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Verfahren zur Herstellung von lenkerfreien Gusskörpern oder gegossenen Füllungen aus Sprengstoffen oder Treibmitteln Beim Erstarren von geschmolzenen Sprengstoffen bilden sich im Innern der Gusskörper häufig Hohlräume, Lenker genannt, die ihre Ursache in der Volumkontraktion beim übergang vom flüssigen in den festen Zustand haben.
Diese Lenker erstrek- ken sich von der Oberfläche der Schmelze in der Nähe der Eingussöffnung entweder trichterförmig in das Innere oder stellen auch häufig abgeschlossene Hohlräume dar, wenn die Schmelze an der Oberfläche oder in darunterliegenden Schichten eine feste Kruste bildet, bevor der Erstarrungsvorgang im Innern abgeschlossen ist. Insbesondere beim Giessen von Geschoss-, z. B. Granat- oder Sprengkörperfül- lungen macht sich die Lenkerbildung störend bemerkbar, da dadurch die Abschusssicherheit, die Schwerpunktlage des Geschosses und die Wirkung im Ziel beeinträchtigt werden.
Nicht minder nachteilig erwiesen sich Lenker in gegossenen Treibladungen, beispielsweise für Raketen, da sich hierdurch die brennende Oberfläche plötzlich vergrö- ssert, die Ladungskörper möglicherweise sogar zerbrechen, und gefährliche Drucksteigerungen entstehen.
Man hat schon verschiedene Massnahmen angewandt, um diesen Schwierigkeiten zu begegnen. So ist es z. B. bekannt, durch Rühren und Stochern die oberflächlich sich bildenden Krusten und Barunterliegende Brücken zu zerstören, so dass die noch flüssigen Anteile der Schmelze in das Innere ablaufen können. Die dabei entstehende trichterförmige Vertiefung wird dann durch Nachgiessen von Schmelze ausgefüllt. Ein anderes Verfahren besteht in der Einführung eines Heizstabes durch die Eingussöffnung, der in seiner Umgebung die Schmelze flüssig hält und im Zuge des Erstarrungsvorganges langsam nach oben herausgezogen wird, so dass die Volumkontraktion im Inneren durch Nachfliessen von oben ausgeglichen werden kann.
Alle diese Massnahmen sind jedoch bei einer Massenherstellung schwierig durchzuführen und erfordern einen erheblichen manuellen und apparativen zusätzlichen Aufwand. Ausserdem ist bei diesen Verfahren eine gleichmässige Kristallbildung nicht gegeben.
Es wurde nun gefunden, dass man in technisch besonders einfacher Weise die Lenkerbildung bei der Herstellung von Gusskörpern oder gegossenen Füllungen aus Sprengstoffen oder Treibmitteln vermeiden kann, wenn man erfindungsgemäss während des Erstarrungsvorganges auf die Oberfläche der eingegossenen Schmelze oder Schmelzmischung eine Wärmestrah- lung, z. B. eine Infrarot- oder Lichtstrahlung, einwirken lässt. Zweckmässig stellt man die Stärke und Zeitdauer dieser Bestrahlung in der Weise ein, dass die Erstarrung von unten und den Seiten nach dem Inneren fortschreitet, die Schmelze in der Nähe der Oberfläche jedoch flüssig bleibt und unter Absinken des Niveaus in das Innere nachfliessen kann.
Durch eine den jeweiligen Verhältnissen angepasste Temperaturführung kann man erreichen, dass die Schmelze lenkerfrei und ohne nennenswerte Einbuchtung der Oberfläche erstairt. Bei richtiger Dosierung der Menge der Schmelze unter Berücksichtigung der Kontraktion kann man so einwandfreie Gusskörper in den gewünschten Dimensionen herstellen.
Besonders günstig gestaltet sich das erfindungsgemässe Verfahren beim Füllen von Geschossen, auf die in üblicher Weise ein Einfiilltrichter, die sogenannte Füllschraube, aufgesetzt wird. Durch Wärmebestrahlung kann man die Schmelze in der Füll-
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schraube so lange flüssig halten, bis die Erstarrung im Geschoss, z. B. einer Granate, so weit fortgeschritten ist, dass sich im Innern keine Lunker mehr bilden. Da die Füllschraube nach der Abkühlung entfernt wird, ist es ohne Belang, ob innerhalb der Füllschraube ein Lunker entsteht oder nicht, so dass die Bestrahlung abgekürzt werden kann.
Die Temperaturführung beim Erstarren der schmelze kann durch Kühlung der Giessform unterstützt werden. Man kann je nach den Gegebenheiten dafür eine Luft- oder Wasserkühlung verwenden. doch ist bei langgestreckten Formen darauf zu achten, dass nicht durch zu starke Kühlung eine Brückenbildung unter der flüssiggehaltenen Oberfläche eintritt. Es können auch noch zusätzliche Massnahmen, wie Impfen der Schmelze, Giessen von halberstarrten Schmelzen, Rütteln und dergleichen mehr zur Anwendung kommen.
Als Wärmestrahlungsquellen kommen rein physikalisch alle Wärmestrahler, wie z. B. Infrarotlampen in Betracht, welche einerseits die nötige Wärmeenergie zu liefern in der Lage sind und anderseits die Sprengstoffe nicht überhitzen. Für die technische Praxis können jedoch nur Strahlungsquellen verwendet werden, welche den gewerbepolizeilichen Sicherheitsvorschriften entsprechen, das heisst solche, an denen sich Sprengstoffe nicht zersetzen oder gar entzünden können.
Es wurde nun gefunden, dass man das angestrebte Ziel unter Berücksichtigung der gewerbepolizeilichen Vorschriften erreichen kann, wenn man auf die Oberfläche der eingegossenen Schmelze oder Schmelzmischung während des Erstarrungsvorgangs die Wärmestrahlung von Heiz- hauben oder -kanälen einwirken lässt, die durch Dampf oder eine umlaufende Flüssigkeit geheizt werden. Auf diese Weise wird es möglich, mit den notwendig niedrigen Temperaturen zu arbeiten.
Die Heizhauben bildet man zweckmässig als oben geschlossene Zylinder aus, die die Füllschrauben und eventuell auch die Oberteile der zu füllenden Körper umschliessen. Es empfiehlt sich, mehrere Heiz- hauben zu einer Einheit zusammenzufassen, die dann gleichzeitig eine grössere Anzahl von Füllschrauben aufnehmen kann. In ähnlicher Weise wie mit Heizhauben kann man die Bestrahlung der Füllschrauben auch in Heizkanälen vornehmen. Auch diese fasst man zweckmässig mehrfach zu einer Einheit zusammen. Zur Beschleunigung des Erstarrens kann man auch bei Verwendung von Heizkanälen die Geschosse kühlen.
Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren bei der Herstellung von Gussfüllungen von Tri- nitrotoluol und Gemischen desselben mit anderen Stoffen, z. B. Trinitrocyclotrimethylentriamin, Ammoniumnitrat, Metallpulvern, z. B. Aluminiumpulver.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Fig. 1 zeigt im Grundriss eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens bei abgenommenem Deckel.
Fig.2 zeigt einen Schnitt nach der Linie I1-11 in Fig. 1 mit aufgesetztem Deckel.
Fig.3 zeigt im Vertikalquerschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
Fig.4 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3. Beispiel 1 (Fig. 1 und 2): In einen Wasserkasten 1, der mit einem Zwischenboden 2 versehen ist, werden 25 Granaten 3 vom Kaliber 8,8 cm mittels eines nicht dargestellten Rahmens in gleichmässigen gegenseitigen Abständen so eingesetzt, dass sie noch mit etwa 11e bis 1/;; ihrer Länge über den oberen Kastenrand 1 reichen (Fig. 2). Der Kasten 1 wird dann mit einer aus Blechstreifen 4 bestehenden Abdeckung versehen, die kreisrunde Ausschnitte für die Granaten 3 aufweist.
In die Granaten 3 schraubt man zylindrische Füllschrauben 6 von etwa 1 cm Wandstärke ein, die zweckmässig vorgewärmt worden sind, und giesst unmittelbar anschliessend eine Schmelze von Trinitrotoluol, die schon eine gewisse Menge an kristallisiertem Produkt enthält, in solchem überschuss ein, dass ihr Niveau im oberen, erweiterten zylindrischen Teil 7 der Füllschrauben 6 liegt. Nun wird ein zum Wasserkasten 1 passender Hohldeckel 8 aufgesetzt. Dieser besteht aus einem allseitig geschlossenen kasten- förmigen Behälter, in dessen Boden 9 nach unten offene, im Behälterinnere befindliche Hauben 10 eingesetzt sind. Diese sind im Unterteil schwach konisch, im Oberteil zylindrisch gestaltet und koaxial zu je einer Füllschraube 6 angeordnet.
Der Durchmesser des zylindrischen Teils 11 der Hauben 10 ist so bemessen, dass der Oberteil 7 der Füllschrauben 6 einen Abstand von der Haubenwand von etwa 1 bis 5 mm hat. Die Hauben 10 werden auf der Aussenseite mittels Dampf oder Umlauföl bzw. einem anderen Wärmeträger auf eine Temperatur von etwa 110 geheizt. An den Deckel 3 sind Rohrleitungen 12 und 13 zum Ein- und Auslass des Wärmeträgers angeschlossen. Durch die Wärmestrahlung der erhitzten Hauben 10 wird die Schmelze im Bereich der Füllschrauben 6 so lange flüssig gehalten, bis das Innere der Granaten 3 lunkerfrei erstarrt ist. Die Erstarrung des Trinitrotoluols in den Granaten 3 wird durch Kühlung mit Wasser beschleunigt.
Zu diesem Zwecke füllt man nach Aufsetzung des Deckels 8 in den Wasserkasten 1 so hoch Wasser ein, dass die Granaten 3 etwa 15 bis 20 cm eintauchen. Unter diesen Bedingungen ist die Erstarrung nach etwa 30 bis 40 Minuten so weit fortgeschritten, dass man den Deckel 8 abnehmen und alsdann auch die Füllschrauben 6 abkühlen lassen kann. Nach dem Erkalten werden die Füllschrauben 6 von den Granaten 3 entfernt.
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Mit derselben Apparatur kann man auch Geschosse grösseren Kalibers, z. B. 15-cm-Granaten, lenkerfrei füllen. Dabei ragen dann die Granaten mit ihren Füllschrauben weiter in die Heizhauben hinein.
Bei den grösseren Kalibern kann man jedoch wegen des grösseren Platzbedarfs nicht mehr 25, sondern nur 9 Granaten in einen Kasten einsetzen, da man zwischen benachbarten Granaten eine Lücke lassen muss. Die Erstarrungszeiten verlängern sich entsprechend dem steigenden Kaliber.
Beispiel 2 (Fig. 3 und 4): Es werden wieder 25 in einem Wasserkasten 1 eingesetzte Granaten 3 vom Kaliber 8,8 cm mit Füllschrauben 6 versehen und mit einer teilweise erstarrten Schmelze von Trinitrotoluol gefüllt. Anstelle des Aufsetzens eines Heizhauben aufweisenden Deckels wird der Kasten 1 gemäss den Fig.3 und 4 auf einer Rollbahn 14 unter einen etwa 8 m langen kastenförmigen Hohlträger 15 gefahren, dessen Unterseite fünf nach unten offene, in der Längsrichtung verlaufende Kanäle 16 aufweist. Diese sind durch je einen in den Träger 15 hineinragenden U-Profilteil 17 gebildet, dessen Seitenwände im oberen Teil parallel, dagegen im unteren Teil nach unten schwach divergent verlaufen.
Die Profilteile 17 sind derart bemessen und angeordnet, dass beim oben erwähnten Verfahren des Kastens 1 die aus diesem nach oben herausragenden Füllschrauben 6 und Oberteile der Granaten 3 in je einen der fünf Heizkanäle 16 hineinragen. Die Heizkanäle 16 sind nach unten durch die Abdeckung 4 des Kastens 1 abgeschlossen. Es sind stets so viele dicht hinterein- anderliegende Kästen 1 vorgesehen, dass die Kanäle 16 auf der ganzen Länge nach unten abgedeckt sind, damit keine Wärmeverluste eintreten. Aus dem gleichen Grunde sind die Kästen mit seitlichen Dichtungsleisten 18 versehen, welche die Fugen zwischen Kasten 1 und Träger 15 abdecken.
An den Frontseiten werden die Heizkanäle 16 mit beweglichen, nicht dargestellten Dichtungsklappen versehen, die beim Ein- und Ausfahren der Kästen 1 durch die Füllschrauben 6 hochgeklappt werden und hinter diesen wieder in ihre Ruhelage zurückfallen. Durch den Hohlraum 19 des Trägers 15 wird Dampf oder heisses Öl hindurchgeführt, wodurch die Seitenwände des Profilteils 17 auf etwa 1200 geheizt werden. Die Wärmestrahlung dieser Wände wirkt auf die in die Kanäle 16 hineinragenden Füllschrauben 6 ein. Zur Beschleunigung des Erstarrens werden die Granaten mit Wasser gekühlt.
Wenn die Erstarrung im Inneren der Granaten des vordersten Kastens genügend weit fortgeschritten ist, was bei 8,8-cm-Granaten nach etwa 40 Minuten der Fall ist, wird er ausgefahren, die Kastenreihe um eine Kastenlänge vorgeschoben und hinten ein Kasten mit frischgegossenen Granaten angeschlossen. Zweckmässig wird das Tempo des Giessens auf die erforderliche Verweilzeit der Kästen im Heizkanal 16 von etwa 40 Minuten abgestimmt.
Im gleichen Heizkanal können auch Geschosse grösseren Kalibers verarbeitet werden, die dann mit ihren Füllschrauben dem Längenunterschied entsprechend weiter in die Kanäle 16 hineinreichen. Die Verweilzeit der Kästen und das Giesstempo sind jeweils der längeren Erstarrungszeit anzupas- sen.