SE457380B - Foerdroejningsspraengkapsel med foerdroejningsmedel - Google Patents

Description

457 380 2 egenskaper, att de mäste kunna beredas enkelt och tillverkas billigt och att de måste vara anpassbara för användning i ett stort omrâde av fördröjningsenheter inom gränserna för det i en vanlig sprängkapselshylsa tillgängliga utrymmet.

De talrika kända fördröjningsmedlen har fått varierande fram- gäng i praktisk användning. Ett ofta använt oxídationsmedel, nämligen bariumkromat, har befunnits vara«karcinogent, var- för speciella försiktighetsåtgärder erfordras vid dess an- vändning. Andra medel har mycket höga förhränningshastíg- heter, varför det är svårt att ínförliva dem i fördröjnings- sprängkapslar med korta fördröjníngstider. Som följd därav uppträder variationer i fördröjningstiderna inom grupper av sprängkapslar, som är avsedda att vara lika. Liknande svårig- heter erfars med medel, som har lag förbränningshastighet.

Det har nu befunnits, att åtminstone de flesta olägenheterna med kända pyrotekniska fördröjningsmedel kan undanröjas medelst en brännbar massa innehållande 55 - 80 vikt-% tennoxid och 20 - H5 vikt-% kisel.

Uppfinningen förklaras närmare i samband med den bi- fogade ritningen.

Figur 1 visar en icke elektrisk fördröjningsspräng- kapsel.

Figur 2 visar en elektrisk fördröjníngssprängkapsel med en fördröjare enligt uppfinningen.

I figur 1 visas en vid undre änden sluten metall- hylsa med en däri ingjuten eller inpressad bottenladdning av sprängämne 2. En primerladdning 3 av värmekänsligt spräng- ämne är anbragt därovan. En fördröjníngssats av sammansätt- ning enligt uppfinningen visas vid 4 insatt i ett draget blyrör eller en bärare 5. Ovan fördröjningssatsen H finns en tändsats B i en bärare 7. Ovanför tändsatsen 6 finns änden av ett stycke insatt energifattig detonerande stubin 8 inne- hållande en sprängämneskärna 9. Den detonerande stubinen 8 hålles centralt fast i hylsan 1 medelst en förslutningspropp och en prägling 11. När den detonerande stubinen 8 tänds vid sin icke visade bortre ände, tänder värmen och flamman tändsatsen 6, som i sin tur tänder fördröjningssatsen H. 457 380 3 Denna förbrinner och bringar primern 3 och bottenladdníngen 2 att detonera.

I fig. 2 visas en vid undre änden sluten metall- hylsa 20 innehållande en bottenladdning 21 av sprängämne.

En primerladdning 22 är intryckt i laddningens 21 översida.

Ovanför laddning 21 och primern 22 och i kontakt därmed finns en fördröjningssats 23 innesluten i ett sänksmitt och draget Ett stycke ovanför fördröjnings- innehållande en tändsats blyrör eller bärare 2%. satsen 23 finns en plastbägare 25 26, t.ex. en blandning av mönja och bor. Hylsans 20 övre ände sluts av en propp 27, varigenom gär ledningstràdar 28 förenade vid undre ändarna av en motstàndstràd 29, som är inbäddad i tändsatsen 28. När ström tillförs tråden 29 genom ledningar 28, tänds satsen 26. Flamman från tändsatsen 26 tänder fördröjningssatsen 23, som i sin tur tänder primern 22 och sprängämnet 21.

Uppfinningen belyses av följande exempel och tabel- ler, som återger praktiska försök. Med "del" och "procent" avses viktdcl och viktprocent.

Exempel 1 - 6 Ett antal fördröjningsmedel framställdes genom in- tim sammanblandning av tennoxid och pulvriserad kisel i olika proportioner.- Tennoxidens specifika area var 1,76 m2/g, och kiselns specifika area var 8,k0 m2/g. Blandning- arna framställdes.genom kraftig mekanisk omrörning av in- gredienserna i uppslamningsform med vatten som vätskeformig bärare. Efter omblandningen filtrerades uppslamningen i vakuum, och den bildade filterkakan torkades och siktades till ett något så när lättrörligt pulver. Fördröjningsele- ment framställdes genom laddning av blyrör med dessa massor, dragning av dessa rör genom en serie dragskivor till en slutlig diameter av ca 6,5 mm och kapning av den bildade staven till 25,H mm långa element. Fördröjningstiderna hos dessa element efter montering i icke elektriska spräng- kapslar tända med stötvàgsledare av märket NONEL (reg. vm) mättes. Data för fördröjningstiderna anges i tabell I, och massornas känslighet för friktion, slag och elektrostatisk urladdning anges i tabell II. 457 380 Ä Tabell I Massa Fördröjnings- Antal avfyrade Förh. tenn- elementets sprängkapslar Exempel oxid till längd kísel mm 1 80:20 25,4 20 2 75:25 25,4 20 3 70:30 25,4 20 H 65:35 25,4 20 s sozuo 25,1: 20 6 55:45 25,9 20 Tabell I forts.

Fördröjningstid 1) (ms) Exempel Medelv. Min. Max. Spridning Variations- koefficient % 1 1101 1091 1119 28 0,68 2 0862 848 873 25 0,65 3 767 759 796 27 1,29 H 835 825 849 24 0,88 1522 1069 15U6 77 1,38 6 1998 1934 2096 162 2,27 Noter: 1) Varje sprängkapsel innehöll ett 12,7 mm långt tändelement'av mönja och kisel. De angivna för- dröjningstiderna inbegriper tändelementets bidrag till fördröjningstider, nominellt 60 - 70 ms. 2) Fördröjningstidens variationskoefficient är för- dröjningstídens standardavvikelse uttryckt i pro- cent av medelfördröjningtíden. 4s7_3so Tabell II Massa Slag 1) Förh. tennoxid till kisel Min. tändhöjd (cm) 80:20 > 139,1 75:25 > 139,7 70:30 > 139,7 65:35 > 139,7 60:40 > 139,7 Tabell II forts.

Friktion 2) Elektrostatisk urladdning 3) Min. tändhöjd Min. tändenergi~ (cm) (mJ) > 83,8 72,9 > 83,8 10,3 > 83,8 28,5 > 83,8 11n,o > 83,8 137,9 Noter: 1) Vid slagprovning är fallhammarens (stål) massa ,0 kg. Proven undersöks i bägare av koppar/zink (9/10). 2) Vid friktionsprovning är massan av torpeden (mod aluminiumhuvud) 2,898 kg. Proven undersöks på aluminíumblock. 3) Urladdníng från 570 pP kondensator.

Exemgel 7 - 8 Sambandet mellan medelfördröjningstiden ooh fördröj- níngsclemcntets längd bestämdes för två av de i exemplen 1 - 6 angivna massorna, nämligen blandningar med oxidationsmedel @ch'bvünulc i proportionerna 75:25 och 65:35. Även dessa prov- ningar gjordes i icke elektriska sprängkapslar tända med NONEL. Resultaten anges i tabell III. 4s7~zs0 L I 6 Tabell III Sammansättning Exempel Förh. tenngxid Fördröjnings- Antal avfyrade till kisel elementets sprängkapslar längd (L) 7 ) 6,35 20 75:25 ) 12,7 20 ) 25,4 20 8 ) 6,35 20 65,35 ) 12,7 10 ) 25,4 2 20 Tabell III forts.

Fördr.-tid* (millisekunder) Exempel Medelv. Min. Max. Sprid- 'Variations- Relation nollan ning koefficient fördr.-tid (T) (%) och fördr.-elc- mentets längd (L) 7 266 259 275 16 1,70 (ïKns)= 31,4 L + 452 444 460 16 (s1,0nn numre- ssz 848 073 25 (larionskoeff. . <0,Q997> 0 200 240 272 27 2,52 (T(ms)= 30,0 L + 440 436 459 23 1,62 (71,5 ms (korre- ess 825 849 24 0,00 (larnwskneff.

, L. '" " '~ '7 ' _ (0,0000) * Varje sprängkapsel innehöll ett 12,7 mm långt tändelement av blymönja och kisel. De ovan an- givna fördröjningstiderna inbegriper tändele- mentets bidrag till fördröjningstiden, nominellt 60 - 70 ms.

Av de i tabell III átergivna resultaten framgår, att det finns starka linjära samband mellan medelfördröj- tennoxid och kisel bestående för- dröjningselementets längd. Detta kännetecken är av vikt i ningstiden och det av tillverkningsprocesser, vari dragna fördröjníngselement av bly ingår, enär det ger möjlighet till reglering av den nominella fördröjningstiden genom enkel manipulering av elementens längder. ' 457 3-80 Exempel 9 - 10 De i exemplen 7 och 8 angivna, av tenndxid och kisel bestående pyrotekniska massornas fördröjningsegen- skaper vid utsättande för låg temperatur undersöktes. Ett antal icke elektriska NONEL-tända sprängkapslar med en för- dröjare i form av ett 12,7 mm långt tändelement av mönja och kisel och ett 12,7 mm långt fördröjningselement av, tenn- oxid och kisel provades vid temperaturer av 20°C och -H0°C.

Tidsresultaten anges i tabell IV.

Tabell IV Sammansättning Exempel Förh. tennoxid Provnings- Antal provade/avfyrade till kisel tempgratur Sppängkapslar ( C) 9 75:25) 20 20/20 ) -40 20/20 65:35) 20 10/10 ) -40 10/10 Tabell IV forts. fördröjning * (millisekunder) Ex. Medel Min. Max.“Sprídn. Variations- % föränd. % förëndr. kocff. av fördru av fözdr./°C (%) (20°C till -uo°c) 9 N52' H40 460 16~ 0,91 (5,31 0,089 H76 466 486 20 1,11 ( ' H48 H36 459 23 1,62 (5,13 0,086 H71 H00 H81 17 1,22 ( Varje sprängkapsel innehöll ett 12,7 mm långt tändelement av blymönja och kisel. De ovan an- givna fördröjningstiderna inbegriper tändelement- ets bidrag till fördröjningstiden, nominellt 60 + 70 ms.

Av de i tabell IV angivna resultaten framgår, att temperaturkoefficíenterna av Lbennoxíd-kiselblandningarna 7s=2s och es=ss inom rempevaturomrader -uo°c till +2o°c är 0,089 %/°c resp. o,oes %/°c. vv ¿4s7 ago Exempel 11 Pördröjningsfunktionen och tillförlitligheten vid både normala och låga temperaturer hos en tennøxid-kiscl- blandning 70:30 i icke elektriska sprängkapslar tända med energifattig detonerande stubin bestämdes. Liksom i före- gående exempel anwändes g üénnpxid med specifika arean 1,76 m2/g och kisel med specifika arean 8,U0 m2/g. 100 icke elektriska sprängkapslar provades vid normal temperatur (2000). Dessutom utsattes 72 sprängkapslar för en temperatur av -UOOC under 24 timmar och avfyradcs sedan vid den temperaturen, varvid fördröjningstiderna noterades. Resultaten framgår av tabell I.

Tabell V Sammansättning Förh. tennoxid Fördröjnings- Provn.- Antal provade/avfyr- till kisel elementets temp. ade sprängkapslar längd (°C) (mm) 70:30 25,4 20 100/100 ,H -40 72/7? Tabell V forts.

Fördröjning * (millisekunder) Medel Min. Max. Spridning Variationskoeff. _ (%) 728 705 7u7 112 1,15 770 739 706 in 1,23 * Varje sprängkapsel innehöll ett 12,7 mm långt tändelement av blymönja och kisel. De ovan an- givna fördröjníngstiderna inbegriper tändele- mentets bidrag till fördröjningstiden, nominellt ~ so - 70 ms. i Av de i tabell V angivna resultaten kan man sluta sig till att funktionstillförlitligheten av sammansättningen sno? - si 70:30 1 icke elektriska sprangkapslar vid 20°c a» 0,97 .ned en konfiaensnivä av ss s. vid -uo°c är tillför- litligheten av samma sammansättning 0,95 vid en konfidensnivâ av 97,5 %. ' L”. 457 380 ExemRel'12 För bedömning av inverkan av kiselns specifika area på fördröjningsegenskaperna hos blandningen av tennoxid och kisel bereddes tre blandningar, vardera bestående av SnO2- Si i massförhâllandet 70:30. Kiselprov med specifika arean 8,40, 3,71 och 1,81 m2/g användes vid beredning av dessa bland- ningar. Blandningarnas fördröjningstider mättes i monterade NONEL-tända icke elektriska sprängkapslar. En sammanfatt- ning av resultaten framgår av tabell VI.

Tabell VI i Sammansättning Förh. tenngxíd Kiselns speci- Fördröjn.- Antal avfyrade till kisel fikazarea elementets sprängkapslar (m /g) längd (mm) 7o=3o 9,90 25,9 20 70:30 3,71 25,U 20 70 so 1,81 25,9 20 Tabell VI forts.

Fördröjning (millisekunder) Medel Min. Max. Spridning Variationskoefficient (%) 7671) 759 196 37 1,29 11792) 1521 1619 92 1,98 31923) 3070 9191- 111 1,07 Nøter 1),2) element av blymönja och kisel. De ovan angivna för- Varje sprängkapsel innehöll ett 12,7 mm långt tänd- dröjningstiderna inbegriper tändelementets bidrag till fördröjningstiden, nominellt 60 - 70 ms. 3)Varje sprängkapsel innehöll ett 12,7 mm långt tänd- element av mönja och kisel och ett 6,35 mm långt tänd- element av tennnxid (1,76 m2/g) och kisel (8,H0 mzg) 75:25. De angivna fördröjningstiderna inbegriper dessa båda tändelements bidrag till fördröjningstiden, nominellt 260 - 270 ms.

Som framgår av resultaten i tabell VI, blir medlets lo 457 380 fördröjningstid desto längre, ju mer bränslets specifika area minskar.

Exempel 13 - 15 Lämpligheten av vissa av de ovan angivna blandning- arna för användning i elektriska sprängkapslar bestämdes. De undersökta kombinationerna av oxidationsmedel och bränsle var 80:20, 75:25 och 65:35 Sn02-Si enligt massa. Ten"- oxid av specifika arean 1,75 m2/g och kisel av specifika ara¶x8,40 m2/g användes. Elektriska sprängkapslar med en fördröjning i form av ett 6,35 mm långt tändelement av mönja och kisel och ett 25,0 mm långt fördröjningselement av tennoáid ' och kisel monterades och avfyrades. Dessa enheters fördröjningsegenskaper anges i tabell VII.

Tabell VII Sammansättnin Exempel Förh. tennoxid Fördröjningsele- Antal avfyrade till kisel mentets längd sprängkapslar (mm) 13 80:20 2s,1+ 10' 14 75:25 25,4 10 65:35 25,4 10 Tabell VII forts.

Fördröjninß (millisekunder) Exempel Medel Min. Max. Spridning Variationskoefficient ' (%) 13 1047 1037 1056 19 0,70 1U 767 752 780 28 1,11 759 7#8 776 28 1,23 Noter: Varje sprängkapsel innehöll ett 6,35 mm långt tänd- element av mönja och kisel. Den angivna fördröjnings- tiden inbegriper detta tändelementets bidrag till fördröjningen, nominellt 25 - 35 ms.

Det av tennoxid bestående oxidationsmedel och det kiselbränsle, som används i det nya fördröjningsmedlet, måste vara i finfördelat tillstånd. Mätt i specifik area bör 457 zaoj 11 tennoxiden befinna sig inom området 0,9 till 3,5 m2/g, företrädesvis 1,3 till 2,6 m2/g, och kiseln inom området 1,H till 10,1 m2/g, företrädesvis 1,8 till 8,5 m2/g. Oxida- tionsmedlet och bränslet måste väsentligen vara intimt sam- manförda för att ge optimala förbränníngsegenskaper. I_ detta syfte kan oxidationsmedlet och bränslet med fördel upp- slammas under livlig omrörning i vatten som bärare, vattnet avdras genom vakuumfiltrering och filterkakan torkas och siktas till ett bruksfärdigt lättrörligt fint pulver.

Den med det nya pyrotekniska fördröjningsnmdlct on- ligt uppfinningen ernådda enhetligheten i förbränningstider, såsom framgår av exemplen vid både normal temperatur och låg Lcmpcratur, innebär ett betydande framsteg inom sprängkapšels- tekniken.

Claims (5)

10 15 457 380 ' 12 PATENTKRAV

1. Pyrotekniskt fördröjningsmedel lämpat För elektriska ' och icke elektriska sprängkapslar med millisekundsfördröj- ning, k ä n n e t e c k n a t av att Fördröjníngsmedlet innehåller 55 - 80 vikt-% 20 - 45 vikt-% partikelformig kisel. partikelformig tennoxid och

2. Medel enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- 2 U n a t av att tennoxiden har en specifik area av 0,9 - 3,5 m /g och kiseln har en specifik area av 1,4 - 10,1 m /g.

3. Fördröjningssprängkapsel med ett fördröjningsmedel insatt mellan ett tändelement och ett primer/detonatíons- element, k ä n n e t e c k n a d av att fördröjningsmedlet 'innehåller 55 - 80 vikt-% partikelformig tennoxid och 20 - 45 vikt-% partikelformig kisel.

4. Sprängkapsel enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k- n a d av att den är en elektrisk sprängkapsel.

5. Sprängkapsel enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k- n a d av att den är en icke elektrisk sprängkapsel.