SE523163C2

SE523163C2 - Method and apparatus for breaking apart objects

Info

Publication number: SE523163C2
Application number: SE0201972A
Authority: SE
Inventors: Milana O Kirsanova Rindehed; Oleg N Kirsanov; Nikolai O Kirsanov
Original assignee: Milana O Kirsanova Rindehed; Oleg N Kirsanov; Nikolai O Kirsanov
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-03-30
Also published as: SE0201972L; SE0201972D0

Description

20 25 30 35 40 1523 163 2 lan membranen finns ett ﬁnt pulver eller allmänt en komformig blandning av ett oxidationsmedel såsom NaOCl3 samt andra bränslen såsom ﬂytande bränsle och möjligen någon lärnplig metall. In the membranes there is a powder or generally a granular mixture of an oxidizing agent such as NaOCl3 and other fuels such as a liquid fuel and possibly some leathery metal.

Rörens inre diameter eller avstånden mellan membranen måste väljas att vara mindre än ett kritiskt värde speciﬁkt för det lämpliga kemiska ämnet eller blandningen av kemiska ärrmen för att inte förorsaka en detonation, se ryskt patent nr 2153069, "Metod för förstöring av naturliga och konstgjorda föremål", uppﬁnnare O.N. Kirsanov, N.O. Kirsanov och I.O. Kirsanov, inlämnat ll november 1998 och registrerat 20 juli 2000, se också ryskt patent nr 2152376, "Komposition för sprängning", uppfinnare O.N. Kirsanov, N.O. Kirsanov, M.O. Kirsanova, 1.0. Kirsanov, in- lämnat 10 december 1998 och registrerat 10 juli 2000.The inner diameter of the tubes or the distances between the membranes must be chosen to be less than a critical value specific to the appropriate chemical substance or mixture of the chemical sleeve in order not to cause a detonation, see Russian Patent No. 2153069, "Method for Destruction of Natural and Artificial Objects" , up ON nnare ON Kirsanov, N.O. Kirsanov and I.O. Kirsanov, filed November 11, 1998 and registered July 20, 2000, see also Russian Patent No. 2152376, "Composition for Explosion", Inventor O.N. Kirsanov, N.O. Kirsanov, M.O. Kirsanova, 1.0. Kirsanov, filed December 10, 1998 and registered July 10, 2000.

Blandningen kan ha en sammansättning, vilken är baserad på fasta oxidationsmedel såsom klorater och perklorater av natrium, kalium och ammonium, kolväten såsom dieselolja eller berg- olja och metaller, t ex aluminium, magnesium och titan. Intensiteten hos alstrandet av gaser, tem- peratur och därigenom av den energetiska effekten regleras genom ändring av koncentrationen av de i blandningen ingående materialen såväl som av partiklarnas storlek i de i blandningen ingåen- de reagerande ämnena, förutsatt att koefficienten för överskott av oxidationsmedlet är mellan 0,5 och 1,7 i förhållande till den totala mängden bränslematerial och att rörväggamas tjocklek och rö- rens diameter eller avstånden mellan membranen är lämpligt valda. Det fasta bränslet i rörväggar- na eller membranen innefattar ett material, som kan vara i kontakt med oxidationsmedlet eller blandningen under relativt lång tid utan någon märkbar reaktion vid temperaturer under +30°C vid förvaring i förråd, t ex under sex månader, och kan innefatta polymera kolväten, t ex polye- ten, polypropen, polystyren, men kan också innehålla Capron, aluminium, magnesium, titan, osv.The mixture may have a composition which is based on solid oxidizing agents such as chlorates and perchlorates of sodium, potassium and ammonium, hydrocarbons such as diesel oil or rock oil and metals such as aluminum, magnesium and titanium. The intensity of the generation of gases, temperature and thereby of the energetic effect is regulated by changing the concentration of the materials contained in the mixture as well as the size of the particles in the reactants included in the mixture, provided that the coefficient of excess oxidant is between 0.5 and 1.7 in relation to the total amount of fuel material and that the thickness of the pipe walls and the diameter of the pipes or the distances between the membranes are appropriately selected. The solid fuel in the pipe walls or membranes comprises a material which may be in contact with the oxidizing agent or mixture for a relatively long time without any appreciable reaction at temperatures below + 30 ° C when stored in storage, for example for six months, and may include polymeric hydrocarbons, such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, but may also contain Capron, aluminum, magnesium, titanium, etc.

Detta tidigare förfarande har emellertid följande nackdelar: - Det finns en svårighet vid laddning av oxidationsmedlet, när detta innehåller stora korn, i rör med liten rördiameter - för att åstadkomma det antagna omfånget av 0,5 - 1,7 för koefficienten för överskott av oxidationsmedel.However, this previous method has the following disadvantages: - There is a difficulty in charging the oxidant, when it contains large grains, in tubes with small tube diameter - to achieve the assumed range of 0.5 - 1.7 for the coefficient of excess oxidant .

- De med hjälp av detta förfarande laddade anordningama är inte helt brandsäkra, vilket leder till att särskild omsorg måste iakttas vid lagring och leverans av anordningama.The devices charged by this method are not completely fireproof, which means that special care must be taken when storing and delivering the devices.

- Sådana laddade gasalstrande anordningar, som levereras till en slutkund, kan inte anpassas till ändrade omständighetema på platsen. Exempelvis kan det vid användning av anordningarna för sönderbrytande av ett stenblock visa sig, att blocket är hårdare än väntat, varför man då behöver använda gasgeneratorer med större kapacitet.Such charged gas generating devices, which are delivered to an end customer, cannot be adapted to the changed circumstances on site. For example, when using the devices for breaking a boulder, it may turn out that the block is harder than expected, which is why it is then necessary to use gas generators with a larger capacity.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med uppfinningen att anvisa ett förfarande och en anordning för på sä- kert sätt sönderbryta eller klyva föremål, som praktiskt inte ger någon risk för rärnnor eller små sprickor i föremålen.DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a method and a device for safely breaking or splitting objects, which practically does not present any risk of gutters or small cracks in the objects.

Det är ett ytterligare ändamål med uppfinningen att anvisa gasgeneratorer för sönderbryt- ning eller klyvning av föremål, som medför minskad risk för brand vid magasinering och leve- rans.It is a further object of the invention to provide gas generators for breaking or splitting objects, which entails a reduced risk of fire during storage and delivery.

Det är ett ytterligare ändamål med uppﬁnningen att anvisa gasgeneratorer för sönderbryt- ning eller klyvning av föremål, som har ett utvidgat omfång vad gäller styrning på användnings- platsen av karakteristiska egenskaper hos kompositionen i gasgeneratorema. 10 15 20 25 30 35 40 523 163 3 Gasalstrande anordningar anvisas, som innefattar en fast del, vilken kan hanteras som en enhet, varvid den fasta delen innehåller fast bränsle, oxidationsmedel och katalysator. Den fasta delen innehåller eller innefattar alltså enbart fasta material. På användningsplatsen sätts ﬂytande bränsle till anordningama. Detta ger ett enkelt handhavande av de gasalstrande anordningarna och en säker lagring av de fasta delarna. Den tillsatta mängden ﬂytande bränsle kan också anpas- sas till det speciella tillståndet hos de föremål, som skall sönderbrytas eller klyvas.It is a further object of the invention to provide gas generators for breaking or splitting objects, which have an extended scope in terms of on-site control of characteristic properties of the composition in the gas generators. Gas generating devices are provided which comprise a solid part which can be handled as a unit, the solid part containing solid fuel, oxidizing agent and catalyst. The solid part thus contains or comprises only solid materials. At the place of use, ﬂ surface fuel is added to the devices. This provides easy operation of the gas generating devices and safe storage of the fixed parts. The added amount of ﬂ surface fuel can also be adapted to the special condition of the objects to be broken down or split.

Därutöver innehåller de fasta delarna utrymmen, som bildas mellan väggar i det fasta bräns- let. Utryrnmena har en form, som är anpassad för att underlätta påfyllning av en blandning av fasta material, innefattande oxidationsmedel, katalysator och eventuellt mer fast bränsle. Tvär- snitten hos utrymmena, som sträcker sig i den fasta delens axelriktning, kan vara en polygon så- som en regelbunden polygon för att bilda ett kvadratmönster eller ett mönster av bandfonnade fi- gurer eller ett bikaksmönster. I vilket fall som helst skall den minsta innerdiametem hos utrym- mena vara avsevärt större än diametern hos partiklarna eller komen i blandningen av fasta materi- al för att underlätta påfyllningen.In addition, the solid parts contain spaces, which are formed between walls in the solid fuel. The voids have a shape which is adapted to facilitate the filling of a mixture of solid materials, including oxidizing agent, catalyst and possibly more solid fuel. The cross-sections of the spaces, which extend in the axial direction of the fixed part, can be a polygon such as a regular polygon to form a square pattern or a pattern of band-shaped figures or a honeycomb pattern. In any case, the smallest inner diameter of the spaces should be considerably larger than the diameter of the particles or grains in the mixture of solids to facilitate filling.

De fasta delama har allmänt formen av cirkulära cylindrar med en ytterdiameter anpassad till de öppningar eller borrhål, i vilka anordningarna är avsedda att placeras.The fixed parts generally have the shape of circular cylinders with an outer diameter adapted to the openings or boreholes in which the devices are intended to be placed.

När uppfinningen skall användas, kan sålunda sönderbrytning eller klyvning av föremål utföras på säkert sätt, vilket i sin tur breddar användningsområdet för sådan klyvning. Förfarandet kan också leda till en att mer arbete kan hinna utföras på grund av den ökad säkerheten och kan också minska kostnaden för sådant arbete.Thus, when the invention is to be used, disintegration or cleavage of objects can be performed in a safe manner, which in turn broadens the field of application for such cleavage. The procedure can also lead to more work being done due to the increased safety and can also reduce the cost of such work.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppﬁnningen skall nu beskrivas i form av ej begränsande utföringsformer med hänvis- ningar till bifogade ritningar, i vilka: - Fig. 1 är en schematisk bild av ett föremål, som skall klyvas, - Fig. 2 är en schematisk längdsektion av en gasalstrande anordning, - Fig. 3a, 3b, 3c och 3d är tvärsektioner av en gasalstrande anordning, och - Fig. 4 är en bild av en behållare innehållande ﬂytande bränsle.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in the form of non-limiting embodiments with reference to the accompanying drawings, in which: - Fig. 1 is a schematic view of an object to be split, - Fig. 2 is a schematic longitudinal section of a gas generating device, - Figs. 3a, 3b, 3c and 3d are cross sections of a gas generating device, and - Fig. 4 is a view of a container containing ﬂ surface fuel.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM För klyvning eller sönderbrytning av ett föremål görs först ett eller ﬂera smala hål i föremå- let såsom med hjälp av borrning, se ﬁg. 1, så att borrhålen är vertikala eller horisontella eller lu- tar. Gasalstrande enheter 3 anbringas vid bottnen av hålen eller, om borrhålen är djupare än 1,5 meter, ovanpå en fyllning med småsten eller sand upp till ett djup av ca 1,5 m, gasgeneratorema täcks med och hålen fylls med sand 5 och i de gasalstrande enheterna startas en kemisk reaktion, som alstrar en stor mängd energi och gaser. I de gasalstrande cnhetema försiggår en förbrän- nings- eller brinnreaktion av en komposition baserad på fasta oxidationsmedel i deﬂagrationsmod eller i ej detonationsmod för ett lämpligt val av beståndsdelar i de gasalstrande enheterna.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT For splitting or breaking an object, first make one or ﬂ your narrow holes in the object, such as by means of drilling, see ﬁ g. 1, so that the boreholes are vertical or horizontal or inclined. Gas generating units 3 are placed at the bottom of the holes or, if the boreholes are deeper than 1.5 meters, on top of a filling with pebbles or sand up to a depth of about 1.5 m, the gas generators are covered and the holes are filled with sand 5 and in the the gas generating units start a chemical reaction, which generates a large amount of energy and gases. In the gas-generating units, a combustion or combustion reaction of a composition based on solid oxidizing agents takes place in the agitation mode or in non-detonation mode for a suitable selection of constituents in the gas-generating units.

En gasalstrande enhet 3 innehåller en fast del 7, se ﬁg.2, och en ﬂuiddel. Den fasta delen 7 innefattar fast bränsle 9 utformat inuti ett yttre hölje 9' eller integrerat med detta, och höljet har en fonn anpassad till hålen i föremålet, exempelvis cylindrisk form med diameter något mindre än hålets diameter. Höljet 9' kan vara av samma material som det inre fasta bränslet 9 eller av armat material. Det fasta bränslet och höljet ger den fasta delen en styv utformning, genom att höljet bildar en behållare med mellanväggar 11, som bildar en mångfald parallella längsgående celler 10 15 20 25 30 35 40 i 523 163 4 eller utrymmen 13 i den fasta delen, vilka är tillslutna av en botten 15, som är fäst vid eller integ- rerad med det fasta bränslet och/eller hölj et.A gas generating unit 3 contains a fixed part 7, see ﬁ g.2, and a iddel uiddel. The solid part 7 comprises solid fuel 9 formed inside an outer casing 9 'or integrated therewith, and the casing has a mold adapted to the holes in the object, for example cylindrical shape with a diameter slightly smaller than the diameter of the hole. The housing 9 'can be of the same material as the internal solid fuel 9 or of reinforced material. The solid fuel and the casing give the solid part a rigid design, in that the casing forms a container with partitions 11, which form a plurality of parallel longitudinal cells 10 or spaces 13 in 523 163 4 or spaces 13 in the fixed part, which are closed by a bottom 15, which is attached to or integrated with the solid fuel and / or casing.

Utryrnmena 13 kan vara utformade som ett ﬂertal bredvid varandra anordnade, cylindriska rör, se ﬁg. 3a. Denna utföringsform har emellertid en nackdel på grund av de små, smala triangel- forrnade utrymmen, vilka bildas mellan tre angränsande rör. Det kan vara ganska svårt att påfylla det kornformiga materialet i dessa trånga utrymmen, och därför har utrymmena företrädesvis po- lygonforrn, såsom kvadratiskt eller rektangulärt tvärsnitt bildat av raka mellanväggar, som korsar varandra under rät vinkel, se ﬁg. 3b, eller bikakestruktur, se ﬁg. 3c, eller också bildas de av en dragspelsliknande struktur anordnad innanför den cylindriska yttre väggen 9', se ﬁg. 3d, eller också är de utformade på annan lämpligt sätt. Allmänt skall utrymmena ha en inre minsta diame- ter, vilken är större storleken hos komen i den fasta blandningen, som skall beskrivas nedan, var- vid den minsta inre diametem deﬁnieras som diametem hos den största cirkulära cylinder, vilken kan inpassas i utrymmena.The cavities 13 can be designed as a number of cylindrical tubes arranged next to each other, see also. 3a. However, this embodiment has a disadvantage due to the small, narrow triangular spaces which are formed between three adjacent tubes. It can be quite difficult to fill the granular material in these narrow spaces, and therefore the spaces preferably have polygonal shapes, such as square or rectangular cross-sections formed by straight partitions, which intersect at right angles, see ﬁ g. 3b, or honeycomb structure, see ﬁ g. 3c, or they are formed by an accordion-like structure arranged inside the cylindrical outer wall 9 ', see ﬁ g. 3d, or they are designed in another suitable way. In general, the spaces should have an inner minimum diameter, which is larger than the size of the grains in the solid mixture, to be described below, the smallest inner diameter being defined as the diameter of the largest circular cylinder which can be fitted into the spaces.

Det fasta bränslet 9 kan innefatta kolvätepolymerer såsom polyeten och polypropen. Höljets väggar 9' och mellanväggarna 9 ges en lämplig tjocklek, så att de innehåller an avpassad, beräk- nad mängd av det fasta bränslet.The solid fuel 9 may comprise hydrocarbon polymers such as polyethylene and polypropylene. The walls 9 'of the housing and the partitions 9 are given a suitable thickness, so that they contain a suitable, calculated amount of the solid fuel.

Inuti utrymmena 13, i det fasta bränslet 9, ﬁnns en blandning 17 av fasta material såsom en komposition innefattande ett oxidationsmedel såsom NaClOg, och en katalysator. Kompositionen är i mer eller mindre kornig form och kan företrädesvis vara ett pulver, t ex ha en partikelstorlek av 10 - 100 um. Blandningen utfyller en förutbestämd andel av utrymmena, och lärrmar tomrtnn i den övre delen av varje utrymme, vilka tomrum i det typiska fallet har en höjd i området 2 - 7 mm. Blandningen 17 och det fasta bränslet 9 innefattande höljet 9” bildar tillsammans den fasta delen 7 av gasgeneratorema.Inside the spaces 13, in the solid fuel 9, there is a mixture 17 of solids as a composition comprising an oxidizing agent such as NaClO 3, and a catalyst. The composition is in more or less granular form and may preferably be a powder, for example having a particle size of 10 - 100 μm. The mixture fills a predetermined proportion of the spaces, and gaps empty in the upper part of each space, which voids in the typical case have a height in the range 2 - 7 mm. The mixture 17 and the solid fuel 9 comprising the housing 9 'together form the solid part 7 of the gas generators.

Gasgeneratorema 3 innefattar också ﬂytande bränsle såsom ett lämpligt kolväte, t ex diesel- eller bergolja, såsom skall beskrivas nedan. ' Utryrmnena i den fasta delen 7 och höljet 9' hos en gasgenerator är tillslutna av ett lock 19, som innehåller en tändkapsel 21, vilken med hjälp av en elektrisk kabel är ansluten till en elekt- risk enhet, ej visad, som kan anbringa en spänning över tändkapseln och därigenom få denna att antända den gasalstrande enheten 3.The gas generators 3 also comprise surface fuel such as a suitable hydrocarbon, for example diesel or rock oil, as will be described below. The cavities in the fixed part 7 and the housing 9 'of a gas generator are closed by a cover 19, which contains an ignition capsule 21, which by means of an electrical cable is connected to an electrical unit, not shown, which can accommodate a voltage across the igniter and thereby cause it to ignite the gas generating unit 3.

Vid användning i praktiken är de fasta delarna 7 innefattande locken 19 förtillverkade och levereras tillsammans med ﬂytande bränsle, som är innehållet i en särskild behållare 23, se ﬁg. 4.When used in practice, the fixed parts 7 comprising the lids 19 are prefabricated and delivered together with ﬂ liquid fuel, which is the contents of a special container 23, see ﬁ g. 4.

På arbetsplatsen, vid det föremål, som ska sönderbrytas eller klyvas, avlägsnas locken och en av- passad mängd av det ﬂytande bränslet påfylls i utrymmena i de fasta delarna, i vilka det absorbe- ras av blandningen och eventuellt också fyller tomrummen mellan partiklarna i blandningen och i vissa fall till och med fyller någon mindre del av tomrummen vid överdelen av utryrnmena 13.At the workplace, at the object to be broken or split, the lids are removed and a suitable amount of the ﬂ surface fuel is filled in the spaces in the solid parts, in which it is absorbed by the mixture and possibly also fills the voids between the particles in the mixture. and in some cases even fills a small part of the voids at the top of the cavities 13.

Mängden ﬂytande bränsle väljs med hänsyn till konditionen eller tillståndet hos det föremål, som skall sönderdelas, så att t ex ett mer massivt stenblock kan erfordra mer ﬂytande bränsle än vad som normalt erfordras. Vid påfyllningen av det ﬂytande bränslet bör tillses, att det i varje utrym- me 13 tillförda ﬂytande bränslet får samma effektiva nivå, dvs att samma relativa mängd ﬂytande bränsle införs i varje utrymme med hänsyn tagen till mängden blandning i utrymmet. Slutligen fästs åter locken 19 vid de fasta delama 7. De gasalstrande enheterna 3 är nu färdiga att placeras i sina hål för sönderdelning av föremål. 10 15 20 25 30 35 40 1523 165 5 Det slutliga innehållet i den komposition, som används i de gasalstrande enheterna, avpas- sas alltså på användningsplatsen genom att tillsätta flytande kolväten till gasgeneratorema, vilka är preliminärt laddade endast med fasta kolväten och/eller fasta kolvätepolymerer och fasta oxi- dationsmedel. Det ﬂytande bränslet kan tillsättas, så att en koefficient för överskott av oxidations- medel av mellan 0,42 och 2,5 uppnås, och ännu hellre mellan 0,5 och 1,5, i förhållande till den to- tala bränslemängden. För ett korrekt val av material och dimensioner kommer gasgeneratorema att brinna fullständigt i deﬂagrationsmod inom en tidsperiod av 0,1 sekund, och en tillräcklig mängd gas kommer att alstras inom denna tidsperiod för att sönderbryta också hårt berg eller hård betong. Brinnhastigheten kommer aldrig att överskrida 10 m/s för en gasgenerator laddad i ett borrhål, såsom beskrivits ovan.The amount of surface fuel is selected with regard to the condition or condition of the object to be decomposed, so that, for example, a more solid boulder may require more surface fuel than is normally required. When filling the surface fuel, it should be ensured that the surface fuel supplied in each space 13 has the same effective level, ie that the same relative amount of surface fuel is introduced in each space, taking into account the amount of mixture in the space. Finally, the lids 19 are reattached to the fixed parts 7. The gas generating units 3 are now ready to be placed in their holes for disintegration of objects. The final content of the composition used in the gas generating units is thus adapted at the place of use by adding liquid hydrocarbons to the gas generators, which are preliminarily charged with solid hydrocarbons and / or solid hydrocarbon polymers and solid oxidizing agents. The surface fuel can be added so that a coefficient of excess oxidant of between 0.42 and 2.5 is achieved, and more preferably between 0.5 and 1.5, in relation to the total amount of fuel. For a correct choice of materials and dimensions, the gas generators will burn completely in the agitation mode within a time period of 0.1 second, and a sufficient amount of gas will be generated within this time period to break even hard rock or hard concrete. The firing speed will never exceed 10 m / s for a gas generator charged in a borehole, as described above.

Som förbrärmingsämnen, vilka finns som skal eller cellväggar, används änmen, vilka kan klara förvaring under en lång tidsperiod, t ex lagring i ett magasin vid temperaturer, som inte överskrider 50° C, t ex under en tidsperiod av sex månader och utan någon märkbar försämring, och vilka inte i någon avsevärd grad är benägna att reagera vid kontakt med de använda fasta oxidationsmedlen. Sådana förbränningsämnen innefattar, såsom redan har nämnts, t ex kolväte- polymerer såsom polyeten och polystyren, Capron, aluminium, magnesium, titan osv.As burning substances, which are available as shells or cell walls, the substance is used, which can be stored for a long period of time, eg storage in a magazine at temperatures not exceeding 50 ° C, eg for a period of six months and without any appreciable deterioration, and which are not to any significant degree likely to react upon contact with the solid oxidants used. Such combustors include, as already mentioned, for example hydrocarbon polymers such as polyethylene and polystyrene, Capron, aluminum, magnesium, titanium and so on.

Enligt genomförda termodynamiska beräkningar är arbetsförmågan hos 1 kg av en tvåkom- ponentskomposition, i vilken natriumklorat används som oxidationsmedel och polyeten som det fasta bränslet, när koefﬁcienten för överskott av oxidationsmedel i förhållande till den totala bränslemängden är 0,55, lika med 1021 kJ/kg jämfört med 730 kJ/kg för trotyl. Genom införande av en tillsats av aluminium, magnesium, osv, i kompositionen är det möjligt att öka den vid pro- cessen avgivna energimängden till 1340 kJ/kg för blandningen.According to performed thermodynamic calculations, the working capacity of 1 kg of a two-component composition, in which sodium chlorate is used as oxidizing agent and polyethylene as the solid fuel, when the coefficient of excess oxidizing agent in relation to the total amount of fuel is 0.55, is equal to 1021 kJ / kg compared to 730 kJ / kg for trotyl. By introducing an addition of aluminum, magnesium, etc., into the composition, it is possible to increase the amount of energy released during the process to 1340 kJ / kg for the mixture.

Intensitetcn hos alstrandet av gas beror inte på bara innehållet och närvaron av en lämplig katalysator utan också på förbrärmingselementets tillstånd, dvs storleken hos komen eller partik- larna i kompositionens beståndsdelar, väggtjockleken, då materialet är anordnat som celler, och/eller på väggarnas godstjocklek och cellemas diameter. I det sistnämnda fallet är beroendet mer invecklat. Det är känt, se Paushkin, Ya.,M., "Jetbränslens kemi", Moskva 1962, att för många exotermiska kompositioner, som innefattar fasta oxidationsmedel såsom klorater, perklo- rater och nitrater av kalium eller till och med av natrium och amrnonium, ﬁnns det en kritisk dia- meter för partiklarna i laddningen, så att för en tillräckligt liten diameter inte någon detonation inträffar. T ex för igdanite, som innehåller ca 94,0 % amrnoniumseliter och 6,0 % dieselbränsle, i ett borrhål och i ett styvt hölje är den kritiska diametem 25 - 30 mm, se Rossi, B.D., Pozdniakov, Z.G., "Industriella sprängämnen och verktyg för detonation", Moskva 1971.The intensity of gas generation depends not only on the content and presence of a suitable catalyst but also on the condition of the combustion element, i.e. the size of the grains or particles in the constituents of the composition, the wall thickness, when the material is arranged as cells, and / or the wall thickness and cell diameter. In the latter case, the dependence is more complicated. It is known, see Paushkin, Ya., M., "Chemicals of Jet Fuels", Moscow 1962, that for many exothermic compositions, which include solid oxidizing agents such as chlorates, perchlorates and nitrates of potassium or even of sodium and ammonium, ns there is a critical diameter for the particles in the charge, so that for a sufficiently small diameter no detonation occurs. For example, for igdanite, which contains about 94.0% ammonium elites and 6.0% diesel fuel, in a borehole and in a rigid casing, the critical diameter is 25 - 30 mm, see Rossi, BD, Pozdniakov, ZG, "Industrial explosives and detonation tools ", Moscow 1971.

Användning av celler med mindre diameter gjorda av brännbara ämnen, såsom föreslås här, t ex av polyeten, fyllda med en lämplig komponent, t ex med amrnoniumseliter, dvs klorater eller perklorater, leder inte bara till utebliven detonation, utan ökar också den vid processen avgivna energin. Väggtjockleken hos rörens eller cellema och dessas diameter är bestämda eller bestäms med hänsyn till önskad avgiven energi och den erforderliga hastigheten i processen. Diametern hos utrymmena kan företrädesvis väljas att motsvara 10 - 20 gånger tjockleken hos väggarna.The use of smaller diameter cells made of combustible substances, as proposed here, for example of polyethylene, filled with a suitable component, for example with ammonium elites, ie chlorates or perchlorates, not only leads to the absence of detonation, but also increases the amount released in the process. the energy. The wall thickness of the tubes or cells and their diameter are determined or determined with respect to the desired energy delivered and the required speed of the process. The diameter of the spaces can preferably be chosen to correspond to 10 - 20 times the thickness of the walls.

I det här betraktade fallet sätts, för att minska brandfaran vid lagring och leverans och för att utvidga den allmärma möjligheten att använda gasgeneratorer, med hänsyn till de olika geolo- giska och ekologiska omständigheterna för kompositionen, som exempelvis är baserad på natri- 10 15 20 25 30 35 40 523 163 6 iunklorat eller -perklorat, den inre diametern hos de av polyeten gjorda cellerna till mellan 2,5 och 7 mm, när väggtjockleken äri området mellan 0,05 och 0,7 mm. I detta fall blir koefﬁcienten för överskott av oxidationsmedel i förhållande till det fasta bränslet mellan 1,5 och 2,5 och brinn- hastigheten bestäms av väggamas tjocklek. Den undre gränsen för cellemas eller utrymmenas di- arneter eller cellemas storlek bestäms av de tekniska möjligheterna att ladda oxidationsmed- let/blandningen i dessa, såsom har angetts ovan. Användning av utrymmen med diameter eller cellstorlek större än 7 mm är inte önskvärd, på grund av möjligheten att fórbränningsprocessen kan ändras från deﬂagration till detonation, efter det slutgiltiga bildandet av kompositionen ge- nom tillsats av ﬂytande kolväten, vilken möjlighet kan föreligga för vissa oxidationsmedel.In the case considered here, in order to reduce the risk of fire during storage and delivery and to extend the general possibility of using gas generators, taking into account the different geological and ecological circumstances of the composition, which is based, for example, on natural gas. Chlorinated or perchlorated, the inner diameter of the polyethylene cells to between 2.5 and 7 mm, when the wall thickness is in the range between 0.05 and 0.7 mm. In this case, the coefficient of excess oxidant in relation to the solid fuel is between 1.5 and 2.5 and the burning rate is determined by the thickness of the walls. The lower limit for the diurnets of the cells or spaces or the size of the cells is determined by the technical possibilities of loading the oxidizing agent / mixture into them, as has been stated above. The use of spaces with a diameter or cell size larger than 7 mm is not desirable, due to the possibility that the combustion process can be changed from the agration to detonation, after the final formation of the composition by the addition of surface hydrocarbons, which may be possible for certain oxidizing agents.

Om väggtjockleken ökas, så att den större än 0,7 mm, kan detta leda till att antändningen misslyckas. Det bör särskilt observeras, att användning av polyeten som material i det fasta bränslet, dvs i cellväggama, med en cellväggstjocklek av mellan 0,05 och 0,7 mm, och när detta är anbragt i oxidationsmedlet, t ex natriumklorat, men inte som pulver blandat med oxidations- medlet utan i form av fasta väggar eller plattor, vilka går i anordningamas axelriktning, inte bara praktiskt taget utesluter varje möjlighet till detonation, när kompositionen brinner, utan också ökar brinnhastigheten från 1,0 mm per sekimd för en pulverkomposition till minst 1,4 - 1,53 mm per sekund för komposition, vilken utnyttjar celler. Mätningar, som bekräftar detta, har utförts under atmosfärförhållanden med hjälp av en laboratorieanordning.If the wall thickness is increased, so that it is larger than 0.7 mm, this can lead to ignition failure. It should be noted in particular that the use of polyethylene as a material in the solid fuel, ie in the cell walls, with a cell wall thickness of between 0.05 and 0.7 mm, and when this is applied in the oxidizing agent, eg sodium chlorate, but not as a powder mixed with the oxidizing agent but in the form of solid walls or plates, which go in the axial direction of the devices, not only practically excludes any possibility of detonation, when the composition burns, but also increases the burning rate from 1.0 mm per second for a powder composition to at least 1.4 - 1.53 mm per second for composition, which utilizes cells. Measurements confirming this have been performed under atmospheric conditions using a laboratory device.

Användning av kompositioner, som är baserade enbart på fasta oxidationsmedel och ﬂy- tande kolväten, är begränsad till intervallet för garanterad start av brinnreaktionen i enlighet med koefﬁcienten för överskott av oxidationsmedel i förhållande till total mängd bränsle. Ett minskat överskott av oxidationsmedel ger en lägre brinnhastighet och en lägre risk för den möjliga, icke önskvärda övergången från deﬂagration till detonation.The use of compositions based solely on solid oxidizing agents and performance hydrocarbons is limited to the range of guaranteed start of the combustion reaction in accordance with the coefficient of excess oxidizing agent relative to the total amount of fuel. A reduced excess of oxidizing agent results in a lower burning rate and a lower risk of the possible, undesirable transition from de-agration to detonation.

För effektiv användning fylls borrhâl, som är djupare än 1,5 m, med småsten och vatten el- ler en saltlösning vid vintertid, ned till ett djup av 1 - 1,5 m från ytan. På bottnen av borrhållet el- ler ovanpå smâstenen, när borrhålet är djupare än 1,5 m, placeras gasgeneratom, som är fylld med kompositionen och är försedd med tändkapsel och elektriska kablar, och borrhålet tillsluts om- sorgsfullt ovanifrån.For efficient use, drill holes, which are deeper than 1.5 m, are filled with pebbles and water or a saline solution in winter, down to a depth of 1 - 1.5 m from the surface. At the bottom of the borehole or on top of the pebbles, when the borehole is deeper than 1.5 m, the gas generator is placed, which is filled with the composition and equipped with a spark plug and electrical cables, and the borehole is carefully closed from above.

Hela arbetscykeln har testats tekniskt vid gruvor i Karelen-, Murmansk- och Leningrad- områdena. Vid ett försök, som har utförts i Magdeburg, Tyskland, borrades två hål med diameter 39 mm i ett betongblock, gasgeneratorer av det ovan beskrivna slaget laddades med ﬂytande bränsle och en gasgenerator placerades i vardera borrhålet. Ovanpå gasgeneratorerna packades sand och borrhålen förseglades med träpluggar. Efter antändning av gasgeneratorerna erhölls ett slätt brott eller en slät spricka mellan de båda borrhålen från deras botten till deras översta del.The entire work cycle has been technically tested at mines in the Karelia, Murmansk and Leningrad areas. In an experiment carried out in Magdeburg, Germany, two holes 39 mm in diameter were drilled in a concrete block, gas generators of the type described above were charged with surface fuel and a gas generator was placed in each borehole. Sand was packed on top of the gas generators and the boreholes were sealed with wooden plugs. After ignition of the gas generators, a smooth fracture or a smooth crack was obtained between the two boreholes from their bottom to their upper part.

Inga starka ljud hördes efter antändning av gasgeneratorerna, inga småsprickor eller små betong- skärvor åstadkoms och inget arbete i grannskapet behövde avbrytas.No loud noises were heard after ignition of the gas generators, no small cracks or small concrete fragments were made and no work in the neighborhood had to be interrupted.

Sålunda ökar användningen av det här beskrivna förfarandet säkerheten vid leverans och lagring av gasgeneratorer och utvidgar möjligheterna för användning av dessa jämfört med tidigare förfaranden genom att ta hänsyn till bergets geologi och miljöns ekologi.Thus, the use of the method described here increases the safety of delivery and storage of gas generators and expands the possibilities for using them compared to previous methods by taking into account the geology of the rock and the ecology of the environment.

Möjlighet för utförande av uppﬁnningen erhålls genom att alla de erforderliga beståndsde- lama tillverkas industriellt utan begränsningar.Opportunity for carrying out the invention is obtained by manufacturing all the required components industrially without restrictions.

Claims

10 15 20 25 30 35 40 52z 163 7 PATENT REQUIREMENTS

A method of disintegrating or cleaving natural and artificial objects, comprising assembling and inserting gas generating devices (3) into boreholes (1) and starting a combustion reaction in the ﬂ agration mode or in non-detonation mode in the gas generating devices, wherein the brim reaction accompanied by the generation of gases and thus a corresponding pressure, each of the gas generating devices comprising a solid part (7), which comprises a solid fuel (9, 9 '), which gives the gas generating device a solid structure and which comprises spaces (13), and wherein each of the gas generating devices further comprises a mixture of chemical substances in the spaces, characterized by the further, initially performed steps: - to provide first parts of the gas generating devices (3) in the form of solid parts (7) with the spaces (13) therein loaded with a granular mixture (17) of solid materials comprising an oxidizing agent and a catalyst, and - then, at the place where the gas generating devices (3) are to be placed in the boreholes (1), fill the spaces (13) with an amount ﬂ of liquid fuel which is adapted to the physical condition of the object to be broken down, or is split so that the ﬂ surface fuel is at least partially absorbed by the granular mixture (17) and / or at least partially fills voids in the voids.

Method according to claim 1, characterized in that when providing the first parts of the gas-generating devices (3), the spaces (13) are designed so that they have an elongate shape parallel to the longitudinal direction of the fixed parts (7).

Method according to one of Claims 1 to 2, characterized in that when providing the first parts of the gas-generating devices (3), the spaces (13) are designed so that they have a cross-section which allows the granular mixture (17) can be easily filled in the spaces, in particular a cross-section with a substantially regular polygonal shape, in order to form in particular a square pattern or a band pattern or a honeycomb pattern.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that when providing the first parts of the gas-generating devices (3), the spaces (13) are designed so that they have inner diaphragms less than a value which is critical for the mixture (17), and that the oxidizing agent in the first parts is added in such an amount that the coefficient of excess oxidizing agent is in the range 1.5 - 2.5 in relation to the amount of solid fuel (9, 9 ') determined by the the wall thickness of the fixed parts (7) and the diameter of the spaces.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that when providing the first parts of the gas-generating devices (3), the thickness of the walls of the solid parts (7) is chosen with regard to the density of the oxidizing agent and the spaces (13). ) diameter is chosen to be 10 - 20 times larger than the thickness of the walls.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that in the step of filling the spaces (13), the spaces are filled with ﬂ surface hydrocarbon, in particular diesel or rock oil.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that in the step of filling the spaces (13), the cavities are filled with liquid fuel to give a coefficient of excess oxidant in the range 0.42 - 2.5, in particular in the range 0.5 - 1.5, in relation to the total amount of fuel. 10 15 20 25 30 35 40 523 163 8

Part for producing a gas generating device (3) for use in disintegrating or cleaving natural or artificial objects, when the gas generating device is inserted into a borehole (1) and ignited to initiate a combustion reaction in the ﬂ agration mode or non-detonation mode. mode, the combustion reaction being accompanied by the generation of gases and thus a corresponding pressure, the part comprising a solid part (7), which comprises a solid fuel (9, 9 '), which gives the device a solid structure and which comprises spaces (13) , and wherein the part further comprises a mixture of chemical substances in the spaces, characterized in that the spaces (13) in the solid part (7) are charged with a comfortable mixture (17) of solid materials comprising an oxidizing agent and a catalyst, which leaves voids in the spaces, the voids being intended to at least partially receive a quantity ﬂ of liquid fuel for producing the gas generating device (3), the quantity being adapted for adapting the combustion reaction in the gas generating device to the physical state of the object to be broken or split.

Part according to claim 8, characterized in that the spaces (13) have an elongate shape parallel to the longitudinal direction of the fixed part (7).

Part according to one of Claims 8 to 9, characterized in that the spaces (13) are designed with a cross-section which allows the granular mixture (17) to be easily filled into the cavities, in particular a cross-section with a substantially regular polygonal shape, for to form in particular a square pattern or a band pattern or a honeycomb pattern.

Part according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the cavities (13) have an inner diameter of less than a value which is critical for the mixture (17), and in that the oxidizing agent in the first parts is added in such an amount that the coefficient for excess oxidizing agent, in the range 1.5 - 2.5 in relation to the amount of solid fuel (9, 9 ') is determined by the wall thickness of the solid part and the diameter of the cavities.

Part according to claim 8, characterized in that the thickness of the walls of the solid part (7) is chosen taking into account the density of the oxidizing agent and the diameter of the spaces (13) is chosen to be 10 - 20 times larger than the thickness of the walls.

Gas generating device (3) for use in breaking or splitting natural or man-made objects, when the gas generating device is inserted into a borehole (1) and ignited to start a debris reaction in the ﬂ agration mode or non-detonation mode in the gas generating device , the combustion reaction being accompanied by the generation of gases and thus a corresponding pressure, the gas generating device comprising a solid part (7), which comprises a solid fuel (9, 9 '), which gives the gas generating device a solid structure and which comprises spaces (13), and the gas generating device further comprises a mixture of chemical substances in the cavities, characterized in that the solid part (7) has the shape of a circular cylinder with a diameter adapted to the diameter of the borehole (1) , in which the device (3) is intended to be placed.

Gas-generating device (3) according to Claim 13, characterized in that the spaces (13) are designed to have a cross-section which allows a conformal mixture (17) to be easily filled in the spaces, in particular a cross-section with a substantially regular polygonal shape. , to form in particular a square pattern or a band pattern or a honeycomb pattern.