установка для приготовления баллиститного пороха
Классы МПК: | C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка |
Автор(ы): | Бикбулатов Рауф Сибгатович (RU), Замахаев Юрий Васильевич (RU), Гаранин Леонид Петрович (RU), Безматерных Ираида Павловна (RU), Сафин Марс Минемухаметович (RU), Ибрагимов Наиль Гумерович (RU), Иванова Ирина Петровна (RU), Ковтун Виктор Евгеньевич (RU), Куценко Геннадий Васильевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-04-29 публикация патента:
27.11.2011 |
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к установке для приготовления баллиститного пороха, и может быть применено в пороховой промышленности для производства твердотопливных двигателей различных ракет и других изделий из баллиститного пороха. Установка содержит конструктивно объединенные между собой отжимной 1 и формующий 3 шнек-прессы с цилиндро-коническими шнеками 4, а также сушильный агрегат 2. Корпуса шнеков 5 в конической части выполнены отъемными и соединены с фильерой 6 в отжимном шнек-прессе 1 и с прессинструментом в формующем шнек-прессе 3, дистанционно управляемыми байонетными замками 8. Сушильный агрегат 2 установлен между отжимным 1 и формующим 3 шнек-прессами и состоит из верхней секции 26, средней секции 9 и сушильной камеры 25. Сушильная камера 25 содержит рубашку обогрева 10, обогреваемый полый конус 11, датчики уровня 12, штуцер для подвода горячего воздуха 16. Средняя секция 9 имеет штуцер для соединения с вакуумнасосом 15. В верхней секции 26 на выходе из фильеры 6 отжимного шнек-пресса 1 установлен гранулятор 17 с ножевой головкой 19, снабженной дистанционно регулируемым приводом 24. Устройство позволяет повысить безопасность и экономичность процесса приготовления баллиститного пороха и упростить обслуживание. 1 ил.
Формула изобретения
Установка для приготовления баллиститного пороха, содержащая отжимной и формующий шнек-прессы с цилиндро-коническими шнеками, сушильный агрегат, отличающаяся тем, что корпуса шнеков в конической части выполнены отъемными и соединены дистанционно управляемыми байонетными замками с фильерой в отжимном шнек-прессе и с прессинструментом в формующем шнек-прессе, фильера снабжена рубашкой для подачи теплоносителя, на выходе шнек-прессов установлены датчики давления и датчики температуры; сушильный агрегат установлен между отжимным и формующим шнек-прессами и состоит из верхней секции, средней секции и сушильной камеры, содержащей рубашку обогрева, обогреваемый полый конус, датчики уровня, штуцер для подвода горячего воздуха, при этом средняя секция имеет штуцер для соединения с вакуумнасосом, а в верхней секции сушильного агрегата на выходе из фильеры установлен гранулятор с ножевой головкой, снабженной дистанционно регулируемым приводом.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к установке для приготовления баллиститного пороха, и может быть применено в пороховой промышленности для производства твердотопливных двигателей различных классов ракет и других изделий из баллиститного пороха.
Для приготовления баллиститного пороха используется оборудование для отжима пороховой массы от воды, вальцевания, сушки пороховой таблетки, шнекования (получения пороховых шашек).
Известны экстудеры (шнек-прессы) со специальными функциональными зонами, применяемые в производстве непожаровзрывоопасных материалов. Эти многофункциональные многосекционные шнековые аппараты с соотношением длины к диаметру от 15 до 30 и более, известные из книги «Техника переработки пластмасс» под ред. Н.И.Басова и В.Броя - М.: Химия, 1985, стр.148-152, не могут быть применены при переработке пожаровзрывоопасной массы. Во-первых, при значительных давлениях и большой длине даже двухопорные шнеки шнековых машин во время работы имеют значительные отклонения от горизонтальной оси, что при малых зазорах между шнеком и корпусом может привести к трению шнека о корпус, загоранию и взрыву пороховой массы. Во-вторых, наладка параметров процесса в какой-то одной секции аппарата крайне затруднена, поскольку изменение параметров (например, частоты вращения шнека) в одной секции ведет к изменению этого параметра в другой секции, хотя там процесс уже проходил в оптимальном режиме.
Известны устройства, применяемые в промышленности, например, описанные в книге Л.А. Смирнова «Оборудование для производства баллиститных порохов по шнековой технологии и зарядов из них» МГАХМ, Москва, 1997 год, стр.86-95, 114-118, которые приняты за прототип.
Так, в призводстве баллиститного пороха в качестве устройства для отжима пороховой массы от воды используется отжимной пресс ПО-125-1000, содержащий коническо-цилиндрический корпус с фильтрующей решеткой и водяной рубашкой и шнек соответствующего профиля: в зоне отжима - цилиндрический, в зоне прессования - конический, фильеру в виде сменной формующей кольцевой решетки и клиновым затвором. Для обеспечения выхода продукта из фильеры в виде гранул (таблеток) на конце шнека насажен многолопастной нож. В этом шнек-прессе производится отжим пороховой массы с 30 40% до 8 10% влажности.
К недостаткам данного устройства для отжима пороховой массы необходимо отнести следующие. Во-первых, наличие цельного корпуса шнека не позволяет производить точный замер между ребордами шнека и корпусом после сборки в конической и цилиндрической части, что не гарантирует величину требуемого зазора (1,5 мм) и, соответственно, безопасность эксплуатации устройства. Во-вторых, отсутствие датчиков температуры и давления не позволяет оперативно корректировать технологический процесс, что необходимо при недопустимых превышениях указанных параметров. В-третьих, жесткая связь ножевого устройства со шнеком не позволяет регулировать длину выходящих гранул (таблеток) в зависимости от частоты вращения шнека. В-четвертых, напрессованный продукт на поверхности фильеры со стороны режущего устройства гранулятора постепенно затвердевает, повышается его чувствительность к трению. Замедлить процесс образования затвердевшего слоя пороха на поверхности фильеры и одновременно снизить чувствительность его к трению возможно лишь поддержанием определенной температуры фильеры. Однако в существующем устройстве отсутствует рубашка для подачи теплоносителя. Подтверждением опасности этого узла служат случаи загорания в районе фильеры на отжимном прессе ПО-125-1000.
Применяемая в след за отжимом операция вальцевания служит для перетирания, сушки, пластификации, гомогенизации и уплотнения пороховой массы, доводя влажность ее до 3%. В качестве устройства для вальцевания применяются вальцы с двумя чугунными валками и таблетирующими кольцами для получения конечного продукта в виде таблеток. Примером такого оборудования являются вальцы завода «Большевик». Вальцы являются эффективным оборудованием для переработки пороховой массы. К их недостаткам нужно отнести наличие высокого удельного давления между валками на пороховую массу, что нередко приводит к локальному перегреву и вспышкам.
В качестве оборудования для окончательной сушки пороховой таблетки с 2 3 до 1,0 0,5% влажности применяются несколько типов сушилок, наиболее эффективной и безопасной из которых является секционная шнек-транспортная сушилка. В этой сушилке каждая секция снабжена рубашкой обогрева для подачи горячего теплоносителя. Недостатком такой сушилки являются ее значительные размеры, поскольку для осуществления процесса глубокого удаления влаги требуется большое время - не менее 40 60 мин, что вызывает необходимость установки нескольких секций. В результате, для размещения такой сушилки требуются значительные производственные площади.
В качестве пресса для прессования пороховой массы и получения ракетных зарядов и трубчатых порохов применяются формующие шнек-прессы типа Ш-34, содержащие конический шнек, корпус шнека с рубашкой, раструбный или формующий пресс-инструмент с дистанционно управляемым устройством для его крепления. Недостатком формующего шнек-пресса является отсутствие дистанционного контроля за основными параметрами процесса - температурой и давлением в наиболее опасной зоне - на выходе шкек-пресса. Отсутствие такого контроля не позволяет предотвратить загорание пороховой массы. Существующие в настоящее время в шнек-прессе предохранительные приспособления (динамически ослабленные втулки, срезные кольца) ослабляют последствия загорания и взрыва, но не предотвращают их.
Технической задачей предлагаемого изобретения является:
- повышение безопасности переработки пороховой массы баллиститного типа;
- исключение транспортных операций с пороховой массой между аппаратами;
- обеспечение дистанционного контроля за параметрами технологического процесса и возможности автоматизации процесса;
- значительное снижение требуемых площадей для размещения оборудования.
Технический результат достигается тем, что установка для приготовления баллиститного пороха содержит отжимной и формующий шнек-прессы с цилиндро-коническими шнеками, а также сушильный агрегат, корпуса шнеков в конической части выполнены отъемным. Корпуса шнеков соединены дистанционно управляемыми байонетными замками с фильерой в отжимном шнек-прессе и с прессинструментом в формующем шнек-прессе. Фильера отжимного шнек-пресса снабжена рубашкой для подачи теплоносителя с целью исключения затвердевания пороховой массы, налипшей на выходе из фильеры и контактирующей с ножевой головкой гранулятора. На выходе шнеков того и другого шнек-пресса установлены датчики давления и температуры. Сушильный агрегат установлен между отжимным и формующим шнек-прессами. Он состоит из верхней и средней секций, а также сушильной камеры, которая содержит рубашку обогрева, а по центру сушильной камеры установлен обогреваемый полый конус. В сушильной камере установлены датчики уровня и штуцер для подвода горячего воздуха. В средней секции имеется штуцер для соединения с вакуумнасосом. В верхней секции сушильного агрегата на выходе из фильеры установлен гранулятор с ножевой головкой, снабженной дистанционно регулируемым приводом.
На чертеже схематично изображена установка для приготовления баллиститного пороха.
1 - отжимной шнек-пресс;
2 - сушильный агрегат;
3 - формующий шнек-пресс;
4 - шнек;
5 - отъемный корпус;
6 - фильера;
7 - прессинструмент;
8 - байонетный замок;
9 - средняя секция;
10 - рубашка обогрева;
11 - полый конус;
12 - датчик уровня;
13 - датчик давления;
14 - датчик температуры;
15 - штуцер для соединения с вакуумнасосом;
16 - штуцер для подвода горячего воздуха;
17 - гранулятор;
18 - привод гранулятора;
19 - ножевая головка;
20 - рубашка фильеры;
21 - трубопровод подвода теплоносителя;
22 - трубопровод отвода теплоносителя;
23 - бункер;
24 - привод;
25 - сушильная камера;
26 - верхняя секция;
27 - гидроцилиндр отката шнека.
Установка для приготовления баллиститного пороха состоит из отжимного шнек-пресса 1 с бункером 23, сушильного агрегата 2 и формующего шнек-пресса 3. Оба шнек-пресса снабжены цилиндро-коническими шнеками 4 с приводами 24. Со стороны конической части шнеков корпуса выполнены отъемными. Это позволяет при сборке шнек-прессов перед установкой отъемных корпусов 5 выставить и проконтролировать зазоры между цилиндрической частью шнека и корпусом. А после установки отъемных корпусов 5 проконтролировать зазоры между конической частью шнеков 4 и коническими отъемными корпусами 5. На выходе отжимного шнек-пресса 1 с помощью дистанционно управляемого байонетного замка 8 присоединяется фильера 6, которая снабжена рубашкой 20. На выходе шнек-прессов 1 и 3 установлены датчики давления 13 и датчики температуры 14. Бункер 23 выполнен с рубашкой обогрева, в нем установлены датчики уровня 12. На выходе формующего шнек-пресса 3 с помощью дистанционно управляемого байонетного замка 8 присоединяется прессинструмент 7.
Сушильный агрегат 2 состоит из верхней секции 26, средней секции 9 и сушильной камеры 25. В верхнюю секцию 26 через фильеру 6 поступает отжатая пороховая масса. На выходе из фильеры 6 с зазором установлена ножевая головка 19 гранулятора 17 с дистанционно регулируемым приводом 18. В сушильной камере 25 установлен полый конус 11, в который через трубопровод подвода 21 подается теплоноситель, а через трубопровод 22 теплоноситель отводится. Трубопроводы подачи и отвода теплоносителя в полый корпус 11 одновременно являются элементами, крепящими полый конус 11 между фланцами сушильной камеры 25 и средней секции 9. Сушильная камера 25 снабжена штуцером подвода горячего воздуха 16. Средняя секция 9 имеет штуцер для соединения с вакуумнасосом 15. Сушильная камера 25 снабжена рубашкой обогрева 10 и двумя датчиками уровня 12.
Установка работает следующим образом. В бункер 23 подается исходная пороховая масса с влажностью 30 40%. Попадая в шнек 4, масса проходит зону отжима, где большая часть влаги удаляется (в массе остается влаги до 8%). Далее в конической части шнек-пресса 1 масса уплотняется, нагревается, проходит процесс пластикации и сжатия. При этом одновременно происходит дальнейшее удаление влаги пороховой массы до 3%. Выходя из отверстий фильеры в виде шнуров, пороховая масса срезается ножевой головкой 19 гранулятора 17. В результате в сушильный агрегат 2 пороховая масса попадает в виде таблеток. Для исключения затвердевания массы, налипшей на стенку фильеры 6, в ее рубашку 20 подается теплоноситель. При неработающем формующем шнек-прессе 3, когда его привод 24 не включен, производится предварительное накопление таблеток пороховой массы в сушильной камере 25 до требуемого уровня. Эта операция позволяет обеспечить необходимое время пребывания пороховых таблеток в зоне сушки для дальнейшего удаления влаги из таблеток до 1,0 0,5% влажности. При этом теплоноситель подается в рубашку обогрева 10 и в обогреваемый полый конус 11 сушильной камеры 25. Кроме того, для интенсификации обогрева и удаления паров влаги, в нижнюю часть сушильной камеры 25 через штуцер 16 подается подогретый воздух, а через штуцер 15 средней секции 9 избыток воздуха вместе с парами влаги откачивается вакуумным насосом. При этом для повышения интенсивности испарения влаги в сушильной камере 25 поддерживается заданный уровень разрежения. После накопления таблеток в сушильной камере 25 до требуемого уровня включают привод 24 формующего шнек-пресса 3, производительность которого согласуется с производительностью отжимного шнек-пресса 1. Начинается непрерывный процесс формования пороховых элементов через прессинструмент 7. Уровень пороховой массы, необходимый для поддержания заданного времени пребывания в сушильной камере 25, контролируется датчиками уровня 12 и поддерживается регулированием оборотов привода 24 формующего шнек-пресса 3.
Благодаря наличию датчиков давления 13 и датчиков температуры 14 на выходе отжимного и формующего шнек-прессов, а также возможности регулирования этих параметров за счет автоматического изменения частоты вращения шнеков, обеспечивается поддержание давления и температуры на безопасном уровне.
После окончания технологического цикла выполняется операция дистанционной разборки. Дистанционно управляемые байонетные замки 8 открываются. Затем из отжимного шнек-пресса 1 и формующего шнек-пресса 3 шнеки 4 гидроцилиндрами отката шнека 27 выдвигаются из корпусов шнек-прессов.
Таким образом, предлагаемая установка для приготовления баллиститного пороха позволяет:
- повысить безопасность переработки пороховой массы за счет того, что фильера снабжена рубашкой, в которую подается теплоноситель; корпуса в конической части шнеков выполнены отъемными и соединены с фильерой в отжимном шнек-прессе и с прессинструментом в формующем шнек-прессе дистанционно управляемыми байонетными замками;
- обеспечить дистанционный контроль за процессом и его автоматизацию за счет того, что на выходе шнеков установлены датчики температуры и давления, на бункерах установлены датчики уровня, применены дистанционно регулируемые привода. Такой контроль и автоматическое управление также повышает безопасность процесса.
- повысить эффективность сушильного агрегата за счет сочетания подачи в него горячего воздуха, отсоса паров и избытка воздуха вакуумнасосом, а также наличия рубашки обогрева и обогреваемого полого конуса.
- исключить операции по транспортировке пороховой массы между аппаратами за счет совмещения в одно устройство отжимного шнек-пресса, сушильного агрегата и формующего шнек-пресса. Это также повышает безопасность процесса и значительно снижает требуемые производственные площади для размещения оборудования.
Установка испытана с положительными результатами в условиях производства ФГУП «НИИПМ».
Класс C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка