DE3733228A1 - Verfahren und vorrichtung zur einhuelsung von klebrigen explosivstoffen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Einhülsung ("cartridging", Patronierung) von Explosivstoffen, die klebrig sind und eine schlechte Formstabilität aufweisen und daher schwierig in einem "freiliegenden" Zustand handzuhaben sind, d.h. ohne von einer Kartusche oder Hülse umschlossen zu sein.

Im wesentlichen bezieht sich die Erfindung auf die Einhülsung mit sogenannten Emulsions-Gel-Sprengstoffen (Emulsion-slurries; Emulsionsschlamm). Solche Emulsions- Gel-Sprengstoffe sind dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wässrige Phase enthalten, in der oxidierende Salze, dispergiert in einer kontinuierlichen Kohlenwasser­ stoff-Phase, gelöst sind. Die oben erwähnten Emulsions- Gel-Sprengstoffe sind dadurch gekennzeichnet, daß sie besonders an jedweder Art von Werkstoffen, einschließ­ lich polyfluorierte Kohlenwasserstoff-Polymeren (wie PTFE) haften.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Einhülsung der Emulsions-Gel-Sprengstoffe in heißem Zustand, bei Temperaturen um ca. 100°C, d.h. bei der üblichen Temperatur, gerade bei denen die Emulsions-Gel-Spreng­ stoffe produziert werden. Auf dieser Stufe sind sie relativ freifließend und leicht pumpfähig, aber sobald die Scherkräfte, die einen Durchfluß durch Pumpen und Rohrleitungen aufrecht erhalten haben, nachlassen, erreichen sie eine bestimmte strukturelle Rigidität, obgleich sie eine bestimmte Fließgrenze, gerade bei diesen hohen Temperaturen, haben. Sie erstarren jedoch in einem beträchtlichen Ausmaß und erreichen bei niedrigen Temperaturen eine bessere Formstabilität.

Emulsions-Gel-Sprengstoffe werden in Form von "Würsten" eingehülst, d.h. der Explosivstoff wird durch eine Öffnung in einen zylindrischen Plastikfilm, geformt durch eine der Länge nach angeordneten Schweißung, die auf einem Plastikfilm in der Nähe der oben erwähnten Öffnung angebracht ist, gepumpt, wonach später oben erwähnter Schlauch in geeigneter Entfernung gefaltet wird, und diese gefalteten Positionen werden mit zwei Verschlußvorrichtungen versehen, zwischen welchen oben erwähnter Schlauch schließlich in Stücke abgetrennt wird. Diese Methode zur Einhülsung hat den Vorteil, daß sie kontinuierlich ist und in einer Linie mit dem Fertigungsverfahren voranschreitet, ebenso wenn der Explosivstoff in heißem Zustand vorliegt. Auf diese Weise wird eine Anhäufung von Explosivstoff, sowohl um ihn abzukühlen, als auch die Erfordernis von etwaigen Vorrichtungen zur kontinuierlichen Kühlung des Explosivstoffes, vermieden.

Die oben erwähnten "Würstchen"-Patronen besitzen charakte­ ristische runde Enden, mit einem überhängenden Teil an Plastikmaterial, das zusammengefaltet ist. Solche Patronen haben sich als weniger vorteilhaft bei der Einbringung in horizontale Bohrlöchern erwiesen, weil sich die Patronen unter Verwendung einer Beladungs­ stange sogleich gegenüber der Bohrlochwandung oder durch angrenzende Patronen einklemmen.

Daher werden zur Benutzung in horizontalen Bohrlöchern papierumwickelte Patronen vorgezogen, bei denen das Einwickelpapier sauber gefaltete Enden aufweist, so daß kein Festklemmen während des Beladungsvorganges entstehen kann. Emulsions-Gel-Sprengstoffe können in Patronen dieses Typs hergestellt werden, indem der Explosivstoff durch ein Auslaufrohr extrudiert wird, auf dem ein an einem Ende gefaltetes Hülsenpapier angebracht ist. Diese Verfahrensweise schließt eine zeitlich abgesetzte Extrusion des Explosivstoffes ein, damit die ausgegossene Hülse durch eine leere ausgetauscht werden kann. Diese Verfahrensweise ist sehr problematisch, dennoch verwendet zur Herstellung relativ langer Patronen, weil lange Hülsen schwierig herzustellen und leer schwierig handzuhaben sind und sie mühsam vom Boden aus komplett aufzufüllen sind.

Es gibt verfügbare Maschinen zur Einhülsung, die schnell und zuverlässig arbeiten, und sie haben sich in hohem Maße als brauchbar erwiesen zum Einhülsen von konventio­ nellen Explosivstoffen wie Dynamit, ebenso in langen Patronen. Ein Typ dieser Maschinen arbeitet gemäß dem Prinzip, daß der Explosivstoff in Scheiben oder vorgeschnittenen Patronenfüllungen portioniert wird, die annähernd die Gestalt der fertigen Patronen besitzen, denn durch Abschneiden solcher Scheiben von einer gewalzten Lage des Explosivstoffes mit Hilfe eines beweglichen Messers weisen sie eine einheitliche Dicke auf, wonach später die oben erwähnten Scheiben auf ein Patronenpapier gebracht werden, das die Maschine später um die Scheiben wickelt und schließlich an den Patronenenden abkantet. Maschinen des oben erwähnten Typs werden unter dem Warenzeichen "Rollex" von der Firma Niepman AG, Bundesrepublik Deutschland, vertrieben.

Das Einhülsen von Emulsions-Gel-Sprengstoffen auf der Grundlage des gerade erwähnten Verfahrens beinhaltet jedoch große Probleme. Sogar in einem gekühlten Zustand, der entweder eine reichliche Nachwirkzeit oder die Benutzung von Sonderkühleinrichtungen erfordert, wird der Explosivstoff an jeder Art von Apparaturen, mit der er in Kontakt kommt, anhaften, sogar wenn diese Teile mit PTFE oder ähnlichem Material beschichtet sind. Besonders störend ist, daß das Material am Messer, das die Scheiben von dem gewalzten Explosivstoff herunter­ schneidet, anhaftet und daß ein Maschinenteil, der diese Scheiben von dem Messer auf das Patronenpapier bringt, dann in Folge von angehaftetem Material dieses darauf anhäuft. Daher fehlt eine zweckmäßige Füllmethode, die diesen Vorgang zu Ende führt.

Bei hohen Explosivstofftemperaturen werden solche störenden Umstände noch ernsthafterer Art sein, und bis heute haben sie es unmöglich gemacht, Suspen­ sions-Gel-Sprengstoffe unter Verwendung der oben beschrie­ benen Verfahrensweise einzuhülsen, wenn der Explosivstoff notwendigerweise die Temperatur aufweist, mit der er vom Herstellungsprozeß kommt.

Der Gegenstand der Erfindung löst die Aufgabe, die Einhülsung von insbesondere klebrigen Explosivstoffen, wie Suspensions-Gel-Sprengstoffe, mit Hilfe eines Einhülsungsverfahrens des oben beschriebenen Typs zu ermöglichen.

Im besonderen löst der Gegenstand der Erfindung die Aufgabe, die Einhülsung von Emulsions-Gel-Sprengstoffen in heißem Zustand mit Hilfe einer solchen Vorrichtung zu ermöglichen, so daß deren Kühlung überflüssig gemacht wird.

Die Erfindung impliziert, daß die Emulsions-Gel-Spreng­ stoffe nun in relativ lange, papierumwickelte Patronen eingehülst werden können und ebenso, daß vorhandene Einhülsmaschinen dieses Typs für Emulsions-Gel-Sprengstof­ fe benutzt werden können, nachdem diese Sprengstoffe einen Teil des Marktes der konventionellen Sorte übernom­ men haben.

Die Erfindung beinhaltet die Instandhaltung der Maschinen­ teile der Einhülsmaschine, mit denen der Sprengstoff in Kontakt kommt, indem sie mit Wasser benetzt werden.

Für die Herstellung der oben beschriebenen Maschinenteile umfaßt die Erfindung die Auswahl von besonders geeigne­ ten Materialien, entweder für die oben beschriebenen Teile in ihrer Gesamtheit oder für deren Beschichtung, wenn andere Materialien für ihre Herstellung benutzt werden.

Ebenso umfaßt die Erfindung eine Einhülsmaschine, um das in der Erfindung beschriebene Verfahren durchzufüh­ ren, enthaltend eine Vorrichtung, die die Oberfläche der relevanten Maschinenteile mit einem geeigneten Grad an Wasserbenetzung versieht.

Ungeachtet der üblichen Klebrigkeit der Emulsions-Gel- Sprengstoffe gegenüber praktisch allen Werkstoffen, wurde beobachtet, daß sie an einer wasserbenetzten Oberfläche in einem erstaunlich geringen Ausmaß anhaften. Schließlich erfordert es, in Abhängigkeit des Material­ typs, eine gewisse Zeitspanne, bevor eine Adhäsion an der benetzten Oberfläche signifikant wird. Weiterhin wurde gefunden, daß jede Adhäsion in hohem Maße vermieden werden kann, wenn die wasserbenetzte Oberfläche porös ist und die Poren mit Wasser gefüllt sind. Der Typ des porösen Materials stellt sich als nicht entschei­ dend heraus, da beobachtet wurde, daß Emulsions-Gel- Sprengstoffe praktisch weder an einem porösen Plastikwerk­ stoff, der von Porvair Ltd., Ind. Div. unter der Waren­ bezeichnung Vyon F (poröses Polyethylen) hergestellt wird, noch an einem Naturerzeugnis wie Balsaholz, wenn beide völlig mit Wasser benetzt sind, anhaften. Weiterhin wurde festgestellt, daß Werkstoffe wie Cellulose besonders geeignet sind, an ihrer Oberfläche exakt einen derartigen Wasserfilm gebunden zu halten, so daß eine Adhäsion von Emulsions-Gel-Sprengstoffen vermieden wird. In erster Linie wird Holz, aus der Gruppe der Cellulosewerkstoffe, als brauchbares Konstruk­ tionsmaterial für bestimmte funktionelle Teile einer Einhülsmaschine, mit der die Emulsions-Gel-Sprengstoffe bearbeitet werden, in Betracht gezogen. Beispiele von anderen Werkstoffen zeigen unter benetzten Bedingungen dem Holz entsprechende Eigenschaften; diese Werkstoffe sind Papier und Baumwollstoff; beide geeignet als Beschichtungsmaterial für solche Maschinenteile, die in Kontakt mit dem Explosivstoff geraten und die zweck­ mäßigerweise nicht aus Holz hergestellt werden können. Balsaholz stellt einen Werkstoff dar, der, sowohl porös als auch reich an Cellulose, gut für verschiedene Teile einer Einhülsmaschine für Emulsions-Gel-Sprengstof­ fe verwendet werden kann.

In Anbetracht dessen, daß die Erfindung im allgemeinen ein Verfahren umfaßt, das solche Teile einer Einhüls­ maschine, die in Kontakt mit dem Explosivstoff geraten, mit Wasser benetzt hält, erscheint es offensichtlich, daß die Wasserbenetzung durch verschiedenartige Hilfsmit­ tel hergestellt werden kann, entsprechend den fraglichen Maschinenteilen, und inwieweit sie beweglich sind oder nicht. Vorteilhafterweise werden die Hilfsmittel entsprechend dem Material, aus dem die Maschinenteile hergestellt oder beschichtet sind, ebenso ausgewählt.

Die begleitende Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht einer Rollex-Maschine, modifiziert für den Gebrauch des in der Erfindung benutzten Verfah­ rens.

Die Abbildung zeigt den Explosivstoff 2, der einen Emulsions-Gel-Sprengstoff darstellt, der durch eine Ablauföffnung 1 hindurch auf ein Förderband 11 geleitet und vorwärts zu einer Bemessungswalze 3 bewegt wird, diese erzeugt eine Lage 7 des Explosivstoffes mit einheitlicher Dicke. Entlang des Förderbands 1, von der Öffnung 1 bis zur Walze 3, sind stationäre Gleit­ backen 5 angebracht, die die Maße der Lage 7 abgrenzt, sobald sie sich zwischen ihnen bewegt.

Die Seitenrahmen 6, die normalerweise die gewalzte Lage des Explosivstoffes 7 führt, sind weniger wichtig, wenn ein Emulsions-Gel-Sprengstoff eingehülst wird, und die oben erwähnten Seitenrahmen können auf vorteil­ hafte Weise von der Lage 7 in einiger Länge zurückgezogen werden, um den Kontakt mit dem Explosivstoff zu vermeiden. Auf der Oberfläche der Walze 3 liegend, gibt es einen angebrachten Abstreifer 10, der die Walze sauber hält, im Falle, daß unerwarteterweise einiger Sprengstoff an ihm anhaften sollte.

Am Ende des Förderbands 11 ist ein Messer 12 angeordnet, das durch seine Bewegung die Sprengstoff-Lage 7 in geeignete Scheiben zur Füllung der Patrone 13 schnei­ det. Mittels eines Schlittens 14 und einer Schubvorrich­ tung 8 werden diese Scheiben 13 zu einem drehbaren Kopf 9 hinausgebracht, durch welchen das Einwickeln durchgeführt wird.

Die Auswahl des Förderbandwerkstoffes 11, auf welchem der Explosivstoff gefördert und vorwärts gebracht wird, ist nicht entscheidend. Normalerweise ist das Band aus Gummi hergestellt, und etwaige Adhäsion zwischen Explosivstoff und dem oben erwähnten Band ist für den Einhülsungsvorgang von geringer Bedeutung. Wenn es jedoch gewünscht wird, kann das Gummiband mit einem Material, z.B. Papier oder Baumwolle, beschichtet werden, das gegenüber dem Sprengstoff besser eine wasserbenetzte Oberfläche aufrechterhält.

Die Auswahl des Werkstoffes für die Seitenrahmen 6, den Schlitten 14 und die Endverschließer (nicht gezeigt) ist ebenso nicht entscheidend. Die oben erwähnten Endverschließer befinden sich auf dem drehbaren Kopf 9 und führen die Falzung des Papiers an den Enden der Patronen durch. Die Seitenrahmen 6 und die Endver­ schließer, die normalerweise keine Probleme im Einhül­ sungsvorgang bereiten, können, wenn es gewünscht wird, beschichtet oder aus einem porösen Material hergestellt und so mit Wasser benetzt gehalten werden.

Die Maschine ist mit Düsen 4 versehen, die einen, aus einer unter Druck stehenden Wasserspeisung, fein verteilten Wassersprühnebel über und auf solche Maschinen­ teile verteilt, wo eine benetzte Oberfläche erhalten bleiben muß. Die Walze 3, das Messer 12 und die Schubvor­ richtung 8 befinden sich unter den Teilen, wo eine benetzte Oberfläche äußerst wichtig ist.

Es wurde festgestellt, daß es geeignet ist, sowohl die Walze 3 mit ihrem Abstreifer 10, als auch das Messer 12 aus Holz zu produzieren. Vorzugsweise wird das Messer 12 aus Sperrholz hergestellt, um die benötigte Formstabilität zu erreichen.

Im allgemeinen ist es jedoch notwendig, für einige andere Teile der Maschine die Werkstoffe wesentlich poröser, als Holz es ist, auszuwählen. Es wird dann empfohlen, die Wasserbenetzung mit Hilfe einer Wasser­ speisung so einzurichten, daß das poröse Material als eine Art Wandung den Explosivstoff abtrennt, in der Weise, daß das Wasser langsam durch die poröse Wandung auf den Explosivstoff fließt. Solch eine Anordnung ist besonders vorteilhaft für die stationären Gleit­ backen 5, die die Maße der Lage des Explosivstof­ fes bestimmt. In dieser Anordnung ist die Wasserspeisung praktisch verbunden mit einem System von Wasserrinnen aus abgesteiften Werkstoffen, und ein Wasserstand sollte in diesem System aufrechterhalten werden, ein wenig höher als der obere Rand der porösen Wandungen. Ein geeignetes poröses Material für die oben erwähnten Gleitbacken ist das oben erwähnte Vyon F.

Der Maschinenteil, der sichtbar am entscheidendsten ist, entsprechend dem Adhäsionsverhalten des Explosivstof­ fes, ist die Schubvorrichtung 8, die die Patronenfüllun­ gen 13, die von den gewalzten Lagen des Explosiv­ stoffes 7 abgeschnitten wurden, von dem Messer 12 auf das Patronenpapier hinüberbringt. Von dem geprüften Material hat sich Balsaholz, getränkt mit Wasser, als am zufriedenstellendsten erwiesen. Der oben beschrie­ bene Maschinenteil, der sich während der Tätigkeit der Maschine vor- und zurückbewegt, kann entweder durch eine Einzeldüse mit Wasser benetzt werden, oder eine verbundene Wasserrinne, die durch einen Wasser­ schlauch aus einer Wasserspeisung versorgt wird, kann dies bewerkstelligen.

Es wurde festgestellt, daß durch Auswahl der Werkstoffe, wie oben beschrieben, die benötigten Wassermengen, um eine Adhäsion zu vermeiden, überraschenderweise niedrig sind. Aufgrund einer praktischen Messung wurde festgestellt, daß die Wasserspeisung der Düsen und der porösen Teile so eingeschränkt werden sollte, um jedes sichtbare Ablaufen von Wasser von den Teilen zu vermeiden. Es wurde kein erheblicher Anstieg im Wassergehalt des Emulsions-Gel-Sprengstoffes festgestellt; dieser erhöht sich nur um einige Zehntel Prozent und wird daher, im Vergleich zum normalen Wassergehalt des Materials von 8-15% als unwichtig eingeschätzt. Der gesamte Wasserverbrauch ist jedoch größer als derjenige, der vom Emulsions-Gel-Sprengstoff aufgenommen wird, weil ein Teil des Wassers aus dem System verdunstet, zurückzuführen auf die angewendeten erhöhten Temperaturen an verschiedenen Maschinenteilen, und auf den Wärmeinhalt, den der Emulsions-Gel-Sprengstoff besitzt, wenn er die Einhülsungsmaschine erreicht.

In dem folgenden Beispiel werden einige weitere Details aufgezeigt, um die Erfindung näher zu erläutern, jedoch limitieren diese Details in keiner Weise den Rahmen der Erfindung.

Beispiel

An einer von der Firma Niepman AG gelieferten "Rollex"- Einhülsungsmaschine sind die folgenden originalen Maschinenteile, gekennzeichnet durch die Zahlen der begleitenden Zeichnung, nämlich: die Gleitbacken 5, die Walze 3, das Messer 12 und die Schubvorrichtung 8, durch Teile ersetzt, die folgendermaßen hergestellt und aufbereitet sind:

Die Gleitbacken 5 sind aus Aluminium hergestellt, versehen mit freiliegenden Wasserrinnen und beschichtet mit Vyon F, das aufgeleimt wurde. Die oben erwähnten Wasserrinnen werden mit filtriertem Wasser aus dargestell­ tem Wasserversorgungssystem mit Mengen gespeist, das die Poren der Beschichtung mit Wasser ausfüllt.

Die Walze 3 und der Abstreifer 10 als auch das Messer 12 sind aus wasserresistentem Sperrholz hergestellt. Die Schubvorrichtung 8 ist aus Balsaholz hergestellt.

Alle Holzteile werden mittels der Düsen 4, die kontinuier­ lich sprühnebelartig Wasser auf sie spritzen, in einem benetzten Zustand gehalten.

Der Einhülsungsmaschine wird mittels eines kontinuier­ lichen Materialzuflusses ein Emulsions-Gel-Sprengstoff, zusammengesetzt aus 85,4 Gewichtsprozenten einer disper­ gierten wässrigen Salzlösung, aus 4,5 Gewichtsprozenten einer kontinuierlichen Phase, die Kohlenwasserstoffe und Emulgatoren enthält, aus 7 Gewichtsprozenten fein verteiltem Aluminium und aus 3 Gewichtsprozenten Hohlglas­ kugeln, zugeführt.

Die Temperatur des Explosivstoffes betrug 95-100°C, der Förderbandvorschub betrug 15 kg/min. In diesem Falle produzierte die Maschine ca. 35 Patronen pro Minute, mit den Ausmaßen: 35 mm Durchmesser, 400 mm Länge. Der Herstellungsprozeß schritt stundenlang ohne Fehler der Patronen und ohne Verschnitt des Explosiv­ stoffes voran.

Andere Emulsions-Gel-Sprengstoffe, die in ihrer Zusammen­ setzung abweichen, wie in diesem Beispiel gezeigt, und die beträchtlich unterschiedliche Konsistenz aufwei­ sen, sind mittels der gleichen modifizierten "Rollex"- Maschine ohne Probleme eingehülst worden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Einhülsung von insbesondere klebrigen Explosivstoffen, die eine schlechte Formbeständigkeit aufweisen, wie Emulsions-Gel-Sprengstoffe, und besonders für solche Explosivstoffe, die sich in einem heißen Zustand befinden, mittels einer Einhül­ sungsmaschine, bei der der Explosivstoff (2) in Scheiben portioniert wird, die annähernd die Gestalt der fertigen Patrone besitzen, indem oben erwähnte Scheiben von einer gewalzten Lage des oben erwähnten Explosivstoffes mit einheitlicher Dicke (7) mittels eines beweglichen Messers (12) abgeschnitten werden, bei der die Scheiben auf ein Einhülsungspapier hinübergebracht werden, das die Maschine um die Patronenscheiben wickelt und schließlich am Patronen­ ende falzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Maschinenteile, die mit dem Explosivstoff in Kontakt geraten, mit Wasser benetzt gehalten werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die oben beschrie­ bene Wasserbenetzung mittels Düsen (4) erfolgt, die einen fein verteilten Wasser-Sprühnebel auf die Teile der Einhülsungsmaschine, die mit dem Explosivstoff in Kontakt geraten, richten.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Benetzung derart erfolgt, daß das Wasser einer Seite einer porösen Wandung zugeführt wird, von wo es langsam durch die Wandung zu der Seite fließt, die mit dem Explosivstoff in Kontakt kommt.

4. Einhülsungsmaschine für Explosivstoffe des Typs, bei der der Explosivstoff in Scheiben, die annähernd die Gestalt der fertigen Patrone aufweisen, portioniert wird, indem die Scheiben einheitlicher Dicke von einer gewalzten Lage des Explosivstoffes (7) mittels eines beweglichen Messers (12) abgeschnitten werden, wonach später oben erwähnte Scheiben auf ein Einhül­ sungspapier hinübergebracht werden, das von der Maschine um die Patronenscheiben gewickelt wird und schließlich an den Patronenenden einfaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Teile der Einhülsungsmaschine, die mit dem Explosiv­ stoff in Kontakt geraten, mit Wasser benetzt gehalten sind.

5. Einhülsungsmaschine gemäß Anspruch 4, bei der die Teile der Einhülsungsmaschine, die mit dem Explosiv­ stoff in Kontakt geraten, aus einem Material, das zu einem großen Teil Cellulose enthält, wie Holz, Papier oder Baumwolle, bestehen oder beschichtet sind, und welche Einhülsungsmaschine mit Düsen (4) ausgestattet ist, die mit einem fein verteilten Wasser-Sprühnebel die Oberflächen der Teile benetzen.

6. Einhülsungsmaschine gemäß Anspruch 4, bei der die Teile der Einhülsungsmaschine, die in Kontakt mit dem oben beschriebenen Explosivstoff geraten, aus einem porösen Material bestehen, das eine trennende Wandung zwischen dem Explosivstoff und einer Wasser­ speisung herstellt.

7. Einhülsungsmaschine gemäß Anspruch 6, bei der das poröse Material Balsaholz oder ein poröses Plastik­ material ist.