Treibgas erzeugende Ladung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Ladungen für die Erzeugtmg von Treibgasen zum Antreiben von mechanischen Vorrichtungen, wobei ein mit einer kon stanten Strömungsgeschwindigkeit fliessender Strom von Gasen während der Zeit, in der sie wirksam sind, sich entspannt und beispiels weise dazu dient, eine Anlassvoirichtung zu treiben, bei der die Gase auf die Schaufeln einer Turbine treffen.
Die Erfindung ist be sonders anwendbar, wenn es erwünscht ist, dass die Erzeugung des gesamten Gasstromes, der durch die Ladung in einer Patrone gebil det wird, nicht mehr als eine geringe Anzahl von .Sekunden dauert.
Bei Patronen zur Betätigung von mecha nischen Vorrichtungen der beschriebenen Art besteht die Ladung üblicherweise aus einem massiven Körper, der aus einer praktisch aschelos verbrennenden kolloidalen Nitrocellu- losemischung gepresst ist, die nach Zündung von selber abbrennt und die ohne Anwendung eines flüchtigen Lösungsmittels hergestellt ist, wobei diesellischung ge-#vöhnliehNitroglycerin und Hemmittel von organischer Natur ent hält.
Die in der Patrone enthaltene Ladung und die Zündmittel für diese werden in einem Verschluss abgebrannt, der an der entspre- ehenden mechanischen Vorrichtung vorgese hen ist.
Kolloidale Nitrocellulosemischungen bren nen nur bei Drücken befriedigend ab, welche wesentlich höher sind als diejenigen, mit denen die mechanischen Vorrichtungen der beschrie benen Art gewöhnlich betrieben werden, und demgemäss ist es im allgemeinen üblich, in der Vorrichtung ein Druckregelventil vorzusehen, durch das die aus der Patrone kommenden Gase hindurchgehen.
Selbst wenn ein derartiges Ventil vorge sehen ist, ist es für die wirtschaftlichste Ar beitsweise der mechanischen Vorrichtung wün- schensw ert, dass der in dem Verbrennungsraum auf der Hochdruckseite des Ventils entwik- kelte Druck schnell auf einen Arbeitsdruck ansteigt und auf diesem stehenbleibt, so dass die Ladung in befriedigender Weise abbrennt. Dieser Arbeitsdruck auf der Hochdruckseite des Ventils kann ein solcher sein,
wie er für den Betrieb der entsprechenden mechanischen Vorrichtung vorgeschrieben ist.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine Ladung vorzuschlagen, welche eine konstante Abbrennobeilläche für den grössten Teil der Abbrennzeit besitzt.
Eine ringförmige, Ladung aus einer bei einem gewünschten Druck selbstbrennenden Nitrocellulosemise'hung besitzt, wenn man ihre äussere Oberfläche vor dem Abbrennen schützt, eine längere Abbrennzeit im Vergleich zu einer inngeschützten Ladung, die aus einem mit meh reren Bohrungen versehenen Zylinder besteht, obwohl diese beiden Ladungen "eine grösser werdende Abbrennoberfläche aufweisen,
im Gegensatz zu der abnehmenden Abbrennober- fläehe einer nicht geschützten ringförmigen Ladung.
Es ist nun erkannt worden, dass durch die Einführung einer Ausgleichsladung, welche eine kleiner werdende Abbrennoberfläehe be sitzt, es möglich ist, die grösser werdende Ab- brennoberfläche einer geschützten ringförmi gen Ladung auszugleichen und so eine zusam mengesetzte Ladung zu schaffen, welche eine konstante Abbrennoberfläehe für den grössten Teil ihrer Abbrennzeit besitzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun- mehr eine Treibgas erzeugende Ladung von grösserer Länge als Durchmesser, welche beim Abbrennen für den grössten Teil ihrer Ab- brennzeit einen konstanten Druck entwickelt. Die Erfindung besteht darin, dass die Ladung aus mehreren Formstücken besteht, die derart beschaffen sind, dass die der Abbrennimg die nende Oberfläche während fast des ganzen Abbrennvorganges konstant ist.
Die Formstücke können !hierbei aus einem zylindrischen Hohlkörper bestehen, dessen Aussenseite gegen ein Abbrennen geschützt ist, und mindestens einem zylindrischen Kern stück. Diese Formstücke, das heisst der zylin drische Hohlkörper und der oder die zylin drischen Kernstücke, können aus einer bei bestimmtem Druck von selber abbrennenden Nitrocellulosemischung zusammengesetzt sein.
Die Herstellung dieser Formstücke erfolgt zweckmässigerweise derart, dass die entspre chende Nitrocelhilosemischung ausgepresst und dann in entsprechende Längen zerschnitten wird. Die Zusammensetzung des zylindrischen Hohlkörpera und der Kernstücke kann die gleiche sein und aus einer schneller oder lang samer abbrennenden kolloidalen Nitrocellu- losemischimg bestehen. Die Zeit der Verbren nung dieser Formstücke hängt von dem Durchmesser und der Art ihrer Zusammen setzung ab.
Die die Ausgleichsladung oder -ladimgen darstellenden Formstücke befinden sich bei spielsweise an der ringförmigen Endfläche der hohlzylindrischen Ladung, und sie sind gege benenfalls an dieser durch Ankleben fest. an gebracht. Die andere ringförmige Endfläche der Flohlzylinderladung liegt. frei, so dass diese bei der Zündung abbrennen kann.
Der zur Verbindung der Kernstücke an dem Hohl zylinder durch Ankleben verwendete Kleb stoff besteht zweckmässig aus einer entspre chenden Lösung der Nitrocellulosemischung in einem Lösungsmittel.
Der Schutz der äussern Zylinderfläehe des Hohlzylinders gegen Abbrennen erfolgt bei spielsweise durch eine sich überlappende, schraubenlinienförmig angebrachte Aufwick lung aus Isolierband. Es können selbstve^- ständlich für diesen Zweek auch entspre chende -VVickelbänder aus Celluloseacetat oder andern Kunststoffen angewandt werden. Es kann auch eine Hülle aus einem weichen, gummiartigen Material über die zu schützende Oberfläche gestülpt werden.
Hierbei ist darauf zu achten, dass durch diese Umwieklung oder die Hülle eine genügende, dauernde Haftung an der äussern Zylinderoberfläche stattfindet und die Umhüllung eine genügende Stärke be sitzt, so dass die Hülle wirksam verhindert, dass die äussere zylindrische Oberfläche des hohlzylindrischen Teils der Ladung während der Abbrennzeit derselben entzündet wird.
Ge- gebenenfalls kann auch in diesem Fall ein Klebstoff angewandt werden, um zu bewirken, dass eine sichere Haftung der Umhüllung her beigeführt wird.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Treibgas erzeugenden Ladung gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig.l einen Axialschnitt. durch eine Pa trone mit der Ladung imd Fig. 2 einen Schnitt auf der Linie A--1 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, besteht die Pa tronenhülse aus einem verhältnismässig star ken.
Boden 1, der einen Randflansch besitzt, und aus einer etwas nach oben hin in der Stärke abnehmenden zylindrischen Wandung 2. Diese Hülse ist. zweckmässig aus Messing hergestellt.
Der Bodenflansch ermöglicht das Halten der Patrone in einem Verschluss einer Anlass- vorrichtung, bei der die aus der Patrone er- zeugten Gase auf die Schaufeln einer Turbine treffen, wobei zwischen dem Verschluss und der Turbinenkammer zweckmässig ein Druck regelventil vorgesehen ist. An der Innenseite des Bodens der Patronenhülse ist ein Zünder gehäuse 3 eingepresst, das einen elektrischen Zünder 4 enthält,
der mit feinkörnigem Schwarzpulver gefüllt ist, welches durch eine dünne, erbbrennbare Scheibe 10 an seiner Stelle gehalten wird. Ein ringförmiger Teil 7 einer aus Formstücken zusammengesetzten Ladung besteht aus einer praktisch asehefrei abbren nenden Masse, die hauptsächlich aus Nitro- cellulose und Nitroglycerin mit kleinen An teilen an Dibutylphthalat, Diäthyldiphenyl- harnstoff,Vaseline und Kaliumnitrat besteht.
Diese ringförmige Ladung besitzt eine wesent lich, grössere Länge als Ringstärke, und säe ist mit einer an ihr haftenden Umhüllung 8 aus Isolierband oder dergleichen versehen, das in schraubenlinienförmigen Windungen überlap pend an der äussern zylindrischen Oberfläche angebracht ist und die ein Abbrennen der La dung an der äussern Zylinderfläche verhin dert.
An der untern Fläche des ringförmigen Teils 7 sind vier Vollzylinder oder Kernstücke 9 angeklebt, die sämtlich die gleiche Länge besitzen und die aus einer Masse ausgepresst sind, welche die gleiche Zusammensetzung wie der ringförmige 'Teil 7 der Ladung besitzt.
Das Verhältnis der Stärke des Ringes der La dung 7 zum Durchmesser der zylindrischen Teile 9, deren Anordnung am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist derart, dass die zylin drischen Teile 9 so lange abbrennen, bis die pro Zeiteinheit erzeugte Gasmenge aus der innern Ringoberfläche und den Endober flächen der Hauptladung nicht mehr grösser wird.
Die Länge jedes zylindrischen Teils 9 ist grösser als der Radius desselben und wird durch die Menge des zusätzlichen Gases be stimmt, das erforderlich ist, -um die anfäng lich erzeugte Gasmenge aus den erwähnten Oberflächen bis atü eine Höhe mz steigern, die der maximal erzeugten Gasmenge aus diesem Teil der Ladung entspricht.
Der Klebstoff, der dazu verwendet wird, die zylindrischen Teile 9 an dem ringförmigen Teil 7 anzukleben, besteht zweckmässig aus einer Lösung der Ladungsmasse in einem flüchtigen Lösungsmittel, wie Aceton. Die Klebstoffsehicht an sich ist. auf der Zeichnung nicht dargestellt.
Ein Musselinbeutel 6 enthält eine Zünd ladung aus Schwarzpulver, dessen Korn grö ber ist als das des in dem Zünder 4 vorhan denen Schwarzpulvers. Dieser Beutel 6 ist an der Unterseite des ringförmigen Teils 7 angeklebt, und zwar an den Zwischenräumen zwischen den zylindrischen Teilen 9. .
An der Oberseite des ringförmigen Teils 7 befindet, sich ein Deckel 11 aus Cellulo e- acetat, Celluloid oder einem ähnlichen leicht zerstörbaren Material. Der :im Innern der ringförmigen Ladung 7 befindliche zylindri sche Raum 13 bildet einen axialen. Zylinder, durch den die erzeugten Gase beim Abbren nen der Ladung austreten.
Der Deckel- 11 kann eingeschnitten oder in andererWeise ört lich geschwächt sein, um die Zerstörung des selben zu unterstützen. Der Rand des Gehäu ses 2 ist bei 12 über den Deckel 11 nach innen umgebogen, so dass auf diese Weise die Pa trone abgeschlossen wird. Für gewöhnlich wird die Patrone für den Transport durch Über stülpen eines Deckels geschützt, der entfernt wird, bevor die Patrone in den Verschluss für den Gebrauch eingesetzt wird.
Wenn die Patrone in den Verschluss einge- setzt und dieser verschlossen worden ist., wird der elektrische Zünder gezündet, so dass das in dem Zünder 4 enthaltene Schwarzpulver ab brennt und die Scheibe 10 durchbrennt. In folge der verschlossenen Unterbringung des Schwarzpulvers in dem Zünder wird dieses gezündet, ausgestossen, so dass es gegen den Musselinbeutel 6 trifft und das in ihm ent haltene Schwarzpulver ebenfalls gezündet wird.
Durch die Zündung dieser Schwarz pulverladung 6 erfolgt auch die Zündung der freiliegenden Oberflächen der Hauptla dung in unmittelbarer Nachbarschaft der Zündladung 6, was eine Zündung der ge samten freiliegenden Oberflächen der Haupt ladung zur Folge hat, wodurch auch der Deckel 11 durchgebrannt und zerstört wird. Nachdem auf diese Weise der Deckel 11 zerstört worden ist,
wird die Ladung in der Hülse durch die Umbördelung bei 12 und durch die Reibung der Umhüllung & gegen die Wandiuig 2 der Hülse zurückgehalten. Die abbrennende Oberfläche der Ladung besteht aus der innern zylindrischen Oberfläche des Raumes 13, der ringförmigen Endfläche des Teils-7 der Ladung,
der Bodenfläche dieses Teils der Ladung und den zylindrischen Flä chen und den rückwärtigen Endflächen der, zylindrischen Teile 9 der Ladung.
Wenn das Abbrennen fortschreitet, wird die Oberfläche des ringförmigen Teils der Ladung grösser, solange die Zunahme der zylnndrisehen Ober- fläche des ringförmigen Raumes 13, grösser ist als die Abnahme der beiden Endflächen.
An derseits nehmen die zylindrischen Oberflächen der zylindrischen 'Teile 9 ab, so dass eine Aus- gleichwirkung entsteht, wodurch die totale Abbrennoberfläehe bis die zylindrischen Teile 9 abgebrannt sind annähernd konstant bleibt.
Propellant Generating Charge The present invention relates to improved charges for generating propellant gases for powering mechanical devices, wherein a constant flow rate of gases during the time in which they are effective relaxes and serves as an example to drive a starting device in which the gases hit the blades of a turbine.
The invention is particularly applicable when it is desired that the generation of the entire gas flow, which is gebil det by the charge in a cartridge, takes no more than a small number of seconds.
In cartridges for actuating mechanical devices of the type described, the charge usually consists of a massive body, which is pressed from a practically ashless burning colloidal nitrocellulose mixture, which burns off by itself after ignition and which is produced without the use of a volatile solvent, wherein Diesel mixture usually contains nitroglycerine and inhibitors of an organic nature.
The charge contained in the cartridge and the means for igniting it are burned off in a closure which is provided on the corresponding mechanical device.
Colloidal nitrocellulose mixtures burn only satisfactorily at pressures which are substantially higher than those with which the mechanical devices of the described enclosed type are usually operated, and accordingly it is generally customary to provide a pressure control valve in the device through which the from the Gases coming through the cartridge.
Even if such a valve is provided, it is desirable for the most economical mode of operation of the mechanical device that the pressure developed in the combustion chamber on the high-pressure side of the valve rises rapidly to a working pressure and remains at this pressure so that the charge burns down in a satisfactory manner. This working pressure on the high pressure side of the valve can be one
as prescribed for the operation of the corresponding mechanical device.
The purpose of the invention is now to propose a charge which has a constant burn-off area for most of the burn-off time.
A ring-shaped charge made of a nitrocellulose emulsion that self-burns at a desired pressure has, if its outer surface is protected from burning, a longer burning time compared to an internally protected charge, which consists of a cylinder provided with several bores, although these two Charges "have an increasing burning surface,
in contrast to the decreasing burn-off surface of an unprotected ring-shaped charge.
It has now been recognized that by introducing an equalization charge, which has a decreasing burn surface, it is possible to compensate for the increasing burn surface of a protected ring-shaped charge and thus create a compound charge which has a constant burn surface for most of its burn time.
The present invention relates to a charge which generates propellant gas and is greater in length than its diameter and which, when burned, develops a constant pressure for the greater part of its burning time. The invention consists in that the charge consists of several shaped pieces which are designed in such a way that the surface of the burn-off is constant during almost the entire burn-off process.
The molded pieces can consist of a cylindrical hollow body, the outside of which is protected against burning off, and at least one cylindrical core piece. These shaped pieces, that is to say the cylindrical hollow body and the cylindrical core piece (s), can be composed of a nitrocellulose mixture that burns off by itself at a certain pressure.
The production of these shaped pieces is expediently carried out in such a way that the corresponding Nitrocelhilose mixture is pressed out and then cut into appropriate lengths. The composition of the cylindrical hollow body and the core pieces can be the same and consist of a colloidal mixture of nitrocellulose that burns off more quickly or more slowly. The time of combustion of these fittings depends on the diameter and the nature of their composition.
The shaped pieces representing the equalization charge or charge are located, for example, on the annular end face of the hollow cylindrical charge, and they are, if necessary, fixed to this by gluing. appropriate. The other annular end face of the flea cylinder charge lies. free so that it can burn down when ignited.
The adhesive used to connect the core pieces to the hollow cylinder by gluing is expediently made of a corre sponding solution of the nitrocellulose mixture in a solvent.
The outer cylinder surface of the hollow cylinder is protected against burning off, for example, by an overlapping, helically attached winding made of insulating tape. It can Selbstve ^ - of course, for these purposes, appropriate -Vickel tapes made of cellulose acetate or other plastics are used. A cover made of a soft, rubber-like material can also be placed over the surface to be protected.
Care must be taken here that this encapsulation or the envelope ensures that there is sufficient, permanent adhesion to the outer cylinder surface and that the envelope is sufficiently thick so that the envelope effectively prevents the outer cylindrical surface of the hollow cylindrical part of the load during the load the burning time of the same is ignited.
If necessary, an adhesive can also be used in this case in order to ensure that a secure adhesion of the cover is brought about.
In the drawing, an example embodiment of a propellant-generating charge according to the invention is shown, namely Fig.l shows an axial section. seen through a cartridge with the charge imd Fig. 2 is a section on the line A - 1 of Fig. 1 in the direction of the arrows. As can be seen from Fig. 1, the Pa tronenhülse consists of a relatively star ken.
Bottom 1, which has an edge flange, and a cylindrical wall 2 which decreases in thickness slightly upwards. This sleeve is. conveniently made of brass.
The bottom flange enables the cartridge to be held in a closure of a starting device in which the gases generated from the cartridge hit the blades of a turbine, a pressure control valve being expediently provided between the closure and the turbine chamber. On the inside of the bottom of the cartridge case, a detonator housing 3 is pressed, which contains an electric igniter 4,
which is filled with fine-grain black powder, which is held in place by a thin, burnable disc 10. An annular part 7 of a charge composed of shaped pieces consists of a practically asehe-free burn-off mass, which consists mainly of nitrocellulose and nitroglycerin with small amounts of dibutyl phthalate, diethyl diphenyl urea, petrolatum and potassium nitrate.
This ring-shaped charge has a wesent Lich, greater length than the ring thickness, and säe is provided with a clinging to it envelope 8 made of insulating tape or the like, which is attached in helical turns overlap pend on the outer cylindrical surface and a burning of the charge the outer cylinder surface.
On the lower surface of the ring-shaped part 7 four solid cylinders or core pieces 9 are glued, all of which have the same length and which are pressed from a mass which has the same composition as the ring-shaped part 7 of the charge.
The ratio of the thickness of the ring of the charge 7 to the diameter of the cylindrical parts 9, the arrangement of which can best be seen in FIG. 2, is such that the cylin drical parts 9 burn until the amount of gas generated per unit of time from the inside the ring surface and the end surfaces of the main charge is no longer larger.
The length of each cylindrical part 9 is greater than the radius of the same and is determined by the amount of additional gas that is required to increase the amount of gas initially generated from the surfaces mentioned up to atü a height mz that of the maximum amount of gas generated from this part of the charge corresponds.
The adhesive which is used to glue the cylindrical parts 9 to the ring-shaped part 7 expediently consists of a solution of the charge mass in a volatile solvent such as acetone. The adhesive layer itself is. not shown in the drawing.
A muslin bag 6 contains an ignition charge of black powder, the grain of which is coarser than that of the black powder in the igniter 4. This bag 6 is glued to the underside of the annular part 7, namely at the spaces between the cylindrical parts 9.
At the top of the annular part 7 is a cover 11 made of cellulose acetate, celluloid or a similar easily destructible material. The: located inside the ring-shaped charge 7 cylindri cal space 13 forms an axial. Cylinder through which the gases generated escape when the cargo is burned off.
The lid 11 can be cut or otherwise locally weakened to assist in the destruction of the same. The edge of the hous ses 2 is bent at 12 over the cover 11 inward, so that the Pa trone is completed in this way. Usually, the cartridge is protected for shipping by placing a cap over it, which is removed before the cartridge is inserted into the closure for use.
When the cartridge has been inserted into the closure and this has been closed, the electric igniter is ignited, so that the black powder contained in the igniter 4 burns off and the disc 10 burns through. As a result of the sealed accommodation of the black powder in the igniter, it is ignited and ejected so that it hits against the muslin bag 6 and the black powder contained in it is also ignited.
The ignition of this black powder charge 6 also ignites the exposed surfaces of the main charge in the immediate vicinity of the ignition charge 6, which causes an ignition of the entire exposed surfaces of the main charge, whereby the cover 11 is burned through and destroyed. After the cover 11 has been destroyed in this way,
the charge is retained in the case by the flanging at 12 and by the friction of the casing & against the wall 2 of the case. The burning surface of the charge consists of the inner cylindrical surface of space 13, the annular end face of part-7 of the charge,
the bottom surface of this part of the load and the cylindrical surfaces and the rear end surfaces of the cylindrical parts 9 of the load.
As the burning off proceeds, the surface of the annular part of the charge becomes larger as long as the increase in the cylindrical surface of the annular space 13 is greater than the decrease in the two end faces.
On the other hand, the cylindrical surfaces of the cylindrical parts 9 decrease, so that a compensating effect arises, whereby the total burn-off surface remains approximately constant until the cylindrical parts 9 have burned off.