 übertragen, die dadurch angezündet wird und ihrerseits den Verzögerungssatz 16 anzündet. Die Sperrwand 19 besteht hierbei aus gut wärmeleitendem Material.

Bei denjenigen Ausführungsbeispielen bei denen eine Übertragungsladung 21 benutzt wird, kann die Übertragungsladung zum Schutz gegen Umweltbelastung, Feuchtigkeit und zur Vermeidung des Ausrieselns mit einer dünnen Folie, z. B. aus Aluminium, abgedeckt sein, welche von dem Zündstrahl des Schlauchs 11 durchschlagen wird.

Eine derartige die Übertragungsladung 21 abdeckende Folie ist für die elektrostatische Sicherheit (d. h. Zündunempfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Entladungen) des Sprengzünders von Bedeutung.

Bei einer elektrischen Funkenentladung aus dem Anzündübertragungsschlauch in das Innere des Sprengzünders muß eine Funkenentladung in die Übertragungsladung 21 unbedingt vermieden werden. Durch Abdeckung der Übertragungsladung mit einer Metallfolie, die elektrisch leitend mit der Sperrwand 19 verbunden ist, ist die Übertragungsladung abgeschirmt wie in einem Faraday'schen Käfig, so daß eine Funkenentladung aus dem Anzündungsübertragungsschlauch auf oder in die Sperrwand hinein nicht zur Zündung der Übertragungsladung führen kann.

Die Abdeckung der Übertragungsladung erfolgt gemäß Fig. 6 mit einer metallischen Hülse 27 mit sehr dünnem Boden 28. Der Boden der Hülse 27 ist dabei so dünn, daß er vom Zündstrahl des Anzündübertragungsschlauches durchschlagen wird.

Ferner kann die Abdeckung der Übertragungsladung 21 gemäß Fig. 7 mit einer nichtmetallischen Folie 29 (z. B. Papierfolie) erfolgen. Eine derartige nicht elektrisch leitfähige Folie muß mit einem elektrisch leitfähigen Haltekörper 30 (z. B. aus Metall) so gehalten sein, daß der Anzündübertragungsschlauch 11 nicht auf der Folie 29 aufsitzen kann. Die den Zündstrahl durchlassende Bohrung 31 des Haltekörpers 30 sollte kleiner sein als die Ausnehmung 20, welche die Übertragungsladung 21 enthält. Dadurch wird gewährleistet, daß eine elektrische Funkenentladung aus dem Anzündübertragungsschlauch immer auf den Haltekörper 30 erfolgt und nie durch die Abdeckfolie 29 in die Übertragungsladung 21 hinein.

In den Fällen, in denen die Sperrwand starr ist und durch Stoßübertragung auf das Anzündhütchen 17 wirkt, sollte die Sperrwand aus einem harten Material bestehen, das eine Schockwelle gut leitet, z. B. aus hartem Kunststoff, Glas oder Keramik. Wenn die Sperrwand 19 einen Verformungsbereich aufweist, sollte sie aus Metall oder Kunststoff bestehen.

Es besteht auch die Möglichkeit, eine membranartige Sperrwand zu verwenden, die so dünn ist, daß sie durch die im Schlauch fortlaufende Druckwelle derart verformt wird, daß durch die Verformung das Anzündhütchen gezündet wird.

Claims

1. Sprengzeitzünder mit einer Hülse (10), die hintereinander eine Unterladung (13) und eine Verzögerungseinrichtung (14) enthält und in deren eines Ende ein Anzündübertragungsschlauch (11) hineinführt, wobei die im Anzündübertragungsschlauch fortlaufende Reaktion bei Erreichen des Schlauchendes auf die Verzögerungseinrichtung (14) einwirkt, die ihrerseits nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit die Unterladung (13) zur Detonation bringt dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schlauchende und der Verzögerungseinrichtung (14) eine abdichtende Sperrwand (19) angeordnet ist und daß auf der der Verzögerungseinrichtung (14) zugewandten Seite der Sperrwand (19) eine Hilfsladung (Anzündhütchen 17; 26) angeordnet ist, die durch Stoß oder Wärme unter Aufrechterhaltung der Abdichtung entzündbar ist und die Verzögerungseinrichtung (14) anzündet.

2. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) aus einer durchgehenden, nicht durchlöcherten Platte besteht.

3. Sprengzeitzünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) einen Verformungsbereich (19 a) aufweist und daß die Hilfsladung ein auf der Verzögerungseinrichtung (14) abgestütztes Anzündhütchen (17) ist, auf das der Verformungsbereich (19 a) einwirkt.

4. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) auf der dem Schlauch (11) zugewandten Seite eine Ausnehmung (20) aufweist, in der eine Übertragunsladung (21) angeordnet ist.

5. Sprengzeitzünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsladung (21) in der metallischen Sperrwand (19) durch eine elektrisch leitfähige, z. B. metallische Abdeckung (28), so bedeckt ist, daß die Abdeckung (28) mit der Sperrwand (19) und der Hülse (10) elektrisch leitend verbunden ist.

6. Sprengzeitzünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsladung (21) in der metallischen Sperrwand (19) durch eine elektrisch nichtleitende Folie (29), z. B. Papierfolie, abgedeckt ist und daß ein Haltekörper (30) aus elektrisch leitfähigem Material mit einer Bohrung (31) zwischen dem Ende des Schlauchs (11) und der Folie (29) angeordnet ist, wobei der Querschnitt der Bohrung (31) kleiner ist als derjenige der die Übertragungsladung (21) enthaltenden Ausnehmung (20).

7. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlagbolzen (24) vorgesehen ist, der durch die in dem Schlauch (11) fortschreitende Stoßwelle gegen die Sperrwand (19) geschlagen wird.

8. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) eine Öffnung (25) aufweist, hinter der ein Anzündhütchen (17) abdichtend befestigt ist, und daß ein Schlagbolzen (24) vorgesehen ist, der durch die im Schlauch (11) fortschreitende Stoßwelle direkt gegen das Anzündhütchen (17) geschlagen wird.

9. Sprengzeitzünder nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsladung (26) aus einem hinter der Sperrwand (19) angeordneten thermisch empfindlichen Satz besteht, der durch Wärmeübertragung durch die Sperrwand (19) hindurch entzündet wird.

10. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) aus Metall besteht.

11. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) aus Kunststoff besteht.

12. Sprengzeitzünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwand (19) aus Glas oder keramischem Material besteht.