DE69534106T2

DE69534106T2 - Zündschnur zur übermittlung eines signals

Info

Publication number: DE69534106T2
Application number: DE69534106T
Authority: DE
Inventors: L. Ernest GLADDEN; R. Gary THURESON; Alvaro Zappalorti; R. Eric DAVIS; J. Frank LUCCA
Original assignee: Ensign Bickford Co
Current assignee: Dyno Nobel ASA
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: US5597973A; NO973440D0; NO973440L; CA2209554A1; WO1996023747A1; JPH10513147A; EP0807095A1; NO308653B1; EP0807095B1; DE69534106D1; MX9705742A; CA2209554C; BR9510167A; ZA958351B; EP0807095A4; AU3630495A; AU701061B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Signalübertragungs-Zündschnur, wie Stoßwellenrohr, des Typs, wie er zum Übertragen eines Detonationssignals verwendet wird, und im Besonderen eine verbesserte Konstruktion einer solchen Zündschnur.
Ein solches Stoßwellenrohr ist bereits aus US-5208419 bekannt. Dieses Dokument zeigt ein Rohr mit einer Bohrung und reaktivem Material, z. B. HMX, das mit einer Pulver-Oberflächendichte von 4,4 g/m² dispergiert ist.
Außerdem zeigt das Dokument US-A5166470 eine entsprechende Niederenergie-Zündschnur. Aus US-A5351618 ist eine herkömmliche dicke Übertragungs-Zündschnur mit einem Innendurchmesser von beispielsweise 1,3 mm und einem Außendurchmesser von 3 mm bekannt. Die Dokumente US-A-5212341 und CA-A1200718 zeigen die Verwendung von mehrschichtigen Röhren. Dokument WO9612691A, das nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Patentanmeldung veröffentlicht wurde, zeigt eine Signalübertragungs-Zündschnur mit einem Verhältnis des Innendurchmessers der Röhre zu der Dicke der Röhrenwand in dem Bereich von 1 bis 1,2. Dokument GB-A2054108 zeigt eine Energieübertragungs-Vorrichtung, die eine verlängerte Röhre umfasst, die lose darin enthaltenes selbstoxidierendes Material enthält.
Signalübertragungs-Zündschnüre des üblicherweise als Stoßwellenrohr bezeichneten Typs sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Das US-Patent 3.590.739, das am 6. Juli 1971 Per-Anders Persson erteilt wurde, offenbart eine hohle verlängerte Kunststoffröhre mit einer pulverförmigen reaktiven Substanz, die aus einem hochbrisanten Explosivstoff, wie PETN, RDX, TNT oder HMX, bestehen kann, der auf irgendeine Weise an die Innenwand des Stoßwellenrohrs angeheftet wird.
Das US-Patent 4.328.753, das am 11. Mai 1982 L. Kristensen u. a. erteilt wurde, offenbart ein Stoßwellenrohr, das als Niederenergiezündschnur in Form einer aus konzentrischen röhrenförmigen Materiallagen bestehenden Kunststoffröhre beschrieben wird. Die Innen- oder Unterröhre ist aus einem polymeren Material, wie Ionomer-Kunststoff des Typs, der unter dem Warenzeichen SURLYN von der E. I. Du Pont Company vertrieben wird, hergestellt, an dem sich ein pulverförmiges reaktives Material anhaftet. Über der Unterröhre liegt eine Außenröhre, die aus einem mechanisch festeren Material, wie ein Polyamid, Polypropylen, Polybuten oder andere solcher Polymere, hergestellt ist und ausreichende mechanische Eigenschaften aufweist, um den Beanspruchungen beim Einsatz der Zündschnur an einer Baustelle zu widerstehen. Das reaktive Material ist ein pulverisiertes Gemisch aus einem Explosivstoff, wie Cyclotetramethylentetranitramin (HMX), und Aluminiumpulver. Das Patent offenbart (Spalte 2, Zeile 1 ff. und Zeile 28 ff.), dass bei einer Kunststoffröhre mit einem Außendurchmesser von 3 Millimetern und einem Innendurchmesser von 1,3 Millimetern eine Kernladung von wenigstens 2,7 Gramm an reaktivem Material pro Quadratmeter der Innenfläche der Röhre bestehen sollte, um sicherzustellen, dass beim Auslösen die erforderliche Stoßwelle durch die Röhre hindurch übertragen wird. Als Vorteil wird offenbart, dass die haftende Unterröhre ermöglicht, dass die Beschichtung von reaktivem Material eine Kernladung von bis zu ungefähr 7 Gramm pro Quadratmeter der Innenfläche der Röhre erreichen kann (Spalte 2, Zeilen 64 bis 66).
Das US-Patent 4.607.573, das am 26. August 1986 G. R. Thureson u. a. erteilt wurde, offenbart eine laminierte Zündschnur, die zwei oder mehr laminierte Materialschichten umfasst, und ein Verfahren, dieselbe herzustellen, das das Verlängern der Unterröhre nach Auftragen des pulverförmigen reaktiven Materials auf das Innere davon umfasst, um sowohl die Wanddicke der Unterröhre als auch das Ladung von reaktivem Material pro Längeneinheit darauf („Kernladung") zu verringern. Auf die Außenfläche der verlängerten Unterröhre wird eine Außenbeschichtung so aufgetragen, dass sie sich koextensiv dazu erstreckt, um dadurch eine laminierte Röhre bereitzustellen, bei der die Schichten davon sicher miteinander verbunden sind. Im Allgemeinen offenbart das Patent von Thureson u. a. (Spalte 3, Zeile 9 ff.), dass die Innenröhre einen durchschnittlichen Innendurchmesser zwischen 0,017 und 0,070 Inch (0,432 mm und 1,778 mm) und einen Außendurchmesser zwischen 0,034 und 0,180 Inch (0,864 mm und 4,57 mm) aufweist und auf die Innen- oder Unterröhre eine Außenbeschichtung oder -schicht aufgetragen wird. Die Beispiele, die in Spalte 5 des Patents beginnen, zeigen fertige Röhren (die Innen- oder Unterröhre mit der darüber liegenden Hülle oder Hüllen) mit einem Außendurchmesser („OD") von 0,150 Inch (3,810 mm) und einem Innendurchmesser („ID") von 0,051 Inch (1,295 mm) in Beispiel 1. Beispiel 2 und 3 zeigen jeweils eine Röhre mit 0,118 Inch (2,997 mm) OD und 0,040 Inch (1,016 mm) bzw. 0,041 Inch (1,041 mm) ID.
Das US-Patent 5.212.341, das am 18. Mai 1993 A. M. Osborne u. a. erteilt wurde, offenbart mehrschichtiges, koextrudiertes Stoßwellenrohr mit einer inneren Schicht oder Lage (Unterröhre), die eine Dicke von weniger als 0,3 Millimeter aufweist. Es wird angegeben, dass, indem die Röhre so dünn hergestellt wird, eine Einsparung durch Reduzieren der Menge des (im Vergleich zu dem Material der Außenröhre) teureren Materials erzielt wird, aus dem die Innenröhre, an der Pulver anhaftet, hergestellt wird. Das Patent von Osborne u. a., wie auch das vorgenannte US-Patent 4.328.753, offenbart in Spalte 2, Zeile 60 ff., dass wenigstens 2,7 Gramm reaktiven Materials pro Quadratmeter der Röhreninnenfläche zu wünschen sind, und die Beispiele in den Spalten 3 bis 4 offenbaren eine Röhre mit einem Außendurchmesser von 3,0 mm und einem Innendurchmesser von 1,1 mm (Beispiel 1) und eine Röhre mit einem Außendurchmesser von 3,0 mm und einem Innendurchmesser von 1,2 mm (Beispiel 2).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Signalübertragungs-Zündschnur bereitzustellen, die hohe Zugfestigkeit aufweist und kostengünstig und einfach hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erfüllt.
Ein Aspekt der Erfindung bietet einen Röhren-Außendurchmesser zwischen ungefähr 0,397 und 2,380 mm (ungefähr 0,0156 und 0,0937 Inch) und einen Röhren-Innendurchmesser zwischen ungefähr 0,198 und 1,321 mm (ungefähr 0,0078 und 0,0520 Inch), z. B. einen Röhren-Außendurchmesser zwischen ungefähr 1,90 und 2,36 mm (ungefähr 0,075 und 0,093 Inch) und einen Röhren-Innendurchmesser zwischen ungefähr 0,51 und 0,86 mm (ungefähr 0,020 und 0,034 Inch).
Zum Beispiel kann das reaktive Material bei einem speziellen Aspekt der Erfindung 75 bis 95 Gewichtsteile HMX und 25 bis 5 Gewichtsteile Aluminium umfassen und kann in der Bohrung mit einer geeigneten Pulver-Oberflächendichte, z. B. eine Pulver-Oberflächendichte zwischen ungefähr 1,4 und 7 g/m², dispergiert werden. (Die Bezeichnung „Pulver-Oberflächendichte" wird nachfolgend definiert.) Alternativ kann eine Pulver- Oberflächendichte von reaktivem Material von weniger als ungefähr 2,7 g/m², z. B. zwischen ungefähr 0,45 und 2,65 g/m², Anwendung finden. Es kann ein geeignetes reaktives Material verwendet werden, wobei z. B. ein pulverförmiges Gemisch aus Aluminium und HMX ein geeignetes reaktives Material ist.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass die Röhrenwand aus einer Vielzahl konzentrisch angeordneter geschichteter röhrenförmiger Lagen besteht, die eine äußerste Lage mit einer Außenwand, die die Röhren-Außenfläche bildet, eine innerste Lage mit einer Innenwand, die die Röhren-Innenfläche bildet, und optional eine oder mehrere Zwischenlagen, die zwischen die innerste Lage und die äußerste Lage geschichtet sind, umfasst.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Zwischenlage, die als Verbindungsschicht dient und sich sowohl mit der inneren als auch mit der äußeren Lage, die unmittelbar an die Verbindungsschicht an beide Seiten davon angrenzen, z. B. die innerste und die äußerste Lage, in Kontakt befindet und diese verbindet. Die Verbindungsschicht kann eine Mischung der Polymere umfassen, aus denen die verbundenen, z. B. innerste und äußerste, Lagen hergestellt sind.
Bei ihrer Verwendung hierin und in den Ansprüchen haben die folgenden Bezeichnungen die angegebenen Bedeutungen.
Die Bezeichnung „Signalübertragungs-Zündschnur" bedeutet eine hohle Kunststoffröhre (Polymerröhre), die ein reaktives Material auf der Innenfläche davon aufweist und zur Verwendung bei der Übertragung eines Detonationssignals durch die Zündschnur hindurch durch Zündung des reaktiven Materials geeignet ist. Die definierte Bezeichnung umfasst Stoßwellenrohre des in den US-Patenten 4.328.753 und 4.607.573 offenbarten Typs, langsame Signalübertragungs-Röhren des in dem US-Patent 5.257.764 offenbarten Typs und gebremste Signalübertragungs-Röhren des in dem US-Patent 4.838.165 offenbarten Typs.
Die Bezeichnung „Pulver-Oberflächendichte" bedeutet die Menge pulverförmigen reaktiven Materials pro Flächeneinheit der Innenfläche der Signalübertragungs-Zündschnur und wird hierin und in den Ansprüchen in Gramm reaktiven Materials pro Quadratmeter des Röhren-Innenflächenbereichs ausgedrückt, wobei diese Einheiten mit „g/m²" abgekürzt werden. Die Bezeichnung „lineare Kernladung" wird hierin manchmal dazu verwendet, die Menge pulverförmigen reaktiven Materials pro Längeneinheit der Signalübertragungs-Röhre auszudrücken, und wird hierin in Milligramm reaktiven Materials pro Signalübertragungs-Zündschnur-Längenmeter ausgedrückt, wobei diese Einheiten hierin mit „mg/m" abgekürzt werden. Es ist zu beachten, dass Übertragungs-Zündschnüre mit identischen Kernladungen unterschiedliche Pulver-Oberflächendichten aufweisen können, wenn ihre jeweiligen Innendurchmesser unterschiedlich sind.
Die Bezeichnung „Millimeter" wird hierin mit „mm" und die Bezeichnung „Zentimeter" mit „cm" abgekürzt.
Andere Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den hierzu angehängten Zeichnungen ersichtlich.
1 ist eine als Querschnitt ausgeführte Ansicht einer Ausführung einer Signalübertragungs-Zündschnur nach der vorliegenden Erfindung;
1A ist eine in Bezug auf 1 vergrößerte Ansicht der Bohrung und der angrenzenden Röhren-Innenfläche der Signalübertragungs-Zündschnur von 1;
2 ist eine Perspektivansicht eines Längssegments der Signalübertragungs-Zündschnur von 1, wobei Teile weggelassen wurden;
3 ist eine 1 ähnliche Ansicht, die eine andere Ausführung der Signalübertragungs-Zündschnur der vorliegenden Erfindung zeigt; und
4 ist eine Perspektivansicht eines Längssegments der Signalübertragungs-Zündschnur von 3, wobei Teile weggelassen wurden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN DAVON
Im Allgemeinen umfassen die Signalübertragungs-Zündschnüre der vorliegenden Erfindung hohle Kunststoffröhren mit einem reaktiven Material, das an den Wänden des hohlen Innendurchgangs oder der Bohrung, die sich durch die Röhre hindurch erstreckt, d. h. auf der Röhren-Innenfläche, dispergiert ist. Die Signalübertragungs-Zündschnur kann Stoßwellenrohre umfassen, bei denen das reaktive Material einen pulverförmigen Brennstoff, wie pulverisiertes Aluminium, und ein hochbrisantes Explosivpulver, wie HMX, umfasst. Alternativ kann die Signalübertragungs-Zündschnur langsame oder gebremste Signalübertragungs-Röhren umfassen, bei denen das reaktive Material ein deflagrierendes Material umfasst, wie Silizium/Mennige, Molybdän/Kaliumperchlorat, Bor/Mennige oder eines oder mehrere von vielen anderen solcher deflagrierenden Materialien, wie sie auf dem Gebiet bekannt sind und in dem US-Patent 4.838.165, das am 13. Juni 1989 E. L. Gladden u. a. erteilt wurde, und in dem US-Patent 4.757.764, das am 19. Juli 1988 G. R. Thurson u. a. erteilt wurde, angegeben werden. Bei diesen langsamen oder gebremsten Signalübertragungs-Röhren wird das Signal mit einer Geschwindigkeit, typischerweise ungefähr 330 Meter pro Sekunde, durch die Röhre hindurch übertragen, die erheblich niedriger ist als die Signalübertragungsgeschwindigkeit von circa 2000 Metern pro Sekunde eines Stoßwellenrohrs. Ansonsten sind die Konstruktion und Verwendungen von Stoßwellenrohr und gebremsten und langsamen Signalübertragungs-Röhren einander ähnlich oder identisch.
Während des Einsatzes unterliegen Signalübertragungs-Zündschnüre hohen Zugspannungen, Schnitten und Abrieben an Felsen, Steinen und Ähnlichem und Knickungen, wenn die Röhre nicht ausreichend steif ist. Wie aus dem oben beschriebenen Stand der Technik ersichtlich ist, ist man auf dem Gebiet bestrebt, sowohl eine innerste Lage oder Unterröhre, die in der Lage ist, daran angehaftet zu bleiben und die Migration pulverförmigen reaktiven Materials zu verringern, als auch eine äußerste Lage oder Außenröhre bereitzustellen, die ausreichende mechanische Festigkeit, Steifigkeit und Zugfestigkeit bietet, um dem Einsatz des Stoßwellenrohrs an Sprengstellen standzuhalten. Vorteilhafterweise sollte wenigstens eine der Lagen außerdem Wasser- und ölundurchlässig sein, da die Signalübertragungs-Zündschnur beim Einsatz oftmals Grundwasser und Regen ausgesetzt ist und oftmals dazu verwendet wird, Explosivgemische, die Emulsionen, Ge mische von Heizöl und Ammoniumnitrat usw. umfassen, zu sprengen. Auf dem Gebiet ist man sich außerdem des Kostenfaktors, der am Erzielen dieser wünschenswerten Merkmalkombination beteiligt ist, bewusst, was belegt wird durch das oben beschriebene US-Patent 5.212.341 für Osborne u. a., das angibt, die Unterröhre als dünnwandige Röhre zu extrudieren, um die Materialkosten der Unterröhre zu reduzieren und dadurch das Bereitstellen einer schwereren und festeren Außenröhre bei akzeptablen Kosten zu ermöglichen. Ungeachtet des Bemühens um Kosten war man nach dem Stand der Technik, um gewünschte Masse, Festigkeit und Zugfestigkeit bereitzustellen, gezwungen, eine Röhre mit relativ großem Außendurchmesser zwischen ungefähr 0,118 und 0,150 Inch (2,997 mm und 3,810 mm) Außendurchmesser bereitzustellen. Des Weiteren ist man auf dem Gebiet außerdem darum bemüht, eine zuverlässige Auslösung und Ausbreitung des Zündsignals innerhalb der Signalübertragungs-Zündschnur bereitzustellen, und zu diesem Zweck wurde, wie in den vorgenannten Patenten für Kristensen u. a. und Osborne u. a. angemerkt, eine Kernladung an reaktivem Material von wenigstens 2,7 Gramm pro Quadratmeter Oberfläche der Röhren-Innenfläche nach dem Stand der Technik als wesentlich erachtet.
Die vorliegende Erfindung entfernt sich von den Lehren des Stands der Technik, indem eine Signalübertragungs-Zündschnur mit einem Außendurchmesser bereitgestellt wird, der kleiner ist als auf dem Gebiet gelehrt wird und nicht größer als ungefähr 0,094 Inch (2,388 mm) ist und der optional eine Kernladung reaktiven Materials von weniger als die 2,7 g/m² verwendet, die nach dem Stand der Technik wenigstens in den Fällen, bei denen axiale Zündung (nachfolgend definiert) des Stoßwellenrohrs zur Anwendung kommen muss, als notwendig erachtet werden. Als Folge werden signifikante Kosteneinsparungen erzielt, vorwiegend auf Grund der Verringerung des Kunststoffmaterials, das pro Längeneinheit der Signalübertragungs-Zündschnur erforderlich ist. Die Verringerung des pro Signalübertragungs-Längeneinheit verwendeten reaktiven Materials verringert ebenfalls die Kosten, wobei dies jedoch ein Kostenfaktor von erheblich geringerer Bedeutung ist als die Einsparungen bei Kunststoffröhren, besonders bei dem normalerweise teueren Kunststoff, aus dem die Unterröhre hergestellt ist. Die Fertigung der Zündschnur mit reduziertem Durchmesser der Erfindung ist außerdem effizienter und daher kostengünstiger, da der kleinere Querschnitt der Zündschnur höhere Extrusions- und Bandgeschwindigkeiten ermöglicht. Die Zündschnur mit reduziertem Durchmesser der vorliegenden Erfindung erzielt außerdem erhebliche Einsparungen bei Versand- und Lager kosten, da die Volumenerfordernisse bei Versand und Lagerung in großem Umfang reduziert werden, weil Spulen der Zündschnur der Erfindung viel weniger massig sind als Spulen derselben Länge von Zündschnur der Standardgröße. Außerdem wird einfacheres Handhaben und Einsetzen der Signalübertragungs-Zündschnur an dem Einsatzort erreicht, da die Signalübertragungs-Zündschnur der vorliegenden Erfindung, trotz ihres verringerten Durchmessers, ein Verhältnis des Innendurchmessers der Röhre zu der Dicke der Röhrenwand nutzt, das so gewählt ist, dass ausreichende Steifigkeit bereitgestellt wird, um Knickungen der Röhre während des Handhabens und Einsetzens vermieden werden. Ist die Signalübertragungs-Zündschnur nicht ausreichend steif, knickt sie, d. h. es bilden sich scharfe Biegungen in ihr, die die Innenbohrung der Röhre abdrosseln und zuverlässige Übertragung des Signals verhindern können. Andere Vorteile der Signalübertragungs-Zündschnur mit reduziertem Durchmesser der Erfindung umfassen erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Auslösung durch Niederenergiesprengschnüre oder andere Zünder, die außerhalb der Signalübertragungs-Zündschnur platziert werden. Außerdem wird durch die Praktiken der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Retention des reaktiven Materialpulvers innerhalb der Röhre erreicht, das heißt, es besteht im Vergleich zu den herkömmlichen Signalübertragungs-Zündschnüren mit größerem Durchmesser bei dem pulverförmigen reaktiven Material eine geringere Tendenz zur Migration, ein Problem, das den auf diesem Gebiet erfahrenen Personen, wie durch das vorgenannte Patent von Kristensen u. a. gezeigt, wohlbekannt ist. Die Migration von reaktivem Materialpulver neigt dazu, lose Pulveransammlungen an Stellen, an denen die Signalübertragungs-Zündschnur gebogen ist oder in Schleifen liegt, oder in Vorrichtungen, wie Sprengkapseln, mit denen die Signalübertragungs-Zündschnur verbunden ist, herbeizuführen.
Trotz ihres verringerten Durchmessers kann die Signalübertragungs-Zündschnur der vorliegenden Erfindung durch umsichtige Wahl von Konstruktionsmaterialien so hergestellt werden, dass sie in Bezug auf Zugspannung und Abriebfestigkeit Merkmale aufweist, die wenigstens ebenso gut sind wie die der Zündschnüre mit signifikant größerem Durchmesser nach dem Stand der Technik. Die Zündschnüre der vorliegenden Erfindung stellen außerdem erhöhte Radialauslösungsempfindlichkeit bereit. Bei diesem Vorteil wurde beispielsweise festgestellt, dass er erreicht werden kann, ohne dass teurere hochgradig pulverrückhaltende Materialien, wie SURLYN^® 9020 Kunstharz (vormals vom Hersteller als SURLYN^® 1855 Kunstharz bezeichnet), zur Herstellung der inneren Lage oder Unterröhre verwendet werden müssen.
Die folgende Beschreibung bezieht sich speziell auf Stoßwellenrohr, aber es ist zu beachten, dass dieselben Materialien (abgesehen von dem reaktiven Material) und dieselbe Konstruktion auf Signalübertragungs-Röhren-Zündschnüre im Allgemeinen anwendbar sind, d. h. Stoßwellenrohre, gebremste und langsame Signalübertragungsröhren.
Mit Bezugnahme auf die 1 und 2 wird darin ein Stoßwellenrohr (10) gezeigt, das aus einer röhrenförmigen innersten Lage (12), die eine Unterröhre bildet, und einer röhrenförmigen äußersten Lage (14), die eine äußere Röhre oder Hülle bildet, besteht. Die Lagen (12 und 14) sind zusammengeschichtet, das heißt, die Innenfläche (14b) (2) der äußersten Lage (14) befindet sich in vollständigem Kontakt Fläche an Fläche mit der Außenfläche (12a) (2) der innersten Lage (12). Die geschichteten Lagen können haftend miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Verwendung der Fertigungstechnik, die in dem oben besprochenen Patent 4.607.573 von Thureson u. a. offenbart wird und bei der die äußerste Lage extrudiert oder in anderer Form auf die innerste Lage aufgetragen wird, während Letztere in einem gedehnten Zustand gehalten wird, wobei die dehnende Spannung erst nach Auftragen der Außenröhre auf die Unterröhre gelöst wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Haft- oder Verbindungsschicht, beispielsweise, wie nachfolgend besprochen, zwischen angrenzenden Lagen koextrudiert ausgebildet werden. In jedem Fall wirken die Lagen (12 und 14) zusammen, um eine Röhre mit einer Röhrenwand, deren Dicke durch die kombinierten Radialdicken (Maß T in 1) der Wände der Lagen (12 und 14) definiert wird, zu bilden. Die Röhrenwand, im Besonderen die äußerste Lage (14) davon, bildet eine Röhren-Außenfläche (14a) (2) und, die Röhrenwand, im Besonderen die innerste Lage (12) davon, bildet, wie aus 1A ersichtlich, eine Röhren-Innenfläche (12b). (Das in 1 gezeigte und nachfolgend beschriebene reaktive Material (18) wurde zur besseren Deutlichkeit der Darstellung bei 1A weggelassen.) Die äußerste Lage (14) besitzt eine Innenfläche (14b) (2) und die innerste Lage (12) besitzt eine Außenfläche (12a). Die innerste Lage (12) wird in die äußerste Lage (14) aufgenommen, um (2) einen Kontakt Fläche an Fläche zwischen Außenfläche (12a) und Innenfläche (14b) bereitzustellen.
Durch das Stoßwellenrohr (10) hindurch erstreckt sich eine Bohrung (16), die durch die Röhren-Innenfläche (12b) gebildet wird und den Innendurchmesser (ID) des Rohres (10) bildet. Ein pulverförmiges reaktives Material (18), dessen Dicke bei 1 zur Deutlichkeit der Darstellung stark übertrieben wurde, haftet im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Bohrung (16) an der Röhren-Innenfläche (12b) an. Im Allgemeinen ist der Außendurchmesser (OD) des Stoßwellenrohrs (10) nicht größer als ungefähr 2,380 mm (0,0937 Inch) und das Verhältnis des Innendurchmessers (ID) zu der Dicke (T) der Röhrenwand liegt zwischen 0,83 und 2,5. Der Außendurchmesser (OD) des Stoßwellenrohrs (10) kann zwischen ungefähr 0,397 und 2,380 mm (ungefähr 0,0156 und 0,0937 Inch) liegen und der Innendurchmesser (ID) kann zwischen ungefähr 0,198 und 1,587 mm (ungefähr 0,0078 und 0,0625 Inch) liegen.
Das Stoßwellenrohr besteht aus geeigneten synthetischen Polymermaterialien (Kunststoffmaterialien), in denen ein geeignetes reaktives Material (18) angeordnet ist. Somit kann bei einer Ausführung die innerste Lage (12) aus einem Ionen-Polymer, wie eine geeignete Polymersorte, die unter dem Warenzeichen SURLYN^® von der E. I. Du Pont Company vertrieben wird, bestehen oder sie kann aus einem Material, wie Ethylen-Acrylsäure, bestehen, wie zum Beispiel das, das unter dem Warenzeichen PRIMACOR^TM, im Besonderen PRIMACOR^TM 1410, vertrieben und von der Dow Chemical Company hergestellt wird. Die äußerste Lage (14) kann aus Polyethylen, wie Polyethylen geringer oder mittlerer Dichte, einem Polyamid, wie Nylon, oder Polyurethan oder einem Polyether-Blockamid-Polymer, wie das, das unter dem Warenzeichen PEBAX^TM, wie PEBAX^TM 7033, vertrieben und von der Elf Atochem Company hergestellt wird, bestehen. Eine erfolgreich getestete Kombination ist ein Stoßwellenrohr, bei dem die innerste Lage (12) aus PRIMACOR^TM 1410 Polymer hergestellt ist und die äußerste Lage (14) aus PEBAX^TM 7033 Polymer hergestellt ist. Bei dem getesteten Stoßwellenrohr wurde ein reaktives Material (18) verwendet, das ein pulverförmiges Gemisch aus HMX und Aluminiumpulver in einem Gewichtsverhältnis von 87 Teilen HMX zu 13 Teilen Aluminium umfasste, wobei das reaktive Material bei einer linearen Kernladung von 12,6 Milligramm pro Längenmeter („mg/m") Stoßwellenrohr (10) bereitgestellt wurde, was bei dem getesteten Stoßwellenrohr einer Pulver-Oberflächendichte von 5,64 g/m² entsprach. Das getestete Stoßwellenrohr besaß einen Innendurchmesser (ID) von 0,711 mm (0,0280 Inch) und eine Wanddicke (T) von 0,724 mm (0,0285 Inch) bei einem Verhältnis von ID zu T von 0,98.
Mit Bezugnahme auf 3 wird dort eine andere Ausführung der Erfindung gezeigt, die ein Stoßwellenrohr (20) mit einem Unterrohr umfasst, das aus einer röhrenförmigen innersten Lage (22), einer röhrenförmigen Zwischenlage (24) und einer Außenhülle, bestehend aus einer röhrenförmigen äußersten Lage (26), besteht. Die Röhrenwand, im Besonderen die äußerste Lage (26) davon, bildet eine Röhren-Außenfläche (26a) (4) und die innerste Lage (22) bildet eine Röhren-Innenfläche (22b), auf der ein reaktives Material (28) dispergiert ist. (Bei 3 wurde ein Abschnitt des reaktiven Materials (28) weggelassen, um die Röhren-Innenfläche (22b) besser zu zeigen.) Wie in 4 gezeigt, besitzt die innerste Lage (22) eine Außenfläche (22a) und die röhrenförmige Zwischenlage (24) besitzt eine Außenfläche (24a) und eine Innenfläche (24b). Durch das Stoßwellenrohr (20) hindurch erstreckt sich eine Bohrung (30) (3), die durch die Röhren-Innenfläche (22b) gebildet wird und den Innendurchmesser des Stoßwellenrohrs (20) bildet. Wie bei der Darstellung von 1 ist die Dicke des reaktiven Materials (28) bei 3 stark übertrieben und zur Deutlichkeit der Darstellung wurde, wie oben angemerkt, ein Abschnitt davon weggelassen. Die Wanddicke des Stoßwellenrohrs (20) besteht aus den kombinierten radialen Wanddicken der Lagen (22, 24 und 26) und wird in 3 durch die Maßlinie T' angezeigt. Die Maßlinien zur Darstellung der Innen- und Außendurchmesser des Stoßwellenrohrs (20) wurden bei 3 weggelassen, entsprächen jedoch denen, die in 1 dargestellt werden.
Bei einer Ausführung, wie durch 3 dargestellt, könnte die röhrenförmige Zwischenlage (24) aus einem Material, das sowohl an dem Material der innersten Lage (22) als auch an dem Material der äußersten Lage (26) anhaftet, bestehen und dadurch als Verbindungsschicht dienen. Verbindungsschichten können außerdem als sehr dünne Schichten zwischen angrenzenden Lagen (22 und 24) und/oder zwischen angrenzenden Lagen (24 und 26) verwendet werden. Eine ähnliche Verbindungsschicht kann selbstverständlich außerdem zwischen den Lagen (12 und 14) der Ausführung von 1 verwendet werden. Solche Verbindungsschichten können, müssen jedoch nicht unbedingt, relativ zu der Wanddicke der verbundenen Lagen extrem dünn sein, um in Funktion als haftende Lagen zu dienen, die dazu neigen, jede der beiden unmittelbar an die Verbindungsschicht angrenzenden Lagen miteinander zu verbinden („die verbundenen Lagen"), um dadurch die Zugfestigkeit der Signalübertragungs-Zündschnur zu verbessern und/oder die Tendenz der Röhre, beim Handhaben oder Einsetzen zu knicken, zu verringern. Zum Beispiel kann das Material der röhrenförmigen innersten Lage (22) hauptsächlich auf Grund seiner Eigenschaft, dass das pulverförmige reaktive Material (28) ohne übermäßige Migration des reaktiven Materials (28) daran anhaftet, gewählt worden sein. Es kann jedoch sein, dass die Lage (22) nicht an dem Material, aus dem die röhrenförmige äußerste Lage (26) hergestellt ist, haftet oder mit ihm verbunden werden kann. Andererseits kann die Lage (26), auch wenn sie nicht gut mit der Lage (22) verbunden werden kann, die vorteilhafte Eigenschaft haben, dass sie gegen Wasser und Öl, Verschleiß und Abrieb widerstandsfähig ist. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, das Material oder die Materialien, aus dem oder denen die röhrenförmige Zwischenlage (24) hergestellt wird, aus denen zu wählen, die mit den Materialien, aus denen sowohl die innerste Lage (22) als auch die äußerste Lage (26) gefertigt sind, verbindbar sind. Dieses Verbinden kann entweder direkt zwischen den Lagen (22 und 24) und zwischen den Lagen (24 und 26) oder durch Einfügen einer haftenden Zwischenschicht (eingefügt zwischen den Lagen (22 und 24) und/oder zwischen den Lagen (24 und 26)) erreicht werden. In Fällen, bei denen das Material, aus dem die Zwischenlage (24) hergestellt ist, zusätzlich zu seinen Bindungseigenschaften Eigenschaften aufweist, die die Stärke und/oder Steifigkeit des Stoßwellenrohrs (20) erhöhen, kann die Zwischenschicht (24) eine relativ große Wanddicke aufweisen, die mit den Wanddicken der Lagen (24 und 26), wie in 3 dargestellt, vergleichbar ist. Andererseits kann die Haft- oder Verbindungsschicht hauptsächlich auf Grund ihrer Haft- oder Bindungsqualitäten gegenüber dem Material der beiden an sie angrenzenden Lagen, d. h. der verbundenen Lagen, gewählt werden, und in diesem Fall kann die Wanddicke der Verbindungsschicht im Vergleich zu derjenigen der verbundenen Lagen extrem klein sein, um eine Struktur zu erzielen, die mehr wie die in 1 dargestellte aussähe, wobei nur eine dünne, haftende Verbindungsschicht zwischen den Lagen (12 und 14) ausgebildet ist.
In die Struktur von 1 kann unter Nutzung von Recycling-Stoßwellenrohrproduktion eine haftende Zwischen- oder Verbindungsschicht aufgenommen werden. Zum Beispiel können beim Anfahren eines Bandes vor Erreichen stabiler Betriebsbedingungen oder unter Einrichtbedingungen unverwendbarer extrudierter Kunststoff oder Signalübertragungs-Zündschnurprodukt, das eine Kernladung oder andere Merkmale aufweist, die nicht die gewünschten sind, produziert werden. Statt diesen Kunststoff oder dieses unverwendbare Produkt wegzuwerfen, was sowohl auf Grund der Materialverschwendung als auch auf Grund der Notwendigkeit, es auf umweltfreundliche und sichere Weise zu entsorgen, erhebliche Kosten verursacht, kann das reaktive Material, soweit vorhanden, von diesem unverwendbaren Signalübertragungs-Zündschnurprodukt durch geeignete Einrichtungen entfernt werden, um das Produkt zu deaktivieren, und der resultierende Zündschnur-Grundkörper kann zusammen mit unverwendbarem extrudierten Kunststoff wiederverwertet werden. Diese Wiederverwertung kann erreicht werden durch Zerkleinern des extrudierten Kunststoffs und des Zündschnur-Grundkörpers zu einer Feststoffmasse, die selbstverständlich im Falle des Stoßwellenrohrs (10) von 1 ein Gemisch der Materialien umfasst, aus dem die Lagen (12 und 14) hergestellt sind. Dieses Gemisch kann dann extrudiert werden, um eine intermediäre Verbindungsschicht oder Beschichtung zwischen den Lagen (12 und 14) auszubilden, und diese intermediäre Verbindungsschicht wird sich, da eine solche Beschichtung ein Gemisch von wesentlichen Mengen der Materialien, aus denen die beiden Lagen (12 und 14) hergestellt sind, umfasst, selbst dann, wenn diese Lagen aus Materialien hergestellt sind, die sich nicht gut miteinander verbinden oder aneinander anhaften, mit jeder der Lagen (12 und 14) verbinden oder an diesen anhaften.
Es ist zu beachten, dass, obwohl mehrschichtige Übertragungs-Zündschnüre in den Figuren dargestellt und in Verbindung mit bestimmten Ausführungen der Erfindung beschrieben werden, die Übertragungs-Zündschnüre mit reduziertem Durchmesser der vorliegenden Erfindung außerdem in Einrohr-Zündschnüre, das heißt Zündschnüre, die eine Einzellagen-Röhre umfassen, eingebettet werden können.
Im Allgemeinen hängt die für die Übertragungs-Zündschnur geeignete oder erforderliche Pulver-Oberflächendichte in einem gegebenen Fall von einer Reihe von Faktoren ab, zu denen auch das Verfahren der Zündung der Übertragungs-Zündschnur gehört. Somit kann, wenn die Übertragungs-Zündschnur, z. B. ein Stoßwellenrohr, axial durch ein offenes Ende der Röhre hindurch durch eine Funkenzündvorrichtung auszulösen ist, zuverlässige Zündung mit geringen Pulver-Oberflächendichten erreicht werden. Ein solches Zünden einer Übertragungs-Zündschnur durch ein offenes Ende davon wird manchmal als „axiales" Zünden oder Auslösen oder „axiales" Durchführen derselben bezeichnet. Andererseits sind, wenn die Übertragungs-Zündschnur außerhalb der Übertragungs-Zündschnur durch die intakte Röhrenwand davon zu zünden ist, im Allgemeinen höhere Pulver-Oberflächendichten erforderlich. Diese Zündung der Übertragungs-Zündschnur kann durchgeführt werden, indem Sprengschnur oder das explosive Ende einer Sprengkapsel in nächster Nähe zu und vorzugsweise in anstoßendem Kontakt mit der Außenwand der Übertragungs-Zündschnur platziert wird. Ein solches Zünden oder Auslösen einer Übertragungs-Zündschnur wird als „radiales" Zünden oder „radiales Durchwand"-Zünden oder -Auslösen oder „radiales" Durchführen desselben bezeichnet. Die Zuverlässigkeit radialen Durchwand-Auslösens hängt von der Explosionsfestigkeit der Sprengschnur, der Sprengkapsel oder sonstiger verwendeter Vorrichtung und den Merkmalen der Übertragungs-Zündschnur ab. Zu den Letztgenannten gehören die Röhrenwanddicke, die Konstruktionsmaterialien der Röhre, die Zusammensetzung des reaktiven Materials und die Pulver-Oberflächendichte der Übertragungs-Zündschnur, die ausgelöst wird. Die Zuverlässigkeit der Stoßwellenrohrauslösung durch das radiale Durchwand-Verfahren wird selbstverständlich durch Erhöhen der Festigkeit der Sprengschnur, der Sprengkapsel oder der sonstigen Vorrichtung, die zum Bewirken dieser Auslösung verwendet wird, verbessert. Es gibt jedoch Gegenerwägungen, wie Sicherheit und die Reduzierung von Lärm, Luftdruckwirkung und Splittererzeugung bei Übertragungs-Zündschnur-Gestaltungen, im Besonderen bei denen, die auf der Oberfläche des Erdbodens platziert werden. Diese Gegenerwägungen diktieren die Verwendung von Sprengschnüren, Sprengkapseln usw. mit einer Explosionsfestigkeit, die im Einklang mit der zuverlässigen Auslösung der Übertragungs-Zündschnur so gering wie möglich ist. Die verbesserte Empfindlichkeit gegenüber Auslösung des Stoßwellenrohrs mit reduziertem Durchmesser der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin beschrieben wird, ist daher von Vorteil, da sie zuverlässige Auslösung mit Niederenergie-Auslösevorrichtungen bereitstellt.
Die folgenden Beispiele stellen die Effizienz bestimmter Ausführungen der vorliegenden Erfindung dar.
Beispiel 1
Um die Zündempfindlichkeit des Stoßwellenrohrs mit reduziertem Durchmesser zu testen, wurde ein dreilagiges Stoßwellenrohr, wie in 3 und 4 dargestellt, mit einem OD von 2,11 mm (0,083 Inch) und einem ID von 0,79 mm (0,031 Inch) hergestellt. Die innerste Lage (22 in 3 und 4) bestand aus SURLYN^® 8941 Polymer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,312 mm (0,0123 Inch), die Zwischenlage (24 in 3 und 4) bestand aus PRIMACOR^TM 1410 Ethylen-Acrylsäurepolymer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,066 mm (0,0026 Inch) und die äußerste Lage (26 in 3 und 4) bestand aus PEBAX^TM 6333 Polymer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,282 mm (0,011 Inch). Als die röhrenförmige innerste Lage extrudiert wurde, wurde sie anfänglich in einer senkrechten Ausrichtung gehalten und das reaktive Material, das aus einem pulverisierten Gemisch aus HMX und Aluminium mit einem Gewichtsverhältnis von 89,5 Teilen HMX und 10,5 Teilen Aluminium bestand, wurde darin in den Vorformling mit relativ großem Durchmesser hinein eingeführt, aus dem die innerste Lage oder Unterröhre gezogen wurde. Das reaktive Material wurde in Mengen eingeführt, um bei dem fertigen Produkt eine Pulver-Oberflächendichte von 4,7 g/m² bereitzustellen. Nachdem das reaktive Material in die extrudierende innerste Lage oder Unterröhre hinein zugeführt wurde, wurde die äußerste Lage dann über die innerste Lage extrudiert, um ein als Probe 8A bezeichnetes Stoßwellenrohr bereitzustellen.
Die Stoßwellenrohr-Probe 8A wurde auf Zündempfindlichkeit gegenüber radialer Durchwand-Auslösung getestet, indem Längen von Stoßwellenrohr der Probe 8A mit Niederenergie-Sprengschnur des unter dem Warenzeichen PRIMALITE^® durch The Ensign-Bickford Company vertriebenen Typs in Berührung gebracht wurde. Die PRIMALITE^®-Sprengschnur ist eine Trockenspinn-Sprengschnur, die einen festen PETN-Kern enthält. Die Sprengschnur wurde mit dem Stoßwellenrohr zur Probennahme in Berührung gebracht, indem eine Länge des Proben-Stoßwellenrohrs auf einer harten, flachen Widerlagerfläche platziert wurde und eine Länge der Sprengschnur über dem Stoßwellenrohr platziert und senkrecht dazu positioniert wurde. An dem Punkt, an dem die Sprengschnur das Stoßwellenrohr berührte, wurden die Proben-Stoßwellenrohrlängen mit einer ausgewählten Anzahl enganliegender Wicklungen von SCOTCH^®-Markenband, Nr. 810, bedeckt, das von der 3M Company hergestellt wird. Dieses SCOTCH^®-Markenband ist 0,002 Inch (0,051 mm) dick. Die PRIMALITE^®-Sprengschnur wurde mit dem bandumwickelten Abschnitt des Stoßwellenrohrs unter Druck in Kontakt gehalten, indem auf der Sprengschnur an deren Zusammenfügung mit dem Stoßwellenrohr ein Stahlstab platziert wurde. Der Stahlstab wurde an einem Hebelstützpunkt so gestützt, dass ein gleichförmiges Gewicht von ungefähr einem Pfund (0,45 kg) bereitgestellt wurde, das die Sprengschnur in festen Kontakt mit dem Stoßwellenrohr drückte. Die Sprengschnur wurde dann ausgelöst, um die Anzahl der Wicklungen von SCOTCH^®-Markenband zu bestimmen, bei der das Stoßwellenrohr in fünfzig Prozent der Versuche ausgelöst wird. Dieser Vorgang wurde bei alten Tests angewendet. Bei den Tests wurde Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit handelsüblich erhältlichem Zweilagen-Standardgrößen-Stoßwellenrohr mit 0,118 Inch (3,00 mm) Außendurchmesser und 0,045 Inch (1,143 mm) Innendurchmesser verglichen, das eine innerste Lage (12 in 1 und 2), die aus SURLYN^® 8941 Polymer bestand und eine radiale Wanddicke von 0,330 mm (0,013 Inch) aufwies, und eine äußerste Lage, die aus Polyethylen mittlerer Dichte bestand und eine radiale Wanddicke von 0,584 mm (0,023 Inch) aufwies, umfasste. Die Ergebnisse der Tests werden in TABELLE I zusammengefasst.
TABELLE I
Aus der TABELLE I wird ersichtlich, dass das Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser der Probe 8A durch die 5,1-gr/ft-Sprengschnur wenigstens ungefähr 67% leichter radial auszulösen ist als das Standard-Stoßwellenrohr zum Vergleich. Dies wird wie folgt berechnet: (4,0–2,4 Wicklungen) 100/2,4 Wicklungen = 67%. Diese verbesserte Empfindlichkeit gilt für den gesamten Bereich von unterschiedlichen Stärken der getesteten Sprengschnüre. Somit beträgt bei Verwendung einer 5,8-gr/ft-Sprengschnur %Δ für 9,0 gegenüber 4,0 Wicklungen 125% und eine 7,9-gr/ft-Sprengschnur liefert ein %Δ von 64% für 16,1 gegenüber 9,8 Wicklungen. Außerdem ist es interessant, festzustellen, dass die PETN-Ladungserhöhung der Sprengschnur von 5,1 auf 5,8 und 5,8 auf 7,9 Erhöhungen von 14% bzw. 36% ergibt, während sich die Veränderung der Auslöseempfindlichkeit bei dem Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser der Probe 8A um 125% bzw. 79% und bei dem Standard-Stoßwellenrohr um 67% bzw. 145% veränderte. Die kleine Veränderung bei der PETN-Ladung der PRIMALITE^®-Donator-Sprengschnur führt zu einer sehr großen prozentualen Erhöhung der Fähigkeit, die beiden Stoßwellenrohrtypen auszulösen, und der Unterschied wird mit dem Probe-8A-Rohr mit reduziertem Durchmesser im Vergleich zu dem Standard-Stoßwellenrohr noch weiter verstärkt. Diese Verbesserung bei Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser kommt unerwartet.
Beispiel 2
Um die verbesserte oder gleichwertige Leistung in Bezug auf physikalische Eigenschaften der Signalübertragungs-Zündschnur der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit herkömmlichem Stoßwellenrohr oder Stoßwellenrohr größeren Durchmessers nachzuweisen, wurden ein Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser und ein Standard-Stoßwellenrohr wie folgt präpariert.

(1) Ein dreilagiges Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser, wie in 3 und 4 dargestellt, wurde durch Extrudieren des Rohrs mit einer Rate von 2000 Fuß pro Minute mit einem OD von 2,16 mm (0,085 Inch) und einem ID von 0,69 mm (0,027 Inch) hergestellt. Die äußerste Lage (26 in 3 und 4) bestand aus PEBAX^TM 6333 Polymer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,335 mm (0,0132 Inch), die intermediäre Verbindungsschicht (24 in 3 und 4) bestand aus PRIMACOR^TM 1410 Ethylen-Acrylsäurepolymer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,0635 mm (0,0025 Inch) und die innerste Lage (22 in 3 und 4) bestand aus SURLYN^® 8941 Ionomer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,338 mm (0,0133 Inch).
(2) Ein dreilagiges Standard-Durchmesser-Stoßwellenrohr des in 3 und 4 dargestellten Typs wurde durch Extrudieren des Rohrs mit einer Rate von 1368 Fuß pro Minute mit einem OD von 3 mm (0,118 Inch) und einem ID von 1,14 mm (0,045 Inch) hergestellt. Die äußerste Lage (26 in 3 und 4) hatte eine radiale Wanddicke von 0,510 mm (0,0201 Inch); sie und die intermediäre Verbindungsschicht (24 in 3 und 4) bestanden aus linearem Polyethylen niederer Dichte und die intermediäre Verbindungsschicht hatte eine radiale Wanddicke von 0,071 mm (0,0028 Inch). Die innerste Lage (22 in 3 und 4) bestand aus SURLYN^® 8941 Ionomer und hatte eine radiale Wanddicke von 0,337 mm (0,0133 Inch).
(3) Die Stoßwellenrohre sowohl von (1) als auch von (2) wurden mit derselben Zusammensetzung reaktiven Materials, die aus 10,5 Gew.-% Aluminiumpulver und 89,5 Gew.-% HMX-Pulver bestand, hergestellt. Beide Stoßwellenrohre (1) und (2) wurden mit der Ausnahme, dass sowohl die äußerste Lage als auch die intermediäre Verbindungsschicht gleichzeitig über der innersten Lage koextrudiert wurden, mit demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt.

A. Zugfestigkeit und Dehnung
Die Stoßwellenrohre sowohl von (1) als auch von (2) wurden auf Reißfestigkeit und Reißdehnung auf einer Instron-Zugvorrichtung unter Verwendung einer Messlänge von 4 Inch (10,16 cm) bei einer Verformungsgeschwindigkeit von 10 Inch pro Minute (25,4 cm pro Minute) getestet. Drei 8-Inch-Proben (20,32 cm) von jedem Typ wurden getestet und gemittelt. Das Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besaß eine höhere Reißfestigkeit (45 Pfund oder 20,4 Kilogramm) als das Standard-Stoßwellenrohr zum Vergleich (38 Pfund oder 17,2 Kilogramm) und geringere, wenn auch vergleichbare, Reißdehnung (230% gegenüber 290%).
B. Schlagfestigkeit
Schlagfestigkeit wurde auf einem Falltestgerät Technoproducis Modell 7 bestimmt, das eine Stahlbasis und ein Stahlwiderlager und einen Meißelspitzen-Schlagkopf mit einer flachen Klingenspitze von ungefähr 0,021 Inch (0,533 mm) Breite umfasste. Das Ge samtgewicht der Vorrichtung, die auf die Proben fiel, betrug ungefähr 2,2 Pfund (1 Kilogramm). Fünfundzwanzig Rohrproben wurden auf ungefähr 1½ Inch (3,81 cm) Länge zugeschnitten und die Proben wurden systematisch der Schlagbelastung durch das Falltestgerät unter Anwendung inkrementaler Höhenänderungen von 0,5 cm für den Fall ausgesetzt. Ein Ausfall wurde als vollständige Durchtrennung des Rohrs nach dem Aufschlag definiert. Berechnungen ergaben die Aufschlaghöhe, bei der 50% der Proben ausfallen, wie nachfolgend in TABELLE II wiedergegeben.
C. Öleindringfestigkeit
Proben des Stoßwellenrohrs mit reduziertem Durchmesser und des Standard-Stoßwellenrohrs zum Vergleich wurden einem Öleindringfestigkeitstest unterzogen, um die relative Festigkeit der jeweiligen Röhrenstrukturen gegenüber dem Eindringen von Diesel durch die Röhrenwand zu bewerten. Öl-Beanspruchungsbedingungen wurden von einem auf dem Gebiet verwendeten Stoßwellenrohr durchlaufen, indem es in einem Bohrloch eingelagert wurde, das eine Emulsion, Schlamm oder ANFO enthielt (Ammoniumnitrat-Heizöl-Gemisch, wie ein Gemisch von Ammoniumnitrat mit 6% Heizöl). Fünf Proben von 10 Fuß (3 Meter), bei denen beide Enden des Stoßwellenrohrs heiß zugeschweißt wurden, wurden für beide Typen (reduzierter Durchmesser und Standard zum Vergleich) von Stoßwellenrohr, die getestet wurden, präpariert. Sätze dieser Stoßwellenrohrproben von (1) und (2) dieses Beispiels wurden in einen 1-Gallonen-Edelstahlmessbehälter getaucht, der zu ¾ mit einem wintertauglichen Diesel (einem Gemisch von 80% Standard-Diesel Nr. 2 und 20% Kerosin) gefüllt war. Die heiß verschweißten Enden der Stoßwellenrohrspulen wurden außerhalb des Edelstahlmessbehälters gehalten. Der obere Teil des Messbehälters wurde mit einem Sperrbeutel-Flecken (Aluminiumfolie) verschlossen, der enganliegend unter dem Rand mit Klebeband befestigt wurde. Die in das wintertaugliche Diesel eingetauchten Stoßwellenrohrproben wurden bei 52°C (125°F) in einem Entgasungsofen in vorgegebenen Zeitintervallen erhitzt. Nach jedem Heizintervall wurden Proben aus dem Dieselbad entnommen und von einer Sprengschnurlänge von nominal 25 Körnern pro Fuß („gr/ft"), die mit Hilfe eines herkömmlichen J-Haken-Verbinders mit der Stoßwellenrohrprobe verbunden war, ausgelöst. Als Ausfall galt, wenn sich das Signal nicht über die Rohrlänge hinaus, die in dem Heizölgemisch eingetaucht war, ausbreitete. Die Ergebnisse wurden als das Zeitintervall in Stunden der Beanspruchung durch das erhitzte wintertaugliche Diesel aufgezeichnet, in dem das Rohr weiterhin zuverlässig von einem Ende zum anderen zündet, nachdem es durch die Sprengschnur mit nominal 25 gr/ft ausgelöst wurde. Somit gilt: Je höher das Zeitintervall oder die Anzahl der Stunden der Beanspruchung, desto besser die Ergebnisse. Ein Zeitraum von 28 Stunden bei diesem beschleunigten Öleintauchtest entspricht ungefähr sechs Wochen der feldmäßigen Beanspruchung in einem üblicherweise verwendeten Emulsionsexplosivstoff, der in den Vereinigten Staaten verwendet wird. Wie in TABELLE II gezeigt, funktionierte das dreilagige Stoßwellenrohr auch nach 216 Stunden fortgesetzter Beanspruchung immer noch, während das dreilagige Standard-Durchmesser-Stoßwellenrohr nach 12 Stunden der Beanspruchung noch funktionierte, aber nach 24 Stunden der Beanspruchung ausfiel.
TABELLE II
Die Ergebnisse von TABELLE II zeigen, dass das dreilagige Rohr mit kleinerem Durchmesser, das mit demselben Typ von Unterröhren-Kunstharz, jedoch mit unterschiedlichen Verbindungsschicht- und Ummantelungskunstharzen hergestellt wurde, im Vergleich zu herkömmlichem oder größerem Stoßwellenrohr verbesserte oder gleichwertige Leistung in Bezug auf Reißfestigkeit und Reißdehnung und Schlagfestigkeit bereitstellt.
Das Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser von Beispiel 2 kann außerdem auf Grund seines reduzierten Materialbedarfs und seiner höheren Extrusionsrate bei geringeren Herstellkosten hergestellt werden als das Standardgrößen-Stoßwellenrohr zum Vergleich von Beispiel 2.
Beispiel 3
Um die verringerte Migration von reaktivem Material bei den Signalübertragungs-Zündschnüren mit reduziertem Durchmesser der vorliegenden Erfindung nachzuweisen, wurden die folgenden Tests durchgeführt. Eine Anzahl von 10-Fuß-Längen (3 Meter) von zweilagigem Stoßwellenrohr mit reduziertem Durchmesser nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wurde gewogen, die Gewichte wurden aufgezeichnet und die Rohrlängen wurden dann mit Hilfe von Halteklammern an einer Stange von zehneinhalb Fuß (3,2 Meter) Länge befestigt, wobei die Stoßwellenrohrlängen durch die Klammern parallel zu der Längsachse der Stange gehalten wurden. In jedem Fall enthielten die Rohrproben ein reaktives Material, das 10,5 Gew.-% Aluminium und 89,5 Gew.-% HMX umfasste.
Die Zusammensetzungen der Lagen der auf Pulvermigration getesteten Proben waren die Folgenden. (PRIMACOR, SURLYN und PEBAX sind Warenzeichen.)
Die Stange und daher die Stoßwellenrohrlängen wurden in der senkrechten Position gehalten und der untere Teil von jedem Stoßwellenrohr wurde mit einem kleinen Kunststoffbeutel verschlossen. Bei einer Anzahl von Stoßwellenrohrlängen, die auf diese Weise sicher an der Stange befestigt waren, wurde die Stange in einer senkrechten Position gehalten und ungefähr sechs Inch über einen Betonboden angehoben, auf dem ein stoßdämpfendes Polster, das ein Stück Vinyl-Bodenfliese umfasste, platziert war. Die Stange wurde aus der Höhe von sechs Inch fallengelassen, sechs Inch über den Boden angehoben und wiederholt mit insgesamt fünfzig Wiederholungen erneut fallengelassen. Durch das resultierende Rütteln wurde etwas von dem reaktiven Materialpulver, das innen an den Stoßwellenrohrlängen anhaftete, abgelöst, was zu einer Ansammlung des abgelösten Pulvers in den an den unteren Enden der Rohre befestigten Kunststoffbeuteln führte. Nach den fünfzig Fällen wurde das in jedem der Beutel gesammelte Pulver, wie auch die Rohre, getrennt gewogen und der Prozentsatz des ursprünglichen Gehalts an reaktivem Materialpulver in den Rohren, der durch den Test abgelöst wurde, wurde berechnet. Die Merkmale von jedem getesteten Rohr und der aus dem Test resultierende Pulververlust werden in der nachfolgenden TABELLE III dargelegt.
TABELLE III
TABELLE III (Fortsetzung)
Die Ergebnisse von TABELLE III zeigen, dass die Pulverretention der getesteten Rohre ausgezeichnet ist und der Vergleich mit Pulververlusten bei Standardgröße sehr günstig ausfällt, wie z. B. bei Standardgrößen-Stoßwellenrohr mit 0,118 in (3 mm) OD und 0,045 in (1,143 mm) ID, das, wenn es demselben oben beschriebenen Test unterzogen wird, charakteristischerweise, wie oben berechnet, einen Pulvermigrationsverlust von ungefähr 10 bis 40 Prozent aufweist.
Auch wenn die Erfindung ausführlich mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungen davon beschrieben wurde, ist zu beachten, dass an den speziellen Ausführungen zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können, wobei diese Abänderungen dennoch in dem Umfang der angehängten Ansprüche liegen.

Claims

Signalübertragungs-Zündschnur, die umfasst: eine Röhre (10, 20) aus synthetischem Polymermaterial mit einer Röhrenwand (14, 26), die eine Röhren-Außenfläche (14a, 26a) und eine Röhren-Innenfläche (12b, 24b) bildet, wobei die Röhren-Innenfläche (12b, 24b) eine Öffnung (16, 30) bildet, die sich durch die Röhre (10, 20) hindurch erstreckt; und ein reaktives Material (18, 28), das in der Öffnung (16, 30) dispergiert ist und sich über ihre Länge erstreckt, wobei die Röhre (10, 20) einen Außendurchmesser (OD) hat, der nicht größer ist als ungefähr 2,380 mm (0,0937 Inch), und das Verhältnis des Innendurchmessers (ID) der Röhre zur Dicke der Röhrenwand (T) zwischen 0,83 und 2,5 beträgt, wobei das reaktive Material (18, 28) ein pulverförmiges Gemisch aus Aluminium und einem explosiven Material ist, das aus der Klasse ausgewählt wird, die aus HMX, PETN, RDX, 2,6-Bis(picrylamino)-3,5-dinitropyridin und Ammoniumperchlorat besteht, und in der Öffnung mit einer Pulver-Oberflächendichte von ungefähr 0,45 bis 7 g/m² dispergiert ist.
Zündschnur nach Anspruch 1, wobei die Röhre (10, 20) einen Röhren-Außendurchmesser (OD) von ungefähr 0,397 bis 2,380 mm (ungefähr 0,0156 und 0,0937 Inch) sowie einen Röhren-Innendurchmesser von ungefähr 0,198 bis 1,321 mm (ungefähr 0,0078 und 0,052 Inch) hat.
Zündschnur nach Anspruch 2, wobei das Verhältnis des Innendurchmessers (ID) der Röhre (10, 20) zur Dicke der Röhrenwand (T) ungefähr in einem Bereich von 0,83 bis 1,33 liegt.
Zündschnur nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Röhren-Außendurchmesser (OD) von ungefähr 1,90 bis 2,36 mm (ungefähr 0,075 und 0,093 Inch) beträgt und der Röhren-Innendurchmesser (ID) von ungefähr 0,50 bis 0,86 mm (ungefähr 0,020 und 0,034 Inch) beträgt.
Zündschnur nach Anspruch 1, wobei das reaktive Material (18, 28) 75 bis 95 Gew.-Teile HMX und 25 bis 5 Gew.-Teile Aluminium umfasst.
Zündschnur nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, wobei das reaktive Material (18, 28) in der Öffnung mit einer Pulver-Oberflächendichte von weniger als ungefähr 2,7 g/m² dispergiert ist.
Zündschnur nach Anspruch 6, wobei das reaktive Material (18, 28) in der Öffnung (16, 30) mit einer Pulver-Oberflächendichte von ungefähr 0,45 bis 2,65 g/m² dispergiert ist.
Zündschnur nach Anspruch 5, wobei das reaktive Material (18, 28) in der Öffnung (16, 30) mit einer Pulver-Oberflächendichte von ungefähr 1,4 bis 7 g/m² dispergiert ist.
Zündschnur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Röhrenwand aus einer Vielzahl konzentrisch angeordneter geschichteter röhrenförmiger Lagen (12, 14, 24, 26, 22) besteht, die eine äußerste Lage (14, 26) mit einer Außenwand, die die Röhren-Außenfläche bildet, und eine innerste Lage (12, 22) mit einer Innenwand, die die Röhren-Innenfläche bildet, einschließen.
Zündschnur nach Anspruch 9, wobei die innerste Lage (12, 22) eine Ethylen-Acrylsäure-Polymer umfasst und die äußerste Schicht eine Polyether-Blockamid-Polymer umfasst.
Zündschnur nach Anspruch 10, die des Weiteren eine oder mehrere Zwischenlagen (24) umfasst, die zwischen die innerste Lage (22) und die äußerste Lage (26) geschichtet sind.
Zündschnur nach Anspruch 11, die eine Zwischenlage (24) enthält, die aus Ethylen-Acrylsäure-Polymer besteht.
Zündschnur nach Anspruch 9, wobei die innerste Lage (22, 12) ein Ionomer umfasst, die äußerste Lage (14, 26) ein Polyether-Blockamid-Polymer umfasst und die Röhre des Weiteren eine Zwischenlage umfasst, die ein Ethylen-Acrylsäurepolymer umfasst.
Zündschnur nach Anspruch 9, die des Weiteren eine Verbindungsschicht (24) umfasst, die sowohl mit der inneren als auch der äußeren Lage ("den verbundenen Lagen") in Kontakt ist, die daran angrenzen, und die ein Gemisch der Polymere ("der Polymere der verbundenen Lagen") umfasst, aus denen die verbundenen Lagen jeweils bestehen, wobei die Verbindungsschicht ausreichend von jedem der Polymere der verbundenen Lagen enthält, so dass die Verbindungsschicht fester an jeder der verbundenen Lagen haftet als dies der Fall wäre, wenn die Polymere der verbundenen Lagen nicht in der Verbindungsschicht vorhanden wären.
Zündschnur nach Anspruch 14, wobei die innere und die äußere Lage (12, 14) jeweils die innerste und die äußerste Lage der Zündschnur umfassen.