DE3025703A1 - Energieuebertragungseinrichtung - Google Patents
EnergieuebertragungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs. Insbesondere betrifft die Erfindung
das Explodieren von Sprengstoffen. Ferner betrifft die Erfindung eine neuartige, eneregieschwache
Übertragungsvorrichtung zur Übertragung eines Explosionssignals von einer Zündstelle zu einer entfernten
Empfängersprengkapsel, zu einem Signalzeit-Verzögerungselement oder zu einem Signalrelaiselement o.a.
Zur Zündung von Sprengkörpern werden im Bergbau drei Hauptverfahren angewandt, und zwar die elektrische Zündung,
die Pulverzündung und die Zündung mit Hilfe einer Knallzündschnur.
Im industriellen Bergbau, im Steinbruch, im Tunnelsowie Schachtbau wendet man zur Zündung von Sprengladungen
am häufigsten die elektrische Zündung an. Das elektrische Sprengzünden wird, als sicherstes Verfahren angesehen,
da der Sprengmeister alle Sprengzünder sowohl vor als auch nach dem Einsetzen in dem Sprengloch,
beispielsweise in einem Bohrloch, elektrisch überprüfen kann. Dabei läßt sich der gesamte elektrische Sprengkreis
oder lediglich ein Teil davon mit einem zugelassenen Sprengmeistergalvanometer oder einem ebenfalls zu-
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gelassenen Sprengmeistei—Vielfachmeßgerät überprüfen.
Die Wahrscheinlichkeit des Auftreffens auf unexplodiertem
Sprengstoff in beispielsweise einem Schlickpaket ist weitestgehend vermindert. Auch die Verletzungsgefahr
durch ein zufälliges Graben in den Sprengstoff ist ebenfalls weitgehend ausgeschaltet. Bei der elektrischen
Sprengzündung wird jeder Sprengkörper durch elektrischen Strom gezündet, der durch isolierte Drähte
geleitet und von einer in sicherem Abstand zum Sprengstoff befindlichen Quelle erzeugt wird. Ein Vorteil
dieses Verfahrens liegt in der genauen Zeitwahl für die Sprengung, was zu einer sehr gut koordinierten Zündung
einer Reihe von Zünd.ladungen führt. Ein Nachteil der elektrischen Zündung liegt jedoch darin, daß der gesamte
elektrische Zündkreis oder auch nur ein Teil davon durch äußere Elektrizität unbeabsichtigt aktivierbar
ist.
Bei der Pulverzündung wird die Sprengkapsel durch Verbrennung entzündet, die in sicherem Abstand zur Sprengkapsel
ausgelöst wird und entlang der Sprengschnur zur Sprengkapsel brennt. Aufgrund der verhältnismäßig langsamen
Verbrennung und der Schwankungen aufgrund ungleichmäßiger Pulververteilung ist die Pulverzündung
für ein. Sprengen in kurzen Abständen ungeeignet.
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Das dritte bekannte Verfahren zum Zünden eines Sprengkörpers ist die Verwendung einer Knallzündschnur, wobei
die Zündenergie entlang der Schnur zu dem Zünder geleitet wird. Zur sicheren Fortleitung der Zündenergie zur
Zündeinrichtung oder zum Sprengstoff weist eine übliche Knallzündschnur normalerweise 0,26 bis 26 g (4 bis
400 grains) von hochexplosivem Stoff je 30 cm Länge auf. Der Sprengstoff ist üblicherweise PETN (Pentaerythrit-tetranitrat),
RDX (Hexogen) oder TNT (Trinitro-
3 toluol) mit einer Massendichte von mehr als 1,0 g/cm , während die Knallgeschwindigkeit etwa 6000 m/sec beträgt.
Die hohe Dichte und die große Knallgeschwindigkeit liefern eine hochbrisante Detonation, die in der
Lage ist, die meisten Sprengstoffe mit Kappenzünder zu zünden. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Knallzündschnur
liegt darin, daß die zwangsläufig dabei auftretenden seitlichen Knallabstrahlungen andere als die
beabsichtigten Sprengstoffe zünden können. Ist beispielsweise eine bestimmte Länge von Knallzündschnur in
einem Bohrloch neben einer explosiven Ladung untergebracht und soll eine Zündung am Boden des Bohrloches
erfolgen, dann ist es häufig der Fall, daß der Seitenknall der Knallzündschnur die Hauptladung bereits im
oberen Teil des Bohrloches auslöst und damit zu einem schlechten Steinbruch führt. Wird hingegen zur Vermeidung
dieser Schwierigkeiten eine verhältnismäßig
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unempfindliche Sprengladung anstelle der Kappenzündungsladung
verwendet, dann wird der Sprengstoff häufig von der Knallzündschnur nicht gezündet, sondern einfach zusammengedrückt.
Die Hauptladung detoniert dabei nicht oder nur teilweise und mit verringerter Geschwindigkeit.
Wird eine bekannte Knallzündschnur über dem Erdboden verwendet, dann ruft ihre Uberschußenergie Lärm und
Luftknall hervor, die in bewohnten Gebieten unzulässig sind und aufgrund von herumfliegenden Stücken eine Verletzungsgefahr
bergen.
Aus der US-PS 3 590 739 ist bereits ein niederenergetisches Sprengrohr bekannt, welches eine übermäßige Brisanz
dadurch vermeidet, daß das Rohr hohl ist und daß nur eine dünne Beschichtung mit explosivem Pulver an
der Innenwand erfolgt. Nach der Zündung wird eine Sprengwelle erzeugt, die durch das hohle Rohr läuft.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß Krümmungen, Knicke, Knoten, Krimpfungen oder
Schnitte im Rohr den Fortlauf der Sprengwelle behindern und u.U. völlig unterbinden können. Außerdem kann eine
ungleichmäßige Verteilung des Sprengpulvers aufgrund von Abblätterung zu gefährlichen hohen lokalen Konzentrationen
von Sprengstoff führen, die an manchen Stellen des Rohres auftreten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Energieübertragungseinrichtung
ähnlich einer Knallzündschnur zu schaffen, die eine geringe Brisanz besitzt, so daß unbeabsichtigte
Detonationen und andere Unfälle aufgrund von seitlichen Explosionsdruckwellen ausgeschlossen werden.
Außerdem soll die Einrichtung hinreichende Detonationskraft besitzen, um über kleinere Barrieren oder Luftspalte
hinwegzulaufen, die aufgrund von Krimpfung, Knickung oder Biegung der Schnur auftreten und wobei
das Absetzen des Sprengpulvers im Rohr verhindert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Einrichtung mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen
.
Die erfindungsgemäße Einrichtung weist somit ein längliches
flexibles Rohr auf, in dem im wesentlichen über seine gesamte Länge ein selbstoxydierender Stoff lose,
d.h. im wesentlichen gleichmäßig verteilt, eingeschlossen ist. Dieser selbstaxydierende Stoff besitzt eine
Detonationsgeschwindigkeit von mindestens etwa 300 m/sec.
In einer anderen Ausführung ist der selbstoxydierende Stoff innerhalb des flexiblen Rohres eine Einzelfaser
oder eine Vielfachfaser, oder aber feine, haarartige
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Stoffäden, die das flexible Rohr locker ausfüllen. Der
selbstoxydierende Stoff kann außerdem eine nicht orientierte, flauschartige, lose Füllung ähnlich Fädchen
oder Baumwolle sein. Außerdem kann der in dem flexiblen Rohr eingeschlossene selbstoxydierende Stoff mit einem
sprengstoffmodifizierenden Stoff beschichtet sein oder
diesen enthalten, wobei dieser sprengstoffmodifizierende
Stoff die Dichte und/oder Detonationsgeschwindigkeit des selbstoxydierenden Stoffes beispielsweise verändert.
Der in dem länglichen Rohr eingeschlossene selbstoxydierende Stoff ist strukturell zusammenhängend, so daß bei
Knickungen, Biegungen, Krimpfungen oder Schnitten des Rohres der selbstoxydierende Stoff seine schnelle Oxydation
über die Rohrknicke und Hindernisse schnell weiterleiten kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 eine Ausführung der Erfindung;
Figur 2 einen Schnitt durch die Energieübertragungseinrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linien 2-2;
Figur 3 einen Längsschnitt entlang den Linien 3-3 in Figur 2;
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Figur 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung
der Erfindung; und
Figur 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Einrichtung zum Zünden hochexplosiver Sprengstoffe in Form einer Energieübertragungseinrichtung
10. Die Energieübertragungseinrichtung 10 weist ein längliches Rohr 12 auf, welches einen selbstoxydierenden
Stoff lose einschließt, beispielsweise gemäß Figur 2 einen Faden 14.
Das längliche Rohr 12 ist im Querschnitt kreisförmig, obgleich auch jede andere Form wählbar ist. Das längliche
Rohr 12 besteht vorzugsweise aus einem verhältnismäßig flexiblen Polymeren, es ist aber auch aus einem
steifen Material herstellbar. Unter "flexibel" wird dabei eine Biegung des länglichen Rohres 12 in Längsrichtung
verstanden. Vorzugsweise besteht das längliche Rohr 12 aus einem nicht elastomeren Polymerstoff. Beispiele
dafür sind Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polybutylen, Ionomer, Nylon u.a.
Der Außendurchmesser des länglichen Rohres 12 beträgt vorzugsweise etwa 1/8" (8,5 mm) und der Innendurchmes-
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ser vorzugsweise etwa 1/16" (1,6 mm). Ein praktischer
Bereich für den Außendurchmesser liegt zwischen etwa 1,6 und 6,4 mm, während ein praktischer Bereich für den
Innendurchmesser zwischen etwa 0,8 und 2,4 mm liegt.
Bei der Auswahl eines Außendurchmessers, eines Innendurchmessers und des Materials für das längliche Rohr
12 ist zweckmäßigerweise zu beachten, daß die Energie des selbstoxydierenden Stoffes 14 während der Oxydation
frei wird, so daß das längliche Rohr 12 bruchfest gebaut sein muß. Auf diese Weise wird eine zufällige
Zündung anderer Sprengstoffe praktisch ausgeschaltet, die in der Nähe der Energieübertragungseinrichtung 10
liegen. Außerdem wird eine Zerstörung oder Beschädigung der Umgebung verhindert.
Gemäß Figur 1 hat die Energieübertragungseinrichtung 10 ein erstes Ende 16 und ein zweites Ende 18. Eine Auslöseeinrichtung,
beispielsweise eine Kaliber zweiundzwanzig Blechkartusche 20 ist an das erste Ende 16 der
Energieübertragungseinrichtung 10 angeschlossen. Das zweite Ende 18 der Energieübertragungseinrichtung 10
ist mit einem Empfangsteil verbunden, beispielsweise einer Sprengkapsel 22, die zur Zündung einer nicht
dargestellten Sprengladung geeignet ist.
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Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführung der Energieübertragungseinrichtung 10, und zwar entlang der
Linie 2-2 in Figur 1. In dem länglichen Rohr 12 ist eine zusammenhängende Masse von selbstoxydierendem
Stoff in Form eines Fadens 14 eingeschlossen, der in
den Figuren 2 und 3 erkennbar ist. Der Faden 14 ist entweder ein Einzelstrang oder besteht aus vielen Strängen
in Form eines gewobenen oder gesponnenen Fadens. Vorzugsweise liegt der Faden 14 lose innerhalb des
länglichen Rohres 12 eingeschlossen, so daß ein Luftraum 24 im hohlen Teil des länglichen Rohres 12 vorliegt.
Der Faden 14 ist vorzugsweise an einer Seitenwand oder an Seitenwänden in der Nähe der ersten und
zweiten Enden 16 und 18 des länglichen Rohres 12, und
zwar beispielsweise durch Klebung oder Umbiegung des Rohres 12 befestigt.
Der selbstoxydierende Stoff kann in verschiedener Form vorliegen, muß jedoch stets lose im Inneren des länglichen
Rohres 12 eingeschlossen sein. Unter "lose eingeschlossen" wird dabei verstanden, daß der selbstoxydierende
Stoff nicht notwendigerweise an den Seitenwänden des Rohres angebracht oder befestigt ist, obgleich er
von diesen umschlossen wird. Es kommt lediglich darauf an, daß der selbstoxydierende Stoff kontinuierlich oder
diskontinuierlich über die gesamte Länge des länglichen
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Rohres 12 hinreichend verteilt ist, um eine heiße Gaswelle als Plasma weiterzuleiten. Der selbstoxydierende
Stoff läßt sich derart herstellen, daß er hinreichende Strukturfestigkeit als lose im länglichen Rohr 12 eingeschlossener
Körper aufweist, und zwar beispielsweise in Form eines Fadens 14 gemäß den Figuren 2 und 3. Der
selbstoxydierende Stoff kann andererseits von der Strukturfestigkeit
der Seitenwände des Rohres 12 profitieren, um seinen Zusammenhang als kontinuierliche oder
diskontinuierliche Masse aufrechtzuerhalten. In einer
Ausführung ist der selbstoxydierende Stoff beispielsweise eine Masse feiner, haarartiger Stränge, die den
gesamten Innenraum des länglichen Rohres 12 oder zusammenhängende Teile davon lose ausfüllen. Die Stränge
können flauschartig zu einer losen Füllung zusammengefaßt sein, die im Aussehen und im Gefüge ähnlich wie
Fusseln bzw. Fädchen oder Baumwolle sind. Dies verdeutlicht Figur 4, wobei in der Energieübertragungseinrichtung
26, insbesondere im länglichen Rohr 28, selbstoxydierendes Material 30 eingeschlossen ist, welches das
Aussehen und das Gefüge von Baumwolle besitzt.
In einer anderen Ausführung der Erfindung ist das selbstoxydierende Material ein vielfach segmentierter
selbstoxydierender Faden oder Strang. Dieser kann als Einzelfaden oder als Vielfachfaden gewebt oder gespon-
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nen sein. Der Faden kann außerdem im länglichen Rohr 12
unterbrochen und überlappend vorliegen. Figur 5 zeigt eine Ausführung, bei der die Energieübertragungseinrichtung
32 ein längliches Rohr 34 mit eingeschlossenem selbstoxydierendem Material 36 aufweist, das unterbrochene und überlappende Stränge besitzt. Der selbstoxydierende
Stoff ist in jeder der zuvor beschriebenen Ausführungen, jedoch insbesondere in der nicht orientierten,
flauschigen oder in der orientierten Füllung gemäß den Figuren 4 und 5 innerhalb des Rohres zusammenhängend
oder nicht zusammenhängend. Es kommt lediglich darauf an, daß der selbstoxydierende Stoff nach der
Zündung explodiert oder schnell oxydiert und damit eine Stoßwelle in Form einer heißen Gaswelle als Plasma durch
das Rohr leitet, und zwar von der Zündstelle zu dem entfernten Ende, an dem die Stoß— oder Hitzeenergie
eine nützliche Funktion ausübt und beispielsweise eine Zündkappe, ein Verzögerungselement, ein Relaiselement
oder eine ähnliche Einrichtung zündet. Diskontinuitäten können daher über die ..gesamte Länge des länglichen
Rohres 12 im selbstoxydierenden Stoff auftreten, solange die als Plasma weitergeleitete heiße Gaswelle die
Diskontinuitäten überbrücken und das anschließende, selbstoxydierende Material zünden kann, um das Plasma
in Vorwärtsrichtung durch das längliche Rohr 12 weiterzuleiten. Versuche haben gezeigt, daß die Plasmafront
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Unterbrechungen von 28 cm in einer erfindungsgemäßen
Energieübertragungsvorrichtung überbrückt haben.
Die Detonationsgeschwindigkeit des selbstoxydierenden
Stoffes soll höher als 300 m/sec, vorzugsweise zwischen etwa 1200 und 1800 m/sec liegen. Sie läßt sich durch
Veränderung der Zusammensetzung des selbstoxydierenden Stoffes verändern. Jeder selbstoxydierende Stoff, der
sich als Einzelfaden oder Vielfachfaden in zuvor erwähnter
Weise herstellen und lose im länglichen Rohr 12 einschließen läßt und außerdem eine Detonationsgeschwindigkeit
von mehr als 300 m/sec hat und der außerdem ein Explosionssignal in Form eines Plasmas durch das längliche
Rohr 12 ohne dessen Zerstörung leitet, ist gemäß Erfindung verwendbar. In einer Ausführung der Erfindung
ist der selbstoxydierende Stoff nitrierte Zellulose. Nitrierte Zellulose umfaßt sowohl unveränderte nitrierte
Zellulose als auch chemisch veränderte nitrierte Zellulose, beispielsweise durch Halogenierung. Der
selbstoxydierende Stoff läßt sich andererseits auch aus extrudierten Fäden von flexiblen Plastiksprengstoffen
formen. In einer Ausführung ist der selbstoxydierende Stoff ein hochfeuchter, unempfindlicher, flexibler Plastiksprengstoff
in Form von Einzel- oder Vielfachfäden
mit RDX oder HMX o.a. Geeignete Fäden werden aus flexiblen Plastiksprengstoffmischungen gemäß US-PS
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3 400 025 und 3 317 361 extrudiert oder geformt. Die
Detonationsgeschwindigkeit des selbstoxydierenden Stoffes läßt sich ebenfalls durch Wahl der Oberflächenbeschichtung
des selbstoxydierenden Materials mit geflocktem oder aufgesprühtem Aluminium, RDX, HMX, PETN oder
ähnlichen Stoffen verändern. In Verbindung mit der Ausführung gemäß den Figuren 4 und 5 lassen sich feine
Fäden von selbstoxydierendem Material mit den zuvor beschriebenen Stoffen beschichten, oder diese Stoffe
können lose über die Fasermasse verteilt sein.
Das im länglichen Rohr 12 eingeschlossene selbstoxydierende Material hat eine Strukturfestigkeit, die selbst
bei einer Biegung des Rohres 12 um 180° eine Fortleitung der Detonationsenergie gestattet und eine fortlaufende
Oxydation über die Biegungsstelle hinaus zuläßt. Sollte die Energieübertragungseinrichtung daher gebogen,
gekrimpft, geknüpft, eingeschnitten oder eingeklemmt sein, so kann das Explosionssignal trotzdem zu
einer Empfangsstelle, beispielsweise einer Zündkapsel
22, weitergeleitet werden.
Die Energieübertragungseinrichtung 10 wird durch eine kleine Aufschlagzündkapsel " gezündet, beispielsweise
durch eine Blechkartusche 20 vom Kaliber zweiundzwanzig. Nach dieser Aktivierung überträgt die Energieüber-
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tragungseinrichtung 10 ein Explosionssignal von der
Blechkartusche 20 gemäß Figur 1 zu der entfernten Zündkapsel 22. In einer anderen Ausführung überträgt die
Energieübertragungseinrichtung 10 das Explosionssigna] zu einem Signalverzögerungselement, zu einem Signalrelaiselement
oder zu irgendeinem anderen Element.
In allen Ausführungen weist das selbstoxydierende Material eine ausreichende Zugfestigkeit und Strukturfestigkeit
auf, so daß keine Unterbrechung des Energietransportes beim Biegen, Krimpfen, Knicken, Schneiden oder
Einklemmen des Rohres erfolgt.
hu: bü
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Leerseite
Claims (18)
1. Energieübertragungseinrichtung zur Übertragung eines Explosionssignals von einer Zündstelle zu
einer Empfangsstelle, gekennzeichnet durch ein
längliches Rohr (12) und durch einen selbst oxydierenden Stoff (14, 30, 36), der lose in dem Rohr
(12) eingeschlossen ist und sich im wesentlichen über die Länge des Rohres (12) zur Weiterleitung
eines Explosionssignals erstreckt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstoxydierende Stoff (14, 30, 36)
eine Detonationsgeschwindigkeit von mindestens 300 m/sec besitzt.
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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der selbstoxydierende Stoff ein Einzelfaden oder ein Vielfachfaden ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detonationsgeschwindigkeit
zwischen 300 und 1800 m/sec liegt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Rohr
(12, 28, 34) flexibel ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstoxydierende
Stoff (14) ein sich über das gesamte Rohr (12) erstreckender, zusammenhängender Strang ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstoxydierende
Stoff nitrierte Zellulose ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstoxydierende
Stoff feuchtigkeitsunempfindlicher Plastiksprengstoff
ist.
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ο
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstoxydierende
Stoff (30) eine lose Vielfasermasse ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermasse diskontinuierlich,
aber im wesentlichen gleichmäßig über das Innere des länglichen Rohres (28) verteilt ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Rohr
(12) aus einem flexiblen, nicht elastomeren Polymeren besteht.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere aus der
Gruppe von Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polybutylen, Ionomer und Nylon ausgewählt
ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser
des länglichen Rohres (12) zwischen 1,6 mm und 6,4 mm und der Innendurchmesser zwischen 0,8 mm
und 2,4 mm liegt.
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14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosionssignal
über eine 180°-Biegung des Rohres (12) ungehindert weiterleitbar ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstoxydierende
Stoff eine zusammenhängende Masse von Vielfachfäden ist.
16. Verfahren zum Zünden einer hochexplosiven Sprengladung, die mit einer Zündkapsel versehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Rohr zwischen eine Zündeinrichtung und die Zündkappe geschaltet wird,
welches im Inneren einen selbstoxydierenden Stoff einschließt, daß der selbstoxydierende Stoff in
Form einer zusammenhängenden Masse lose in dem länglichen Rohr eingeschlossen ist und sich im
wesentlichen entlang dessen Länge erstreckt, und daß die Zündeinrichtung erregt wird und eine
sequentielle Oxydation des selbstoxydierenden Stoffes, der Zündkapsel und des Sprengstoffes auslöst,
wobei die Oxydation des selbstoxydierenden Stoffes zu einer Plasmafront führt, die von der Zündeinrichtung
zu der Zündkapsel übertragen wird.
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17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man einen selbstoxydierenden Stoff mit
einer Detonationsgeschwindigkeit von mindestens 300 m/sec verwendet.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man einen selbstoxydierenden Stoff mit
einer Detonationsgeschwindigkeit von mindestens 300 m/sec bis etwa 1800 m/sec verwendet.
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