Детонатор

, 1 Детонатор, не содержащий первичное взрывчатое вещество, включающий оболочку с основным зарядом, содержащую вторичное взрывчатое вещество на одном ее конце, воспламеняющие средства, расположенные 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, выбранное из Be, Мд, Са, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Al, Ga, In, ТІ, и окислитель в виде оксида металла, выбранного из К, Са, Sc, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cs, Ba, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, ТІ, Pb, Bi, Po, причем металлическое горючее вещество присутствует в избытке по отношению к количеству, стехиометрически необходимому для восстановления имеющегося количества окислителя, причем воспламеняющий заряд сгорает с выделением исключительно горячих газов при высоком давлении, которые воспламеняют вторичное взрывчатое 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 электроотрицательным, чем металл из окислителя на основе оксида металла 3 Детонатор по любому из пп 1, 2, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество выбирают из Mg, AI, Са, Ті и Ga 4 Детонатор по п 3, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество выбирают из AI и Ті 5 Детонатор по любому из предыдущих пп , отличающийся тем,что окислитель на основе оксида металла содержит металл, который выбирают из Cr, Mn, Fe, Ni, Си, Zn, Ba, W, и Bi 6 Детонатор по п 5, отличающийся тем, что металл выбирают из Mn, Fe, W и Bi 7 Детонатор по п 5, отличающийся тем, что оксид металла выбирают из МпОз, Fe2O3, Fe^O^, Cu2O, CuO и Ві2О3 8 Детонатор по п 7, отличающийся тем, что сочетание металлическое горючее вещество - окислитель на основе оксида металла включает АІ в сочетании с оксидом Fe, Bi или Си 9 Детонатор по п 8, отличающийся тем, что сочетание представляет собой AI-Fe2O3, AI-B12O3 или АІ-СигО, предпочтительно AI-Fe2O3 10 Детонатор по п 7, отличающийся тем, что сочетание металлическое горючее вещество окислитель на основе оксида металла содержит Ті в сочетании с оксидом Bi, предпочтительно ТіВі2О3 11 Детонатор по любому из предшествующих пп , отличающийся тем, что количество металлического горючего вещества превышает более чем в 1 раз и менее чем в 12 раз, предпочтительно менее чем в 6 раз, более предпочтительно - менее чем в 4 раза, количество, стехиометрически необходимое для восстановления имеющегося количества окислителя на основе оксида металла 12 Детонатор по п 11, отличающийся тем, что количество металлического горючего вещества превышает в 1,1-6 раз указанное стехиометрически необходимое количество 13 Детонатор по п 12, отличающийся тем, что количество металлического горючего вещества превышает в 1,5-4 раза указанное стехиометрически необходимое количество 14 Детонатор по любому из предыдущих пп , отличающийся тем, что содержание металлического горючего вещества составляет 10-50 % массовых, предпочтительно - 15-35 % массовых, более предпочтительно - 15-25 % массовых, и содержание окислителя на основе оксида металла составляет 90-50 % массовых, предпочтительно 85-65 % массовых, более предпочтительно - 75-65 % массовых, указанные процентные отношения берутся по отношению ко всей композиции воспламеняю о ю 44925 щего заряда 15 Детонатор по п 14, отличаю26 Детонатор по любому из пп 21-22, отличающийся тем, что металлическое горючее вещество щийся тем, что металл выбирают из W, Ті, Ni и их представляет собой AI, а окислитель на основе смесей, и сплавов металла является СигО ИЛИ В12О3, содержание 27 Детонатор по п 26, отличающийся тем, что указанного горючего вещества составляет 15-35 % металл является W или смесью, или сплавом W и массовых и содержание указанного окислителя Fe составляет 65-85 % массовых 28 Детонатор по любому из предыдущих пп , от16 Детонатор по п 14, отличающийся тем, что личающийся тем, что воспламеняющий заряд металлическое горючее вещество представляет прессуют и размещают в контакте с вторичным собой Ті, а окислитель на основе оксида металла взрывчатым веществом является В12О3, содержание указанного горючего 29 Детонатор по любому из предыдущих пп , отвещества составляет 15-25 % массовых, предпочличающийся тем, что воспламеняющий заряд тительно 20 % массовых, а содержание указанноразмещают в контакте с вторичным взрывчатым го окислителя составляет 75-85 % массовых, веществом в пиротехнической цепи перед основпредпочтительно - около 80 % массовых ным зарядом, где вторичное вещество окружено цилиндрическим кожухом 17 Детонатор по любому из предшествующих пп , отличающийся тем, что воспламеняющий заряд 30 Детонатор по п 29, отличающийся тем, что имеет такую композицию, что его скорость горения воспламеняющий заряд также расположен в цисоставляет между 0,001 и 50 м/сек, предпочтилиндрическом кожухе тельно - между 0,005 и 10 м/сек 31 Детонатор по любому из пп 28-30, отличающийся тем, что плотность вторичного взрывчатого 18 Детонатор по любому из предшествующих пп , вещества вблизи воспламеняющего заряда соотличающийся тем, что воспламеняющий заряд ставляет между 60 и 100 %, а предпочтительно содержит добавку из твердого компонента в виде между 70 и 99 %, от кристаллической плотности металла и/или оксида вторичного взрывчатого вещества 19 Детонатор по п 18, отличающийся тем, что добавка присутствует в количестве 2-30 % массо32 Детонатор по п 31, отличающийся тем, что вых, предпочтительно 4-20 % массовых, более плотность вторичного взрывчатого вещества предпочтительно - 5-15 % массовых, например 6вблизи воспламеняющего заряда составляет ме10 % массовых, по отношению к массе указанного жду 40 и 90 %, а предпочтительно - между 50 и 80 воспламеняющего заряда %, от кристаллической плотности вторичного взрывчатого вещества 20 Детонатор по любому из пп 18, 19, отличающийся тем, что добавка представляет собой со33 Детонатор по любому из пп 29-32, отличаюединение, которое также является продуктом рещийся тем, что вторичное взрывчатое вещество в акции между металлическим горючим веществом пиротехнической цепи является первой частью в и окислителем на основе оксида металла цепочке перехода от мгновенного сгорания к детонации, при этом указанная цепочка предпочти21 Детонатор по любому из пп 18, 19, отличаютельно также содержит вторую часть, содержащую щийся тем, что добавка представляет собой медругое вторичное взрывчатое вещество с плотноталл в виде макрочастиц стью, более низкой чем в первой части 22 Детонатор по п 21, отличающийся тем, что металл является твердым при температуре реак34 Детонатор по любому из предыдущих пп , отции воспламеняющего заряда личающийся тем, что основной заряд представляет собой только вторичное взрывчатое вещест23 Детонатор по любому из пп 18-21, отличаюво щийся тем, что оксид выбирают из оксидов AI, Si, Zn, Fe, Ті И ИХ смесей 35 Детонатор по любому из предыдущих пп , отличающийся тем, что вторичное взрывчатое ве24 Детонатор по п 23, отличающийся тем, что щество выбирают из пентаэритритолтетранитрата оксид является оксидом алюминия, оксидом крем(PETN), тринитрофенилметилнитрамина (тетрил) ния или их смесью и тринитротолуола (TNT), и предпочтительно оно 25 Детонатор по п 23, отличающийся тем, что является PETN оксид является оксидом железа, в частности Fe2O3 Настоящее изобретение относится к области детонаторов типа, включающего оболочку с основным зарядом, содержащую вторичное взрывчатое вещество, расположенное на одном из краев указанной оболочки, воспламеняющие средства, расположенные 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 к новым композициям пиротехнических зарядов, которые предназначены для использования в качестве воспламеняющих зарядов в таких детонаторах, и для воспламенения вторичных взрывчатых веществ в целом Детонаторы используются для различных целей, как военных, так и гражданских, но здесь они будут описываться в основном по отношению к применениям в промышленных взрывных горных работах, где обычно множество детонаторов из набора с различными внутренними временами 44925 задержки соединяются в сеть из электрических и неэлектрических проводников сигнала В таких детонаторах пиротехнические заряды могут использоваться для различных целей в пиротехнической цепи, преобразующей импульс воспламенения от средств сигнализации или воспламенения для детонации основного заряда, например в качестве заряда для быстрого 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 US-A-2185371, который описывает замедляющий заряд со сплавом сурьмы в качестве специального горючего материала Другие примеры приведены в патенте Великобритании GB-A-2146014 и в патенте Германии DE-A-2413093, которые описывают композицию пиротехнического горючего вещества для упрочнения проходов и взрывчатую смесь, соответственно В качестве примера способа получения пиротехнических зарядов делается ссылка на Европейский патент ЕР 0310580, который описывает получение замедляющих и воспламеняющих зарядов Общим для всех этих предшествующих литературных данных является, однако, то, что они не описывают или даже не предлагают использования нашего конкретного воспламеняющего заряда для количественной и надежной детонации вторичных взрывчатых зарядов Все возрастающие требования относятся ко всем частям пиротехнической цепи Главным требованием является то, что заряды должны гореть с четко определяемыми и стабильными скоростями взаимодействий при ограниченном разбросе времени Скорость горения не должна в значительной степени подвергаться действию условий окружающей среды или старения Заряды должны иметь воспроизводимые свойства в отношении воспламенения, но при этом быть еще и нечувствительными к удару, вибрациям, трению и электрическим разрядам Номинальная скорость горения должна подбираться при небольших модификациях заряда Смесь для заряда должна быть простой и безопасной при изготовлении в отношении дозы и давления, и не быть слишком чувствительной к условиям получения В дополнение к этому, существуют возрастающие со временем требования в отношении того, что заряды не должны содержать токсичных веществ, и чтобы их изготовление могло происходить вне условий, опасных для здоровья, таких как использование растворителей Хотя пиротехнические заряды в целом могут рассматриваться как смеси горючего материала и окислителя, и, соответственно, потенциально могут быть доступны многие композиции, описанные выше требования, взятые вместе, значительно ограничивают выбор пригодных для использования композиций для каждого из указанных зарядов При этом существует потребность в дальнейших усовершенствованиях, как в отношении рабочих характеристик, так и определяемых этими характеристиками соединении для таких целей, поскольку эти соединения, такие как соединения свинца или хроматные соединения, становятся менее доступными и приемлемыми Общее описание изобретения Главной целью настоящего изобретения является создание детонатора и пиротехнических зарядов, пригодных для использования в нем, с улучшенной рабочей характеристикой и свойствами в указанных выше отношениях Более конкретной целью является создание детонатора с пиротехнической цепью, способной к воспламенению вторичного взрывчатого вещества количественным и надежным образом Другой целью является создание детонатора со стабильными свойствами в отношении скорости горения, старения и влияния окружающей среды при производстве, хранении и использовании Следующей целью является создание такого детонатора с надежными свойствами, но к тому же еще и безопасного в отношении нежелательной инициации Другой целью является создание такого детонатора с меньшим содержанием опасных для здоровья компонентов Еще одной целью является создание такого детонатора, который создает безопасные и безвредные для окружающей среды условия И еще одной целью является указание использования пиротехнического заряда для воспламенения вторичных взрывчатых веществ в целом и даже без какого-либо первичного взрывчатого вещества, присутствующего в соединении с ним Эти цели достигаются с помощью особенностей, представленных в прилагаемой формуле изобретения Таким образом, по настоящему изобретению было неожиданно обнаружено, что конкретное сочетание металлического горючего материала и окислителя на основе оксида металла обладает способностью количественно и надежно воспламенять вторичные взрывчатые вещества, особенно в детонаторах типа, описанного во вводной части этого описания, и даже в случае, когда не присутствует какого-либо первичного взрывчатого вещества В этом контексте количественное воспламенение или ему подобное означает воспламенение вторичного взрывчатого вещества не при какомлибо ламинарном горении, где фронт горения является плоским, но при стадии конвективного горения, - где горение является в высшей степени негомогенным Очень важным открытием в сочетании с этим является то, что, несмотря на указанный механизм воспламенения или горения получается очень надежное воспламенение вторичного взрывчатого вещества, и остальные функции пиротехнической цепи не подвергаются при этом отрицательному воздействию Более того, достигаемое количественное горение дает возможность значительного сокращения времени развития детонации (время от нормального горения без детонации до детонации) в 44925 детонаторе, что, в свою очередь, делает возможным значительное сокращение длины пиротехнической цепи или инициирующего элемента, и/или сокращения прочности или толщины оболочки без какого-либо ухудшения работы детонатора Хотя оно и не является ограниченным какойлибо теорией в отношении механизмов реакции, настоящее изобретение видимо основывается на выделении, при помощи нового воспламеняющего заряда, исключительно горячих газов с высокой теплоемкостью и при высоком давлении Вероятно, воспламеняющие газы в основном состоят из паров металлов, присутствующих в воспламеняющем заряде Видимо только эти свойства обеспечивают количественное воспламенение вторичного взрывчатого вещества Более конкретно, настоящее изобретение относится к детонатору, содержащему вторичное взрывчатое вещество на одном его краю, воспламеняющие средства, расположенные на его противоположном краю, и промежуточную пиротехническую цепь, преобразующую импульс воспламенения от воспламеняющих средств к основному заряду, чтобы детонировать его, пиротехническую цепь, содержащую воспламеняющий заряд, содержащий металлическое горючее вещество, выбираемое из групп 2, 4 и 13 Периодической системы элементов, и окислитель в форме оксида металла, выбираемого из периодов 4 и б Периодической системы элементов, при этом металлическое горючее вещество присутствует в избытке по отношению к количеству, стехиометрически необходимому для восстановления количества окислителя на основе оксида металла, указанный воспламеняющий заряд выделяет горячий газ при высоком давлении, который способен воспламенить указанное вторичное взрывчатое вещество основного заряда в состоянии конвективного горения без взрыва, чтобы надежно его детонировать Таким образом, с помощью использования определенного воспламеняющего заряда, который обычно реагирует путем "инверсии" системы металл/оксид при выделении тепла, и который может рассматриваться в качестве термитного заряда, достигаются указанные выше цели Металл присутствует до, во время и после реакции, обеспечивая высокие электрические проводимости и теплопроводности Электропроводность означает уменьшенные риски в отношении нежелательного воспламенения, вызванные статическим электричеством или другими электрическими возмущениями Высокая теплопроводность означает низкие риски в отношении нежелательного воспламенения из-за локального перегрева, вызванного давлением, ударом или чем-то иным, при этом хорошие свойства воспламенения от реагирующего заряда обеспечиваются высоким и постоянным теплообменом Присутствие расплавленного металла в продуктах реакции усиливает последние свойства Оксиды металлов обычно являются стабильными продуктами, также и в присутствии воды, и таким образом существуют металлы, часто - с помощью пассивации поверхности, которые приводят к хорошим свойствам в отношении старения и дают возможность 8 приготовления заряда в водных суспензиях, и которые возможно также объясняют наблюдаемую неизменность скорости реакции в присутствии влаги Реагенты термитного заряда, как правило, являются нетоксичными и безопасными для окружающей среды Дополнительным ценным свойством используемого термитного заряда является то, что он реагирует при значительном выделении тепла, которое, как сказано выше, вносит вклад не только в хорошие свойства по отношению к воспламенению, но, что более важно, в ограничение разброса времен воспламенения, в частности изза независимости реакции от начальных температурных условий В применениях конструкций детонаторов является особенно выгодным, чтобы заряды могли использоваться для различных целей и удовлетворять нескольким требованиям одновременно Заряды, используемые в качестве воспламеняющих зарядов по настоящему изобретению, могут быть использованы в качестве зарядов для быстрого переноса горения, используя свойство взаимодействия, заключающееся в образовании сопровождающих его газообразных промежуточных продуктов, дающих высокие скорости воспламенения и взаимодействия в пористых зарядах Заряды могут быть использованы для пиротехнических задержек, используя стабильность заряда при различных условиях, стабильные скорости горения и возможность изменять скорость горения путем добавления инертных добавок Заряды могут быть использованы в качестве изолирующих зарядов для контроля газопроницаемости, используя превосходные свойства продукта реакции в отношении образования шлака в виде расплавленного металла, которые могут легко быть дополнительно улучшены путем добавления армирующих или наполнительных материалов Наконец, в соответствии с настоящим изобретением заряды могут быть также использованы в качестве воспламеняющих зарядов для вторичных взрывчатых веществ, в основном, в детонаторах типа содержащих не первичное взрывчатое вещество, используя весь диапазон свойств композиции как мощного инициатора, включая высокие температуры и герметизацию по отношению к обратному пламени, чтобы установить очень быстрый и надежный фронт воспламенения, необходимый для этого механизма детонации Дальнейшие цели и преимущества настоящего изобретения станут понятными из следующего далее подробного описания Многие пиротехнические композиции содержат окислительно-восстановительную пару, в которой восстановитель и окислитель способны взаимодействовать при выделении 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 взаимодействию при окислении исходного металлического горючего вещества и к восстановлению до металла исходного окислителя на основе оксида металла 9 44925 10 Тепло, выделяющееся при взаимодействии, ции, соответствующие реальному изменению вадолжно быть достаточным, чтобы оставить, по лентности в элементарном металле, меньшей мере, часть, а предпочтительно, весь металлическое горючее вещество должно быть, металлический конечный продукт в расплавленпо меньшей мере, на 0,5, а лучше, предпочтиной форме Количество, тепла может не быть достельно, по меньшей мере, на 0,75, а более предтаточным для расплавления других компонентов, почтительно, по меньшей мере, на 1 вольт более добавляемых в систему, таких как инертные наэлектроотрицательным, чем металл из оксида полнители, оставшиеся реагенты или компоненты металла других реакционных пиротехнических систем В По настоящему изобретению металличеосновном, при взаимодействии исходное металское горючее вещество, таким образом, выбираелическое горючее вещество замещает металл из тся из групп 2, 4 и 13 Периодической системы оксида, что может быть описано как "инверсия" элементов В этом контексте необходимо замесистемы металл/оксид Чтобы это происходило, тить, что группы и периоды (смотри ниже), упомиметаллическое горючее вещество должно иметь наемые в Периодической системе элементов, более высокое сродство к кислороду, чем металл представляют собой такие группы и периоды, коиз оксида Сложно создать точное условие для торые определяются Периодической системой этого, но в качестве общего указания, в ряду элекэлементов, представленной ниже трохимических потенциалов, рассматривая реак Используемая периодическая система элементов 9 1Н 2 Li 10 11 12 13 14 15 С Be 16 17 Не Ne О 3Na Mg 4 К Са Sc ТІ V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Al Ga Si Ge P As S Se 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Те 6Cs Ba La Hf Та W Re Os Ir Pt Au Hg ТІ Pb Bi Po 7 Fr Ac Ra Cl Br Ar Kr Хе At Rn non-metals - неметаллы, half-metals - полуметаллы, metals - металлы Другими словами, группа 2, из которой выбирается металлическое горючее вещество, содержит, среди прочего, металлы Be, Mg, Са, Sr и Ва, в то время как группа 4 содержит металлы Ті, Zr и Hf, а группа 13 содержит Al, Ga, In и ТІ Однако предпочтительно металлическое горючее вещество выбирается из периодов 3 и 4 указанных групп 2, 4 и 13, что означает Mg, Al, Ca, Ті Й Ga Более предпочтительно указанное горючее вещество выбирается из металлов А1 и Ті Металл из окислителя на основе оксида металла, как сказано выше, выбирается из периодов 4 и 6 Периодической системы элементов, период 4 содержит К, Са, Sc, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Си и Zn, и период 6 содержит Cs, Ba, La, Hf, Та, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, ТІ, Pb, Bi, Po Предпочтительными металлами указанного периода 4 являются, однако, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu и Zn, а особенно предпочтительными металлами являются Mn, Fe и Си Предпочтительными металлами из указанного периода б являются Ba, W и Bi, и особенно пред почтительным металлом является Bi В этом контексте особенно предпочтительными оксидами являются Fe2O3, Fe3O4, CU2O, CuO, В12О3 и МпО 2 Как показано, воспламеняющие заряды по настоящему изобретению представляют собой термитные заряды, которые способны создавать очень высокие температуры горения В качестве меры температуры горения может быть использована теоретически вычисленная конечная температура при взаимодействии до конечного равновесия между присутствующими реагентами в механически и термически изолированной системе при условиях плотности и концентрации, реально присутствующих в рассматриваемом заряде Эта 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 аппроксимации для реальной температуры горения для зарядов с высокой скоростью горения, малой газопроницае 11 44925 12 мостью, большими физическими размерами или стехиометрически необходимого количества Соопределяемыми другими условиями малыми погласно другому предпочтительному исполнению терями в окружающей среде Для зарядов, про настоящего изобретения, количество металличекоторые нельзя сказать, что они приблизительно ского горючего вещества превышает в 1,1 - 6 раз удовлетворяют рассмотренным выше условиям, указанное количество, а более предпочтительно "реальная" температура горения должна опредеколичество металлического горючего вещества ляться с помощью измерений Это может быть превышает указанное количество в 1,5 - 4 раза сделано, например, путем вставки термопары в Если выражать в процентах по отношению к заряд, путем регистрации спектра испускания от общей массе композиции воспламеняющего зарязаряда, когда он взаимодействует в прозрачном да, металлическое горючее вещество обычно приматериале, или от оптического волокна, располосутствует в количестве 10 - 50% массовых, предженного в заряде или любым другим способом почтительно - 15 - 35% массовых, а более Поскольку температура горения заряда является предпочтительно - 15 - 25% массовых Таким обзначащим фактором, как будет дополнительно разом, соответствующие процентные содержания обсуждаться ниже, постольку идеальная темпераокислителя на основе оксида металла составляют тура горения должна превосходить 2000 градусов 90 - 50% массовых, предпочтительно - 85 - 65% Кельвина, предпочтительно превосходить 2300 массовых, а более предпочтительно - 75 - 65% градусов, и наиболее предпочтительно превосхомассовых дить 2600 градусов Кельвина Композиция заряда В соответствии с одним из предпочтительных и геометрия предпочтительно должны быть поисполнений настоящего изобретения металличедобраны так, чтобы приводить к реальным темпеское горючее вещество является А1, а окислитель ратурам горения, превосходящим 60, предпочтина основе оксида металла представляет, собой тельно превосходящим 70, и наиболее СигО и В12О3, при этом процентное содержание предпочтительно превосходящим 80 процентов от указанного горючего вещества составляет 15 идеальной температуры горения, выраженной в 35% массовых, и процентное содержание указанградусах Кельвина ного окислителя составляет 65 - 85% массовых Пиротехнические заряды для детонаторов Согласно другому предпочтительному исполобычно удовлетворяют этим условиям, и главным нению настоящего изобретения металлическое условием является то, чтобы реакция в целом горючее вещество является Ті, И окислитель на происходила по существу без газовыделения, основе металла представляет собой В12О3, при чтобы не разрушить структуры детонатора Наэтом процентное содержание горючего вещества стоящая композиция, которая состоит из пары составляет 15 - 25% массовых, предпочтительно металла и оксида металла в качестве, как реагеноколо 20% массовых, и процентное содержание тов, так и продуктов реакции, превосходно удовокислителя составляет 75 - 85% массовых, предлетворяет условию отсутствия газовыделения для почтительно - около 80% массовых реакции в целом По нескольким причинам может оказаться желательным включение более или менее инертноТем не менее, как утверждается выше, предго, или даже активного твердого компонента в полагается, что хорошие характеристики в отнокомпозицию, например для того, чтобы воздейстшении горения и воспламеняющих свойств компововать на скорость горения композиции, чтобы зиций в основном вызываются образованием уменьшить чувствительность композиции к элекгазообразных промежуточных продуктов, которые тростатическим искровым разрядам или воздейне присутствуют в других подобных композициях ствовать на свойства в отношении образования По меньшей мере, частично, благодаря высоким шлака Использование инертного твердого компотемпературам реакции в сочетании с довольно нента, который является соединением, которое низкими температурами кипения металлических также является продуктом взаимодействия, являгорючих веществ, указанные выше условия, как ется выгодным не для того, чтобы изменить свойпредполагается, удовлетворяются с выделением ства системы и не для того, чтобы уменьшить укапереходных парообразных промежуточных прозанное выше образование парообразных дуктов металлического горючего вещества промежуточных продуктов Добавление оксида Этот эффект может быть усилен с помощью металла является, однако, предпочтительным, добавления -другого легко испаряющегося компонапример, чтобы уменьшить скорость реакции без нента, хотя предпочтительным путем для этой слишком сильного охлаждения Указанный оксид цели является использование остающегося меметалла может быть конечным продуктом реально таллического горючего вещества, такой тип комиспользуемой системы, но возможным является позиции будет также' упоминаться в качестве "гатакже добавление другого оксида металла, назообогащающейся" композиции Слишком пример, конечного продукта от другой инверсионбольшие количества будут охлаждать композицию ной системы, как определено выше Особенно и противодействовать газообразованию Соответпредственно, в таких композициях количество металпочтительными оксидами в этом отношении лического горючего вещества обычно превышает являются АІ, Si, Fe, Zn, Ті или их смеси Инертный больше, чем в 1 раз и меньше, чем в 12 раз колитвердый компонент может также представлять чество, стехиометрически необходимое для воссобой мелкодисперсные частицы металла, котостановления окислителя на основе оксида металрые, среди прочего, вносят вклад в образование ла, при этом верхний предел более прочного шлака Такие композиции будут далее предпочтительно составляет б раз, а наиболее также упоминаться в качестве "армированных мепредпочтительно составляет 4 раза, от указанного 13 44925 таллом" Конечный продукт в виде металла может быть использован в качестве такой добавки в армированных металлом композициях Конечный продукт в виде металла, возникающий при взаимодействии, обычно находится в расплавленной форме, и указанное добавление может, например, приводить к возникновению смеси как расплавленного, так и нерасплавленного металла, пригодного для использования при образовании как прочных, так и непроницаемых шлаков Более действенный контроль по сравнению с этим частичным плавлением получается, если металл является твердым при температуре взаимодействия заряда, например, путем добавления твердого металла, иного, чем конечный продукт, и имеющего более высокую температуру плавления Хотя может быть использован любой такой металл, особенно пригодные для использования металлы включают Ті, Ni, Mn и W или их смеси, или сплавы, и в особенности W, или смесь или сплав W с Fe Металлы и/или оксиды металлов, упоминающиеся выше, обычно используются з количестве 2 - 30% массовых, предпочтительно - 4 - 20% массовых, а более предпочтительно - 5 - 15% массовых, как, например, 6 - 10% массовых, указанные процентные содержания относятся к массе пиротехнического заряда (зарядов), в частности, воспламеняющего заряда Как является всеобщей практикой, добавки, иные, чем пиротехнические добавки, также могут быть включены в смеси, например, в порядке улучшения свойств сыпучести или прессуемости или в качестве связующих добавок для улучшения когезии или для создания возможности грануляции, например, материалы на основе глины или карбоксиметилцеллюлозы Добавки для этих последних целей обычно используются в малых количествах, особенно, если добавки непрерывно выделяют газы, например, меньше чем 4% массовых, предпочтительно - ниже, чем 2% массовых и часто даже меньше, чем 1% массовый по отношению к массе пиротехнического заряда (зарядов), в частности воспламеняющего заряда Предпочтительно воспламеняющий заряд и любые другие пиротехнические заряды смешиваются обычным способом из порошкообразных смесей Размер частиц может быть использован для влияния на скорость 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 быть гранулированы для облегчения дозировки и прессования, например, до размера между 0,1 и 2мм, или предпочтительно между 0,2 и 0,8мм Предпочтительно гранулы формируют из смеси компонентов, составляющих, по меньшей мере, окислительновосстановительную пару Хотя композиции являются относительно нечувствительными к нежелательной инициации в сухом состоянии, предпочтительным является смешивать и готовить композиции в жидкой фазе, предпочтительно в водной среде или по существу в чистой воде Смесь может быть гранулирована из жидкой фазы с помощью обычных средств Скорость горения воспламеняющего заряда 14 может варьироваться в широких пределах, но обычно она изменяется между 0,001 и 50м/сек, лучше - между 0,005 и 10м/сек Скорости горения свыше 50 и особенно свыше 100м/сек обычно представляют собой условия для заряда, неподходящие или нетипичные для применений детонаторов Как указано выше, скорость горения может изменяться различными путями, например, путем выбора окислительно-восстановительной системы, стехиометрического баланса между реагентами, использования инертных добавок, размеров частиц в заряде и плотности после прессования Не существует общих пределов для плотности после прессования, поскольку могут быть использованы частицы от полностью некомпактированной формы и до сильно спрессованных Чтобы квалифицироваться как заряды для представляемых целей, тем не менее, должны быть использованы количества композиции, достаточные, чтобы дать возможность прессования, то есть во всех трех измерениях заряда протяженность должна быть в несколько раз больше, а предпочтительно во много раз больше чем размеры частиц, в случае гранулированного материала по отношению, по меньшей мере, к первичным частицам гранул Как рассматривалось вначале, описанные выше воспламеняющие заряды могут в целом быть использованы для пиротехнических целей, чтобы воспламенять вторичные взрывчатые вещества, но они имеют особенную ценность в детонаторах, в основном для промышленных горных взрывных работ Как рассмотрено выше, такой детонатор содержит оболочку с основным зарядом, содержащим или состоящим из вторичного взрывчатого вещества, расположенным на одном краю, воспламеняющих средств, расположенных на противоположном краю, и промежуточной части или секции, обладающей способностью преобразования импульса воспламенения от воспламеняющих средств в детонацию основного заряда Воспламеняющие средства могут быть любого известного типа/ такие как приводимый в действие электричеством запал, безопасный запал, детонационный шнур, низкоэнергетический ударный трубчатый взрыватель (например, NONEL, торговая марка), взрывчатый шнур или пленка, лазерные импульсы, подводимые, например, с помощью волоконной оптики, электронные устройства и тому подобное Для воспламенения представляемых зарядов тепловыделяющие воспламеняющие средства являются предпочтительными Пиротехническая цепь может включать замедляющий заряд, обычно в форме колонки, заключенной в по существу цилиндрический элемент Цепь может также включать транспортные заряды для усиления горения или для облегчения воспламенения изолирующих зарядов, и может дополнительно включать изолирующие заряды для контроля газопроницаемости Конечной частью цепи является стадия преобразования в основном тепловыделяющего горения в пиротехнических зарядах в удар и детонацию основного заряда Это удобно сделать путем включения небольшого количества первичного взрывчатого 15 44925 16 вещества после вторичного взрывчатого вещестэлектропроводящая природа настоящих композива, которое необходимо детонировать Первичные ций делает возможным прямое воспламенение от взрывчатые вещества детонируют быстро и наискрового разряда, запального контакта или продежно, когда они подвергаются нагреву или легводимости через сам заряд, обеспечивая процесс кому удару Однако недавние исследования сдевоспламенения или, делая возможным использолали возможным конструкцию коммерчески вание простых воспламеняющих средств, таких доступного детонатора без первичного взрывчатокак электрический зазор, без запала го вещества (далее "NPED), в котором первичное Другой край транспортного заряда может быть взрывчатое вещество заменяется некоторым вирасположен рядом с любым другим зарядом в дом механизма, который будет обсуждаться в пиротехнической цепи, чаще всего - с замедляюдальнейшем, для прямого получения детонации щим зарядом, возможно - через другой заряд во вторичном взрывчатом веществе Композиции, Заряд, содержащий композиции, описанные описанные выше, также могут быть использованы выше, может также составлять или быть частью в качестве заряда для быстрого переноса, чтобы замедляющего заряда, используя, среди прочего, захватывать и усиливать слабые импульсы восего надежные и воспроизводимые скорости горепламенения или способствовать воспламенению ния, слабую зависимость от внешних условий, более медленных композиций Композиции привозможность изменения скорости и .простоту изгодны для этой цели благодаря высоким скороготовления Замедляющие заряды обычно пресстям горения и малому временному разбросу, суют до плотности, более высокой, чем объемная слабой зависимости от давления, простоте иниплотность порошка, и предпочтительно плотность циации, нечувствительности к нежелательной заряда соответствует усилию прессования, больинициации и воспламеняющей способности по шему, чем ЮМПа, а более предпочтительно сравнению с другими зарядами Предпочтительно большему, чем ЮОМПа Заряд может иметь плоткомпозиция является газообогащающейся, как ность большую, чем 1 г/куб, см, а предпочтительно определено выше Является предпочтительным, - большую, чем 1,5г/куб см Для целей замедления чтобы в пиротехнической цепи указанный заряд композиция не должна иметь слишком высокие составлял или являлся частью транспортного заскорости реакции, и предпочтительно скорость ряда, расположенного на средствах воспламенегорения заряда составляет меньше, чем 1, а бония, для переноса импульса воспламенения от лее предпочтительно - меньше, чем 0,3 м/сек средств воспламенения к последующим частям Обычно скорость выше, чем 0,001, а предпочтипиротехнической цепи Для поддержания скорости тельно - выше, чем 0,005м/сек Является подхореакции и чувствительности к воспламенению дящим, чтобы величина заряда была достаточно пористость заряда должна быть высокой, а плотбольшой, чтобы обеспечивать время задержки ность после прессования - низкой Предпочтиуказанного замедляющего заряда больше,' чем тельно плотность заряда соответствует усилию 1мсек , а предпочтительно больше, чем 5мсек прессования меньше, чем ЮОМПа, а более предНа скорость горения можно повлиять с помопочтительно - меньше, чем ЮМПа, и могут исщью любого из определенных общих способов, пользоваться заряды, по существу не подвергавхотя предпочтительным способом для увеличения шиеся прессованию Предпочтительно заряд скорости является использование газообогащаюсодержит гранулированный материал и прессуетщихся композиций, как определено выше, и предся с усилием, достаточным, чтобы придать максипочтительным способом для уменьшения скоромальную пористость заряду сти является добавление наполнителя, предпочтительно конечного продукта реакции и В этом контексте скорость горения заряда мопредпочтительно оксида металла Оксиды алюмижет быть больше, чем 0,1 и предпочтительно сония и оксиды кремния, как показано, являются ставляет больше, чем 1м/сек Для этой цели непригодными для использования в качестве наполобходимы только малые заряды, и нителей независимо от реально используемой предпочтительно количество заряда является инверсионной системы Количество наполнителя достаточно малым, чтобы обеспечить время заможет изменяться в диапазоне от 10% массовых держки указанного транспортного заряда, меньдо 1000% массовых, но предпочтительно составшее, чем 1мсек, а предпочтительно - меньшее, ляет в пределах от 20 до 100% массовых от взаичем 0,5мсек модействующих компонентов Обычно и предпочтительно не существует никаких дополнительных зарядов и воспламеняющих средств, но транспортный заряд или его инертное окружение находится непосредственно рядом с воспламеняющими средствами Воздушный зазор может присутствовать между зарядом и воспламеняющими средствами, способными образовать мостик через зазор, такими как запал или ударный трубчатый взрыватель, который облегчает производство Воспламеняющие средства могут также быть заключены внутри заряда, способствуя захвату воспламеняющего импульса В последнем случае специальное преимущество может быть достигнуто в сочетании с электрическими воспламеняющими средствами, поскольку Другим способом для понижения скорости горения замедляющего заряда является выбор полуметалла в качестве горючего вещества, в частности кремния Замедляющий заряд может быть впрессован непосредственно в оболочку детонатора рядом со следующим за ним зарядом пиротехнической цепи, такое решение является предпочтительным для малых зарядов и коротких времен задержки Для больших зарядов, в соответствии с общепринятой практикой, замедляющий заряд может быть помещен в элемент, помещенный внутри оболочки Колонка с композицией для задержки может быть спрессована за одну операцию, но часто 17 44925 18 прессуется порциями с добавлением в случае лается малым, и часто достаточно малым для более длинных колонок Типичные длины зарядов того, чтобы иметь время задержки в указанном составляют между 1 и 100мм, и в частности - меизолирующем заряде, меньшее, чем 1сек, а чаще жду 2 и 50мм - меньшее, чем ЮОсек В случае конструкций типа NPED следующее Когда она используется в качестве изолируюдалее вторичное взрывчатое вещество обычно щего заряда, композиция обычно содержит инертсовпадает по форме с отдельной оболочкой или ные наполнители, инертные, среди прочего, в отэлементом, и здесь имеется третья возможность ношении понижения проницаемости, например, размещения части или всего замедляющего зарятакие как армированные металлом композиции, да в том же самом ограниченном пространстве как определено выше, при тех же ссылках, которые приведены ранее, поскольку сформированПредыдущий в цепи край замедляющего заные шлаки являются как механически прочными, ряда может быть снабжен средствами для огранитак и в высшей степени газонепроницаемыми В чения обратного потока газов и частиц заряда в этом случае стехиометрический баланс между порядке дальнейшего улучшения стабильности реагентами на основе металла и оксида металла скорости горения, предпочтительно зарядом, созявляется менее критичным, поскольку наполнитедающим шлаки, а наиболее предпочтительно ли стремятся сгладить различия, и как композиции изолирующим зарядом, например, имеющим комс избытком, так и композиции с недостатком, могут позицию, описываемую здесь быть использованы, если это желательно, наприДругой край замедляющего заряда может мер, для подбора значения скорости горения Одрасполагаться рядом с каким-либо другим зарянако обычно является предпочтительным стехиодом пиротехнической цепи, но может также нахометрический баланс, соответствующий диться в контакте с первичным или вторичным газообогащающимся композициям Количество зарядом, возможно - с малым количеством другонаполнителя может варьироваться в широких го заряда в промежутке между ними Первичные пределах, но в качестве показания содержание взрывчатые вещества могут легко детонироваться наполнителя составляет между 20 и 80% объемс помощью замедляющего заряда, и вторичное ных, а предпочтительно - между 30 и 70% объемвзрывчатое вещество воспламеняется с их помоных щью, в последнем случае - предпочтительно че рез изолирующий или воспламеняющий заряд, как здесь описано Композиции, описанные выше, могут также использоваться в заряде, который составляет или является частью изолирующего заряда, замедляя или предотвращая прохождение газов после взаимодействия заряда Изолирующий заряд также должен быть механически прочным Поведение пиротехнических зарядов при взаимодействии сильно зависит от давления газа, и воспроизводимое горение зависит от контролируемого роста и поддержания давления Даже не выделяющие газы композиции проявляют рост давления и возможный обратный поток газов, вызываемые газообразными промежуточными продуктами или нагревом газа, присутствующего в порах заряда Связность в прессованных порошковых зарядах также является ограниченной, и рост давления может вызвать разрывы Указанные изолирующие заряды обладают хорошими свойствами в отношении формирования шлаков и уплотнений, которые могут быть дополнительно улучшены с помощью армирующих добавок Для этой цели является выгодным использование достаточно больших плотностей заряда Предпочтительно плотность заряда соответствует усилию при прессовании свыше ЮМПа, а более предпочтительно - свыше ЮОМПа В абсолютных единицах запрессованный изолирующий заряд может иметь плотность свыше 1,5г/кубсм, а предпочтительно - свыше 2г/куб см Тенденцией для заряда является обладание промежуточными скоростями горения, предпочтительно - свыше 0,01, а более предпочтительно свыше 0,1м/сек, но часто скорость составляет меньше, чем 1м/сек Когда он используется только в качестве изолирующего заряда, указанный заряд обычно де В детонаторе может использоваться изолирующий заряд, если желательным является эффект, изоляции или армирования Важным применением является изоляция замедляющих зарядов в отношении обратного , потока, чтобы тем самым стабилизировать их свойства при горении Для этой цели изолирующий заряд должен быть расположен в пиротехнической цепи перед замедляющим зарядом Другие пиротехнические заряды могут присутствовать между изолирующим и замедляющим зарядами, но, благодаря его хорошим рабочим характеристикам в отношении воспламенения, изолирующий заряд может быть расположен в прямом контакте с замедляющим зарядом Может быть использован любой замедляющий заряд, хотя замедляющие заряды, описанные здесь, имеют особенную ценность Если замедляющий заряд помещен в специальный элемент или оболочку, является подходящим, но не необходимым, запрессовывание изолирующего заряда в эту же структуру Важным исполнением настоящего изобретения является детонатор NPEDTHna, то есть такой, где существует только вторичное взрывчатое вещество, но не первичное Здесь новый заряд, заявляемый также, работает в качестве изолирующего заряда для изоляции для поднятия давления и предотвращения обратного потока газов В таком детонаторе вторичное взрывчатое вещество воспламеняется для непосредственного перехода в режим детонации Здесь является критичным быстрое воспламенение, малые потери газа и поддержание структурной целостности области Для этой цели воспламеняющий (и изолирующий) заряд должен быть расположен непосредственно перед или рядом с вторичным взрывчатым веществом Указанный заряд имеет достаточно хорошие воспламеняющие свойства, чтобы использо 19 44925 20 ваться в качестве вторичного взрывчатого вещества со скоростью, достаточной для того, чтобы ства, хотя и другие заряды, предпочтительно вызвать детонацию рецепторного заряда Чтобы заряды, описанные здесь, могут быть расположепротивостоять возникающим силам, эти конструкны между ними Обычно вторичное взрывчатое ции являются большими, механически неудобнывещество, которое должно воспламеняться, поми и не вполне надежными Подобная конструкция мещается в ограниченное пространство Восплаописана в WO 90/07689 меняющий заряд затем может быть расположен Описания патентов США US 4727808 и US вне этого пространства, но, по меньшей мере, 5385098 описывают другой тип NPED, основанный некоторая часть, а предпочтительно - весь заряд, на механизме DDT Эта конструкция делает возпредпочтительно размещается в пределах этого можным воспламенение с помощью большинства ограниченного пространства обычных воспламеняющих средств, может быть изготовлена с помощью использования обычно Для расширения применимости детонаторов и оборудования для детонационных капсюлей, модля упрощения изготовления заряд может быть жет быть помещена в обычные оболочки для дезапрессован в элемент, состоящий из него самого, тонаторов и может быть надежно, детонирована с лучше всего, с диаметром, согласованным с внутнебольшим лишь окружающим зарядом вторичноренним пространством оболочки детонатора го взрывчатого вещества Однако надежность Таким образом, новый заряд по настоящему инициации зависит от определенной конструкции изобретению представляет собой или является или разделения взрывчатого вещества, где, как частью воспламеняющего заряда, обладающего планируется, будет происходить переход способностью воспламенения вторичного взрывчатого вещества в горящем состоянии или в соОбщие проблемы с известными конструкциястоянии нормального горения без взрыва Главми NPED представляют собой получение достаным применением такого воспламенения точно быстрого перехода в режим детонации, чтовторичного взрывчатого вещества являются детобы получить как надежное воспламенение, так и наторы типа NPED, где отсутствие первичного удовлетворительную точность по времени, и досвзрывчатого вещества делает необходимым тижение этого в сочетании с распространенными обеспечение механизма для прямого перехода пиротехническими зарядами В детонаторах типа вторичных взрывчатых веществ в режим детонаNPED скорость является предметом наибольшей ции важности в последовательностях вторичных взрывчатых веществ Режим детонации должен Детонаторы типа NPED разработаны для реустанавливаться быстро, чтобы исключить разрушения проблем безопасности, присущих при люшение структур ' детонатора, которые разрушаютбых манипуляциях с чувствительным первичным ся, прежде всего, под действием сил расширения взрывчатым веществом при производстве и исот взаимодействующего взрывчатого вещества пользовании детонаторов, использующих такие Медленное воспламенение также означает более взрывчатые вещества Трудности возникают, коширокий разброс по времени, который является гда принципы NPED пытаются применить для важным для детонаторов, как моментального, так коммерческих детонаторов, предназначенных для и замедленного действия Быстрое воспламенегорных взрывных работ, где являются необходиние, как предполагается, также приводит к более мыми специальные структуры при расположении и гладкому фронту горения, оптимизируя рост давпереходные механизмы ления Эти факторы являются критичными во всех Воспламеняющие средства типа взрывчатого рассмотренных выше типах NPED При механизме шнура или взрывчатой пленки, например, в соотDDT переходная зона должна быть короткой наветствии с патентом Фракции FR 2242899, столько, насколько это возможно, и в механизме способны вызывать удар достаточной величины быстрого горения типа "летающей тарелки" смедля непосредственного запуска детонации во втощение и ускорение тарелки должно иметь место ричных воспламеняющих веществах, если через перед тем, как камера с донорным зарядом разлевоспламеняющие средства проходят сильные тится в стороны мгновенные электрические токи Они не приспособлены для коммерческих применений из-за неКомпозиции, описанные здесь, как предполаобходимости использования совершенных подгается, являются превосходными воспламеняюрывных машинок, и поэтому они несовместимы с щими композициями для вторичных взрывчатых обычными пиротехническими задержками веществ в рассмотренных выше применениях, используя, среди прочего, горячий и поддержиПри подходящих условиях вторичные взрыввающийся импульс воспламенения от зарядов, чатые вещества способны подвергаться переходу содержащих определенную выше термитную от нормального горения без взрыва к детонации окислительно-восстановительную систему, для (DDT) Эти условия обычно требуют более масполучения быстрой и надежной инициации втосивного замкнутого пространства и больших колиричных взрывчатых веществ честв взрывчатого вещества, чем это может быть приемлемо в коммерческих детонаторах Такой Хотя композиции в целом являются пригодпример изложен в патенте США US 3212439 ными для использования для указанной цели, некоторые сочетания являются особенно пригодныДругой тип NPED, приведенный в описаниях ми Описанные ранее газообогащающиеся патентов США 3978791, 4144814 и 4239004, искомпозиции являются преимущественными, осопользует инициированное и горящее без взрыва бенно тогда, когда вторичное взрывчатое вещестдонорное вторичное взрывчатое вещество для во, которое необходимо воспламенить, обладает ускорения ударного диска, чтобы ударять по втоопределенной пористостью в части, которую неричному рецепторному заряду взрывчатого веще 21 44925 22 обходимо воспламенить В этих случаях плотРепрезентативными примерами вторичных ность вторичного взрывчатого вещества вблизи взрывчатых веществ являются пентаэритритолзаряда составляет между 40 и 90%, а предпочтитетранитрат (PETN), циклотриметилентринитрательно - между 50 и 80%, от плотности кристаллимин (RDX), циклотетраметилентетранитромин ческого вторичного взрывчатого вещества Соот(НИХ), тринитрофенилметилнитрамин (тетрил), и ветствующие усилия при прессовке могут тринитротолуол (TNT) или смеси двух или несоставлять между 0,1 и 50, а предпочтительно скольких этих и/или других подобных веществ между 1 и ЮМПа Сильно спрессованное вторичАльтернативное практическое определение по ное взрывчатое вещество сложно воспламенять, отношению к вторичному взрывчатому веществу но когда оно уже воспламенено, в дальнейшем представляет собой то, что это любое взрывчатое имеет место быстрое взаимодействие Для таких вещество, чувствительное в такой же или в меньзарядов могут быть использованы воспламеняюшей степени, чем PETN щие заряды с сильным газовыделением, но комДля целей настоящего изобретения может позиции могут выбираться более свободно Особыть использовано любое из указанных выше бенно предпочтительным для этой цели является вторичных взрывчатых веществ, хотя предпочтииспользование содержащих наполнители компотельным является выбор того вторичного взрывзиций, а особенно -армированных металлом комчатого вещества, которое легче воспламеняется и позиций Хотя эти композиции могут быть испольдетонирует, в частности, RDX и PETN или их смезованы для воспламенения вторичных сей взрывчатых веществ различной плотности, предРазличные части с инициирующими элеменпочтительно использовать их тогда, когда плоттами могут содержать различные вторичные ность вторичного взрывчатого вещества вблизи взрывчатые вещества Если элемент в широком смысле разделен на секцию нормального горения заряда составляет между 60 и 100%, а предбез взрыва и секцию детонации при условии, что почтительно - между 70 и 99%, от плотности криточное положение точки перехода может изместаллического вторичного взрывчатого вещества няться, и что разделение на секции может и не Соответствующие усилия при прессовке составсоответствовать какой-либо физической структуре ляют свыше 10, а предпочтительно - свыше элемента, является предпочтительным использо50МПа, в принципе - без какого-либо верхнего вание взрывчатых веществ, которые легче воспредела, Является предпочтительным, чтобы пламеняются и детонируют, по меньшей мере, в плотность воспламеняющего заряда была в какойсекции нормального горения без взрыва, в то то степени согласована с плотностью вторичного время как взрывчатое вещество в секции детонавзрывчатого вещества, которое необходимо восции может выбираться более свободно пламенить, и предпочтительно, чтобы воспламеняющий заряд имел плотность, выраженную в Вторичное взрывчатое вещество может быть процентах от абсолютной плотности непористого использовано в чисто кристаллической форме, заряда, в тех же интервалах, которые приведены может быть гранулированным, и может содержать выше, для зарядов низкой и высокой плотности, добавки Кристаллическое взрывчатое вещество соответственно Приведенные выше диапазоны является предпочтительным для более высоких являются только примерными и должны быть исплотностей после запрессовки, в то время как граследованы для реальной используемой конструкнулированный материал является предпочтительции и вторичного взрывчатого вещества ным для более низких плотностей и пористых зарядов Настоящие композиции способны Различие между первичным и вторичным воспламенять вторичные взрывчатые вещества взрывчатыми веществами хорошо известно и шибез каких-либо добавок, хотя, если это желательроко используется в данной области Для практино, такие добавки могут быть использованы соческих целей первичное взрывчатое вещество гласно, например, указанному выше описанию US может быть определено как взрывчатое вещество, 5385098 способное развивать режим полной детонации, когда оно стимулируется пламенем или подводом Вторичное взрывчатое вещество обычно затепла в объеме вещества в несколько кубических прессовывается до плотности, более высокой, чем миллиметров, даже без его помещения в какоеобъемная плотность, например, порциями, для либо замкнутое пространство Вторичное взрывболее однородной плотности, в больших зарядах чатое вещество не может детонировать при поили в одностадийной операции, для более мадобных условиях Обычно вторичное взрывчатое леньких зарядов или в порядке создания градиенвещество может детонировать, когда воспламенята плотности, предпочтительно - с увеличением ется пламенем или с помощью подвода тепла плотности заряда в направлении распространения только тогда, когда присутствует в гораздо больвзаимодействия, получаемым соответствующим ших количествах или в пределах пространства, образом путем запрессовки в обратном направлеограниченного прочной средой, такой как металнии лический контейнер с толстыми стенками, или Настоящий механизм воспламенения не треподвергаясь механическому удару между двумя бует какого-либо физического разделения вторичтвердыми металлическими поверхностями ного взрывчатого вещества на переходную секцию и секцию детонации, но заряду может быть преПримеры первичных взрывчатых веществ доставлена возможность непосредственно инипредставляют собой фульминат ртути, стифнат циировать обычный основной заряд без какогосвинца, азид свинца и диазодинитрофенол или либо замкнутого пространства или каких-либо огсмеси из двух или более этих и/или других подобраничений кроме обычной оболочки детонатора ных веществ 23 44925 24 Является предпочтительным, однако, чтобы, по такт между зарядом и взрывчатым веществом меньшей мере, переходная секция присутствоваПриведенные выше условия для рассматриваела в определенном ограниченном мых зарядов относятся к части, которая таким образом используется для воспламенения взрывпространстве, например, с радиальным ограчатого вещества ничением, соответствующим цилиндрической стальной оболочке толщиной между 0,5 и 2мм, Заряд может быть приготовлен с помощью предпочтительно - между 0,75 и 1,5мм способов, обычно используемых в данной области Предпочтительный способ включает смешиваСоответствующим расположением является ние ингредиентов заряда, измельчение смеси до включение, как пиротехнического заряда, так и желаемого размера частиц в мельнице, обеспечивзрывчатого вещества, в переходную секцию в вающей скорее разрушающее, чем сдвиговое усивиде общего элемента, который вставляется в лие, компактирование приготовленной таким обдетонатор, при этом переходная секция располаразом смеси под высоким давлением в блоки, гается последовательно рядом с основным заряразрушение блоков для получения частиц, содом Этот элемент может быть сконструирован по стоящих из более мелких частиц, и, наконец, просуществу цилиндрическим ведение операции просеивания для получения Лучшая герметизация получается, если ближфракции желаемого размера ний край снабжен ограничением, предпочтительно - с отверстием, которое делает возможным легкое Детонатор может быть приготовлен путем отвоспламенение В качестве альтернативы или в дельной запрессовки основного заряда в закрыдополнение к этому край может быть снабжен том торце оболочки детонатора с последующей изолирующим зарядом, предпочтительно - одного запрессовкой пиротехнических зарядов по наиз типов, описанных выше, этот изолирующий стоящему изобретению или вставкой описанных заряд может быть расположен перед замкнутым элементов или оболочек в основной заряд Запространством, но предпочтительно располагаетмедляющий заряд может быть вставлен, если это ся внутри замкнутого пространства Из представжелательно, с расположенным над ним переходленных соображений является очевидным, что ным зарядом Воспламеняющие средства распонастоящие композиции могут действовать в качелагаются в открытом торце оболочки, который стве, как изолирующих зарядов, так и воспламегерметизируется с помощью пробки со средстваняющих зарядов, и в этом случае является необми для подачи сигнала, такими как ударная рубка ходимым только один заряд В другом случае или электрические проводники, проходящими чевоспламеняющий заряд располагается между рез пробку изолирующим зарядом и взрывчатым веществом Пример 1 Конструкция дальнего края сильно зависит от выбранного механизма детонации, который может быть любым из типов, которые описаны ранее и которые известны и могут не описываться здесь подробно Предпочтительный тип NPED является типом, описанным в указанных патентах US 4727808 и US 5383098, которые включаются сюда в качестве ссылок Соответственно, в одном из исполнений вторичное взрывчатое вещество, которое должно воспламеняться, представляет собой донорный заряд для приведения в движение ударного диска через канал по направлению к вторичному взрывчатому веществу, которое должно от этого детонировать В другом исполнении вторичное взрывчатое вещество, которое должно быть воспламенено, представляет собой первую часть переходной цепочки из секций нормального горения без взрыва и детонации, указанная цепочка предпочтительно содержит дополнительно вторую часть, содержащую вторичное взрывчатое вещество с плотностью, меньшей, чем у указанной первой части Общим для всех этих механизмов детонации является то, что на более ранней стадии вторичное взрывчатое вещество воспламеняется до стадии горения или нормального горения без взрыва с помощью по существу тепловыделяющих средств, для этих целей настоящие композиции подходят превосходным образом Заряд располагается на взрывчатом веществе, которое должно воспламеняться, таким образом, что оно подвергается действию тепла из заряда, и предпочтительно существует непосредственный кон Воспламеняющий заряд из AI - РегОз с двойным количеством AI по отношению к стехиометрическим пропорциям запрессовывают в стальную трубку, имеющую наружный диаметр 6,3мм и толщину стенок 0,8мм Один торец указанной трубки открыт, а другой конец содержит диафрагму, имеющую отверстие с диаметром 1мм Воспламеняющий заряд запрессовывают поверх указанной диафрагмы Затем 4мм столбик PETN запрессовывают поверх него, и, наконец, впрессовывают алюминиевый колпачок Такие элементы изготавливают в количестве ЮОштук Затем элементы запрессовывают в стандартные алюминиевые оболочки, содержащие вторые части из вторичных взрывчатых веществ системы NPED Испытательные отстрелы показывают, что все детонаторы функционируют превосходным образом, и время работы, включая нормальное горение без взрыва трубки Нонеля (3,6м) составляет не более чем 4мсек Затем изготавливают 100 детонаторов такой же конструкции, но со стехиометрической пиротехнической композицией При контрольном отстреле произошло две осечки, когда PETN не воспламенялись Происходило увеличение времени работы детонатора до 8 - Юмсек Пример 2 Используют стальные трубки, имеющие наружный диаметр 6,3мм и толщину стенок 0,5мм, и длину 10мм Один торец указанных трубок открыт, а в другом торце имеется диафрагма с отверстием, имеющим диаметр 1мм Пиротехнические заряды для использования в качестве воспламеняющих зарядов запрессовы 25 44925 26 вают поверх указанной диафрагмы, а затем заплотностью 1,3г/куб см прессовывают взрывчатые вещества PETN Тем же путем производят 20 инициирующих элементов, за исключением того, что воспламеИспользуют три типа не дающих шлаков инняющий заряд (то есть, 20% Ті + 80% В12О3) также версионных композиций, а именно, 40% AI + 60% содержит 8% массовых РегОз в качестве добавки Fe2O3, 20% AI + 80% Ві2Оз и 30% AI + 70% Cu2O3, все проценты представляют собой проценты масЭтот эксперимент показывает, что все 40 десовые Результатами экспериментов было то, что тонаторов, содержащих указанные инициирующие все заряды продемонстрировали приблизительно элементы, работают превосходно и с количестодинаковую способность к воспламенению втовенной детонацией основного заряда ричных взрывчатых веществ PETN В целом можПример 4 но сказать, что наилучшее воспламенение полуВлияние добавки РегОз на воспламеняющий чается при плотности PETN 1,3г/куб см, и что заряд, состоящий из 20% массовых 11 + 80% маспредел, где воспламенение ослабляется, нахосовых В12О3, исследуют в отношении чувствительдится при плотности около 1,5г/куб см ности к электростатическим разрядам в соответствии со стандартными способами исследования Пример 3 В 20 инициирующих элементах в форме алюЧувствительность единственного заряда из миниевых трубок, имеющих, каждая, длину 20мм и 20% 11 + 80% Ві2О3, составляет - 0,5мдж внутренний диаметр Змм, и внешний диаметр Добавление 2 - 10% массовых РегОз к указан6мм, запрессовывают воспламеняющий заряд, ному разряду понижает чувствительность заряда состоящий из 20% массовых Ті + 80% массовых до значительной степени (2 - 5мдж) и имеет знаВ12О3, в столбике высотой 5мм Рядом последовачительное влияние на рабочие характеристики тельно с ним запрессовывают столбик PETN с воспламеняющего заряда ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90