Die Beurteilung des Wertes von Sprengstoffen. Von Dr. Rudolf Blochmann, Zivil-Ingenieur und Sachverständiger für Sprengtechnik. (Schluss von S. 234 d. Bd.) Die Beurteilung des Wertes von Sprengstoffen. So wie der Druckmesser als eine verbesserte Form eines Crushers oder der mit einem Registrierapparate verbundenen Sarrauschen, manometrischen Bombe angesehen werden kann, so stellt auch das in Schlebusch zur Ermittelung der bei einer Explosion erzeugten Wärmemenge verwendete Kalorimeter eine Vervollkommnung der Berthelotschen kalorimetrischen Bombe dar. Denn damit zweifellos explosionsartige Zersetzungen mit den zur Einleitung einer Explosion erforderlichen bestimmten Zündern vorgenommen werden konnten und der Einfluss dieser unentbehrlichen Zünder auf das Gesamtergebnis nicht erheblich wurde, war es nötig, mit Sprengstoffmengen von 100 g und mehr zu arbeiten und dementsprechend mussten die Abmessungen des ganzen Apparates beschaffen sein. Es wurde eine geschmiedete Stahlflasche von 301 Inhalt mit einer Vorrichtung zum luftdichten Verschluss und zum Luftauspumpen versehen; der Sprengstoff wurde in der Mitte der Bombe aufgehängt und elektrisch gezündet. Im übrigen entsprechen alle Einrichtungen den bei Kalorimetern üblichen mit denjenigen Umänderungen, welche durch die veränderten Druck- und Grossen Verhältnisse notwendig waren. Die Wassermenge betrug etwa 70 l; der gesamte Wasser- und Met all wert der Bombe betrug etwa 72 Kal.; die Rührung geschah maschinell. Die nebenstehende Abbildung (Fig. 7) dürfte den Apparat in genügender Weise erläutern. Textabbildung Bd. 318, S. 248 Fig. 7. Druckmesser. Mit Hilfe des Explosions-Kalorimeters lassen sich nun diejenigen Wärmemengen an 9 den Ablesungen der Anfangsund Endtemperatur ermitteln, welche dem Anfangszustand vor der Explosion (fester Sprengstoff) und dem schliesslich hergestellten Endzustand (abgekühlte Gase und event. sonstige Substanzen) entsprechen. Es ist hierbei wichtig, zu beachten, dass ein gewisser Teil der so zur Erwärmung des Kalorimeterwassers beitragenden Kalorien nicht unmittelbar aus der eigentlichen Explosion sich herschreibt, sondern aus Vorgängen sich herleitet, die im Anschluss an die Explosion erst nachträglich, wenn die Temperatur im Innern wieder sinkt, sich vollziehen. Es waren demnach bei den untersuchten Sprengstoffen zu berücksichtigen diejenigen Wärmemengen, welche durch Kondensation des Wassers innerhalb der Zersetzungsgase, und ferner diejenigen, welche infolge der Bildung von Bikarbonaten aus Karbonaten durch Aufnahme von CO2 frei werden. Es ist durchaus notwendig diese Verhältnisse zu berücksichtigen, da sie z.B. bei den Ammonsalpeter-Sprengstoffen, welche viel Wasser und feste Karbonate bilden, viele Hundertteile ausmachen. Die Zahlen der Reihe 8 in der Tabelle sind mit solchen erforderlichen Verbesserungen versehen. Die so ermittelten Wärmemengen sind es nun, welche einen bestimmenden Einfluss auf die Höhe der bei der Explosion des betr. Sprengstoffs erreichten Höchsttemperatur ausüben. Wir finden solche Temperaturzahlen aber selbst nicht in der Tabelle. Es musste auch von einer Mitteilung derselben Abstand genommen werden, sollte nicht das Gebiet der reinen Empirie verlassen werden. Denn zur Errechnungder Temperaturen würde die Kenntnis der spezifischen Wärmen der Explosionsgase bei hohen Temperaturen und hohen Drucken erforderlich sein, und diese können bisher nicht als hinreichend sicher durch Versuche festgelegt gelten. Es muss deshalb hier darauf hingewiesen werden, dass die von den französischen Forschern als bestimmte Kennzeichen für einen jeden Sprengstoff angegebenen Temperaturen – abgesehen davon, dass sie auf grund angenommener und nicht durch Versuche genau nachzuprüfender Zersetzungsgleichungen bestimmt sind – auch hierin eine Unsicherheit enthalten, sodass man von Angabe solcher Temperaturen als bestimmter einem Sprengstoff zugehöriger Grossen, wenigstens zur Zeit noch, in der Tat besser absieht. Es ist ferner wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Detonationsgeschwindigkeit und überhaupt die Zeitdauer der Explosion oder die Zeit, welche vom Beginne der Explosion bis zur Erreichung der höchsten Drucke vergeht, keinen Ausdruck in der Theorie der französischen Forscher gefunden hat. Zweifellos ist aber der Einfluss der Zeitdauer einer Explosion auf deren zerstörende Kraft und namentlich auf deren Schlagwettersicherheit von hervorragender Bedeutung, wie sie ja auch bei der Beurteilung der mit den „Crushern“ in Frankreich und England erhaltenen Ergebnisse ihre Berücksichtigung findet. Ausser der in bekannter Weise (durch Detonation langer Strecken eines Sprengstoffs und Messung der dazu verbrauchten Zeiten mit dem Le Boulengé-Apparat) bestimmten Detonationsgeschwindigkeit, für welche die Zahlen in Reihe 10 enthalten sind, haben die Schlebuscher Arbeiten zum erstenmale auch die „Stichflammen“ zum Gegenstände der Untersuchung gemacht. Unter Stichflammen sind hier die Lichterscheinungen verstanden, welche sich garbenähnlich beim Schiessen aus einem Mörser ins Freie bilden. Diese „Flammen“ wurden photographiert mit einem Apparat, welcher als Objektiv eine Quarzlinse trägt, die auch die den höchsten Temperaturen entsprechenden ultravioletten Strahlen ungemindert durchlässt. An Stelle der Bildplatte, befindet sich ein auf einer schnell rotierenden Trommel aufgespanntes Film. Zwischen Quarzlinse und Trommel, dicht vor dieser, ist ein Schirm angebracht, der einen senkrechten Spalt trägt. Bei stillstehender Trommel entspricht die Länge des Bildes der Flammenlänge und die Breite des Bildes der Breite des Spaltes. Bei schnellaufender Trommel dagegen verzerrt sich das Bild nach der Breite und gibt dadurch ein Mass der Flammendauer, da man die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel in Millisekunden angeben kann. Mehrere solcher Flammenbilder sind in Fig. 8–11 wiedergegeben, während die dafür gefundenen Masszahlen in den Reihen 11 und 12 der Tabelle enthalten sind. Die Zahlen der Reihe 13 geben uns ein Mass für die Fähigkeit eines Sprengstoffs unter Ueberbrückung eines Luftraumes auf benachbarte Patronen derselben Sorte seine eigene Explosion zu übertragen. Es sind dies Grossen, die sich zwar sehr leicht gewinnen lassen, die aber einen hervorragenderen Wert zur bestimmten Kennzeichnung von Sprengstoffen kaum besitzen. Man erkennt dies auch schon daran, dass für die gegen Schlagwettergefahr sichersten Sprengstoffe ziemlich hohe Werte auftreten. Textabbildung Bd. 318, S. 249 Fig. 8. Textabbildung Bd. 318, S. 249 Fig. 9. Textabbildung Bd. 318, S. 249 Fig. 10. Textabbildung Bd. 318, S. 249 Fig. 11. Fig. 8–11. Photographische Darstellung der Flammenlänge und Flammendauer detonierender Sprengstoffe. Endlich sind noch Masszahlen angegeben, welche in direktem Bezug stehen zu den deutschen Bestimmungen über die Schlagwettersicherheit: nämlich in Reihe 14a die Höchstwerte der Sprengstoffmengen, welche 7 v. H. Schlagwettergemische mit aufgewirbeltem Kohlenstaub gerade nicht mehr zünden; Sprengstoffmengen, welche die angegebenen Grenzwerte übersteigen, sind also imstande Zündungen unter solchen Verhältnissen herbeizuführen. Diese Zahlen haben daher als Mass für die Schlagwettersicherheit zu gelten. Ihre in Reihe 14b zusammengestellten Reziprokengeben dagegen, unmittelbar den Grad der Schlagwettergefährlichkeit der betr. Sprengstoffe an. Es ist zweckmässig, die eigentlichen reziproken Werte durchgängig mit 100 zu multiplizieren, weil man dann Messzahlen gewinnt, die den Sprengstoff als schlagwettersicher kennzeichnen, bei dem sie Werte zeigen, die kleiner als die Einheit sind. Zweifellos sind die zuletzt angegebenen, die Schlagwettergefährlichkeit der verschiedenen Sprengstoffe nach der deutschen Methode bestimmenden Zahlen nicht ohne inneren Zusammenhang mit den in den früheren Reihen enthaltenen Zahlen. Formelmässig lässt sich dieser Zusammenhang freilich noch nicht aufstellen; aber man erkennt ihn noch deutlicher, als aus der Tabelle, wenn man die wichtigsten Zahlen derselben zu einem Schaubilde vereinigt (Fig. 12). Es heben sich die beiden Gruppen der schlagwettersicheren und unsicheren Sprengstoffe hier deutlich von einander ab; und in den zur letzteren Gruppe gehörenden vier Sprengstoffen sind wiederum das Schwarzpulver und die Nitroglyzerin enthaltenden Sprengstoffe deutlich als verschiedenartig untereinander gekennzeichnet. Es genügt eben nicht, eine einzelne Eigenschaft eines Sprengstoffs ins Auge zu fassen, sondern man muss ihre Gesamtheit betrachten, wenn man sich ein Urteil über die Schlagwettersicherheit eines Sprengstoffes aus seinen allgemeinen pyrodynamischen Eigenschaften bilden will. Textabbildung Bd. 318, S. 250 Fig. 12. Schwarzpulver; Sprenggelatine; Gelatinedynamit; Guhrdynamit; Donarit; Ammoncarbonit I; Ammoncarbonit; Thunderite; Carbonit II; Carbonit I; Kohlencarbonit; Carbonite; Bleiblockausbauchungen; Drucke, gemessen in der 15 l Kammer; Drucke in eigenen Volumen; Gasmengen a) von 1 kg, b) von 1 l Sprengstoff; Entwickelte Wärmemengen; Entzündungsgeschwindigkeiten; Dauer der Stichflammen; Länge der Stichflammen; Schlagwettergefährlichkeit. Man würde z.B., wenn man beim Schwarzpulver von der Betrachtung der Flammendauer absähe, wohl geneigt sein, es von vornherein unter die Sicherheitssprengstoffeeinzureichen. Auch unter den schlagwettersicheren Sprengstoffen treten die beiden Gruppen der Ammonsalpeter enthaltenden und der Nitroglyzerin enthaltenden Sicherheitssprengstoffe als zwei Gruppen hervor, von welchen die letztere den grösseren Grad der Sicherheit bietet. In den einzelnen Gruppen sind die Sprengstoffe so geordnet, dass, von links nach rechts fortschreitend, die Werte für die Drucke im eigenen Volumen (7c) abnehmen. Es bewegen sich dann auch die in der 15 Liter-Kammer, also für alle Sprengstoffe in demselben Volumen gemessenen Drucke (7a) in absteigender Linie. Dasselbe gilt im allgemeinen für die Bleiblockausbauchungen der Trauzlschen Methode (6); man kann die hierbei gewonnenen Zahlen werte also, wie schon gesagt, für ähnlich zusammengesetzte Sprengstoffe ganz gut als einen ersten Anhaltspunkt für die Beurteilung des Sprengwertes benutzen. Für die bei der Explosion entwickelten Wärmemengen (9) zeigt sich, dass sie bei der Gruppe II wesentlich höher sind, als bei der Gruppe III, und bei dieser wiederum höher, als bei der Gruppe IV; auch beim Schwarzpulver hat diese Grösse einen im Verhältnis zu den anderen Grossen noch relativ sehr hohen Wert. Zweifellos ist auch die Explosionstemperatur von der Grösse der bei der Explosion verfügbar werdenden Wärmemengen direkt abhängig; und wie man sieht, ist bei Zunahme dieser Grösse auch die Schlagwettergefährlichkeit eine grössere; aber dennoch kann man nicht sagen, dass nur von dieser Grösse oder demgemäss von der erreichten Höchsttemperatur die Schlagwettergefährlichkeit derart bestimmt abhängig angenommen werden kann, wie es bei den französischen Bestimmungen geschieht. Die unsicheren Nitroglyzerinsprengstoffe zeigen ausserdem noch hohe Werte für die Detonationsgeschwindigkeit (10), während für diese Grösse das ebenfalls unsichere Schwarzpulver den allerniedrigsten Wert unter den betrachteten Sprengstoffen aufweist. Ausgeglichen wird beim Schwarzpulver die Niedrigkeit dieses Wertes (und zwar sicherlich auf Grund eines inneren Zusammenhanges zwischen den beiden Grossen) durch den ganz ausnehmend hohen Wert der Stichflammendauer (11). Und man kann wohl sagen, dass die riesige Höhe dieses einen Wertes eben genügt, das Schwarzpulver zu einem für Schlagwetterzündung gefährlichen Sprengstoff zu machen. Auch Sprenggelatine und Guhrdynamit zeigen sehr hohe Werte für die Flammendauer. Dass diese Grösse bei dem Gelatinedynamit keinen hohen Betrag aufweist, kann wohl als eine Ausnahme bezeichnet werden; vielleicht liegen auch noch nicht genug Beobachtungen hierfür vor, da es sich ja; um eine noch ganz neue, in Schiebusch zum ersten Male angewendete Methode handelt. Die Länge der Stichflammen (12) zeigt sich bei allen schlagwettergefährlichen Sprengstoffen, diesmal auch das Schwarzpulver wieder mit eingeschlossen, wesentlich höher, als bei den sicheren. Es darf deshalb wohl auch als ein besonders verdienstliches Ergebnis der Schlebuscher Untersuchungen hingestellt werden, dass zum ersten Male durch die Mettegangsche Methode der Photographie der Stichflammen zahlenmässige, und damit für verschiedene Sprengstoffe vergleichbare Wertefür deren Länge und Dauer gewonnen worden sind. Ihre Bestimmung dürfte nebst der Bestimmung der Wärmemengen und der Druckgrössen ein wichtiges Kennzeichen für die Sicherheit von Sprengstoffen gegen Schlagwettergefahr bilden, zumal die Messungen leicht und ohne Aufwand grösserer Kosten auszuführen sind. Besonders hervorgehoben muss hier auch noch werden, dass das von Herrn Berthelot als charakteristische Funktion bezeichnete Volumenverhältnis der Explosionsgase zum festen Sprengstoff (8) durchaus nicht etwa charakteristisch ist für die Beurteilung von deren Schlagwettergefährlichkeit (14b). Ein Blick auf das Schaubild beweist das gerade Gegenteil: dies Volumenverhältnis hat unter den betrachteten Sprengstoffen einen besonders niedrigen Wert bei den Dynamiten, deren Schlagwettergefährlichkeit sehr gross ist. Fassen wir am Schlusse unser Urteil über die Schlebuscher Untersuchungen zusammen, so erkennen wir, dass die Ergebnisse dieser Untersuchungen zwar nicht ermöglichen, in eine Formel eingereiht, eine einheitliche Definition irgend eines Sprengstoffes zu geben, dass sie aber in ihrer Gesamtheit den Charakter eines Sprengstoffes, zumal für die Verwendung im Bergbau, umfassend genug bestimmen. Ihre Kenntnis ist daher bei allen Sprengstoffen sicherlich wertvoller, als die nach den französischen Bestimmungen für die Beurteilung der Schlagwettersicherheit einzig erforderliche Kenntnis der Explosionstemperatur. Dazu kommt, dass, während diese Zahl überhaupt nicht direkt durch Versuche bestimmt werden kann, sondern formelmässig errechnet wird, die aus den Schlebuscher Untersuchungen sich ergebenden Zahlen jederzeit eine direkte Nachprüfung durch Versuche zulassen. Und während es als festgestellt gelten muss, dass die Bestimmung der Explosionstemperatur eines Sprengstoffes – wie es in den französischen Bestimmungen vorgesehen ist – durchaus nicht hinreicht, ein bestimmtes Urteil über die Schlagwettersicherheit eines Sprengstoffes auszusprechen, so haben die Schlebuscher Untersuchungen erwiesen, dass man auch einen neuen Sprengstoff, wenn man ihn den beschriebenen Untersuchungsmethoden unterwirft, in die Reihe der bisher untersuchten Sprengstoffe wohl einreihen und ihn damit hinsichtlich seiner Sprengwirkung, also seines Wertes, und auch hinsichtlich seiner Schlagwettersicherheit vollständig kennzeichnen kann, und zwar auf jeden Fall besser, als dies durch eine Formel und eine daraus abgeleitete Zahlengrösse überhaupt möglich ist.