Способ смешения компонентов взрывчатых составов и формования из них изделий

Способ смешения компонентов взрывчатых составов и формования из них изделий

Реферат

Изобретение относится к области смешения взрывчатых составов и формования из них изделий, а конкретно к технологии смешения компонентов и формования изделий с применением вертикальных смесителей планетарного типа со съемными корпусами. Способ может быть применен при создании технологических процессов смешения компонентов и формования изделий из термореактивных композиций.

Из источников зарубежной и отечественной литературы известно широкое распространение способов смешения компонентов взрывчатых составов и формование из них изделий с применением вертикальных смесителей со съемными корпусами. Так, например, в способах производства зарядов твердого топлива (патенты США № 3562364, № 3807272, патент ФРГ № 2303065) описаны этапы введения компонентов в смеситель, приготовление состава, последовательность выполнения операций при формовании зарядов, средства для создания вакуума при формовании при использовании вертикальных смесителей со съемными корпусами.

Так же известен способ изготовления зарядов из смесевого твердого топлива по патенту РФ № 2167135, взятый авторами за прототип и предусматривающий дозирование жидковязких, порошкообразных компонентов, перемешивание их в вертикальном смесителе со съемным корпусом отсоединение корпуса от смесительной головки, подсоединение корпуса к поршневой гидравлической системе вытеснения, формование зарядов путем вытеснения состава поршнем гидравлической системы вытеснения и очистку съемного корпуса смесителя от остатков состава после окончания вытеснения каждой мешки состава.

Смешение компонентов и формование из них изделий из взрывчатых составов, содержащих отверждающие добавки, при принятых в прототипе температурных режимах (50-70°С) сопровождается началом процесса отверждения состава и повышением его реологических свойств. Как показано на чертеже изменение вязкости определяется температурой и продолжительностью ее воздействия: чем выше температура, тем интенсивнее идет процесс отверждения. Формование изделий из состава с повышенными реологическими свойствами ухудшает показатели качества изделий (монолитность, механические характеристики и т.д.). В связи с этим для обеспечения воспроизводимости свойств партии изделий, изготавливаемых из нескольких мешек, в прототипе очистка смесителя от остатков состава проводится после каждой мешки состава, что ухудшает технико-экономические показатели процесса: удлиняется производственный цикл, повышаются затраты на смешение компонентов и формование изделий.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа смешения компонентов взрывчатых составов и формования качественных по монолитности изделий с применением вертикальных смесителей со съемными корпусами без проведения очистки съемного корпуса смесителя после каждой мешки состава, смешения остатков состава после формования изделий с жидковязкими компонентами, предназначенными для следующей мешки (консервация остатков), периодического перемешивания полученной смеси в процессе консервации в оптимальном температурно-временном режиме.

Технический результат достигается тем, что при функционировании технологического процесса на основе известного способа вводятся следующие операции.

Продолжительность формования изделий ограничивают временем живучести состава (нарастание вязкости во времени до уровня, обеспечивающего формование монолитных изделий). После формования изделий остатки состава из корпуса смесителя вытесняют до крайнего нижнего положения поршня гидравлической системы вытеснения. В рубашку корпуса смесителя подают воду с температурой 15-35°С, дозируют в корпус смесителя навеску жидковязких компонентов из расчета получения требуемой загрузки смесителя для следующей мешки состава и перемешивают с остатками состава при температуре 15-35°С в течение 20-40 минут. При этом время от конца вытеснения состава до дозирования жидковязких компонентов не превышают 3 часов. Во время технологического перерыва полученную смесь перемешивают через каждые 3-4 часа в течение 20-40 минут. Дозирование порошкообразных компонентов и перемешивание состава начинают до истечения 48 часов с момента дозирования в смеситель жидковязких компонентов, а очистку смесителя от остатков состава проводят не позднее, чем после каждой шестой мешки состава.

Консервацию состава необходимо проводить до достижения вязкости остатков состава в смесителе к концу формования предельной величины, выше которой не обеспечивается формование монолитных изделий. Предельная вязкость, обеспечивающая формование монолитных изделий, определяется временем живучести состава. Поэтому продолжительность формования изделий перед консервацией остатков состава ограничивают временем живучести состава.

После формования изделий остатки состава из корпуса смесителя вытесняют до крайнего нижнего положения поршня гидравлической системы вытеснения. Этим обеспечивается выгрузка максимально-возможного количества состава из смесителя перед консервацией, количество остатков в смесителе с рабочей загрузкой в 1 т при этом составляет до 80 кг.

Для сохранения реологических свойств остатков состава в смесителе в пределах, обеспечивающих формование монолитных изделий, в процессе консервации необходимо замедлить (по возможности остановить) процесс отверждения состава, начавшийся при относительно высоких температурах (50-70°С) формования изделий. В предложенном способе это достигается подачей в рубашку смесителя воды с температурой 15-35°С, дозированием в корпус смесителя навески жидковязких компонентов из расчета получения требуемой загрузки смесителя для следующей мешки состава до истечения времени от конца вытеснения состава не более 3 часов и перемешиванием навески жидковязких компонентов с остатками состава при температуре 15-35°С в течение 20-40 минут.

Снижением температуры до 15-35°С и разбавлением остатков состава жидковязкими компонентами достигается резкое снижение скорости процесса отверждения за счет уменьшения вероятности контактов частиц отвердителя с активными группами полимерного связующего и снижения скорости реакции отверждения по закону Арениуса:

τ_Т=τ₀·е^кТ,

где τ_Т - скорость реакции при заданной температуре;

τ₀ - начальная скорость реакции;

к - константа реакции отверждения;

Т - температура процесса отверждения.

Периодическое перемешивание полученной смеси в процессе консервации через каждые 3-4 часа в течение 20-40 минут в сочетании с остальными выше указанными основными признаками способа позволяют сохранить свойства состава в течение 48 часов в пределах, обеспечивающих формование качественных изделий. Поэтому до истечения 48 часов с момента дозирования в смеситель жидковязких компонентов необходимо начать дозирование порошкообразных компонентов и приготовление следующей мешки состава. После шестикратного повторения консервации свойства состава выходят за пределы требований, обеспечивающих формование монолитных изделий. В связи с этим не позднее, чем после каждой шестой мешки проводят очистку смесителя от остатков состава по известному способу.

Примеры конкретного исполнения способа приведены в таблице.

Таблица
Наименование операций и пределы изменения параметров	Отклонения параметров от заданных пределов	Результат
1	2	3
1. Подача воды в рубашку смесителя с температурой 15-35°С для охлаждения состава	1. Занижение температуры воды	Увеличивается нагрузка на двигатели мешалок
2. Завышение температуры воды	Увеличивается скорость отверждения и ухудшаются реологические свойства состава
2. Дозирование жидковязких компонентов не позднее, чем через 3 часа после вытеснения остатков состава	Завышение времени дотирования жидковязких компонентов	Ухудшаются реологические свойства состава за счет интенсивного протекания реакции отверждения до разбавления жидковязкими компонентами
3. Перемешивание остатков состава с жидковязкими компонентами при температуре 15-35°С в течение 20-40 минут	1. Занижение температуры или времени перемешивания состава	Увеличиваются нагрузки на электродвигатели мешалок, не обеспечивается полное распределение остатков состава в объеме жидковязких компонентов, ухудшается

Продолжение таблицы
1	2	3
	2. Завышение температуры	живучесть составаНедостаточно снижается скорость отверждения, что приводит к увеличению вязкости
4. Хранение законсервированного состава при перемешивании в течение 20-40 минут через каждые 3-4 часа	1. Занижение времени перемешивания или завышение перерыва между перемешиваниями	Происходит оседание порошкообразных компонентов в составе, ухудшается качество изделий
	2. Завышение времени перемешивания или занижение перерыва между перемешиваниями	Повышаются энергозатраты
5. Хранение законсервированного состава не более 48 часов с момента дотирования жидковязких компонентов	Превышение времени хранения законсервированного состава	Происходит подполимеризация состава, приводящая к увеличению вязкости и ухудшению качества изделий
6. Очистка смесителя не позднее, чем после каждой шестой мешки	Увеличение продолжительности консервации остатков более шести раз	Ухудшается качество из-за попадания в изделия подполимеризованного состава

Способ смешения компонентов взрывчатых составов и формования из них изделий, включающий дозирование жидковязких, порошкообразных компонентов, перемешивание их в вертикальном смесителе со съемным корпусом, отсоединение корпуса от смесительной головки, присоединение к поршневой гидравлической системе вытеснения, формование изделий путем вытеснения состава поршнем гидравлической системы вытеснения, отличающийся тем, что продолжительность формования изделий ограничивают временем живучести состава, после формования изделий остатки состава из корпуса смесителя вытесняют до крайнего нижнего положения поршня гидравлической системы вытеснения, в рубашку корпуса смесителя подают воду с температурой 15-35°С, дозируют в корпус навеску жидковязких компонентов из расчета получения требуемой загрузки смесителя для следующей мешки состава, перемешивают с остатками состава при температуре 15-35°С в течение 20-40 мин, при этом время от конца вытеснения состава до дозирования жидковязких компонентов не превышает 3 ч, дозирование порошкообразных компонентов начинают до истечения 48 ч с момента дозирования в смеситель жидковязких компонентов, в течение которых периодически перемешивают состав 20-40 мин через каждые 3-4 ч и проводят очистку смесителя от остатков состава не позднее, чем после каждой шестой мешки состава.