EP0250737A1 - Sprengzeitzünder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen nicht elektrischen Sprengzeitzünder, bei dem aus einem Anzündübertragungsschlauch (11) eine Zündflamme auf eine Verzögerungseinrichtung (14) geleitet wird, die nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit die Unterladung (13) zur Detonation bringt. Zur Erzielung reproduzierbarer Verzögerungszeiten der Verzögerungseinrichtung (14) ist zwischen dem Anzündübertragungsschlauch (11) und der Verzögerungseinrichtung (14) ein Rückschlagventil (18) angeordnet, das durch den Überdruck im Schlauch (11) kurzzeitig öffnet und die Zündflamme durchläßt. Während des Abbrennens der Verzögerungseinrichtung (14) ist das Rückschlagventil wieder geschlossen, so daß die Verzögerungseinrichtung in einem geschlosssenen System abbrennt. Dadurch werden undefinierte Druck- und Gasverluste vermieden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Sprengzeitzünder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Sprengzeitzünder dienen dazu, bei der Sprengung von Felsen oder im Bergbau verschiedene Ladungen in bestimm­ter Reihenfolge zur Explosion zu bringen. Jeder Spreng­zeitzünder enthält eine Verzögerungsvorrichtung, die das Anzünden der Ladung um eine genau definierte Ver­zögerungszeit verzögert. Elektrische Sprengzeitzünder werden durch das elektrische Anzünden einer Zündpille initiiert. Ein elektrischer Sprengzeitzünder bildet ein "geschlossenes System", bei dem alle pyrotechnischen Komponenten von einer metallischen Hülse abdichtend umgeben sind.
• Bekannt sind ferner nicht- elektrische Sprengzeitzün­der, die mit einem Anzündübertragungsschlauch verbunden sind. In dem Schlauch verlaufen Fäden aus einem reak­tionsfähigen Material. Werden diese Fäden an einem Schlauchende gezündet, dann entsteht in dem Schlauch eine sich selbst aufrechterhaltende Zündflamme, ver­bunden mit einer Schockwelle, wodurch am anderen Schlauchende flammempfindliche Stoffe angezündet werden können. Der Schlauch überträgt die Anzündflamme zu dem Sprengzeitzünder und bewirkt zunächst den Abbrand eines pyrotechnischen Verzögerungssatzes, der die indivi­duelle Verzögerungszeit des Sprengzeitzünders bestimmt. Da der Schlauch in die Hülse des Sprengzeitzünders hin­einragt, bildet der Sprengzeitzünder ein "offenes System". Ein solches offenes System hat den Nachteil, daß der sich in der Hülse aufbauende Druck sich teil­weise undefiniert durch den Schlauch hindurch entladen kann, so daß die angestrebte definierte Verzögerungs­zeit nicht erzielbar ist. Sprengzeitzünder nach dem offenen System haben daher erhebliche Streubreiten der Verzögerungszeiten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nicht elektrischen Sprengzeitzünder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der eine definierte Zünd­verzögerung mit geringer Streubreite bewirkt und inso­weit den elektrischen Sprengzeitzündern gleichwertig ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentan­spruchs 1.
• Nach der Erfindung ist zwischen dem Inneren des Schlauchs und der Verzögerungseinrichtung ein Rück­schlagventil angeordnet, das nur öffnet, wenn der Druck im Schlauch größer ist als der Druck in der Hülse. Wenn die Zündflamme in die Hülse eingedrungen ist, so daß die Zündung sich bis in die Hülse hinein fortgesetzt hat, dann entsteht durch Gasbildung in der Hülse ein Überdruck, wodurch das Ruckschlagventil schließt. Von diesem Zeitpunkt ab arbeitet der Sprengzeitzünder mit "geschlossenem System", d.h. es ergibt sich ein defi­nierter Druckaufbau und eine definierte Fortpflanzung der Zündung durch die Verzögerungseinrichtung hindurch, ohne daß Druck in den Schlauch hinein entweichen kann. Der Vorteil des erfindungsgemäßen nicht-elektrischen Sprengzeitzünders liegt in der Erzielung sehr kleiner Streubreiten der Verzögerungszeiten. Die dadurch er­zielte Gleichmäßigkeit, mit der die Sprengzeitzünder einer jeden Zeitstufe zünden, ist von entscheidender Bedeutung für ein gutes Sprengergebnis. Der Verzöge­rungssatz brennt in einem geschlossenen Raum ab, wobei keine Druck- und Gasentlastung über den hohlen offenen Schlauch erfolgen kann. Dadurch wird eine definierte Verzögerungszeit genau eingehalten. Mit der Erfindung ist es möglich, bei nicht-elektrischen Sprengzeitzün­dern ähnlich kleine Verzögerungsstreubreiten zu erhal­ten, wie sie sonst nur bei elektrischen Sprengzeit­zündern mit geschlossenem System möglich sind. Der Er­findung liegt der Gedanke zugrunde, daß der die Verzöge­rungseinrichtung enthaltende Teil des Sprengzeitzünders durch das Rückschlagventil gegenüber dem Hohlraum des Schlauchs abgeschlossen wird, sobald die Zündflamme übertragen wurde. Das Rückschlagventil öffnet nur in der kurzen Zeit der Anzündungsphase (wenige Millise­kunden) und schließt dann wieder, so daß die Verzöge­rungseinrichtung unter den definierten und gleich­bleibenden Bedingungen eines abgeschlossenes Volumens abbrennt.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich­nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er­läutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Aus­führungsform des Sprengzeitzünders,
• Fig. 2 einen Längsschnitt des Rückschlagventils des Sprengzeitzünders von Figur 1 sowie eine Stirnansicht in geschlossenem und eine weitere Stirnansicht in geöffnetem Zustand des Ventils,
• Fig. 3 in ähnlicher Darstellung wie Figur 2 eine andere Ausführungsform des Rückschlag­ventils,
• Fig. 4 einen Sprengzeitzünder mit einer zusätz­lichen pyrotechnischen Substanz zum Zu­schweißen des Rückschlagventils nach dessem Wiederverschließen,
• Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des Spreng­zeitzünders mit einem Rückschlagventil, das einen verschiebbaren Ventilkörper aufweist, bei geschlossenem Ventil und
• Fig. 6 den Sprengzeitzünder nach Figur 5 bei ge­öffnetem Ventil.
• Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Sprengzeit­zünder weist eine am unteren Ende geschlossene zylin­drische Hülse 10 auf, in deren anderes Ende der Schlauch 11 hineinführt. Der Schlauch 11 ist ein An­zündübertragungsschlauch (z.B. "Signal-Tube", herge­stellt von ATLAS Powder Company). Der Endteil des Schlauchs 10 ist im Inneren der Hülse 10 von einem Ver­schlußstopfen 12 umgeben der durch Krimpen an der Hülse befestigt und eine Abdichtung zwischen Schlauch und Hülse bewirkt.
• Der untere Teil der Hülse 10 enthält die Unterladung 13 (Sekundärsprengstoff). Über der Unterladung befindet sich die Verzögerungseinrichtung 14. Diese weist ein Rohr 15 auf, das in seinem oberen Teil den die Verzöge­rungszeit bestimmenden Verzögerungssatz 16 und in seinem unteren Teil eine Initialladung 7 (Initial­sprengstoff) zum Zünden der Unterladung 13 enthält.
• Der aus Elastomermaterial bestehende Verschlußstopfen 12 umschließt im Inneren der Hülse 10 das Ende des Schlauchs 11. Das stirnseitige Ende des Verschluß­stopfens 12 bildet ein Rückschlagventil 18 in Form des detailliert in Figur 2 dargestellten Schlitzventils. Die Stirnwand des Verschlußstopfens 12 ist halbkugel­förmig ausgebildet, d.h. zum Hülseninneren hin gewölbt. Der Kanal 19 zur Aufnahme des Schlauchs 11 endet gemäß Figur 2a an der stirnseitigen Bodenwand 20. Von der Bodenwand 20 erstreckt sich ein Schlitz 21 axial durch die Stirnwand des Verschlußstopfens 12 hindurch. Figur 2b zeigt eine Stirnansicht des Verschlußstopfens bei geschlossenem Schlitz 21. Infolge der Elastizität des Verschlußstopfens wird der Schlitz 21 geschlossen gehalten, solange kein Überdruck im Inneren des Ver­schlußstopfens bzw. des Schlauchs 11 auftritt. Bei einem Überdruck im Verschlußstopfen 12 werden die Schlitzränder gemäß Figur 2c auseinandergespreizt, so daß der Schlitz 21 sich öffnet.
• Der Sprengzeitzünder nach den Figuren 1 und 2 hat fol­gende Funktionsweise:
• Die sich im Schlauch 11 fortsetzende Reaktion bewirkt einen Gasdruckanstieg, durch den das Rückschlagventil 18 geöffnet wird, so daß die Zündflamme aus dem Schlauch 11 durch den geöffneten Schlitz 21 und den leeren Zwischenraum 22 hindurch auf die Anzündfläche des Verzögerungssatzes 16 trifft. Dadurch wird der An­zündsatz 16 angezündet. Nach einer vorbestimmten Ver­zögerungszeit, deren Länge durch die Verzögerungsein­richtung 14 bestimmt ist, wird die Unterladung 13 zur Detonation gebracht.
• Da der Schlauch 11 durch seinen Hohlraum nach außen hin offen ist, ist der durch die Reaktion im Schlauch be­wirkte Druckanstieg nur von kurzer Dauer. Der Überdruck im Schlauch fällt nach etwa 5 ms wieder auf Normaldruck ab, so daß der Schlitz 21 sich nach dieser Zeit wieder schließt. Im Zwischenraum 22 verbleibt ein Gasüber­druck. Durch die Halbkugelform des stirnseitigen Endes des Verschlußstopfens 12 und durch den Überdruck im Zwischenraum 22 schließt das Rückschlagventil 18, so daß der Verzögerungssatz 16 in einem geschlossenen Raum abbrennt.
• Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform des das Rück­schlagventil 18 bildenden Verschlußstopfens 12. Die Stirnwand des Verschlußstopfens besteht hierbei aus einem sich an die Seitenwand anschließenden kegel­stumpfförmigen Bereich 23 und einem sich daran an­schließenden zylindrischen Bereich 24. Der Schlitz 21 verläuft durch die Bereiche 23 und 24 hindurch. Auch hierbei wird der Schlitz 21 infolge der Elastizität des Stopfenmaterials normalerweise geschlossen gehalten; nur wenn im Inneren des Verschlußstopfens 12 ein Über­druck auftritt, öffnet der Schlitz 21 gemäß Figur 3c.
• Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 entspricht dem­jenigen der Figuren 1 und 2, mit Ausnahme der Tatsache, daß in dem Zwischenraum 22 zwischen dem stirnseitigen Ende des Verschlußstopfens 12 und der Verzögerungsein­richtung 14 eine pyrotechnische reaktionsfähige Substanz 25 in lockerer Füllung angeordnet ist. Diese Substanz 25 hat die Aufgabe, die Anzündung vom geöff­netem Schlitz des Rückschlagventils 18 auf den Ver­zögerungssatz 16 zu übertragen. Als pyrotechnische Substanz kommt vorzugsweise ein Gemisch in Betracht, welches viel Wärme, jedoch wenig Gas erzeugt, so daß die produzierte Wärme die Oberfläche des Rückschlag­ventils 18 zum Schmelzen bringt und der Ventilschlitz durch Verschmelzung noch besser abgedichtet wird.
• Auch das Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6 ent­spricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß die nachfolgende Beschreibung sich auf die Unter­schiede beschränken kann. Das Rückschlagventil 18 weist gemäß Figuren 5 und 6 einen im wesentlichen starren Ventilkörper 26 auf, der mit einem rohrförmigen Bereich 27 in das Ende des Schlauchs 12 hineinragt und sich mit seiner Stirnwand 28 am stirnseitig offenen Ende des Schlauchs 11 abstützt. Der Verschlußstopfen 12 endet bündig mit dem Schlauch 11 im Inneren der Hülse 10. Im rohrförmigen Teil 27 sind in der Nähe der Stirnwand 28 radiale Ausströmöffnungen 29 vorgesehen.
• Im abgedichteten Zustand befinden sich die Löcher 29 im Inneren des Schlauchs 11, durch den sie verschlossen werden. Zum Öffnen des Rückschlagventils 18 bewegt sich der Ventilkörper 26 axial in den Zwischenraum 22 hinein, wobei das rückwärtige Ende noch innerhalb des Schlauchs 11 geführt ist, während die Stirnwand 28 gegen die an der Verzögerungseinrichtung 14 anliegende Übertragungs­ladung 30 stößt (Figur 6). Die Übertragungsladung 30 wird bei geöffnetem Rückschlagventil durch die Öffnun­gen 29 hindurch vom Inneren des Schlauchs 11 her ange­zündet. Die Übertragungsladung 30 ist so ausgebildet, daß sie einerseits den Verzögerungssatz 16 anzündet und andererseits plötzlich so viel Gas erzeugt, daß hier­durch das Rückschlagventil 18 durch Zurückstoßen des Ventilkörpers 26 in den Schlauch 11 wieder geschlossen wird.
• Ferner ist es möglich, eine (nicht dargestellte) elastische Einrichtung vorzusehen, die den Ventilkörper 26 auf seinen Schließzustand hin vorspannt.

Claims (6)

1. Sprengzeitzünder mit einer Hülse (10), die hinter­einander eine Unterladung (13) und eine Verzöge­rungseinrichtung (14) enthält und in deren eines Ende durch einen Verschlußstopfen (12) ein Anzünd­übertragungsschlauch (11) hineinführt, wobei eine aus dem Anzündübertragungsschlauch (11) austre­tende Zündflamme auf die Verzögerungseinrichtung (14) übertragen wird, die ihrerseits nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit die Unterladung (13) zur Detonation bringt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Inneren des Schlauchs (11) und der Verzögerungseinrichtung (14) ein nur in Rich­tung von dem Schlauch (11) zur Verzögerungsein­richtung (14) durchlässiges Rückschlagventil (18) angeordnet ist.

2. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Rückschlagventil (18) aus einem dem Verschlußstopfen (12) einstückig angeformten elastischen Schlitzventil besteht, welches das offene Schlauchende im Inneren der Hülse (10) übergreift.

3. Sprengzeitzünder nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen dem Schlitzventil und der Verzögerungseinrichtung (14) eine pyrotechnische Substanz (25) angeordnet ist, die von der Zünd­flamme erfaßt wird und beim Abrennen das geschlos­sene Schlitzventil zuschweißt.

4. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Rückschlagventil (18) einen in Längsrichtung des Schlauchendes verschiebbaren Ventilkörper (26) aufweist.

5. Sprengzeitzünder nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Ventilkörper (26) zum Ver­schließen des Schlauchs (11) elastisch vorge­spannt ist.

6. Sprengzeitzünder nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen dem Rückschlagventil (18) und der Verzögerungseinrichtung (14) eine Anzünd­übertragungsladung (30) angeordnet ist.

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