CN1025239C - 低能量信管 - Google Patents

Abstract

一种低能量信管，其管内壁上所涂覆的反应性组合物中实质上不含金属燃料或似金属燃料，而是包含一种颗粒状二次高爆炸物和一种能产生气体的非爆炸物固体颗粒，后者是选自过氧化钡、硝酸钡、高锰酸钾、高氯酸钾或叠氮化钠。所述能产生气体的固体物使得该信管在用于可燃或易着火气氛中如煤矿中时更为安全。

Description

本发明涉及一种低能量信管，它包括一个套管，在套管内壁上涂布有一种反应性组合物（通常是一种可驱移冲击波的未固结的颗粒混合物），用于沿管长方向传播冲击波。

低能量信管或“冲击波传导体”与瞬时或延时引爆管相结合是爆破技术领域所公知，并且普遍用作为电引爆系统的替代物。在使用时，信管的自由端接到一个引爆器，它可以是一个放电装置或其他种初始引爆器。当引爆器点火后，由于迅速的化学反应和引爆管内壁表面所涂反应性材料涂层的爆炸作用，将冲击波沿引爆管传播。

如上述类型的低能量信管例如见之于下列文献：US3590739、4290366、4607573、4660474;GB2027176、2152643。此类型低能量信管有商名“Nonel”的市售品。在此种低能量信管中有多种反应性组合物可用，如US3590739提出了PETN、RDX、HMX、TNT、二硝基乙基脲、或特屈儿（tetryl），US4660474提出了重铬酸铝和钾。

虽然这些低能量信管适用于开放环境的爆破，它们不适用于可燃性气氛中，例如用于煤矿中。与此相反，只有通过一系列严格安全试验（并且所实行的标准各国不尽相同）的炸药和附件可以用于“特准”名单的用途，用于矿井和其他可燃性气氛中。

本发明的目的是提供一种低能量信管，它们应用于可燃或易着火气氛中更为安全。

按本发明的一个方面，所提供的低能量信管其管中具有一种涂层， 该涂层是涂于其内壁上的反应性组合物，用于沿管长方向传播冲击波，该组合物中实质上不含金属或似金属燃料，而包含一种颗粒状二次高爆炸物，并且与之密切混合有一种能产生气体的非爆炸物固体颗粒，该能产生气体的固体物能在低于1000℃和1大气压条件下受热分解。

本发明的另一个方面是使用一种能产生气体的非爆炸性固体颗粒物与一种颗粒状二次高爆炸物密切混合，作为低能量引信管的内壁涂层，使得该信管应用于可燃和易着火气氛中更为安全。

本发明还包括使低能量信管降低着火危险的方法，所述信管包括一条管子，在该管的内壁上形成一个反应性涂层，该层中实质上不含金属或似金属燃料，并包含一种颗粒状二次高爆炸物，并且密切混合有一种能产生气体的固体物，该物料于低于1000℃和1大气压条件下受热而分解。

低能量信管的传播反应可以用所述产生气体的固体物加以控制。其存在可以降低该反应的VOD（起爆速度）（相对于单独使用该二次高爆炸物时），并且可使反应释出的显热显著降低。结果，该低能量信管应用于可燃性气氛中更为安全，并且适当配制后可以符合英国当局订立的现行电起爆试验标准（当将信管的开口端对向受试的易着火气氛进行点火时）。

目前尚未知该能产生气体的固体物为何能达到所要求的效果，但最重要是存在这种效果。早期的研究工作表明，使用能产生氧气的固体物得到最佳结果，最好是一种金属氧化物、硝酸盐、过氧化物、高锰酸盐或高氯酸盐，特别是碱金属或碱土金属的盐或氧化物或过氧化物。在本发明者所得结果中，过氧化钡、硝酸钡、高锰酸钾、高氯酸钾都支持上述的看法，并已证实能得十分满意的结果。然而也还示出，某些不产生氧气的固体物如← 叠氮化钠（能释出氮气）也是适用的。

所述能产生气体的固体的颗粒度可以在广范围内变化，但其上限一般限于其向管内壁沉积的工艺，所以一般要小于60微米。对于所述二次高爆炸物而言，适用的粒度约为10-40微米，即一般用于常规低能量信管的粒度。

所述二次高爆炸物是指分子爆炸物，它们一般需要一次充电而使之引爆，典型实例为PETN（五赤藓醇四硝酸酯）、RDX（环三亚甲基三特屈儿）、HMX（环四亚甲基四硝胺）、特屈儿、TNT（三硝基甲苯）、二硝基乙基脲、或它们的混合物。应指出，这些爆炸物或者是氧平衡的，或者至少不是严重缺氧的。

一般，在冲击管中的VOD为低于1800米/秒，优选为低于1600米/秒。在管中该体系中有明显量的金属或似金属并且与空气或释出的氧气共存在，不适于在可燃气氛中应用，这不仅由于要产生多量热能，还因为会产生和形成高温、高热容量的烧结的团聚体。最好是完全不含反应性金属或似金属（如铝或Si或Sb）。

虽然该二次高爆炸物对产气体固体物的摩尔比率可在较宽范围内变化，但一般应在约9∶2至约1∶3范围内。在后文实施例中使用3∶2的比率。

该反应性涂层的芯载量也是可变的，其低限约为15毫克/米，以达合格和可靠的冲击波传播，其高限约为40毫克/米，以防止管子破裂。

该反应性涂层必须能沿该信管的全长度进行传播，并应充分粘附于其内表面，从而避免在搬运中形成长的间断部位。可参见上述的US和GB专利，其中有不同方法来使该反应性涂层粘附，该管的制造，以及使反应性涂层置于该管内。

后文中举出的低能量信管按英国当局规定的电引爆器许可试验方法进行评价，这是内容最接近的相关参比标准。

对于可由爆炸物点燃一种可燃气氛如煤粉尘或甲烷/空气的实际条件而言，很难确立具任何确定度的实际条件，并且评价一种准备用于煤矿的爆炸物或引爆物的安全性要通过一系列巷道试验。英国巷道试验的详细内容载于Health    and    Safety    Executive，Buxton出版的“Testing    Memoranda”。

将以下实施例中的信管送入该试验巷道的管状接受器中，使得管的主长度作为一对电引线，并且使管的被插入长度的开口端作为一个电引爆器。该管的端部开向巷道的易着火气氛，并使打开的管端位于要置放电引爆器的基极电荷那一点。对于未连接引爆器的开口管的试验是“最劣情况”试验，就好象该管被从该引爆器拉开，或沿其长度炸开那样。

由下列实施例描述本发明，但这些实例仅供阐明之用。

实例1

按本技术领域公知方式，将重量比率为3∶2的HMX（粒度约10-40微米）和BaO₂（粒度小于60微米）的混合物加到Surlyn（DuPont商标）制的内径1.5毫米管的内表面上。每1米线距的芯载量为约30毫克（但在这些实例中此值可在15至40毫克/米之间变化），管长度一般为约5米。

在100次成功引爆中，没有一次使该易着火气氛被点燃。

实例2至9

使用表1所示的各种材料进行这些实施例。该表中汇总了引爆的结果。管内装载混合粉末炸药或是用预成形的管子吸入法，或是在熔融挤出和固化制管时加入。

表1

低能量信管组合物    组成比率    引爆次数    点燃次数    点燃率，%

HMX/BaO₂3∶2 4 0 0

HMX/KClO₄3∶2 23 0 0

HMX/NaN₃3∶2 19 0 0＊

HMX/KMnO₄3∶2 15 1 7

HMX/Ba（NO₃）₂3∶2 16 1 6

Si/BaO^＊＊ ₂1∶3 12 6 50

HMX＊＊    -    12    4    33

铝，燃料和HMX＊＊    6∶94    数次    -    ＞50

＊VOD＝1650米/秒

＊＊对比实施例，其中使用金属/似金属燃料和（或）没有产生气体物质。

实施例1至5：VOD＜1800米/秒

上列结果表明，向所述二次高爆炸物中加入产生气体的具有低或中等分解温度（于1大气压，＜1000℃）的固体物料（一般是金属氧化物和叠氮化物），且在不存在金属/似金属燃料情况下，使所成信管的易着火性下降。

可以明了到，虽然各实施例所用是按英国当局的许可试验，但本发明并非局限于符合某一特定的非易着火性标准，而是普遍地提供一种低能量信管，其在可燃或易着火气氛中使用时要比先有技术所用者更为安全。

还应指出，本发明适用于可使用一般冲击波信管或低能量信管的大多数场合，本发明的突出优点就是改进的静态阻力和更低的易着火性。

Claims (7)

1、一种低能量信管，该信管包括一条管子，该管子的内壁上具有供冲击波沿该管传播的一种反应性组合物涂层，其特征是，

该反应性涂层实质上不含金属或似金属燃料，而包含一种颗粒状二次高爆炸物以及与之混合的一种能产生气体的非爆炸物固体颗粒，后一种颗粒是在温度低于1000℃和1大气压条件下可以热分解的物质。

2、按权利要求1的低能量信管，其特征中所述能产生气体的固体物可释出氧气或氮气。

3、按权利要求2的低能量信管，其特征中所述能产生氧气的固体物是一种金属氧化物、金属硝酸盐、金属过氧化物、金属高锰酸盐或金属高氯酸盐，所述能产生氮气的固体物是一种金属叠氮化物。

4、按权利要求3的低能量信管，其特征中所述能产生气体的固体物的金属是一种碱金属或碱土金属。

5、按权利要求4的低能量信管，其特征中所述能产生气体的固体物是过氧化钡、硝酸钡、高锰酸钾、高氯酸钾、或叠氮化钠。

6、按权利要求1至5中任一项的低能量信管，其特征中所述二次高爆炸物对能产生气体的固体物的比率是9∶2至1∶3。

7、一种低能量信管的制造方法，该方法包括：

（1）提供一种能产生气体的非爆炸物固体颗粒，该颗粒在低于1000℃和1大气压条件下可以热分解，并且与一种颗粒状二次高爆炸物混合到一起;

（2）将该混合物涂到塑料管子的内壁上而成为涂层，从而成为使用于可燃或易起火气氛中的安全信管。