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, содержащих два типа порошкообразных окислителей, и формование изделий методом литья под давлением с применением трехкаскадного смесителя непрерывного действия. Способ может быть применен при создании технологических процессов приготовления смеси компонентов взрывчатых составов, содержащих аналогично пластмассам отвержденные полимеры и наполнители.

Анализом отечественной и зарубежной литературы установлено, что известен способ изготовления заряда из смесевого твердого топлива (патент США №3296043 кл. 149-19), предусматривающий непрерывную подачу компонентов в смеситель, их смешение, вакуумирование топливной массы и формование заряда методом литья под давлением.

В технике известно (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Москва, 1973 г., стр.259) применение циркуляционного насоса для интенсификации процесса смещения и улучшения однородности распределения перемешиваемых компонентов.

Также известен способ изготовления заряда смесевого твердого ракетного топлива (патент РФ №2198864), который принят авторами в качестве прототипа, предусматривающий синхронное порционное дозирование порошкообразных и жидковязких компонентов в смеситель - приставку по трем автономным линиям, перемешивание в смесителях непрерывного действия - смесителе-приставке, предварительном смесителе и формование заряда под давлением при дистанционном контроле загрузки смесителей.

В данном способе порошкообразный окислитель с добавками подают из накопителя шлюзовым затвором в порционный весовой дозатор, дозируют порциями 4-14 кг с интервалом 20-60 с. Сглаживают пульсации потока, для чего порошкообразный окислитель непрерывно просеивают через сепаратор и подают транспортным шнеком в смеситель-приставку. По двум соответствующим автономным линиям синхронно подаче порошкообразного окислителя в смеситель-приставку порциями дозируют жидковязкие компоненты (смесь связующего и смесь отвердителя). Потоки компонентов непрерывно смешивают и усредняют в каскаде из трех последовательно установленных смесителей непрерывного действия с регулируемой загрузкой и шнековой выгрузкой: сначала проводят смачивание порошкообразного окислителя с жидковязкими компонентами в смесителе-приставке с загрузкой 20-100 кг, затем проводят предварительное смешение и усреднение в предварительном смесителе с загрузкой 600-750 кг и окончательное смешение под вакуумом в вакуумном смесителе с загрузкой 150-350 кг при дистанционном контроле загрузки смесителей.

Использование данного способа для смешения взрывчатых составов, содержащих два типа порошкообразного окислителя, невозможно, так как способ не предусматривает линию дозирования второго типа порошкообразного окислителя. Дозирование двух типов порошкообразного окислителя на одной линии недопустимо из-за образования опасных смесей, чувствительных к механическим воздействиям. Кроме того, способ не предусматривает приемы безопасного предварительного смачивания и смешения компонентов взрывчатого состава, содержащего два типа порошкообразного окислителя.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа безопасного смешения компонентов взрывчатых составов и изготовления из них изделий, содержащих два типа порошкообразного окислителя за счет порционного дозирования в предварительный смеситель заранее подготовленной навески второго типа порошкообразного окислителя по автономной линии с помощью питателя с настроенной частотой вращения, перемешивания и циркуляции состава в предварительном смесителе через циркуляционный массопровод и формования при контроле и регулировании нагрузок на приводе мешалок смесителей.

Технический результат достигается тем, что в процессе смешения компонентов взрывчатых составов и формования из них составов, включающем синхронное дозирование порошкообразных и жидковязких компонентов по автономным линиям, перемешивании компонентов в смесителях непрерывного действия: смесителе-приставке, предварительном смесителе, вакуумном смесителе и формовании изделий под давлением в качестве порошкообразных компонентов используют два типа порошкообразных окислителей, после набора первой половины рабочей загрузки предварительного смесителя состава на основе первого типа порошкообразного окислителя при включенных дозаторах жидковязких и порошкообразных окислителей, мешалках, шнеке и открытом затворе на циркуляционном массопроводе, которым снабжают предварительный смеситель, начинают порционное дозирование в предварительный смеситель с циркуляционным массопроводом заранее подготовленной навески второго типа порошкообразного окислителя с помощью питателя с настроенной частотой вращения и продолжают дозирование до набора полной рабочей загрузки предварительного смесителя. После этого дозирование компонентов прекращают и перемешивают состав с одновременной циркуляцией в предварительном смесителе с циркуляционным массопроводом 10-30 мин, затем закрывают затвор на циркуляционном массопроводе, создают вакуум в вакуумном смесителе, открывают затвор на вакуумном смесителе, при работающих мешалках набирают состав в вакуумный смеситель до полной рабочей загрузки и формуют изделия путем выгрузки состава из предварительного и вакуумного смесителей до нагрузок на приводах мешалок на 5-10% более высоких, чем нагрузки холостого хода, после чего цикл набора состава в предварительный смеситель и формование изделий повторяют.

Пример аппаратурного оформления указанного способа приведен на схеме (чертеж), где 1 - предварительный смеситель, 2 - дозатор жидковязких компонентов, 3 - дозатор порошкообразного окислителя первого типа, 4 - дозатор порошкообразного окислителя второго типа с питателем, 5 - мешалки предварительного смесителя, 6 - шнек предварительного смесителя, 7 - затвор циркуляционного массопровода, 8 - циркуляционный массопровод, 9 - дозатор добавок (отвердитель и т.п.), 10 - вакуумный смеситель, 11 - затвор вакуумного смесителя, 12 - мешалки вакуумного смесителя.

В процессе формования изделий с применением смесителей непрерывного действия одним из основных условий обеспечения безопасности и качества смешения компонентов взрывчатого состава является синхронное дозирование потоков компонентов по автономным линиям в смеситель-приставку в строго заданном соотношении. Этим на стадии предварительного смешения достигается полное смачивание порошкообразного окислителя жидковязкими компонентами, исключается попадание не смоченного порошкообразного окислителя в зону работы шнека предварительного смесителя.

В предлагаемом способе смешения компонентов взрывчатых составов, содержащих два типа порошкообразного окислителя, эта задача решается порционным дозированием второго порошкообразного окислителя по автономной линии в предварительный смеситель с помощью питателя с настроенной частотой после набора первой половины рабочей загрузки предварительного смесителя составом на основе жидковязких компонентов и первого порошкообразного окислителя. Дозирование второго порошкообразного окислителя в предварительный смеситель до набора первой половины рабочей загрузки смесителя не исключает вероятность попадания не смоченного второго порошкообразного окислителя в зону работы шнека предварительного смесителя, что снижает безопасность процесса смешения состава.

Однородность распределения второго порошкообразного окислителя взрывчатого состава в предварительном смесителе обеспечивается путем перемешивания и циркуляции состава через циркулиционный массопровод в процессе набора второй половины загрузки и дополнительной циркуляцией состава после набора полной рабочей загрузки предварительного смесителя.

При выгрузке состава на стадию формования изделий при малых загрузках предварительного и вакуумного смесителей не исключается возможность прососа воздуха в зону вакуумирования со стороны шнека вакуумного смесителя и нарушение монолитности изделий. Для обеспечения монолитности изделий в предлагаемом способе предусматривается формование изделий проводить при постоянном контроле и регулировании нагрузок на приводе мешалок смесителей. Выгрузка состава проводится до нагрузок на приводах мешалок смесителей, на 5-10% более высоких, чем нагрузки холостого хода.

Примеры конкретного исполнения способа приведены в таблицах 1, 2.

Однородность распределения компонентов (вымешанность состава) оценивалась по достижении минимальных установившихся нагрузок на приводе мешалок, т.е. состав считается вымешанным, когда нагрузки на приводе мешалок достигают минимальной стабильной величины.

Из данных табл. 1 следует, что стабилизация нагрузок на приводе мешалок предварительного смесителя достигается после перемешивания и циркуляции в течение 10 минут (вариант 3). Перемешивание состава более 30 минут удлиняет производственный цикл, увеличивает затраты. Таким образом оптимальное время перемешивание состава в предварительном смесителе, обеспечивающее качественное смешение, составляет 10-30 минут.

Из данных табл. 2 следует, что в интервале нагрузок на приводе мешалок предварительного и вакуумного смесителей, на 5-10% более высоких, чем нагрузки холостого хода, обеспечивается качественное формование изделий с минимальным количеством остатка состава в смесителях (вариант 6-8). При выработке состава до нагрузок на приводе мешалок на 4,5% выше нагрузок холостого хода происходит просос воздуха в зону вакуумирования со стороны шнека вакуумного смесителя и образования дефектов в изделии (вариант 9). При выработке состава до нагрузок на приводе мешалок на 12,5% выше, чем нагрузки холостого хода, увеличивается количество остатков состава в смесителях, снижается коэффициент использования рабочей загрузки смесителей (вариант 10).

Способ смешения компонентов взрывчатых составов и формование из них изделий с положительными результатами проверен в условиях опытного производства ФГУП "НИИПМ". Способ обеспечивает безопасное и качественное смешение компонентов, формование качественных изделий по монолитности.

Таблица 1.
Зависимость нагрузок на приводе мешалок предварительного смесителя от времени перемешивания состава
Варианты	Продолжительность перемешивания, мин.	Нагрузки на приводе мешалок предварительного смесителя, кВт:	Результат
1	5	5.35	Нагрузки на приводе мешалок не достигли минимальной величины, состав не вымешан
2	8	3.85}
3	10	3,45	Достигнуты стабильные минимальные нагрузки на приводе мешалок, достигнута вымешанность состава
4	30	3.44}
5	35	3,45

Таблица 2.
Изменение нагрузок на приводах мешалок в конце выгрузки состава из предварительного и вакуумного смесителей
Варианты	Нагрузки холостого хода на приводе мешалок, кВт	Нагрузки в конце выгрузки на приводах мешалок с вычетом нагрузок холостого хода, кВт (%)	Результат
предварительный смеситель	вакуумный смеситель	предварительный смеситель	вакуумный смеситель
6	0,6	0,5	0,03(5,0)	0,025(5,0)	Обеспечивается качественное формование изделий по монолитности
7	0,6	0,5	0,045(7,5)	0,038(7,5)}
8	0,6	0,5	0,06(10)	0,05(10)
9	0,6	0,5	0,027(4,5)	0,022(4,5)	Происходит просос воздуха в зону вакуумирования
10	0,6	0,5	0,075(12,5)	0,063(12,5)	Увеличивается количество остатка состава

Способ смешения компонентов взрывчатых составов и формования из них изделий, включающий синхронное порционное дозирование порошкообразных и жидковязких компонентов по автономным линиям, перемешивание компонентов в смесителях непрерывного действия: смесителе-приставке, предварительном смесителе, вакуумном смесителе и формование изделий под давлением, отличающийся тем, что в качестве порошкообразных компонентов используют два типа порошкообразных окислителей, после набора первой половины рабочей загрузки предварительного смесителя состава на основе первого типа порошкообразного окислителя при включенных дозаторах жидковязких и порошкообразных окислителей, мешалках, шнеке и открытом затворе на циркуляционном массопроводе, которым снабжают предварительный смеситель, начинают порционное дозирование в предварительный смеситель с циркуляционным массопроводом заранее подготовленной навески второго типа порошкообразного окислителя с помощью питателя с настроенной частотой вращения и продолжают дозирование до набора полной рабочей загрузки предварительного смесителя, после чего дозирование компонентов прекращают и перемешивают состав с одновременной циркуляцией в предварительном смесителе с циркуляционным массопроводом 10-30 мин, затем закрывают затвор на циркуляционном массопроводе, создают вакуум в вакуумном смесителе, открывают затвор на вакуумном смесителе, при работающих мешалках набирают состав в вакуумный смеситель до полной рабочей загрузки и формуют изделия путем выгрузки состава из предварительного и вакуумного смесителей до нагрузок на приводах мешалок на 5-10% более высоких, чем нагрузки холостого хода, после чего цикл набора состава в предварительный смеситель и формование изделий повторяют.