SE462391B - Spraengkapsel och initieringselement innehaallande icke-primaerspraengaemne - Google Patents

Description

A 25 462 391 2 ken kan utveckla fullständig detonation från en flamma eller en konduktiv upphettning inom en volym på nâgra få kubikmillímeter av substansen, till och med utan någon instängning av densamma.

I motsats därtill kan dock ett sekundärsprängämne initieras till detonation medelst en flamma eller konduktiv upphettning endast om det är närvarande i mycket större mängder eller inuti en tjock inneslutning, såsom en tjockväggig metallbehållare, eller genom att det utsättes för mekanisk slagpåverkan mellan två hårda metallytor. Exempel på primärsprängämnen är kvicksil- verfulminat, blystyfnat, blyazid och diazodinitrofenol eller blandningar av två eller flera av dessa och/eller andra liknan- de substanser. Representativa exempel på sekundärsprängämnen är pentaerytritoltetranitrat (PETN), cyklotrimetylentrinitramin (RDX], cyklotetrametylentetranitramin (HMX), trinitrofenylmetyl- nitramin (Tetryl) och trinitrotoluen (TNT) eller blandningar av två eller flera av dessa och/eller andra liknande substanser.

Vid en mycket allmänt använd metod för framställning av en sprängkapsel med pyroteknisk fördröjningssats enligt den ti- digare kända tekniken pressas först den erforderliga vikten av sekundärsprängämne för basladdningen, typiskt cirka 600 mg, ned i bottendelen av ett yttre metallhölje med en tillsluten botten- ände. Den erforderliga vikten av primärsprängämne, typiskt cirka 300 mg eller mindre, fylles därefter löst på i höljet ovanpå basladdningen och kompakteras genom pressning in i höljet. Detta primärsprängämne innehåller även en tidigare kompakterad pyro- teknisk laddning, som sålunda lämnas med sin övre ände exponerad och sin undre ände i nära kontakt med det kompakterade primär- sprängämnet.

När den pyrotekniska laddningen exponeras för en tändan- ordning, såsom en flamma från en elektrisk tändpärla, från ett NONEL®-rör eller från en tändstubin, införd i den öppna änden av sprängkapselhöljet, börjar den brinna med en hastighet som typiskt är av storleksordningen 2-10 cm/s. Så snart den brinnan- de pyrotekniska laddningen når primärsprängämnet, sker en snabb övergång från brinnande tillstånd till detonation inuti primär- sprängämnet. Den resulterande detonationen initierar i sin tur detonation i basladdningen av sekundärsprängämnet.

Konventionella sprängkapslar av ovannämnda typ uppvisar flera allvarliga nackdelar. Dessa är till största delen baserade 462 391 3 på den extrema känsligheten hos primärsprängämnet för stötar eller slag, friktion eller flaminitiering. Vissa av dessa nack- delar är: 1. Närvaron av till och med en liten laddning av primär- sprängämne gör en konventionell sprängkapsel farlig att hantera, eftersom den är känslig för mekanisk deformation eller slag, såsom när den av misstag böjes eller utsättes för slag i omrâ- det för primärsprängämnet. 2. Tillverkningen av primärsprängämnet, hanteringen av detsamma samt operationerna för fyllning av höljet under till- verkning av sprängkapseln är riskabla operationer, som kräver extrem noggrannhet och försiktighet, vilket i sin tur innebär kostsamma operationer och dyrbara anläggningar. 3. Dränering av giftigt vatten innehållande fulminat, bly eller fenol från processen för tillverkning av primärsprängämnet förorsakar allvarliga miljöföroreningar, om den ej regleras.

Vidare är det, eftersom det inte är tillåtet att transportera bulkprimärsprängämnet, nödvändigt för varje sprängkapselanlägg- ning att sätta upp sin egen anläggning för primärsprängämne, vilket ökar antalet förorenade områden och även kräver ytterli- gare investeringar för miljöskydd.

Det är därför ett syfte med föreliggande uppfínning att eliminera eller minimera ovannämnda risker, föroreningar och höga investeringar, vilket åstadkommes genom att man i stället för primärsprängämnet använder ett sekundärsprängämne som ini- tieringsladdning för detonatorer eller sprängkapslar av den ovan beskrivna typen.

Visserligen har på den senaste tiden sprängkapslar av icke-primärsprängämnestyp beskrivits och patenterats, men gene- rellt gäller att dessa nya sprängkapslar inte har kommit till någon större allmän användning beroende på vissa nackdelar el- ler begränsningar. Bland sådana nackdelar och begränsningar kan nämnas att dessa tidigare kända sprängkapslar av icke-primär- sprängämnestyp vanligtvis är begränsade med avseende på använd- ning av tändanordningen och med avseende på väggtjockleken för sprängkapselhöljet samt dimensionerna för utrymmet för initie- ringsladdningen av sekundärsprängämne, och att de också gene- rellt sett är relativt komplexa vad beträffar uppbyggnaden, vilket inverkar på såväl tillverkningen som hanterandet. 462 391 4 Beträffande tidigare känd teknik avseende sprängkapslar av icke-primärsprängämnestyp eller i samband därmed hänvisas till följande patentskrifter: US 3 212 439 beskriver en sprängkapsel, som innehåller enbart sekundärsprängämnen. Detonationen av sekundärsprängämnet förorsakas av ett annat sekundärsprängämne, som är komprimerat och anordnat i ett avgränsat utrymme i ett stålrör med specifika dimensioner. Detta avgränsade utrymme ger betingelser, under vilka en elektrisk tändanordning tänder sekundärsprängämnet.

US 3 978 791 hänför sig till en sprängkapselanordning innehållande enbart sekundärsprängämnen. Även i detta fall an- vändes ett komprimerat sekundärsprängämne, vilket benämnes "donor secondary explosíve", men tillsammans med en slagskíva, av vilken en del lösgöres och accelereras när nämnda "donor secondary explosive" initieras medelst en bryggtråd. Skivan träffar ett annat sekundärsprängämne benämnt "acceptor secon- dary explosive" med tillräcklig hastighet för att åstadkomma detonation av ifrågavarande "acceptor secondary explosive".

US 4 239 004 beskriver en sprängkapselanordning med en struktur liknande den för US 3 978 791, men anordningen inne- håller även en fördröjningsblandningssats som bibringar anord- ningen en tidsfördröjning, innan ifrågavarande "donor secondary explosiva" initieras. _ DE AS 1 646 340 beskriver en sprängkapselanordning för initiering av ett icke-känsligt sprängämne, som innehåller en tändpärla och ett pyrotekniskt tidsfördröjningselement, och det väsentliga särdraget för anordningen är att den innefattar ett hölje fyllt med ett sekundärsprängämne och öppet i ena änden.

Den öppna änden av höljet är vänd mot fördröjningselementet i den andra delen av anordningen och avlägsningsbart kopplad till denna.

US 3 724 383 hänför sig till ett nytt sätt för initiering av ett sprängämne, nämligen genom användning av en laserpuls, sxn passerar genom ett fiberoptikknippe (9) och en fokuserings- pärla (4) för att träffa en laddning (11) av ett sekundärspräng- ämne, som fås att detonera med en detonation av låg ordning.

En andra sekundärladdning (10) fås därigenom att detonera me- delst en detonation av låg ordning, men då nämnda andra ladd- ning är anordnad med en gradient av ökande densitet, ökar has- 462 391 tigheten för reaktionen mycket snabbt och en explosion av hög ordning erhålles.

US 4 206 705 hänför sig till en elektrisk initiator, där polymer fast svavelnitrid (SN)X användes som enda explosivt initieringsorgan tack vare dess förmåga att fungera som spräng- ämne och att leda elektrisk ström.

US 3 661 085 beskriver en ny struktur för en elektrisk initiator, där den pyrotekniska eller explosiva blandningen enbart är i kontakt med valda delar av bryggtråden, vilket innebär en väsentligt snabbare responstid än vad som uppnås med konventionella initiatorer. De explosiva laddningarna (primär- och sekundärladdningar) är sådana laddningar som konventionellt användes i sådana anordningar.

BESKRIVNING AV FÖRELIGGANDE UPPFINNING Såsom torde vara uppenbart av ovanstående är ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en detonator eller sprängkapsel, vilken eliminerar eller åtminstone reducerar nackdelarna med primärsprängkapslarna samt eliminerar eller reducerar nackdelarna med de tidigare kända icke-primärspräng- kapslarna eller åtminstone erbjuder ett värdefullt alternativ till dessa. Mera konkret åstadkommes genom föreliggande uppfin- ning en enkel utformning av en sprängkapsel med icke-primär- sprängämne, vilken utformning befrämjar övergången från brin- nande tillstånd till detonation för ett sekundärsprängämne, vilken uppvisar den fördelen att den möjliggör användning i full utsträckning av de detaljer och den teknologiska utrust- ning som tidigare har använts i konventionella sprängkapslar, samtidigt som man använder mindre kostsamma höljesmaterial och sprängämnen samt undviker de risker som är förknippade med an- vändningen av primärsprängämnen. Detta innebär i sin tur en mångsidighet hos en sprängkapsel av icke-primärsprängämnestyp som hittills inte har varit möjlig i samband med de tidigare kända och förhållandevis begränsade sprängkapslarna av icke- -primärsprängämnestyp. Sålunda är till exempel den nya spräng- kapseln enligt föreliggande uppfinning inte lika begränsad som de kända sprängkapslarna av icke-primärsprängämnestyp vad be- träffar valet av tändanordningar, sekundärsprängämnen, höljes- material och tjocklekar, etc. Ännu ett annat syfte med före- liggande uppfinning är att åstadkomma en sprängkapsel, med 462 591 6 hjälp av vilken tiden för övergång från tändning till detona- tion förkortas, så att man försäkrar sig om en fördröjnings- noggrannhet som gäller för högexakta sprängkapslar. Dessa och ytterligare syften med sprängkapseln samt med det specifika initieringselementet enligt uppfinningen kommer att förstås lätt av en fackman på området av nedanstående mera detaljerade beskrivning av uppfinningen.

Det utmärkande särdraget för icke-primärsprängämnesspräng- kapseln enligt föreliggande uppfinning är att inneslutningen innehåller en initieringsladdning av sekundärsprängämne och är försedd med en öppning, eller ett uttag, anvisning eller förberedelse för en öppning, vid den ände därav som är vänd mot nämnda kammare, varvid öppningen har sådan storlek i för- hållande till storleken för initieringsladdningen att den accelererar brinnandet av sekundärsprängämnesinitieringsladd- ningen till en stötvåg, som förorsakar detonation av sekundär- sprängämnesbasladdningen, och ett hål, företrädesvis i den motsatta änden därav, vilket möjliggör såväl tändning av ini- tieringsladdningen av sekundärsprängämne via tändningsanord- ningen som bortgång eller utsläpp av reaktionsproduktgaser bildade då initieringsladdningen i form av sekundärsprängämne brinner.

Genom den nya utformningen_av utrymmet eller inneslut- ningen innehållande initieringsladdningen av sekundärspräng- ämne har det sålunda överraskande visat sig vara möjligt att utnyttja så stor yta eller area av brinnande sekundårspräng- ämne inuti initieringsladdningen att brinnhastigheten ökar till sådan nivå att det alstras en stark stötvåg, som leder till detonation av basladdningen. Detta är så mycket mera överraskande som inneslutningen innehåller ett hål, vilket möjliggör bortgång av reaktionsproduktgaser bildade vid brinnandet av initieringsladdningen, d.v.s. nämnda hål inne- bär att energi går förlorad genom bortgången av dessa gaser.

Närvaron av detta hål innebär emellertid också den fördelen att man kan använda sig av vilken som helst tändanordning som finns tillgänglig inom sprängkapselområdet. Såsom omtalades ovan representerar detta en väsentlig fördel jämfört med för närvarande kända sprängkapslar av icke-primärsprängämnestyp.

Med andra ord gör strukturen hos inneslutningen enligt före- 7 462 391 liggande uppfinning det möjligt att göra hålet för tändanord- ningen så stort som det måste vara för att nämnda anordning skall kunna införas, trots de energiförluster som erhålles genom detta hål. _ Av ovanstående inser man att sprängkapseln enligt före- liggande uppfinning är lämpad eller anpassad för användning av vilket som helst känt sekundärsprängämne som ínitierings- laddning, vilket också innebär att ínitieringsladdningen till och med kan vara av samma sekundärsprängämne som basladdningen, om så önskas. Representativa exempel på sekundärsprängämnen för användning som initieringsladdning, och som basladdning, är ovannämnda sekundärsprängämnen PETN, RDX, HMX, Tetryl och TNT, men uppfinningen är inte på något sätt begränsad till en- bart dessa sprängämnen. För att modifiera reaktionshastigheten för ínitieringsladdningen kan det också vara önskvärt att till dessa sekundärsprängämnen sätta pyrotekniska material, t.ex. aluminiumpulver eller kaliumperklorat, passivatorer, t.ex. shellak, eller ytaktivatorer, exempelvis ett stearat.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform är dock se- kundärsprängämnet för ínitieringsladdningen PETN eller RDX el- ler en blandning av dessa båda sprängämnen. Dessutom är nämnda sekundärsprängämne för ínitieringsladdningen företrädesvis extra fint vad beträffar partikelstorlek, d.v.s. finare än det sprängämne som användes för basladdningen, vilket exempelvis innebär att sprängämnet för ínitieringsladdningen passerar ge- nom en 250 mesh sikt ("US Sieve Series") ß»<0,06 mm), medan sprängämnet för basladdningen passerar genom en 150 mesh sikt ü=<0,1 mm). Andra föredragna data för det sprängämne som är avsett som initieringsladdning är: specifik yta 5000-7000 cmz/g; pressdensitet 1,2-1,6 g/cm3, företrädesvis 1,3-1,6 g/cms. Dessa data kan åstadkommas på fysikalisk, kemisk eller mekanisk väg.

Vad beträffar basladdningen är den generellt sett konventionell med avseende på ovannämnda egenskaper, men det kan också ibland vara lämpligt att som nämnda basladdning använda en del av ovan- nämnda specifika komposition använd för ínitieringsladdningen och en del av ett konventionellt sekundärsprängämne.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform av uppfin- ningen användes också, mellan initieringsladdningen inuti inne- slutningen och basladdningen, d.v.s. intill öppningen och utan- 462 391 8 för ínneslutníngen, ett sekundärsprängämne som är lösare pres- sat än ínitieringsladdningen. Jämfört med ovannämnda omrâde på 1,2-1,6 g/cms kan detta innebära en pressdensítet inom området 0,8-1,1 g/cms, företrädesvis omkring 1,0 g/cms.

Med avseende på öppningen hos inneslutningen för initie- ringsladdningen är huvudsyftet med denna att accelerera brinnan- det av ínitieringsladdningen i sådan omfattning att brínn- eller förbränningsgaserna alstrar en stötvåg, vilken förorsakar deto- nation av basladdningen. Tvärsnittsytan samt formen av nämnda öppning kan inte definieras exakt i allmänna termer, eftersom dessa parametrar är beroende av andra faktorer, såsom materialet och väggtjockleken för ínneslutníngen, typer av sekundärspräng- ämnen, mängder och konfigurationer därav, etc., men när nu upp- finningsidén väl har avslöjats, kan de nödvändiga eller optimala dimensionerna samt formen för öppningen lätt fastläggas av en fackman på området med hjälp av experimentellt rutinarbete. En- ligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är dock tvär- snittsytan eller -arean för öppningen väsentligt mindre än den genomsnittliga tvärsnittsarean för ínitieringsladdningen av se- kundärsprängämne, eftersom detta innebär en mycket snabb och noggrann eller exakt detonation av basladdningen. Under hänvis- ning till ovanstående diskussion vad beträffar de exakta dimen- sionerna av öppningen är ett typiskt förhållande mellan tvär- snittsarean för öppningen och den för ínitieringsladdningen av sekundärsprängämne från cirka 1:2,5 till 1:4, även om det ibland också kan vara lämpligt att använda ett förhållande som är mindre än 1:5. I fallet cirkulära tvärsnittsareor motsvarar ovannämnda förhållanden vad beträffar diametrar av från cirka 1:1,6 till 1:2 respektive mindre än cirka 1:2,3.

,Vidare gäller att någon komplett eller färdig öppning nöd- vändigtvis inte behöver vara närvarande från början, eftersom uppfinningen fungerar även om öppningen bildas under användning av sprängkapseln. Med andra ord innehåller enligt en annan utfö- ringsform sprängkapseln enbart ett urtag, en anvisning eller förberedelse för den öppning som skall bildas, men fortfarande är huvudfunktionen hos sprängkapseln baserad på den stötvåg som alstras under brinnandet av ínitieringsladdningen, vilket i sin tur innebär att urtaget typiskt har en tunn film eller liknande kvar, vilken bringas att brista av de accelererade gaserna. 462 391 9 Enligt en annan speciellt föredragen utföringsform av sprängkapseln enligt uppfinningen är inneslutningen innehållan- de initieringsladdningen av sekundärsprängämne ett element som ej är integralt med höljet eller skalet på sprängkapselröret utan är åtskilt från detta rör. Denna utföringsform innebär stora fördelar jämfört med den tidigare kända tekniken, efter- som initieringsladdningen på detta sätt kan tillverkas och han- teras fullständigt åtskild från sprängkapseln till användning av densamma.

Utöver de uppenbara säkerhetsaspekter som detta innebär, innebär det också exempelvis att initieringselementet till och med kan anpassas eller utformas för att införlivas i en för närvarande tillgänglig sprängkapsel av primärsprängämnestyp, varvid initieringsladdningen av primärsprängämne bytes ut mot det nya initieringselementet enligt föreliggande uppfinning.

Vad beträffar hålet i inneslutningen eller initierings- elementet är tvärsnittsarean för detta hål företrädesvis vä- sentligt mindre än den genomsnittliga tvärsnittsarean för ini- tieringsladdningen av sekundärsprängämnet. Eftersom detta hål emellertid generellt sett innebär energiförluster, bör det dock lämpligen enbart vara så stort att det tillåter tändning av initieringsladdningen inuti inneslutningen. Ett typiskt förhållande mellan arean för hålet och den för initierings- laddningen är dock från cirka 1:2,9 till 1:6,3, vilket approxi- mativt motsvarar ett diameterförhållande av från 1:1,7 till 1:2,5 i fallet cirkulära tvärsnittsareor.

Beträffande tändanordningen eller -organet har det redan omtalats att sprängkapseln enligt uppfinningen möjliggör an- vändning av vilken som helst tändanordning som är tillgänglig inom sprängkapselområdet. Som exempel på sådana tändanord- ningar kan hänvisas speciellt till en elektrisk tändpärla, en lâgenergistubin, ett NONEL-rör eller andra detonations- -signalöverföringsledningar eller en säkerhetsstubin, men såsom har omtalats är uppfinningen icke begränsad till dessa.

I det fall då tändanordningen inte åstadkommer, vid den exponerade ytan av initieringsladdningen, tillräcklig kombi- nation av tillräckligt hög temperatur och tillräckligt högt tryck med tillräckligt lång varaktighet för att initierings- laddningen skall börja brinna, kan en speciell flamledande 462 591 10 pyroteknisk komposition, vilken kan tändas av den svaga tänd- anordningen och vilken även kan tända initieringsladdningen så att denna börjar brinna, placeras i kontakt med den exponerade ytan av initieringsladdningen. En sådan flamledande pyroteknisk komposition kan också placeras mellan ett fördröjningselement och den exponerade ytan av initieringsladdningen, om fördröj- ningsladdningskomposítionen i sig själv ej kan initiera initie- ríngsladdningen så att denna börjar brinna.

Enligt ännu en annan utföringsform av sprängkapseln en- ligt uppfinningen, i det fall då inneslutningen representeras av ett separat element, innefattar detta element ett hölje, som innehåller nämnda hål och är öppet i den motsatta änden, och en separat huv eller skiva, som passar in i nämnda öppna ände och innehåller nämnda öppning eller urtag. På detta sätt kan till exempel tillverkningen av elementen förenklas ekonomiskt genom att man använder sig av existerande teknologi och utrustning. Även om den exakta eller önskade konfigurationen för öpp- ningen bestämmes av en fackman på området från fall till fall, kan en föredragen tvärsnittsarea för öppningen eller urtaget vara en cirkulär sådan. Dessutom har det visat sig vara spe- ciellt lämpligt att använda en öppning eller ett urtag som in- nefattar en rotationsyta, speciellt i form av en hemisfär, en kon eller en paraboloid. Ännu en annan väsentlig aspekt av föreliggande sprängkap- sel är att den möjliggör användning av en tunnväggig inneslut- ning eller tunnväggigt element samt användning av ett likartat tunnväggigt ihåligt rör. Detta resulterar i stor brinnarea för initieringsladdningen. Den speciella utformningen av inneslut- ningen med nämnda öppning resulterar i en reflektering eller avböjning av den svaga stötvåg som åtföljer brinnandet, vilket ytterligare ökar stöttrycket. Förutsättningen för dessa sär- drag är att inneslutningen är av ett starkt material, t.ex. av stål. Sprängkapselhöljet kan dock vara gjort av ett mycket billigt material, såsom papper eller plast. En föredragen vägg- tjocklek för den del av en stålinneslutning som innehåller hå- let ligger inom området 0,5-1 mm, speciellt 0,5-0,6 mm. För den del av en stålinneslutning som innehåller öppningen eller urtaget för denna ligger en föredragen väggtjocklek inom områ- det 0,3-0,25 mm för öppningsdelen respektive 0,08-0,15 mm för 462 391 11 urtagsdelen.

Av ovanstående beskrivning framgår också att sprängkapseln även kan innehålla en fördröjningssubstans eller -komposition.

Såsom är uppenbart för en fackman på området innebär fördröjning i detta sammanhang tídsfördröjning, och fördröjningskompositio- nen kan vara vilken som helst av de fördröjningskompositioner som användes inom sprängkapselområdet, t.ex. en blandning av finmalt ferrokisel eller kisel, röd blyoxid och brinnhastighets- regulatorer. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen införlivas fördröjningskompositíonen i inneslutningen eller det separata initieringselementet, vilket exempelvis innebär att ett separat initieringselement kan tillverkas, vilket innehåller så- väl initieringsladdningen som fördröjningskompositionen för ett enkelt införande i ett sprängkapselrör.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen ianspråktas även ovannämnda separata initieringselement, och de utmärkande sär- dragen för detta element är att det innefattar ett hölje inne- hållande en initieringsladdning av sekundärsprängämne och even- tuellt en fördröjningskomposition, varvid höljet är försett med en öppning, eller ett urtag, en anvisning eller en förberedelse för en öppning, i ena änden för acceleration av brinnandet av initieringsladdningen av sekundärsprängämne till en stötvåg, som förorsakar detonation av basladdningen av sekundärspräng- ämne, och ett hål, företrädesvis i dentmotsatta änden därav, vilket möjliggör tändníng av initieríngsladdningen av sekundär- sprängämne via tändanordningen samt avgång av reaktionsprodukt- gaser bildade vid brinnandet av initieringsladdningen av sekun- därsprängämne.

De speciellt föredragna utföringsformerna av initierings- elementet enligt uppfinningen har redan beskrivits och diskute- rats ovan i samband med sprängkapseln och behöver därför ej upp- repas här. De väsentliga särdragen för nämnda utföringsformer är sålunda de särdrag som ianspråktas i ofullständiga krav, vil- ka syftar tillbaka på det självständiga kravet avseende initie- ringselementet.

RITNINGAR Sprängkapseln och inítieringselementet enligt uppfinningen samt funktionen av dessa kommer nu att beskrivas mera i detalj i anslutning till ritningarna, på vilka: '10 4-62 591 12 Fig. 1 är en tvärsnittsvy av en utföringsform av en sprängkapsel enligt uppfinningen; fig. 2 schematiskt visar funktionen av sprängkapseln visad i fig. 1; fig. 3-6 är tvärsnittsvyer av olika utföringsformer av ginitieringselementet enligt uppfinningen utan några fördröj- ningskompositioner; fig. 7-9 är tvärsnittsvyer av andra utföringsformer av ínitieringselementet enligt uppfinningen med införlivade för- dröjningskompositioner; fig. 10a-10f visar tvärsnittsvyer av olika utföringsfor- mer av huvar eller skivor till initieringselementet enligt uppfinningen; fig. 11a är en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av en sprängkapsel enligt uppfinningen utan någon fördröjnings- komposition; fig. 11b är en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av sprängkapseln enligt uppfinningen med en separat fördröjnings- komposition; fig. 12a är en tvärsnittsvy av ännu en annan utförings- form av sprängkapseln enligt uppfinningen utan någon fördröj- ningskomposition; fig. 12b är en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av sprängkapseln enligt uppfinningen med en fördröjningskomposi- tion och med ett initieringselement av den typ som visas i fig. 9; och fig. 13 är en tvärsnittsvy av ännu en annan utföringsform av sprängkapseln enligt uppfinningen.

För det första torde det observeras, att för alla rit- ningsfigurer, för att dessa skall vara lätta att förstå, samma hänvisningsbeteckningar användes för samma eller likartade de- taljer i sprängkapseln respektive elementen, trots att dessa detaljer kan skilja sig från varandra vad beträffar konfigura- tion, placering, etc. Detta innebär också att närvaron och funktionen av varje separat detalj inte kommer att upprepas i samband med varje figur, eftersom den nödvändiga informatio- nen ändå lätt kan inhämtas av en fackman på området.

Mera konkret gäller att fig. 1 visar en sprängkapsel in- nefattande ett ihåligt rör 1 med en tillsluten ände och en öp- Y) 462 391 13 pen ände, varvid den tillslutna änden innehåller en kammare med en basladdning 8 av sekundärsprängämne. I detta sammanhang torde det observeras, att uttrycket kammare ej får läsas bokstavligt, d.v.s. kammaren kan mycket väl vara enbart ett utrymme för bas- laddningen, varvid den öppna änden av detta utrymme senare av- gränsas av initieringsladdningen, såsom beskrivs nedan. I den öppna änden av röret 1 finns en plastpropp 10 innehållande en tändanordning, som i detta fall är en elektrisk tändpärla 9.

Intill sekundärbasladdningen 8 innehåller röret 1 det nya ini- tieringselementet enligt uppfinningen, vilket innefattar ett hölje bestående av två delar, nämligen ett skal 2 med en öppen ände samt inpassad i dess öppna ände en mindre huv 3. Inuti höl- jet finns en initieringsladdning 7 av sekundärsprängämne vid den ände av detsamma som är vänd mot basladdningen 8 samt en fördröjningsblandning 6 vid den motsatta änden av höljet. Ska- let 2 innehåller ett hål 4 avsett för tändning via tändanord- ningen 9 samt för bortgång av gaser bildade då initieringsladd- ningen 7 brinner. Huven 3 innehåller en öppning 5 vänd mot bas- laddningen 8 för acceleration av brinnandet av initieringsladd- ningen 7 till en stötvåg, som förorsakar detonation av basladd- ningen 8.

Funktionen av sprängkapseln visad i fig. 1 visas schema- tiskt i fig. 2. Sålunda visar fig. 2 övergången från brinnandet av initieringsladdningen 7 i initieringselementet till en stöt- våg efter tändningen av sprängkapseln. När den pyrotekníska laddningen 6 exponeras för flamman från den elektriska tändpär- lan 9, börjar den att brinna med relativt långsam, icke-våldsam hastighet. När den brinnande laddningen når den övre delen av initieringsladdningen 7, ökar trycket från den brinnande ladd- ningen skarpt, varvid viss energiförlust sker på grund av läckage av gaser G från hålet 4, och andra energiförluster äger också rum som ett resultat av den plastiska deformationen av skalet 2. Å andra sidan kompenseras dock energiförlusterna av det accelererade brinnandet av initieringsladdningen 7, och dessutom är de bildade gaserna fortfarande inneslutna i eller av det deformerade skalet 2, vilket i sin tur innebär att tryc- ket i brinnområdet fortfarande fortsätter att öka, så att brin- nandet accelereras våldsamt till bildning av en svag stötvåg.

Denna svaga stötvåg blir mycket intensiv efter att ha nått öpp- 4.62 391 14 ningen 5 i huven 3, där reflektion av stötvågen äger rum. De gaser som passerar genom öppningen S accelereras också tack vare det kontrakterade eller minskade tvärsnittet för öppningen , varvid den från öppningen 5 utmatade pulsen producerar en stark stötvåg W i den övre delen av basladdningen 8, vilket förorsakar den erforderliga detonationen av basladdningen.

Av ovanstående inser man, att ett av de väsentliga sär- dragen för uppfinningen är att den forcerade accelerationen av brinnandet tillåtes äga rum i ett icke-slutet utrymme, vil- ket tillåter bortgång av vissa reaktionsproduktgaser och even- tuellt deformation av höljets vägg. Detta innebär i sin tur att ett relativt tunnväggigt hölje kan utnyttjas, vilket möj- liggör en relativt stor tvärsnittsarea av brinnande initie- ringsladdning.

I fig. 3-6 visas olika utföringsformer.av initíerings- elementet enligt uppfinningen, varvid någon tidsfördröjnings- komposition ej användes inuti elementet. Utföringsformen vi- sad i fig. 3 liknar den från fig. 1, varvid den enda skillna- den är att fördröjningskompositionen ej är närvarande.

Pig. 4 skiljer sig från fig. 3 därigenom att huven 3 är vänd i motsatt riktning i förhållande till den i fig. 3, var- vid väggarna av det med en öppen ände försedda skalet 2 är ut- sträckta förbi huven 3 till bildning av ett rörformigt utrymme med en öppen ände mellan huven 3 och basladdningen 8. I sist- nämnda rörformiga utrymme användes också företrädesvis en ladd- . ning av sekundärsprängämnet 7 men med lägre densitet än för initieríngsladdningen 7 inuti initieringselementet. Exempel på användbara densiteter i detta avseende omtalas på sid. 7.

Fig. 5 visar ett element i form av ett slutet hölje Z, varvid huven 3 har ersatts med en skiva 3 inuti höljet 2. I detta speciella fall är öppningen S närvarande i denna skiva 3.

Pig. 6 visar ett hölje liknande det i fig. S men utan nå- gon inre skiva 3, varvid öppningen 5 i stället är gjord genom höljets 2 vägg.

Pig. 7-9 representerar andra utföringsformer av initie- ringselementen, vilka element också innehåller fördröjningskom- positioner. Sålunda kan elementet visat i fig. 7 jämföras med elementet i fig. 5 men med en fördröjningskomposition 6 närva- rande inuti höljet 2 vid den ände därav som ligger ümill}filet4. f) 462 591 Elementet visat i fig. 8 liknar elementen i fig. 3 och 4, och den enda stora skillnaden i förhållande till elementen i sistnämnda figurer är att en fördröjningskomposition 6 är när- varande inuti höljet 2.

Fig. 9 representerar ett element med en speciell utform- ning av skalet 2, som kombinerar funktionerna av ett fördröj- ningselement och ett ínitieringselement.

Fig. 10a-10f representerar olika utföringsformer av huven eller skivan 3. Fig. 10a visar en huv 3 av den typ som redan har visats i fig. 1 med en öppning 5 genom väggen på huven 3. Huven visad i fig. 10b skiljer sig från den i 10a därigenom att den undre änden av huven 3 innehåller enbart ett urtag 5. Sålunda innehåller huven 3 enligt fig. 10b en tunn vägg intill urtaget 5.

Fig. 10c-10f visar skivor, t.ex. av ett metall- eller plastmaterial, med öppningar 5 med olika konfigurationer och tvärsnittsareor. Skivan visad i fig. 10c innehåller en öppning , vars tvärsnitt är cirkulärt. Fig. 10d visar en skiva 3 med en öppning 5 innehållande en rotationsyta i form av en halvsfär, medan skivorna enligt fig. 10e och 10f liknar den från fig. 10d men med en rotationsyta i form av en kon respektive en parabo- loid. Även om en föredragen tvärsnittsyta för urtaget är en cir- kulär sådan, kan denna yta också vara rektangulär, rombisk eller vilka som helst kombinationer av två eller flera av dessa tvär- snitt.

Fig. 11a visar en ögonblicklig elektrisk sprängkapsel med ett skal eller hölje 1a av papper. Det torde sålunda observeras, att en av fördelarna med uppfinningen är att några speciella krav inte gäller för hållfastheten hos det yttre skalet, vilket t.ex. innebär att skalet eller höljet kan vara av glas, alumi- nium, stål, någon legering, papper eller plast. Den undre änden av höljet la är tillsluten med svavel eller en plastpropp 13.

Förbindningen mellan höljet 1a och den elektriska tändpärlan 9 har åstadkommits med hjälp av ett krympförband mellan en metall- hylsa 14 och plastproppen 10.

Fig. 11b visar en elektrisk fördröjningssprängkapsel fylld med en yttre basladdning 8 av sekundärsprängämne vid bottnen av det yttre höljet 1a, åtföljd av i tur och ordning ett ögonblick- ligt ínitieringselement 2 och en fördröjningskomposition 6, mel- 462 391 16 lan vilka det finns en flamledande polyteknisk komposition 12 för åstadkommande av tillförlitlig tândning av sekundärspräng- ämnet 7 inuti initieringselementet 2. Fördröjningskompositio- nen 6 är inrymd i en hylsa ll till bildning av ett konventio- nellt fördröjningselement.

Fig. 12a visar en icke-elektrisk sprängkapsel utan någon fördröjningskompositíon, vilken sprängkapsel tändes med hjälp av en lågenergistubin eller ett NONEL-rör 15. Höljet 1b är av ett plastmaterial. Pig. 12b avser en icke-elektrisk fördröj- ningssprängkapsel med metallhölje och med ett initieringsele- ment liknande det som redan har visats i fig. 9.

Fig. 13 visar en sekundärsprängämnessprängkapsel försedd med en säkerhetsstubin 16 och vari den flamledande pyrotekniska kompositionen 12 är införlivad i initieringselementet 2.

EXEMPEL EXEMPEL 1 En sprängkapsel med mässingshölje och av den typ som visas i fig. 1 tillverkades. Den undre änden av sprängkapseln fylldes med 650 mg RDX som basladdning, och 300 mg RDX och 250 mg av en pyroteknisk fördröjningskomposítion innehållande kiseldioxidpul- ver samt röd blyoxid fylldes i initieringselementet med stälhölje.

Vid initiering av den elektriska tändpärlan detonerade spräng- kapselns basladdning och förorsakade ett hål med en diameter på 12 mm i en 5 mm tjock blyplât placerad i kontakt med den undre ytan av sprängkapseln.

EXEMPEL 2 .

Tio sprängkapslar med aluminiumhölje tillverkades med sam- ma mängder av sprängämnen som i exempel 1 men med PETN i stället för RDX i initieringselementet. Deras tider från elektrisk ini- tiering till detonation vid initiering var 160 ms (millisekun- der), 157 ms, 155 ms, 159 ms, 163 ms, 164 ms, 161 ms, 166 ms, 154 ms respektive 167 ms.

EXEMPEL 3 En sprängkapsel med aluminiumhölje och med samma volym sprängämnen som i den enligt exempel 1 men med HMX i stället för RDX i initieringselementet tillverkades. En annan skillnad i förhållande till exempel 1 var att en lågenergistubin använ- des i stället för en elektrisk tändpärla. I denna sprängkapsel infördes en ANFO-patron med en diameter på 32 mm med en ladd- U 462 591 ning av 200 mg, och därefter placerades en annan likadan pat- ron längs axialriktningen med ett avstånd på 60 mm till botten- änden av den första patronen. ANFO-sammansättningen var diesel 4, sågspån 4/ammoniumnitrat 92. Vid initiering av NONEL-röret detonerade sprängkapseln och patronen.

EXEMPEL 4 En sprängkapsel med stâlhölje och av den typ som visas i fig. 13 tillverkades och fylldes med 600 mg RDX i bottnen, 200 mg PETN i initíeringselementet och 80 mg av en flamledande pyro- teknisk komposition innehållande ferrokísel och röd blyoxid.

Vid initiering av sprängkapseln med en säkerhetsstubin detone- rade basladdningen och en stubin med en längd på 20 m, vars ände överlappade sprängkapseln, gav också fullständig detona- tion.

EXEMPEL 5 En sprängkapsel med pappershölje tillverkades och fylldes med 650 mg RDX i bottnen och med 220 mg HMX i initieringselemen- tet samt utan någon pyroteknisk komposition. Sprängkapseln sam- manfogades i ena änden med en stubin med en längd på 1,2 m, var- vid den sistnämnda fylldes med RDX i en mängd av 13 g per meter.

Vid initíering av NONEL-röret detonerade sprängkapselns basladd- ning och stubinen initierades också. De data som registrerades med en elektrisk timer visade att propageringshastigheten för detonationen med ett avstånd på en meter mellan de båda punk- terna för stubínen var 142,3 mikrosekunder, vilket är ekviva- lent med en detonationshastighet på 7027,4 m/s.

BXEMPEL 6 Tio sprängkapslar med pappershölje, såsom visas i fíg. 11b, tillverkades, och basladdningarna samt initieringsladd- ningarna av sekundärsprängämne för dessa var desamma som i exempel 2 med tillsats av 100 mg av en flamledande pyroteknisk komposition 12 och en 300 mg fördröjningssats bestående av ett pyrotekniskt material innehållande ferrokisel och röd blyoxid.

De fördröjníngstider som registrerades vid inítiering var 533 ms, 536 ms, 531 ms, 557 ms, 563 ms, 540 ms, 565 ms, 551 ms, 567 ms respektive 543 ms.

Claims (21)

4-62 391 '10 15 20 25 30 35 40 18 PATENTKRAV

1. Sprängkapsel innefattande ett ihåligt hölje eller skal (1) med en sluten ände med en kammare innehållande en bas- laddning (8) av sekundärsprängämne, en motsatt öppen ände för- sedd med eller avseedd för införande av en tändanordning (9, 15, 16) och en mellanliggande inneslutning intill nämnda kammare och innehållande en initieringsladdning (7), varvid inneslutningen har en öppning (5) mot nämnda kammare och ett hål (4) mot nämnda tändanordning, vilken öppning <5) respektive hål <4) har tvär- snittsareor väsentligt mindre än den genomsnittliga tvärsnitts- arean för initieringsladdningen (7), och varvid en fördröjnings- komposition (6) eventuellt är närvarande intill initieringsladd- ningen, och varvid basladdningen av sekundärsprängämne är anord- nad att detonera genom aktivering av tändanordningen för tänd- ning av initieringsladdningen, eventuellt via fördröjnings- kompositionen, känntecknad av att inneslutningen innehåller en initieringsladdning (7) av pressat sekundärsprängämne och att öppningen (5), eller ett urtag eller en anvisning eller en för- beredelse (5) för en öppning, är anordnad på en separat huv eller skiva (3) och medger acceleration av brinnandet hos initieringsladdningen av eekundäreprängämne till en stötvåg, som förorsakar detonation av basladdningen av sekundäreprängämne, och att hålet (4), vid den motsatta änden därav, tillåter tändning av initieringsladdningen av sekundärsprängämne via tändanordningen (9, 15, 16) samt avgång av reaktionsproduktgaser bildade då initieringsladdningen av sekundärsprängämne brinner, varvid inneslutningen innehållande initieringsladdningen (7) av sekundärsprängämne är ett element (2, 3) som är separat eller åtskilt från det ihåliga röret och består av ett tunnväggigt element av ett så starkt material, t.ex. stål, att deformation kan äga rum, utan att det brister, under brinnandet av initieringsladdningen av sekundärsprängämne.

2. Sprängkapsel enligt krav 1, kännetecknad av att tvärsnittsarean för öppningen eller urtaget (5) i förhållande till den genomsnittliga tvärsnittsarean för initieringsladd- ningen (7) av sekundärsprängämne är från cirka 1:2,5 till 1:4. 10 15 20 25 30 35 19 462 391

3. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att tvärsnittsarean för hålet (4) i förhållande till den genomsnittliga tvärsnittsarean för initieringsladd- ningen (7) av sekundärsprängämne är fràn cirka 1:2,9 till 1:6,3.

4. Sprängkapsel enligt något av kraven 1-3, känneteck- nad av att elementet som är åtskilt från det ihåliga höljet eller skalet (1) innefattar ett skal (2), som innehåller nämnda hål (4) och är öppet i sin motsatta ände, och en separat huv eller skiva (3), som passar in i nämnda öppna ände och innehål- ler öppningen eller urtaget (5).

5. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att tvärsnittsarean för öppningen eller urtaget (5) är cirkulär.

6. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att öppningen eller urtaget (5) innefattar en rotationsyta i form av en hemisfär, en kon eller en paraboloid.

7. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att den innehåller en sekundärsprängämnesladd- ning utanför och intill öppningen eller urtaget i inneslut- ningen, vilken laddning har lägre densitet än initieringsladd- ningen, varvid denna lägre densitet företrädesvis ligger inom området 0,8-1,1 g/cm3.

8. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att inneslutningen även innehåller fördröj- ningskompositionen (6).

9. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att initieringsladdningen av sekundärsprängämne innefattar PETN eller RDX eller en blandning därav.

10. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att initieringsladdningen av sekundärsprängämne har en partikelstorlek av mindre än 250 mesh (mindre än 0,06 mm), en specifik yta av cirka 5000-7000 cm2/g och en pressdensi- tet av cirka 1,2-1,6 g/cm3.

11. Sprängkapsel enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att den innehåller en flamledande pyroteknisk komposition i kontakt med initieringsladdningen av sekundär- sprängämne. 462 391 1 2” 10 15 20 25 30

12. Initieringselement för användning i en sprängkapsel med ett ihåligt hölje eller skal (1) innehållande en basladdning (B) av sekundärsprängämne, vilken är avsedd att detoneras, even- tuellt via en fördröjningskomposition (6), genom aktivering av en tändanordning (9, 15, 16), varvid elementet innefattar ett hölje (2, 3) med en öppning (5) i ena änden därav och ett hål (4) i motsatta änden därav, vilken öppning (5) respektive hàl (4) har tvärsnittsareor väsentligt mindre än den genomsnittliga tvärsnittsarean för initieringsladdningen (7), kännetecknat av att höljet (2, 3) innehåller en pressad sekundärinitieringsladd- ning (7) och eventuellt en fördröjningskomposition (6), varvid höljets öppning (5), eller ett urtag eller en anvisning eller en förberedelse (5) för en öppning, i ena änden därav är anordnad på en separat huv eller skiva (3) och medger acceleration av brinnandet av initieringsladdningen av sekundärsprängämne till en stötvåg, som förorsakar detonation av basladdningen av sekun- därsprängämne, och att hålet (4), i den motsatta änden därav, tillåter tändning av initieringsladdningen av sekundärsprängämne via tändanordningen (9, 15, 16) samt avgång av reaktionsprodukt- gaser bildade då initieringsladdningen av sekundärsprängämne brinner, varvid inneslutningen består av ett tunnväggigt element av ett så starkt material, t.ex. stål, att deformation kan äga rum, utan att det brister, under brinnandet av initieringsladd- ningen av sekundärsprängämne.

13. Initieringselement enligt krav 12, kännetscknat av att tvärsnittsarean för öppningen eller urtaget (5) i förhållan- de till den genomsnittliga tvärsnittsarean för initieringsladd- ningen (7) av sekundärsprängämne är från cirka 1:2,5 till 1:4.

14. Initieringselement enligt krav 12 eller 13, känne- tecknat av att tvärsnittsarean för hålet (4) i förhållande till den genomsnittliga tvärsnittsarean för initieringsladdningen (7) av sekundärsprängämne är från cirka 1:2,9 till 1:6,3.

15. Initieringselement enligt något av kraven 12-14, kännetecknat av att det innefattar ett skal (2), som innehåller nämnda hal (4) och är öppet i sin motsatta ände, och en separat huv eller skiva (3) som passar in i den öppna änden och innehål- ler nämnda öppning eller urtag (5). 10 15 20 25 21 462 591

16. Initieringselement enligt krav 15, kännetecknat av att skalete (2) väggar är förlängda förbi huven eller skivan (3) till bildning av ett rörformigt utrymme med en öppen ände mellan huven och basladdningen (8), varvid detta utrymme företrädesvis är avsett för en sekundärsprängämnesladdning med lägre densitet än för initieringeladdningen.

17. Initieringselement enligt nagot av kraven 12-15, kännetecknat av att tvärsnittsarean för öppningen eller urtaget (5) är cirkulär.

18. Initieríngselement enligt nagot av kraven 12-17, kännetecknat av att öppningen eller urtaget (5) innefattar en rotationsyta i form av en hemisfär, en kon eller en paraboloid.

19. Initieringselement enligt nàgot av kraven 12-18, kännetecknat av att initieringsladdningen av sekundärsprängämne innefattar PETN eller RDX eller en blandning därav.

20. Initieringselement enligt något av kraven 12-19, kännetecknat av att initieringsladdningen av sekundärsprängämne har en partikeletorlek av mindre än 250 meeh 0,06 mm), en specifik yta av cirka 5000-7000 cmz/g och en press- deneitet av cirka 1,2-1,6 g/cm3.

21. Initieringselement enligt nagot av kraven 12-20, kännetecknat av att det innehåller en flamledande pyroteknisk komposition i kontakt med initieringsladdningen av sekundär- sprängämne.