RU2498064C2 - Gas generator for destruction or cracking of natural and artificial objects, and method of destruction or cracking of natural and artificial objects - Google Patents
Gas generator for destruction or cracking of natural and artificial objects, and method of destruction or cracking of natural and artificial objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498064C2 RU2498064C2 RU2011109144/03A RU2011109144A RU2498064C2 RU 2498064 C2 RU2498064 C2 RU 2498064C2 RU 2011109144/03 A RU2011109144/03 A RU 2011109144/03A RU 2011109144 A RU2011109144 A RU 2011109144A RU 2498064 C2 RU2498064 C2 RU 2498064C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas generator
- composition
- main cavity
- hole
- gas
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
- F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
- E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
- E21C37/12—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole by injecting into the borehole a liquid, either initially at high pressure or subsequently subjected to high pressure, e.g. by pulses, by explosive cartridges acting on the liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
- F42B3/04—Blasting cartridges, i.e. case and explosive for producing gas under pressure
Abstract
Description
СВЯЗАННЫЕ С ДАННЫМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ ЗАЯВКИRELATED TO THE INVENTION OF THE APPLICATION
Данный документ заявляет приоритет и эффект из шведских патентных заявок под номерами 080178-6, поданной 11 августа 2008 года, 090002-5, поданной в январе 2009, и 0900044-9, поданной в январе 2009 года, полное содержание которых излагается ниже.This document claims priority and effect from Swedish patent applications numbered 080178-6, filed August 11, 2008, 090002-5, filed in January 2009, and 0900044-9, filed in January 2009, the full contents of which are set forth below.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к газогенератору для использования в пробуренных шпурах для раскалывания скал или блочного камня и в особенности для разрушения объектов в щадящем режиме, например для использования в области туннелестроения, а также в горнорудной промышленности и разработке карьеров. Изобретение также связано с воспламенительным устройством для воспламенения зарядов с медленно горящими составами. Далее, изобретение связано с композицией на основе хлоратов и перхлоратов щелочных металлов и органических соединений, предназначенной для использования в газогенераторах вышеупомянутого рода.The present invention relates to a gas generator for use in drilled holes for cracking rocks or block stone, and in particular for destroying objects in a gentle manner, for example for use in the field of tunneling, as well as in the mining industry and quarrying. The invention also relates to an ignition device for igniting charges with slowly burning compositions. Further, the invention relates to a composition based on alkali metal chlorates and perchlorates and organic compounds, intended for use in gas generators of the aforementioned kind.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯPRELIMINARY INFORMATION
Для разрушения или раскалывания жестких объектов типа блочного камня или скальных блоков в щадящем режиме с целью избежать недостатков, связанных с использованием обычных взрывчатых веществ, может быть использована реакция дефлаграции, то есть быстрого сгорания специальным образом подобранного топлива. Скорость горения в реакции дефлаграции ниже, чем у взрывчатого вещества, причем взрывчатое вещество участвует в реакции детонации со скоростью горения больше скорости звука. Одним из способов использования дефлаграции для разрушения объекта является пробуривание шпуров вдоль линии планируемого отрыва, со вставлением в пробуренные шпуры зарядов жидких и твердых реагентов, подобранных так, чтобы они участвовали в задуманной недетонационной реакции горения, затем забойка шпуров и, наконец, воспламенение зарядов для запуска недетонационной реакции. Заряды могут состоять из твердого горючего в виде трубок или пленок с продольными направлениями параллельными направлению распространения огня и шпурам. Внутри и между трубок или между пленок размещается мелкий порошок или же зернистая смесь окислителя типа NaClO3 и других топлив, жидких и, возможно, некоторых подходящих металлических.To destroy or crack hard objects such as block stone or rock blocks in a gentle manner in order to avoid the disadvantages associated with the use of conventional explosives, a deflagration reaction, that is, rapid combustion of a specially selected fuel, can be used. The rate of combustion in a deflagration reaction is lower than that of an explosive, with the explosive participating in the detonation reaction with a burning rate greater than the speed of sound. One way to use deflagration to destroy an object is to drill holes along the line of the planned separation, with the addition of liquid and solid reagents selected in such a way that they participate in the planned non-detonation combustion reaction, then jamming the holes and, finally, igniting the charges to start non-knock reaction. Charges may consist of solid fuel in the form of tubes or films with longitudinal directions parallel to the direction of propagation of the fire and bore holes. Fine powder or a granular mixture of an oxidizing agent such as NaClO 3 and other fuels, liquid, and possibly some suitable metal, is placed inside and between the tubes or between the films.
В российском патенте №2211923 описывается газогенератор (ГГ) с корпусом из горючего вещества и каналами, содержащими окислитель. Каналы могут быть сформированы как параллельные каналы, например, внутри множества параллельных трубок. Газогенератор приспособлен для функционирования в щадящем, недетонационном режиме и производства достаточного объема газов для разрушения камня и подобных материалов.Russian patent No. 2211923 describes a gas generator (GG) with a housing made of a combustible substance and channels containing an oxidizing agent. Channels may be formed as parallel channels, for example, within a plurality of parallel tubes. The gas generator is adapted to operate in a gentle, non-knock mode and to produce a sufficient volume of gases for the destruction of stone and similar materials.
Подобный вышеописанному газогенератор описан в шведском патенте 020192-7 с номером публикации 523163 и он дополнительно содержит некоторое количество жидкого горючего, именно углеводородного, которым заполняются внутренности трубок или корпуса, изготовленного из твердого углеводородного полимерного материала после того как они заполнены окислителем.A gas generator similar to the one described above is described in Swedish patent 020192-7 with publication number 523163 and it additionally contains a certain amount of liquid fuel, namely hydrocarbon, with which the interiors of the tubes or casing made of solid hydrocarbon polymer material are filled after they are filled with an oxidizing agent.
Эти ранее известные газогенераторы имеют следующие преимущества:These previously known gas generators have the following advantages:
1. Стабильность и однородность состава окислителя вдоль и поперек каждого канала и в газогенераторе.1. The stability and uniformity of the composition of the oxidizing agent along and across each channel and in the gas generator.
2. Минимальная варьируемость состава между различными газогенераторами и различными составляющими газогенератор трубками.2. The minimum compositional variability between different gas generators and various tubes making up the gas generator.
3. Сечение составляющей газогенератор трубки может иметь форму круглого или шестиугольного кольца или любую другую форму, которая обеспечивает наиболее плотную упаковку каналов, ориентированных вдоль оси газогенератора.3. The cross section of the tube constituting the gasifier can be in the form of a round or hexagonal ring or any other shape that provides the most dense packing of channels oriented along the axis of the gasifier.
Однако эти ранее известные газогенераторы имеют ряд недостатков, в особенности для работы с горизонтальными шпурами. При использовании такого газогенератора для работы с длинными шпурами, может использоваться такое средство передачи давления, как песок. Песок загружается в концевую часть шпуров, например, с использованием бумажных трубок, набитых песком, длиной, например 0,25 м. Количество используемых трубок определяется длиной шпура. Для шпура длиной 1,5 м необходимо примерно восемь таких трубок. Процесс загрузки таких трубок, таким образом с трудом поддается автоматизации, в особенности в случае длинных горизонтальных шпуров.However, these previously known gas generators have several disadvantages, especially for working with horizontal holes. When using such a gas generator to work with long holes, a pressure transfer means such as sand can be used. Sand is loaded into the end of the holes, for example, using paper tubes filled with sand, for example, 0.25 m long. The number of tubes used is determined by the length of the hole. For a hole 1.5 m long, approximately eight such tubes are required. The loading process of such tubes is thus difficult to automate, especially in the case of long horizontal holes.
В газогенераторе должен использоваться воспламенитель для поджига соответствующего заряда. Такой воспламенитель для поджига зарядов, содержащих медленно горящие составы должен быть устойчив к механическим воздействиям, чтобы не было риска повредить содержащийся в нем зажигательный состав. Также зажигательная "таблетка"-запал и зажигательный состав должны легко и безопасно загружаться в воспламенители.An ignitor shall be used in the gas generator to ignite the appropriate charge. Such an ignitor for igniting charges containing slowly burning compositions must be resistant to mechanical stress so that there is no risk of damaging the incendiary composition contained in it. Also incendiary "tablet" -fused and incendiary composition should be easily and safely loaded into igniters.
В газогенераторах вышеописанного типа и подобных им используется смесь, которая будучи воспламенена, горит более или менее быстро, производя большие объемы газов. Такие смеси используются обычно при полевом раскалывании или разрушении материалов. Так широко используются взрывчатые вещества, основанные на нитратах аммония, см. Дубнов Л.В., Бахаревич Х.С., Романов А.И., "Промышленные взрывчатые вещества", Недра, 1973, с.320. Большинство их имеют подходящие свойства. Взрывчатые вещества, основанные на хлорате и/или перхлорате калия вместе с взрывчатыми веществами, основанными на перхлорате аммония использовались во время первой мировой войны во Франции, Великобритании и Германии в качестве зарядов для снарядов и бомб, см. Лигоцкий Д.Н. Потери гранита при добыче и обработке. - Проблемы теории проектирования карьеров. Межвуз. сб. науч. тр., 1995, С.-Петербург. С.75, 76 и Котов Л.Р., Куценко Г.П., Кулакевич Я.С. Шланговые заряды для раскалывания гранитных блоков. Москва, 7-11.09.1999. Однако при использовании вышеупомянутых составов для разбиения блочного камня на меньшие части, предназначенные для использования в карьерной промышленности для производства, например, строительного камня, выход продукции может не превосходить 20%, см. цитированную работу Лигоцкого, в связи с большой силой взрыва. С тем, чтобы снизить риски, связанные со взрывами, произведенными обычными взрывчатыми веществами, может быть использован более щадящий режим процесса взрыва. Изобретены различные методы и способы проведения щадящих взрывов, например, использование зарядов с пониженным содержанием взрывчатого вещества, или использование мягких зарядов, содержащих помимо взрывчатого вещества, инертный заполнитель типа воды или воздуха, подходящим образом загерметизированный, как это описано в цитированной работе Котова и других. В последнее время при добыче блочного камня проводились попытки использовать материалы, производящие давление в шпурах в дефлаграционном режиме, а не в обычно используемом режиме детонации обыкновенных взрывчатых веществ, или в режиме низкоскоростной детонации. Однако использование взрывчатых смесей, имеющих пониженную скорость детонации, например Гранилена-1,2,3, Форсита, Гурита, лишь частично решает проблему, поскольку стоимость их производства выше, могут возникнуть проблемы с окружающей средой и т.п.In gas generators of the type described above and the like, a mixture is used which, when ignited, burns more or less quickly, producing large volumes of gases. Such mixtures are usually used for field cracking or destruction of materials. So widely used explosives based on ammonium nitrates, see Dubnov LV, Bakharevich Kh.S., Romanov AI, "Industrial explosives", Nedra, 1973, p.320. Most of them have suitable properties. Explosives based on potassium chlorate and / or perchlorate together with explosives based on ammonium perchlorate were used during the First World War in France, Great Britain and Germany as charges for shells and bombs, see D. Ligotsky. Loss of granite during mining and processing. - Problems of the theory of quarry design. Interuniversity. Sat scientific tr., 1995, St. Petersburg. P.75, 76 and Kotov L.R., Kutsenko G.P., Kulakevich Ya.S. Hose charges for cracking granite blocks. Moscow, September 7-11, 1999. However, when using the aforementioned compositions for breaking block stone into smaller parts, intended for use in the quarry industry for the production of, for example, building stone, the yield may not exceed 20%, see the cited work of Ligotsky, due to the large explosion force. In order to reduce the risks associated with explosions produced by conventional explosives, a more sparing mode of the explosion process can be used. Various methods and methods have been invented for conducting sparing explosions, for example, the use of charges with a low explosive content, or the use of soft charges containing, in addition to the explosive, an inert filler such as water or air, suitably sealed, as described in the quoted work of Kotov and others. Recently, in the extraction of block stone, attempts have been made to use materials that produce pressure in holes in the deflagration mode, and not in the commonly used detonation mode of ordinary explosives, or in the low-speed detonation mode. However, the use of explosive mixtures having a reduced detonation velocity, for example Granilen-1,2,3, Forsyth, Gurit, only partially solves the problem, since the cost of their production is higher, environmental problems, etc. can occur.
На некоторых рудниках до сих пор используется черный порох, но его опасность общеизвестна. Однако использование черного пороха, как и вышеупомянутых композиций для получения блочного камня из скальной породы, может быть до некоторой степени понятным, если принять во внимание динамические параметры упомянутых составов, в частности короткое время реакции, которое может варьироваться от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд.Black powder is still used in some mines, but its danger is well known. However, the use of black powder, as well as the aforementioned compositions for the production of block stone from rock, can be somewhat understandable if we take into account the dynamic parameters of these compositions, in particular, a short reaction time, which can vary from a few microseconds to several milliseconds.
В настоящее время особый интерес вследствие их низкой стоимости и возможности автоматизации, как доставки, так и снаряжения зарядов, вызывают составы, основанные на хлорате натрия (NaClO3) и углеводородах (СхНу), в твердой или жидкой форме, например, полимеры типа полиэтилена, полиропилена, минеральные масла типа дизельного топлива. Также, такие составы могут окончательно производиться прямо в полевых условиях, непосредственно на месте их использования, что повышает безопасность труда. В соответствии с предварительными термодинамическими расчетами, работоспособность (RT, произведение газовой постоянной на температуру) продуктов взрыва для главного компонента в композиции основанной на стехиометрической смеси NaClO3 и СхНу (в смеси такого рода количество атомов кислорода в точности равно количеству атомов углерода и водорода в реакциях 2О+С→CO2 и О+2Н→H2O) составляет примерно 720 кДж/кг. Еще больших RT можно добиться с использованием композиций, включающих в себя также алюминий и основанных на перхлоратах вместо хлоратов, предпочтительнее на перхлорате аммония. Однако дальнейшее использование такого рода композиций не получило широкого распространения, в основном в связи с высокой стоимостью, в особенности композиций с использованием аммония, см. цитированную работу Дубнова и других. В настоящее время такого рода составы имеют некоторое применение только в Японии (карлиты) и частично во Франции (севрониты). Составы на основе хлоратов имеют меньшую стоимость и более безопасны в использовании.Currently, of particular interest due to their low cost and the ability to automate both delivery and charge equipment are compositions based on sodium chlorate (NaClO 3 ) and hydrocarbons (C x H y ), in solid or liquid form, for example, polymers such as polyethylene, poliropylene, mineral oils such as diesel fuel. Also, such compositions can finally be produced directly in the field, directly at the place of their use, which increases labor safety. According to preliminary thermodynamic calculations, the operability (RT, product of the gas constant by temperature) of the explosion products for the main component in a composition based on a stoichiometric mixture of NaClO 3 and C x H y (in a mixture of this kind, the number of oxygen atoms is exactly equal to the number of carbon atoms and hydrogen in the reactions 2O + C → CO 2 and O + 2H → H 2 O) is approximately 720 kJ / kg. Even larger RTs can be achieved using compositions that also include aluminum and are based on perchlorates instead of chlorates, more preferably ammonium perchlorate. However, the further use of such compositions is not widespread, mainly due to the high cost, in particular compositions using ammonium, see the cited work of Dubnov and others. Currently, such compositions have some use only in Japan (Karlites) and partially in France (Sevronites). Chlorate-based formulations have a lower cost and are safer to use.
Другим преимуществом составов на основе перхлоратов и хлоратов является их большая начальная плотность по сравнению с составами на основе нитрата аммония. Так, плотность нитрата аммония составляет 1730 кг на кубометр, тогда как плотность хлората натрия составляет 2490 кг на кубометр, см. Шрайбер С.С. "Производство бертолетовой соли и других хлоратов", ГОНТИ НКТП, 1938, с.367.Another advantage of compositions based on perchlorates and chlorates is their higher initial density in comparison with compositions based on ammonium nitrate. So, the density of ammonium nitrate is 1730 kg per cubic meter, while the density of sodium chlorate is 2490 kg per cubic meter, see S. Schreiber. "The production of bertolletova salt and other chlorates", GONTI NKTP, 1938, s.367.
Взрывчатые составы для использования в шпурах, описанные в патенте Российской Федерации №2152376 и в вышепроцитированном шведском патенте 0201972-7, содержат 7-11% жидких углеводородов и 17,3-20,9% твердого углеводородного полимерного материала, остаток составляет хлорат натрия. Такой состав позволяет получать взрывчатые вещества, имеющие как детонационный, так и дефлаграционный, недетонационный тип горения. Дефлаграционный тип горения состава может быть получен если твердый материал, то есть твердый углеводородный полимер будет иметь подходящую форму, в которую будут заключены или которая будет поддерживать остальные компоненты состава, например множество трубок, сотовая структура, гофрокартон или пластины. Недостатком состава, описанного в патенте Российской Федерации №2152376 и в вышепроцитированном шведском патенте при использовании его в щадящем режиме, то есть в дефлаграционном режиме горения, и в особенности при использовании его без жидкого компонента в шпурах, пробуренных в материалах высокой прочности, а также в растрескавшейся горной породе, является то, что он может иметь низкую скорость горения в связи с слишком низкой энергетикой процесса, приводящей к недостаточной скорости роста давления, создающегося образовавшимися в шпуре газами. Это может быть в некоторых случаях компенсировано использованием композиции большей массы, что, однако, вызывает удорожание состава, используемого на один шпур. Также давление может быть настолько низко, что оно не расколет скалу, в которой пробурен шпур.Explosive compositions for use in boreholes described in the patent of the Russian Federation No. 2152376 and in the cited Swedish patent 0201972-7 contain 7-11% liquid hydrocarbons and 17.3-20.9% solid hydrocarbon polymer material, the remainder is sodium chlorate. Such a composition allows to obtain explosives having both detonation and deflagration, non-detonation type of combustion. A deflagration type of combustion of the composition can be obtained if the solid material, that is, the solid hydrocarbon polymer, has a suitable shape in which other components of the composition will be enclosed or which will support, for example, a plurality of tubes, honeycomb structure, corrugated cardboard or plates. The disadvantage of the composition described in the patent of the Russian Federation No. 2152376 and in the above-cited Swedish patent when used in a gentle mode, i.e. in a deflagration mode of combustion, and especially when used without a liquid component in holes drilled in high-strength materials, as well as in cracked rock, is that it can have a low burning rate due to the too low energy of the process, leading to an insufficient rate of increase in pressure created in the hole the basics. This can in some cases be compensated by using a larger mass composition, which, however, causes a rise in the cost of the composition used per hole. Also, the pressure can be so low that it will not split the rock in which the hole is drilled.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Целью изобретения является предоставить газогенератор для раскола или разрушения материалов, в которых вышеупомянутые недостатки предыдущих версий газогенератора устранены, а достоинства сохранены.The aim of the invention is to provide a gas generator for the split or destruction of materials in which the aforementioned disadvantages of previous versions of the gas generator are eliminated, and the advantages are preserved.
Целью изобретения является предоставить газогенератор с составом, имеющим достаточную скорость горения и достаточную энергетику и который может быть непосредственно использован без добавления дополнительных компонентов в полевых условиях для раскалывания или разрушения материалов, с сохранением основных преимуществ состава, описанного в вышепроцитированном шведском патенте 0201972-7.The aim of the invention is to provide a gas generator with a composition having a sufficient burning rate and sufficient energy and which can be directly used without the addition of additional components in the field to crack or destroy materials, while maintaining the main advantages of the composition described in the above-cited Swedish patent 0201972-7.
Обобщая, представляется газогенератор для раскалывания в щадящем режиме скальных пород, блочного камня и подобных объектов и вообще для разрушения естественных и искусственных объектов.Summarizing, it seems a gas generator for cracking rock formations, block stone and similar objects in a sparing mode and in general for the destruction of natural and artificial objects.
В общем виде газогенератор состоит из двух главных, отделенных друг от друга полостей или пространств, или двух частей. Первая часть может быть оформлена в соответствии с процитированным российским патентом 2211923 и/или первая полость может быть заполнена материалом как описано в российском патенте 2153069 или в российском патенте 2152376 или как будет описано ниже. Первая часть также может быть произведена в соответствии описанием в шведском патенте 0201972-7. Вторая полость, находящаяся во второй части заполняется существенно несжимаемой жидкостью, например водой. Жидкость отделяется от корпуса первой полости по крайней мере днищем первой части и первой полости.In general, a gas generator consists of two main cavities or spaces, or two parts, separated from each other. The first part may be executed in accordance with the cited Russian patent 2211923 and / or the first cavity may be filled with material as described in Russian patent 2153069 or in Russian patent 2152376 or as described below. The first part can also be produced as described in Swedish patent 0201972-7. The second cavity in the second part is filled with a substantially incompressible liquid, for example water. The liquid is separated from the body of the first cavity by at least the bottom of the first part and the first cavity.
Газогенератор может иметь преимущества, такие как, уменьшение времени, используемого для загрузки горизонтального шпура, поскольку большая часть шпура занята той частью газогенератора, которая заполнена жидкостью. Также может использоваться меньший объем взрывчатого или горючего материала вследствие эффекта распределения давления в части, заполненной жидкостью. Например, для шпуров длиннее 2,5 м ранее предлагалось использовать два газогенератора весом 120 и 90 грамм, тогда как для описываемого здесь газогенератора достаточно 150 грамм состава, размещенного в топливной части. Очевидно, использование процесса более медленного горения по сравнению с обычными взрывчатыми веществами может иметь такие преимущества, как более "мягкое" действие, то есть, более низкий уровень шума, более низкое отклонение получившейся трещины от планируемой и т.д.The gas generator may have advantages, such as reducing the time used to load the horizontal hole, since most of the hole is occupied by that part of the gas generator that is filled with liquid. A smaller volume of explosive or combustible material may also be used due to the effect of pressure distribution in the part filled with liquid. For example, for holes longer than 2.5 m, it was previously proposed to use two gas generators weighing 120 and 90 grams, while for the gas generator described here 150 grams of the composition located in the fuel part are sufficient. Obviously, using a slower burning process compared to conventional explosives can have such advantages as a “softer” effect, that is, lower noise level, lower deviation of the resulting crack from the planned one, etc.
Другим аспектом газогенератора является воспламенительное устройство, которое вообще предназначено или приспособлено для воспламенения зарядов медленно горящих субстанций, в частности для воспламенения зарядов в газогенераторе, и приспособленное для раскалывания в щадящем режиме скальной породы, блочного камня и подобных объектов, то есть вообще для разрушения природных и искусственных объектов. Воспламенитель состоит из запала, который включает в себя полость, содержащую воспламенительный состав. Запал окружен с боков свободным буферным пространством, расположенным внутри внешней защитной гильзы. Буферное пространство защищает запал и содержащийся в нем воспламенительный состав при хранении и работе с воспламенительным устройством, такой как установка его в заряд или в газогенератор.Another aspect of the gas generator is an ignition device, which is generally designed or adapted to ignite the charges of slowly burning substances, in particular to ignite the charges in the gas generator, and adapted to crack rock, block stone and similar objects in a gentle manner, that is, generally to destroy natural and artificial objects. The igniter consists of an igniter, which includes a cavity containing an igniter composition. The fuse is surrounded on the sides by a free buffer space located inside the outer thermowell. The buffer space protects the igniter and the igniter composition contained therein during storage and operation with the igniter device, such as installing it in a charge or in a gas generator.
Воспламенительное устройство может включать корпус, имеющий форму чашки, в корпус затем включается крышка, из которой выходит внешняя защитная гильза. Корпус затем может включать в себя поддерживающую структуру внутри внешней гильзой, такую как внутреннюю гильзу для крепежа запала. Затем между внешней гильзой и каркасом внутренней гильзы образуется свободное буферное пространство. Во внутренней гильзе тогда может находиться внутреннее пространство, в которое вставляется запал. Формы внутреннего пространства и запала могут быть приспособлены друг к другу так что запал будет надежно держаться во внутреннем пространстве Также и формы внутреннего пространства и запала могут быть приспособлены друг к другу так, что запал может быть с легкостью вставлен во внутренне пространство. Запал, таким образом, может быть отдельным от корпуса устройством, но легко к нему присоединяемым. Он также может быть отделен от корпуса для, например, проверки воспламенительного состава. Это позволяет хранить запалы отдельно и присоединять их к воспламенительному устройству непосредственно перед употреблением, как например когда газогенератор должен быть загружен в пробуренное отверстие, обеспечивая легкий и надежный способ работы с частью, содержащей воспламенительный состав.The igniter device may include a cup-shaped housing, a cap is then included in the housing, from which an external thermowell exits. The housing may then include a supporting structure inside the outer sleeve, such as an inner sleeve for fixing the igniter. Then, between the outer sleeve and the frame of the inner sleeve, a free buffer space is formed. In the inner sleeve then there may be an inner space into which the fuse is inserted. The shapes of the inner space and the fuse can be adapted to each other so that the fuse will hold firmly in the inner space. Also the shapes of the inner space and the fuse can be adapted to each other so that the fuse can be easily inserted into the inner space. The fuse, thus, can be a device separate from the housing, but easily connected to it. It can also be separated from the housing for, for example, checking the ignition composition. This allows you to store fuses separately and attach them to the ignition device immediately before use, such as when the gas generator must be loaded into the drilled hole, providing an easy and reliable way to work with the part containing the igniter composition.
Далее, запал может иметь днище, ограничивающее полость и направленное к заряду, когда воспламенительное устройство подготовлено к воспламенению заряда, а также боковые стенки, ограничивающие полость и соединенные с днищем и выходящие за поверхность заряда. Боковые стенки могут быть значительно толще днища, так что когда воспламенительное устройство активизировано и воспламенительный состав подожжен, появляется факел горящего материала, направленный из полости, содержащей воспламенительный состав, пробивающий днище полости и направленный к поверхности заряда. Этот факел образуется в свободном пространстве у внутреннего конца запала и относительно хорошо локализован и узок. Таким образом, факел воздействует лишь на сравнительно небольшой участок поверхности воспламеняемого заряда. Нагревательная сила воспламенительного состава, таким образом, очень сконцентрирована и высокоэнергетична, что позволяет также поджигать заряды, которые относительно безопасны или "медленны", т.е. не легко поджигаемы.Further, the fuse may have a bottom that limits the cavity and is directed toward the charge when the igniter is prepared for ignition of the charge, as well as side walls that define the cavity and are connected to the bottom and extend beyond the surface of the charge. The side walls can be significantly thicker than the bottom, so that when the igniter is activated and the igniter is ignited, a torch of burning material appears, directed from the cavity containing the igniter, piercing the bottom of the cavity and directed to the surface of the charge. This torch is formed in free space at the inner end of the fuse and is relatively well localized and narrow. Thus, the torch affects only a relatively small portion of the surface of the flammable charge. The heating power of the igniter composition is thus very concentrated and high-energy, which also makes it possible to ignite charges that are relatively safe or "slow", i.e. not easily set on fire.
Такая конструкция воспламенительного устройства может предоставить высокую степень безопасности при работе с ним. Устройство может очень легко снаряжаться, работа с ним не требует, в частности, сварочных операций.This design of the igniter device can provide a high degree of safety when working with it. The device can be equipped very easily, work with it does not require, in particular, welding operations.
Другим аспектом газогенератора является состав, используемый для раскалывания в щадящем режиме скальной породы, блочного камня и подобных объектов, то есть вообще для разрушения природных и искусственных объектов, состоящий из твердого окислителя, например, на основе хлората или перхлората, как, например, один или несколько из следующих веществ: хлорат натрия, хлорат калия, перхлорат натрия и перхлорат калия, - и материала твердых стенок, главным образом, из углеводородного полимерного материала, причем твердые стенки представлены в подходящей форме, в частности в форме трубок, структуры "сот", гофрокартона или пластин или множества контейнеров, содержащих в себе другие компоненты композиции. Композиция размещается подходящим образом в газогенераторе.Another aspect of the gas generator is a composition used for cracking rock, block stone and similar objects in a gentle manner, that is, in general for the destruction of natural and artificial objects, consisting of a solid oxidizing agent, for example, based on chlorate or perchlorate, such as one or several of the following substances: sodium chlorate, potassium chlorate, sodium perchlorate and potassium perchlorate - and material of solid walls, mainly of hydrocarbon polymer material, and solid walls are presented in the approach dyaschey form, in particular in the form of tubes, structures "cells" or corrugated plates or a plurality of containers, which contain the other components of the composition. The composition is suitably placed in a gas generator.
Во втором варианте объекта «газогенератор» твердый материал включает в себя материал, увеличивающий скорость горения, в частности алюминий или похожий металл. Материал, увеличивающий скорость горения может иметь концентрацию 1,0-15% масс. от общей массы композиции, концентрация твердого углеводородного материала вместе с материалом, увеличивающим скорость горения, может составлять 5-21% масс. от общей массы композиции, а остаток массы может составлять в основном хлорат натрия.In the second embodiment of the "gas generator" object, the solid material includes a material that increases the burning rate, in particular aluminum or a similar metal. The material that increases the burning rate may have a concentration of 1.0-15% of the mass. of the total weight of the composition, the concentration of solid hydrocarbon material together with a material that increases the burning rate can be 5-21% of the mass. of the total weight of the composition, and the remainder of the mass can be mainly sodium chlorate.
Твердый углеводородный полимер может быть, например, одним или несколькими из списка: полиэтилен, полипропилен, полистирол и подобные полимеры.The solid hydrocarbon polymer may, for example, be one or more of the following: polyethylene, polypropylene, polystyrene and the like.
Такого рода композиция может использоваться в вышеописанных газогенераторах, но этим ее использование не ограничивается. Композиция может использоваться везде, где требуется быстро или медленно горящий материал, как например для раскалывающих или разрушающих материалов.This kind of composition can be used in the above gas generators, but this is not limited to its use. The composition can be used wherever fast or slow burning material is required, such as for cracking or destructive materials.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Теперь изобретение будет описано при помощи примерных (не ограничивающих другие возможные реализации) реализаций со ссылками на приложенные чертежи, на которых:Now the invention will be described using exemplary (not limiting other possible implementations) implementations with reference to the attached drawings, in which:
- Фиг.1 содержит сечение газогенератора,- Figure 1 contains a cross section of a gas generator,
- На фиг.2 изображен альтернативный вариант реализации газогенератора,- Figure 2 shows an alternative embodiment of a gas generator,
- Фиг.3 и 4 подобны фиг.1, но на них изображены газогенераторы, состоящие из двух разделяемых частей,- Fig.3 and 4 are similar to Fig.1, but they depict gas generators consisting of two shared parts,
- Фиг.5 изображает схематически шпур, пробуренный в раскалываемом объекте, в шпуре находится газогенераторы из двух отдельных частей,- Figure 5 depicts schematically a hole drilled in a split object, in a hole there are gas generators of two separate parts,
- Фиг.6 схематически изображает раскалываемый объект,- Fig.6 schematically depicts a split object,
- Фиг.7. схематически изображает сечение воспламенительного устройства,- Fig.7. schematically depicts a cross section of an igniter device,
- Фиг.8 подобна фиг.7, воспламенительное устройство слегка изменено,- Fig. 8 is similar to Fig. 7, the ignition device is slightly modified,
- Фиг.9 содержит сечение простого газогенератора.- Figure 9 contains a cross section of a simple gas generator.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
При раскалывании скальных пород, например при постройке туннелей, шпуры 1 могут пробиваться как указано на фиг.6. В шпуры на некоторую глубину вставляется газогенератор 3. Давление газов, образующихся, когда газогенератор воспламенен, распределяется на стенки пробуренного шпура 1 при помощи жидкости 5, расположенной в шпуре между газогенератором и днищем шпура, причем наружный конец шпура заблокирован забойкой 7. В качестве жидкости можно использовать существенно несжимаемую жидкость типа воды. Если остаток шпура, предназначенный для забойки, имеет достаточную длину, например, около 1,5 м для шпура диаметром 32 мм (один с четвертью дюйма), забойка может быть изготовлена, например, из обыкновенного песка с диаметром зерна 0,5-2 мм, плотно забитого у наружного края шпура. Если длина шпура недостаточна, может быть дополнительно использована не показанная на рисунке деревянная затычка.When cracking rocks, for example, when building tunnels, holes 1 can break through as indicated in Fig.6. A
При загрузке жидкости 5 в пробуренные шпуры 1 могут возникать проблемы, в частности, когда шпуры существенно горизонтальны или направлены вверх от соответствующих наружных отверстий. К тому же в некоторых случаях такие существенно горизонтальные или направленные вверх шпуры могут иметь значительную длину, например 3-5 м, что делает загрузку жидкости еще более затруднительной.When loading the
Одним из путей решения этой проблемы является включение жидкости 5 в состав газогенератора 3. Тогда газогенератор «увеличивается» и включает в себя две части: первую часть 11, содержащую первую главную камеру или полость 12 и вторую часть 13, содержащую вторую главную камеру или полость 14, см. фиг.1 и 2.One way to solve this problem is to include the
В первой части 11 или в первой главной полости 12, размещен материал для горения, например в щадящем режиме. Первая часть может быть сконфигурирована существенным образом как описано в выше процитированном российском патенте 2211923 или в выше процитированном шведском патенте 0201972-7 и/или первая полость может быть сконструирована и/или заполнена материалом в соответствии с описанием в российских патентах 2153069 или 2152376 или она может быть построена как описано ниже. Как видно из рисунков, первая часть может содержать множество параллельных каналов 15, которые совместно образуют первую полость 12 и которые заполнены подходящим составом. Заполнитель может, например, включать в себя подходящий окислитель типа одного или нескольких хлоратов и/или перхлоратов щелочных и/или щелочноземельных металлов, например хлорат натрия NaClO3, и какой-либо горючий материал типа углеводородного соединения и/или подходящего полимера, например, углеводородный полимер такой как полиэтилен, полипропилен и/или полистирол. Также стенки 17, 19 каналов 15 могут при необходимости быть изготовлены из горючего материала. Каналы закрыты днищем 21 - у нижнего конца первой главной полости 12, и крышкой 23 - у верхнего конца первой главной полости. У верхней крышки, например в пространстве 25, закрытом верхней заглушкой 27, может находиться воспламенитель 29.In the
Каналы 15 могут быть образованы множеством трубок, расположенных рядом друг с другом, например, имеющих круговое сечение. Каналы могут также иметь многоугольную форму, квадратное прямоугольное сечение, образованное прямыми разделительными стенками, перпендикулярно ориентированными друг к другу, или форму сот, или форму гармошки или гофрированной фольги, вставленной внутрь внешней стенки 17, как это описано в вышепроцитированном шведском патенте 0201972-7.The channels 15 can be formed by a variety of tubes located next to each other, for example, having a circular cross section. The channels may also have a polygonal shape, a square rectangular section formed by straight dividing walls perpendicular to each other, or the shape of a honeycomb, or the shape of an accordion or corrugated foil inserted inside the
Вторая полость 14 во второй части 13 заполнена жидкостью 5, то есть жидкостью, которая как и выше указано может быть существенно несжимаемой жидкостью, например, водой. Таким образом, вторая часть является контейнером для жидкости 5 и может быть названа контейнерной частью, тогда как первая часть 11 является собственно газогенераторной частью. Стенки 30 второй части могут быть изготовлены из любого подходящего материала, который непроницаем для используемой жидкости и обладает достаточной механической прочностью, чтобы позволить работу со второй частью, в частности, загрузку его в шпур. Во второй части могут, например, использоваться, по крайней мере, частично пропитанная бумага, полимерный материал, такой как полиэтилен или резина, или металл типа алюминия. Вторая полость отделяется от первой полости 13 днищем 21 первой полости 12.The
Как показано на фиг.1, внешние стенки первой и второй полостей 12,14 могут быть образованы общей трубкой 17, которая, таким образом, может быть изготовлена из одного куска и/или из одного только материала. Эта трубка имеет днище 18, которое также образует днище или нижний конец второй полости. В другом варианте внешние стенки могут быть образованы трубчатой конструкцией, образованной первой трубчатой частью 17', перекрывающей первую полость 12 и второй трубчатой частью 17", которая является существенной частью внешней стенки второй полости 14. Эти две трубчатые части могут быть изготовлены из различающихся материалов, таким, например, образом, что стенки второй трубчатой части тоньше стенок первой трубчатой части. Таким образом, вторая трубчатая часть 17" может сворачиваться или скручиваться так, что может храниться без жидкости в сложенном или скрученном виде.As shown in figure 1, the outer walls of the first and
Размеры полостей 12, 14 определяются глубиной шпура 1 и прочностью разрушаемого материала. Например, размер полости 12 для гранита может быть установлен таким, чтобы в ней содержалось 90 г топлива на 1,5 м длины шпура 1 за забойкой 7 при диаметре шпура 32 мм.The dimensions of the
Материал днища 21 должен обеспечивать длительный контакт с используемым окислителем, можно, например, использовать полиэтилен, полипропилен, полистирол и т.п.The material of the bottom 21 should provide long-term contact with the oxidizing agent used; for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, and the like can be used.
Соответствующим образом, такие полимеры могут быть использованы в пенообразном виде, то есть пенополиэтилен, пенопропилен или пенополистирол, чтобы, в частности, снизить вес газогенератора 3. Днище должно герметично разделять первую и вторую полости, в частности не должно быть риска попадания жидкости из второй полости 14 в первую полость 12.Accordingly, such polymers can be used in a foamy form, that is, polyethylene foam, expanded polystyrene or expanded polystyrene, in particular, to reduce the weight of the
Первая часть 11 газогенератора 3 может быть оснащена следующим образом:The
1. Днище 21 располагается на высоте, требуемой объемом состава, которым заполняется первая полость 12.1. The bottom 21 is located at a height required by the volume of the composition, which is filled with the
2. Загружаются трубки, соты или гофры необходимой длины, стенки из которых показаны как 19.2. Tubes, honeycombs or corrugations of the required length are loaded, the walls of which are shown as 19.
3. В каналы 15 загружается требуемый в соответствии с вычислениями объем окислителя, а также, если требуется, горючая смесь.3. The channels 15 are loaded with the amount of oxidizer required in accordance with the calculations, as well as, if required, a combustible mixture.
4. Верхней крышкой 23 закрываются трубки, соты и т.п.4. The top cover 23 closes the tube, honeycomb, etc.
5. Устанавливается простая заглушка 27.5. Install a simple plug 27.
Когда конечный потребитель готовится использовать газогенератор 3, он может снять простую заглушку 27, и установить вместо нее другую заглушку, содержащую воспламенитель 29 или возможно отдельное воспламенительное устройство и затем опять установить простую заглушку. Затем, полная сборка, содержащая две части 11 и 13, при этом полость 14 заполнена жидкостью, вставляется, с использованием, например, деревянного шеста, не показанного на рисунках, в пробуренный шпур 1, до соприкосновения днища или внутренней части второй части с дном шпура, держа при этом электрические провода натянутыми. Если забойка использует в качестве заполнителя песок, то полная длина газогенератора, включая часть, заполненную жидкостью, должна определяться таким образом, что до поверхности скалы от верхней части газогенератора 3 должно оставаться по крайней мере 1,5 м свободного пространства. Наконец, в свободное пространство в соответствии с испытанной технологией забивается песок для забойки шпура 1. Могут, например, использоваться не показанные на рисунках бумажные трубки, заполненные песком длиной 0,25 м. Первая бумажная трубка вставляется так чтобы она вошла в контакт с уже установленным газогенератором 3, но без использования силы. Последующие бумажные трубки вставляются с силой, с использованием, например, деревянный шест, плотно прессуя песок до разрывания бумажных упаковок с целью образовать плотный контакт со стенками шпура 1. Если свободное пространство до открытого конца шпура 1 короче, песок также может использоваться, но шпур должен быть затем надежно закрыт, например, деревянной затычкой.When the final consumer prepares to use the
Также возможно, что газогенератор поставляется конечному пользователю без жидкости 5, заполняющей вторую часть 13. Тогда конечный пользователь перед активацией газогенератора (установкой воспламенителя 29) заполняет подходящим способом вторую полость 14 жидкостью, например водой.It is also possible that the gas generator is supplied to the end user without the liquid 5 filling the
Две части 11 и 13 газогенератора могут быть жестко соединены друг с другом, как это показано на фиг.1 и 2, или же они могут представлять собой раздельные части, которые в одной реализации газогенератора можно состыковывать и расстыковывать, как это видно на фиг.3 и 4, а в другой реализации представляют собой совершенно отдельные части. Как видно на фиг.3 и 4, вторая часть 13 может, в частности, иметь выступающую часть 33, которая может быть разъемно присоединена к днищу первой части 11, Выступающая часть может быть вставлена в принимающее углубление, которое может образоваться благодаря тому, что днище 21 первой части отстоит от нижнего края внешних стенок 17 первой части, см. фиг.3. В другом варианте вторая часть 13 может иметь свою собственную верхнюю заглушку 31, включающую выступающую часть 33, см. фиг.4. Принимающее углубление может также быть образовано благодаря тому факту, что вместо днища 21 используется нижняя крышка 21' в форме перевернутой чаши, см. также фиг.4. Выступающая часть 33 может, если требуется или при необходимости, быть прикреплена к принимающему углублению каким-либо подходящим способом, например путем использования сопряженных выступов и углублений соединяющих две части защелкиванием, или на резьбе; крепеж схематически обозначен жирными линиями 35.The two
Толщина верхней тарелкообразной части 37 выступающей части, которая, когда две части 11 и 13 соединены друг с другом, находится в контакте с днищем 21 или тарелкообразной частью 39 нижней крышки 21' может быть выбрана так, чтобы она не была слишком прочной или толстой, так что она может быть легко разбита давлением, образующимся, когда топливо в первой части воспламенено. Например, она может иметь толщину между 0,2 и 1,0 мм, в частности от 0,2 до 0,5 мм.The thickness of the upper plate-shaped
Газогенератор 3 может также включать в себя две отдельные части без каких либо специальных средств для их соединения между собой. Таким образом, как проиллюстрировано на фиг.5, где большой диаметр шпура 1, в шпур можно вставить один или несколько газогенераторов. Тогда сначала вставляется вторая часть 13 газогенератора, имеющая конструкцию закрытого куска шланга, заполненного, например, водой. Стенки шланга 17'” изготовлены из подходящего материала, имеющего достаточную механическую прочность, так что вторая часть может быть вставлена без повреждений. Материал стенок должен также быть, конечно, способен герметически содержать жидкость 5. Подходящими материалами являются, как и выше упомянуто, твердые углеводороды, например полимеры типа полиэтилена и резина. Толщина стенок может быть, например, от 150 до 200 мкм. Диаметр шланга выбирается с учетом диаметра шпура, например немного меньшим, чем диаметр шпура, для которого он предназначен. Как и выше, вторая часть 13 может быть «складной», так что она может храниться, без жидкости, в свернутом или скрученном виде.The
После того, как вторая часть 13 первого газогенератора 3 вставлена в шпур 1, так что она относительно плотно уперта в дно шпура, вставляется первая часть 11 того же самого газогенератора, так, что она в свою очередь относительно плотно упирается в наружный конец второй части. Этот конец и днище первой части, таким образом, упираются друг в друга. В случае, когда шпур относительно длинный или глубокий, может оказаться полезным использовать один или несколько дополнительных газогенераторов. В этом случае вторая часть 13 второго газогенератора вставляется в шпур так, что ее днище упирается или же находится в относительно надежном контакте с верхним концом первой части первого генератора. После этого вставляется вторая часть того же самого второго газогенератора. При необходимости в шпур таким же образом могут быть вставлены один или несколько газогенераторов 3. Наконец, верхний конец шпура 1 забивается песком. Песчаная забойка 7 может быть забита деревянной затычкой 41.After the
Длина песчаной забойки 7 должна быть, по меньшей мере, около 1,5 м, если не используется деревянная затычка, как это уже упоминалось выше. Длина каждой из вторых частей 13 может соответственно быть больше, чем песчаной забойки.The length of the sand block 7 should be at least about 1.5 m if a wooden plug is not used, as mentioned above. The length of each of the
Для воспламенения газогенераторных устройств 3 могут использоваться, например, не показанные на рисунке электрические провода, идущие от воспламенителей, находящихся в первых частях газогенератора к какому-либо внешнему управляющему устройству, не показанному на рисунке.To ignite the
Возможно также исключить отдельную внутреннюю часть с жидкостью, этот вариант отсутствует на иллюстрациях. В этом случае в шпур вставляется первая часть 11 газогенератора, затем вторая часть 13 второго газогенератора, первая часть второго газогенератора и т.д. Таким образом, между двумя первыми частями 11 всегда находится заполненная жидкостью часть 13.It is also possible to exclude a separate interior with liquid; this option is not shown in the illustrations. In this case, the
На фиг.7 схематически изображен разрез воспламенительного устройства 51, показанного как верхняя заглушка 27 фиг.1-4, и могущего быть использован как таковое. Воспламенительное устройство состоит из корпуса 53, включающего в себя крышку 55, которая может быть существенно плоской и также образовывать наружную поверхность газогенераторного устройства 3, показанного на фиг.1-4. От нижней поверхности крышки 55 выступают две цилиндрические гильзы, внешняя гильза 57 и внутренняя гильза 59. Эти две гильзы могут быть, например, расположены концентрически по отношению друг к другу. Внешняя поверхность внешней гильзы может быть цилиндрической, в частности иметь форму правильного цилиндра. Внутренняя поверхность ее может также быть цилиндрической, она может быть, как на иллюстрации, немного скошена, например, иметь форму усеченного конуса, так что внешняя гильза может иметь ширину около своего внутреннего открытого конца несколько меньше, чем ширина в том месте, где внешняя гильза соединяется с крышкой 55, то есть внешняя гильза может иметь форму, сужающуюся к своему открытому концу. Внутренняя гильза, которая вообще говоря может считаться удерживающим устройством или несущей конструкцией, ограничивает своей внутренней поверхностью пространство, в которое вставляется втулка или запал 61, соответствующий детонатору для активации обыкновенного взрывчатого вещества. Это пространство может быть цилиндрическим, например, иметь форму правильного цилиндра, относительно плотно сопрягающегося с запалом, внешняя поверхность которого сконфигурирована соответствующим образом так, что запал 61 может быть вставлен во внутреннее пространство и надежно там быть закреплен. В качестве другого варианта или совместно с вышеописанным, внутренне пространство внутренней гильзы 59 может быть сконфигурировано для удерживания за счет своей формы запала воспламенителя, путем защелкивания, с использованием подходящим образом сконструированного ободка или отбортовки, не показанных на рисунках, взаимодействующими с кольцевым углублением на поверхности запала. Внутренняя гильза 59 может также сужаться по направлению к своему открытому концу, при этом внешняя поверхность внутренней гильзы будет, например, иметь форму усеченного конуса, так что внутренняя гильза будет уже у своего открытого внутреннего конца, чем в области соединения с крышкой 55.Figure 7 schematically shows a section of the
Воспламенительное устройство 51 может быть сконструировано так, что внешняя гильза 57 выступает на некоторое расстояние от крышки 55, большее чем расстояние от крышки 51, на котором расположена оконечная или нижняя поверхность запала 61. Таким образом, расположенный внутри конец или внешняя поверхность внешней гильзы расположена в плоскости, перпендикулярной к оси воспламенительного устройства, которое находится на расстоянии 1 от параллельной плоскости, проходящей через свободную, внутреннюю оконечную поверхность запала 61. Когда воспламенительное устройство 51 располагается около воспламеняемого заряда 63, как например у ограничивающей заряд пластины 65, между поверхностью между поверхностью стенки или верхней крышки 65 и поверхностью нижнего конца запала 61 образуется расстояние 1. Поэтому у внутреннего свободного конца запала 61 имеется свободное пространство, а также свободное пространство имеется между внешней гильза 57 и запалом и в частности между внешней и внутренней гильзами 57 и 59. Эти свободные пространства образуют буферные пространства, защищающие запал 61.The
В запале 61 в свою очередь имеется внутреннее пространство или полость, заполненная воспламенительным составом 69. Запал, как показано на иллюстрации, может иметь относительно толстые стенки 71, окружающие воспламенительный состав, и относительно тонкое днище 73 у открытого внутреннего конца запала. Полость 67 может иметь относительно вытянутую форму и имеет таким образом продольное направление. Отношение длины полости к ее ширине или диаметру может быть, по меньшей мере, 1,5:1. Значение отношения длины к ширине или диаметру запала 61 не является (столь) критическим, но может быть, например, по меньшей мере 1:1.In the
Когда воспламенительное устройство активировано и воспламенительный состав 69 начинает гореть, очень быстро образуется факел (струя) 75 горящегоматериала, при этом горящий материал выбрасывается из внутреннего, свободного конца запала путем разрушения тонкого днища запала 61. Это позволяет использовать в воспламеняемом заряде 63 безопасные взрывчатые вещества или другой горючий материал в связи с высокой концентрацией физико-химической энергии в выброшенном факеле. Это может, в частности, предоставлять преимущества в горной и строительной промышленности, поскольку диаметры частей, где должны поджигаться заряды, не превышают 75 мм. То, что фактически образуется струя горящего материала, вызывается тем фактом, что воспламенительный состав 69 расположен в камере, толщина стенок которой значительно больше толщины днища. Промежуток между внешней гильзой 57 и внутренней гильзой 69 защищает внутреннюю оболочку и запала 61 от механических воздействий при работе с воспламенительным устройством 61.When the igniter device is activated and the
В реализации (газогенератора), изображенной на фиг.7, воспламенительное устройство, может, как показано, быть смонтировано на газогенераторе со стенками 77, заходящими внутрь внешней гильзы 57 с тугим прилеганием для закрепления воспламенительного устройства. Концы стенок газогенератора могут находиться в контакте с внутренней поверхностью крышки 55. Как вариант, стенки газогенератора могут быть расположены у внешней стороны внешней гильзы 57, как это показано на фиг.8 и фиг.1-4. Внутренний конец или пространство у конца внешней гильзы 57 может тогда находиться в контакте со стенкой или пластинкой 65, ограничивающей заряд. Пластинка 65, ограничивающая заряд 63, соответствует тогда пластинке 23 фиг.1-4.In the implementation (gas generator) shown in Fig. 7, the ignition device may, as shown, be mounted on the gas generator with
Верхняя поверхность запала 61, то есть предназначенная к контакту с крышкой 55, может как показано, быть сформирована так, чтобы позволить легко вставлять запал во внутреннее пространство несущей конструкции, то есть внутренней гильзы 59.The upper surface of the
В одном из примеров днище 73 запала 61 может иметь толщину от 0,3 до 0,7 мм, а толщина стенок может быть, по меньшей мере, 3, например от 3 до 5 мм. Диаметр и высота или длина запала могут быть примерно 15 мм. Расстояние l может быть по меньшей мере, например от 1 до 2 мм. Материал запала 61 должен выбираться так, чтобы он выдерживал длительный контакт с воспламенительным составом 69, и может, например, включать в себя полимер типа полиэтилена, полипропилена и полистирол, в частности полимер высокой плотности типа полиэтилена высокого давления (HP-DE).In one example, the bottom 73 of the
Через отверстие 79 в крышке 53 могут проходить не показанный на рисунке электрический провод, а также запальный шнур NONEL®, или любая другая система запуска, обладающая требуемыми характеристиками для активации нагреванием воспламенительного состава 69.An electric wire, not shown in the figure, as well as a NONEL® ignition cord, or any other starting system that has the required characteristics to activate the
Полости 67 множества запалов 61 могут быть заполнены одновременно воспламенительной смесью 69 путем помещения пустых запалов в отверстия на вибростенде (не показан) и нанесения определенного количества воспламенительной смеси на поверхность стенда при помощи, например, специальной лопаточки с использованием вибрации. Это обеспечивает равномерное и равное наполнение полостей запалов.
Горючий материал или заряд в первой части 11, то есть в газогенераторной части газогенераторного устройства 3, изображенного на фиг.1-4 может включать в себя специальную композицию, как будет описано ниже. Эта композиция может также быть использована в газогенераторах других типов и вообще использоваться для раскалывания и/или разрушения материалов и объектов.Combustible material or charge in the
Таким образом, состав для раскалывания и/или разрушения материалов и объектов, например, в щадящем режиме использован в газогенераторе 81, см. фиг.9. Состав состоит из, как описано выше, окислителя, обычно твердого, на основе одного или нескольких хлоратов и/или перхлоратов щелочных и/или щелочноземельных металлов, например, хлората натрия, и твердого углеводородного полимерного материала. Этот твердый материал, по меньшей мере, частично включен в материал стенок 83, 85 имеющих приемлемую форму для размещения в полостях 87 других компонентов композиции, такой формой может быть, например, множество трубок, «сотовая» структура с многоугольными ячейками, гофрированные ленты или листы или другие подобные формы. Кроме того, материал твердых стенок содержит, помимо углеводородного полимерного материала, энергетический компонент типа алюминия или металла с похожими характеристиками горения, например, магний. Твердый окислитель может быть представлен в более или менее зернистом виде и может, в частности, быть порошком, например с размером зерна от 10 до 100 мкм как описано в вышецитированном шведском патенте 0201972-7 и размешаться в полостях 87, образованных материалом твердых стенок 83 и 85. Эти полости имеют соответствующие размеры. Толщина стенок 83 и 85 выбирается в соответствии с плотностью окислителя. Диаметр гильз 57 может, например, быть выбран равным от 10 до 20-кратной толщины стенок. Внутренний диаметр полостей, если твердый материал стенок основан на полиэтилене может находиться, например, в промежутке от 2,5 до 7 мм, если толщина стенок находится в промежутке от 0,05 до 0,7 мм.Thus, the composition for cracking and / or destruction of materials and objects, for example, in a sparing mode is used in the
Оказывается, что, напротив, добавление порошка алюминия с состав композиции, например, смешанного с зернистым окислителем типа хлората натрия, может, тем же самым образом увеличить энергетику композиции, как это описано в выше процитированном шведском патенте, но это может также увеличить вероятность превращения дефлаграционного режима композиции в детонационный, связанный с присущими ему недостатками, см., например, обсуждение в цитированной шведском патенте 0201972-7. Такие недостатки могут включать в себя снижения объема годного блочного камня из-за повышения содержания трещин и расколов в полученных блоках, увеличения объема мелких осколков и увеличения дистанции разлета таких осколков при взрыве, что приводит к снижению безопасности работ, и к увеличению сейсмической нагрузки на окружающую среду, что является неизбежным результатом детонационного режима. Напротив, алюминий или подобный материал, вводится в состав твердого материала, например, в состав материала твердых стенок, например, в твердый углеводородный полимер или полимеры, что может быть произведено на стадии производства твердого материала стенок. Алюминий может быть, таким образом, включен в состав стенового материала 83, 85 трубок, «сот», гофра или пластинок или аналогичных емкостных структур или быть нанесен на них в один или несколько слоев внутри и/или на поверхности стенок. Добавленный материал будет все равно увеличивать скорость горения и, соответственно, скорость образования давления и энергетичность композиции пропорционально свой доле в ней.It turns out that, on the contrary, adding aluminum powder to the composition, for example, mixed with a granular oxidizing agent such as sodium chlorate, can in the same way increase the energy of the composition, as described in the Swedish patent cited above, but it can also increase the likelihood of deflagration conversion mode of composition in detonation, associated with its inherent disadvantages, see, for example, a discussion in the cited Swedish patent 0201972-7. Such disadvantages may include a decrease in the volume of suitable block stone due to an increase in the content of cracks and splits in the resulting blocks, an increase in the volume of small fragments and an increase in the separation distance of such fragments during an explosion, which reduces the safety of operations and increases the seismic load on the environment environment, which is the inevitable result of the detonation regime. On the contrary, aluminum or a similar material is introduced into the composition of the solid material, for example, the composition of the material of the solid walls, for example, the solid hydrocarbon polymer or polymers, which can be produced at the stage of production of the solid wall material. Aluminum can thus be included in the composition of the
Эксперимент, использующий бомбу постоянного объема показал, что линейная скорость горения при нормальных условиях состава, содержащего 1,5% вес. алюминия, включенного в материал стенок из твердого углеводородного материала в структурах, поддерживающих другие компоненты композиции, возросло в 3,5-5 раз по сравнению с составом, описанным в вышецитированном патенте Российской Федерации №2152376 без жидкого компонента. Рост энергетики был примерно 10-15%. Это привело к сокращению полного времени горения композиции с 0,3 с до 0,1 с. Другие эксперименты показали, что алюминий должен включаться в концентрации, по меньшей мере 1,0% вес. от общей массы состава.An experiment using a constant-volume bomb showed that the linear burning rate under normal conditions of a composition containing 1.5% weight. aluminum included in the wall material of a solid hydrocarbon material in structures supporting other components of the composition increased by 3.5-5 times compared with the composition described in the above patent of the Russian Federation No. 2152376 without a liquid component. Energy growth was approximately 10-15%. This led to a reduction in the total burning time of the composition from 0.3 s to 0.1 s. Other experiments have shown that aluminum should be included in a concentration of at least 1.0% by weight. from the total mass of the composition.
Далее, более высокая энергетика приводит к тому, что масса композиции для выполнения заданной работы, может быть снижена. Выбор определенной композиции, то есть процента добавленного в композицию материала, ускоряющего горение, типа алюминия, может быть произведен, если принимать во внимание данные, полученные при измерениях скоростей горения в нормальных условиях, а также в манометрической бомбе, имитирующей естественные условия, так как это описано в вышецитированном патенте Российской Федерации №2152376.Further, higher energy leads to the fact that the mass of the composition to perform a given work can be reduced. The choice of a specific composition, that is, the percentage of the material that accelerates combustion, such as aluminum, added to the composition, can be made if we take into account the data obtained by measuring the burning rates under normal conditions, as well as in a manometric bomb simulating natural conditions, since this described in the cited patent of the Russian Federation No. 2152376.
Эксперименты показали, что для получения заметного эффекта, материал, ускоряющий горение, должен быть использован в концентрации по меньшей мере 1,0% вес. от общей массы композиции. Кроме того, повышение концентрации материала, ускоряющего горение, до более чем 15% вес. от общей массы композиции не производит эффекта, поскольку, несмотря на возрастание температуры продуктов реакции, давление, создаваемое при сгорании состава может затем снижаться, поскольку объем конденсированной фазы, получающейся в результате реакции горения, увеличивается, а объем газообразной фазы, соответственно, уменьшается.The experiments showed that to obtain a noticeable effect, the material that accelerates combustion should be used in a concentration of at least 1.0% by weight. of the total weight of the composition. In addition, increasing the concentration of the material that accelerates combustion to more than 15% weight. of the total mass of the composition does not produce an effect, because, despite the increase in the temperature of the reaction products, the pressure created by the combustion of the composition can then decrease, since the volume of the condensed phase resulting from the combustion reaction increases, and the volume of the gaseous phase, respectively, decreases.
Эксперименты также показали, что концентрация твердого углеводородного полимерного материала, включая материал, ускоряющий горение, находится в пределах от 4 до 21% вес. и даже лучше в пределах от 7 до 14% вес. от общей массы композиции, в случае использования хлората натрия, когда твердый окислитель составлял основной остаток массы композиции.The experiments also showed that the concentration of solid hydrocarbon polymer material, including a material that accelerates combustion, is in the range from 4 to 21% by weight. and even better in the range of 7 to 14% weight. of the total weight of the composition, in the case of using sodium chlorate, when the solid oxidizing agent was the bulk of the composition.
Поскольку все компоненты композиции широкодоступны, ее изготовление весьма нетрудоемко. Все представленные композиции были протестированы в естественных условиях.Since all components of the composition are widely available, its manufacture is very easy. All compositions presented were tested in vivo.
Claims (12)
- газогенератор состоит из первой части, содержащей первую главную полость и второй части, содержащей вторую главную полость,
- окислитель и горючий состав или материал содержатся в первой части и, по меньшей мере, частично в первой главной полости,
- жидкость, например вода, содержится во второй главной полости, и
- первая и вторая главные полости отделены друг от друга днищем первой части, являющимся днищем первой главной полости.1. A gas generator for the destruction or splitting of natural and artificial objects, which, when placed in a hole and ignited to start a combustion reaction in it in a deflagration or non-detonation mode, produces gas and creates the appropriate pressure and contains an oxidizing agent and a combustible composition or material, characterized in that
- the gas generator consists of a first part containing a first main cavity and a second part containing a second main cavity,
- the oxidizing agent and the combustible composition or material are contained in the first part and at least partially in the first main cavity,
- a liquid, such as water, is contained in the second main cavity, and
- the first and second main cavities are separated from each other by the bottom of the first part, which is the bottom of the first main cavity.
- размещение, по крайней мере, одной части газогенератора в шпуре и
- воспламенение, по крайней мере, одной вышеупомянутой части газогенератора, заключающего в себе окислитель и горючий состав или материал с целью инициировать в газогенераторе реакцию горения в дефлаграционном или недетонационном режиме, сопровождающуюся выделением газов и созданием соответствующего давления,
отличающийся наличием дополнительного этапа, на котором в шпур вставляют, по крайней мере, один контейнер с несжимаемой жидкостью, например водой, так что шпур полностью заполнен, за исключением устья шпура, по крайней мере, одной из вышеупомянутых частей газогенератора и, по крайней мере, одним вышеупомянутым контейнером.10. A method of destroying or splitting natural and artificial objects, comprising the following steps:
- placing at least one part of the gas generator in the hole and
- ignition of at least one of the aforementioned parts of the gas generator, comprising an oxidizing agent and a combustible composition or material in order to initiate a combustion reaction in the gas generator in a deflagration or non-detonation mode, accompanied by gas evolution and the creation of the corresponding pressure,
characterized by the presence of an additional step in which at least one container with an incompressible liquid, for example water, is inserted into the hole, so that the hole is completely filled, with the exception of the mouth of the hole, at least one of the aforementioned parts of the gas generator and at least one of the aforementioned containers.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0801781A SE0801781L (en) | 2008-08-11 | 2008-08-11 | A composition for cleavage of rocks, boulders and for the breaking of natural and artificial objects in a gentle manner |
SE0801781-6 | 2008-08-11 | ||
SE0900022-5 | 2009-01-09 | ||
SE0900022A SE534177C2 (en) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | Gas generator for cleavage and decomposition of materials |
SE0900044A SE533601C2 (en) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | The primer |
SE0900044-9 | 2009-01-16 | ||
PCT/SE2009/000376 WO2010019085A1 (en) | 2008-08-11 | 2009-08-11 | Gas generator for splitting and destructing materials, ignition unit and composition for use in gas generators for splitting and destructing materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011109144A RU2011109144A (en) | 2012-09-20 |
RU2498064C2 true RU2498064C2 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=41669076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109144/03A RU2498064C2 (en) | 2008-08-11 | 2009-08-11 | Gas generator for destruction or cracking of natural and artificial objects, and method of destruction or cracking of natural and artificial objects |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110198913A1 (en) |
EP (1) | EP2326796A4 (en) |
RU (1) | RU2498064C2 (en) |
WO (1) | WO2010019085A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2633606C1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Глобал Майнинг Эксплозив - Раша" | Blast-hole pressure gas generator, cartridge for manufacturing blast-hole pressure gas generator (versions), device for filling cartridge with fuel, method for manufacturing blast hole pressure gas generator immediately before use and method for loading gas generator into blast hole (versions) |
RU215769U1 (en) * | 2022-07-29 | 2022-12-26 | Радик Вягысович Хайруллин | Starting device for blast hole gas generator |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8241443B1 (en) * | 2008-07-31 | 2012-08-14 | Lockheed Martin Corporation | Electrically initiated security device and system incorporating same |
CN102003184B (en) * | 2010-08-31 | 2013-01-23 | 方莹 | Machine-borne splitting system and position regulating device thereof |
CN106705765A (en) * | 2016-12-27 | 2017-05-24 | 河北星云航天设备科技有限公司 | Gasifier used for disposable gas rock breaking device |
CN109813184B (en) * | 2019-03-28 | 2022-11-22 | 三明科飞产气新材料股份有限公司 | Rock breaking gas generator and gas generating agent rock breaking method |
CN110260721A (en) * | 2019-07-06 | 2019-09-20 | 中铁二十五局集团第五工程有限公司 | Marl stratum high pressure pneumatic component method within the scope of railway protective |
CN114017028B (en) * | 2021-10-25 | 2023-09-15 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | Rock stratum splitting equipment and roof rock stratum splitting method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU981604A1 (en) * | 1980-06-17 | 1982-12-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Apparatus for directional breaking of rock |
RU2026987C1 (en) * | 1992-03-24 | 1995-01-20 | Владимир Георгиевич Лабейш | Method for performance of drilling and blasting operations |
RU2134782C1 (en) * | 1998-11-13 | 1999-08-20 | Пажуков Владимир Николаевич | Drilling-and-blasting charge |
RU2152376C1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-07-10 | Кирсанов Олег Николаевич | Composition for blasthole drilling |
RU2153069C1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-07-20 | Кирсанов Олег Николаевич | Method of destructing natural and artificial objects |
RU2211923C1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-10 | Кирсанов Олег Николаевич | Gas generator for drilling and blasting jobs |
SE523163C2 (en) * | 2002-06-24 | 2004-03-30 | Milana O Kirsanova Rindehed | Method and apparatus for breaking apart objects |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3226928A (en) * | 1962-01-24 | 1966-01-04 | Hexcel Products Inc | Honeycomb rocket propellant grain |
US3254715A (en) * | 1962-07-12 | 1966-06-07 | Gulf Research Development Co | Process for consolidating incompetent subsurface formations |
US3496870A (en) * | 1967-05-23 | 1970-02-24 | Us Navy | Spiral burning propellant charge |
CA1055308A (en) * | 1975-02-26 | 1979-05-29 | Oscar A. Johnsen | Directional blasting tube having an air cushion |
JP2002541424A (en) * | 1999-03-31 | 2002-12-03 | ロックテック リミテッド | Cartridge and related loading system |
WO2002090874A1 (en) * | 2001-05-09 | 2002-11-14 | Rocktek Limited | Cartridge |
-
2009
- 2009-08-11 WO PCT/SE2009/000376 patent/WO2010019085A1/en active Application Filing
- 2009-08-11 RU RU2011109144/03A patent/RU2498064C2/en not_active IP Right Cessation
- 2009-08-11 EP EP09806911.5A patent/EP2326796A4/en not_active Withdrawn
- 2009-08-11 US US13/058,299 patent/US20110198913A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU981604A1 (en) * | 1980-06-17 | 1982-12-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Apparatus for directional breaking of rock |
RU2026987C1 (en) * | 1992-03-24 | 1995-01-20 | Владимир Георгиевич Лабейш | Method for performance of drilling and blasting operations |
RU2153069C1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-07-20 | Кирсанов Олег Николаевич | Method of destructing natural and artificial objects |
RU2134782C1 (en) * | 1998-11-13 | 1999-08-20 | Пажуков Владимир Николаевич | Drilling-and-blasting charge |
RU2152376C1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-07-10 | Кирсанов Олег Николаевич | Composition for blasthole drilling |
RU2211923C1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-10 | Кирсанов Олег Николаевич | Gas generator for drilling and blasting jobs |
SE523163C2 (en) * | 2002-06-24 | 2004-03-30 | Milana O Kirsanova Rindehed | Method and apparatus for breaking apart objects |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2633606C1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-10-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Глобал Майнинг Эксплозив - Раша" | Blast-hole pressure gas generator, cartridge for manufacturing blast-hole pressure gas generator (versions), device for filling cartridge with fuel, method for manufacturing blast hole pressure gas generator immediately before use and method for loading gas generator into blast hole (versions) |
RU215769U1 (en) * | 2022-07-29 | 2022-12-26 | Радик Вягысович Хайруллин | Starting device for blast hole gas generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010019085A1 (en) | 2010-02-18 |
WO2010019085A8 (en) | 2011-03-31 |
RU2011109144A (en) | 2012-09-20 |
EP2326796A4 (en) | 2014-01-08 |
US20110198913A1 (en) | 2011-08-18 |
EP2326796A1 (en) | 2011-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2498064C2 (en) | Gas generator for destruction or cracking of natural and artificial objects, and method of destruction or cracking of natural and artificial objects | |
CN108086966B (en) | Safe type high energy gas fracturing unit | |
RU2540677C2 (en) | Stick for rock breaking and battery cup primer | |
US8201500B2 (en) | Powder charged rock cracker cartridge | |
CN104897011B (en) | A kind of non-priming hole-by-hole initiation earth's surface detonator and installation thereof and using method | |
CN114396836B (en) | Rock breaking blasting cartridge based on multiphase detonation | |
RU2402745C1 (en) | Method for destruction of solid rocks or concrete (versions) | |
RU2633606C1 (en) | Blast-hole pressure gas generator, cartridge for manufacturing blast-hole pressure gas generator (versions), device for filling cartridge with fuel, method for manufacturing blast hole pressure gas generator immediately before use and method for loading gas generator into blast hole (versions) | |
CA3031356A1 (en) | A method of and a cartridge for disarming an unexploded blasting charge in a drill hole | |
CA1331935C (en) | Multi-directional initiator for explosives | |
RU2153069C1 (en) | Method of destructing natural and artificial objects | |
RU2262069C1 (en) | Explosive charge and method for conducting of blasting | |
RU2422637C1 (en) | Hard rock or concrete destructing device | |
RU2211923C1 (en) | Gas generator for drilling and blasting jobs | |
RU2422636C1 (en) | Hard rock or concrete destructing device | |
AU2014203265B2 (en) | Improved low energy breaking agent | |
RU2814403C1 (en) | Intermediate detonator | |
US20210355796A1 (en) | Propellant container for a perforating gun | |
RU2338062C1 (en) | Device for treatment of bottom hole zone of oil and gas well | |
AU2008202291A1 (en) | Improved Low Energy Breaking Agent | |
RU2211924C1 (en) | Combustible reagent of gas generator for drilling and blasting operations | |
SE523163C2 (en) | Method and apparatus for breaking apart objects | |
Contestabile et al. | Reaction propagation between fireworks shells and compositions confined in steel pipes | |
USRE5621E (en) | Improvement in methods of exploding nitro-glvcerine | |
RU2477791C1 (en) | Gas generator for directed rock destruction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130523 |