способ получения сферического пироксилинового пороха

Формула изобретения

Способ получения сферического пироксилинового пороха, включающий формирование сферических частиц пороха, их графитовку, флегматизацию и сушку, отличающийся тем, что сферические частицы пороха формируют с насыпной плотностью 620-720 кг/м³, перед флегматизацией пороховую суспензию предварительно перемешивают в течение 80-120 мин при 90-98^oС, флегматизацию осуществляют дибутилфталатом в течение 50-70 мин при указанной температуре в 3,0-3,5 мас. ч. воды на 1 мас.ч. сферических частиц, при этом дибутилфталат вводят в виде 1,5-4,5 мас.% водной эмульсии с добавлением клея мездрового при содержании дибутилфталата 0,5-3,5% по отношению к массе пороха, а графитовку проводят одновременно с сушкой при температуре 80-95^oС в течение 180-240 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению сферических пироксилиновых порохов для стрелкового оружия.

Для улучшения и получения заданных баллистических характеристик сферического пороха путем регулирования скорости горения применяют дополнительную технологическую операцию флегматизации.

Флегматизация порохов основана на использовании способности пироксилинового пороха поглощать спиртовые растворы веществ, уменьшающих скорость горения.

Учитывая, что такие растворы диффундируют на незначительную глубину (20-60 мкм) и концентрация (массовая доля) убывает по мере увеличения глубины проникания, порох приобретает способность гореть с переменной скоростью, вначале с меньшей, а затем - с большой. Соответственно изменяется и закон газообразования.

Сложность процесса флегматизации заключается в том, что необходимо флегматизировать порох на определенную глубину с определенной концентрацией флегматизатора, что определяет в итоге получаемые баллистические характеристики.

Также существует проблема регулирования электростатических свойств пороха. Все пироксилиновые пороха являются диэлектриками с высоким показателем диэлектрической постоянной. При пересыпании порохов на их поверхности могут возникать электрические заряды с разностью потенциалов, составляющей десятки тысяч вольт. Возникающая при разряде электрическая искра способна вызывать воспламеняемость пороховой пыли.

Для устранения электризации пороха в процессе производства его покрывают тонким слоем токопроводящего материала графита. Кроме того, графитовка способствует улучшению сыпучести порохов.

Анализ литературных источников (В.И. Гиндич. Технология пироксилиновых порохов. Т. 2. Казань, 1995, с. 282-287) показал, что в качестве флегматизирующей эмульсии используется раствор камфоры 11,8% массы пороха, дефиниламин - 0,20,3% и спирт в соотношении спирта к камфоре (1,52):1. В качестве флегматизатора используется камфора.

Причем совместно с флегматизацией происходит процесс графитования. Флегматизация и графитование производятся в аппаратах периодического действия, называемых полировальными барабанами. Порох через люк загружается в барабан. Для равномерного опыления пороха графитом ввод его в барабан производится в несколько приемов, при этом одновременно запускается и часть графита. Общее количество его составляет от 0,1 до 0,4% от массы пороха. Загруженный барабан приводят в действие. Для устранения обильного смачивания пороха в барабане, что может привести к комкообразованию пороха в процессе флегматизации, и обеспечения равномерного опыления (смачивания раствором) всей его массы флегматизатор в барабан подается в несколько приемов в распыленном виде при вращающемся барабане. Раствор из мерного бачка под давлением 1,52 кг/м² через распылитель вводится в барабан. После первой подачи флегматизирующей эмульсии барабан некоторое время работает, при этом идет поглощение раствора порохом, так как равновесная влажность его меньше той, которая соответствует данной относительной влажности внутри барабана. На протяжении всего процесса флегматизации введение эмульсии и засыпка графита в барабан производится несколько раз. Время одного технологического цикла составляет 300380 минут.

Однако сферический пироксилиновый порох, полученный таким способом, обладает рядом недостатков. При применении в качестве флегматизатора камфоры получается неоднородный флегматизированный поверхностный слой с небольшой глубиной проникновения внутрь сферических частиц пороха. Существенным отрицательным фактором является и то, что процесс флегматизации многостадийный и очень продолжительный.

Известен также способ получения сферического пироксилинового пороха (А. Г. Горст. Пороха и взрывчатые вещества. М.: Машиностроение, 1972, с. 152-163), где в качестве флегматизатора используется камфора, дибутилфталат. Данный способ принят авторами за прототип.

Для флегматизации берут пироксилиновый порох со сформированными частицами, предварительно покрытый тонким слоем графита. Флегматизацию проводят дибутилфталатом во вращающихся барабанах. Раствор флегматизатора вводят пульверизацией через форсунки под давлением.

Отметим, что получаемый по данной технологии сферический пироксилиновый порох обладает хорошими баллистическими характеристиками.

Однако нанесение флегматизатора таким образом приводит к неравномерности покрытия частиц пороха и различной глубине флегматизации по поверхности порохового зерна. Отсутствие предварительной подготовки пороховой массы на стадии флегматизации отрицательно сказывается на регулировании процесса и получении заданных величин глубины и концентрации флегматизатора в порохе. Следовательно, получаемый порох имеет низкую воспроизводимость и стабильность баллистических характеристик.

Кроме того, данный способ получения сферического пироксилинового пороха имеет отдельную фазу графитовки на стадии формирования сферических частиц пороха, что приводит к увеличению времени и сложности технологического процесса.

Задачей изобретения является получение сферического пироксилинового пороха с возможностью высокой степени регулирования заданных баллистических характеристик, их воспроизводимостью и стабильностью. Кроме того, получение сферического пироксилинового пороха с высокими электростатическими свойствами и сыпучестью.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения сферического пироксилинового пороха, включающем формирование сферических частиц пороха, их графитовку, флегматизацию и сушку, сферические частицы пороха формируют с насыпной плотностью 620720 кг/м³, перед флегматизацией пороховую суспензию предварительно перемешивают в течение 80120 мин при 9098^oС, флегматизацию осуществляют дибутилфталатом в течение 5070 мин при указанной температуре в 3,03,5 мас. частях воды на 1 мас. часть сферических частиц, при этом дибутилфталат вводят в виде 1,54,5 мас. % водной эмульсии с добавлением клея мездрового при содержании дибутилфталата 0,53,5% по отношению к массе пороха, а графитовку проводят одновременно с сушкой при температуре 8095^oС в течение 180240 мин.

Насыпная плотность пороха 620720 кг/м³ является наиболее оптимальной. При показателе насыпной плотности менее 620 кг/м³ ухудшаются баллистические характеристики пороха (уменьшаются начальная и средняя скорость полета пули, дульное давление газов), при насыпной плотности свыше 720 кг/см³ при незначительном увеличении баллистических характеристик существенно повышается дульное давление газов, что приводит к эффекту "разгара" ствола.

Флегматизация пороха проводится с целью снижения дегрессивности его горения, что достигается обработкой пороха веществами, замедляющими скорость горения поверхностных слоев порохового зерна. В качестве флегматизатора используют дибутилфталат.

Пороховая суспензия, которая подвергается воздействию флегматизатора, представляет из себя 3,03,5 мас. ч. воды на 1 мас. ч. сферических частиц. При содержании воды менее 3,0 мас. ч. наблюдается неравномерность глубины флегматизации по пороховому зерну, а увеличение содержания воды свыше 3,5 мас. ч приводит к увеличению расхода флегматизирующей эмульсии и времени процесса флегматизации.

Дибутилфталат вводится при флегматизации в виде 1,54,5% флегматизирующей эмульсии. Уменьшение концентрации дибутилфталата менее 1,5% связано с большим расходом воды, а увеличение концентрации дибутилфталата до 4,5% позволяет получать более высокую концентрацию флегматизатора, что ускоряет процесс флегматизации и позволяет получать более плотный флегматизирующий слой.

Для повышения стойкости флегматизирующей эмульсии при сливании в емкость флегматизатора и предотвращения слипания частиц дибутилфталата в водный раствор добавляют эмульгатор - мездровый клей.

Флегматизация сферического пироксилинового пороха ведется 0,53,5 мас.% дибутилфталата. Уменьшение дибутилфталата до 0,5 мас.% связано с тем, что получаемый флегматизированный слой проникает на большую глубину и обладает высокой плотностью, обеспечивая при этом заданные баллистические характеристики. Увеличение дибутилфталата более 3,5 мас.% увеличивает массу порохового заряда.

Предварительное перемешивание пороховой суспензии при 9098^oС в течение 80120 минут позволяет обеспечивать совместимость температурных режимов пороховой суспензии и флегматизирующей эмульсии, что благоприятно сказывается на скорости и глубине прохождения реакции флегматизации.

Увеличение времени перемешивания до 5070 мин при флегматизации способствует достижению глубины флегматизации 4060 мкм, что является высоким показателем для сферических пироксилиновых порохов. При этом получается более плотный и равномерный слой флегматизатора, который обеспечивает низкую скорость горения и высокий уровень баллистических характеристик.

Совмещение процессов сушки и графитовки при 8095^oС в течение 180240 мин позволяет сократить количество технологических операций и время технологического процесса при заметном улучшении качества графитового покрытия.

Способ осуществляется следующим образом (см. чертеж).

Процесс флегматизации ведется под водой в аппарате - флегматизаторе 3. Способ основан на способности дибутилфталата сорбироваться на поверхности пороховых зерен и проникать в них на определенную глубину. Глубина проникновения должна быть строго определенной (4060) мкм, что обеспечивается за счет одинаковой загрузки во флегматизатор 3 "серого" пороха, постоянства концентрации дибутилфталата, выдержки времени и температуры флегматизации.

Пороховую суспензию подают массонасосом по кольцевому трубопроводу в мерники-сгустители 2, установленные на весах. В сгустителях 2 взвешивается порция пороха (200250) кг в расчете на сухую массу согласно дозировочной таблицы. Отмеренная навеска пороха самотеком сливается во флегматизатор 3, где предварительно нагревается при перемешивании до 9098^oС в течение 80120 мин, после чего обрабатывается флегматизирующей эмульсией, представляющей собой раствор дибутилфталата в водной среде с добавлением клея мездрового. Флегматизирующая эмульсия готовится в эмульсификаторе 1. Флегматизация ведется во флегматизаторе 3 путем перемешивания флегматизирующей эмульсии с пороховой массой при 9098^oС в течение 5070 мин. Затем осуществляется промывка флегматизированного пороха, которая производится с целью удаления эмульгатора - клея мездрового. Процесс промывки ведется в промывной емкости 4, в которую сливается порох из флегматизатора 3. По окончании промывки порох при постоянном перемешивании перекачивают массонасосом 5 в ажитатор 6. Перед подачей пороховой суспензии из ажитатора 6 на отжим и сушку производят включение всех мешалок и циркуляцию по массопроводу в течение не менее 10 мин.

Отжим и сушку порохов осуществляют на карусельном вакуум-фильтре 7, состоящем из восьми фильтрующих воронок, которые последовательно проходят зоны загрузки, отжима и выгрузки.

Для уменьшения электризации пороха при сушке в каждую воронку карусельного вакуум-фильтра 7 вводят суспензию графита в количестве 0,150,20% к массе пороха.

Затем порох по пневмотранспортной линии подается в бункер дозирующего шнека сушилки АС-12 поз. 8. Сушка сферических пироксилиновых порохов с одновременной графитовкой осуществляется в аппарате АС-12 поз. 8, принцип работы которого основан на создании кипящего слоя пороха в потоке нагретого воздуха, подаваемого в камере вентиляторами высокого давления. Аппарат состоит из двенадцати камер, которые в процессе сушки за счет вращения поворота стола-основания последовательно проходят пять фаз при температурах 8095^oС в течение 180240 мин. Высушенный порох передают на концевые операции.

В таблице приведены примеры получения сферического пороха, физико-химические и баллистические характеристики для 5,6 мм стрелкового патрона, выполненного вне пределов граничных условий по насыпной плотности (примеры 12), без добавки в флегматизирующую эмульсию клея мездрового (пример 3), с отсутствием предварительного перемешивания пороховой суспензии (пример 4), с 2535 мин перемешиванием при флегматизации (пример 5), без совместной сушки и графитовки (пример 6), а также сферического пироксилинового пороха, выполненного по известному способу.

В результате применения предлагаемого способа получен сферический пироксилиновый порох с высокими баллистическими характеристиками и возможностью высокой степени регулирования заданных баллистических характеристик, их воспроизводимостью и стабильностью. Кроме того, получаемый сферический пироксилиновый порох обладает высокими электростатическими свойствами и сыпучестью.