UA44925C2 - Детонатор - Google Patents

Abstract

Детонатор містить в собі оболонку з основним зарядом з вторинної вибухової речовини, запальні засоби та проміжний піротехнічний ланцюг. Ланцюг містить в собі нову запальну композицію із спеціальною окислювально-відновлювальною парою з металевого пального та окислювача на основі оксиду металу, при цьому зазначене пальне присутнє з лишком по відношенню до кількості, яка стехіометрично необхідна для відновлення оксиду металу. Запальна композиція здатна запалювати зазначену вторинну вибухову речовину в стані конвективного горіння з наступним його переходом в детонацію.

Description

Опис винаходу

Настоящее изобретение относится к области детонаторов типа, включающего оболочку с основньм 2 зарядом, содержащую вторичноє взрьівчатоє вещество, расположенноє на одном из краєв указанной оболочки, воспламеняющие средства, расположеннье. на ее противоположном краю, и промежуточную часть с пиротехнической цепью, которая способна преобразовать импульс воспламенения от воспламеняющих средств в детонацию основного заряда. Более конкретно настоящее изобретение относится Кк новьім композициям пиротехнических зарядов, которье предназначеньі для использования в качестве воспламеняющих зарядов в 70 таких детонаторах, и для воспламенения вторичньх взрьівчатьх веществ в целом.

Детонаторьії используются для различньїх Ццелей, как военньїх, так и гражданских, но здесь они будут описьіваться в основном по отношению к применениям в промьішленньх взрьівньїх горньїх работах, где обьічно множество детонаторов из набора с различньми внутренними временами задержки соединяются в сеть из злектрических и незлектрических проводников сигнала. 19 В таких детонаторах пиротехнические зарядь могут использоваться для различньх целей в пиротехнической цепи, преобразующей импульс воспламенения от средств сигнализации или воспламенения для детонации основного заряда, например в качестве заряда для бьістрого переноса или усиливающего заряда более медленного замедляющего заряда, изолирующего заряда для создания газонепроницаемости или в качестве воспламеняющего заряда для детонации указанного основного заряда.

Один из примеров пиротехнического заряда в пиротехнической цепи приведен в патенте США

О5-А-2185371, которьій описьявает замедляющий заряд со сплавом сурьмь!ї в качестве специального горючего материала. Другие примерь! приведеньі в патенте Великобританий ОВ-А-2146014 и в патенте Германии

РЕ-А-2413093, которье описьівают композицию пиротехнического горючего вещества для упрочнения проходов и взрьвчатую смесь, соответственно. В качестве примера способа получения пиротехнических зарядов с Дделаєтся ссьлка на Европейский патент ЕР 0310580, которьій описьшваєт получение замедляющих и Ге) воспламеняющих зарядов.

Общим для всех зтих предшествующих литературньїх данньїх является, однако, то, что они не описьівают или даже не предлагают использования нашего конкретного воспламеняющего заряда для количественной и надежной детонации вторичньх взрьівчатьїх зарядов. о

Все возрастающие требования относятся ко всем частям пиротехнической цепи. Главньмм требованием Га является то, что зарядь! должнь! гореть с четко определяемьми и стабильньми скоростями взаймодействий при ограниченном разбросе времени. Скорость горения не должна в значительной степени подвергаться действию о условий окружающей средь или старения. Зарядь! должньі иметь воспроизводимье свойства в отношений «І воспламенения, но при зтом бьіть еще и нечувствительньмми к удару, вибрациям, трению и злектрическим

Зо разрядам. Номинальная скорость горения должна подбираться при небольших модификациях заряда. Смесь М для заряда должна бьіть простой и безопасной при изготовлений в отношений дозь! и давления, и не бьїіть слишком чувствительной к условиям получения. В дополнение к зтому, существуют возрастающие со временем требования в отношений того, что зарядь! не должнь! содержать токсичньїх веществ, и чтобь их изготовление /-«Ф могло происходить вне условий, опасньїх для здоровья, таких как использование растворителей. З 70 Хотя пиротехнические зарядь! в целом могут рассматриваться как смеси горючего материала и окислителя, с и, соответственно, потенциально могут бьіть доступнь! многие композиции, описаннье вьіше требования, взятье з» вместе, значительно ограничивают вьібор пригодньїх для использования композиций для каждого из указанньїх зарядов. При зтом существует потребность в дальнейших усовершенствованиях, как в отношений рабочих характеристик, так и определяемьїх зтими характеристиками соединений для таких целей, поскольку зти соединения, такиє как соєдинения свинца или хроматньюе соєдинения, становятся менеє доступньми и е приемлемьіми. «їз» Общее описание изобретения

Главной целью настоящего изобретения является создание детонатора и пиротехнических зарядов, іш пригодньїх для использования в нем, с улучшенной рабочей характеристикой и свойствами в указанньїх вьіше ка 20 отношениях.

Более конкретной целью является создание детонатора с пиротехнической цепью, способной к сл воспламенению вторичного взрьівчатого вещества количественньім и надежньї!м образом.

Другой целью является создание детонатора со стабильньіми свойствами в отношений скорости горения, старения и влияния окружающей средь при производстве, хранений и использовании. 25 Следующей целью является создание такого детонатора с надежньмми свойствами, но к тому же еще и

ГФ) безопасного в отношений нежелательной инициации.

Другой целью является создание такого детонатора с меньшим содержанием опасньїх для здоровья о компонентов.

Еще одной целью является создание такого детонатора, которьій создает безопаснье и безвреднье для 60 окружающей средь условия.

И еще одной целью является указание использования пиротехнического заряда для воспламенения вторичньїх взрьшвчатьх веществ в целом и даже без какого-либо первичного взрьївчатого вещества, присутствующего в соединений с ним.

Зти цели достигаются с помощью особенностей, представленньїх в прилагаемой формуле изобретения. бо Таким образом, по настоящему изобретению бьло неожиданно обнаружено, что конкретное сочетание металлического горючего материала и окислителя на основе оксида металла обладаєт способностью количественно и надежно воспламенять вторичнье взрьівчатье вещества, особенно в детонаторах типа, описанного во вводной части зтого описания, и даже в случає, когда не присутствуєт какого-либо первичного Взрьівчатого вещества.

В зтом контексте количественноє воспламенениє или ему подобное означаєт воспламенение вторичного взрьівчатого вещества не при каком-либо ламинарном горении, где фронт горения являєтся плоским, но при стадийи конвективного горения, - где горение является в вьісшей степени негомогенньм.

Очень важньм открьтием в сочетаний с зтим являєтся то, что, несмотря на указанньійй механизм /0 Воспламенения или горения получается очень надежное воспламенение вторичного взрьівчатого вещества, и остальнье функции пиротехнической цепи не подвергаются при зтом отрицательному воздействию.

Более того, достигаемоє количественноє горениє даєт возможность значительного сокращения времени развития детонации (время от нормального горения без детонации до детонации) в детонаторе, что, в свою очередь, делаєт возможньмм значительноє сокращениє длиньі пиротехнической цепи или инициирующего /5 зпемента, и/или сокращения прочности или толщинь! оболочки без какого-либо ухудшения работь! детонатора.

Хотя оно и не являєтся ограниченньм какой-либо теорией в отношений механизмов реакции, настоящеє изобретениє видимо основьваєтся на вьделениий, при помощи нового воспламеняющего заряда, исключительно горячих газов с внісокой теплоемкостью и при вьісоком давлений. Вероятно, воспламеняющиє газьї в основном состоят из паров металлов, присутствующих в воспламеняющем заряде. Видимо только зти свойства обеспечивают количественное воспламенение вторичного взрьівчатого вещества.

Более конкретно, настоящеє изобретениє относится к детонатору, содержащему вторичноє взрьівчатоеє вещество на одном его краю, воспламеняющие средства, расположеннье на его противоположном краю, и промежуточную пиротехническую цепь, преобразующую импульс воспламенения от воспламеняющих средств к основному заряду, чтобьі детонировать его, пиротехническую цепь, содержащую воспламеняющий заряд, сч об содержащий металлическое горючеє вещество, вьібираемоеє из групп 2, 4 и 13 Периодической системь злементов, и окислитель в форме оксида металла, вьібираемого из периодов 4 и б Периодической системь! і) злементов, при зтом металлическое горючеє вещество присутствуєт в избьтке по отношению к количеству, стехиометрически необходимому для восстановления количества окислителя на основе оксида металла, указанньій воспламеняющий заряд вьіделяєт горячий газ при вьсоком давлений, которьй способен ю зр Воспламенить указанное вторичное взрьівчатое вещество основного заряда в состоянии конвективного горения без взрьва, чтобьї надежно его детонировать. с

Таким образом, с помощью использования определенного воспламеняющего заряда, которьій обьічно Ф реагируєт путем "инверсии" системь! металл/оксид при вьіделенийи тепла, и которьій может рассматриваться в качестве термитного заряда, достигаются указаннье вьіше цели. Металл присутствуєт до, во время и после - з5 реакции, обеспечивая вьсокие злектрические проводимости и теплопроводности. Злектропроводность « означаєт уменьшеннье риски в отношений нежелательного воспламенения, вьізваннье статическим злектричеством или другими злектрическими возмущениями. Вьсокая теплопроводность означаєт низкие риски в отношений нежелательного воспламенения из-за локального перегрева, вьізванного давлением, ударом или чем-то иньім, при зтом хорошиєе свойства воспламенения от реагирующего заряда обеспечиваются вьісоким и « постоянньмМ теплообменом. Присутствие расплавленного металла в продуктах реакций усиливаєт последниє пе) с свойства. Оксидьі металлов обьічно являются стабильньми продуктами, также и в присутствийи водь, и таким . образом существуют металльі, часто - с помощью пассивации поверхности, которне приводят к хорошим а свойствам в отношений старения и дают возможность приготовления заряда в водньїх суспензиях, и которне возможно также обьясняют наблюдаємую неизменность скорости реакции в присутствии влаги. Реагенть!

Хермитного заряда, как правило, являются нетоксичньми и безопасньми для окружающей среднь!. їх Дополнительньм ценньм свойством используємого термитного заряда являєтся то, что он реагируєт при значительном вьіделениий тепла, котороє, как сказано вьіше, вносит вклад не только в хорошиеє свойства по о отношению к воспламенению, но, что более важно, в ограничение разброса времен воспламенения, в частности о из-за независимости реакции от начальньїх температурньхх условий.

В применениях конструкций детонаторов является особенно вьігодньім, чтобь! зарядь! могли использоваться о для различньх целей и удовлетворять нескольким требованиям одновременно. Зарядьі, используємье в с качестве воспламеняющих зарядов по настоящему изобретению, могут бьіть использовань! в качестве зарядов для бьістрого переноса горения, используя свойство взаймодействия, заключающееся в образований сопровождающих его газообразньїх промежуточньїх продуктов, дающих вьісокие скорости воспламенения и ов взаймодействия в пористьїх зарядах. Зарядь могут бьїть использованьі для пиротехнических задержек, используя стабильность заряда при различньїх условиях, стабильнье скорости горения и возможность изменять (Ф, скорость горения путем добавления инертньїх добавок. Зарядь могут бьть использовань в качестве ко изолирующих зарядов для контроля газопроницаєемости, используя превосходнье свойства продукта реакции в отношений образования шлака в виде расплавленного металла, которне могут легко бьіть дополнительно бо улучшень путем добавления армирующих или наполнительньїх материалов. Наконец, в соответствим с настоящим изобретением зарядь! могут бьіть также использовань! в качестве воспламеняющих зарядов для вторичньїх взрьшвчатьх веществ, в основном, в детонаторах типа содержащих не первичное взрьівчатоеє вещество, используя весь диапазон свойств композиции как мощного инициатора, включая вьсокие температурь и герметизацию по отношению к обратному пламени, чтобьі установить очень бьстрьй и в5 надежньй фронт воспламенения, необходимьй для зтого механизма детонации.

Дальнейшиє цели и преимущества настоящего изобретения станут понятньми из следующего далее -5Б-

подробного описания.

Многие пиротехнические композиции содержат окислительно-восстановительную пару, в которой восстановитель и окислитель способньії взаймодействовать при вьіделений тепла. Отличительной особенностью настоящего изобретения, однако, является то, что восстановитель или горючее вещество является металлом, что окислитель является оксидом металла, и что окислительно-восстановительная пара представляет собой термитную пару, которая способна к взаймодействию при окислений иИсходного металлического горючего вещества и к восстановлению до металла исходного окислителя на основе оксида металла. 70 Тепло, вбіделяющееся при взаймодействий, должно бьїіть достаточньїм, чтобь! оставить, по меньшей мере, часть, а предпочтительно, весь металлический конечньій продукт в расплавленной форме. Количество, тепла может не бьїть достаточньм для расплавления других компонентов, добавляемьїх в систему, таких как инертнье наполнители, оставшиеся реагенть! или компоненть! других реакционньїх пиротехнических систем. В основном, при взаймодействий исходное металлическое горючее вещество замещаєт металл из оксида, что у/5 может бьїть описано как "инверсия" системь! металл/оксид. Чтобь! зто происходило, металлическое горючее вещество должно иметь более вьісокое сродство к кислороду, чем металл из оксида. Сложно создать точное условие для зтого, но в качестве общего указания, в ряду злектрохимических потенциалов, рассматривая реакции, соответствующие реальному изменению валентности в злементарном металле, металлическое горючее вещество должно бьїть, по меньшей мере, на 0,5, а лучше, предпочтительно, по меньшей мере, на 0,75, го а более предпочтительно, по меньшей мере, на 1 вольт более злектроотрицательньм, чем металл из оксида металла.

По настоящему изобретению металлическое горючее вещество, таким образом, вьібирается из групп 2,4 и 13 Периодической системь! злементов. В зтом контексте необходимо заметить, что группьі и периодь (смотри ниже), упоминаемье в Периодической системе злементов, представляют собой такие группьі и периодь, сч ов Которне определяются Периодической системой злементов, представленной ниже.

Используемая периодическая система злементов о

Сорзгзгягврертгвірерортрерзраререрт о не ою зо зв 111111 в|смо ве змі 31111 |. ве вам сч

Ф вт в У я Ме мо те (Ки Кп ра (дося вл те 1 хе всв|вата нта ме (ов т Ріо но Т/Ре. Ві ро Л.Кя - зв тів 1111111 -

На!г-теїа!5 - полуметалль, теїа!в - металль.

Другими словами, группа 2, из которой вьібираєтся металлическое горючее вещество, содержит, среди ч прочего, металльі Ве, Мо, Са, 5г и Ва, в то время как группа 4 содержит металль! Ті, 2г и НІ, а группа 13 - с содержит АЇ, Са, Іп и ТІ. "» Однако предпочтительно металлическое горючее вещество вьібирается из периодов З и 4 указанньх групп " 2, 4 и 13, что означаєт Ма, АЇ, Са, Ті й Са. Более предпочтительно указанное горючее вещество вьібирается из металлов АТ и Ті.

Металл из окислителя на основе оксида металла, как сказано вьіше, вьібираєтся из периодов 4 и 6 ї- Периодической системь! злементов, период 4 содержит К, Са, Зс, Ті, М, Ст, Мп, Ее, Со, Мі, Си и 7п, и период 6 їз содержит Св, Ва, І а, НЕ, Та, МУ, Ке, Ов, Іг, РІ, Ан, На, ТІ, РБ, Ві, Ро.

Предпочтительньмми металлами указанного периода 4 являются, однако, Сг, Мп, Ее, Мі, Си и 7п, а особенно іс) предпочтительньмми металлами являются Мп, Ре и Си. г) 50 Предпочтительньми металлами из указанного периода б являются Ва, МУ и Ві, и особенно предпочтительньїм металлом является Ві. сл В зтом контексте особенно предпочтительньми оксидами являются Ре2Оз, БезО;, Сц2О, СиО, ВігОз и МпО».

Как показано, воспламеняющие зарядьі по настоящему изобретению представляют собой термитнье зарядьі, которье способнь! создавать очень вьісокие температурьі горения. В качестве мерь! температурь 2о горения может бьіть использована теоретически вьічисленная конечная температура при взаймодействии до о конечного равновесия между присутствующими реагентами в механически и термически изолированной системе при условиях плотности и концентрации, реально присутствующих в рассматриваемом заряде. Зта ко мера является независимой от скорости горения заряда, газопроницаемости и изоляции, и будет упоминаться ниже, как "идеальная" температура горения заряда. Идеальная температура горения может служить в качестве 60 аппроксимации для реальной температурьі горения для зарядов с вьісокой скоростью горения, малой газопроницаемостью, большими физическими размерами или определяемьіми другими условиями мальми потерями в окружающей среде. Для зарядов, про которье нельзя сказать, что они приблизительно удовлетворяют рассмотренньм вьіше условиям, "реальная" температура горения должна определяться с помощью измерений. Зто может бьіть сделано, например, путем вставки термопарь! в заряд, путем регистрации 65 спектра испускания от заряда, когда он взаймодействует в прозрачном материале, или от оптического волокна, расположенного в заряде или любьім другим способом. Поскольку температура горения заряда является значащим фактором, как будет дополнительно обсуждаться ниже, постольку идеальная температура горения должна превосходить 2000 градусов Кельвина, предпочтительно превосходить 2300 градусов, и найболее предпочтительно превосходить 2600 градусов Кельвина. Композиция заряда и геометрия предпочтительно / ДОлЛЖНЬ бьїть подобрань так, чтобьі приводить к реальньм температурам горения, превосходящим 60, предпочтительно превосходящим 70, и найболее предпочтительно превосходящим 80 процентов от идеальной температурьі горения, вьіраженной в градусах Кельвина.

Пиротехнические зарядьі для детонаторов обьічно удовлетворяют зтим условиям, и главньмм условием является то, чтобьі реакция в целом происходила по существу без газовьіделения, чтобьі не разрушить 70 Сструктурь! детонатора. Настоящая композиция, которая состоит из парьі металла и оксида металла в качестве, как реагентов, так и продуктов реакции, превосходно удовлетворяет условию отсутствия газовьіделения для реакции в целом.

Тем не менее, как утверждается вьіше, предполагается, что хорошие характеристики в отношений горения и воспламеняющих свойств композиций в основном вьізьіваются образованием газообразньїх промежуточньх 7/5 продуктов, которне не присутствуют в других подобньїх композициях. По меньшей мере, частично, благодаря вьісоким температурам реакции в сочетаний с довольно низкими температурами кипения металлических горючих веществ, указаннье вьіше условия, как предполагаєется, удовлетворяются с вьіделением переходньх парообразньїх промежуточньїх продуктов металлического горючего вещества.

Зтот зффект может бьіть усилен с помощью добавления -другого легсо испаряющегося компонента, хотя 2о предпочтительньім путем для зтой цели является использование остающегося металлического горючего вещества, такой тип композиции будет также упоминаться в качестве "газообогащдающейся" композиции.

Слишком большие количества будут охлаждать композицию и опротиводействовать газообразованию.

Соответственно, в таких композициях количество металлического горючего вещества обьічно превьішает больше, чем в 1 раз и меньше, чем в 12 раз количество, стехиометрически необходимое для восстановления с об Окислителя на основе оксида металла, при зтом верхний предел более предпочтительно составляет б раз, а наийболее предпочтительно составляет 4 раза, от указанного стехиометрически необходимого количества. о

Согласно другому предпочтительному исполнению настоящего изобретения, количество металлического горючего вещества превьшаєт в 1,1 - б раз указанное количество, а более предпочтительно количество металлического горючего вещества превьішаєт указанное количество в 1,5 - 4 раза. ю зо Если вьражать в процентах по отношению к общей массе композиции воспламеняющего заряда, металлическое горючее вещество обьічно присутствует в количестве 10 - 5095 массовьх, предпочтительно - 15 с - 3595 массовьїх, а более предпочтительно -- 15 - 2596 массовьїх. Таким образом, соответствующие процентнье Ге! содержания окислителя на основе оксида металла составляют 90 - 5095 массовьх, предпочтительно -- 85 - 6590 массовьїх, а более предпочтительно -- 75 - 6595 массовьх. «

В соответствии с одним из предпочтительньїх исполнений настоящего изобретения металлическое горючее «г вещество является Ат, а окислитель на основе оксида металла представляет, собой Си 250 и Ві2О3з, при зтом процентное содержание указанного горючего вещества составляет 15 - 3595 массовьх, и процентное содержание указанного окислителя составляет 65 - 8595 массовьх.

Согласно другому предпочтительному исполнению настоящего изобретения металлическое горючее « 70 вещество является Ті, и окислитель на основе металла представляєт собой Ві 2О3, при зтом процентное ств) с содержание горючего вещества составляет 15 - 2595 массовьїх, предпочтительно -. около 2095 массовьх, и процентное содержание окислителя составляет 75 - 8595 массовьїх, предпочтительно - около 80905 массовьх. з По нескольким причинам может оказаться желательньм включение более или менее инертного, или даже активного твердого компонента в композицию, например для того, чтобьі воздействовать на скорость горения КОМПпОЗИЦИИ, чтобьї уменьшить чувствительность композиции к злектростатическим искровьім разрядам или ї5» воздействовать на свойства в отношений образования шлака. Использование инертного твердого компонента, которьїй является соединением, которое также является продуктом взаймодействия, является вьігодньім не для ве того, чтобьі изменить свойства системь и не для того, чтобьі уменьшить указанное вьіше образование со парообразньїх промежуточньїх продуктов. Добавление оксида металла является, однако, предпочтительньм, например, чтобьї уменьшить скорость реакции без слишком сильного охлаждения. Указанньій оксид металла ко может бьіть конечньім продуктом реально используемой системьі, но возможньім является также добавление с другого оксида металла, например, конечного продукта от другой инверсионной системьї, как определено вьіше.

Особенно пред- почтительньми оксидами в зтом отношений являются АЇ, 5і,. Ге, 7п, Ті или их смеси. Инертньій твердьй

Компонент может таюке представлять собой мелкодисперсньюе частицьі металла, которье, среди прочего, вносят вклад в образование прочного шлака. Такие композиции будут далее также упоминаться в качестве

Ф) "армированньїх металлом". Конечньій продукт в виде металла может бьть использован в качестве такой ка добавки в армированньїх металлом композициях. Конечньй продукт в виде металла, возникающий при взаймодействиий, обьічно находится в расплавленной форме, и указанное добавление может, например, бо приводить к возникновению смеси как расплавленного, так и нерасплавленного металла, пригодного для использования при образований как прочньїх, так и непроницаемьїх шлаков.

Более действенньій контроль по сравнению с зтим частичньм плавлением получаєтся, если металл является твердьмм при температуре взаймодействия заряда, например, путем добавления твердого металла, иного, чем конечньій продукт, и имеющего более вьісокую температуру плавления. Хотя может бьть б5 использован любой такой металл, особенно пригодньіе для использования металльі включают Ті, Мі, Мп и Му или их смеси, или сплавьї, и в особенности МУ, или смесь или сплав МУ с Ее.

Металль! и/или оксидьії металлов, упоминающиеся вьіше, обьічно используются з количестве 2 - 3095 массовьїх, предпочтительно -- 4 - 2095 массовьїх, а более предпочтительно -- 5 - 1595 массовьїх, как, например, 6 - 1095 массовьїх, указаннье процентньіе содержания относятся к массе пиротехнического заряда (зарядов), в частности, воспламеняющего заряда.

Как является всеобщей практикой, добавки, инье, чем пиротехнические добавки, также могут бьіть включень в смеси, например, в порядке улучшения свойств сьшучести или прессуемости или в качестве связующих добавок для улучшения когезий или для создания возможности грануляции, например, материаль! на основе глиньї или карбоксиметилцеллюлозь. Добавки для зтих последних целей обьчно используются в мальх 7/0 Количествах, особенно, если добавки непрерьшвно вьіделяют газьї, например, меньше чем 495 массовьх, предпочтительно - ниже, чем 295 массовьїх и часто даже меньше, чем 195 массовьй по отношению к массе пиротехнического заряда (зарядов), в частности воспламеняющего заряда.

Предпочтительно воспламеняющий заряд и любье другие пиротехнические зарядьі смешиваются обьічньім способом из порошкообразньїх смесей. Размер частиц может бьїть использован для влияния на скорость /5 Горения; и, как правило, он может составлять между 0,01 и 100 микронами, и в частности между 0,1 и 10 микронами. Предпочтительно порошки могут бьіть гранулировань! для облегчения дозировки и прессования, например, до размера между 0,1 и 2мм, или предпочтительно между 0,2 и 0, 8мм. Предпочтительно грануль! формируют из смеси компонентов, составляющих, по меньшей мере, окислительно-восстановительную пару.

Хотя композициий являются относительно нечувствительньми Кк нежелательной инициации в сухом бостояний, предпочтительньм является смешивать и готовить композиции в жидкой фазе, предпочтительно в водной среде или по существу в чистой воде. Смесь может бьіть гранулирована из жидкой фазь! с помощью обьічньїх средств.

Скорость горения воспламеняющего заряда может варьироваться в широких пределах, но обьічно она изменяеєется между 0,001 и 5Ом/сек, лучше - между 0,005 и 1Ом/сек. Скорости горения свьіше 50 и особенно сч ов сСвьіше 100м/сек обьчно представляют собой условия для заряда, неподходящие или нетипичнье для применений детонаторов. Как указано вьіше, скорость горения может изменяться различньми путями, о например, путем вьібора окислительно-восстановительной системь), стехиометрического баланса между реагентами, использования инертньїх добавок, размеров частиц в заряде и плотности после прессования.

Не существует общих пределов для плотности после прессования, поскольку могут бьіть использовань ю зо частицьі от полностью некомпактированной формьї и до сильно спрессованньх. Чтобьї квалифицироваться как зарядьій для представляемьїх целей, тем не менее, должньі! бьіть использованьі! количества композиции, с достаточнье, чтобьї дать возможность прессования, то есть во всех трех измерениях заряда протяженность б должна бьїть в несколько раз больше, а предпочтительно - во много раз больше чем размерь! частиц, в случає гранулированного материала по отношению, по меньшей мере, к первичньїм частицам гранул. «

Как рассматривалось вначале, описаннье вьіше воспламеняющие зарядь! могут в целом бьїіть использовань! «г для пиротехнических целей, чтобьї воспламенять вторичнье взрьівчатье вещества, но они имеют особенную ценность в детонаторах, в основном для промьішленньх горньїх взрьівньїх работ. Как рассмотрено вьіше, такой детонатор содержит оболочку с основньімм зарядом, содержащим или состоящим из вторичного взрьівчатого вещества, расположенньїм на одном краю, воспламеняющих средств, расположенньх « на противоположном краю, и промежуточной части или секции, обладающей способностью преобразования пт») с импульса воспламенения от воспламеняющих средств в детонацию основного заряда.

Воспламеняющие средства могут бьїть любого известного типа/ такие как приводимьій в действие ;» злектричеством запал, безопасньій запал, детонационньій шнур, низкознергетический ударньій трубчатьй взрьіватель (например, МОМЕЇ, торговая марка), взрьвчатьй шнур или пленка, лазернье импульсь, подводимье, например, с помощью волоконной оптики, злектроннье устройства и тому подобное. Для ї5» воспламенения представляемьх зарядов тепловьбіделяющие воспламеняющие средства являются предпочтительньми . ве Пиротехническая цепь может включать замедляющий заряд, обьічно в форме колонки, заключенной в по со существу цилиндрический злемент. Цепь может также включать транспортнье зарядьі! для усиления горения мли для облегчения воспламенения изолирующих зарядов, и может дополнительно включать изолирующие ко зарядь! для контроля газопроницаемости. Конечной частью цепи является стадия преобразования в основном с тепловьіделяющего горения в пиротехнических зарядах в удар и детонацию основного заряда.

Зто удобно сделать путем включения небольшого количества первичного взрьівчатого вещества после вторичного взрьівчатого вещества, которое необходимо детонировать. Первичнье взрьівчатье вещества ов детонируют бьістро и надежно, когда они подвергаются нагреву или легкому удару. Однако недавние исследования сделали возможньм конструкцию коммерчески доступного детонатора без первичного

Ф) взрьівчатого вещества (далее "МРЕВ), в котором первичное взрьівчатое вещество заменяется некоторьім видом ка механизма, которьій будет обсуждаться в дальнейшем, для прямого получения детонации во вторичном взрьівчатом веществе. Композиции, описаннье вьіше, также могут бьіть использованьі! в качестве заряда для 60 бьістрого переноса, чтобь! захватьшать и усиливать слабье импульсьі воспламенения или способствовать воспламенению более медленньїх композиций. Композиции пригодньі для зтой цели благодаря вьісоким скоростям горения и малому временному разбросу, слабой зависимости от давления, простоте инициации, нечувствительности к нежелательной инициации и воспламеняющей способности по сравнению с другими зарядами. Предпочтительно композиция является газообогацающейся, как определено вьіше. Является 65 предпочтительньм, чтобьі в пиротехнической цепи указанньій заряд составлял или являлся частью транспортного заряда, расположенного на средствах воспламенения, для переноса импульса воспламенения от средств воспламенения к последующим частям пиротехнической цепи. Для поддержания скорости реакции и чувствительности к воспламенению пористость заряда должна бьїть вьісокой, а плотность после прессования - низкой. Предпочтительно плотность заряда соответствует усилию прессования меньше, чем 100МПа, а более предпочтительно - меньше, чем 10МпПа, и могут использоваться зарядьі, по существу не подвергавшиеся прессованию. Предпочтительно заряд содержит гранулированньй материал и прессуется с усилием, достаточньїм, чтобьї придать максимальную пористость заряду.

В зтом контексте скорость горения заряда может бьїть больше, чем 0,1 и предпочтительно составляет больше, чем м/сек. Для зтой цели необходимь! только малье зарядьі, и предпочтительно количество заряда 7/0 является достаточно мальм, чтобьї обеспечить время задержки указанного транспортного заряда, меньшее, чем 1мсек., а предпочтительно - меньшее, чем 0,5мсек.

Обьічно и предпочтительно не существует никаких дополнительньїх зарядов и воспламеняющих средств, но транспортньій заряд или его инертное окружение находится непосредственно рядом с воспламеняющими средствами. Воздушньй зазор может присутствовать между зарядом и воспламеняющими средствами, способньіми образовать мостик через зазор, такими как запал или ударньій трубчатьй взрьіватель, которьй облегчает производство. Воспламеняющие средства могут также бьіть заключень! внутри заряда, способствуя захвату воспламеняющего импульса. В последнем случае специальное преимущество может бьїть достигнуто в сочетаний с злектрическими воспламеняющими средствами, поскольку злектропроводящая природа настоящих композиций делает возможньм прямое воспламенение от искрового разряда, запального контакта или 2о проводимости через сам заряд, обеспечивая процесс воспламенения или, делая возможньім использование простьїх воспламеняющих средств, таких как злектрический зазор, без запала.

Другой край транспортного заряда может бьть расположен рядом с любьм другим зарядом в пиротехнической цепи, чаще всего - с замедляющим зарядом, возможно - через другой заряд.

Заряд, содержащий композиции, описаннье вьіше, может также составлять или бьіть частью замедляющего с г Заряда, используя, среди прочего, его надежнье и воспроизводимье скорости горения, слабую зависимость от внешних условий, возможность изменения скорости и простоту изготовления. Замедляющие зарядь! обьічно о прессуют до плотности, более вьісокой, чем обьемная плотность порошка, и предпочтительно плотность заряда соответствует усилию прессования, большему, чем 10МПа, а более предпочтительно - большему, чем 100МПа.

Заряд может иметь плотность большую, чем 1г/куб, см, а предпочтительно - большую, чем 1,5г/куб.см. Для ю зо целей замедления композиция не должна иметь слишком вьісокие скорости реакции, и предпочтительно скорость горения заряда составляет меньше, чем 1, а более предпочтительно - меньше, чем 0,3 м/сек. Обьічно с скорость вьіше, чем 0,001, а предпочтительно - вьіше, чем 0,005м/сек. Является подходящим, чтобь! величина Ге! заряда бьіла достаточно большой, чтобьі обеспечивать время задержки указанного замедляющего заряда больше, чем 1мсек., а предпочтительно больше, чем 5мсек. « 35 На скорость горения можно повлиять с помощью любого из определенньх общих способов, хотя «г предпочтительньім способом для увеличения скорости является использование газообогащающихся композиций, как определено вьше, и предпочтительньмм способом для уменьшения скорости является добавление наполнителя, предпочтительно конечного продукта реакции и предпочтительно оксида металла.

Оксидьії алюминия и оксидь! кремния, как показано, являются пригодньїми для использования в качестве « 40 наполнителей независимо от реально используемой инверсионной системьі. Количество наполнителя может в с изменяться в диапазоне от 1095 массовьїх до 100090 массовьїх, но предпочтительно составляет в пределах от до 10095 массовьїх от взаимодействующих компонентов. з Другим способом для понижения скорости горения замедляющего заряда является вьібор полуметалла в качестве горючего вещества, в частности кремния.

Замедляющий заряд может бьіть впрессован непосредственно в оболочку детонатора рядом со следующим ї5» за ним зарядом пиротехнической цепи, такое решение является предпочтительньм для мальїх зарядов и коротких времен задержки. Для больших зарядов, в соответствий с общепринятой практикой, замедляющий ве заряд может бьїть помещен в злемент, помещенньій внутри оболочки. Колонка с композицией для задержки со может бьіть спрессована за одну операцию, но часто прессуется порциями с добавлением в случае более 5р Ддлинньх колонок. Типичньсе длиньї зарядов составляют между 1 и 100мм, и в частности - между 2 и 50мм. ко В случае конструкций типа МРЕО следующее далее вторичное взрьівчатое вещество обьічно совпадаєт по с форме с отдельной оболочкой или злементом, и здесь имеется третья возможность размещения части или всего замедляющего заряда в том же самом ограниченном пространстве.

Предьдущий в цепи край замедляющего заряда может бьть снабжен средствами для ограничения 5Б обратного потока газов и частиц заряда в порядке дальнейшего улучшения стабильности скорости горения, предпочтительно зарядом, создающим шлаки, а найболее предпочтительно - изолирующим зарядом, например,

Ф) имеющим композицию, описьіваемую здесь. ка Другой край замедляющего заряда может располагаться рядом с каким-либо другим зарядом пиротехнической цепи, но может также находиться в контакте с первичньім или вторичньїм зарядом, возможно - бор 5 мальм количеством другого заряда в промежутке между ними. Первичньсе взрьівчатье вещества могут легко детонироваться с помощью замедляющего заряда, и вторичное взрьівчатое вещество воспламеняется с их помощью, в последнем случае - предпочтительно через изолирующий или воспламеняющий заряд, как здесь описано.

Композиции, описаннье вьіше, могут также использоваться в заряде, которьій составляет или является 65 частью изолирующего заряда, замедляя или предотвращая прохождение газов после взаиймодействия заряда.

МИзолирующий заряд также должен бьїть механически прочньім. Поведение пиротехнических зарядов при взаймодействиий сильно зависит от давления газа, и воспроизводимое горение зависит от контролируемого роста и поддержания давления. Даже не вьіделяющие газьї композиции проявляют рост давления и возможньй обратньій поток сгазов, вьізьшваємье газообразньми промежуточньми продуктами или нагревом газа, Пприсутствующего в порах заряда. Связность в прессованньх порошковьх зарядах также является ограниченной, и рост давления может вьізвать разрьївь!.

Указаннье изолирующие зарядьі обладают хорошими свойствами в отношений формирования шлаков и уплотнений, которье могут бьіть дополнительно улучшеньії с помощью армирующих добавок. Для зтой цели является вьігодньІМ использование достаточно больших плотностей заряда. Предпочтительно плотность /о Ззаряда соответствует усилию при прессований свьіше 10МПа, а более предпочтительно - свьіше 100МПа. В абсолютньїх единицах запрессованньй изолирующий заряд может иметь плотность свьіше 1,5г/куб.см, а предпочтительно - свьіше 2г/куб.см. Тенденцией для заряда является обладание промежуточньми скоростями горения, предпочтительно - свьше 0,01, а более предпочтительно - свьше 0,м/сек, но часто скорость составляет меньше, чем м/сек.

Когда он используется только в качестве изолирующего заряда, указанньій заряд обьічно делается мальім, и часто достаточно мальм для того, чтобьї иметь время задержки в указанном изолирующем заряде, меньшее, чем сек, а чаще - меньшее, чем 1ОО0сек.

Когда она используется в качестве изолирующего заряда, композиция обьчно содержит инертнье наполнители, инертнье, среди прочего, в отношений понижения проницаемости, например, такие как 2о армированнье металлом композиции, как определено вьіше, при тех же ссьілках, которье приведень! ранее, поскольку сформированнье шлаки являются как механически прочньми, так и в вьсшей степени газонепроницаемьми. В зтом случае стехиометрический баланс между реагентами на основе металла и оксида металла является менее критичньім, поскольку наполнители стремятся сгладить различия, и как композиции с избьітком, так и композиции с недостатком, могут бьіть использованьі, если зто желательно, например, для с подбора значения скорости горения. Однако обьічно является предпочтительньмм стехиометрический баланс, соответствующий газообогадающимся композициям. Количество наполнителя может варьироваться в широких о пределах, но в качестве показания содержание наполнителя составляет между 20 и 8095 обьемньх, а предпочтительно - между 30 и 7095 обьемньх.

В детонаторе может использоваться изолирующий заряд, если желательньм является зффект, изоляции ю зо ли армирования. Важньм применением является изоляция замедляющих зарядов в отношений обратного, потока, чтобьї тем самь!м стабилизировать их свойства при горении. Для зтой цели изолирующий заряд должен с бьіть расположен в пиротехнической цепи перед замедляющим зарядом. Другие пиротехнические зарядь! могут б присутствовать между изолирующим и замедляющим зарядами, но, благодаря его хорошим рабочим характеристикам в отношений воспламенения, изолирующий заряд может бьіть расположен в прямом контакте « з5 б замедляющим зарядом. Может бьїть использован любой замедляющий заряд, хотя замедляющие зарядь, «г описаннье здесь, имеют особенную ценность. Если замедляющий заряд помещен в специальньїй злемент или оболочку, является подходящим, но не необходимьім, запрессовьвание изолирующего заряда в зту же структуру.

Важньм исполнением настоящего изобретения является детонатор МРЕЮО типа, то есть такой, где « существует только вторичное взрьівчатое вещество, но не первичное. Здесь новьій заряд, заявляемьй также, в с работаєт в качестве изолирующего заряда для изоляции для поднятия давления и предотвращения обратного потока газов. В таком детонаторе вторичное взрьівчатое вещество воспламеняется для непосредственного з перехода в режим детонации. Здесь является критичньім бьістрое воспламенение, малье потери газа и поддержание структурной целостности области. Для зтой цели воспламеняющий (и изолирующий) заряд

ДОлЖжен бьіть расположен непосредственно перед или рядом с вторичньім взрьівчатьмм веществом. Указанньй ї5» заряд имеет достаточно хорошие воспламеняющие свойства, чтобь! использоваться в качестве вторичного взрьівчатого вещества, хотя и другие зарядьі, предпочтительно - зарядьі, описанньюе здесь, могут бьть ве расположеньі между ними. Обьчно вторичное взрьівчатое вещество, которое должно воспламеняться, со помещается в ограниченное пространство. Воспламеняющий заряд затем может бьіть расположен вне зтого пространства, но, по меньшей мере, некоторая часть, а предпочтительно - весь заряд, предпочтительно ко размещаєеєтся в пределах зтого ограниченного пространства. с Для расширения применимости детонаторов и для упрощения изготовления заряд может бьіть запрессован в злемент, состоящий из него самого, лучше всего, с диаметром, согласованньім с внутренним пространством оболочки детонатора. 5Б Таким образом, новьій заряд по настоящему изобретению представляеєет собой или является частью воспламеняющего заряда, обладающего способностью воспламенения вторичного взрьівчатого вещества в

Ф) горящем состояниий или в состояний нормального горения без взрьшва. Главньм применением такого ка воспламенения вторичного взрьівчатого вещества являются детонаторь! типа МРЕО, где отсутствие первичного взрьівчатого вещества делаєт необходимь!м обеспечение механизма для прямого перехода вторичньх бр взрьівчатьїхх веществ в режим детонации.

Детонаторь типа МРЕЮО разработаньь для решения проблем безопасности, присущих при любьх манипуляциях с чувствительньм первичньмм взрьвчатьм веществом при производстве и использований детонаторов, использующих такие взрьшвчатье вещества. Трудности возникают, когда принципьі МРЕЮ пьїтаются применить для коммерческих детонаторов, предназначенньїх для горньїх взрьівньїх работ, где б5 являются необходимьіми специальньсе структурь! при расположений и переходнье механизмьі.

Воспламеняющие средства типа взрьівчатого шнура или взрьівчатой пленки, например, в соответствии с патентом Фракции ЕК 2242899, «способньі вьізьвать удар достаточной величиньії для непосредственного запуска детонации во вторичньїх воспламеняющих веществах, если через воспламеняющие средства проходят сильнье мгновеннье злектрические токи. Они не приспособленьь для коммерческих применений из-за необходимости использования совершенньїх подрьівньїх машинок, и позтому они несовместимь! с обьічньіми пиротехническими задержками.

При подходящих условиях вторичнье взрьвчатье вещества способньії подвергаться переходу от нормального горения без взрьіва к детонации (00). Зти условия обьічно требуют более массивного замкнутого пространства и больших количеств взрьівчатого вещества, чем зто может бьіть приемлемо в коммерческих /о детонаторах. Такой пример изложен в патенте США 05 3212439.

Другой тип МРЕО, приведенньй в описаниях патентов США. 3978791, 4144814 и 4239004, использует инициированное и горящее без взрьіва донорное вторичное взрьівчатое вещество для ускорения ударного диска, чтобьї ударять по вторичному рецепторному заряду взрьівчатого вещества со скоростью, достаточной для того, чтобьі вьїізвать детонацию рецепторного заряда. Чтобьі противостоять возникающим силам, зти 7/5 Конструкции являются большими, механически неудобньми и не вполне надежньми. Подобная конструкция описана в УУО 90/07689.

Описания патентов США 5 4727808 и 05 5385098 описьівают другой тип МРЕбБ, основанньїй на механизме

ООТ. Зта конструкция делаєт возможньмм воспламенение с помощью большинства обьічньїх воспламеняющих средств, может бьіть изготовлена с помощью использования обьічно оборудования для детонационньх капсюлей, может бьіть помещена в обьічнье оболочки для детонаторов и может бьіть надежно, детонирована с небольшим лишь окружающим зарядом вторичного взрьівчатого вещества. Однако надежность инициации зависит от определенной конструкциий или разделения взрьівчатого вещества, где, как планируется, будет происходить переход.

Общие проблемьї с известньми конструкциями МРЕО представляют собой получение достаточно бьістрого с ов перехода в режим детонации, чтобьї получить как надежное воспламенениєе, так и удовлетворительную точность по времени, и достижение зтого в сочетаниий с распространенньмми пиротехническими зарядами. В о детонаторах типа МРЕО скорость является предметом найбольшей важности в последовательностях вторичньх взрьівчатьїх веществ. Режим детонации должен устанавливаться бьістро, чтобьі исключить разрушение структур " детонатора, которье разрушаются, прежде всего, под действием сил расширения от ю зо взаймодействующего взрьшвчатого вещества. Медленное воспламенение также означаєт более широкий разброс по времени, которьій является важньм для детонаторов, как моментального, так и замедленного с действия. Бьістрое воспламенение, как предполагаєется, таюже приводит к более гладкому фронту горения, б оптимизируя рост давления. Зти факторьі являются критичньіїми во всех рассмотренньїх вьіше типах МРЕО. При механизме СОТ переходная зона должна бьіть короткой настолько, насколько зто возможно, и в механизме « бьістрого горения типа "летающей тарелки" смещение и ускорение тарелки должно иметь место перед тем, как «г камера с донорньім зарядом разлетится в сторонь!.

Композиции, описаннье здесь, как предполагаеєтся, являются превосходньми воспламеняющими композициями для вторичньїх взрьівчатьхх веществ в рассмотренньїх вьіше применениях, используя, среди прочего, горячий и поддерживающийся импульс воспламенения от зарядов, содержащих определенную вьіше «

Термитную окислительно-восстановительную систему, для получения бьістрой и надежной инициации в с вторичньїх взрьівчатьхх веществ.

Хотя композиции в целом являются пригодньмми для использования для указанной цели, некоторье з сочетания являются особенно пригодньмми. Описаннье ранее газообогащающиеся композиции являются преимущественньми, особенно тогда, когда вторичное взрьвчатое вещество, которое необходимо

ВвОоспламенить, обладаєт определенной пористостью в части, которую необходимо воспламенить. В зтих ї5» случаях плотность вторичного взрьшвчатого вещества вблизи заряда составляет между 40 и 9055, а предпочтительно - между 50 и 8095, от плотности кристаллического вторичного взрьівчатого вещества. ве Соответствующие усилия при прессовке могут составлять между 0,1 и 50, а предпочтительно - между 1 и со 10МПа. Сильно спрессованное вторичное взрьївчатое вещество сложно воспламенять, но когда оно уже Ввоспламенено, в дальнейшем имеет место бьістрое взаймодействие. Для таких зарядов могут бьть ко использованьі воспламеняющие зарядь! с сильньім газовьіделением, но композиции могут вьібираться более с свободно. Особенно предпочтительньм для зтой цели является использование содержащих наполнители композиций, а особенно -армированньїх металлом композиций. Хотя зти композиции могут бьіть использовань для воспламенения вторичньїх взрьівчатьїх веществ различной плотности, предпочтительно использовать их 5 тогда, когда плотность вторичного взрьівчатого вещества вблизи заряда составляет между 60 и 100956, а предпочтительно - между 70 и 99965, от плотности кристаллического

Ф) вторичного взрьвчатого вещества. Соответствующие усилия при прессовке составляют свьше 10, а ка предпочтительно - свьіше 50МПа, в принципе - без какого-либо верхнего предела, Является предпочтительньм, чтобьї плотность воспламеняющего заряда бьіла в какой-то степени согласована с плотностью вторичного бо взрьівчатого вещества, которое необходимо воспламенить, и предпочтительно, чтобьї воспламеняющий заряд имел плотность, вніраженную в процентах от абсолютной плотности непористого заряда, в тех же интервалах, которье приведеньі вьіше, для зарядов низкой и вьісокой плотности, соответственно. Приведеннье вьіше диапазоньї являются только примерньіми и должнь бьіть исследовань! для реальной используемой конструкции и вторичного взрьівчатого вещества. 65 Различие между первичньм и вторичньм взрьівчатьми веществами хорошо известно и широко используется в данной области. Для практических целей первичное взрьівчатое вещество может бьть определено как взрьівчатое вещество, способное развивать режим полной детонации, когда оно стимулируется пламенем или подводом тепла в обьеме вещества в несколько кубических миллиметров, даже без его помещения в какое-либо замкнутое пространство. Вторичное взрьівчатое вещество не может детонировать при подобньїх условиях. Обьічно вторичное взрьівчатое вещество может детонировать, когда воспламеняется пламенем или с помощью подвода тепла только тогда, когда присутствует в гораздо больших количествах или в пределах пространства, ограниченного прочной средой, такой как металлический контейнер с толстьімМи стенками, или подвергаясь механическому удару между двумя твердьми металлическими поверхностями.

Примерь!ї первичньїх взрьівчатьсх веществ представляют собой фульминат ртути, стифнат свинца, азид 7/0 свинца и диазодинитрофенол или смеси из двух или более зтих и/или других подобньїх веществ.

Репрезентативньми примерами вторичньїх взрьівчатьїх веществ являются пентазритритолтетранитрат (РЕТМ), циклотриметилентринитрамин (КОХ), циклотетраметилентетранитромин (НИХ), тринитрофенилметилнитрамин (тетрил), и тринитротолуол (ТМТ) или смеси двух или нескольких зтих и/или других подобньх веществ. Альтернативное практическое определение по отношению ок вторичному /5 ВЗзрьівчатому веществу представляет собой то, что зто любое взрьівчатое вещество, чувствительное в такой же или в меньшей степени, чем РЕТМ.

Для целей настоящего изобретения может бьіть использовано любое из указанньїх вьіше вторичньх взрьівчатьїх веществ, хотя предпочтительньі!м является вьібор того вторичного взрьівчатого вещества, которое легче воспламеняется и детонирует, в частности, КОХ и РЕТМ или их смесей.

Различнье части с инициирующими злементами могут содержать различнье вторичнье взрьівчатье вещества. Если злемент в широком смьісле разделен на секцию нормального горения без взрьіва и секцию детонации при условии, что точное положение точки перехода может изменяться, и что разделение на секции может и не соответствовать какой-либо физической структуре злемента, является предпочтительньм использование взрьівчатьїх веществ, которне легче воспламеняются и детонируют, по меньшей мере, в секции с Нормального горения без взрьіва, в то время как взрьівчатое вещество в секции детонации может вьібираться более свободно. (8)

Вторичное взрьівчатое вещество может бьїть использовано в чисто кристаллической форме, может бьть гранулированньм, и может содержать добавки. Кристаллическое взрьшвчатое вещество является предпочтительньім для более вьісоких плотностей после запрессовки, в то время как гранулированньй ю зо материал является предпочтительньм для более низких плотностей и пористьїх зарядов . Настоящие композиции способньі! воспламенять вторичнье взрьівчатье вещества без каких-либо добавок, хотя, если зто с желательно, такие добавки могут бьіть использованьі! согласно, например, указанному вьіше описанию 05 б 5385098.

Вторичное взрьівчатое вещество обьічно запрессовьваєтся до плотности, более вьісокой, Чем обьемная «

Зз5 Пплотность, например, порциями, для более однородной плотности, в больших зарядах или в одностадийной «г операции, для более маленьких зарядов или в порядке создания градиента плотности, предпочтительно - с увеличением плотности заряда в направлений распространения взаймодействия, получаєемьм соответствующим образом путем запрессовки в обратном направлений.

Настоящий механизм воспламенения не требует какого-либо физического разделения вторичного « ВвЗзрьівчатого вещества на переходную секцию и секцию детонации, но заряду может бьїть предоставлена в с возможность непосредственно инициировать обьічньйй основной заряд без какого-либо замкнутого пространства или каких-либо ограничений кроме обьічной оболочки детонатора. Является предпочтительнь/м, однако, чтобьї, з по меньшей мере, переходная секция присутствовала в определенном ограниченном пространстве, например, с радиальньм ограничением, соответствующим цилиндрической стальной оболочке толщиной между 0,5 и 2мм, предпочтительно - между 0,75 и 1,5мм. ї5» Соответствующим расположением является включение, как пиротехнического заряда, так и взрьівчатого вещества, в переходную секцию в виде общего злемента, которьій вставляется в детонатор, при зтом ве переходная секция располагаєтся последовательно рядом с основньім зарядом. Зтот злемент может бьть со сконструирован по существу цилиндрическим.

Лучшая герметизация получаєтся, если ближний край снабжен ограничением, предпочтительно - с ко отверстием, которое делает возможньім легкое воспламенение. В качестве альтернативь! или в дополнение к с зтому край может бьіть снабжен изолирующим зарядом, предпочтительно - одного из типов, описанньїх вьіше, зтот изолирующий заряд может бьіть расположен перед замкнутьм пространством, но предпочтительно располагаєется внутри замкнутого пространства. Из представленньїх соображений является очевидньм, что настоящие композиции могут действовать в качестве, как изолирующих зарядов, так и воспламеняющих зарядов, и в зтом случає является необходимь!м только один заряд. В другом случае воспламеняющий заряд

Ф) располагается между изолирующим зарядом и взрьівчатьмм веществом. ка Конструкция дальнего края сильно зависит от вьібранного механизма детонации, которьій может бьть любьм из типов, которье описаньі ранее и которье известньі и могут не описьіваться здесь подробно. во Предпочтительньій тип МРЕО является типом, описанньмм в указанньїх патентах 5 4727808 и 05 5383098, которне включаются сюда в качестве ссьлок.

Соответственно, в одном из исполнений вторичное взрьівчатое вещество, которое должно воспламеняться, представляет собой донорньй заряд для приведения в движение ударного диска через канал по направлению к вторичному взрьівчатому веществу, которое должно от зтого детонировать. 65 В другом исполнениий вторичное взрьівчатое вещество, которое должно бьіть воспламенено, представляет собой первую часть переходной цепочки из секций нормального горения без взрьіва и детонации, указанная цепочка предпочтительно содержит дополнительно вторую часть, содержащую вторичное взрьівчатое вещество с плотностью, меньшей, чем у указанной первой части. Общим для всех зтих механизмов детонации является то, что на более ранней стадии вторичное взрьівчатое вещество воспламеняется до стадии горения или Нормального горения без взрьва с помощью по существу тепловбіделяющих средств, для зтих Целей настоящие композиции подходят превосходньмм образом. Заряд располагается на взрьівчатом веществе, которое должно воспламеняться, таким образом, что оно подвергается действию тепла из заряда, и предпочтительно существует непосредственньй контакт между зарядом и взрьівчатьм веществом.

Приведеннье вьше условия для рассматриваемьх зарядов относятся к части, которая таким образом 7/0 используется для воспламенения взрьівчатого вещества.

Заряд может бьть приготовлен с помощью способов, обьчно используемьх в данной области.

Предпочтительньйй способ включаєт смешивание ингредиентов заряда, измельчение смеси до желаемого размера частиц в мельнице, обеспечивающей скорее разрушающее, чем сдвиговое усилие, компактирование приготовленной таким образом смеси под вьісоким давлением в блоки, разрушение блоков для получения /5 частиц, состоящих из более мелких частиц, и, наконец, проведение операции просеивания для получения фракции желаемого размера.

Детонатор может бьть приготовлен путем отдельной запрессовки основного заряда в закрьтом торце оболочки детонатора с последующей запрессовкой пиротехнических зарядов по настоящему изобретению или вставкой описанньїх злементов или оболочек в основной заряд. Замедляющий заряд может бьїть вставлен, го если зто желательно, с расположенньм над ним переходньм зарядом. Воспламеняющие средства располагаются в открьїтом торце оболочки, которьій герметизируется с помощью пробки со средствами для подачи сигнала, такими как ударная рубка или злектрические проводники, проходящими через пробку.

Пример 1

Воспламеняющий заряд из А! - Бе 503 с двойньмм количеством АІ по отношению к стехиометрическим сч г пропорциям запрессовьівают в стальную трубку, имеющую наружньй диаметр б,Змм и толщину стенок 0,вмм.

Один торец указанной трубки открьіт, а другой конец содержит диафрагму, имеющую отверстие с диаметром і) 1мм. Воспламеняющий заряд запрессовьшают поверх указанной диафрагмь. Затем 4мм столбик РЕТМ запрессовьшают поверх него, и, наконец, впрессовьвают алюминиевьй колпачок. Такие злементь изготавливают в количестве 100штук. Затем злементь! запрессовьівают в стандартнье алюминиевье оболочки, У зо содержащие вторье части из вторичньїх взрьівчатьхх веществ системь! МРЕО.

Испьітательньсе отстрель! показьівают, что все детонаторьї функционируют превосходньіїм образом, и время с работьі, включая нормальное горение без взрьіва трубки Нонеля (3,бм) составляет не более чем 4мсек. Ге!

Затем изготавливают 100 детонаторов такой же конструкции, но со стехиометрической пиротехнической композицией. При контрольном отстреле произошло две осечки, когда РЕТМ не воспламенялись . Происходило - з5 увеличение времени работь! детонатора до 8 - 1Омсек. «г

Пример 2

Используют стальнье трубки, имеющие наружньйй диаметр б,3мм и толщину стенок О,5мм, и длину 1Омм.

Один торец указанньїх трубок открьіт, а в другом торце имеется диафрагма с отверстием, имеющим диаметр 1мм. «

Пиротехнические зарядь! для использования в качестве воспламеняющих зарядов запрессовьввают поверх в с указанной диафрагмьї, а затем запрессовьівают взрьівчатье вещества РЕТМ.

Используют три типа не дающих шлаков инверсионньїх композиций, а именно, 4095 А! ї- 6095 Ре»О»з; 20905 АЇ ;» - 8095 ВігОз и 3095 А! ї- 70956 Сц»Оз, все проценть! представляют собой проценть! массовье. Результатами зкспериментов бьло то, что все зарядьії продемонстрировали приблизительно одинаковую способность к

Воспламенению вторичньїх взрьівчатьїх веществ РЕТМ. В целом можно сказать, что найлучшее воспламенение їх получаєтся при плотности РЕТМ 1,Зг/куб.см, и что предел, где воспламенение ослабляется, находится при плотности около 1,5г/куб.см. ве Пример З

Ге) В 20 инициирующих злементах в форме алюминиевьїх трубок, имеющих, каждая, длину 20мм и внутренний диаметр Змм, и внешний диаметр бмм, запрессовьівают воспламеняющий заряд, состоящий из 2095 массовьх ко Ті - 8095 массовьх ВігОз, в столбике вьісотой 5мм. Рядом последовательно с ним запрессовьївают столбик сп РЕТМ с плотностью 1,Зг/куб.см.

Тем же путем производят 20 инициирующих злементов, за исключением того, что воспламеняющий заряд (то есть, 2095 Ті - 8095 ВігОз) также содержит 895 массовьїх Ре2О53 в качестве добавки. 5Б Зтот зксперимент показьвваєт, что все 40 детонаторов, содержащих указаннье инициирующие злементь, работают превосходно и с количественной детонацией основного заряда. (Ф. Пример 4 ка Влияние добавки Ре2О3з на воспламеняющий заряд, состоящий из 2095 массовьїх 11 ї- 8095 массовьїх Ві2Оз, исследуют в отношений чувствительности к злектростатическим разрядам в соответствии со стандартньіми бо способами исследования.

Чувствительность единственного заряда из 20905 11 - 8095 Ві2Оз, составляет - О,5мМдж.

Добавление 2 - 1095 массовьх Бе»Оз к указанному разряду понижает чувствительность заряда до значительной степени (2 - 5Бмдж) и имеет значительное влияние на рабочие характеристики воспламеняющего заряда. б5

Claims (35)

Формула винаходу

1. Детонатор, не содержащий первичное взрьівчатое вещество, включающий оболочку с основньіїм зарядом, 2 содержащую вторичное взрьівчатое вещество на одном ее конце, воспламеняющие средства, расположеннье на ее противоположном конце, и промежуточную пиротехническую цепь, содержащую воспламеняющий заряд, преобразующую импульс воспламенения от воспламеняющих средств в детонацию основного заряда, отличающийся тем, что воспламеняющий заряд содержит металлическое горючее вещество, вьібранное из Ве, Мд, Са, з5г, Ва, Ті, 2, НЕ, АЇї, Са, Іп, ТІ, и окислитель в виде оксида металла, вьібранного 70 из К, Са, с, Ті, М, Ст, Мп, Ре, Со, Мі, Си, п, Св, Ва, а, НЕ, Та, МУ, Ке, Ов, Іг, РІ, А!м, На, ТІ, РЬ, Ві, Ро, причем металлическое горючее вещество присутствует в избьтке по отношению к количеству, стехиометрически необходимому для восстановления имеющегося количества окислителя, причем воспламеняющий заряд сгорает с вьіделением исключительно горячих газов при вьісоком давленийи, которье воспламеняют вторичное взрьівчатое вещество основного заряда в состояние конвективного мгновенного сгорания с последующим переходом его в детонацию.

2. Детонатор по п.1, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество является, по меньшей мере, на 0,5, предпочтительно, по меньшей мере, на 0,75, и более предпочтительно, по меньшей мере, на 1 вольт более злектроотрицательньїм, чем металл из окислителя на основе оксида металла.

З. Детонатор по любому из пп.1, 2, отгличающийся тем, что металлическое горючее вещество вьібирают из Му, А), Са, Ті и Са.

4. Детонатор по п.3, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество вьібирают из АЇї и Ті.

5. Детонатор по любому из предьідущих пп., отличающийся тем,что окислитель на основе оксида металла содержит металл, которьїй вьібирают из Ст, Мп, Ре, Мі, Си, 2п, Ва, МУ, и Ві.

6. Детонатор по п. 5, отличающийся тем, что металл вьібирают из Мп, Ре, МУ и Ві. с 29

7. Детонатор по п. 5, отличающийся тем, что оксид металла вьібирают из МпОз, Ре»Оз, БезОу;, СцьО, СциО и Ге) Ві2Оз.

8. Детонатор по п. 7, отличающийся тем, что сочетание металлическое горючее вещество - окислитель на основе оксида металла включаєт АЇ в сочетаний с оксидом Ре, Ві или Си.

9. Детонатор по п. 8, отличающийся тем, что сочетание представляет собой АІ-Ре2Оз, АІ-Ві2Оз или АІ-СцьО, о предпочтительно АІ-Бе2О3. с

10. Детонатор по п. 7, отличающийся тем, что сочетание металлическое горючее вещество - окислитель на основе оксида металла содержит Ті в сочетаний с оксидом Ві, предпочтительно Ті-Віг2Оз. Ме.

11. Детонатор по любому из предшествующих пп., отличающийся тем, что количество металлического /«ф горючего вещества превьішаєт более чем в 1 раз и менеєе чем в 12 раз, предпочтительно - менее чем в 6 раз, более предпочтительно - менеє чем в 4 раза, количество, стехиометрически необходимое для восстановления в имеющегося количества окислителя на основе оксида металла.

12. Детонатор по п. 11, отличающийся тем, что количество металлического горючего вещества превьішаєт в 1,1-6 раз указанное стехиометрически необходимое количество. «

13. Детонатор по п. 12, отличающийся тем, что количество металлического горючего вещества превьішаєт в З 1,5-4 раза указанное стехиометрически необходимое количество. с

14. Детонатор по любому из предьідущих пп., отличающийся тем, что содержание металлического горючего Із» вещества составляет 10-50 95 массовьїх, предпочтительно - 15-35 95 массовьїх, более предпочтительно - 15-25 Фо массовьіх, и содержание окислителя на основе оксида металла составляет 90-50 905 массовьх, предпочтительно 85-65 95 массовьїх, более предпочтительно - 75-65 95 массовьх, указаннье процентнье отношения берутся по отношению ко всей композициий воспламеняющего заряда.

15. Детонатор по п. ть 14, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество представляет собой АЇї, а окислитель на основе «» металла является Си20 или Віг2Оз, содержание указанного горючего вещества составляет 15-35 9Уо массовьх и содержание указанного окислителя составляет 65-85 9о массовьх. о

16. Детонатор по п. 14, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество представляет собой Ті, а ка 20 окислитель на основе оксида металла является Ві 203, содержание указанного горючего вещества составляет 15-25 до массовьїх, предпочтительно 20 905 массовьїх, а содержание указанного окислителя составляет 75-85 90 сл массовьх, предпочтительно - около 80 9о массовьх.

17. Детонатор по любому из предшествующих пп., отгличающийся тем, что воспламеняющий заряд имеет такую композицию, что его скорость горения составляет между 0,001 и 50 м/сек, предпочтительно - между 0,005 29 и 10 м/сек. ГФ)

18. Детонатор по любому из предшествующих пп., отличающийся тем, что воспламеняющий заряд содержит добавку из твердого компонента в виде металла и/или оксида. о

19. Детонатор по п. 18, отличающийся тем, что добавка присутствует в количестве 2-30 9о массовьх, предпочтительно 4-20 95 массовьїх, более предпочтительно - 5-15 95 массовьїх, например 6-10 95 массовьх, по 60 отношению к массе указанного воспламеняющего заряда.

20. Детонатор по любому из пп. 18, 19, отличающийся тем, что добавка представляет собой соединение, которое также является продуктом реакции между металлическим горючим веществом и окислителем на основе оксида металла.

21. Детонатор по любому из пп. 18, 19, отличающийся тем, что добавка представляет собой металл в виде бо макрочастиц.

22. Детонатор по п. 21, отличающийся тем, что металл является твердьмм при температуре реакции воспламеняющего заряда.

23. Детонатор по любому из пп. 18-21, отличающийся тем, что оксид вьібирают из оксидов АЇ, Зі, 2п, Ее, Ті и их смесей.

24. Детонатор по п. 23, огличающийся тем, что оксид является оксидом алюминия, оксидом кремния или их смесью.

25. Детонатор по п. 23, отличающийся тем, что оксид является оксидом железа, в частности Бе2Оз.

26. Детонатор по любому из пп. 21-22, отличающийся тем, что металл вьібирают из МУ, Ті, Мі и их смесей, и 7/0 сплавов.

27. Детонатор по п. 26, отличающийся тем, что металл является МУ или смесью, или сплавом МУ и Ре.

28. Детонатор по любому из предьідущих пп., отличающийся тем, что воспламеняющий заряд прессуют и размещают в контакте с вторичньїм взрьівчатьїм веществом.

29. Детонатор по любому из предьідущих пп., отличающийся тем, что воспламеняющий заряд размещают в /5 Контакте с вторичньім взрьівчатьмм веществом в пиротехнической цепи перед основньїм зарядом, где вторичное вещество окружено цилиндрическим кожухом.

30. Детонатор по п. 29, отличающийся тем, что воспламеняющий заряд также расположен в цилиндрическом кожухе.

31. Детонатор по любому из пп. 28-30, отличающийся тем, что плотность вторичного взрьівчатого вещества вблизи воспламеняющего заряда составляет между 60 и 100 95, а предпочтительно - между 70 и 99 95, от кристаллической плотности вторичного взрьівчатого вещества.

32. Детонатор по п. 31, отличающийся тем, что плотность вторичного взрьівчатого вещества вблизи воспламеняющего заряда составляет между 40 и 90 9о, а предпочтительно - между 50 и 80 95, от кристаллической плотности вторичного взрьівчатого вещества. с

33. Детонатор по любому из пп. 29-32, отличающийся тем, что вторичное взрьвчатое вещество в пиротехнической цепи является первой частью в цепочке перехода от мгновенного сгорания к детонации, при о зтом указанная цепочка предпочтительно также содержит вторую часть, содержащую другое вторичное взрьівчатое вещество с плотностью, более низкой чем в первой части.

34. Детонатор по любому из предьідущих пп., отличающийся тем, что основной заряд представляет собой ю зо только вторичное взрьівчатое вещество.

35. Детонатор по любому из предьідущих пп., отличающийся тем, что вторичное взрьівчатое вещество с вьібирают из пентазритритолтетранитрата (РЕТМ), тринитрофенилметилнитрамина (тетрил) и тринитротолусола Ге! (ТМТ), и предпочтительно оно является РЕТМ. «І Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних «Е мікросхем", 2002, М З, 15.03.2002. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України.

-

. а т» т» (се) ко сл ко бо б5