DE623901C - Sprengpatrone mit fluessiger Gasfuellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
7. JANUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 78 e GRUPPE

Safety Mining Co. in Chicago, V. St. A.

Sprengpatrone mit flüssiger Gasfüllung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. September 1932 ab

Die Erfindung bezieht sich auf 'die besondere Ausbildung der Elektroden für Sprengpatronen, die als Sprengmittel in bekannter Weise ein hochkomprimiertes oder flüssiges Gas benutzen, das durch eine Heizvorrichtung, die durch Einwirkung eines elektrischen Stromes in Tätigkeit tritt, so hoch erhitzt wird, daß es durch die dadurch bewirkte Druckerhöhung selbsttätig aus der Sprengpatrone auszutreten und die gewünschte Sprengwirkung auszuüben vermag.

Bei den hier auftretenden hohen Drücken bietet die Anbringung der Elektroden im Druckraum besondere Schwierigkeiten, da sie völlig von der Sprengpatrone isoliert sein muß, zugleich aber auch einen gasdichten Abschluß gewährleisten soll. Die Lösung beider Aufgaben wird durch den außerordentlich hohen Druck in solchen Sprengpatronen, der oft bis zu 3000 at beträgt, und durch den verhältnismäßig niedrigen Materialwiderstand der geeigneten Stoffe, die die notwendigen Isolations- und Dichtungseigenschaften besitzen, sehr erschwert. Man hat versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu überwinden, daß man die Elektrode zum Teil vom Drucke entlastete.

Eine brauchbare Lösung wurde jedoch nicht erreicht, weil selbst bei teilweiser Entlastung die hier in Frage stehenden hohen Drücke noch eine schädliche Einwirkung auf die Isolation und Abdichtung ausüben.

Die vorliegende Erfindung geht noch einen Schritt weiter, indem die Elektrode infolge ihrer Ausbildung und Anordnung völlig vom Druck entlastet ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der Gasdruck in der Patrone auf gleich große . und sich gegenüberliegende Flächen der Elektrode wirkt, so daß keinerlei axiale Druckwirkung in der Patronenkammer infolge des Gasdruckes eintreten kann, da- _t durch auch der Gasdruck nicht auf das Isolier- und Dichtungsmaterial einwirken bzw. die Elektrode nicht von dem Bodenteil der Patrone, an dem sie befestigt ist, abreißen kann.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke läßt sich in mannigfaltiger Weise lösen.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Lösungsmöglichkeiten der Erfindung beisDtels- go weise wiedergegeben.

Abb. ι ist ein Längsschnitt zum Teil in Ansicht einer Sprengpatrone, die einige Teile gemäß der Erfindung enthält.

Abb. 2 ist ein Längsschnitt der Teile der Abb. i, die dort in Ansicht gezeigt sind.

Abb. 3 ist ein Längsschnitt einer abgeänderten Bauart der Erfindung.

Abb. 4 zeigt einen Teil der Abb. 3 in Ansicht.

Abb. 5 ist ein Längsschnitt einer abgeänderten Ausbildungsform gemäß Abb. 3 und 4.

Abb. 6 zeigt einen Teil der Abb. 5 in Ansicht.

Abb. 7 ist ein Längsschnitt einer dritten Ausführungsform und

Abb. 8 der Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Abb. 9 ist ein Querschnitt nach Linie IX-IX der Abb. 8,

Abb. io ist ein Längsschnitt einer anderen Elektrodenform und einer Ladevorrichtung. Abb. Ii zeigt eine doppelte Elektrodenanordnung im Längsschnitt.

Abb. 12 ist eine Seitenansicht der Abb. ii. Die vollständige Sprengpatrone in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung ist to in Abb. ι dargestellt. Sie besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Metallkörper i, dessen beide Enden mit Innengewinde 2 und 3 versehen sind. Er hat Abdichtflächen 4 und 5 und bildet eine Gaskammer 6. Eine Λ5 einheitlich geformte Ausströmvorrichtung in Gestalt einer auswechselbaren Scheibe 7 und eine Entladekappe 8 ist auf das Gewinde 2 des Patronenkörpers aufgeschraubt. Ein besonders^ ausgebildetes Kappenstück 9 ist in das Gewinde 3 des Patronenkörpers eingeschraubt. Dieses Kappenstück enthält Einrichtungen, um Gas in die Kammer 6 der Patrone einzuleiten, und trägt auch ein Heizelement 10 oder wirkt mit einem solchen zus5 sammen, durch das die Patrone gezündet wird. Die Patrone wird automatisch geöffnet durch Bruch oder Zerstörung der Scheibe 7, wenn der Gasdruck in der Kammer 6 ein vorher bestimmtes Maß erreicht, so daß das Gas durch die Kanäle 11 in der Kappe 8 in das zu sprengende Material eindringen kann.

Die Konstruktion des Kappenstückes 9 und der zugehörigen Teile ist in Abb. 2 darge-. stellt. Dieses Kappenstück ist durch das Gewinde 3 mit dem Patronenkörper verbunden und dichtet an der Fläche 5 durch einen gasdichten Stoff 12 ab, der vorzugsweise Kupfer ist. Am .inneren Ende besitzt das Kappenstück einen Zapfen 13· von kleinerem Durchmesser, in dem zentrisch ein Bolzen 14 eingeschraubt ist, dessen Kopf den gleichen Durchmesser wie der Zapfen 13 hat. Den Bolzen 14 umgebend und den Raum zwischen dem Bolzenkopf und der Stirnseite des Zapfens 13 ausfüllend befindet sich eine Scheibe ^v 15, die vom Bolzen und vom Zapfen durch Fiber oder anderen Isolierstoff 16 getrennt ist. Die Innenfläche des Bolzens 14 und die gegenüberliegende Flache der Scheibe 15 soso wie die Stirnfläche des Zapfens 13 und die gegenüberliegende Fläche der Scheibe 15 sind Dichtungsflächen, die durch die zwischengelegten Isolierstoffe 16 abdichten, was durch den Preßdruck des Bolzens 14 bewirkt wird. Die Scheibe 15 ist eine Elektrode, die mit dem im Innern der Patrone liegenden Heizelement verbunden werden kann. Sie ist völlig vom Patronenkörper isoliert und so abgedichtet, daß in der Patrone enthaltenes Gas nicht entweichen kann. Es ist selbstverständlich, daß diese Elektrode auch mit dem Äußeren der Sprengpatrone verbunden sein muß, um an eine Stromquelle angeschlossen zu werden. Dies wird dadurch erreicht, daß man ein Leitstück zwischen die abdichtende Fläche des Zapfens 13 und die gegenüberliegende Fläche der Elektrode 15 bringt. Dieses Stück hat die Form eines Stabes 17, der durch das Kappenstück 9 von außen bis zur Stirnfläche des Zapfens 13 reicht und mit der Elektrode 15 verschraubt ist. Ein Rohr aus Isolationsstoff 18 trennt den Stab 17 von dem Kappenstück. Da der Stab 17 durch die Stirnfläche 13, die Isolationsscheibe 16 und die gegenüberliegende Fläche der Elektrode 15 mit der dichtenden Fläche durchtritt, wird der Stab und die umgebende Isolierhülle nicht dem Gasdruck in der Kammer 6 ausgesetzt. Es ist also klar, daß hier keinerlei Möglichkeit zu Undichtigkeiten vorhanden ist.

Die wesentlichste Eigenschaft der eben beschriebenen Elektrodenanordnung ist die, daß der Druck in der Kammer 6 auf die Elektrode auch in entgegengesetzter Richtung wirkt, so daß ein Ausgleich der Kräfte stattfindet und praktisch eine Kraftwirkung auf die verhältnismäßig weichen Isolations- und Dichtungsstoffe vermieden wird. Wenn man beachtet, daß die dem Längsdruck ausgesetzten Seiten der Elektrode 15 die gleichen Flächen haben, ist es klar, daß die Kräfte, die die Elektrode bewegen wollen, von jeder Seite gleich groß sind. Dies beseitigt nicht nur die Gefahr, daß die Isolations- und Dichtungsstoffe verformt werden, sondern vereinfacht wesentlich die Abdichtungsfrage dadurch, daß keine unausgeglichenen Kräfte auftreten, die die Dichtungsflächen voneinander trennen wollen. Um die Elektrode 15 mit dem Heizelement zu verbinden, ist mit dem Außenumfang der Elektrode 15 ein muffenähnlicher Körper 19 verschraubt, der einen Flansch 20 besitzt. Der Flansch 20 greift hinter den flanschartig ausgebildeten Kopf des Stöpsels 21 des Heizelements 10. Der Zünder 22 des Heizelements hat eine Zuführung, die durch die Mitte des Holzpflockes 21 geführt ist und die mit dem Ende des Bolzens 14 Kontakt hat, und eine zweite Zuführung zwischen dem Pflock und der Heizkammer und endet zwischen dem Flansch 20 und dem Flansch des Pflockes 21. Somit ist eine Zuführung des Zünders geerdet, während die andere mit der Elektrode durch Vermittlung des Gliedes 19 verbunden ist. In dieser Muffe 19 sind mehrere Löcher 23 vorgesehen, um den freien Eintritt von Gas in das Innere zu gestatten. Die besondere Art der Verbindung der Elektrode mit dem Heizelement ist keineswegs wesentlich, und es ist klar, daß man diese Art von Elektroden in irgendeiner Weise anbringen kann.

Eine abgeänderte Elektrodenanordnung zeigt Abb. 3, wobei die Form der Patrone und der Kappe die gleiche ist wie bei der Ausführung gemäß Abb. 2. Hier ist die Kappe 35 mit einem im Durchmesser kleiner gehaltenen Zapfen 36 versehen, der zwei parallele Lappen 37 trägt. In der Mitte dieser Lappen und senkrecht zu ihrer Oberfläche ist eine Bohrung 38 vorgesehen, die von der Oberfläche der einen zur Oberfläche der anderen reicht. An jedem Lappen konzentrisch zur Bohrung 38 ist eine Einkerbung zur Aufnahme von Isolier- und Dichtungsmaterial vorgesehen. Ein Bolzen 41 ragt durch konzentrische Löcher der Isolierscheiben 40 und wird so in dem größeren Loch 38 .zentrisch festgehalten. Der Bolzen hat einen Kopf 42 von größerem Durchmesser als die Bohrung 38, aber etwas weniger als die Unterlegschei-

zo ben 40. Eine Schraubenkappe 43 von der gleichen Größe wie der Kopf 42 hält das Ende des Bolzens 41 fest. So ist durch die ebenfalls abgedichtete Kappe 43 auf dem Bolzen 41 die Bohrung 38 vollständig und zuverlässig von dem Innern der Patrone abgedichtet, wobei gleichzeitig der Bolzen und seine Kappe von dem Patronenkörper isoliert sind. Der Bolzen bildet somit eine Elektrode, die mit dem Innern der Patrone in Verbindung steht, und die einwandfrei abgedichtet ist gegen Verlust von Gas an der Stelle, wo sie in die Druckkammer eintritt. Um die Elektrode mit einer Stromquelle zu verbinden, ist ein dünner Leiter 44 durch die ganze Kappe hindurchgeführt und mit dem Bolzen 41 in der Bohrung 38 verschraubt. Der Leiter 44 ist mit einer Isolationshülle 45 umgeben. Ein Kontaktglied 46 ist in dem Bolzenkopf 43 eingeschraubt und kann mit einem Kontakt 47 des Heizelements zusammenwirken.

Es ist augenscheinlich, daß bei der Bauart gemäß Abb. 3 die gleichen ausgeglichenen Druckverhältnisse vorliegen wie bei der nach Abb. 2. Der Bolzenkopf 42 und die Schraubenkappe 43 haben die gleiche dem Druck in der Kammer 6 ausgesetzte Fläche, da Kopf und Kappe direkt miteinander verbunden sind, so daß der Druck auf der einen durch den genau entgegengesetzten auf der anderen Seite aufgehoben wird. Aus diesem Grunde sind die Isolations- und Dichtungsscheiben 40 keinem besonderen Druck ausgesetzt, und die Abdichtung ist wirkungsvoll,, da keine "unausgeglichenen Kräfte die dichtenden Flächen trennen können. Es ist auch klar, daß der Leiter 44 nicht abgedichtet zu werden braucht, da die Bohrung 38, in die er eintritt, gegen die Gaskammer 6 völlig abgedichtet ist.
Die Ausführungsform gemäß Abb. 5 und 6 ist der nach Abb. 3 sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die Elektrode so angeordnet ist, daß sie mit dem Kontakt des Heizelements direkt in Verbindung steht anstatt durch Vermittlung eines Zwischenkontaktes, wie z. B. Glied 46 in Abb. 3. Wie die Abb. 5 und 6 zeigen, rundet sich das äußere Ende des Lappens 48 der Kappe ungefähr nach dem Durchmesser der Isolier- und Dichtungsscheiben 49 ab. Der Bolzenkopf 50 und die Schraubkappe 51 sind jedoch im Durchmesser etwas größer als die Scheiben 49 und überragen deshalb die Scheiben und das abgerundete Ende des Lappens 48, so daß ein direkter Kontakt der Elektrode mit dem Metallkontakt 52 'des Heizelements 53 möglieh ist. Im übrigen ist Bauart und Anordnung der Elektrode und der zugehörigen Teile die gleiche und zeigen alle Vorteile der Konstruktion gemäß Abb. 3.

Die Bauart gemäß Abb. 7 ist eine kleine Abänderung der in Abb. 2 gezeigten. Die scheibenartige Elektrode 15 ist in Abb. 7 ersetzt durch eine becherförmige Elektrode 54, die in direktem Schluß mit dem Metallkontakt 55 des Heizelements 56 treten kann. Im übrigen entspricht die Konstruktion der in Abb. 2 gezeigten.

In Abb. 8 und 9 ist jedoch eine Bauart dargestellt, die von den bisher beschriebenen beträchtlich abweicht, die aber die Hauptmerkmale und Vorteile der bisher beschriebenen ebenfalls besitzt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung hat die Elektrode die Form eines Ringes 57, der durch die Flanken 58 des Patronenkörpers gehalten wird, von diesem aber durch die Isolations- und Dichtungsscheibe 59 getrennt wird. Der Umfang der Elektrode 57 wird durch eine Isolierhülle 60 von dem Patronenkörper getrennt. Eine weitere Isolier- und Dichtungsscheibe 61 befindet sich zwischen der Außenstirnfläche der Elektrode und dem inneren Ende der Kappe 62. Auf diese Art ist die Elektrode völlig isoliert vom Patronenkörper und der Kappe und ebenfalls abgedichtet. Um die Elektrode außen an der Sprengpatrone zugänglich zu machen, ist die Kappe 62.mit einer Öffnung 62' versehen, in der ein Kontakt 63 in die Elektrode eingeschraubt ist. Das Loch 62' ist größer als der Kontakt 63, um ihn leichter bewegen zu können und um einen Schluß mit dem Patronenkörper zu vermeiden. Es kann auch gegebenenfalls eine Isolierhülle für den Kontakt 63 vorgesehen werden.

Die oben beschriebene Elektrodenanordnung dient sowohl als Kontakt für den Heizstromkreis als auch als Träger für das Heizelement. Die zentrale Bohrung in der Elektrode ist so groß gehalten, daß sie ein Heizelement 64 aufnehmen kann, das durch den flanschartig ausgebildeten Kopf des Pflockes 65 festgehalten wird. Der Zünder 66 hat eine

Zuleitung an der Elektrode zwischen dem Flansch des Pflockes 65 und die andere Zuleitung wird durch die Mitte des Pflockes 65 geführt und ist mit "der "Kappe 62 fest verbunden. Die Elektrode ist hier mit mehreren Nuten 57a versehen, die erlauben, daß Gas auf die andere Seite der Elektrode treten kann.

Bei Benutzung einer Sprengpatrone gemäß Abb. 8 und 9 ist das erste, die Kappe 62. abzunehmen, um ein neues Heizelement so einzusetzen, wie es dargestellt ist. Die Elektrode und ihre Isolierung bleiben hierbei immer in der Patrone. Nachdem ein neues Heizelement eingesetzt und die .Kappe wieder aufge-• schraubt und genügend auf beiden Seiten der Elektrode abgedichtet ist, kann Gas durch einen auf die öffnung 67 aufgesetzten Nippel bei geöffnetem Ventil 68 eingeführt werden. Zum Zünden der Sprengpatrone ist es nur erforderlich, den Patronenkörper oder die Kappe einerseits und den Kontakt 63 andererseits mit einer Stromquelle zu verbinden.

Die Elektrodenformgebung nach Abb. 8 und 9 geben augenscheinlich dieselben Vorteile in bezug auf ausgeglichene Kräfte wie die vorher beschriebenen.

Abb. 10 zeigt eine Sprengpatrone mit ab-. geänderter Form der Elektrode nach Abb. 2. Die Elektrodenkonstruktion, die von der Mutter 70 getragen wird, unterscheidet sich von der nach Abb. 2 nur dadurch, daß der Bolzen 14 der Abb. 2 durch einen entsprechenden mit Gewinde versehenen Zapfen 80 der Mutter 70 ersetzt ist, der eine Überwurfmutter 81 trägt. Die Leitung 82, die in die Elektrode 83 eingeschraubt ist, endet am Boden der Ausnehmung 78 4er Mutter 70.

Bei all den hier beschriebenen Elektroden ist es nötig, einen Teil des Heizstromkreises an dem Patronenkörper oder sonst einem mit ihm in Verbindung stehenden Teil zu erden, so daß der ganze metallische Patronenkörper im Heizstromkreis liegt. Dies kann den Grund zu einer allerdings seltenen ,Möglichkeit der Selbstentzündung geben, bedingt durch die leichte Möglichkeit, daß der Patronenkörper, der den einen Pol des Heizstromkreises bildet, mit irgendeiner Stromquelle in Berührung kommt. Augenscheinlich kann man dies durch die Anordnung zweier Elektroden vermeiden und damit den Patronenkörper aus dem Stromkreis ausscheiden. Dies ist indessen bei den bisher bekannten Elektroden nicht möglich, da diese verhältnismäßig große Bauteile mit Rücksicht auf die auftretenden hohen Drücke erfordern. Die Elektroden können also im Hinblick auf ihre Größe nicht verdoppelt werden, wenn man eine Patrone von vernünftigem Ausmaß erhalten will. Der vorliegenden Erfindung gemäß sind nun die Elektroden so gebaut, daß ein Aufheben der Kräfte eintritt; die Bauteile können also verhältnismäßig klein gehalten werden, und damit steht einer Verdöpplung der Elektrodenzahl praktisch nichts im Wege. Ein solches Beispiel zeigt die jetzt erläuterte Abb. 11.

Das besondere Beispiel zeigt eine Elektrodenverdopplung gemäß der einfachen Anordnung der Abb. 2. In Abb. 11 trägt der Bolzen 84 eine Elektrode 85, die der Elektrode 15 der Abb. 2 entspricht, und eine zweite Elektrode 86 von etwas kleinerem Durchmesser als die Elektrode 85. Ein Leiter 87 gestattet, die Elektrode 85 genau wie bei Abb. 2 mit dem Äußeren in Verbindung zu bringen. Ein zweiter Leiter 88, der in einer isolierenden Hülle 89 durch die Elektroden 85' hindurchtritt, ist mit der zweiten Elektrode 86 verschraubt. Somit sind die Elektroden 85 und 86 sowohl mit dem Innern der Patrone als auch mit dem Äußeren verbunden. Die dem Längsdruck ausgesetzten Flächen der Elektrode 85 sind gleich groß, ebenso die der Elektrode 86. Die Elektroden können auf irgendeine beliebige Art mit den Kontakten des Heizelements verbunden werden. Beispielsweise kann dieses durch eine becherförmige Überwurfmutter 90, die mit der go Elektrode 86 verbunden ist, und durch eifte mit Flansch versehene Muffe 91, die mit der Elektrode 85 verbunden ist, geschehen. Der Flansch der Muffe 91 kann zum Festhalten des Heizkörperpflockes 92 dienen und den Kontakt zwischen Stück 90 und Zündkopf 93 herstellen, dessen Zuführungen in der schon gezeigten Art angeordnet sind. Die eine Zuleitung steht mit dem becherartigen Stück 90, die andere mit dem Flansch der Muffe 91 in ioo Verbindung. In den Stücken 90 und 91 sind mehrere Löcher 94 angeordnet, um Gas durchtreten zu lassen und dadurch gleichen Druck aufrechtzuerhalten.

Obwohl die doppelte Elektrodenanordnung in Abb. 11 an einer Sprengpatrone gemäß Abb. 10 gezeigt ist, ist es klar, daß diese auch bei allen anderen hier gezeigten Bauarten möglich ist. Es ist auch selbstverständlich, daß die doppelte Elektrodenanordnung sehr leicht bei den anderen Patronenbauarten anzuordnen ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Sprengpatrone mit flüssiger Gasfüllung und im Inneren der Patrone angeordneter Heizpatrone, die mittels einer Elektrode an eine Stromquelle angeschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode oder die Elektroden so ausgebildet und angeordnet sind,

   daß der Gasdruck auf zwei gleich große, einander gegenüberliegende Stirnflächen der Elektroden einwirkt und die Elektroden dadurch vollständig von axialem Druck entlastet sind.
2. 2. Sprengpatrone nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einer auf einem Zapfen (13) des Kopfstückes (9) befestigten, von diesem isolierten Ring (15) auf einer darauf befestigten Muffe (19) besteht, deren Inneres durch Bohrungen dem Gasdruck ausgesetzt ist, und daß der Kopf (14) der Befestigungsschraube den gleichen Durchmesser wie der Zapfen (13) hat (Abb. 2).
3. 3. Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem bolzenartigen Teil (41) mit aufgeschraubtem Köpf (43) gebildet wird und der bolzenartige Teil (41) zentrisch in einer im Durchmesser größer gehaltenen Bohrung (38) eines Fortsatzes (36 bzw. 48) des Verschlußkopfes (35) durch beiderseits desselben aufgesetzte Isolierscheiben (40 bzw. 49) gehalten wird (Abb. 3 bis 6), wobei zweckmäßig die Köpfe (50, 51) der Elektrode den Fortsatz (48) am Verschlußkopf (35) überragen.
4. 4. Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (86, 90 und 85, 91) ineinandergelagert sind und die eine für die Hinleitung und die andere für die Rückleitung des elektrischen Stromes zur Heizpatrone dient (Abb. 11).
5. 5. Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem zwischen Patronenkörper (1) und Kopfstück (62) festgehaltenen isolierten, zum Anschluß an die Stromquelle von außen zugänglichen Ring (57) mit einer zentralen Ausnehmung zum Einsetzen der Heizpatrone (64) und mit Durchlaßöffnungen (57ß) für den Druckausgleich besteht (Abb. 8 und 9).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen