NL8201739A - Vertragingsdetonator. - Google Patents

Description

f,V

- 1 -Λ

Vertragingsdetonator.

De uitvinding heeft betrekking op een vertragingsdetonator en meer in het bijzonder op een detonator die gebruikt kan worden bij een met milliseconden vertraagde spring- st ofont st eking- 5 De techniek van een vertraagde springstof- ontsteking wordt op ruime schaal in de praktijk gebracht in ondergrondse en bovengrondse springstofontstekingshandelingen als een middel voor het verbeteren van rotsverbrijzeling en verplaatsing; het verschaffen van een grotere controle op het 10 trillen, het lawaai en vliegende rotsen; het reduceren van de poederfactor; en het reduceren van de opblaaskosten. Detonators met een kort interval of millisecondenvertraging (bijvoorbeeld detonators die nominale tijdvertragingen hebben die niet groter zijn dan ongeveer 1000 milliseconden) en vertragingsdetonators 15 met een lang interval (bijvoorbeeld die welke nominale vertra- gingstijden hebben van groter dan ongeveer 1000 milliseconden) zijn ontworpen voor de behoefte van verschillende opblaas ei sen. Op het ogenblik zijn milliseconden (MS) vertragingen de ruimst gebruikte vertragingsdetonators voor steengroeven, open groeVe-20 constructieprojecten en worden zij ook gebruikt in ondergrondse mijnen voor meer rijen laagontploffingen, stoopontploffingen en andere produktie-ontploffingen waar rijen gaten naar een vrij oppervlak doorbreken. Typisch zullen MS-vertragingsontploffingen de rots verder weg bewegen van het vlak dan vertragingsont-25 ploffingen met langer interval tengevolge van de wisselwerking tussen opeenvolgende boorgaten ontstoken op de kortere vertra-gingsintervallen. Het nominale tijdinterval tussen perioden van opeenvolgende detonators in een beschikbare reeks is dikwijls 25 milliseconden voor MS-detonators met lagere vertragings-30 periode ofschoon het tot 100 milliseconden kan bedragen voor MS-detonators met hogere vertragingsperiode en tot ongeveer 500 - 600 milliseconden voor vertragingsdetonators met een lang interval.

Λ820 1 73 9 — 2 — • «

N

Een belangrijk eerste eis voor een succesvolle vertraging, in het bijzonder een MS-vertragingsontplof-fing is dat de vertragingstijden van een aantal detonators met een vastgestelde vertraging zo uniform mogelijk is van detonator 5 tot detonator. Het is wenselijk dat de variatie van de nominale waarde van de vertragingstijden van een gegeven groep detonators met aangegeven nominale vertragingstijd klein genoeg is zo dat niet minder dan 8 ms verlooft tussen het ontsteken van detonators van ieder twee opeenvolgende perioden. Dit zou een maximum 10 variatie betekenen van + 8 as voor detonators in de 25 - ms; + 21 ms voor die in de 50 - ms; en + k6 ms voor die in de 100 -ms intervalreeks. Onder goede uniformiteit is het moeilijk om een gewenste fragmentatie te verkrijgen een trillingsreductie enz. zoals verwacht van een gegeven vertragingspatroon, 15 In vertragingsdetonators wordt het vertragings- interval, dat wil zeggen de tijd tussen het aanleggen van een elektrische of schokenergie en de detonatie geleverd door een vertragingslading van een exothermisch brandende samenstelling aan te brengen tussen het ontstekingsstelsel en de ontstekings-20 lading van een v .. warmte gevoelig detonerend explosiemiddel.

De brandsnelheid van de vertragings samenstelling en de lengte van zijn kolom bepalen het vertragings interval. Terwijl in sommige detonators de vertragingslading samengedrukt wordt zonder enig omgevend element rechtstreeks in de detonatormantel over de ont-25 stekingslading is de vertragingslading gewoonlijk opgenomen in een stijve dragerbuis met zware wand bijvoorbeeld zoals aangegeven in de Amerikaanse octrooischriften 2.999*^60 (figuur 1) en 3.021.786 (figuur 2) of in een speciale kunststofcapsule of buis zoals aangegeven in de in behandeling zijnde Amerikaanse 30 octrooiaanvrage Serial nummer 77«718, ingediend op 21 septem ber 1979· De laatstgenoemde toont aan dat een polyalkeen of polyfluorkoolstofdrager voor een vertragingslading voordelig is dat hij de variabiliteit vermindert van de vertragingsregeling bij veranderingen in de omgevingstemperatuur of medium (bijvoor-35 beeld lucht in water).

O

ï 82 0 1 73 9 __ ....... 4r » - 3 -

Een korter vertragingsinterval kan geleverd worden door de lengte van een gegeven vertragingslading te verminderen of een snelle "brandende samenstelling te gebruiken.

Wanneer het gewenst is om kortere vertragingen te leveren zonder 5 zijn toevlucht te nemen tot het veranderen van de vertragings- samenstelling kan de uniformiteit van de vertragingsregeling moeilijk worden om een graad te bereiken die enigszins afhangt van de inwendige constructie van de detonator en de wijze waarop zijn vertragingselement geleverd wordt. Deze moeilijkheid 10 ontstaat omdat onwillekeurighedenin het laden van kleine hoeveel heden poeder in de detonatormantel of vertragingsbuis of capsule gebruikelijk zijn en terwijl een gegeven afwijking van de bedoelde ladingsafmeting of lading in een gegeven groep detonators een variatie kan leveren van de aangegeven nominale ver-15 tragingstijden die toelaatbaar is bij detonators met een hogere vertragingsperiode de variatie geleverd bij dezelfde afwijking in de detonators met de kleinste vertragingsperiode zo groot kan zijn dat de minimum tijd niet verloopt tussen het ontsteken van de detonators van ieder van twee opeenvolgende perioden. Er 20 zijn vertragingsdetonators nodig waarvan het vertragingsinterval minder gevoelig is voor de kleine variaties ia de vertragings-ladingafmeting die men tegenkomt bij normale vervaardigings-werkwijzen bijvoorbeeld variaties in. de orde van ongeveer + 0,03 gram.

25 In niet elektrische springstofontstekings- stelsels worden detonatiesnoeren gebruikt om een detonerende golf te transporteren of te geleiden naar een explosieve lading in een boorgat vanaf een afgelegen gebied. Een soort detonatie-snoer, bekend als detonatiesnoer met kleine energie (LEDC) 30 heeft een explosieve kernlading van slechts 0,1 tot 2 gram per meter snoerlengte. Een dergelijk snoer wordt gekenmerkt door een lage brisantie en het produceren van weinig lawaai en is daarom bijzonder geschikt om te gebruiken als een hoofdverbindingslijn in gevallen waarbij lawaai tot een minimum beperkt 35 moet blijven en als een aftakkingslijn voor de bodemgatontste- .*·'·>

: I

:{ 820 1 73 9 .......ί- -.....

- k - king van een explosieve lading.

In de ontploffingspraktijk kan een LEDC aftakkingslijn verbonden zijn met een vertragingsdetonator bevestigd aan de ontploffende explosieve lading in een boorgat. Deto-5 neren van de LEDC drijft de detonator aan die op zijn beurt de explosieve lading inleidt. Aan het oppervlak kan een vertragingsdetonator aangebracht zijn tussen twee stukken LEDC hoofdverbindingslijn om een oppervlaktevertraging te leveren. Ook wanneer de LEDC van een soort is die niet in staat is voor het "oppikken”, 10 dat wil zeggen detoneren van de detonatie van een donorsnoer waarmee het gesplitst of geknoopt is bijvoorbeeld om vertakkings-leidingen te verbinden met een hoofdverbindingslijn kan een vertragingsdetonator aangebracht worden tussen de hoofdverbindingslijn en de aftakkingslijn om als een vertragings"starter" 1-5 te werken voor de aftakkingslijn.

De meest wenselijke door een snoer ingeleide detonators zijn die waarbij geen verbinding nodig is met het snoer of de plaats van vervaardiging. Een in het veld tezamenge-steld detonator/snoerstelsel geeft dergelijke voordelen als 20 veiligheid en gemak tijdens de behandeling en het opslaan en mogelijke aparte klassificatie van de componenten voor transport enz.

In de Amerikaanse octrooiaanvrage Serial nummer 77.210 wordt een vertragingsdetonator beschreven die in het 25 veld tezamen gesteld kan worden met een stuk van LEDC dat coaxiaal geplaatst is in een open holte in de detonator waarbij de detonator bijzonder nuttig gemaakt wordt als een vertragings-inleider in het gat bij verbinding met een LEDC aftakkingslijn.

Het .Amerikaanse octrooischrift 3-709*1^9 30 beschrijft ook een vertragingsdetonator die in het veld samen gesteld kan worden met een stuk LEDC dat buiten een gesloten mantel opgesteld is die een voor een botsing gevoelige ontste-kingssamenstelling bevat bijvoorbeeld vastgehouden in een lege van een ontstekingsinrichting voorziene geweerpatroonhuls met . '**| 35 randontsteking of centrale ontsteking en gebruikt als een eind-

V

8201739 Γ -Τ7”" - 5 - 4 ·ψ afsluiting voor de detonator. Het einde of de zijde van het snoer is in direkt en aansluitend contact met het uitwendige oppervlak van het ontstekingseinde waarbij het gebruik van hetzij zij- of einduitgang van het snoer voor ontsteking moge-5 lijk gemaakt wordt. Deze detonator is in het algemeen geplaatst in een schokversterkingseenheid ingebed in een explosieve lading in een boorgat.

De uitvinding verschaft een verbetering in een vertragingsdetonator ingericht om elektrisch of door de schok-10 kracht aangedreven te worden aangelegd door de ontploffing van een aangrenzend stuk detonatiesnoer welke detonator een buisvormige metalen detonatormantel bevat integraal gesloten aan een einde en aan het andere einde gesloten door een ontstekings samenstelling voor het ontsteken van een reeks ladingen 15 daarin en die in volgorde vanaf zijn integraal gesloten einde: (a) een basislading bevat van een detonerende explosieve samenstelling, bijvoorbeeld gedrukt granulair pentaerythritoltetra-nitraat (ΡΕΤΕΓ); (b) een ontstekingslading van een voor warmte gevoelige detonerende explosieve samenstelling, bijvoorbeeld 20 loodazide; en (c.) een vertragingslading van een exothermisch brandende samenstelling. Verbetering volgens de uitvinding bevat een gedrukte vertragingslading gescheiden van ontstekingsinrichting door een losse poedervormige voor een vlam gevoelige ontstekingslading' met een vrij oppervlak en die ontstoken kan wor-25 den ingevolge direkt contact met een vlam uitgezonden door een ontsteking van een lading in de ontstekingsinrichting.

Bij éên uitvoering is de detonator niet elektrisch en bevat de ontstekingsinrichting die een einde van de detonatormantel afsluit een gedeeltelijk lege buisvormige meta-30 len ontstekingsmantel met een open einde en die een voor een schok gevoelige ontstekingslading ondersteunt grenzend aan het binnenoppervlak van een integraal gesloten einde, waarbij de ontstekingsmantel met het open einde eerst uitsteekt in de detonatormantel om het ontstekingsladingseinde aangrenzend en over - 35 het einde van de detonatormantel aan te brengen. In dit geval 82 0 1 73 9 - δ - 1 kan de losse ontstekingslading ontstoken vorden door een vlam uitgezonden door de ontsteking van de ontstekingslading.

Bij een alternatieve uitvoering is de detonator elektrisch en bevat de ontstekingsinrichting bijvoorbeeld 5 een voor warmte gevoelige ontstekingssamenstelling met daarin ingebed een brugdraad met grote weerstand verbonden met een paar beendraden waarvan de einden stevig ondersteund worden binnen de detonatormantel door een stop die in het einde van de mantel gekrompen is.

10 Bij een preferente uitvoering is de vertra- gingslading gedrukt in een kunststofcapsule die genesteld is in de detonatormantel met een gesloten einde dat een opening bevat rustend tegen de ontstekingslading, waarbij de losse ontstekingslading vastgehouden wordt in een metalen capsule die 15 binnen dè kunststofcapsule welke de vertraging draagt genesteld is en een gesloten einde voorzien van een opening heeft rustend tegen de vertragingslading. In de niet elektrische detonator heeft de kunststofcapsule bij voorkeur een open einde dat eindigt tussen de wanden van de detonator en de ontstekingsmantels.

20 De uitvinding zal aan de hand van de tekening worden toegelicht.

Figuur 1 is een doorsnede in de lengterichting van een door een schok aangedreven vertragingsdetonator volgens de uitvinding.

25 Figuur 2 is een zijaanzicht in de lengte richting van een elektrische vertragingsdetonator volgens de uitvinding waarin een elektrische ontstekingsinrichting in dwarsdoorsnede getoond wordt.

In figuur 1 is de buisvormige metalen detona-30 tormantel 1 integraal gesloten aan één einde 1a en gesloten aan het andere einde 1b door middel van een ontstekingsinrichting die een ontstekingsmantel 2. bevat, in dit geval een lege van een ontstekingsinrichting voorziene geweerpatroonhuls met j randontlading. De mantel 2 heeft een open einde en een integraal 35 gesloten einde 2a welke langs de omtrek op zijn binnenoppervlak t i i 8201739 - 7 - een voor een schok gevoelige ontstekingslading 3 voor randont-steking ondersteunt. De mantel 2 steekt met het open einde eerst in de mantel 1 om het einde 2a aangrenzend en over het einde Tb van de mantel 1 aan te "brengen.

5 Beginnend vanaf het einde 1a bevat de mantel 1 vier poederladingen in de volgende volgorde: de basislading k van een samengedrukt detonerende explosieve samenstelling, bijvoorbeeld pentaerythritoltetranitraat (PETIT)', cyclotrimethy-leentrinitramine, cyclotetramethyleentetranitramine, loodazide, 10 picrylsulfon, nitromannitol, TUT, en dergelijke; de ontstekings- lading 5 van een samengedrukte voor warmte gevoelige detonerende explosieve samenstelling; de vertragingslading 6 van een samengedrukte exothermisch behandelde samenstelling; en een losse voor een vlam gevoelige ontstekingslading 7. De ontste-15 kingslading 7 die los in de metalen capsule 8 geladen is heeft een vrij oppervlak 20. De vertragingslading 6 is in de kunststof-capsule 9 gedrukt. De capsule 9 is genesteld binnen de mantel 1 en de capsule 8 binnen de capsule 9 waarbij de capsules 8 en 9 beiden één open einde hebben en een afsluiting aan het andere; 20 einde voorzien van een axiale opening daardoorheen, dat wil zeggen de openingen respectievelijk 10 en 11. De afsluiting welke de opening 10 bevat is gezeteld tegen de vertragingslading 6 en die welke de opening 11 bevat tegen de ontstekingslading 5 waarbij de ladingen U, 5 en.6 volgens een rechtstreekse reeks 25 liggen langs de lengte-as van de detonator krachtens de opening 11. De vertragingslading 6 kan ieder van de in wezen gasloze exothermisch reagerende mengsels van vaste oxyderende en reducerende middelen zijn die met een constante snelheid branden en die gewoonlijk gebruikt worden bij vertragingsdetonators zon-30 der ontluchting. Voorbeelden van dergelijke mengsels zijn boron- menie, boron-menie-silieium, boron-menie dibasisch loodfosfiet, aluminiumcuprioxyde, magnesium-barium-peroxyde-selenium, en siliciummenie. De lading 6 wordt in de capsule 9 gedrukt met een kracht van tenminste ongeveer 650 en bij voorkeur met tenminste 35 ongeveer 900 Newton. De ontstekingslading 5 is een voor warmte j ί 8201739 - 8 - gevoelige detonerende explosieve samenstelling die gemakkelijk ingeleid wordt door het branden van de vertragingssamenstelling, bijvoorbeeld loodarside, slagkwik, diazodinitro-fenol, of een· soortgelijke samenstelling.

5 Een vrije ruimte ligt tussen de ontstekings- lading 7 en de voor een schok gevoelige ontstekingslading 3, waarbij het mogelijk gemaakt wordt dat de vlam die uitgezonden wordt door de ontsteking van de lading 3 rechtstreeks contact maakt met de lading 7 en. deze ontsteekt en het mogelijk maakt 10 dat hij ogenblikkelijk brandt. Typisch voor de samenstellingen die gebruikt kunnen worden voor de lading 7 zijn voor vlamge-voelige materialen zoals looddinitro-o-cresylaat, loodazide, en nitrocellulose., enkelvoudig of als een mengsel met elkaar zowel als met een of meer oxydatiemiddelen zoals metaalchloraten, 15 nitraten of oxyden,. in het bijzonder menie en kaliumchloraat of met één of meer metaalbrandstoffen zoals boron, silicium of magnesium; en mengsels van éên of meer van dergelijke metaalbrandstoffen met één of meer van de specifieke oxydatiemiddelen.

Typische samenstellingen voor een ontstekings-20 lading 3 die voor een schok gevoelig is zijn kaliumchloraat, loodstyfnaat,kwikfulminaat, antimoonsulfide, loodazide en tetraceen, en mengsels van dergelijke samenstellingen met elkaar of met metaaloxyden, waarbij materialen zoals zand, glas en lijm in zekere gevallen toegevoegd worden. Deze samenstellingen 25 zijn goed bekend in de minutietechniek en worden dikwijls gebruikt als de "ontstekings"lading bij 0,22 kaliber geweerpatronen.

In de door een stoot in werking gestelde detonator getoond in figuur 1 past de kunststofcapsule 9 om het 30 binnenste deel van de ontstekingsmantel 2 om te eindigen en ge- sandwiched te worden tussen de wanden van de mantel 2 en de mantel 1 waarbij het wanddeel van de mantel 2 grenzend aan het gesloten einde 2a in contact blijft met de wand van de mantel 1. De omtrekskrimp 12 vervormt gezamenlijk de wanden van de man-35 tels 1 en 2 en de capsule 9· De omtrekskrimp 13 vervormt ge- 8201739 - 9 - zamenlijk de wanden van de mantels 1 en 2.

De elektrische detonator uit figuur 2 heeft een ontstekingsinrichting die bestaat uit een warmtegevoelige ontstekingssamenstelling 14, een paar beendraden 15 en een brug-5 draad 16 van hoge weerstand. De ontstekingssamenstelling 1¼ is gezeteld binnen de kunststofontstekingskom 17. De gegroefde rubberstop 18 is stevig gekrompen in het open einde van de mantel 1 over de ontstekingssamenstelling 1k waarbij hij een waterdichte afsluiting vormt en stevig de einden van de been-10 draden 15 binnen de mantel 1 plaatst. De ontstekingskom 17 is gezeteld op de kunststofcapsule 9- Als voorbeeld is de ontstekingskom 17 gemaakt uit polyetheen, waarbij de ontstekingslading 1¼ 0,27 gram is van een 2/98 boor/meniemengsel, gekorreld met polysulfiderubber, waarbij met kunststof geïsoleerde metalen 15 (koper of ijzer) beendraden 15 blootgelegde einden hebben ver bonden met 0,0¼ mm diameter, waarbij 1,00 ohm veerstandsbrug-draad 16 ingebed is in de ontstekingslading 1¼. De rest van de detonator, dat wil zeggen de delen aangegeven met 1, U, 5» 6, 7'» 8, 9, 10 en 11 zijn dezelfde als die in de detonator getoond 20 in figuur 1.

Men heeft gevonden dat het tussenplaatsen van een kleine lading van een losse ontstekingssamenstelling grenzend aan de vertragingslading en ingericht om ontstoken te worden door direkt contact met een vlam. uitgezonden door de ont— 25 steking van een lading in de ontstekingsinrichting het effect heeft van het vergroten van de verbrandingssnelheid van de vertragingslading zodat de gevoeligheid van het vertragingsinterval van de detonator voor kleine variaties in de vertragings-ladingafmeting of andere inwendige omstandigheden in de detona-30 tor verminderd worden en waarbij de tijdspreiding van een groep detonators verlaagd wordt. Zoals reeds vastgesteld werd in het voorafgaande is dit van bijzonder belang bij detonators met korte vertraging. Het losse ontstekingspöeder heeft een vrij oppervlak, dat wil zeggen een vrije ruimte tussen dit poeder en 35 de inleidingslading in de ontstekingsinrichting. Dit ontbreken ^ j

Hraw'’ : ' % \ % 2 0 1 7 3 9 - 10 - van een totale beperking maakt het mogelijk dat zelfs conventionele vertragingspoeders zo snel branden dat zij niet perse het vertragingsinterval van de detonator vergroten. Daarentegen resulteert een korte vertraging, een indicatie dat de losse ont-5 stekingslading de inwendige druk ogenblikkelijk kan dóen stij gen en in feite de verbrandingssnelheid van de vertragingssamenstelling vergroten.

De hoeveelheid losse ontstekingslading die nodig is om het beschreven voordelige effect te leveren op de 10 verbrandingssnelheid van de vertragingslading hangt af van de chemische aard van de gekozen ontstekingssamenstelling. Als regel worden organische verbindingen zoals looddinitro-o-cresy-laat en nitrocellulose en mengsels die deze bevatten, gebruikt in kleinere hoeveelheden dan mengsels van metaalbrandstoffen 15 en oxyden. Zo wordt bijvoorbeeld looddinitro-o-cresylaat in hoeveelheden gebruikt van ongeveer 0,01 tot 0,06 en bij voorkeur 0,0^· tot 0,05 gram. Met rookloos poeder, of een 50/25/25 (gewicht sdelen) mengsel van looddinitro-o-cresylaat, rookloos poeder en kaliumchloraat tot 0,003 gram kan gebruikt worden tot 20 aan een maximum van ongeveer 0,02 gram. Anderzijds moet bij mengsels van boor en/of silicium met menie ongeveer 0,02 tot 0,65, bij voorkeur 0,32 tot 0,^5 gram gebruikt worden. Minimum hoeveelheden zijn verbonden aan minimum beschikbare volumes.

Het overschrijden van. de aangegeven maxima kan resulteren in een 25 overdruk van de detonator hetgeen zou kunnen resulteren in het uitstoten van de ontstekingsinrichting uit de detonatormantel of misschien het verbreken van de mantel zelf.

De uitdrukking "losse ontstekingslading" zoals hier gebruikt om de lading te beschrijven die de samenge-30 drukte vertragingslading scheidt van de door een stoot/ of elektrisch bekrachtigde ontstekingsinrichting geeft een ontste-kingspoeder aan in het algemeen in de niet compacte vorm of onvoldoende compact om een aanvulling in de vertragingstijd te veroorzaken geleverd door de samengedrukte vertragingslading.

35 Ben niet samengedrukt poeder, bijvoorbeeld een massa poeder dat 8201739 - 11 - een specifiek volume heeft dat tenminste ongeveer 90 % bedraagt van het specifieke volume van het vrij stromende poeder of dat giet baar of vloeistof is wanneer het uit zijn vat geschud wordt wordt geprefereerd. Ofschoon echter samendrukking 5 of persen van de losse ontstekingslading noch nodig is norb dat er de voorkeur aan gegeven wordt leveren gasproducerende ~ ' organische ontstekingssamenstellingen zoals looddinitro-o-cresylaat ongeveer hetzelfde effect op de vertragingstijd bij samenpersing van ongeveer 200 - too Newton als wanneer niet sa-10 mengeperst en daarom kan in deze gevallen de "losse ontstekings lading" in geringe mate samengedrukt zijn,(tot aan ongeveer ii-OO Newton). Gasloze samenstellingen zoals boor en/of silicium en meniemengsels moeten echter gebruikt worden in de niet· samengedrukte vorm voor zover zij de vertragingstijd aanzien-15 lijk vergroten wanneer samengedrukt met 200 Newton.

De verbetering in de uniformiteit van een vertragingsregeling verkregen met de detonator volgens de uitvinding wordt getoond met de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

20 De detonator getoond in figuur 1 werd gemaakt.

Mantel 1 gemaakt uit type 5052 aluminium-legering was to,5 mm lang en had een inwendige diameter van 6,5 mm en een wanddikte van 0,1 mm. De capsule 9 was gemaakt van 25 polyetheen met grote dichtheid en was 21,6 mm lang en had een uitwendige diameter van 6,5 ma en een inwendige diameter van 5,6 mm. De axiale opening 11 had een diameter van 1,3 mm. De capsule 8 gemaakt van type 5052 aluminiumlegering was 11,9 mm lang en had een uitwendige diameter van 5,6 mm en een wanddikte 30 van 0,5 mm. De axiale opening 10 had een diameter van 2,8 mm.

De basislading 1 bestond uit 0,51 gram PEEN welke geplaatst was in de kamer 1 en daarin gedrukt met 1300 Newton met een puntvormige drukpen. De ontstekingslading 5 was 0,17 gram lood-, azide. De capsule 9 was naast de lading 5 geplaatst en met 1300 35 Newton gedrukt met een axiaal, puntvormige pen gevormd om het 8201739 ^ > - 12 - binnendringen van een lading 5 in de capsule 9 door de opening 11 te verhinderen. De vertragingslading 6, die los geladen was in de capsule 9 was een 2,5/97*5/20 (gewichtsdelen) mengsel van boor, menie en silicium. De capsule 8 was gezeteld in de capsule 5 9 met 1300 Newton looddinitro-o-eresylaat was los in de capsule 8 geladen. De mantel 2 en de lading 3 vormden een 0,22 kaliber lege van ontsteking voorziene geweerpatroonhuls met handont-steking. Het vrije volume tussen de ladingen 7 en 3 was 600 cu mm. De krimpen 12 en 13 hadden een diameter van 5,3 mm. De 10 detonator werd in werking gesteld door de detonatie van een detonatiesnoer voor kleine energie dwars geplaatst in contact met het buitenoppervlak van het einde 2a van de van een ontste-kingsinrichting voorziene geweerpatroonhuls. Een snoer'was dat zoals beschreven in voorbeeld I van het Amerikaanse octrooi-'15 schrift h.232.6o6.

De hiernavolgende tabel toont de vertragings~ tijdresultaten verkregen met de beschreven detonator met veranderende vertragingsladingen wanneer drie verschillende losse ontstekingsladingen en geen ontstekingslading aanwezig waren.

20 _Vertragingslading (grammen)_

Lood- 0,19 0,23 0,26 0,30

zout*** T* S**-" T S T S T S

(grammen)_ 0 26 3,2 30 2,5 32 k 3¼ k9 3 25 0,0k 16 1 ,3 18 0,7 20 0,3 20 1 ,3 0,05 15 1 ,1 17 0,6 18 0,8 19 0,8 0,06 ih 0,9 17 0,8 19 1,3 s gemiddelde vertragingstijd voor tien detonators (ms) hk standaard afwijking; spreiding vanuit het gemiddelde (ms) 30 ksh looddinitro-o-cresylaat (losse ontstekingslading).

De bovengenoemde resultaten tonen dat het vertragingsinterval, dat wil zeggen de tijd tussen het aanleggen van de stoot energie en het detoneren van de detonator korter was wanneer het losse loodzout was toegevoegd boven de 35 vertragingslading zoals beschreven, dan wanneer het loodzout Λ 8201739 ' £ - 13 - afwezig was, een conditie waargenomen met dezelfde vertragings-samenstelling in ieder van vier verschillende ladingen. Een hort er vertragings interval resulteerde dus ondanks het feit dat meer poeder verbrandde wanneer het loodzout aanwezig was. De 5 opvallende Kenmerken echter van de bovengenoemde resultaten zijn de zeer verminderde S (spreiding) verkregen met de detonators die het losse loodzout bevatten en de verminderde gevoeligheid van T voor veranderingen in de hoeveelheid vertragings-lading verkregen met deze detonators. Een toename bijvoorbeeld 10 in het vertragingsladingsgewicht van 0,19 tot 0,30 gram (ver schil van 0,11 gram) leverde een 8 ms toename in de vertragings-tijd in de detonator die geen los loodzout bevatte terwijl dezelfde toename in het vertragingsladingsgewicht de vertragings— tijd. slechts U of 5 ms vergrote wanneer het losse loodzout aan— 15 wezig was. Ook was bij de detonator volgens de 'uitvinding' de tijdregeling toegenomen met slechts 2 ms wanneer het gewicht van de vertragingslading toenam van 0,23 tot 0,30 gram terwijl een toename van i ms waargenomen werd bij de detonator die geen los loodzout bevatte.

20 Voorbeeld II

De werkwijze volgens voorbeeld I werd herhaald · met uitzondering dat het loodzout vervangen werd door 0,01 gram - &'f£l^èy^Q<&loos poeder. Gewicht van de samengedrukte vertragingslading *o,26 gram. De gemiddelde vertragingstijd bedroeg 18,5 ms 25 en de standaardafwijking was 0,9 ms. Dezelfde werkwijze met uit zondering van het vervangen van het loodzout door 0,02 gram van een 50/25/25 (gewichtsdelen) mengsel van loodzout/rookloos poeder /kaliumchloraat resulteerde in een 19,0 ms gemiddelde vertragingstijd en een 0,8 ms standaardafwijking.

30 Voorbeeld III

De werkwijze volgens voorbeeld II werd herhaald met uitzondering dat dezelfde samenstelling gebruikt wordt in de samengedrukte vorm wanneer de vertragingslading losgeladen - . werd in de capsule 8 om de ontstekingslading te vormen. De ge- 35 middelde vertragingstijden en standaardafwijkingen waren 29 en

\A

8201739 - 1¾. - 2,5 ms, 27 en 1,0 ms, 26 en 1,5 ms en 25 en 1,3 ms voor 0,07, 0,10, 0,13 en 0,16 gram ontstekingsladingen respectievelijk.

Voorbeeld IV

De werkwijze volgens voorbeeld I werd herhaald 5 uitgezonderd dat de elektrische ontstekingsinrichting uit figuur 2 gebruikt werd om een losse ontstekingslading 7 te ontsteken. De componenten van de ontstekingssamenstelling waren polyetheen-ontstekingskom 17j de voor warmte gevoelige ontstekingslading 1^, in dit geval 0,27 gram van een 2/98 boor/menie-10 mengsel, gekorreld met polysulfiderubber en door kunststof ge ïsoleerde koperen beendraden 15 met blootgelegde einden verbonden met 0,0¼ mm diameter, 1,00 ohm weerstandsbrugdraad 16 ingebed in de ontstekingslading. De ontstekingskom 17 was gezeteld in de capsule 9 die 9Λ mm lang was. De vertragingslading 6 was T5 0,52 gram van een mengsel boor en menie gekorreld met poly sulfiderubber waarbij de boorinhoud 1,7 gew.% was. De capsule 8,’ die gezeteld was in de capsule 9 met 1300 Newton'bevatte 0,19 gram van dezelfde losse ontstekingslading 7 als gebruikt in voorbeeld III. De gemiddelde vertragingstijd voor 10 van deze 20 detonators was 7^j3 ms. De standaardafwijking was 1,7 ms.

Tien van dezelfde elektrische detonators die geen losse ontstekingslading hadden in de capsule 8 hadden een gemiddelde vertragingstijd van. 81 ,¼ ms met een standaardafwijking van k,2 ms.

25 In de door een stoot in werking gestelde deto nator is het gebruik van een kunststof-buisvormigelement tussen een deel van de naar elkaar toegekeerde oppervlakken van de detonator en ontstekingsmantels met een amtrekskrimp door het uit drie lagen bestaande metaal-kunststof-metaaldeel en een 30 omtrekskrimp door het uit twee lagen bestaande metaal-metaaldeel een preferente uitvoering van de uitvinding. Dit kenmerk draagt grotendeels bij tot. de niet-ontluchtingseigenschap van de niet elektrische detonator volgens de uitvinding, een karakteristiek die belangrijk is bij het bereiken van een nauwkeurige tijd-35 regeling. Het kunststofbuisvormige element kan gemaakt zijn uit [: 8201739 - 15 - het een of ander dun thermoplastic materiaal zoals nylon of polyalkeen,· of een thermohardende of elastomeer materiaal.

Bij een preferente uitvoering is de vertra-gingslading gedrukt in een polyalkeen of polyfluorkoolstofdra-5 ger "buisvormig element, dat wil zeggen een capsule of buis zoals beschreven in de reeds genoemde Amerikaanse octrooiaanvrage Serial nummer 77.718. Zoals hierin vermeld vermindert de kunststofdragerbuis of capsule voor de vertragingslading de variabiliteit van de tijdregeling bij veranderingen in de omgeven-10 de temperatuur of medium. In de niet elektrische detonator is het gemakkelijk om een vertragingsdragerbuis of capsule te gebruiken, bijvoorbeeld capsule 9 in de tekening, met een open einde dat past om het binnenste deel van de ontstekingsmantel om te eindigen en gesandwiched te worden tussen de wanden van 15 de detonatormantel en de ontstekingsmantel terwijl het wanddeel.

van de ontstekingsmantel grenzend aan zijn gesloten einde in contact blijft met de wand van de detonatormantel. Op deze wijze levert een component de gewenste afdichting tussen de detonator en de ontstekingsmantels en ook het isoleren van de samengedruk-20 te vertragingslading.

Binnen het raam van de uitvinding echter liggen ook detonators waarvan de vertragingslading en/of de losse ontstekingslading rechtstreeks geladen zijn in. de detonatormantel zonder een speciale dragerbuis of capsule. De losse ont— 25 stekingslading kan ook geladen worden in dezelfde metalen of kunststofdragerbuis of capsule gebruikt voor de vertragingslading. Alternatief kan de vertragingslading rechtstreeks geladen worden in de detonatormantel en de losse ontstekingslading in een metalen of kunststofbuis of capsule boven de vertragings-30 lading. In ein uitvoering van dit soort bevindt de ontstekings lading in een niet elektrische detonator zich in een kunststof-capsule die gezeteld is over de dragerloze vertragingslading en deze eindigt tussen de detonator en de ontstekingsmantels. Bij een andere uitvoering is een kunststofontstekingsladingsdrager 35 gezeteld tegen een dikwandige metalen drager voor de vertra- *·♦.

I · 8201739 - 16 - gingslading. Alle metalen of kunststoflagen, bijvoorbeeld afdichtingen op dragercapsules, die de vertragingslading scheiden van de losse ontstekingslading en van de ontstekingslading hebben bij voorkeur een axiale opening erdoorheen om een ononder-5 broken reactiereeks te verschaffen. Een dergelijke opening is echter niet nodig wanneer het gesloten capsuleeinde doorboord kan worden door het branden van de lading erin zonder een belangrijke verandering van de verbrandingstijd van de reactiereeks.

Het kenmerk van het door een stoot in werking 10 stellen van de niet elektrische detonator hangt af van het af sluiten van het aandrijfeinde van de detonator met een metalen mantel waarvan het gesloten einde op zijn binnenoppervlak een —voor een stoot· gevoelige ontstekingslading ondersteunt aangebracht om ontstoken te worden langs zijn rand of in zijn centrum. 15 Conventionele amunitie-ontstekers met centrum- of randontsteking kunnen gebruikt worden.

De detonator volgens de uitvinding kan gebruikt worden als een in een gat vertragingsinleider voor een explosieve lading in een boorgat. Verder kan de niet-elektrische detonator 20 gebruikt worden als een oppervlaktevertraging tussen twee stuk ken van hoofdverbindingssnoeren of tussen een hoofdverbindings-snoer en een aftakkingssnoer; of als een vertragingsstarter voor een betrekkelijk ongevoelig aftakkingssnoer. De niet elektrische detonator wordt aangedreven door de schokkracht eraan aangelegd 25 door het detoneren van een aangrenzend stuk detonatiesnoer voor lage energie axiaal of dwars ingericht grenzend aan het bekraehtigingseinde van de detonator. Bij snoer aan snoerinrich-tingen is het basisladingseinde van de detonator ingericht grenzend aan een stuk detonatiesnoer voor kleine of grote energie.

30 Een inrichting van een donor en ontvangerdetonatiesnoer verbon- detonator den via een door een stoot aangedreven|zoals de detonator volgens de uitvinding is beschreven in een samenhangende Amerikaanse octrooiaanvrage.

•y.

8201739

Claims (16)

1. 2, Vertragingsdetonator volgens conclusie 1, die in werking gesteld kan worden door de schokkracht eraan aangelegd door het detoneren van een aangrenzend stuk detonatie- de 20 snoer , met het kenmerk,- dat ontstekingsinrichting een. gedeelte lijk lege buisvormige metalen ontstekingsmantel bevat met een open einde en waarbij een voor een stoot gevoelige ontstekingslading ondersteund wordt aangrenzend het binnenoppervlak van een integraal gesloten einde, waarbij de ontstekingsmantel met 25 het open einde eerst uitsteekt in de detonatormantel om het ontstekingsladingseinde grenzend aan en over het einde van de detonatormantel aan te brengen waarbij de losse ontstekingslading ontstoken kan worden, door een vlam die uitgezonden wordt door de ontsteking van de ontstekingslading.
2. 3. Detonator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een kunststofbuisvormig element om een deel van de ontstekingsmantel past om gesandwiched te worden tussen de wanden van de detonatormantel en de ontstekingsmantel waarbij een deel van de ontstekingsmantel in contact blijft 35 met de wand van de detonatormantel en waarbij de detonator \ % * 8201739 , V - 18 - voorzien is van een eerste omtrekskrimp die gezamenlijk de de-tonatormantelwand, de wand van het kunst st of-bui svormige element en de wand van de ontstekingsmantel vervormt ene?weede omtreks-krimp die gezamenlijk de wanden van de detonator en de ontste-5 kingsmantels vervormt. 1*. Vertragingsdetonator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ontstekingsinrichting een voor warmte gevoelige ontstekingssamenstelling bevat met daarin ingebed een brugdraad van hoge weerstand verbonden met een paar been-10 vormige draden waarvan de einden ondersteund worden binnen de detonatormantel door een stop die in het einde van de mantel gekrompen is.
3. 5. Detonator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vertragingslading samengedrukt is in 15 een kunststof-buisvormig element dat genesteld is binnen de de- t onat ormant el.
4. 6. Detonator volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat -het kunst st of-bui svormige element een capsule is met één open einde en een afsluiting aan het andere 20 einde voorzien van een axiale opening daardoorheen waarbij de afsluiting gezeteld is tegen de ontstekingslading.
5. 7· Detonator volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading aanwezig is in een metalen capsule met één open einde en een afsluiting aan 25 het andere einde voorzien van een axiale opening daardoorheen, waarbij de metalen capsule genesteld is binnen het buisvormige kunststofelement met zijn afsluiting gezeteld tegen de vertra-gingsontlading.
6. 8. Detonator volgens conclusie 5s 6 of T9 30 met het kenmerk, dat de ontstekingsinrichting een gedeeltelijk lege buisvormige metalen ontstekingsmantel bevat met een open einde en waarbij een voor een schok gevoelige ontstekingslading ondersteund wordt grenzend aan het binnenoppervlak van een integraal gesloten einde, waarbij de ontstekingsmantel met het 35 open einde eerst uitsteekt in de detonatormantel om het ontste- ) 8201739 - 19 - kingsladingseinde grenzend aan en over het einde van de detona-tormantel aan te "brengen waarbij de losse ontstekingslading ontstoken kan worden door een vlam uitgezonden door de ontsteking van de ontstekingslading en het buisvormige kunststofele-5 ment past om het binnenste deel. van de ontstekingsmantel om te eindigen en gesandwiched te worden tussen de wanden van de detonatormantel en de ontstekingsmantel terwijl het wandgedeelte van de ontstekingsmantel grenzend aan zijn gesloten einde in contact blijft met de wand van de detonatormantel en waarbij de 10 detonator voorzien is van een eerste omtrekskrimp die gezamen lijk de detonatormantelwand, de wand van het buisvormige kunst-stofelement en de wand van de ontstekingsmantel vervormt en een tweede omtrekskrimp welke gezamenlijk de wanden van de detonator en de ontstekingsmantels vervormt. 15 9· Detonator volgens conclusie 5', met het kenmerk, dat het buisvormige kunststofelement gemaakt is uit een polyalkeen of een polyfluorkoolstof.
7. 10. Detonator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading aanwezig is in 20 een capsule met een open einde en een afsluiting aan het andere einde voorzien van een axiale opening daardoorheen waarbij de afsluiting op de capsule gezeteld is tegen de vertragingslading of een drager voor de vertragingslading»
8. 11. Detonator volgens conclusie 10, 25 met het kenmerk, dat de capsule gemaakt is van kunststof.
9. 12. Detonator volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de ontstekingsinrichting een gedeeltelijk lege buisvormige metalen ontstekingsmantel bevat met een open einde en waarbij een voor een schok gevoelige ontstekingslading 30 ondersteund wordt grenzend aan het binnenoppervlak van een inte graal gesloten einde, de ontstekingsmantel met het open einde eerst uitsteekt in de detonatormantel om het ontstekingsladings-einde aan te brengen grenzend aan en over het einde van de detonatormantel waarbij de losse ontstekingslading ontstoken kan 35 worden door een vlam uitgezonden door de ontsteking van de ont- U 8201739 - 20 - stekingslading en de kunststofcapsule een open einde heeft welke past om het binnenste deel van de ontstekingsmantel om te eindigen en gesandviched te worden tussen de wanden van de detonatormantel en de ontstekingsmantel waarbij het wandgedeelte 5 van de ontstekingsmantel grenzend aan zijn gesloten einde in contact blijft met de wand van de detonatormantel en waarbij de detonator voorzien is van een eerste omtrekskrimp die gezamenlijk de detonatormantelwand, de wand van de kunststofcapsule en de wand van de ontstekingsmantel vervormt en een tweede om-10 trekskrimp die gezamenlijk de wanden van de detonator en de ont st ekingsmant els vervormt.
10. 13. Detonator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vertragingslading in een axiale perforatie gedrukt is in een dikwandige metalen drager die gezeteld 15 is tegen de ontstekingslading. 1U. Detonator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading tenminste een poeder bevat gekozen uit de groep bestaande uit looddinitro-o-cresylaat en rookloos poeder en mengsels daarvan met tenminste 20 een oxydatiemiddel en/of tenminste êén brandstof.
11. 15- Detonator volgens conclusie 1^, met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading aanwezig is in een hoeveelheid van ongeveer 0,003 tot 0,06 gram.
12. 16. Detonator volgens conclusie 1, 25 met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading tenminste één metalen brandstof bevat en tenminste één metaaloxyde.
13. 17. Detonator volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading aanwezig is in een hoeveelheid van ongeveer 0,02 tot 0,65 gram.
14. 18. Detonator volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de losse ontstekingslading een mengsel is van boor, menie en silicium.
15. 19· Inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening.
16. 20. Werkwijze in hoofdzaak zoals beschreven Jin de voorbeelden. \8201739