ПАТРОН ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ПОРОДЫ И ЗАПАЛЬНЫЙ КАПСЮЛЬ
STICK FOR ROCK BREAKING AND BATTERY CUP PRIMER

ТЕХНИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ
Настоящее изобретение относится к патрону для дробления породы, содержащему первую, внешнюю гильзу с концевой стенкой в переднем конце и центральным отверстием в заднем конце, который во всех других отношениях закрыт замыкающим элементом, вторую, практически цилиндрическую гильзу, которая коаксиальна с первой, внешней гильзой и указанным центральным отверстием и сообщается с указанным центральным отверстием, а также соединена с указанным замыкающим элементом и проходит от него в камеру сгорания первой, внешней гильзы, а также к патрону для дробления породы, который заполняет пространство в камере сгорания между указанными первой и второй гильзами и между концевой стенкой в указанном переднем конце и замыкающим элементом в заднем конце.
Настоящее изобретение также относится к запальному капсюлю для воспламенения патрона для дробления породы, запальный капсюль которого совместно с окружающей гильзой запального узла образует запальный узел взрывчатого вещества в патроне для дробления породы, который готов к воспламенению. Указанная гильза запального узла является интегрированным элементом патрона для дробления породы, когда патрон для дробления породы еще не готов к воспламенению, а также тогда, когда патрон для дробления породы готов к воспламенению.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Патрон для дробления породы типа, упомянутого во вступлении, описан в международной патентной публикации №2009/120139. Этот патрон представляет собой значительный вклад в технический прогресс в своей отдельной технической области. Дробление больших камней, обычно называемых валунами, блоков породы, небольших подпочвенных участков и подобных им таким способом может проводиться даже очень близко к зданиям или в других окружающих условиях, которые обычно требуют большого количества предупредительных расчетов. Целью данного изобретения также является продвижение технического прогресса несколько дальше. В частности, целью является создание запальных средств для патрона для дробления породы, которые бы удовлетворяли требованиям Шведской низшей классификации для транспортировки взрывчатых веществ, класс транспортировки - 1,4. Это означает, что патрон для дробления породы должен быть способен воспламеняться без использования детонатора, содержащего любое детонирующее взрывчатое вещество, такое как PENT или ему подобное, что характерно для стандартных запальных капсюлей. Эти и другие цели данного изобретения могут быть достигнуты посредством патрона для дробления породы и запального капсюля, которые отличаются тем, что заявлено в прилагаемой формуле изобретения.
Эти и другие характерные признаки и преимущества данного изобретения будут видны из последующего описания предпочтительного варианта выполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В последующем описании предпочтительного варианта выполнения ссылки сделаны на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой вид в аксонометрии гильзы, в данном контексте названной гильзой запального устройства;
Фиг.2 изображает вид с боку гильзы запального устройства, выполненной в соответствии с Фиг.1;
Фиг.3 изображает гильзу запального устройства в продольном разрезе, выполненном по линии III-III, показанной на Фиг.2;
Фиг.4 изображает гильзу запального устройства в поперечном разрезе вдоль линии IV-IV, показанной на Фиг.2;
Фиг.5 изображает собранный запальный капсюль, содержащий гильзу запального устройства, в продольном разрезе, показанном на Фиг.3;
Фиг.6 изображает вставку преимущественно известной формы;
Фиг.7 изображает вставку, выполненную в соответствии с Фиг.6, в продольном осевом разрезе;
Фиг.8 изображает патрон для дробления породы, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, перед зарядкой, что неявно видно из вышеописанного;
Фиг.9 изображает патрон для дробления породы, выполненный в соответствии с настоящим изобретение, установленный в канале в участке породы, который должен быть раздроблен;
Фиг.10 изображает патрон для дробления породы в разрезе по линии X-X, показанной на Фиг.9.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
Незаряженный патрон 1 для дробления, см. Фиг.8, содержит первую, внешнюю пластиковую гильзу 2 и вставку 25, см. Фиг.6 и Фиг.7, которая, в свою очередь, состоит из заглушки 4 и второй, внутренней гильзы 7. Заглушка 4 и внутренняя гильза 7 выполнены, в соответствии с вариантом выполнения, из твердой пластмассы, в частности пластмассы на основе полиацеталей, еще точнее - из ацетального (РОМ) сополимера и отформованы совместно с образованием интегрированного элемента.
Внешняя гильза 2, в соответствии с вариантом выполнения, изготовлена из так называемой акрилонитрилбутадиенстироловой пластмассы, которая также является твердой пластмассой и имеет форму удлиненной кругло-цилиндрической трубки с плоской концевой стенкой. Внутренняя часть внешней гильзы 2 формирует главную камеру 5, которая заполнена дробящим пороховым зарядом 6, предпочтительнее нитроцеллюлозным пороховым зарядом (NC-порох), Фиг.9.
Заглушка 4 имеет кругло-цилиндрическую внешнюю стенку 19, плоскую кольцевую концевую стенку 20, которая обращена к главной камере 5 и давит на пороховой заряд 6, и трубчатую часть 31, которая ограничивает сквозное отверстие 8, которое является коаксиальным с внешней гильзой 2. Между трубчатой частью 21 и цилиндрической стенкой расположены радиальные ребра 24. Клиновидные, экономящие материал углубления между ребрами 24 обозначены номером позиции 23, а также обозначен верхний фланец. На указанном верхнем фланце предусмотрены три разделителя 19а, которые проходят в осевом направлении.
Вторая, внутренняя гильза 7, которая коаксиальна первой, внешней гильзе 2, и ограничивает гильзу 7а запального узла в заряженном патроне 1 дробления, проходит от плоской концевой стенки 20 заглушки 4 в дробящий пороховой заряд 6 во внутренней гильзе 2 на значительную глубину в пороховом заряде, как показано на Фиг.9. Гильза 7, 7а имеет относительно тонкую стенку 13. В соответствии с вариантом выполнения, толщина стенки составляет около одного миллиметра. В качестве дополнения, стенка может, с целью придания ей жесткости, быть обеспечена продольными ребрами жесткости. Однако, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, внешняя поверхность, также как и главная часть внутренней поверхности, является довольно гладкой, что, тем не менее, придает гильзе 7а достаточную жесткость, но в то же время не увеличивает предел прочности на разрыв, по сравнению с максимальным, который она может иметь для неизбежного разрушения, когда запальный капсюль, который будет описан далее, воспламеняется, и который в заряженном патроне 1 дробления установлен в области 9 гильзы 7а, которая фактически является заряженной камерой. Заостренная носовая часть или наконечник 12 является коническим, образуя острый угол. Вблизи носовой части 12 гильза 7а имеет внутреннее сужение 26, которое имеет толщину около 0,2 мм в радиальном направлении и длину около 5 мм в осевом направлении.
Заглушка 4 вдавлена с некоторой силой в устьевой части внешней гильзы 2 настолько, чтобы фланец 22 примыкал к верхнему краю внешней гильзы 2, а плоская концевая стенка 20 была прижата к дробящему пороховому заряду 6. При вставлении вставки 25 внутренняя гильза 7, 7а будет прижиматься к дробящему пороховому заряду 6, чему способствует ее заостренная крайняя часть или наконечник 12. Количество пороха в дробящем пороховом заряде 6 соответствует такому, чтобы вставка 25 могла быть вдавлена во внутреннюю гильзу 2 так, чтобы дробящий пороховой заряд спрессовался в определенной степени, что является преимуществом, так как это предотвращает движение пороха в какой-либо значительной степени при транспортировке, однако порох не спрессовывается настолько, чтобы тонкая стенка 13 внутренней гильзы повредилась или спрессовалась в определенной степени.
В таким образом собранном патроне 1 внутренняя часть гильзы 7а образует прямое продолжение сквозного отверстия 8 в заглушке 4 и, помимо этого, имеет аналогичное поперечное сечение, что и отверстие 8. Другими словами, отверстие 8 и внутренняя область в гильзе 7а интегрированы друг с другом и образуют указанную заряженную камеру 9.
Со ссылкой теперь также на Фиг.1-Фиг.5, запальный капсюль в целом обозначен номером позиции 30. Запальный капсюль 30 состоит из гильзы 31 запального устройства, см. Фиг.1-Фиг.4, и в указанной гильзе 31 запальное устройство 32 состоит из запала 33а, который может быть активирован электрически, запального порохового заряда 29, состоящего из NC-пороха такого же типа, что и дробящий пороховой заряд 6, и запального гнезда 34, к которому присоединены провода 37 запальной системы. Используется запал такого типа, который обычно используется в пиротехнической области для зажигательных пиротехнических изделий. Запалы такого типа изготавливаются, например, чешской компанией META-PYRO, s.r.o., г.Брно, Чехия.
Гильза 31 запального устройства состоит из твердой пластмассы, предпочтительно из той же самой акрилонитрилбутадиенстироловой пластмассы, из которой состоит внешняя гильза 2. Толщина, в соответствии с вариантом выполнения, равна толщине гильзы 7а запального узла, т.е. приблизительно 1 мм. Гильза 31, однако, имеет несколько, в соответствии с вариантом выполнения, четыре наружных канавки 35, которые проходят от чашевидной концевой части 36 гильзы в осевом направлении по направлению к устью гильзы от начала до конца на уровне переднего конца запала 33а, который размещен в заряженной камере 9. Остальная часть гильзы 31 запального устройства имеет гладкую кругло-цилиндрическую внешнюю поверхность 38. Глубина канавок 35 превышает половину толщины стенки гильзы 31 запального устройства, точнее, глубина составляет 0,7 мм. Средняя ширина канавок, которые расширяются в наружном направлении, приблизительно равна толщине стенки гильзы 31 запального устройства. Внешний диаметр гильзы 31 запального устройства немного, примерно на 2 мм, меньше, чем внутренний диаметр гильзы 7а запального узла. Ее длина окружности равна длине окружности гильзы 7а запального узла, т.е. она проходит от начала до конца к конической носовой части 12 гильзы 7а запального узла. Это означает, что при зарядке патрона 1 дробления запальный капсюль 30 может быть введен в гильзу 7а запального узла, плотно прилегая к внутренней поверхности гильзы запального узла, но без заклинивания. Зазор 39 между двумя гильзами 31 и 7а составляет, в соответствии с вариантом выполнения, около 0,1 мм, но он также может быть слегка меньше или больше. Предпочтительно, однако, чтобы ширина зазора находилась в диапазоне от 0,05 до 0,2 мм. Как было упомянуто выше, гильза 7а запального узла, однако, имеет сужение 26, расположенное довольно близко к конической носовой части 12, и которое в радиальном направлении имеет расширение, большее, нежели ширина зазора 39. В предпочтительном варианте выполнения радиальное расширение примерно в два раза превышает ширину зазора или составляет 0,2 мм. На последней фазе процесса введения запального капсюля 30 в гильзу 7а запального узла путем вдавливания гильзы 31 запального устройства запального капсюля 30 в указанное сужение 26, запальный капсюль фиксируется в заряженной камере 9, что предотвращает его непреднамеренное отделение и выпадение при обращении с патроном 1 для дробления породы. Гильза 31 запального устройства вокруг своего устья 36 имеет направленный наружу фланец 40, который обеспечивает предел ее введения в гильзу 7а запального узла.
Гильза 31 запального устройства имеет устьевую часть 41, см. Фиг.3, с внутренним диаметром, который незначительно превышает диаметр основной части гильзы 31, и длиной, соотносящейся с диаметром и длиной гнезда 34 запала 33а так, что запал 33а закрепляется в заряженном запальном капсюле путем посадки с натягом между гнездом 34 и гильзой 31 запального устройства в области устьевой части 41. Запал 33а проходит в запальном капсюле 30 от его гнезда 34 в запальный пороховой заряд 29 по всей длине там, где задние концы канавок 35 расположены на внешней стороне запального капсюля/гильзы запального устройства. Запал 33а, таким образом, окружен и находится в сильном контакте с запальным порохом, который, немного сжатый, занимает практически все доступное место между чашевидной концевой частью 36 гильзы 31 запального устройства и гнездом 34 запала. Таким образом, контакт между запалом 33а и запальным пороховым зарядом 29 является очень хорошим, что способствует безопасному воспламенению запального порохового заряда, когда запальное устройство 32 приводится в действие электрически посредством запала 33а.
Важным принципом настоящего изобретения является то, что запальный капсюль 30 не представляет собой взрывчатое изделие «в несвязанном состоянии», например, в ходе перевозки и хранения, но оно может быть взорвано в пространстве, которое окружено стенками, например, в гильзе 7а запального узла в заряженном патроне 1 для дробления породы. Более детально, горение запального порохового заряда 29 и дробящего порохового заряда 6 осуществляется в такой форме взрыва, которая называется дефлаграцией, в которой зона реакции в ходе горения пороха распространяется со скоростью ниже скорости звука в пороховом заряде, в отличие от детонации при детонационных взрывах. В этом способе желаемый эффект может быть достигнут, т.е. в соответствии с изобретением, для разрушения валунов и массы породы, в которых патрон дробления установлен в канал, не размельчая их на множество частей, когда создается риск их разброса вокруг на большое расстояние.
В предшествующем описании для различных компонентов патрона для дробления породы, выполненного в соответствии с изобретением, использовалось большое количество терминов. Эти термины были выбраны исходя из того, что они максимально возможно описывают функции различных компонентов. Как определяются различные компоненты и как они работают, будет подытожено далее:
- Патрон 1 для дробления породы представляет собой патрон, который заполнен взрывчатым средством с целью дробления больших валунов, меньших участков породы и им подобного с помощью дефлаграции взрывчатого средства, которое состоит из (оружейного) пороха.
- Запальный капсюль 30 состоит из гильзы 31 запального устройства и запального устройства 32.
- Запальное устройство 32 состоит из запала 33а в гнезде 34, электрических запальных проводов 37 и запального порохового заряда 29.
- Запальный капсюль 30 может взорваться, только если он размещен в замкнутом пространстве, которое ограничено стенками достаточной прочности. Гильза 31 запального устройства не имеет такой прочности, так как ее стенки тонкие и выполнены из пластмассы с ограниченным пределом прочности, а также потому, что она имеет канавки 35, снижающие указанный предел прочности на разрыв. Если запальное устройство 32 будет воспламенено «на отрытом воздухе», порох в запальном пороховом заряде воспламенится, гильза 31 запального устройства расширится и, возможно, разломится при постепенном сгорании пороха, но не взорвется. Это означает, что горение не развивается в виде резкого, взрывоподобного этапа, что, однако не означает, что с запальным капсюлем можно обращаться небрежно. С ним нужно обращаться как с легковоспламеняющимся веществом того же класса, что и различные пиротехнические изделия.
- Гильза 7 вставки 25, которая впрессована в дробящий пороховой заряд 6, названа гильзой 7а запального узла, с целью подчеркнуть, что она является элементом интегрированного запального узла, который содержит запальный капсюль 30 и гильзу 7, 7а. В указанном узле, в котором запальный капсюль 30 вставлен в гильзу 31 запального устройства, прочность стенок гильзы 7/7а запального узла добавляется к прочности стенки гильзы 31 запального устройства, т.е. эти указанные гильзы в комбинации, а также, возможно, в сочетании с поддержкой от окружающего дробящего порохового заряда 6, получают достаточную устойчивость к разрыву, с целью придания взрывных свойств узлу, так чтобы запальный пороховой заряд 29, равно как и дробящий пороховой заряд 6, взрывался и сгорал путем дефлаграции, см. выше.
При зарядке патрона 1 для дробления породы, которая выполняется в месте взрыва, где большой валун или подпочвенная область должны быть раздроблены, запальный капсюль 30 вводится в заряженную камеру 9 вставки 25 в патроне 6 для дробления породы настолько глубоко, насколько позволяет фланец 40 на гильзе 31 запального устройства, и закрепляется в этом положении посредством сужения 26, в которое на последнем этапе процедуры введения вдавливается передняя часть цилиндрической части гильзы 31 запального устройства. Далее патрон 1 перемещают перевернутым в канал 42 на всю его длину, который выполнен в валуне или подпочвенной области для дробления так, чтобы выступающие разделители 19а располагались напротив дна канала. Если патрон 1 для дробления породы ориентирован таким образом, то он может быть снова поднят посредством запальных проводов 37, если кто-то пожелает прервать процесс дробления. Если же патрон 1 для дробления породы, наоборот, ориентирован с направленными вверх выступающими разделителями 19а, то появляется риск того, что гнездо 34 с запалом 33а или весь запальный капсюль разболтаются.
Когда запал 33а электрически воспламеняется, он инициирует запальный пороховой заряд 29, вызывая взрыв дефлаграционного типа возгорания. Гильза 31 запального устройства расширяется под давлением, возникающим от взрыва, настолько, насколько это возможно из-за узкого зазора 39, и разрушается в местах размещения, уменьшающих прочность канавок 35 на разрыв. Что произойдет сначала, расширение или разрыв, сказать сложно или невозможно, что, с другой стороны, не имеет большой важности. Возможно, что разрыв и расширение происходят одновременно. С другой стороны, нельзя недооценивать то, что гильза 31 запального устройства разрушается в месте расположения канавок 35, так как это может играть роль в радиальном направлении распространения давления, которое практически одновременно передается окружающей гильзе 7 - гильзе 7а запального узла - следовательно, этот элемент также разорвется. Интенсивное пламя огня, который образуется в запальном пороховом заряде 29, теперь передается дробящему пороховому заряду 6, вызывая также его взрыв посредством дефлаграционного типа возгорания, что обеспечивает желаемое радиальное распространение давления в канале 42 и, следовательно, вызывает дробление валуна или подобного 43.
Также, посредством патрона 1 и запального капсюля 30, которые усовершенствованы в соответствии с изобретением, задержка воспламенения запальных капсюлей и патронов 1 для дробления породы на установленные интервалы времени может быть использована в соответствии с принципами, которые раскрыты в указанной международной патентной публикации №2009/120139. Эти принципы, следовательно, не будут повторно приведены в этом описании; вместо этого они включены в это описание ссылкой на указанную международную патентную публикацию №2009/120139.