SE446224B

SE446224B - Method and device for producing propellant charges in cartridges

Info

Publication number: SE446224B
Application number: SE8500118A
Authority: SE
Inventors: U Melhus; N-G Bjorkqvist; M Olsson; L-E Bjorn; D Taylor
Original assignee: Bofors Ab
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1986-08-18
Also published as: SE8500118L; SE8500118D0

Abstract

This invention is a method and a device for producing cartridge-housed propellant charges comprising gunpowder granules that are compressed in a cartridge case (4) designed for this purpose in an amount greater than that which would fit loosely. The invention is distinguished by the gunpowder being compacted in the cartridge case at an increased temperature.The device used for this purpose comprises, among other things, a plunger (6) with which the gunpowder is compacted and which is equipped with a front section that has a conic tip (7).<IMAGE>

Description

8500118-a 2 I' vårt eget svenska patent 84 009247-0 beskrivs ett sätt och en anordning för framställning av patronerade drivladdningar med höga laddvikter genom kompaktering av krutet direkt i hylsan. 8500118-a 2 In our own Swedish patent 84 009247-0 a method and a device for the production of cartridge propellant charges with high charge weights by compacting the powder directly in the sleeve is described.

Hela krutmängden pressas därvid ned i den invändigt med ett frik- tionsnedsättande medel behandlade hylsan. Hylsan stöttas därvid av ett hylsstöd eller matris på samma sätt som av patronläget i den artilleripjäs som hylsan är avsedd för. I hylsstödet finns vidare en förkammare eller kompressionsutrymme som rymmer de delar av den aktuella krutmängden som i icke kompakterat skick inte får plats i hylsan. Kompressionsutrymmet som är utformad som en direkt fortsättning på hylshalsens mynning, är även den invändigt behandlad med ett friktionsnedsättande medel. I kom- pressionsutrymmet är vidare en förskjutbar plunge anordnad med vilken allt krut kan pressas ned i hylsan i ett enda slag. Genom att på ovan antytt sätt belägga de ytor längs vilka krutet för- skjutes med ett friktionsnedsättande medel undviker vi att krut- kornen pulvriseras längs nämnda ytor då det kompakteras och pres- sas ned i hylsan. En blandning av pulvriserat och kornat krut ger upphov till en ojämn förbränning vilket i sin tur kan ge upphov till riskabla pendeltryck. För att vidare undvika att plungen själv pulvriserar de närmast densamma belägna krutkornen har vi _i nämnda patentansökan vidare föreslagit att man skall använda en plunge med en elastiskt deformerbar främre del.The entire amount of gunpowder is then pressed down into the sleeve, which is internally treated with a friction-reducing agent. The sleeve is then supported by a sleeve support or matrix in the same way as by the cartridge position in the artillery piece for which the sleeve is intended. The sleeve support also has an atrium or compression space that holds the parts of the actual amount of powder that do not fit in the sleeve in an uncomplicated condition. The compression space, which is designed as a direct continuation of the mouth of the sleeve neck, is also internally treated with a friction reducing agent. In the compression space, a displaceable plunge is further arranged with which all gunpowder can be pressed into the sleeve in a single stroke. By coating the surfaces along which the powder is displaced with a friction-reducing agent in the manner indicated above, we avoid that the powder grains are pulverized along said surfaces when it is compacted and pressed into the sleeve. A mixture of powdered and granular powder gives rise to uneven combustion, which in turn can give rise to risky pendulum pressures. In order to further avoid that the plunger itself pulverizes the powder grains nearest to it, we have in the said patent application further proposed that a plunger with an elastically deformable front part should be used.

Nu har vi emellertid funnit att man får ett ännu bättre resultat om man kompakterar krutet vid en relativ rumstemperatur förhöjd temperatur och såväl hylsa som hylsstöd, plunge och eventuell centrumpinne.eller dorn som skall ge plats för en tändskruv kan då gärna vara något varmare än själva krutet. Ett krut som värmts till ca 70°C och som kompakteras i en 90°C varm hylsa kräver så- lunda högst hälften av den kompakteringskraft som behövs för ett 20?C krut kompakterat i en hylsa av rumstemperatur. Naturligtvis kan inga temperaturer i närheten av krutets s k förpuffingstempe- ratur, där det självantänder, komma ifråga och inte heller får temperaturen bli så hög att i krutet ingående stabilisatorer förbrukas. Vi har sålunda kunnat konstatera att kruttemperaturer på mellan 20-90°C”är lämpliga för kompaktering av kornat krut medan omgivande delar såsom hylsa, hylsstöd, plunge och eventuell centrumpinne ej bör ha en temperatur över 100°C. 'Även vid varmkompaktering behåller de enskilda krutkornen sin karaktär av fria korn men de deformeras lättare och anpassar sig 3 8500118-8 på så sätt till varandra vilket underlättar en höjning av kompakteringsgraden. Det har även visat sig att varmkompak- terat krut får en bättre sammanhållning och mindre tendens till sprickbildningar.Now, however, we have found that you get an even better result if you compact the gunpowder at a relative room temperature elevated temperature and both sleeve and sleeve support, plunge and any center pin. Or mandrel that should make room for a spark plug can then be slightly warmer than themselves powder. A gunpowder heated to about 70 ° C and compacted in a 90 ° C hot sleeve thus requires no more than half of the compaction force required for a 20 ° C gun compacted in a sleeve of room temperature. Of course, no temperatures in the vicinity of the gunpowder's so-called puffing temperature, where it ignites spontaneously, can be considered, nor must the temperature be so high that the stabilizers included in the gunpowder are consumed. We have thus been able to state that gunpowder temperatures of between 20-90 ° C ”are suitable for compacting granular gunpowder, while surrounding parts such as sleeve, sleeve support, plunge and any center pin should not have a temperature above 100 ° C. Even in hot compaction, the individual powder grains retain their character of free grains, but they deform more easily and adapt to each other in this way, which facilitates an increase in the degree of compaction. It has also been shown that hot-compacted gunpowder has better cohesion and less tendency to crack.

Eftersom krut och speciellt då s k NC-krut (nitrocellulosakrut eller enkelbaskrut) är hygroskopiskt måste_såväl uppvärmningen som kompakteringen och det kompakterade krutets avsvalning ske i en konditionerad eller sluten atmosfär. Detta innebär natur- ligtvis vissa komplikationer men inga oöverstigliga problem.Since gunpowder and especially so-called NC gunpowder (nitrocellulose gunpowder or single-base gunpowder) are hygroscopic, both the heating and the compaction and the cooling of the compacted gunpowder must take place in a conditioned or closed atmosphere. This of course means some complications but no insurmountable problems.

Genom att det uppvärmda krutet är väsentligt lättare att kompri- mera tycks belaäﬂungen på de närmast dornen belägna krutkornen bli så pass mycket lägre att komprimeringen åtminstone i vissa fall kan genomföras med en hård plunge av icke deformerbart ma- terial. Däremot har det visat sig att komprimeringen av såväl rumstempererat som uppvärmt krut går lättare och med ytterligare minimerad risk för pulvrisering av krutkornen om plungen förses med en mot krutet vänd konisk spets gärna med avrundad topp.Because the heated gunpowder is significantly easier to compress, the load on the gunpowder grains located closest to the mandrel seems to be so much lower that the compaction can be carried out at least in some cases with a hard plunge of non-deformable material. On the other hand, it has been found that the compaction of both room temperature and heated gunpowder is easier and with further minimized risk of pulverization of the powder grains if the plunger is provided with a conical tip facing the gunpowder, preferably with a rounded top.

Några exakta gränsvärden på vinkeln ifråga finns inte men en plunge med en toppvinkel på 300 torde bli allt för spetsig och i allt för hög grad påverka krutkornen i riktning mot kompres- sionskammarens väggar i stället för i riktning mot hylsan medan en toppvinkel på ca 1600 kan förväntas fungera ungefär som en plunge med plan frontyta. Utmärkta resultat erhålles däremot med en plunge med 900 toppvinkel.There are no exact limits on the angle in question, but a plunge with a top angle of 300 should be too pointed and too much affect the powder grains in the direction of the walls of the compression chamber instead of in the direction of the sleeve, while a top angle of about 1600 can is expected to function much like a plunge with a flat front surface. Excellent results are obtained with a plunge with 900 top angles.

För att få en likformig övertändning av även relativt hårt kompak- terade krut krävs speciella tändningsarrangemang t ex i form av en lång s k tändskruv som sträcker sig centralt längs åtminstone huvuddelen av laddningens längd och som tänder längs hela sin längd.In order to obtain a uniform over-ignition of even relatively hard-compacted gunpowder, special ignition arrangements are required, for example in the form of a long so-called ignition screw which extends centrally along at least the main part of the length of the charge and which ignites along its entire length.

En annan metod som visat sig ge en förvånansvärt jämn övertändninq är att kompaktera krutet omkring en i hylsan instickande i dess tändskruvsfäste inskruvad centrumpinne som avlägsnas efter det att kompakteringen slutförts varefter det utrymme som centrumpin- nen lämnar efter sig då den skruvas ur tändskruvfästet och av- lägsnas bakåt ur hylsan fylls med löst liggande krut som i sin tur tänds med en konventionell kort tändskruv. ssooHs-a ”Ås Uppfinningen har definierats i de efterföljande patentkraven.Another method which has been found to give a surprisingly even over-ignition is to compact the gunpowder around a center pin screwed into the sleeve inserted into its spark plug bracket which is removed after the compaction is completed leaving the space the center pin leaves behind as it is unscrewed and unscrewed. is removed backwards from the sleeve and is filled with loose gunpowder which in turn is ignited with a conventional short ignition screw. ssooHs-a ”Ås The invention is defined in the appended claims.

Av bifogade figurer visar figur 1 ett längdsnitt genom den för kompaktering av krutet använda anordningen medan figur 2 visar .ett längdsnitt genom den färdigladdade hylsan.Of the accompanying figures, Figure 1 shows a longitudinal section through the device used for compacting the gunpowder, while Figure 2 shows a longitudinal section through the pre-charged sleeve.

Den på figur 1 visade anordningen består av ett kompakterings- ¿stöd 1 försett med ett k0mPakteriH9SutrYHme 2, ett hylsläge 3, en däri monterad hylsa 4, ett stopp eller bakstycke 5 samt en i kompakteringsutrymme 2 förskjutbar dorn eller plunge 6a för- sedd med en konisk spets 7a i detta fall med en toppvinkel av 900. Den koniska spetsen kan bestå av ett fast eller elastiskt deformerbart ej allt för mjukt material. Hylsan 4 är försedd med en bottengänga 8 för iskruvning av en tändskruv 9e (fig 2).The device shown in figure 1 consists of a compaction support 1 provided with a compaction h9SutrYHme 2, a sleeve position 3, a sleeve 4 mounted therein, a stop or back piece 5 and a mandrel or plunger 6a displaceable in compaction space 2 provided with a conical tip 7a in this case with a top angle of 900. The conical tip may consist of a solid or elastically deformable not too soft material. The sleeve 4 is provided with a bottom thread 8 for screwing in an ignition screw 9e (Fig. 2).

Fíg 1 visar en centrumpinne 9a iskruvad i bottengängan 8.Fig. 1 shows a center pin 9a screwed into the bottom thread 8.

Figur 1 visar hylsan 4 och kompakteringsutrymmet 2 helt fyllt med löst liggande krut. Såväl kompakteringsutrymmet som hylsans insida och gärna även centrumpinnens 9 utsida har belagts med ett friktionsnedsättande medel. Genom att driva ned plungen 6-7 från dess startläge A till dess stoppläge B tvingas allt krut ned i hylsan 4. Plungens koniska front sänker presstrycket och garanterar en fullgod packning av krutkornen främst i den del av laddningen som ligger närmast kolvhalsen.Figure 1 shows the sleeve 4 and the compaction space 2 completely filled with loose gunpowder. Both the compaction space and the inside of the sleeve and preferably also the outside of the center pin 9 have been coated with a friction-reducing agent. By pushing down the plunger 6-7 from its starting position A to its stopping position B, all gunpowder is forced into the sleeve 4. The conical front of the plunger lowers the press pressure and guarantees a satisfactory packing of the powder grains mainly in the part of the charge closest to the piston neck.

Fig 2 visar den färdiga patronen med det kompakterade krutet 11b; I hylshalsen har en projektil P monterats. Denna når ungefär lika långt ned i hylshalsen som plungen 6-7 i dess nedersta läge. Däre- -mot uppfyller plungen en något minåre volym varför en sista kom- pression av krutet kan ske med projektilen då denna pressas in på plats. Centrumpinnen 9a har avlägsnats och det utrymme S°m den lämnar efter sig i det kompakterade krutet har fyllts med löst liggande tändkrut T och en kort tändskruv 9 e monterats i botten- gängan 8.Fig. 2 shows the finished cartridge with the compacted gunpowder 11b; A projectile P has been mounted in the sleeve neck. This reaches about as far down in the sleeve neck as the plunger 6-7 in its lowest position. On the other hand, the plunger fills a slightly smaller volume, which is why a final compression of the powder can take place with the projectile as it is pressed into place. The center pin 9a has been removed and the space it leaves behind in the compacted gunpowder has been filled with loose ignition gun T and a short igniter screw 9e is mounted in the bottom thread 8.

Claims

e .. 5 8500118-8 PATENT REQUIREMENTS

1. A method of producing cartridge propellant charges with high charge weights by compressing more propellant in the cartridge case than it holds from loose powder grains known at a temperature exceeding room temperature. from the fact that the powder grains are pressed down into the cartridge case

2. A method according to claim 1, characterized in that the powder grains are pressed into the cartridge case in one step at a temperature not exceeding 90 ° C.

3. A method according to claim 2, characterized in that the powder grains are pressed into the cartridge sleeve by means of a plunger / wherein the plunger cartridge sleeve and other parts with which the powder comes into direct contact during compression are kept at a higher temperature than the powder but not above 100 ° C.

4. A method according to claim 3, characterized in that the cartridge case inner and other parts with which the powder comes into direct * contact during compression are coated with a friction reducing agent before the powder is applied.

5. 75. A method according to claim 4, characterized in that the compression of the gunpowder is carried out by means of a plunger displaceable down into the neck of the cartridge case provided with a conically pointed front end facing the gunpowder.

6. A method according to claim 5, characterized in that the heating of the powder to compression temperature, the compression of the powder and all handling thereof until it has cooled back to room temperature is carried out in a conditioned atmosphere with a pre-selected moisture with respect to the powder and current temperature. - slippery. or in closed vessels which are handled in such a way that the moisture content of the powder does not change. 8500118-s 6?

Apparatus for producing cartridge propellant charges according to the method of claim 6 comprising a sleeve support (1) provided with a sleeve position (3) capable of receiving the cartridge sleeve (4) to be filled with compacted propellant, and a compaction space arranged outside the sleeve position (3) which is connected to and centered with the neck orifice of a cartridge sleeve (4) mounted in the sleeve position and in which a displaceable plunger (6) which can be displaced down into the sleeve neck is arranged, characterized in that this plunge (6) has a conical tip facing towards the compaction space.

Device according to claim 7, characterized in that the entire device is inserted in a closed space in which a Vi-conditioned atmosphere with a given temperature and moisture content can be maintained.

Device according to claim 8, characterized in that the front part of the plunger (6) is made of an elastically deformable material.