DE953506C

DE953506C - Heating mass to initiate the thermal decomposition of non-detonating safety explosive charges

Info

Publication number: DE953506C
Application number: DEI8099A
Authority: DE
Inventors: William Maxwell
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1953-01-14
Filing date: 1953-12-29
Publication date: 1956-11-29

Description

Heizmasse zur Einleitung. der thermischen Zersetzung von nicht detonierenden Sicherheitssprengladungen Die Erfindung bezieht sich auf Heizmassen, welche besonders geeignet sind, um in Sprengvorrichtungen , verwendet zu werden, bei denen in einem druckbeständigen Behälter eine Sprengladung eingeschlossen ist, die für staubige oder schlagwetterhaltige Bergwerke brauchbar ist und wobei die Ladung eine sich selbst unterhalfternde, sich flammenlos zersetzende gaserzeugende thermische Zersetzung erfährt, wenn sie örtlich erwärmt wird. Der Behälter besteht dabei aus einem rohrförmigen Metall, das an einem Ende mit einem gasdichten Verschluß versehen bzw. verschlossen ist und wobei sich an dem anderen Ende ein Ausblaskopf befindet, der von- dem Behälter durch eine ausdehnbare berstende Scheibe getrennt ist, welche unter einem vorbestimmten. Druck nachgibt. Der Behälter ist darüber hin4us auch mit elektrischen Kontakten versehen., wodurch eine Heizvorrichtung betätigt werden kann..Heating mass for introduction. the thermal decomposition of non-detonating Safety explosive charges The invention relates to heating masses, which in particular are suitable to be used in explosive devices, where in a Pressure-resistant container an explosive charge is enclosed, which is for dusty or mines containing firedamp is usable and where the cargo is one itself self-supporting, flamelessly decomposing gas-generating thermal decomposition finds out when it is heated locally. The container consists of a tubular one Metal which is provided or closed with a gas-tight seal at one end is and at the other end there is a blow-out head that from the container is separated by an expandable rupturing disc which is under a predetermined. Pressure gives way. The container also has electrical contacts provided., whereby a heating device can be operated ..

Bei einer Sprengvorrichtung der geschilderten Art wird: die Sprengwirkung durch die in dias Bohrloch durch Öffnungen in der Blaskappe austretende Gase erzeugt, wenn sieh der Druck in dem Behälter so weit aufgebaut hat, daB die Bruchscheibe nachgibt und somit eine Verbindung zwischen dem Behälter und der Blaskappe hergestellt worden ist. Die Zeitdauer für das Austretender 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.In the case of an explosive device of the type described: the explosive effect generated by the gases emerging into the borehole through openings in the blow cap, when the pressure in the container has built up so much that the rupture disc yields and thus established a connection between the container and the blow cap has been. The length of time for the gases to escape from the container into the blow head and through the openings the same into the borehole after giving way the rupture disc is sufficient to produce a relatively slowly increasing and to achieve a lifting explosive effect, as it is for the production of lump charcoal is desirable.

Bei Sprengvorrichtungen der beschriebenen Art besteht .die .eigentliche Sprengladung gewöhnlich aus einer äquimolekularen Mischung von Nat.riumnitrit 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 Flammenrwirkung, wobei diese Zersetzung sich selbst unterhält, und zwar unter Bildung von Natriumchlorid@ Stickstoff und Dampf. Wenn die Zersetzungdieser Masse durch die örtliche Heizmasse gemäß der Erfindung einmal eingeleitet ist, so baut sich in. der Sprengvorrichtung ein Druck auf, und die Zersetzung wird hierdurch, wesentlich beschleun,igt, wobei die Gase unmittelbar -ohne Flammenwirkung austreten. Diese Ladung wird durch: ein Heizelement gezündet, das gewöhnlich aus einem kleinen, elektrischen Schwarzpulverzünder besteht. Derartige Sprengvorrichtungen mit einer Ladung der angegebenen Art sind also für Sprengarbeiten in Kohlenbergwerken und insbesondere solchen, die schlagendie Wetter oder Staub enthalten, besonders geeignet.In the case of explosive devices of the type described, there is Explosive charge usually made from an equimolecular mixture of sodium nitrite and Ammonium chloride, with an alkali such as magnesium oxide or sodium carbonate, in Amounts up to about 3 percent by weight is stabilized. These charges decompose yourself if. they are locally heated without detonating and without flame effect, this decomposition is self-sustaining, with the formation of sodium chloride @ Nitrogen and steam. When the decomposition of this mass by the local heating mass once initiated according to the invention, it builds up in the explosive device a pressure on, and the decomposition is thereby, considerably accelerated, whereby the gases escape immediately without the effect of a flame. This charge is given by: a The heating element ignited, usually from a small, electric black powder igniter consists. Such explosive devices with a charge of the specified type are So for blasting work in coal mines and especially those that hit the Contain weather or dust, particularly suitable.

Gewöhnlich wird die Zersetzung der Ladung durch Anwendung eines kleinen elektrischen Schwarzpulverzünders als Heizvorrichtung eingeleitet. Ein derartiges Arbeiten ist möglich, obwohl beim- Zünden eines Schwarzpulverzünders eine Flamme entsteht, denn die Zeitdauer, diie für die Zersetzung der staljilisierten Mischung von Natriumnitrit und Ammoniumchlorid und, zum Aufbauen, eines Druckes verstreicht, der ausreichend ist, damit die Bruchscheibe nachgibt, ist ausreichend lang, daß die Teeile des elektrischen Pulverzünders abgebrannt sind, bevor überhaupt die Bruchscheibe nachgibt. Obwohl diese Art einer Sprengvorrichtung unter Anwendung eines elektrischen Schwarzpulverzünders in schlagwetterhaltigen oderstaubigen Bergwerken weit verbreitet ist, ist es infolge der Art der angewandten Heizvorrichtung erforderlich, daß das Laden der Sprengvorrichtungen über Tage erfolgen muß. Dies ist jedoch umständlich, weil beispielsweise ein erheblicher Zeitverlust in Kauf genommen. werden muß, wenn die rohrförmigen- Behälter über Tage gebracht werden müssen, um sie nach jedem ScbuB wieder zu laden. Die Verwendung eines. elektrischen Schwarzpulverzünders als Heizvorrichtung für Sprengeinrichtungen der geschildlerten Art hat auch noch, verschiedene weitere Nachteile.Usually the charge is decomposed by applying a small one electric black powder igniter initiated as a heating device. Such a thing It is possible to work, although a flame is generated when a black powder igniter is ignited arises because the time required for the decomposition of the stabilized mixture of sodium nitrite and ammonium chloride and, to build up, a pressure passes, which is sufficient for the fracture disk to yield is sufficiently long that the parts of the electric powder igniter burned down before the rupture disc gives way. Although this type of explosive device uses an electric Black powder detonator is widely used in firedamp or dusty mines is, due to the nature of the heating device used, it is necessary that the Loading of the explosive devices must be done above ground. However, this is cumbersome, because, for example, a considerable loss of time has been accepted. must be if The tubular containers have to be brought up for days in order to be able to use them after every scbuB to reload. Using a. electric black powder igniter as a heating device for explosive devices of the type described also has various others Disadvantage.

Es wurde nun gefunden, diaß diese Nachteile dadurch. behoben werden können., daß als Sicherheitshe-izvorrichtung :ein, elektrisches Zündelement und eine Heizmasse verwendet wird, welche aus 4.,5 bis 66°/o Guanidinnitrat, 27 bis q.50/0 Kaldumpersulfat und 6 bis. io%a Cuprochlorid besteht, die gewünschtenfalls bis zu i % Vaseline enthalten kann und in einem Behälter :eingeschlossen ist.It has now been found that these disadvantages are eliminated. that as a safety heating device: an electrical ignition element and a heating mass are used, which consists of 4., 5 to 66 % guanidine nitrate, 27 to 50/0 kaldumpersulphate and 6 to. io% a cuprous chloride, which if desired can contain up to i% vaseline and is enclosed in a container.

Gemäß der Erfindung besteht die Heizmasse zur Einleitung der thermischen Zersetzung einer nicht detonierenden Sicherheitssprengladung aus 45 bis 66 Gewichtsprozent Guan.idinnitrat, 27 bis 45 Gewichtsprozent Kaliumpersulfat und 6 bis io Gewichtsprozent Cuprochlorid und gewün schtenfalls .bis zu. i Gewichtsprozelt Vaseline, wobei der Behälter derart eingerichtet ist, daß das Gas, welches nach .dem Zünden. der Heizmasse gebildet wird., abgelassen wird.According to the invention, the heating mass for initiating the thermal decomposition of a non-detonating safety explosive charge consists of 45 to 66 percent by weight of guanidine nitrate, 27 to 45 percent by weight of potassium persulfate and 6 to 10 percent by weight of cuprous chloride and, if desired, up to. i percent by weight of petroleum jelly, the container being set up in such a way that the gas, which after .dem ignition. the heating mass is formed., is drained.

Eine bevorzugte Masse enthält 6o-0/9 Guanidinnitrat, 3i,50/9 Kaliumpersulfat, 8% Cuprochlorid und o,50/& Vaseline.A preferred mass contains 6o-0/9 guanidine nitrate, 3i, 50/9 potassium persulfate, 8% cuprous chloride and o, 50 / & vaseline.

Es wurde bereits verschiedentlich vorgeschlagen, für Sprengzwecke Massen zu verwenden, die als Hauptbestandteil Guantdinnitrat neben, anderen Zusatzstoffen enthalten. Diese Stoffzusammensetzungen stellen jedoch die Hauptladung selbst dar, während beim Erfindungsgegenstand die Masse, die, diie eigentliche Sprengwirkung hervorruft und@ die, wenn sie örtlich erhitzt wird, eine flammenlose exotberme gaserzeugende Zersetzung erfährt, anders zusammengesetzt ist. Sie besteht hierbei aus Ammoniumchlorid-Natriumnitrit-Mischungen" Ammoniumnitratmassen, beispielsweise solchen, die auf Ammoniumnitrat und Magnesiumnitratzehnhydrat oder Al.uminiumnitratneunhyd'rat und solchen Massen, die auf Ammoniumnitrat und Calciumformiat aufgebaut sind. Die den, Gegenstande der Erfindung bildende Heizmasse, die als Hauptbestandteil Guanidi.- =:itrat enthält, dient hierbei lediglich in Verbindung mit einem elektrischen Zündelement zum Erwärmen der Hauptladung, damit die Zersetzung derselben eingeleitet wird.-.It has been proposed several times for explosive purposes Masses to use the main ingredient guantdine nitrate in addition to other additives contain. However, these compositions of matter represent the main charge itself, while with the subject of the invention the mass, the actual explosive effect evokes and @ which, when heated locally, produces a flameless exotic gas Undergoes decomposition, is composed differently. It consists of ammonium chloride-sodium nitrite mixtures " Ammonium nitrate masses, for example those based on ammonium nitrate and magnesium nitrate hydrate or Al.uminiumnitratneunhydrat and such masses based on ammonium nitrate and Calcium formate are built up. The heating mass forming the subject matter of the invention, which contains Guanidi.- =: itrat as its main component, is used here only in conjunction with an electric ignition element to heat the main charge so that it decomposes the same is initiated.

Das elektrische Zündelement kann in Form eines Drahtes ausgebildet sein., welcher durch einen elektrischen- Strom entweder allein oder in Verbindung mit einer kleinen Menge einer Abbrennmasse, dlie beispielsweise in Form eines elektrischen Zündkopfes vorliegt, erwärmt wird. Ein elektrischer Niederspannungszündkopf wird bevorzugt angewendet, d@a dieser es ermöglicht, daß eine Zündung unter Anwendung eines elektrischen Stromsystems durchgeführt werden kann, was geeigneter ist, -als wenn :die Zündung allein durch Anwendung eines Heizdrahtes durchgeführt wird-.The electrical ignition element can be designed in the form of a wire be. which by an electric current either alone or in conjunction with a small amount of a burning compound, dlie for example in the form of an electric Ignition head is present, is heated. A low voltage electrical detonator is used preferably used because this allows an ignition to be applied an electrical power system can be performed, which is more appropriate than if: the ignition is carried out solely by using a heating wire.

Die gemäß der Erfindung angewandten Massen führen keine Zündung einer Methan-Luft-Mischung herbei, die 9 Volumprozent Methan enthält, wenn die Zersetzung dieser Massen in einer solchen Gasmischung eingeleitet wird. Aus diesem Grunde sind Heizvorrichtungen:, welche eine Ladung dieser Masse enthalten, welche durch einen elektrischen Zündzopf gezündet wird, ganz besonders geeignet, um Einrichtungen der beschriebenen Art unter Tage ladlen. zu können.The masses used according to the invention do not cause an ignition A methane-air mixture containing 9 percent by volume methane is produced when the decomposition occurs this mass is introduced into such a gas mixture. For this reason are Heating devices: which contain a charge of this mass, which is caused by a electric detonator is ignited, particularly suitable to establishments of the described type underground ladlen. to be able to.

Der Behälter besteht vorzugsweise aus einem beliebigen, nicht brennbaren und nicht glimmenden Material, wie beispielsweise Blech, gewissen synthetischen Harzen, wie Podych'loracrylaten, und ieuersicherer Pappe, jedoch können diese auch aus brennbaren Materialien hergestellt sein, vora4sgesetzt, daß die. Verbrennung .derselben durch die Heizmasse nicht eingeleitet werden kann. Der Behälter kann: auch einen abgeschlossenen Teil enthalten, der durch einen geringen Druckanstieg geöffnet wird, der jedoch selbst nicht. ausreichend ist, um die Bruchscheibe der Sprengvorrichtung zu zerstören. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht der Behälter aus einem feuerfest imprägnierten Pappzylinder, der an einem Ende: mit einem Holzstopfen verschlossen ist, durch den zwei Leitungsdrähte hindurchgeführt sind:, die an: einem elektrischen Niederspannungszündkopf angeschlossen sind und der an dem anderen Ende durch einen Korkstopfen verschlossen ist, welcher bei der Entstehung eines geringen Überdruckes nach der Zündung ausgestoßen wird. Die Sicherheitsheizvorrichtung gemäß dser Erfindung kann für Sprengvorrichtungen der erwähnten Art benutzt werden, bei denen die Hauptladung aus einer Masse besteht, die, wenn sie örtlich. erhitzt wird, eine flammenlose exotherme gaserzeugende Zersetzung erfährt. Derartige Hauptladungen bestehen aus Ammon:iumch,lorid-Natriumnitrit-Mischungen, Ammoniumnitratmassen, beispielsweise solchen:, die .auf Ammoniumnitrat und Magnesiumnitratzehnhydirat oder Aluminiumnitratneunhydrat und solchen Massen., die auf Ammoni:umnitrat und Calciumformiat aufgebaut sind.The container is preferably made of any non-combustible material and non-smoldering material such as sheet metal, some synthetic Resins such as podychloroacrylates, and Fire-safe cardboard, however these can also be made of combustible materials, provided that the. Combustion .the same cannot be initiated by the heating mass. Of the Container can: also contain a closed part that is separated by a small Pressure increase is opened, which, however, does not itself. is sufficient to break the disc to destroy the explosive device. In a preferred embodiment according to According to the invention, the container consists of a fireproof impregnated cardboard cylinder, which at one end: is closed with a wooden plug through which two lead wires are passed through: which are connected to: an electrical low-voltage detonator head and which is closed at the other end by a cork stopper, which is ejected when a slight overpressure occurs after ignition. The safety heater according to this invention can be used for explosive devices of the type mentioned, in which the main charge consists of a mass, which if they are local. is heated, a flameless exothermic gas generating decomposition learns. Such main charges consist of ammon: iumch, loride-sodium nitrite mixtures, Ammonium nitrate masses, for example those: those based on ammonium nitrate and magnesium nitrate hydrate or aluminum nitrate nine hydrate and such masses., which on ammonium nitrate and Calcium formate are built up.

Die Menge der Stoffzusammensetzungen gemäß der Erfindung, die in den; Sicherheit.1h@eizvorrichtungen;bei Sprengvorricht,ttngen il`r @besehrieb:.iien Art verwendet werden, kann i g und mehr betragen., liegt jedoch vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 4o g vor. Der Zeitraum zwischen der Zündulig und dem Aufbre.ch.eri der Scheibe der Sprengvorrichtung wird natürgeinäß von der jeiveils angewandten Menge abhängen. Wenn in einer Sprengvorrichtung die Scheibe aus Stahl einer Stärke von 2,8 mm besteht und diese eine Hauptladung in einer Menge von 38o g einer äquimollekülaren Mischung von Ammoniumchlorid, und Natriumnitrit und 1,5 Gewichtsprozent Magriesi-umoxyd enthält und diese mit einer Heizmasse ausgestattet ist, welche eine Heizladung enthält, dtie aus 6o Gewichtsprozent Guani,dinnitrat, 345 Gewichtsprozent Kaliumpersulfat, 8 Gewichtsprozent Cup.rochlorid und o,5 Gewichtsprozent Vaseline bestelit und ein Zündielement enthält, welches einen elektrischen Niederspannungszündkopf für eine Heizladung von 1, 5, io, 2o und 40 g aufweist, beträgt der erwähnte Zeitraum 32, 10, 5, 2 und i Sekunde. Die Gewichtsmenge der. Heizmasse bträgt vorzugsweise nicht weniger als 5 g, da es im allgemeinen, unerwünscht isst, daß dIer Zeitraum länger als io Sekunden beträgt.The amount of the compositions of matter according to the invention in the; Sicherheit.1h@eizvorrichtungen; for explosive devices, ttngen il`r @besehrieb: .iien type can be used, can be ig and more, but is preferably in an amount of 5 to 40 g. The time between the ignition and the Aufbre.ch.eri of the disk of the explosive device will of course depend on the amount used. If the disk in a blasting device is made of steel 2.8 mm thick and this contains a main charge in an amount of 38o g of an equimolar mixture of ammonium chloride and sodium nitrite and 1.5 percent by weight of Magriesi-umoxide and this is equipped with a heating mass , which contains a heating charge, dtie bestelit from 6o percent by weight guani, dinnitrate, 345 percent by weight potassium persulfate, 8 percent by weight cup.rochloride and 0.5 percent by weight Vaseline and an ignition element which contains an electrical low-voltage ignition head for a heating charge of 1.5, 10, 2o and 40 g, the mentioned period is 32, 10, 5, 2 and 1 second. The weight of the. Heating mass preferably carries not less than 5 g, since it is generally undesirable for the period to be longer than 10 seconds.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heating mass zu.r initiation of thermal decomposition of a non-detonating safety explosive charge, with an electrical ignition element and the heating mass in one. Containers are included, which consists of a fireproof cardboard cylinder, which is closed at one end by a wooden plug, through .den the two wires of the electric ignition head are passed - and which is closed at the other end by a cork, which at the Creation of a slight overpressure is expelled after ignition, characterized in that the heating mass consists of 45 to 66 percent by weight guanidine nitrate, 27 to 45 percent by weight potassium persulfate, 6 to 10 percent by weight cuprochloride and o to i percent by weight petrolatum. Ä.. Heating mass according to claim i, characterized in that the heating mass consists of 60% guanidine nitrate, 31.5% potassium persulphate, 8% cuprous chloride and. 0.5'10 Vaseline consists. Documents considered: British Patent Specifications INr. 477 956, 627 724.