DE940159C - Elektrischer Verzoegerungs-Sprengzuender und Verfahren zur Herstellung eines Verzoegerungsroehrchens fuer einen solchen Sprengzuender - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verzögerungs-Sprengzünder mit einer sich in einem Metallröhrchen befindlichen, praktisch gaslos verbrennenden \?erzögerungsmasse und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verzögerungsröhrchens.

Elektrische Verzögerungs-Sprengzünder dieser bekannten Art enthalten ein Verzögerungselement, um ein bestimmtes Zeitintervall zwischen dem Stromdurchgang durch den Zünder und der Auslösung der Detonations- oder Grundladung und der anschließenden Detonation des eigentlichen Sprengstoffs vergehen zu lassen. Derartige Sprengzünder sind in der Sprengpraxis in weitem Maße in Gebrauch. Das vorgenannte Zeitintervall wird gewohnlich dadurch geregelt, daß man die Länge des Verzögerungselementes verändert, das zwischen dem eigentlichen Zünder und der Spreng- oder Grundladung der Sprengkapsel eingesetzt ist, wobei der Zünder aus einem Zündkopf oder einer lockeren Ladung einer zusammengesetzten Verzögerungsmasse bestehen kann. Dieses Verzögerungselement enthält gewöhnlich irgendeine Art von zusammengesetzter Verzögerungsmasse, gegebenenfalls Schmelzzündmasse, die mit regelmäßiger linearer Geschwindigkeit verbrennt. Der Hauptnachteil dieser Art von Verzögerungssystemen besteht darin, daß ein unerwünscht langes

Verzögerungselement benötigt wird, wenn man eine verhältnismäßig lange Verzögerungsperiode erreichen will. Die Längenausdehnung des Verzögerungselementes wird im allgemeinen dann un-S erwünscht groß, wenn die Verzögerungsdauer mehr als 2 Sekunden beträgt.

Ein Grund, aus dem ein langes Verzögerungs element unerwünscht ist, liegt darin, daß man dafür eine entsprechend größere Gesamtlänge der fertigen ίο Kapsel benötigt. Eine solche lange Kapsel ist schwierig herzustellen und im Gebrauch unhandlich, insbesondere, wenn sie in eine kleine Sprengladung eingesetzt werden soll.

Es ist praktisch nicht durchführbar, die Längenausdehnung des Verzögerungselementes dadurch zu verringern, daß man langsamer brennende Zünd-■ masse, gegebenenfalls Schmelzzündmasse, verwendet. Bekanntlich wird nämlich die Genauigkeit des Verbrennungsvorganges des Verzögerungsao elementes um so mehr mit Fehlern behaftet oder unregelmäßig, je langsamer die Brenngeschwindigkeit der zusammengesetzten Zündmasse ist. Demzufolge erreicht man durch Verwendung einer schneller brennenden Masse größerer Längenausdehnung eher als durch Verwendung eines kürzeren langsamer brennenden Verzögerungselementes ein genaueres Arbeiten des Sprengzünders. Indessen hat sich eine Grenze dieses Verfahrens, das mit erhöhter Genauigkeit der Zeitverzögerung bei elekirischen Sprengzündern mit größerer Verzögerungsdauer arbeitet, dadurch ergeben, daß die Gesamtlänge des Sprengzünders für die Praxis beschränkt bleiben muß.

Gemäß der Erfindung ist das Verzögerungsröhrchen eines Verzögerungs-Sprengzünders der eingangs genannten Art als gleichmäßige Schnecke ausgebildet und besteht aus dehnbarem und duktilem Metall, vorzugsweise Blei oder Bleilegierung. Durch diese Form einer Schnecke bzw. einer Schraubenlinie gelingt es, die Nachteile zu überwinden, die von der übermäßigen Länge eines geradlinigen Verzögerungselementes herrühren.

Indem man die Schnecke in eine Hülse derart einlegt, daß ihre einzelnen Windungen voneinander und von der Detonationsladung abgeschirmt sind, kann man vermeiden, daß ein augenblickliches und vorzeitiges Losgehen der Detonationsladung zufolge von Funken stattfindet, die von dem Zündsystem ausgehen.

Die zusammengesetzte Verzögerungsmasse kann in an sich bekannter Weise aus einer Mischung von 70% Mennige, 16 bis 30% Silicium sowie 14 bis 0% Kieselerde bestehen. Indessen können auch andere für Verzögerungssätze bekannte Zusammen-Setzungen verwendet werden.

Ein Verzögerungsröhrchen gemäß der Erfindung kann insbesondere bei mit Brückenglüh- oder Spaltzündern versehenen Sprengzündern, aber auch bei anderen elektrischen Verzögerungs-Sprengzündern verwendet werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Bleirohr, das mit'einem zusammengepreßten Zündpulver bzw. Schmelzpulver gefüllt ist, in Form einer Schnecke mit engliegenden Windungen um einen Dorn von kleinem Durchmesser herumgewunden. Die Schraubenwindung wird dann von dem Dorn abgenommen und auf geeignete Längen geschnitten; die Schnecke wird dann eingedrückt, um die einzelnen Windungen dicht zusammenzupressen und die mittlere öffnung zu verschließen, die der Dorn freigelassen hat. Es ergibt sich dann ein kompakter fester Bleizylinder, der eine gleichmäßig verlaufende Schnecke aus Schmelz- bzw. Zündmasse enthält. Dieser Zylinder kaiin als solcher leicht der Vorrichtung einverleibt werden, die die bei Verzögerungs-Sprengzündern übliche Bauart hat, und zwar indem man den Zylinder in das Kapselgehäuse oberhalb der Grundladung einpreßt und den üblichen Zündkopf, Anschlußdrähte und Verschlußstopfen einführt und das g₀ obere Ende des Gehäuses einsickt oder anderweitig mit Einpressungen oder Einziehungen versieht, die die Gesamtheit des Innenaufbaues an Ort und Stelle hält.

Der Aufbau einer solchen Kapsel und das Verfahren des Ziehens, Windens und Eindrückens des Bleirohrs, das die Zünd- bzw. Schmelzmasse enthält, wird nachstehend an Hand der Zeichnung veranschaulicht.

Abb. ι zeigt einen Querschnitt durch einen fertiggestellten Verzögerungs-Sprengzünder, der das schraubenförmige Element gemäß der Erfindung enthält. Er besteht aus einer Metallhülse 1 aus Kupfer, Aluminium od. dgl., die eine eingepreßte Grundladung 2 mit verschlossenen Enden enthält; über diese Ladung kann eine Vorladung 3 angebracht sein, die z. B. aus einer Mischung von Bleiazid mit Bleistyphnat besteht. Die Vorladung 3 kann aber auch wegfallen. Mit 4 ist der kompakte Bleizylinder bezeichnet, der die zusammengesetzte Zünd- bzw. Schmelzmasse 5 enthält, die in Form einer stetigen Schraubenlinie durch den Bleizylinder hindurchläuft. Der Zündkopf 6 ist an den Enden der elektrischen Verbindungsdrähte 7 und 8 knapp oberhalb des Endes des schneckenförmigen Elementes angebracht. Die Verbindungsdrähte werden starr durch einen ^Pfropfen festgehalten, der aus Schwefel, Asphalt, Gummi oder einer Kombination eines dieser oder anderer plastischer Isolierstoffe bestehen kann. Im vorliegenden Fall ist ein Stopfen 9 aus Gummi vorgesehen und wird am Ende der Hülse 1 durch kreisförmige Einkerbungen oder Sicken 10 und 11 festgehalten, die zugleich einen wasserdichten Verschluß gewährleisten.

Abb. 2 bis 5 veranschaulicht das Verfahren der Herstellung des schraubenförmigen Verzögerungselementes.

Abb. 2, zeigt den einen Teil des das Element bildenden Bleirohrs 12, nachdem dieses auf den erforder- iao liehen Durchmesser gezogen worden ist. Das Rohr wird bei 13 und 14 geschlossen, um Verluste der darin enthaltenen Zündmasse 5 zu vermeiden.

Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch das die Zündmasse 5 enthaltende Bleirohr 12 im Verlauf des Verfahrens, bei dem es um einen Dorn 15 herum

zu einer Schnecke mit dicht liegenden Schraubenwindungen gewickelt wird.

Abb. 4 zeigt einen Querschnitt der dicht gewickelten Schnecke nach Entfernen des Dorns und nachdem sie auf die gewünschte Länge zugeschnitten worden ist. Dabei ist wiederum 12 das Bleirohr und 5 die Zündmasse.

Abb. 5 zeigt einen Querschnitt durch das Verzögerungselement in der Form, die es vor dem Einsetzen in eine Sprengkapsel gemäß Fig. 1 und nach dem Zusammendrücken besitzt, das in einem geeigneten Form- bzw. Preßwerkzeug, d. h. innerhalb einer Form erfolgt. Die einzelnen Windungen sind dabei zu einem kompakten Bleizylinder 4 zusammengepreßt worden, der die Zündmasse 5 in Form einer durch diesen hindurchlaufenden Schraubenwindung enthält.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung seien die nachstehenden Beispiele angegeben.

Ein Bleirohr von 15,87 mm Außendurchmesser, 8,25 mm Innendurchmesser und 33 cm Länge wird am unteren Ende durch Zusammendrücken geschlossen und mit einem Zünd- bzw. Schmelzpulver der folgenden Zusammensetzung gefüllt:

Mennige 70%

Silicium 16%

Kieselerde 14%.

Das Pulver wird in das Rohr in kleinen Portionen nach und nach eingebracht und mittels eines stampfen Stabes aus Holz verdämmt bzw. festgestampft. Das gefüllte Rohr faßt ungefähr 42 g der Zündmasse. Das obere Ende des Rohres wird nun durch Zusammendrücken verschlossen und hierauf wird der Rohrdurchmesser durch Ziehen des Rohres durch einen Satz von Werkzeugen hindurch verringert, bis der Außendurchmesser des Rohres nur noch 3,05 mm und seine Länge ungefähr 6 m beträgt.

Dieses Rohr von kleinem Durchmesser wird in Form einer Schraube mit dicht aneinanderliegenden Schraubengängen um ein Stück Klavierdraht von 1,02 mm Durchmesser herumgewunden, das in einer Drehbank angebracht ist. Dabei ergibt sich eine Schraube von 6,35 mm Außendurchmesser mit 2 bis 3 Windungen je Zentimeter. Die Gesamtlänge dieser Schraube oder Schnecke beträgt ungefähr 1,8 m.

Der Klavierdrahtdorn wird nun aus der Mitte der Schraubenwindung herausgenommen. Hierauf werden 30,5 mm lange Abschnitte der Schnecke mittels eines Fallmessers abgeschnitten. Je eines dieser Stücke wird in die Bohrung eines Stahlformwerkzeuges mit einem Bohrungsdurchmesser von 6,528 mm eingebracht und in Längsrichtung unter einem Gewicht von 250 kg mittels eines Stahlbolzens gepreßt, der solchen Durchmesser besitzt, daß er sehr genau in die Bohrung des Formwerkzeuges paßt.

Unter diesem Druck fließt das Blei und füllt alle Lücken zwischen den einzelnen Windungen und fließt auch in den mittleren Hohlraum, der durch die Wegnahme des Dorns freigegeben wurde. Man erhält schließlich einen kompakten gleichmäßig aus Blei bestehenden Zylinder, mit einer Länge von 23.37 mm und einem Durchmesser von 6,528 mm. Dieses Verzögerungselement wird dann in eine 7,5 cm lange Kupferkapsel bzw. Hülse von 6,68 mm Innendurchmesser gebracht. Diese enthält eine normal zusammengepreßte Grundladung aus Tetryl od. dgl. und eine Vorladung, z. B. aus einer Mischung von Bleiazid und Bleistyphnat. Man übt mittels eines Stahlbolzens mit abgerundetem Ende einen Druck von 135 kg aus, um das Verzögerungselement an die gewünschte Stelle zu bringen und den Zwischenraum zwischen dem Element und der Kapselwandung vollständig auszufüllen und abzudichten. Die gesamte Kapsel kann dann in der üblichen Weise vervollständigt werden, indem man einen Gummipfropfen einführt, der zwei voneinander isolierte Bleidrähte enthält; diese enden in einer Widerstandsdrahtbrücke, um die herum ein hitzeempfindlicher Zündkopf geformt wird. Der ganze Zündsatz wird an Ort und Stelle gehalten, indem man die oberen Teile der Wandungen der Kupferhülse um den Gummipfropfen herum einkerbt bzw. einsickt.

Bei einem Versuch, der mit einer in der vorstehenden Weise hergestellten Kapsel gemacht wurde, wurde eine Verzögerungsperiode von 2,404 Sekunden gemessen, die zwischen dem Zeitpunkt verging, an dem der Zündstrom eingeschaltet wurde, und dem Zeitpunkt, an dem die Detonation der Grundladung stattfand.

Die Verzögerungszeit kann durch längeres oder kürzeres Abschneiden der schraubenlinienförmigen Schnecke nach Wunsch verändert werden, oder es kann eine Änderung in der Zusammensetzung des Zündpulvers in der Schnecke mit Abschneiden auf geeignete Länge kombiniert werden, um günstigste Wirkungen zu erhalten.

Zum Beispiel wurde eine Reihe von Kapseln hergestellt, die ein Zündpulver der folgenden Zusammensetzung enthalten:

Mennige 70 °/o

Silicium 18,75 %>

Kieselerde 11,25 °/»·

Die Länge des schraubenförmigen Verzögertingselementes wurde bei diesen Kapseln variiert, und es ergaben sich dann die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten Verzögerungszeiten:

Tabelle	Länge des gepreßten Verzögerungselementes	I
mm	Verzögerungszeit
13.51	Sekunden
16^8	0,974
19.74	1,192
22,99	1,414
25.04	I.645
28,40	I,8ll
	2,023

Zum Vergleich wurde eine Kapsel hergestellt, die ein geradlinig gestrecktes Verzögerungselement

üblicher Bauart von 16,26 mm Länge enthielt. Dieses Element enthielt die gleiche Zündmasse wie die vorstehend nach Tabelle 1 untersuchten Kapseln. Dabei ergab sich eine Verzögerungszeit von 0,250 Sekunden für die bekannte Bauart im Gegensatz zu der Kapsel mit schraubenförmigem Verzögerungselement, das eine Verzögerungszeit—vgl. Tabelle 1 — von 1,192 Sekunden ergab, Ferner wurde eine Kapsel mit einer Verzögerungsmischung aus 70% Mennige, 16,7% Silicium und 13,3% Kieselerde hergestellt, die in ein Verzögerungselement von 49,07 mm Länge eingebracht wurde. Die Verzögerungszeit ergab sich als 7,230 Sekunden. Um andere Änderungsmöglichkeiten für die Schmelzzündmassen-Zusammensetzung zu veranschaulichen, wurden mehrere Versuche unter Verwendung von Schwarzpulver üblicher Art ausgeführt, wie es bei Sicherheitszündwaren verwendet wird und eine Brenngeschwindigkeit von 55,8 Sekunden je Meter besitzt, und zwar in Form eines schraubenförmigen Verzögerungssatzes innerhalb eines Verzögerungs-Sprengzünders. Dabei ergaben sich Verzögerungszeiträume gemäß nachstehender Tabelle 2.

Tabelle 2

Länge des gepreßten
Verzögerungselementes

Verzögerungszeit
Sekunden

0,714

1,422

1,627

S chwar zpulver-Mischung von

7,62

13.39-i8,io

Im allgemeinen brennt diese
mischung langsamer als eine
Mennige mit Silicium und Kieselerde.

Bei einem weiteren Beispiel zur Veränderung der Zündmassen-Zusammensetzung wurde eine Kapsel der beschriebenen Art mit einer Verzögerungszündmasse folgender Zusammensetzung verwendet:

Kaliumpermanganat 69 %>

Antimon 29,5 %

Bor 1,5%.

Das schraubenförmige Element wurde auf eine Länge von 32,00 mm geschnitten und in eine Kapsel eingesetzt, wobei seine Länge in gepreßtem Zustand 21,29 mm betrug. Die Verzögerungszeit erwies sich als 6,095 Sekunden. Ein geradliniges Element mit der gleichen Zusammensetzung und einer Länge von 20,96 mm ergab eine Verzögerungszeit von 0,696 Sekunden.

Statt der beschriebenen Bauweisen der Kapsel können solche verwendet werden, bei denen für die Zündkopfeinheit eine lockere bzw. leichte Zündladung verwendet wird. Eine solche lockere bzw. leichte Ladung, die aus einer Mischung von 70 Teilen Mennige und 30 Teilen Silicium besteht, hat befriedigende und genaue Ergebnisse gezeitigt. Ferner kann der Gummistopfenverschluß durch einen gegossenen Schwefelstopfen ersetzt werden, der die Leitungsdrähte in ihrer Lage hält, zusammen mit einem gegossenen Asphaltdichtverschluß, der die Kapsel dicht macht.

Eine weitere Abänderung in der Herstellung des schraubenförmigen Verzögerungselementes kann darin bestehen, daß die Schnecke auf einen Dorn aus weichem Metall aufgewickelt wird, den man innerhalb der Schnecke beläßt und der später zusammen mit der Schnecke abgeschnitten und zusammengedrückt wird.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Verzögerungs-Sprengzünder mit einer sich in einem Metallröhrchen befindlichen, praktisch gaslos verbrennenden Verzögerungsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsröhrchen als gleichmäßige Schnecke ausgebildet ist und aus dehnbarem go und duktilem Metall, wie Blei oder Bleilegierungen, besteht.

2. Verfahren zur Herstellung eines Verzögerungsröhrchens für einen Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Röhrchen (12) aus dehnbarem, verformbarem Metall mit einer Zündmasse gefüllt wird, daß die Enden des Röhrchens durch Zusammenquetschen verschlossen werden, dann das Röhrchen mittels einer genügenden Anzahl von Formwerkzeugen im äußeren Durchmesser auf eine vorgegebene Größe herabgesetzt wird, hierauf das Röhrchen verringerten Durchmessers um einen Dorn in Form einer regelmäßigen Schraubenlinie oder Schnecke gewickelt wird, dann der Dorn aus der Mitte der Schnecke entfernt wird, ferner Abschnitte der Schnecke in vorgegebener Länge abgeschnitten werden und die schraubenförmigen Abschnitte zusammengedrückt werden, wobei ein Formwerkzeug verwendet wird, das eine zylindrische Bohrung in der Gestalt besitzt, die das fertige Verzögerungsröhrchen erhalten soll, und daß die schraubenförmigen Abschnitte so zusammengepreßt werden, daß ein fester Metallzylinder (4) gebildet wird, der die Zündmasse in Form einer gleichmäßigen Schraubenwindung enthält.

Angezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 497 998.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 664 2.56