DE3914343A1 - Verfahren zum fertigpressen eines sprengkoerpers in einer huelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fertigpressen von Sprengkörpern in einer Hülle.

Bei der Herstellung gepreßter Sprengkorper in einer Hülle wird im allgemeinen aus dem Sprengstoffgranulat ein Vorpreßling hergestellt, der dann in die Hülle gegeben und darin mit einem vorgegebenen hohen Druck bis zu 3 kbar fertig gepreßt wird mit dem Ziel, eine konstante hohe Dichte und zugleich eine gleichmäßige Vorspannung des Sprengkorpers in der fertig gepreßten Ladung zu erhalten. Dies ist erforderlich, um den Sprengkörper in der Hülle auch bei starken Temperaturschwankungen sicher zu fixieren.

Die Hülle, das Gewicht des Vorpreßlings, die Schichtdicken von Beschichtungsstoffen (Lacke und/oder Klebstoffe), bei Hohlladungen die Auskleidung u. a. mehr, weisen jedoch Toleranzen auf. Um dennoch eine hohe konstante Dichte und eine gleichmäßige Vorspannung zu erzielen, ist man daher gezwungen, durch Verwendung sehr genauer und damit kostspieliger Hüllen, genaues Abwiegen des für den Vorpreßling verwendeten Sprengstoffgranulats und dgl. die sich summierenden Toleranzen möglichst weitgehend zu minimieren. Da die Toleranzen innerhalb einer Charge von Hüllen und einer Charge von Vorpreßlingen im allgemeinen geringeren Schwankungen unterworfen sind als zwischen verschiedenen Explosivstoff-Chargen, ist man oft gezwungen den Hüllen einer bestimmten Hüllencharge die Vorpreßlinge einer bestimmten Vorpreßlingcharge zuzuordnen, was mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand bzw. Kosten verbunden ist.

Zum Ausgleich der trotz alledem noch verbleibenden Toleranzen, welche sich in der unterschiedlichen Länge des fertig gepreßten Sprengkörpers auswirken, werden beispielsweise Distanzringe zwischen dem Sprengkörper oder bei einer Hohlladung zwischen der Belegung der Hohlladung und einem hüllenfesten Anschlag angeordnet oder es wird ein in die Hülle einschraubbarer Anschlag (Gewindering) verwendet, d. h., es müssen weitere aufwendige Maßnahmen ergriffen werden. Auch kann es bei einer Hülle mit relativ kleinem Innenvolumen und einem Vorpreßling mit relativ großer Masse zu einem Überpressen kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung gepreßter Sprengladungen, insbesondere Hohlladungen, zu vereinfachen, ohne die Leistung, also die Dichte und Vorspannung des Sprengkörpers in der Hülle herabzusetzen bzw. zu beeinträchtigen.

Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhaftere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.

Die Dichte eines fertiggepreßten Sprengkörpers ist sehr genau zu reproduzieren. Bei vorgegebenen Preßparametern (Preßverfahren, Füllhöhen, spez. Preßdruck, Preßgeschwindigkeit, Haltezeit und Entlastungszeit), vorgegebener Preßlingsgeometrie (Preßform abhängig von der Hüllengeometrie) und für bestimmte Granulate (Kornverteilung) kann sie als nahezu konstant angenommen werden. Als Beispiel: Die geforderte Dichte bei einer fertiggepreßten Hohlladung liegt im Bereich 1,698± 0,005 g/cm³. Sie ist unabhängig von dem jeweiligen Einzelfall, d. h. unabhängig von den Toleranzen des Hüllenvolumens und dem Granulat, einzuhalten.

Falls das Volumen des Innenraums der Hülle in einer ähnlich genauen Weise bestimmt wird, kann damit sehr genau das Gewicht des Sprengstoffs zum Fertigpressen der Ladung ermittelt werden.

Die Ermittlung des Innenvolumens der Hülle erfolgt erfindungsgemäß durch Methoden, bei denen sich der Gasdruck in der Hülle ändert. Diese Methoden können nicht nur mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden, vielmehr besitzen sie auch den Vorteil, daß sie die Hülle nicht beeinträchtigen, z. B. durch Benetzen (Befeuchten), mechanisches Beschädigen der Oberflächen und dgl. mehr.

Erfindungsgemäß kann so vorgegangen werden, daß zunächst für eine bestimmte Hülle anhand des ermittelten Innenvolumens derselben und der vorgegebenen Dichte des fertig gepreßten Sprengkörpers das Gewicht des erforderlichen Sprengstoffgranulats ausgerechnet, aus dem entsprechend ausgewogenen Sprengstoffgranulat der Vorpreßling hergestellt, dieser dann in die Hülle eingefügt wird und fertig gepreßt wird. Bei dieser Methode wird also für eine bestimmte Hülle ein dazu seinem Gewicht nach passender Vorpreßling hergestellt.

Wenn beispielsweise nur eine Presse zum Pressen der Vorpreßlinge und zum Fertigpressen zur Verfügung steht, kann es von Vorteil sein, eine größere Zahl von Vorpreßlingen herzustellen, bevor mit dem Fertigpressen begonnen wird.

Bei dieser Methode wird erfindungsgemäß für die jeweilige Hülle zunächst wiederum das Innenvolumen ermittelt und daraus das Gesamtgewicht des Sprengstoffs errechnet, der in der Hülle fertig gepreßt werden soll. Dann wird ein beliebiger Vorpreßling aus der größeren Anzahl der zunächst hergestellten Vorpreßlinge abgewogen. Die Gewichtsdifferenz an Sprengstoff, die sich aus dem errechneten Sprengstoffgesamtgewicht für die betreffende Hülle und dem Gewicht des Vorpreßlings für diese Hülle ggf. ergibt, wird vor dem Fügen des Vorpreßlings mit der Hülle lose beigegeben, worauf fertig gepreßt wird.

Zur Herstellung des Vorpreßlings braucht dabei keine genaue Auswaage des Sprengstoffgranulats erfolgen. Vielmehr reicht eine relativ grobe Auswaage aus, wobei sogar eine volumenmäßige Dosierung der Menge des Sprengstoffgranulats für den Vorpreßling durchgeführt werden kann, z. B. volumetrische Dosierung mit einem Füllschuh. Das genaue Dosieren von Sprengstoffgranulat ist u. a. abhängig vom Rieselverhalten der Sprengstoffcharge. In den meisten Fällen ergeben sich dadurch Probleme; insbesondere wenn die Einwaagetoleranz im Verhältnis zur Gesamteinwaage sehr klein ist. Nach der vorliegenden Erfindung tritt dies in den Hintergrund.

D. h., bei dem erfindungsgemäßen Verfahren spielen relativ große Wiegetoleranzen des Vorpreßlings, aber auch relativ große Toleranzen des Hülleninnenvolumens keine Rolle, wodurch insbesondere auch eine kostspielige, extrem maßgenaue Herstellung der Hülle entfallen kann bzw. das wirtschaftlichste Fertigungsverfahren zur Herstellung des Vorpreßlings gewählt werden kann.

Die Bestimmung des Innenvolumens der Hülle kann z. B. nach dem Boyle-Mariotteschen Gesetz (p×V = const.) erfolgen.

Mit anderen Worten, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fertigpressen von Sprengkörpern oder Wirkteilen wird ein der Wirkteilhülle entsprechender Vorpreßling hergestellt, der nach dem Fügen mit derselben ein annähernd gleiches Ausfüllen gewährleistet, so daß nach dem Fertigpressen Wirkteile mit gleichmäßiger Gesamtdichte und Vorspannung entstehen. Dabei wird das Wirkteilinnenvolumen berührungslos vor dem Vorpressen des Vorpreßlings mit Hilfe des Boyle-Mariottschen-Gesetzes ermittelt und mit Hilfe der Beziehung: "Gesamtgewicht = Wirkteilvolumen × theo. Dichte" das entsprechende Einwaagegewicht bestimmt.

Dazu kann das Wirkteilinnenvolumen evakuiert und danach ein Referenzvolumen kurzgeschlossen werden, wobei der sich einstellende Enddruck ein Maß des Innenvolumens darstellt. Stattdessen kann zum Wirkteilinnenvolumen ein Referenzvolumen verdrängt werden, wobei der sich einstellende Enddruck ein Maß für das Innenvolumen darstellt. Auch ist es möglich, die Hülle bzw. das Wirkteilinnenvolumen zu evakuieren und den Volumenstrom der einfließenden Luft direkt zu messen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein möglichst gewichtsgenauer Vorpreßling hergestellt, der vor dem Fertigpressen in die Wirkteilhülle mit einem lose zudosierbaren Differenzgewicht = Gesamtgewicht - Vorpreßlingsgewicht ergänzt wird. Dabei ist das Vorpreßlingsgewicht annähernd eine Konstante. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Vorpreßling nach der wirtschaftlichen Methode hergestellt (z. B. mit vollautomatischer Presse und Volumendosiereinrichtung), der dem Fertigpressen in die Wirkteilhülle mit einem lose zudosierbaren Differenzgewicht entsprechend der Beziehung Differenzgewicht = Gesamtgewicht - Vorpreßlingsgewicht ergänzt wird. Hierbei muß neben dem Gesamtgewicht (analog des Wirkteilinnenvolumens) das Vorpreßlingsgewicht ermittelt werden.

Nachstehend sind anhand der Zeichnung zwei Methoden erläutert, mit denen das Innenvolumen der Hülle bestimmt werden kann. Darin zeigen

Fig. 1 und 2 jeweils schematisch eine erste und eine zweite Methode der Volumenbestimmung der Hülle.

Gemäß Fig. 1 wird die Hülle 1 auf eine Abdichtplatte 2 bei geöffneten Absperrhähnen 3 und 4 und geschlossenem Absperrhahn 5 gestellt. Die Absperrhähne 3 und 4 werden geschlossen und der Absperrhahn 5 geöffnet. Über die Leitungen 6 und 7 wird mittels der Vakuumpumpe 8 das Innenvolumen der Hülle 1 evakuiert, d. h. dessen Druck wird auf p ₁ abgesenkt. Danach wird der Absperrhahn 5 geschlossen und der Absperrhahn 3 geöffnet, wodurch über die Leitung 8 zwischen der Hülle 1 und dem Referenzgefäß 9 mit einem bestimmten Innenvolumen ein Druckausgleich stattfindet. Der nun im System herrschende Druck p ₂ wird über die Druckmeßeinrichtung 10 ermittelt und ist ein Maß für das Innenvolumen der Hülle 1, und zwar entsprechend der Gleichung

Bei Verwendung eines Schrägrohrmanometers ist die Druckmeßeinrichtung 10 in Abhängigkeit des äußeren Luftdrucks und der entsprechenden erforderlichen Dichte des Wirkteils direkt in Einwaage (z. B. in g).

Danach wird der Absperrhahn 4 geöffnet und damit das System über die Leitung 11 belüftet. Die Hülle 1 kann nun von der Abdichtplatte 2 entfernt werden.

Bei der Methode nach Fig. 2 ist ein Gefäß 12 vorgesehen, das durch eine Membran 13 in ein Referenzvolumen 14 und ein Restvolumen 15 geteilt wird. Das Restvolumen 15 ist über einen Absperrhahn 16 mit der Umgebung und über einen Absperrhahn 17 mit einer Druckgasquelle 18 verbindbar.

Dabei wird die Hülle 1 luftdicht auf der Abdichtplatte 2 bei geöffnetem Absperrhahn 16 und geschlossenem Absperrhahn 17 angeordnet und mit der Druckmeßvorrichtung 10 der Druck p₁ in der Hülle 1 bestimmt. Nach dem Schließen des Absperrhahnes 16 und Öffnen des Absperrhahnes 17 wird über die Leitung 19 das Referenzvolumen 14 in das Restsystem verdrängt. Der sich im Restsystem und damit in der Hülle 1 einstellende Druck p ₂ wird mit der Druckmeßeinrichtung 10 ermittelt, und zwar nach der Formel

Danach wird der Absperrhahn 17 geschlossen, der Absperrhahn 16 geöffnet und die Hülle 1 von der Platte 2 entfernt.

Statt der Bestimmung des Innenvolumens nach dem Boyle-Mariotteschen Gesetz kann die Hülle 1 auch auf der Abdichtplatte 2 luftdicht angeordnet werden, wobei eine Leitung, entsprechend der Leitung 6 bzw. 19 ins Innere der Hülle 1 führt. Nach Evakuieren des Hülleninnenvolumens kann dann der Volumenstrom der einfließenden Luft, z. B. mit einem Ovalradzähler, einem Durchflußmesser oder dgl., direkt gemessen werden.

Bei dem Verfahren zum Fertigpressen von Sprengkörpern in einer Hülle wird

• - das Innenvolumen der jeweiligen Hülle durch Änderung des Gasdruckes bestimmt;
• - danach wird mit Hilfe der geforderten Dichte des Sprengkörpers die erforderliche Masse des Sprengstoffes berechnet und diese
• - entweder zur Herstellung eines direkt der Hülle zugeordneten Vorpreßlings abgewogen
• - oder als Differenzmenge einem beliebig vorher hergestellten Vorpreßling vor dem Fertigpressen zugefügt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Fertigpressen von Sprengkörpern in Hüllen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte eines fertig gepreßten Sprengkörpers ermittelt, das Innenvolumen der jeweiligen Hülle durch Änderung des Gasdrucks in der Hülle bestimmt und die sich aus der ermittelten Dichte und dem so bestimmten Innenvolumen der jeweiligen Hülle errechnete Masse des Sprengstoffs zum Fertigpressen in die Hülle gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenvolumen der Hülle nach dem Boyle-Mariotteschen Gesetz bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülleninnenraum mit einem Gefäß mit einem Referenzvolumen verbindbar und evakuierbar oder mit Druck beaufschlagbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenvolumen der Hülle durch Evakuieren oder Druckbeaufschlagung des Hülleninnenraumes und Volumenstrommessung beim Belüften bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sprengstoffgranulat entsprechend der sich für die jeweilige Hülle errechneten Masse abgewogen und daraus ein Vorpreßling hergestellt wird, der in der jeweiligen Hülle fertig gepreßt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sprengvorpreßlinge hergestellt werden und die Gewichtsdifferenz an Sprengstoffgranulat, die sich aus dem Gewicht des jeweiligen Vorpreßlings und der errechneten Sprengstoffmasse fur die diesen Vorpreßling aufzunehmende Hülle ergibt, abgewogen und vor dem Fertigpressen zugegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Sprengstoffgranulats für den Vorpreßling volumenmäßig bestimmt wird.