DE946879C

DE946879C - Compressed gas generating charge for reusable explosive devices

Info

Publication number: DE946879C
Application number: DEI8362A
Authority: DE
Inventors: Owen Allen John Gurton; William Maxwell
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1953-04-30
Filing date: 1954-03-06
Publication date: 1956-08-30
Also published as: FR1093272A; GB745160A; BE528505A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ladungen für wiederholt verwendbare Sprengeinrichtungen, die als Sprengladungen in staub- oder schlagwetterhaltigen Schächten besonders geeignet sind und bei denen eine sich selbst unterhaltende flammenfreie gaserzeugende thermische Zersetzung eintritt, wenn diese Massen örtlich unter Druck erhitzt werden.The invention relates to charges for Repeatedly usable explosive devices that are used as explosive charges in dusty or firedamp conditions Manholes are particularly suitable and where a self-sustaining flame-free gas-generating thermal decomposition occurs when these masses are locally heated under pressure.

Es werden weitgehend Sprengvorrichtungen angewandt, welche aus einem druckbeständigen Behälter von rohrförmigem Aufbau bestehen, der an einem Ende mit einem gasdichten Verschluß versehen ist und am anderen Ende einen Ausblaskopf aufweist, welcher von dem Behälter durch eine sich ausdehnende Bruchscheibe getrennt ist, welche bei einem vorher bestimmten Druck nachgibt. Diese Sprengvorrichtung ist noch mit elektrischen Kontakten versehen, um ein Heizelement elektrisch zünden zu können.There are extensively used explosive devices, which consist of a pressure-resistant container consist of tubular structure, which is provided at one end with a gas-tight seal is and at the other end has a blow head, which from the container through a expanding rupture disc is separated, which yields at a predetermined pressure. These Explosive device is still provided with electrical contacts to make a heating element electrical to be able to ignite.

Bei einer Sprengvorrichtung der geschilderten Art wird die Sprengwirkung durch die in das Bohrloch durch öffnungen in der Blaskappe austretenden Gase erzeugt, wenn sich der Druck in dem Behälter so weit aufgebaut hat, daß die Bruchscheibe nachgibt und somit eine Verbindung zwischen demIn the case of an explosive device of the type described, the explosive effect is reduced by the Borehole generated through openings in the blow cap escaping gases when the pressure in the Has built container so far that the break disk gives way and thus a connection between the

Behälter und der Blaskappe hergestellt worden· ist Die Zeitdauer für das Austreten der Gase aus dem Behälter in den Ausblaskopf und durch die Öffnungen desselben in das Bohrloch nach dem Nachgeben der Bruchscheibe ist ausreichend, um eine sich verhältnismäßig langsam steigernde und hebend wirkende Sprengwirkung zu erzielen, wie sie zur Erzeugung von Stückenkohle wünschenswert ist.The container and the blow cap have been made · The length of time for the gases to escape from the Container into the blow head and through the openings of the same into the well after giving way the fracture disk is sufficient to produce a relatively slowly increasing and lifting effect To achieve a blasting effect, as it is desirable for the production of lump coal.

Es wurde seihon vorgeschlagen, Ladungen aus ίο Ammoniumnitrat mit einem Heizstoff bei Spreng vorrichtungen der erwähnten Art zu verwenden. Derartige Ladungen erfordern jedoch eine erhebliche Wärmezufuhr zur Zündung, und wenn, eine derartige erhebliche Wärmezufuhr stattfindet, kann das Ammoniumnitrat infolge seiner nicht regelbaren Reaktion in unerwünschten Augenblicken detonieren. Es wurden auch schon gaserzeugende Massen, wie beispielsweise Mischungen von Ammoniumnitrat und Ammoniumbicarbonat, mit einem Heizao stoff, wie beispielsweise Schwarzpulver, vorgeschlagen. Derartige Stoffzusammensetzungen lassen sich aus Sicherheitsgründen jedoch in entflammbaren Gasrnischungen nicht verwenden. Es würde daher notwendig sein, Sprengvorridhtungen mit solchen Massen ausschließlich über Tage zu laden, da derartige Massen unter Tage, insbesondere in schlagwettergefährdeten Kohlebergwerken, nicht gelagert werden können.It has been suggested that loads of ίο ammonium nitrate be blasted with a fuel to use devices of the type mentioned. However, such charges require a substantial amount Heat input for ignition, and if such a significant heat input takes place, it can Ammonium nitrate can detonate at unwanted moments as a result of its uncontrollable reaction. Gas-generating compounds, such as mixtures of ammonium nitrate, have also been used and ammonium bicarbonate, with a Heizao fabric such as black powder, suggested. For safety reasons, however, such compositions of matter can be used in flammable Do not use gas mixtures. It would therefore be necessary to have explosive devices with them Load masses only above ground, since such masses are underground, especially in firedamp areas Coal mines, cannot be stored.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei Sprengvorrichtungen der angegebenen Art Ammoniumnitratlösungen zu verwenden. Durch die Gegenwart des Wassers wird an sich die Wirksamkeit der Ladung verringert, und sie läßt sich schwierig und umständlich handhaben. Es kommt noch hinzu, daß beim Bersten der Bruchscheibe die Sprengflüssigkeit in den Ausblaskopf eintreten und diesen zerstören kann.It has also been proposed to use ammonium nitrate solutions in explosive devices of the type specified to use. The presence of the water in itself diminishes the effectiveness of the charge and makes it difficult to and awkward to handle. In addition, if the rupture disk bursts, the explosive liquid can enter the discharge head and destroy it.

Es sind auch schon Ladungen aus Ammoniumnitrat vorgeschlagen worden, das durch Zusatz einer Chromverbindung empfindlich gemacht werden kann. Derartige Stoffzusammensetzungen setzen sich bei atmosphärischen Drucken um und, sind infolgedessen nicht geeignet, unter Tage zum Laden von entsprechenden Sprengvorrichtungen verwendet zu werden, da hierbei lediglich solche Stoffzusammensetzungen in Frage kommen, welche eine sich selbst unterhaltende Zersetzung nur bei erhöhten Drucken erfahren.Charges made of ammonium nitrate have also been proposed, which can be obtained by adding a Chromium compound can be made sensitive. Set such compositions of matter at atmospheric pressures and, as a result, are not suitable for charging underground to be used by appropriate explosive devices, because here only such compositions of matter come into question, which a self-sustaining decomposition only at increased Experience printing.

Es wurde auch schon vorgeschlagen,· als Hauptladung für Sprengvorridhtungen der geschilderten Art eutektische Mischungen von Ammoniumnitrat und Harnstoff zu verwenden. Derartige eutektische Mischungen sind bei gewöhnlichen Temperaturen flüssig und haben den gleichen Nachteil wie die oben geschilderten bekannten flüssigen Sprengstoffe. Es kommt noch hinzu, daß ein Sprengstoff der letztgenannten Art sehr stark Wasser absorbiert und hierdurch die Wirksamkeit der Ladung verringert wird.It has also been suggested that · as the main charge for the explosive devices described above Type of using eutectic mixtures of ammonium nitrate and urea. Such eutectic Mixtures are liquid at ordinary temperatures and have the same disadvantage as that known liquid explosives described above. There is also the fact that an explosive is the the latter type very strongly absorbs water and thereby reduces the effectiveness of the charge will.

Bei Sprengvorrichtungen der beschriebenen Art besteht die Sprengladung gewöhnlich aus einer äquimolekularen Mischung von Natriumnitrit und Ammoniumchlorid, die mit einem Alkali, wie Magnesiumoxyd oder Natriumcarbonat, in Mengen bis zu etwa 3 Gewichtsprozent stabilisiert ist. Diese Ladungen zersetzen sich, wenn sie örtlich erhitzt werden, ohne zu detonieren und ohne Flammenwirkung, wobei diese Zersetzung sich selbst unterhalt, und zwar unter Bildung von Natriumchlorid, Stickstoff und Dampf. Wenn die Zersetzung dieser Masse durch die örtliche Heizvorrichtung einmal eingeleitet ist, so baut eich in der beschriebenen Sprengvorrichtung ein Druck auf, und die Zersetzung wird hierdurch wesentlich beschleunigt, wobei die Gase unmittelbar ohne Flammenwirkung austreten. Diese Ladung wird durch ein Heizelement gezündet, das gewöhnlich aus einem kleinen elektrischen Schwarzpulverzünder besteht. Diese Arbeitsweise ist an sich möglich, weil, obwohl ein Schwarzpulverzünder eine Flamme erzeugt, die Zeitdauer, welche für die Zersetzung der stabilisierten Mischung von Natriumnitrit und Ammoniumchlorid erforderlich ist, um einen Druck aufzubauen, der ausreichend ist, um die Bruchsdheibe zum Bersten zu bringen, lang genug ist, daß die Teile des elektrischen Zünders abgebrannt sind, bevor der Bruch der Scheibe erfolgt. In explosive devices of the type described, the explosive charge usually consists of one equimolecular mixture of sodium nitrite and ammonium chloride combined with an alkali such as magnesium oxide or sodium carbonate, is stabilized in amounts up to about 3 percent by weight. These Charges decompose if they are locally heated without detonating and without flame effect, this decomposition is self-sustaining, with the formation of sodium chloride and nitrogen and steam. Once the decomposition of this mass has been initiated by the local heating device, it will build up in the explosive device described a pressure on, and the decomposition is thereby considerably accelerated, with the gases escape immediately without the effect of a flame. This charge is ignited by a heating element that usually from a small electric gunpowder detonator consists. This way of working is possible because, although it is a black powder detonator a flame is generated, the length of time it takes for the stabilized mixture to decompose Sodium nitrite and ammonium chloride is required to build up a pressure that is sufficient to burst the breaker long enough that the parts of the electric detonator burned off before the pane breaks.

Massen, welche auf Mischungen von Ammoniumchlorid und .Natriumnitrit aufgebaut sind, setzen, wenn ihre Zersetzung durch örtliche Erwärmung go auf eine etwas erhöhte Temperatur eingeleitet ist, ihre gaserzeugende Zersetzung mit einer sichtbaren Geschwindigkeit durch die ganze Masse selbst bei atmosphärischem Druck hindurch fort. Für gewisse Zwecke ist dies ein bedeutender Nachteil, da näm- 95-. Hch für den Fall, daß irgendein Teil dieser Masse zufällig erwärmt werden sollte, die ganze Masse sich umsetzen und dichte Wolken von unangeneh*- mem Rauch bilden kann. Aus diesem Grunde ist: man heutzutage von der Anwendung solcher La- iod düngen unter Tage in Kohlebergwerken abgeganrgen. Es ist daher ■ wünschenswert, Massen vorzuschlagen, welche eine sich selbst unterhaltende^ Zersetzung nur dann erfahren, wenn sie unter Druck gezündet werden. 10gMasses, which are based on mixtures of ammonium chloride and .Natriumnitrit, set, if their degradation is initiated by localized heating go to a slightly elevated temperature, their gas-generating decomposition with a visible velocity through the whole mass, even at atmospheric pressure through continuous. For certain purposes, this is a major disadvantage, namely. In the event that any part of this mass happens to be heated, the whole mass can convert and form thick clouds of unpleasant smoke. For this reason, one nowadays refrains from using such liodine fertilizers underground in coal mines. It is therefore desirable to propose masses which undergo self-sustaining decomposition only when they are ignited under pressure. 10g

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr eine Druckgas erzeugende Ladung vorgeschlagen, welche aus Ammoniumnitrat in einer Menge von 55 bis 75 Gewichtsprozent und Calciumformiat in einer Menge von 45 bis 25 Gewichtsprozent besteht, «» wobei gewünschtenfalls Calciumstearat in einer Menge bis zu 0,5 Gewichtsprozent zugegen sein kann.According to the present invention, a charge generating compressed gas is now proposed, which consists of ammonium nitrate in an amount of 55 to 75 percent by weight and calcium formate in an amount of 45 to 25 percent by weight, "" calcium stearate, if desired, being present in an amount up to 0.5 percent by weight can.

Die Mittel, durch die ein Druck innerhalb der Sprengeinrichtung aufgebaut werden kann, können 115, aus der erwähnten örtlichen Erhitzungsvorrichtung bestehen. So wird beispielsweise eine gaserzeugende, elektrisch zu betätigende örtliche Erhitzungsvorrichtung mindestens genügend heißes Gas erzeugen, um den Druck innerhalb des druckwiderstands- iao fähigen Behälters auf einige Atmosphären zu erhöhen. Bed einer derartigen Sicherheitsheizvorrichtung besteht die Heizmasse beispielsweise aus 66 bis 45 Gewichtsprozent Guanidinnitrat, 27 bis 45 Gewichtsprozent Kaliumpersulfat und 6 bis 10 Gewichtsprozent Cuprochlorid und kann gewünsch-The means by which pressure can be built up within the explosive device can be 115, consist of the mentioned local heating device. For example, a gas-generating, electrically operated local heating device generate at least enough hot gas, in order to increase the pressure inside the pressure-resistant iao capable container to a few atmospheres. In such a safety heating device, the heating mass consists of 66, for example up to 45 percent by weight guanidine nitrate, 27 to 45 Weight percent potassium persulfate and 6 to 10 weight percent Cuprous chloride and can be

tenfalls bis zu ι Gewichtsprozent Vaseline enthalten, wobei der Behälter das in seinem Innern gebildete Gas nach Zündung der Heizmasse abläßt. Andererseits können die Mittel zum Aufbau eines Druckes innerhalb des Behälters beispielsweise aus einem Behältnis bestehen, welches geeignet ist, Gas unter Druck zu liefern, wobei an dieses Behältnis ein Rückschlagventil angeschlossen ist und ein Einlaß in den Behälter vorgesehen ist, so daß die gewünsdhte Gasmenge in den Behälter eingeführt werden kann.possibly contain up to ι percent by weight of petroleum jelly, wherein the container releases the gas formed in its interior after ignition of the heating mass. on the other hand can be the means for building a pressure within the container, for example from a Containers exist, which is suitable to deliver gas under pressure, to this container a Check valve is connected and an inlet is provided in the container, so that the desired Amount of gas can be introduced into the container.

Die Heizvorrichtung, welche mit der Masse gemäß der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise eine solche, die genügend heißes Gas erzeugt, um den Druck innerhalb des druckwiderstandsfähigen Behälters auf einige Atmosphären aufzubauen. Es können jedoch naturgemäß auch andere Arten von Heizvorrichtungen verwendet werden.The heating device used with the composition according to the invention is preferred one that generates enough hot gas to resist the pressure inside the pressure To build the container on some atmospheres. Naturally, however, others can also do so Types of heating devices can be used.

Die flammenlos gaserzeugenden Ladungen gemäß ao der Erfindung haben den großen Vorteil, daß ihre Zersetzung nur unter Druck eingeleitet werden kann und daß sie sich nicht unter atmosphärischem . Druck entzünden. Sie unterscheiden sich also in dieser Hinsicht von den bisher angewandten Massen, welche sich auf Mischungen von Ammoniumchlorid und Natriumnitrit aufbauen, insofern, als sie nicht geeignet sind, ihre eigene thermische Zersetzung durch die Masse infolge einer örtlichen Erhitzung eines Teiles derselben bei atmosphärischem Druck aufrechtzuerhalten, so daß, selbst wenn ein heißer Gegenstand zufällig mit einem Teil einer solchen Masse in einem Bergwerk unter atmosphärischem Druck in Berührung kommen sollte, auf keinen Fall eine Zündung der Masse stattfindet. Der bei der Sprengung erzeugte Rauch ist mengenmäßig geringer und weniger unangenehm als derjenige, welcher bei der Zersetzung von Massen auftritt, die aus Ammoniumchlorid und Natriumnitrit bestehen, und die entstehenden Gase sind, frei von Giften oder unangenehm wirkenden Bestandteilen. Die Gesamtmenge an festen Produkten, welche gebildet wird, ist auch viel geringer, als es bei Massen aus Ammoniumchlorid und Natriumnitrit der Fall ist. Es kommt nochhinzu, daß etwaige fortgeschleuderte gasförmige oder feste Stoffe eine zu niedrige Temperatur besitzen, als daß durch sie schlagwetterhaltige oder staubige Atmosphären gezündet werden könnten oder daß eine indirekte Gefahr einer Zündung auftreten könnte. Für ihre Verwendung in Sprengvorrichtungen der angegebenen Art können die den Gegenstand der Erfindung bildenden Massen in einem Behälter eingeschlossen sein, der vorzugsweise aus irgendeinem liicht brennbaren und nicht schwelenden Material besteht, wie beispielsweise Blech, gewissen synthetischen plastischen Stoffen, wie Polychloracrylaten oder feuerfester Pappe, jedoch kann dieser Behälter auch aus brennbarem Material bestehen, vorausgesetzt, daß dieses Material nicht durch die bei der Zersetzung auftretende Wärme gezündet wird. Dieser Behälter kann derart gestaltet sein, daß er auch das örtliche Heizelement enthält, so daß die vollkommene Ladung fertig gepackt sein kann und die Beschickung der Sprengvorrichtungen mit solchen Ladungen leichter und schneller von- 6g statten geht, als es bisher möglich war.The flameless gas-generating charges according to ao of the invention have the great advantage that their Decomposition can only be initiated under pressure and that it does not take place under atmospheric conditions . Ignite pressure. In this respect they differ from the previously used masses, which are based on mixtures of ammonium chloride and sodium nitrite, insofar as they are not capable of their own thermal decomposition by the mass as a result of a local To maintain heating of part of the same at atmospheric pressure, so that, even when a hot object happens to be with part of such a mass in a mine below atmospheric pressure should come into contact, under no circumstances an ignition of the mass takes place. The smoke produced during the detonation is smaller in quantity and less unpleasant than that which occurs in the decomposition of masses composed of ammonium chloride and sodium nitrite exist, and the resulting gases are free of poisons or unpleasant components. The total amount of solid products that is formed is also much less than it is the case with masses of ammonium chloride and sodium nitrite. There is also the fact that any gaseous or solid substances that are thrown off are too low in temperature to be caused by them atmospheres containing firedamp or dusty atmospheres could be ignited or that an indirect one Risk of ignition could occur. For their use in explosive devices of the type indicated, the compositions forming the subject of the invention can be placed in a container be included, preferably from any light flammable and non-smoldering Material consists, such as sheet metal, certain synthetic plastic materials, such as polychloroacrylates or fireproof cardboard, but this container can also be made of combustible material, provided that this material is not ignited by the heat generated during decomposition will. This container can be designed so that it also contains the local heating element, so that the complete load can be packed and the loading of the explosive devices it is easier and faster to equip such loads with 6g than was previously possible.

Die Erfindung ist in dem folgenden Beispiel erläutert, worin die Prozentangaben sich auf Gewichte beziehen.The invention is illustrated in the following example, in which the percentages are by weight relate.

example

Ein druckbeständiger Stahlbehälter besitzt ein Fassungsvermögen von 680 ecm. Er hat einen inneren Durchmesser von 31,7 mm und ist mit einer Bruchscheibe versehen, welche bei einem Druck 7g von 1890 kg/cm² birst. Der Stahlbehälter besitzt an einem Ende einen Zündkopf und am anderen Ende einen Ausblaskopf. Die pulverförmige Sprengladung besteht aus 210 g einer Masse aus 65,5% Ammoniumnitrat (das 0,05% des Farbstoffes Säuremagenta enthält), 34,9% Calciumformiat und 1 % CaI-ciumstearat. Diese Masse befindet sich in einem sattinierten Papierrohr von 23 mm Durchmesser und 584,2 mm Länge, in dessen Mitte sich eine örtliche Erhitzungsvorrichtung befindet. Diese be- Sg steht aus 22,9 g einer Mischung von 60 °/o Guanidinnitrat, 31,5% Kaliumpersulfat, 8% Cuprochlorid und 0,5 % Vaseline, welche in eine feuersichere Manilahülle eingewickelt ist und die mit einer elektrischen Zündeinrichtung versehen ist. Wenn der so mit der Ladungversehene druckwiderstandsfähige Behälter in bekannter Weise in ein Bohrloch eingeführt ist, erfolgt die Sprengung nach der Zündung nach 4 Sekunden, wobei nur wenig Rauch entsteht und der entwickelte Rauch im wesentlichen frei von giftigen und unangenehmen Bestandteilen ist.A pressure-resistant steel container has a capacity of 680 ecm. It has an inner diameter of 31.7 mm and is provided with a rupture disc which bursts ^{at a pressure of 7g of 1890 kg / cm 2.} The steel container has an ignition head at one end and a blowout head at the other end. The powdery explosive charge consists of 210 g of a mass of 65.5% ammonium nitrate (which contains 0.05% of the dye acid magenta), 34.9% calcium formate and 1% calcium stearate. This mass is in a saturated paper tube 23 mm in diameter and 584.2 mm in length with a local heating device in the center. This consists of 22.9 g of a mixture of 60% guanidine nitrate, 31.5% potassium persulphate, 8% cuprous chloride and 0.5% vaseline, which is wrapped in a fire-proof manila cover and which is provided with an electrical ignition device . If the pressure-resistant container provided in this way with the charge is inserted into a borehole in a known manner, the detonation takes place after 4 seconds after ignition, with only little smoke being produced and the smoke developed being essentially free of toxic and unpleasant components.

Claims

PATENT CLAIM:

Compressed gas generating charge for repeatedly usable explosive devices, characterized in that, that they consist of 55 to 75 percent by weight ammonium nitrate, 45 "to 25 percent by weight Calcium formate and 0.05% calcium stearate.

Documents considered: British Patents Nf. 397203; 430258; 936, 453 210, 597 717.