DE68912066T2

DE68912066T2 - Initialelement für primärsprengstofffreie Detonatoren.

Info

Publication number: DE68912066T2
Application number: DE68912066T
Authority: DE
Inventors: Vidon Lindqvist; Lars-Gunnar Lofgren; Tord Olsson
Original assignee: CHINA MET IMP EXP SHOUGANG; Safety & Env Prot Res Inst; Nitro Nobel AB
Current assignee: CHINA MET IMP EXP SHOUGANG; Safety & Env Prot Res Inst; Nitro Nobel AB
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: EP0365503B1; BR8905249A; SE462092B; CN1023511C; NO170799C; FI100528B; KR0124936B1; EP0365503A1; CZ587989A3; CA1335040C; SE8803683D0; US5385098A; RU2071590C1; ATE99660T1; SK587989A3; ES2047709T3; NO894120L; FI894904A0; SE8803683L; KR900006262A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Initialelement zur Verwendung in Detonatoren vom nichtprimären Sprengstofftyp, wobei das Element einen Einschluß mit Sekundärsprengstoff umfaßt und wobei das Element ein erstes Ende hat, welches ausgelegt ist zur Zündung des sekundären Sprengstoffs durch eine Zündeinrichtung, ein zweites Ende hat, welches ausgelegt ist zum Abgeben eines Detonationsimpulses, und einen mittleren Abschnitt hat, in welchem der Sekundärsprengstoff bei Zündung einen Deflagrations- zu Detonationsübergang erfahren kann.
Detonatoren können als Sprengstoffvorrichtungen an sich verwendet werden, werden jedoch generell verwendet, um andere Sprengstoffe zu initialisieren. In allgemeiner Hinsicht haben sie ein Eingangsende für ein Triggersignal, gewöhnlich eine elektrische Spannung oder die Wärme und der Stoß von einer Sicherung, und ein Ausgangsende, welches gemeinsam bzw. gewöhnlich eine Basisladung von Sekundärsprengstoff enthält. Zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsende ist eine Einrichtung vorgesehen zum Sichern bzw. Festlegen einer Transformation des Eingangssignals in eine Detonation der Basisladung. Bei Zivildetonatoren wird dies generell erzielt durch die Anwesenheit einer kleinen Menge von Primärsprengstoff benachbart der Basisladung, wobei der Primärsprengstoff schnell und verläßlich detoniert, wenn er Wärme oder einem Stoß ausgesetzt ist. Andererseits verlangt die hohe Empfindlichkeit von Primärsprengstoffen nach schwerwiegenden bzw. ernsthaften Sicherheitsvorkehrungen bei der Detonatorherstellung und -verwendung. Primärsprengstoffe können nicht gesammelt bzw. in größeren Einheiten transportiert werden, sondern sind lokal bei einer jeweiligen Detonatorfabrik herzustellen. Zusätzlich zu den relativ hohen Herstellungskosten in kleinen Einheiten ziehen die meisten Primärsprengstoffe das Handhaben- von giftigen oder gefährlichen Substanzen nach sich. Innerhalb der Fabrik muß der Sprengstoff in kleinen Einheiten behandelt und transportiert werden und eine abschließende Dosierung und Druckausübung ist durchzuführen durch fernbetriebene Vorrichtungen hintern Schutzschildern bzw. -schirmen. In dem Detonatorprodukt ist das Vorliegen von Primärsprengstoff eine potentielle Ursache von einer unbeabsichtigten Detonation während des Transports und der Verwendung. Jegliche Beschädigung, Schlag, Wärme oder Reibung an dem Ort des Primärsprengstoffs kann den Detonator auslösen bzw. triggern. Der Primärsprengstoff kann auch den Stoß von einer Nachbardetonation aufnehmen und eine Massendetonation in nahe bzw. eng angeordneten Detonatoren hervorrufen. Aus diesen Gründen gelten für Detonatortransporte strenge Regierungsverordnungen. Die Handhabung vor Ort ist ähnlichen Beschränkungen ausgesetzt. Es wurden Anstrengungen unternommen, die Priinärsprengstoffe durch die viel weniger gefährlichen Sekundärsprengstoffe zu ersetzen, die z.B. in den Basisladungen verwendet werden. Ein nichtprimärer Detonator sollte einfacher herzustellen, den freien Transport einschließlich des Transportes in Flugzeugen gestatten und Verwendungsbeschränkungen reduzieren, z.B. gleichzeitige Bohr- und Füllvorgänge gestatten.
Zündvorrichtungen vom Typ des explodierenden Drahtes oder der explodierenden Folie z.B. gemäß der französischen Patentspezifikation 2 242 899, sind in der Lage, einen Stoß von hinreichender Festigkeit zu erzeugen, um direkt eine Detonation in Sekundärsprengstoffen zu induzieren, wenn hohen momentanen elektrischen Strömen ausgesetzt. Sie sind normalerweise bei Zivilanwendungen nicht geeignet, da sie teuer sind und große bzw. komplizierte Sprengmaschinen erforderlich sind und da sie mit gewöhnlichen pyrotechnischen Verzögerungseinrichtungen inkompatibel sind.
Ein weiterer Typ von nichtprimären Sprengstoffdetonatoren, wie dargestellt durch die US-Patentspezifikationen 3 978 791, 4 144 814 und 4 239 004, schlägt die Verwendung eines initialisierten und deflagrierenden Sekundärsprengstoffes zur Beschleunigung einer Stoßscheibe ("Impactor Disk") vor, um auf einem sekundären Akzeptorsprengstoff mit hinreichender Geschwindigkeit aufzutreffen, um den Akzeptorsprengstoff zu detonieren. Um den involvierten Kräften zu widerstehen, sind die Gestaltungen groß und mechanisch kompliziert und nicht vollständig verläßlich.
Ein weiterer Typ von nichtprimären Sprengstoffdetonatoren, wie dargestellt durch die US-Patentspezifikation 3 212 439, verwendet die Fähigkeit von gezündeten und deflagrierenden Sekundärsprengstoffen, spontan eine Formdef lagration in eine Detonation zu übertragen, und zwar unter geeigneten Bedingungen. Diese Bedingungen umfassen normalerweise den schweren bzw. starken Einschluß von relativ großen Mengen des Sprengstoffs, was zu Kosten und Gewicht beiträgt, verglichen mit gewöhnlichen Primärsprengstoffdetonatoren.
Im weitesten Sinne ist die erfolgreiche Kommerzialisierung dieser bekannten Arten von nichtprimären Sprengstoffdetonatoren durch zumindest zwei Umstände begrenzt worden. Der erste ist die Anforderung an eine komplexe Gestaltung oder einen schweren Einschluß bzw. Begrenzung, was zu sowohl Material- als auch Herstellungskosten beiträgt, wenn reguläre Herstellungsausrüstung nicht verwendet werden kann. Eine Größe außerhalb des Standards stellt zusätzliche Kosten auch für den Benutzer dar. Zum zweiten, während es möglich ist, einige Funktionen mit verschiedenen nichtprimären Detonatorgestaltungen zu erhalten, ist es sehr schwierig, die sehr hohe Anfangsverläßlichkeit von primären Sprengstoffdetonatoren zu erreichen. Solch eine hohe Verläßlichkeit wird von Kunden verlangt, um die gefährliche Aufgabe der Behandlung einer nichtdetonierten Bohrlochladung zu vermeiden.
Verbesserungen der obigen Aspekte erfüllen teilweise gegensätzliche Anforderungen. Ein verminderter Einschluß bzw. verminderte Begrenzung kann auch die Funktionsverläßlichkeit vermindern oder zumindest betriebsmäßige Toleranzen beschränken, was zu Herstellungszurückweisungen und Steuerkosten führt. Eine einfache und kleine Gestaltung des Detonatorteiles, wo die Deflagration zur Detonation stattfindet, kann eine ausgefeiltere Zündeinrichtung erfordern, um eine schnelle und reproduzierbare Deflagration einzurichten.
Die US-Patentspezifikation 4 727 808 offenbart eine neue Art von nichtprimären Sprengstoffdetonator, und zwar auf der Grundlage eines Deflagrations- zu Detonationsüberganges eines sekundären Sprengstoffs. Die beschriebene Gestaltung kann gezündet werden durch die meisten Arten von herkömmlichen Zündeinrichtungen, kann mittels herkömmlicher Detonatorkappenausrüstung hergestellt werden, kann in normalen Detonatormänteln bzw. -hüllen untergebracht werden und kann verläßlich mit nur einem kleinen Einschluß der sekundären Sprengstoffladung detoniert werden. Die Anfangsverläßlichkeit kann weiter verbessert werden, insbesondere jedoch bei extremen Bedingungen.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Initialelement für einen nichtprimären Sprengstoffdetonator bzw. einen primärsprungstofffreien Detonator anzugeben, der die Nachteile von bislang verwendeten Vorrichtungen überwindet. Insbesondere besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein solches Element mit hoher Verläßlichkeit in dem Deflagrationszu Detonationsübergang zu schaffen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine hohe Verläßlichkeit bzw. Zuverlässigkeit bei extremen Bedingungen zu erreichen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine schnelle und verläßliche Deflagration in dem Sekundärsprengstoff des Elementes festzulegen bzw. zu sichern, wenn eine einfache, hauptsächlich wärmeerzeugende herkömmliche Zündeinrichtung verwendet wird. Eine weiter Aufgabe besteht darin, eine Deflagration und Detonation in einer relativ kleinen Menge von Sekundärsprengstoff einzurichten. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Initialelement von kleiner Größe und unkomplizierter Gestaltung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist es, die Herstellung des Elementes und eines Detonators mit dem Element bei geringen Kosten unter Verwendung herkömmlicher Ausrüstung für Primärsprengstoffdetonatoren zu ermöglichen.
Diese Aufgaben werden durch die Eigenschaften erreicht, die in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt sind.
Durch Verwenden eines mit einem Verbrennungskatalysator modifizierten porösen Sekundärsprengstoffs in dem Element kann die Reaktionsgeschwindigkeit selektiv bei wichtigen Teilen des Reaktionsprozesses erhöht werden. Generell wird von Verbrennungskatalysatoren angenommen, daß sie ihren betontesten Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit bei geringen Drücken haben, wo ein Gasphasentransport von Reaktanzen geschwindigkeits- bzw. ratenbestimmend sind für die Gesamtreaktionsgeschwindigkeit. Für die vorliegenden Zwecke wird diese Eigenschaft ausgenutzt, um die kritische erste Periode der Reaktionsbeschleunigung bis zu Deflagration- oder nahe Detonationsgeschwindigkeiten zu begrenzen. Wenn diese Periode zu ausgedehnt ist, können die involvierten Druckkräfte die Detonatorstrukturen vor dem Reaktionsereignis zerbersten und den weiteren Fortgang anhalten. Die durch die vorliegenden Vorschläge erhaltene verkürzte Periode kann ausgenutzt werden, um die Einschlußgröße zu vermindern, die physikalische Länge und Breite der Sekundärsprengstoffsäule zu begrenzen, größere Öffnungen in dem Einschluß zu erlauben, z.B., um die Zündung zu erleichtern, oder um die Verläßlichkeit und Redundanz generell zu verbessern. Der Verbrennungskatalysatorzusatz wirkt auch, um die Reaktionstemperaturabhängigkeit abzuflachen, was zu einem bemerkenswert verbreiterten Bereich von betreibbaren Temperaturzuständen für den Detonator führt. Der Zusatz wirkt, um den minimalen Druckpegel zu vermindern, bei dem ein stabiles lineares Brennen in dem Sekundärbrennstoff erhalten werden kann, welcher andererseits nicht atmosphärischen Druck erreichen kann. Dies vermindert die Anforderungen zur Druckerzeugung in der Zündeinrichtung und Verzögerungseinrichtungen und rein wärmeerzeugende Komponenten können verwendet werden. Eine volle Funktion kann auch in Situationen erwartet werden, wo Detonatorschaden und Gasleckage hervorgerufen worden sind durch die Zündeinrichtung selbst. Zusätzlich ist beobachtet worden, daß Katalysatoren die Speicherstabilität und Leitfähigkeitseigenschaften in der Sekundärsprengstoffladung verbessern.
Durch Verwenden eines in die Form von Partikeln von granulierten Sprengstoffkristallen modifizierten Sekundärsprengstoffes in dem Element können bemerkenswerte Verbesserungen in den Ladungszündeigenschaften erreicht werden. Die granulierten Partikel bzw. Teilchen bieten der Zündeinrichtung eine Mikrostruktur mit vielen Facetten mit einer wesentlichen spezifischen Fläche, was eine schnelle Zündung unterstützt ohne die Notwendigkeit einer andauernden Wärmeerzeugung durch die Zündeinrichtung. Die granulierte Materialporosität erleichtert eine laterale Ausbreitung des Initialzündpunktes in eine stabile flache konvektive Front. Diese Eigenschaften dienen dazu, verlängerte und variable zündende Stufen zu eliminieren, was andererseits sowohl die Detonatorzeitpräzision als auch die Detonatorintegrität beeinflussen kann, wie oben beschrieben. Bei der Herstellung erleichtern die frei fließenden Eigenschaften des granulierten Materials die Dosierung und das Pressen und seine Komprimierbarkeit stützt die Ausbildung von bevorzugten Dichtegradienten, die progressiv von dem Initialende und weiter ansteigen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein erster Teil des Sekundärsprengstoffs zu Zündzwecken optimiert und ist aus granulierten Material zusammengestellt, während ein zweiter Teil für hohe Reaktionsgeschwindigkeiten optimiert ist und aus feinem kristallinen Material zusammengestellt ist, wobei die letztere Struktur höhere Dichten, steile Gradienten und bessere Ladungsintegrität unterstützt. Die gesamten Adaptionen bzw. Auslegungen, die vorgeschlagen sind, ergeben bemerkenswerte Verbesserungen in der Verläßlichkeitsfunktion und können als solche oder kombiniert mit einem Verbrennungskatalysator verwendet werden, wie beschrieben.
Weitere Aufgaben und Vorteile werden aus detaillierten Beschreibung der Erfindung nachstehend ersichtlich.
Die hier diskutierten Prinzipien können verwendet werden, wann immer es wünschenswert ist, das Reaktionsmuster für Sekundärsprengstoffe auf die offenbarten Weisen zu beeinflussen, z.B. in den verschiedenen Detonatorgestaltungen, die anfänglich beschrieben sind. Es ist jedoch von Vorzug, die Prinzipien in Verbindung mit dem bestimmten Typ von nichtprimären Sprengstoffdetonatoren einzusetzen, und zwar unter Stützung auf Deflagrations- zu Detonationsübergangs-(DDT)Mechanismen, welche auf der Fähigkeit eines deflagrierenden Sekundärsprengstoffes basieren bzw. liegen, unter geeigneten Zuständen spontan einen Übergang in eine Detonation zu erfahren. Die Erfindung wird hauptsächlich in Verbindung mit Elementen beschrieben, die diesen Typ von Mechanismus verwenden.
Der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärsprengstoff ist gut bekannt und wird im Stand der Technik weit eingesetzt. Zu praktischen Zwecken kann ein Primärsprengstoff als eine explosive Substanz definiert werden, die in der Lage ist, eine volle Detonation zu entwickeln, wenn er mit einer Flamme oder einer leitenden Heizung bzw. Erwärmung innerhalb eines Volumens von wenigen Kubikmillimetern der Substanz stimuliert wird, und zwar selbst ohne jeden Einschluß hiervon. Ein Sekundärsprengstoff kann unter ähnlichen Bedingungen nicht detoniert werden. Generell kann ein Sekundärsprengstoff, wenn er durch eine Flamme oder durch eine leitende Erwärmung gezündet wird, nur detoniert werden, wenn er in sehr viel größeren Mengen oder innerhalb eines schweren bzw. starken Einschlusses vorliegt, wie einem schwerwandigen Metallbehälter, oder indem er einem mechanischen Stoß zwischen zwei harten Metallflächen ausgesetzt wird. Beispiele von Primärsprengstoffen sind Quecksilberfulminat, Bleistyphnat, Bleiazid und Diazodinitrophenol oder Mischungen von zwei oder mehr von diesen und/oder anderen ähnlichen Substanzen. Repräsentative Beispiele von Sekundärsprengstoffen sind Pentaerythrit-Tetranitrat (PETN), Zyklotrimethylentrinitramin (RDX), Zyklotetramethylentetranitramin (HMX), Trinitrophenylmethylnitramin (Tetryl) und Trinitrotoluen (TNT) oder Mischungen von zwei oder mehr von diesen und/oder anderen ähnlichen Substanzen.
Für die vorliegenden Zwecke kann jeder der oben erwähnten Sekundärsprengstoffe verwendet werden, obwohl es von Vorzug ist, einfache gezündete und detonierte Sekundärsprengstoffe auszuwählen, insbesondere RDX und PETN oder Mischungen hiervon. Unterschiedliche Initialelementteile können unterschiedliche Sekundärsprengstoffe enthalten. Wenn das Element deutlich bzw. breit in einen Deflagrationsabschnitt und einen Detonationsabschnitt unterteilt wird, mit der Vorkehrung, daß der exakte Ort des Übergangspunktes variieren kann und daß die Abschnittunterteilung nicht irgendeiner physikalischen Struktur in dem Element entsprechen muß, ist es von Vorzug, die leichter gezündeten und detonierten Sprengstoffe zumindest in dem Deflagrationsabschnitt zu verwenden, während der Sprengstoff in dem Detonationsabschnitt freier ausgewählt werden kann.
Zusätzlich zu den spezifischen Zusätzen, die erfindungsgemäß vorgenommen werden, können normale Zusätze enthalten sein, wie Kaliumperchlorat oder Metalle wie Aluminium, Mangan oder Zirkoniumpulver zur Modifikation von Empfindlichkeit und Reaktionseigenschaften.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt in dem Element einen Sekundärsprengstoff, der mit einem Verbrennungskatalysator modifiziert ist. Ein Hauptzweck des Zusatzes besteht darin, die Reaktionsrate bzw. -geschwindigkeit bei niedrigen Drücken zu beeinflussen, z.B. bis zu etwa 200 Bar, besser bis zu etwa 500 Bar oder selbst bis zu etwa 1000 Bar. Bei diesen Druckbereichen wird die Reaktionsgeschwindigkeit annähernd durch die Gleichung von Vieille modelliert, r = ApN, wobei r die Brenngeschwindigkeit senkrecht zu der brennenden Fläche, p der Druck, N der Druckexponent und A eine Geschwindigkeitskonstante sind.
Ein gewünschter Einfluß des Druckbereiches ist eine genereller Anstieg in der Reaktionsgeschwindigkeit, ausgedrückt als ein Anstieg in der Geschwindigkeitskonstante (A) z.B. mit zumindest 10 %, besser mit zumindest 50 % und vorzugsweise mit zumindest 100 %, und zwar, um eine schnelle Ausbildung einer stabilen linearen Brennfront bzw. Verbrennungsfront zu erleichtern. Es ist geeignet, daß die Geschwindigkeitskonstante hinreichend hoch ist für die Zusammensetzung, um ein stabiles lineares Verbrennen bei einem konstanten atmosphärischen Druck beizubhalten. Ein weiterer gewünschter Einfluß ist eine hohe Druckabhängigkeit, um eine Reaktionsgeschwindigkeitslawine mit zunehmendem Druck in dem Einschluß zu haben, und zwar zur schnellen Beschleunigung der Initialreaktion. Zu diesem Zweck sollte der Druckexponent (N) gemessen als eine lineare Annäherung in dem betrachteten Druckbereich deutlich über 0, besser über 1 und vorzugsweise über 1,5 liegen. Anders ausgedrückt ist es geeignet, daß der Katalysatorzusatz den Druckexponenten für den Sekundärsprengstoff ohne Katalysator nicht absenkt und vorzugsweise den Exponenten um zumindest 10 % oder besser um zumindest 50 % und vorzugsweise um zumindest 100 % erhöht. Ein weiterer gewünschter Einfluß ist eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit bei niedrigen Temperaturen und vorzugsweise eine generell verminderte Temperaturabhängigkeit für die Reaktionsgeschwindigkeit, und zwar um eine verläßliche und reproduzierbare Funktion bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen zu erhalten. Die Temperaturabhängigkeit, ausgedrückt zu dA/dT, wobei A die Geschwindigkeitskonstante und T die Temperatur ist, kann vermindert werden um zumindest 10 %, besser um zumindest 50 % und vorzugsweise vermindert werden um zumindest 100 %, wenn der Katalysator hinzugefügt wird.
Es können viele Verbindungen verwendet werden, um die oben erwähnten Ergebnisse zu erreichen, und die Erfindung ist nicht auf irgendeine bestimmte Verbindung oder Kombination von Verbindungen beschränkt. Ein generelles Verfahren zum Überprüfen der Eignung eines Katalysators für die vorliegenden Zwecke besteht darin, die Konstanten A und N in der Vieille-Gleichung für den Sekundärsprengstoff zu bestimmen, und zwar mit bzw. ohne den Katalysatorzusatz, und die erhaltene Verbesserung zu beobachten. Eine Standardmeßtechnik besteht darin, die in Untersuchung befindliche Verbindung in einem geschlossenen, unter Druck stehenden Gefäß eines Volumens zu brennen, welches groß genug ist, einen ziemlich konstanten Druck während der Reaktion zu ergeben.
Die Reaktionszeit wird gemessen und ergibt die Reaktionsgeschwindigkeit bei jenem Druck. Das Aufzeichnen verschiedener Reaktionsgeschwindigkeiten gegen ihre jeweiligen Drücke in einem logarithmischen Diagramm wird einen Wert für die Konstante A bei Standarddruck und einen Wert für die Konstante N auf der Basis einer Neigung der Kurve von Geschwindigkeit zu Druck ergeben, und zwar in diesem Fall angenähert auf eine gerade Linie. Die Temperaturabhängigkeit kann bestimmt werden durch Wiederholen dieser Messungen bei einigen unterschiedlichen Anfangstemperaturen für die Zusammensetzungen. Durch das ausgeführte Verfahren können jegliche Katalysatorkandidaten auf geeignete Eigenschaften hinsichtlich der gegebenen Richtlinien überprüft werden.
Katalysatorkandidaten werden in dem Stand der Technik von Treibmitteln offenbart, wo ein Anstieg von Reaktionsgeschwindigkeit häufig ein teilweises, jedoch nicht vorherrschendes Ziel ist. Die US-Spezifikation 3 033 718, die hier durch Bezugnahme enthalten ist, und reichlich darauffolgende Patente offenbaren Treibmittelkatalysatorzusammensetzungen, die verwendet werden können wie beschrieben, oder nach einer Trennung bzw. Siebung hinsichtlich der vorstehend gegebenen Betrachtungen. Ungleich Treibmitteln ist eine unbegrenzte Beschleunigung von Reaktionsgeschwindigkeiten bzw. -raten ein Vorteil bei Sprengstoffen für die vorliegenden Zwecke und hohe Werte für die Konstanten A und N, die erwähnt sind, und Porositäten für freiliegende große Brennflächen sind typische Adaptionen in dem vorliegenden Zusammenhang.
Katalysatorbeispiele sind Kohlenstoff, Kryolithe, Verbindungen von Metallen wie Aluminium oder Mangan oder vorzugsweise Schwermetalle, wie Eisen, Kobalt, Nickel, Quecksilber, Silber, Zink oder insbesondere Blei, Chrom und Kupfer. Organische Verbindungen der Metalle sind bevorzugt. Die Verbindungen beeinflussen generell das Reaktionsmuster auf mehr als eine Weise, als ein nicht begrenzender Vorschlag kann jedoch gesagt werden, daß Kohlenstoffpulver den Wert der Konstante A erhöht, daß Kryolithe die Temperaturabhängigkeit vermindern und Metallkomponenten die Konstanten A oder N beeinflussen können. Katalysatormischungen sind für kombinierte Ergebnisse bevorzugt.
Die gewünschte innige Mischung von Katalysatoren und Sprengstoffen kann erhalten werden durch Behandeln von Sprengstoffkristallen mit einer Katalysatorlösung oder Suspension, wird jedoch vorzugsweise durchgeführt durch Trockenmischen der Komponente, wobei beide geeignet fein gemahlen sind, wie es für granuliertes Material beschrieben wird. Die Katalysatormenge kann üblicherweise gering gehalten werden, so etwa zwischen 0,1 und 10 Gew.% der Mischung oder vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Gew.%.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfinderischen Elementes beinhaltet Sekundärsprengstoff, welcher in eine partikuläre bzw. partikelförmige granulierte Form modifiziert ist. Die Körnchen sind gebildet aus einer Vielzahl von Primärpartikeln, die in Klustern mit einer gewissen inhärenten Kohäsion und mechanischer Festigkeit zusammengehalten werden.
Die Primärpartikel des Sekundärsprenstoffs sollten eine fein gemahlene Partikelgröße haben, um der Gasphase bei der Zündung und frühen Deflagrationsstufen eine große spezifische Fläche zu bieten. Der Gewichtsdurchschnittswert der Partikelgröße bzw. die Gewichtsmittel-Partikelgröße sollte unterhalb 100 um sein, besser unterhalb 50 um und vorzugsweise selbst unter 20 um. Sehr kleine Partikel können zu zu kompakten Körnchen resultieren und Gewichtsdurchschnittswertgrößen über 0,1 iim sind bevorzugt und auch über 1 um, um Herstellungsproblemen zu vermindern. Jede Form der Primärpartikel bzw. -teilchen kann verwendet werden, obwohl einzelne Kristalle oder Anordnungen von nur wenigen Kristallen bevorzugt sind. Ein geeignetes Primärpartikelprodukt kann erhalten werden durch Mahlen von größeren Partikeln oder vorzugsweise durch Ausfällung aus einer Lösung, und zwar gemäß bekannter Übung, um ein Produkt von enger Größenverteilung aufzudecken bzw. zu erhalten.
Verschiedene Verfahren können verwendet werden, um die Primärpartikel in Kluster oder Körnchen der gewünschten Größe und Form anzuordnen bzw. zusammenzufügen. Die Primärpartikel können vollständig ohne ein Bindemittel haften, und zwar durch Ausbilden und Trocknen eines nassen Kuchens aus einer Suspension in einem Nicht-Lösungsmittel für die Partikel. Der Zusatz eines Bindemittels zu der Suspension verbessert die endgültige Kohärenz zwischen den Partikeln. Geeignete Bindemittel sind Polymere, löslich oder suspendierbar in dem Suspensionsmedium, wie Polyvinylacetat, Polymetacrylat oder Polyvinylalkohol. Der phlegmatisierende Einfluß des Bindemittels wird vermindert, wenn eine selbstexplodierende oder selbstreagierende Verbindung wie ein Polyvinylnitrat oder Nitrozylulose als Bindemittel ausgewählt wird. Das Bindemittel wird geeignet gelöst in ein Nichtlösungsmittel für den Sekundärsprengstoff wie Ethylacetat hinzugegeben. Die Bindemittelmenge sollte niedrig gehalten werden, um die Fähigkeit zu halten, die Körnchen durch Kräfte aufzuschließen bzw. zu zerkleinern und zu verdichten, die in darauffolgenden Herstellungsschritten aufgebracht werden. Eine geeignete Bindemittelmenge liegt zwischen 0,1 und 10 Gew.% des granulierten Produktes, vorzugsweise zwischen 1 und 5 %. Körnchengrößen und - form können beeinflußt werden durch sorgfältiges Mahlen eines trockenen Kuchens oder durch Zwängen durch ein Sieb, wobei das letztere Verfahren die Vorbereitung von länglichen Körnchen gestattet. Alternativerweise wird gleichzeitiges Trocknen und Bewegen sphärische Körnchen von gesteuerter Größe ausbilden. Körnchengewichtsmittelgrößen zwischen 10 und 2000 um und vorzugsweise zwischen 100 und 500 um sind geeignet. Unreduzierbare Elementzustände werden durch zu große Partikel veranlaßt und zu kleine Körnchen können zu nicht hinreichender Ladungsporosität führen.
Im Falle, daß optional Partikelzusätze, herkömmliche oder Katalysatoren, wie offenbart, in der Ladung vorliegen sollen, sind sie vorzugsweise für beste freie Oberflächenintimität in dem granulierten Material enthalten durch Ausbilden eines Teiles der Primärpartikelmasse, obwohl denkbare Möglichkeiten auch der getrennte Zusatz der Zusatzpartikel zu dem Ladungsbett oder ihr Einschluß in die Primärpartikel selbst sind.
Wie oben angedeutet, soll das beschriebene Sprengstoffmaterial in einem Initialelement mit einem Einschluß für den Sekundärsprengstoff enthalten sein, und zwar mit einem ersten Ende, welches ausgelegt ist zur Zündung des Sekundärsprengstoffess durch eine Zündeinrichtung, optional über verzögernde oder flammenführende pyrotechnische Kompositionen bzw. Verbindungen, einem zweiten Ende, welches ausgelegt ist zum Abgeben eines Detonationsimpulses, und einem mittleren Abschnitt, in welchem der Sekundärsprengstoff bei Zündung einen Deflagrations- zu Detonationsübergang erfahren kann. Eine bevorzugte generelle Anordnung des Elementes ist in der zuvor erwähnten US-Spezifikation 4 727 808 offenbart, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Das Element soll eine Zündladung enthalten, in welcher die Reaktionsgeschwindigkeit auf Detonations- oder nahe Detonationsgeschwindigkeiten beschleunigt wird. Diese Ladung soll modifizierten Sekundärsprengstoff enthalten, um die genannten Vorteile zu erreichen. Vorzugsweise soll der Initialladungsabschnitt benachbart dem ersten Ende des Elementes oder der Abschnitt, der der Zündung ausgesetzt ist, und wo niedrige Drücke vorherrschen, so etwa unterhalb 500 Bar, Materialien der Erfindung enthalten. Es ist weiter von Vorzug, daß der Restabschnitt der Initialladung oder des Abschnittes näher dem zweiten Ende des Elementes weniger oder keinen modifizierten Sekundärsprengstoff enthält und vorzugsweise kristallines Material enthält oder hieraus besteht, und zwar aus Gründen, die zuvor ausgeführt sind. Geeignete kristalline Materialien können dieselben Größencharakteristika haben, wie sie für granuliertes Material diskutiert sind. Es ist weiterhin von Vorzug, daß dieser Abschnitt einen niedrigen und vorzugsweise keinen Gehalt von Verbrennungskatalysatoren hat. Das Sprengstoffgewichtsverhältnis in den zwei Abschnitten ist geeignet in dem Bereich zwischen 1 : 5 und 5 : 1, vorzugsweise zwischen 1 : 2 und 2 : 1.
Die Gesamtdruckdichte für die Initialladung ist geeignet in dem Bereich zwischen 50 und 90 % der Kristalldichte für den verwendeten Sprengstoff und vorzugsweise zwischen 60 und 80 % der Dichte. Vorteilhafterweise hat die Initialladung einen Gradienten von ansteigender Druckdichte von dem ersten Ende und weiter. Vorzugsweise ist der Gradient nicht linear und hat beschleunigenden Zuwachs mit der Ladungslänge. Die Dichte in dem Ende niedriger Dichte kann zwischen 10 und 50 %, vorzugsweise zwischen 20 und 40 % der Kristalldichte sein und in dem Ende höherer Dichte zwischen 60 und 100 %, vorzugsweise zwischen 70 und 95 %. Das gewünschte Dichteprofil kann erhalten werden durch inkrementales Drücken bzw. Pressen der Ladung. Vorzugsweise wird die gesamte Initialladung jedoch in einem im wesentlichen in einem Schritt ausgeführten Druckbetrieb ausgebildet, was zu einem zunehmenden bzw. ansteigenden Dichtegradienten führen wird, wenn die Druckkraft in der umgekehrten Richtung aufgebracht wird. Welches Verfahren auch immer verwendet wird, das granulierte vorgeschlagene Material wird die Ausbildung eines Ladungsendes niedriger Dichte hoher Porosität und progressiv höheren Dichten bei Verdichtung und teilweiser Aufspaltung der Teilchen unterstützen. In dem Ende hoher Dichte werden die besten Eigenschaften und steilsten Gradienten erzielt durch den bevorzugten Einfluß von kristallinem Material in der Ladung.
Eine Initialladung von hinreichender Länge und konfiguriert, wie beschrieben, wird gestatten, daß der Sekundärsprengstoff den Übergang von Deflagration zu Detonation vervollständigt und das Element einen Detonationsimpuls abgibt. Das Ende hoher Dichte der Initialladung kann mit dem zuvor erwähnten zweiten Ende des Elementes zusammenfallen. Ein generell kleineres Element von verbesserter Verläßlichkeitsfunktion wird erhalten, wenn, gemäß bevorzugter Praxis der zuvor erwähnten US-Referenz, eine Zwischenladung zwischen der Initialladung und dem zweiten Ende angeordnet wird, oder nach der Initialladung in dem Sprengstoffmaterialzug bzw. der Sprengstoffmaterialfolge. Ein Druckdichteabfall, wenn in Richtung der Reaktion gesehen, soll in der Grenze zwischen der Initialladung und der mittleren Ladung vorliegen und vorzugsweise hat die mittlere Ladung eine niedrigere Gesamtdichte verglichen mit der mittleren Dichte der Initialladung. Die mittlere bzw. Durchschnittsdichte für die mittlere bzw. Zwischenladung kann in dem Bereich zwischen 30 und 80 % der Kristalldichte für den verwendeten Sprengstoff und vorzugsweise zwischen 40 und 75 % der Dichte liegen. Wie in der Initialladung ist in der mittleren Ladung vorzugsweise ein Gradient von ansteigender Druckdichte in Richtung auf das Ausgangsende vorliegend. Inkrementales Drücken bzw. Pressen kann verwendet werden, um die Dichte zu steuern, ein Ein-Schrittverfahren erleichtert jedoch die Herstellung und liefert homogene Gradienten, wobei die bevorzugte Prozedur darin besteht, ein offenendiges Element mit bereits vorliegender Initialladung in ein Bett von Sekundärsprengstoff für die mittlere Ladung zu zwingen. Dieser Sprengstoff enthält vorzugsweise oder besteht vorzugsweise aus kristallinem Material, wie beschrieben, um die Ausbildung des gewünschten Dichteprofiles zu unterstützen und da hier angenommen wird, daß die Reaktionsgeschwindigkeiten zu hoch sind, um von dem Einfluß von Verbrennungskatalystoren oder granuliertem Material einen Vorteil zu ziehen.
Wieder gemäß der zuvor erwähnten Referenz ist in der Grenze zwischen Initial- und Zwischenladung vorzugsweise eine dünne Wand vorhanden zum Zurückhalten der Ladungen und zum Unterstützen eines deutlichen Detonationsüberganges. Die Wand ist geeignet aus Metall und weniger als 1 mm und selbst weniger als 0,5 mm dick und kann eine Öffnung oder eine Ausnehmung für eine Öffnung aufweisen, um die Penetration bzw. Durchdringung zu erleichtern. Die Wand kann einstückig mit dem Element selbst sein, ist jedoch vorzugsweise eine getrennte Pfanne oder Scheibe, welche bezüglich des Elementes innen leicht zu groß gewählt ist, um ihre Sicherung bzw. Rückhaltung unter allen Betriebszuständen zu gewährleisten, und ist vorzugsweise eingeführt in Verbindung mit dem Initialladungs-Druckbetrieb.
Der Haupteinschluß des Elementes soll zumindest die Initialladung und vorzugsweise auch die Zwischenladung umfassen, wenn diese vorliegt. Der Einschluß kann ein im wesentlichen zylindrisches Rohr aus starkem Material wie Stahl, Messing oder vielleicht Aluminium mit einer Wanddicke unterhalb 2 mm oder selbst unterhalb 1 mm sein. Der Durchmesser sollte kleiner sein als 15 mm oder kleiner als 10 mm und kann an die Größe eines Detonatormantels angepaßt sein.
Während das zweite Ende des Einschlusses einen gewissen zusätzlichen axialen Einschluß umfassen kann, werden solche Einschlüsse vorzugsweise als überflüssig weggelassen. Das erste Ende ist jedoch vorzugsweise mit einem axialen Einschluß zusätzlich zum radialen Einschluß versehen, um einen schnellen Druckaufbau in den kritischen ersten Stufen in der Reaktion zu unterstützen. Jede Struktur, die Reaktionsgasverluste begrenzen kann, ist zu diesem Zweck einsetzbar. Eine undurchlässige Schlackesäule aus pyrotechnischen Zusammensetzungen, insbesondere Verzögerungszusammensetzungen, kann diesem Zweck dienen. Verzögerungszusammensetzungselemente, wenn verwendet, haben vorzugsweise eine Reaktionspartnersäule, die enger ist als die Sekundärsprengstoffsäule der Initialladung. Optionale verzögernde, flammenführende oder andere Zusammensetzungen können innerhalb oder außerhalb der physikalischen Grenzen des Elementhaupteinschlusses angeordnet werden. Alternativerweise kann ein axialer Einschluß eine Wand enthalten, die getrennt sein kann von, vorzugsweise jedoch einstückig ist mit dem Haupteinschluß. Das erste Ende kann vollständig geschlossen sein. In diesem Fall müssen Anordnungen getroffen werden, eine Zündeinrichtung innerhalb des Einschlusses bzw. der Umschließung aufzunehmen bzw. zu enthalten, um eine Zündung über die geschlossene Wand durch z.B. Wärme oder eine Erschütterungseinrichtung zu gestatten oder um eine Ventil anzuordnen, welches nur eine Vorwärtssignalgebung und Gasstrom gestattet. Es ist von Vorzug, daß in dem ersten Endeinschluß ein Loch enthalten ist, um jedoch die Zündung mit einer gewöhnlichen Zündeinrichtung zu vereinfachen, ist der Druckverlust akzeptierbar, wenn die Prinzipien der Erfindung verwendet werden. Das Loch kann direkt bei dem ersten Elementende vorgesehen sein, und zwar benachbart zu der Initialladung, oder bei irgendeiner pyrotechnischen Einrichtung, die zwischen dem ersten Elementende und der Zündeinrichtung angeordnet ist.
Obwohl das Element als eine zylindrische Struktur beschrieben wird, ist offensichtlich, daß andere Einschlußformen von entsprechenden Festigkeitseigenschaften innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.
Die Zündeinrichtung, welche irgendwo vor dem ersten Elementende in der Reaktionsfolge vorgesehen ist, kann sehr frei gestaltet und ausgewählt werden, und zwar aus Gründen, die zuvor ausgeführt sind. Jeder herkömmliche Typ kann verwendet werden wie ein elektrischer Schmelzkopf, eine Sicherheitsschmelzeinrichtung, Zündkabel, Niedrigenergie-Zündkabel, eine Hohekanal-Niedrigener gie-Schmelzeinrichtung (z.B. NONEL ), explodierende Folien oder Filme, Laserimpulse, die über optische Fasern abgegeben werden, elektronische Einrichtungen etc. Bevorzugt sind die hauptsächlich wärmeerzeugenden Einrichtungen.
Das hier ausgeführte Element kann als eine unabhängige Sprengstoffvorrichtung für verschiedene Zwecke eingesetzt werden oder kann in Zündern, Detonatoren, Sprengkapseln etc. enthalten sein. Seine Hauptverwendung besteht jedoch in Zivildetonatoren, die typischerweise ein Hohlrohr mit einer Sekundärsprengstoff-Basisladung in einem Ende, ein gegenüberliegendes offenes Ende, welches versehen ist mit oder für die Einführung einer Zündeinrichtung, wie beschrieben, und einen Zwischenabschnitt aufweist, der zumindest eine zündende Vorrichtung und optional auch verzögerungs- oder flammenführende Komponenten enthält. In solchen Detonatoren soll das vorliegende Initialelement die zündende Einrichtung bilden, das anfänglich langsame Signal in eine Detonation zur Detonation der Basisladung umsetzen. Eine gewöhnliche zündende Einrichtung aus Primärsprengstoff kann einfach durch das vorliegende Element ersetzt werden, wobei sein zweites Ende auf die Basisladung zeigt, wobei optional Zwischenladungen vorgesehen sind, und wobei sein erstes Ende auf die Zündeinrichtung zeigt, und zwar mit optionalen Zwischeneinrichtungen. Der Elementeinschluß kann einstückig mit der Detonatormantelröhre sein, ist jedoch vorzugsweise eine separate Struktur, die in die Röhre eingeführt ist, zu welchem Zweck die Elementaußenfläche der Rohrinnenfläche entsprechen kann.
Ein Detonator der beschriebenen Art kann hergestellt werden durch separates Pressen der Basisladung in den Grund bzw. unteren Abschnitt des Detonatormantelrohrs mit darauffolgender Einführung des Elementes in angrenzender Beziehung zu der Basisladung, obwohl es auch möglich ist, die Basisladung durch Verwendung des Elementes zu pressen. Über dem Element ist optional ein Verzögerungselement eingeführt, vorzugsweise mit einer zündungs- oder flammenführenden pyrotechnischen Zusammensetzung zwischen Verzögerungselement und Initialelement. Die zündende Einrichtung wird in das offene Ende des Mantelrohrs eingeführt, welches abgedichtet wird durch einen Stecker mit einer Signalgabeeinrichtung, wie einem Schmelzeinrichtungsrohr oder elektrischen Drähten, die sich hierdurch erstrecken.
Der Detonator der Erfindung kann auf jedem Gebiet verwendet werden, welches geeignet ist für herkömmliche Detonatoren, obwohl angenommen wird, daß seine verbesserte Verläßlichkeit und Sicherheit eine weitere Expansion von Verwendungen in neuen Wettbewerbsgebieten mit sich bringt.
Die Erfindung wird weiter in den folgenden illustrativen Beispielen ausgeleuchtet.

Beispiel 1

Ein granuliertes Produkt aus PETN wurde vorbereitet durch Naßmahlen von 200 g groben PETN-Kristallen für 8 Stunden in einer Laborkugelmühle. Die Kristalle wurden von dem Wasser getrennt und über Nacht bei 70º C bzw. Zentigrad getrocknet. Die Kristallgröße lag zwischen 2 und 20 um. Etwa 3 g Polyvinylacetat wurde in etwa 100 g Ethylacetat gelöst und die Lösung wurde den Kristallen hinzugegeben. Die erhaltene Paste wurde durch ein Sieb mit 35 Mesh gedrückt und die erhaltenen länglichen Körnchen wurden über Nacht bei 70º C getrocknet. Zu große und zu kleine Teilchen wurden durch Trennen entfernt. Die erhaltenen Körnchen hatten eine Größe von etwa 2 mm x 0,5 mm.
Ein tiefgezogenes Initialelement aus Stahlmaterial mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wurde vorbereitet, und zwar mit einer Länge von 23 mm, einer äußeren Breite von 6,4 mm und einer Wanddicke von 0,6 mm. Ein Elementende hat eine Einengung unter Belassung eines Loches von 2,5 mm. Etwa 300 mg einer pyrotechnischen Verzögerungszusammensetzung mit Bleioxid, Silicium und einem Bindemittel wurde in das begrenzte Ende des Elementes mit einer Kraft von etwa 2500 N gedrückt. Etwa 280 mg des oben beschriebenen granulierten Materials wurde in das Element über die Verzögerungsladung gefüllt und mit einer Kraft von etwa 1400 N gedrückt, wobei eine Aluminiumkappe zwischen dem Druckstift und der Ladung gleichzeitig in das Element gezwungen wurde, wobei die Kappe eine Dicke von etwa 0,3 mm und einen zentral ausgenommenen Bereich von etwa 0,1 mm Dicke hat. Die mittlere Dichte des Initialladungssprengstoffs war etwa 1,25 g pro Kubikinhalt.
Ein Detonatormantel von einer Länge von 74 mm und einem Außendurchmesser von 7,5 mm wurde in seinem geschlossenen Ende mit 700 mg Basisladung aus RDX-Wachs in einem Verhältnis von 95/5 gefüllt und mit einer Kraft von 3000 N auf eine Enddichte von etwa 1,5 g pro Kubikinhalt (g/cc) gedrückt. Etwa 200 mg des granulierten Material wurde lose in den Mantel über die Basisladung gefüllt und gedrückt durch Kraftausübung auf das Initialelement mit seinem offenen, mit einer Kappe versehenen Ende in Richtung auf die Basisladung, und zwar mit etwa 800 N, um eine endgültige mittlere Dichte in der Zwischenladung zwischen Basisladung und Initialladung von etwa 1,0 g/Kubikinhalt zu ergeben.
Ein elektrischer Standardschmelzkopf wurde eingeführt und in das offene Ende des Detonatormantels abgedichtet. Von 1000 derart vorbereiteten Detonatoren detonierten 995 geeignet, wenn sie gezündet bzw. abgeschossen wurden.

Beispiel 2

Eine Initialelementstruktur des in Beispiel 1 beschriebenen Typs wurde zuerst mit einer Verzögerungszusammensetzung wie beschrieben gefüllt. Dann wurden 140 mg des granulierten Materials, welches in Beispiel 1 beschrieben ist, und 140 mg von kristallinem PETN mit einer Partikelgröße von etwa 200 um über die Verzögerungsladung gefüllt und mit einer Aluminiumkappe gepreßt, wie beschrieben, und zwar auf dieselbe mittlere Enddichte. Für die Zwischenladung zwischen Basisladung und Initialladung wurden 200 mg desselben kristallinen Materials wie oben verwendet. Die Detonatoren wurden fertiggestellt wie in Beispiel 1 und 1000 Detonatoren wurden gezündet ohne Fehler.

Beispiel 3

Ein Initialelement wurde vorbereitet aus herkömmlichen Baustahl, geschnitten aus Standardrohr und offen an beiden Enden, und zwar mit einer Länge von 17 mm und einem Durchmesser von 6,4 mm. In das Element wurden 140 mg aus granuliertem Material und 140 mg aus kristallinem Material wie beschrieben gefüllt und mit einer Kappe auf etwa dieselbe Enddichte gepreßt, wie in Beispiel 2. Das Element wurde in einen Detonatormantel mit einer Basisladung und losem Sprengstoff gezwungen unter Ausbildung einer Zwischenladung, wie beschrieben. Nach Einführung des Elementes wurden etwa 100 mg von flammenführender Zusammensetzung über das Element gefüllt und ein Verzögerungselement, und zwar mit einer Länge von 9 mm und einem Innendurchmesser von 3 mm, gefüllt mit derselben Zusammensetzung wie beschrieben in Beispiel 1, wurde gegen das Initialelement gezwungen mit etwa 2000 N. Ein Niedrigenergie-Schmelzrohr von Nonel( ) wurde eingeführt und in das offene Detonatormantelende abgedichtet. 4000 Detonatoren dieser Art wurden gezündet ohne Fehler.

Beispiel 4

Das granulierte Produkt wurde vorbereitet, wie beschrieben in Beispiel 1, und zwar mit der Unterscheidung, daß zu den 200 g groben PETN vor dem Mahlen etwa 2 g Bleistearat, 1 g Dichromtrioxid, 1 g Kaliumkryolit und 0,2 g Karbon Black hinzugegeben wurden. Diese Mischung wurde gemahlen und granuliert, wie beschrieben in Beispiel 1.
Leichte Detonatoren wurden vorbereitet wie beschrieben in Beispiel 2, jedoch mit Nonel( ) als Zündeinrichtung. Bei einer Temperatur von -30º C wurden 18 Detonatoren gezündet bzw. abgeschossen, es wurden keine Fehler registriert.

Beispiel 5

Detonatoren wurden vorbereitet wie in Beispiel 4, jedoch mit Verwendung des granulierten Produktes von Beispiel 1 anstelle des granulierten Materials, welches in Beispiel 4 beschrieben ist. Die Detonatoren wurden bei -30º C gezündet. Von 18 Detonatoren detonierten 2 nicht.

Beispiel 6

Das granulierte Material von Beispiel 1 und das granulierte Material von Beispiel 4 wurden in zwei separate und frei positionierte Stränge von etwa 2 mm Höhe auf einer flachen Fläche ausgebildet. Beide Stränge wurden mit einer heißen Flamme gezündet. Das Material von Beispiel 1 konnte ungestützt durch die Flamme nicht brennen, während das Material von Beispiel 4 nach der Zündung gleichmäßig bis zum Ende des Stranges brannte.

Claims

1. Initialelement vom nichtprimären Sprengstofftyp mit einem Einschluß, der einen Sekundärsprengstoff aufweist, umfassend ein erstes Ende, welches ausgelegt ist zur Zündung des sekundären Sprengstoffs durch eine hauptsächlich wärmeerzeugende Zündeinrichtung, optional über verzögerungs- und flammenführende pyrotechnische Zusammensetzungen, ein zweites Ende, welches ausgelegt zum Abgeben eines Detonationsimpulses, und einen mittleren Abschnitt, in dem der Sekundärsprengstoff bei Zündung einen Deflagrations- zu Detonationsübergang erfahren kann, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Sekundärsprengstoff, der bei dem ersten Ende des Elementes angeordnet ist, in die Form von Körnchen modifiziert ist, und zwar mit einem Gewichtsdurchschnittswert der Partikelgröße zwischen 10 und 2000 um, ausgebildet aus einer Vielzahl von Primärkristallen mit einem Gewichtsdurchschnittswert der Partikelgröße zwischen 0,1 und 100 um, die in Clustern zusammengehalten sind.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärsprengstoff mit einem Reaktionskatalysator modifiziert ist.

3. Element nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Menge an Katalysator zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent der Mischung.

4. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein feingekörntes Pulver ist.

5. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in dem granulierten Sekundärsprengstoff aufgenommen ist.

6. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Kohlenstoff, Kryolithe oder Verbindungen von Metallen wie Aluminium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Quecksilber, Silber, Zink oder insbesondere Blei, Chrom und Kupfer verwendet wird.

7. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärsprengstoffkristalle des granulierten Materials einen Gewichtsdurchschnittswert der Partikelgröße zwischen 1 und 50 um haben.

8. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das granulierte Material ein Bindemittel für die Sekundärsprengstoffkristalle in einer Menge zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent des granulierten Materials aufweist.

9. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärsprengstoffkörnchen einen Gewichtsdurchschittswert der Partikelgröße zwischen 100 und 500 um haben.

10. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte Sekundärsprengstoff in einem Bereich benachbart zu dem ersten Ende des Elementes angeordnet ist, und daß eine Ladung von weniger oder nichtmodifiziertem Sekundärsprengstoff zwischen dem Bereich benachbart dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist.

11. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit weniger oder nichtmodifiziertem Sekundärsprengstoff zerkleinertes granuliertes Material aufweist.

12. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit weniger oder nichtmodifiziertem Sekundärsprengstoff kristallines Material aufweist.

13. Element nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Teilung des Elementes in eine zündende Ladung benachbart dem ersten Ende und eine mittlere Ladung zwischen der zündenden Ladung und dem zweiten Ende, wobei die Ladungen durch eine schrittweise Abnahme in der Druckdichte von der zündenden Ladung zu der mittleren Ladung getrennt sind.

14. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zündende Ladung modifizierten Sekundärsprengstoff benachbart zu dem ersten Ende und kristallines Material benachbart zu der mittleren Ladung aufweist.

15. Element nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Gewichtsverhältnis von modifiziertem Sekundärsprengstoff zu kristallinem Material zwischen 1:5 und 5:1.

16. Element nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Druckdichtegradienten in der zündenden Ladung, der in Richtung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende zunimmt.

17. Element nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine mittlere Druckdichte für die zündende Ladung zwischen 50 und 90 % der Kristalldichte für den verwendeten Sprengstoff.

18. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Ladung kristallines Material aufweist.

19. Element nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Druckdichtegradienten in der mittleren Ladung, der in Richtung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende zunimmt.

20. Element nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine mittlere Druckdichte für die mittlere Ladung zwischen 30 und 80 % der Kristalldichte für den verwendeten Sprengstoff.

21. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand in der Grenze zwischen der zündenden Ladung und der mittleren Ladung angeordnet ist.

22. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eine Pfanne oder Scheibe ist, die getrennt von dem Einschluß, jedoch mit diesem verbunden ist.

23. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Sekundärsprengstoff aus PETN oder RDX oder beidem aufweist.

24. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wenn verwendet in einem Nichtprimärsprengstoff-Hohlröhrendetonator mit einer Sekundärsprengstoffbasisladung benachbart dem zweiten Ende des Elementes und einer Zündeinrichtung, und optional Verzögerungs- und flammenführenden pyrotechnischen Zusammensetzungen, und zwar benachbart dem ersten Ende des Elementes.

25. Initialelement vom Nichtprimärsprengstofftyp mit einem Einschluß, der einen Sekundärsprengstoff aufweist, umfassend ein erstes Ende, welches ausgelegt ist zur Zündung des Sekundärsprengstoffes durch eine Zündeinrichtung, optional über Verzögerungs- und flammenführende Pyrotechnikzusammensetzungen, ein zweites Ende, welches ausgelegt ist zum Abgeben eines Detonationsimpulses, und einen mittleren Abschnitt, in dem der Sekundärsprengstoff bei Zündung einen Deflagrations- zu Detonationsübergang erfahren kann, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Sekundärsprengstoff, der bei dem ersten Ende des Elementes angeordnet ist, mit einem Zusatz an einem Reaktionskatalysator modifiziert ist, und zwar, um erhöhte Reaktionsraten bei niedrigen Drükken zu erhalten.

26. Element nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Menge an Katalysator zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent der Mischung.

27. Element nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein feingekörntes Pulver ist.

28. Element nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in dem granulierten Sekundärsprengstoff aufgenommen ist.

29. Element nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Kohlenstoff, Kryolithe oder Verbindungen von Metallen wie Aluminium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Quecksilber, Silber, Zink oder insbesondere Blei, Chrom und Kupfer verwendet wird.

30. Element nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärsprengstoff in ein Material von granulierten Sekundärsprengstoffkristallen modifiziert ist.

31. Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärsprengstoffkristalle des granulierten Materials einen Gewichtsdurchschnittswert der Partikelgröße zwischen 0,1 und 100 um haben.

32. Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das granulierte Material ein Bindemittel für die Sekundärsprengstoffkristalle in einer Menge zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent des granulierten Materials aufweist.

33. Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärsprengstoffkörnchen einen Gewichtsdurchschnittswert der Partikelgröße zwischen 10 und 2000 um haben.

34. Element nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte Sekundärsprengstoff in einem Bereich benachbart dem ersten Ende des Elementes angeordnet ist und daß eine Ladung von weniger oder nichtmodifiziertem Sekundärsprengstoff zwischen dem Bereich benachbart dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist.

35. Element nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit weniger oder nichtmodifiziertem Sekundärsprengstoff zerkleinertes granuliertes Material aufweist.

36. Element nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit weniger oder nichtmodifiziertem Sekundärsprengstoff kristallines Material aufweist.

37. Element nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Teilung des Elementes in eine zündende Ladung benachbart dem ersten Ende und eine mittlere Ladung zwischen der zündenden Ladung und dem zweiten Ende, wobei die Ladungen durch eine schrittweise Abnahme in der Druckdichte von der zündenden Ladung zu der mittleren Ladung getrennt sind.

38. Element nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die zündende Ladung modifizierten Sekundärsprengstoff benachbart zu dem ersten Ende und kristallines Material benachbart zu der mittleren Ladung aufweist.

39. Element nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch ein Gewichtsverhältnis von modifiziertem Sekundärsprengstoff zu kristallinem Material zwischen 1:5 und 5:1.

40. Element nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch einen Druckdichtegradienten in der zündenden Ladung, der in Richtung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende zunimmt.

41. Element nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine mittlere Druckdichte für die zündende Ladung zwischen 50 und 90 % der Kristalldichte für den verwendeten Sprengstoff.

42. Element nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Ladung kristallines Material aufweist.

43. Element nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch einen Druckdichtegradienten in der mittleren Ladung, der in Richtung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende zunimmt.

44. Element nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine mittlere Druckdichte für die mittlere Ladung zwischen 30 und 80 % der Kristalldichte für den verwendeten Sprengstoff.

45. Element nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand in der Grenze zwischen der zündenden Ladung und der mittleren Ladung angeordnet ist.

46. Element nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eine Pfanne oder Scheibe ist, die getrennt von dem Einschluß, jedoch mit diesem verbunden ist.

47. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Sekundärsprengstoff aus PETN oder RDX oder beidem aufweist.

48. Element nach einem der Ansprüche 25 bis 47, wenn verwendet in einem Nichtprimärsprengstoff-Hohlröhrendetonator mit einer Sekundärsprengstoffbasisladung benachbart dem zweiten Ende des Elementes und einer Zündeinrichtung, und optional verzögerungs- und flammenführenden pyrotechnischen Zusammensetzungen, und zwar benachbart dem ersten Ende des Elementes.