Способ получения сферического пороха

Способ получения сферического пороха

Реферат

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.

В литературе [1] известны способы сушки различных материалов, в том числе, сыпучих в кипящем, фонтанирующем режимах. Однако известные способы сушки неприемлемы для сушки СФП из-за большой чувствительности к температурным воздействиям.

В качестве прототипа [2] авторами выбран способ получения СФП, по которому в СФП после отжима от воды вводится графитовая суспензия с последующей подачей пороха с графитом в пневмотранспортную линию под давлением сжатого воздуха, где при движении СФП с графитом в потоке нагретого воздуха в режиме кипения при температуре 80…95°С происходит сушка и графитовка пороха.

Недостатком данного способа является то, что в процессе движения пороха происходит удаление поверхностной влаги, внутренняя влага из сферических элементов практически не удаляется. При этом полученный СФП имеет повышенную влажность.

Целью изобретения является обеспечение влажности сферического пороха в процессе сушки в соответствии с заданными характеристиками на порох.

Поставленная цель достигается тем, что первоначально в реакторе получают пороховой лак, диспергируют его на сферические частицы, обезвоживают и отгоняют этилацетат из сферического пороха с последующей промывкой, сортировкой и сушкой, при этом сферический порох с графитом через циклон-осадитель подают в камеру сушки, представляющую собой цилиндрическую камеру диаметром 600 мм и объемом 0,372 м³, снабженную вышибной поверхностью, площадью 30% от цилиндрической части, при единовременной загрузке сушильной камеры 20…40 кг в перерасчете на сухой вес сферического пороха, сушку пороха проводят в режиме кипения при создании напора воздуха в камере сушки 300…500 мм вод. ст. за счет установленных в нижней части камеры сушки сеток, теплоноситель подают в нижнюю часть камеры сушки в течение 60…80 мин с температурой 88…98°С, затем в течение 140…180 мин с температурой 65…75°С и в течение 20…30 мин с температурой 50…60°С, высушенный порох выгружают в приемный бункер и направляют пневмотранспортом через циклон-осадитель на сухую сортировку.

Разработанная авторами технологическая схема сушки сферического пороха представлена на фигуре.

По разработанной схеме СФП с графитом с влажностью 18…22 мас.% из бункера подачи СФП поз.1 пневмотранспортом подают в циклон-осадитель поз.2, затем СФП из циклона-осадителя поступает в камеру сушки поз.3. Камера сушки представляет собой цилиндр диаметром 600 мм и объемом 0,372 м³. На цилиндрической части сушилки установлена вышибная поверхность, которая составляет 30% от боковой цилиндрической части. В нижней части камеры сушки установлены сетки, создающие сопротивление воздуха от 300 до 500 мм вод. ст. Пневмотранспортом в камеру сушки загружается от 20 до 40 кг СФП в перерасчете на сухой вес. Теплоноситель в камеру сушки подается вентилятором высокого давления поз.4, нагрев воздуха проводится в калорифере поз.5. Авторами установлено, что поверхностную влагу из СФП целесообразно проводить при температуре теплоносителя 88…98°С в течение 60…80 мин, а внутреннюю влагу из пороховых частиц целесообразно проводить при температуре теплоносителя 65…75°С в течение 140…180 мин. Затем проводится охлаждение пороха при температуре 50…60°С в течение 20…25 мин. Высушенный порох из камеры сушки выгружается в бункер приема продукта поз.6 и направляется пневмотранспортом через циклон-осадитель на аппарат сухой сортировки.

Сферический порох на сушку подается с влажностью 18…22 мас.%. Снижение влажности СФП менее 18 мас.% связано с технологическими трудностями и высокими трудозатратами, а увеличение влажности СФП более 22 мас.% связано с трудностями транспортировки СФП в линии пневмотранспорта и увеличением длительности процесса сушки пороха.

Диаметр камеры сушки и объем выбраны из конструктивных особенностей самой сушилки. Увеличение вышибной поверхности более 30% на камере сушки приводит к ослаблению самой конструкции, а уменьшение вышибной поверхности менее 30% приводит к переходу скорости горения СФП в детонацию.

Теплоноситель подается в камеру сушки под давлением 300…500 мм вод. ст. Уменьшение напора воздуха менее 300 мм вод. ст. не обеспечивает режима кипения СФП на сетке, а увеличение напора воздуха более 500 мм рт.ст. приводит к уносу СФП из камеры сушки.

Температурные режимы 88…98°С и 65…75°C обеспечивают удаление из СФП поверхностной и внутренней влаги соответственно. Снижение температуры теплоносителя менее 88°C и времени менее 60 мин не обеспечивает полного удаления поверхностной влаги из сферических частиц, а это приводит к увеличению длительности процесса сушки, увеличение температуры теплоносителя более 98°C и времени более 80 мин связано с опасностью ведения технологического процесса сушки.

При удалении внутренней влаги снижение температуры теплоносителя менее 65°C и времени сушки менее 140 мин приводит к получению высушенного пороха с повышенной влажностью, а увеличение времени более 180 мин и температуры теплоносителя более 75°С приводит к пересушке пороха и опасности ведения технологического процесса.

При завершении процесса сушки СФП проводится охлаждение его при температуре теплоносителя 50…60°C в течение 20…25 мин. Снижение температуры теплоносителя менее 50°C и времени менее 20 мин связано с технологическими трудностями, а увеличение температуры теплоносителя более 60°C и времени охлаждения более 25 мин связано с опасностью выгрузки СФП.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики по разработанному авторами способу получения СФП в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.

Таблица
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики изготовленных образцов пороха
Наименование показателя	Пример (Пр. №1)	Пр. №2	Пр. №3	Пр. №4	Пр. №5
Диаметр камеры сушки, мм	600	600	600	600	600
Объем камеры сушки, м3	0,372	0,372	0,372	0,372	0,372
Площадь вышибной поверхности, %	30	30	30	30	30
Влажность подаваемого на сушку СФП, мас.%	18	20	22	18	25
Загрузка камеры сушки СФП, кг	20	30	40	15	45
Напор теплоносителя подаваемого в сушильную камеру, мм вод. ст.	300	400	500	250	600
Температура теплоносителя, °С	88	90	98	87	98
Время сушки, мин	60	70	80	50	85
Температура теплоносителя, °С	65	70	75	60	80
Время сушки, мин	140	160	180	120	200
Температура охлаждения СФП, °С	50	55	60	50	70
Время охлаждения, мин	20	22	25	20	30
Влажность сухого пороха, мас.%	0,8	0,6	0,4
Баллистические характеристики
Масса заряда, г	3,20	3,25	3,26	3,25	3,25
Средняя скорость полета пули, м/с	751	752	751	690	600

Продолжение таблицы
Разность скоростей полета пули в серии выстрелов, м/с	8	8	7	10	12
Максимальное давление пороховых газов, кг/см2
Среднее	2720	2760	2790	2890	3150
Наибольшее	2900	2850	2980	3100	3150
Разность между максимальным наибольшим и наименьшим давлениями пороховых газов в канале ствола оружия	50	55	52	100	150

Баллистические характеристики СФП проводились на примере сушки пороха для 7,62 мм спортивно-винтовочного патрона, который должен удовлетворять следующим требованиям: средняя скорость полета пули 735…756 м/с, разность скоростей полета пуль в серии выстрелов - не более 10 м/с максимальное давление поровых газов в канале ствола оружия, кгс/см²: среднее - не более 2950 кгс/см², наибольшее - не более 3150 кгс/см², разность между максимальным наибольшим и максимальным наименьшим давлениями пороховых газов в канале ствола оружия - не более 150.

Из приведенных данных таблицы видно, что баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу для 7,62 мм спортивно-охотничьего патрона в пределах граничных условий (примеры 1…3) удовлетворяют всем требованиям, а за пределами граничных условий (примеры 4, 5) СФП не удовлетворят требованиям баллистических характеристик.

Литература

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973, 750 с.

2. «Способ получения сферического пороха», патент RU 2183604, C06B 21/00, опубл. 20.06.20002, 6 с.

Способ получения сферического пороха, включающий получение порохового лака в реакторе, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание и отгонку этилацетата из сферического пороха с последующей промывкой, сортировкой и сушкой, отличающийся тем, что сферический порох с графитом и с влажностью 18-22 мас.% через циклон-осадитель подают в камеру сушки, представляющую собой цилиндрическую камеру диаметром 600 мм и объемом 0,372 м³, снабженную вышибной поверхностью, площадью 30% от цилиндрической части, при единовременной загрузке сушильной камеры 20-40 кг в перерасчете на сухой вес сферического пороха, сушку пороха проводят в режиме кипения при создании напора воздуха в камере сушки 300-500 мм вод. ст. за счет установленных в нижней части камеры сушек сеток, теплоноситель подают в нижнюю часть камеры сушки в течение 60-80 мин с температурой 88-98°C, затем в течение 20-25 мин с температурой 50-60°C, высушенный порох загружают в приемный бункер и направляют пневмотранспортом через циклон-осадитель на сухую сортировку.