RU2372315C1 - Device for making articles from explosive composition - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to a device for making articles from an explosive composition. The device includes a vertical planetary mixer for mixing components of the explosive composition with a mixing head and a set of change cans with trolleys, a piston hydraulic device for unloading the explosive composition from the change can, stock piping for unloading explosive composition from the change can to a moulding apparatus, which has a vacuum chamber, a die hole at its input and a pressure screw conveyor. A temperature and pressure monitoring sensor is placed on the stock piping in front of the die hole. The piston hydraulic device is synchronised with the moulding apparatus, for which purpose the piston hydraulic device is fitted with a device for remote regulation of flow on the line of the hydraulic actuator of the piston and a displacement sensor for the piston. The moulding device is fitted with a remote controlled actuator for the pressure screw conveyor and a level sensor for constant monitoring of the level of explosive composition in the moulding device.

EFFECT: invention enables making quality articles in terms of solidity from compositions with low fluidity.

4 dwg

Description

Translated fromRussian

Устройство может быть применено в промышленности для смешения компонентов взрывчатых составов, в том числе порохов и твердых ракетных топлив и формования изделий из них.The device can be used in industry for mixing components of explosive compositions, including gunpowder and solid rocket fuels and molding products from them.

Устройство предназначено для смешения компонентов взрывчатых составов в сменных корпусах (чашах) смесителей периодического действия, вытеснения состава из чаш с помощью поршневого гидравлического устройства через массопровод в аппарат для формования с вакуумной камерой с фильерой на входе в нее, напорным шнеком и формования изделия.The device is intended for mixing the components of explosive compositions in interchangeable bodies (bowls) of batch mixers, forcing the composition out of the bowls using a piston hydraulic device through a mass pipe into a forming apparatus with a vacuum chamber with a die at its entrance, a pressure screw, and molding the product.

Известна установка для смешения и формования по патенту РФ №2176229, содержащая смесительную головку с приводом рабочих органов - мешалок и водила, лопастные, винтовые самоочищающиеся мешалки, комплект сменных корпусов чаш, устройство для формования, включающее силовой гидроцилиндр с выгрузочным поршнем.Known installation for mixing and molding according to the patent of the Russian Federation No. 2176229, containing a mixing head with a drive of the working bodies - mixers and a carrier, paddle, screw self-cleaning mixers, a set of interchangeable bowl bodies, a molding device comprising a power hydraulic cylinder with an unloading piston.

Практика работы на этих установках показала высокую эффективность процессов перемешивания составов и получение качественных изделий при формовании. Однако при этом гарантированное качество формуемых изделий ограничивается вязкостью перерабатываемого состава. Так для высоконаполненных составов с пределом текучести более 500 Па в изделиях обнаруживаются дефекты в виде воздушных включений из-за глубоких неровностей («кратеров») на поверхности состава в чаше после извлечения мешалок. Клапаны выгрузочного поршня при вытеснении состава из чаши не могут полностью удалить воздух из «кратеров», так как на поверхности состава края «кратеров» могут смыкаться, захлапывая воздух внутри состава.The practice of working at these plants has shown high efficiency of the processes of mixing the compositions and obtaining high-quality products during molding. However, the guaranteed quality of the molded products is limited by the viscosity of the processed composition. So for highly filled compositions with a yield strength of more than 500 Pa, defects in the form of air inclusions are detected in the products due to deep irregularities (“craters”) on the surface of the composition in the bowl after removing the mixers. When displacing the composition from the bowl, the valves of the unloading piston cannot completely remove air from the "craters", since the edges of the "craters" can close on the surface of the composition, blocking the air inside the composition.

Существует ряд способов, направленных на исключение воздушных дефектов в формуемых изделиях. Так, например, способ по патенту РФ №2167135 предполагает ступенчатую скорость извлечения мешалок из чаши для уменьшения величины «кратеров». В способе по патенту РФ №2226520 чашу после процесса смешения накрывают технологической крышкой и вакуумируют перед вытеснением состава. Способ по патенту РФ №2287509 предполагает производить остановку мешалок в месте, наиболее удаленном от выгрузочного затвора, оставляя при вытеснении состава 3…10% его в чаше. По патенту РФ №2288204 процесс вакуумирования чаши перед вытеснением производится под технологической крышкой путем создания пульсирующего двухступенчатого остаточного давления.There are a number of methods aimed at eliminating air defects in molded products. So, for example, the method according to the patent of the Russian Federation No. 2167135 involves a stepwise speed of extraction of the mixers from the bowl to reduce the size of the "craters". In the method according to the patent of the Russian Federation No. 2226520, the bowl after the mixing process is covered with a technological lid and vacuum before crowding out the composition. The method according to RF patent No. 2287509 involves stopping the mixers in the place farthest from the discharge gate, leaving 3 ... 10% of it in the bowl when displacing the composition. According to RF patent No. 2288204, the process of evacuating a bowl before displacement is carried out under a technological cover by creating a pulsating two-stage residual pressure.

Все эти мероприятия были опробованы при изготовлении изделий на ФКП «Пермский пороховой завод», что позволило несколько снизить количество дефектов в формуемых изделиях, однако процент брака, особенно при переработке высоковязких составов, остается высоким.All these measures were tested in the manufacture of products at the Perm Powder Plant factory, which made it possible to slightly reduce the number of defects in the molded products, but the percentage of rejects, especially when processing highly viscous compositions, remains high.

Известно устройство для смешения компонентов взрывчатых составов и формования изделий из них по патенту РФ №2222517, принятое авторами за прототип, состоящее из вертикального планетарного смесителя, комплекта сменных корпусов - чаш с тележками, поршневое гидравлическое устройство, вакуумный смеситель с фильерой на входе и напорным шнеком, массопровод, соединяющий сменную чашу на позиции выгрузки состава с вакуумным смесителем.A device for mixing components of explosive compositions and molding products from them according to the patent of the Russian Federation No. 2222517, adopted by the authors as a prototype, consisting of a vertical planetary mixer, a set of interchangeable bodies - bowls with trolleys, a hydraulic piston device, a vacuum mixer with an inlet die and a pressure screw , a mass pipe connecting the removable bowl at the unloading position of the composition with a vacuum mixer.

Преимуществом указанного устройства является обеспечение требуемого качества состава по монолитности, обусловленного отсутствием в нем воздушных включений за счет вакуумирования в тонком слое при входе состава через фильеру в вакуумный смеситель, а также за счет подпрессовки состава в формообразующей оснастке напорным шнеком. При этом давление подпрессовки значительно выше, чем при заполнении непосредственно поршневым гидравлическим устройством, давление под которым, как правило, ограничивается 0,5 МПа из-за большого диаметра поршня. Все это обеспечивает возможность формования тонкостенных изделий сложного профиля.The advantage of this device is to ensure the required quality of the composition in terms of solidity, due to the lack of air inclusions due to vacuum in a thin layer when the composition enters through a die in a vacuum mixer, and also due to the compression of the composition in a forming tool with a pressure screw. The pressure of the prepress is much higher than when filling directly with a piston hydraulic device, the pressure under which, as a rule, is limited to 0.5 MPa due to the large diameter of the piston. All this provides the possibility of forming thin-walled products of complex profile.

Недостатком указанного устройства является то, что отсутствует возможность синхронизации работы поршневого гидравлического устройства по выгрузке состава из чаши и производительности напорного шнека. При этом отсутствует оперативный дистанционный контроль за перемещением поршня, вытесняющего состав из чаши. Это может приводить к переполнению вакуумного смесителя и созданию аварийной ситуации. Нежелательной является также излишняя выработка состава из вакуумного смесителя из-за нарушения режима формования изделия.The disadvantage of this device is that there is no possibility of synchronization of the piston hydraulic device for unloading the composition from the bowl and the performance of the pressure screw. At the same time, there is no operational remote control over the movement of the piston displacing the composition from the bowl. This can lead to overfilling of the vacuum mixer and an emergency. Unwanted is also the excessive production of the composition from the vacuum mixer due to violation of the molding mode of the product.

Кроме того, отсутствие замера температуры состава на выходе из массопровода не позволяет оперативно корректировать температуру его в вакуумном смесителе. Отсутствует также контроль за моментом подхода состава к фильере вакуумного смесителя для определения момента запуска его в работу.In addition, the lack of measurement of the temperature of the composition at the outlet of the mass pipe does not allow you to quickly adjust its temperature in a vacuum mixer. There is also no control over the moment the composition approaches the nozzle of the vacuum mixer to determine when it was put into operation.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение требуемого качества изделий из взрывчатых составов по монолитности и расширение диапазона перерабатываемых рецептур составов за счет переработки высоконаполненных составов с пониженной текучестью, а также расширение номенклатуры получаемых изделий, в том числе тонкостенных, сложного профиля, обеспечение синхронизации работы поршневого гидравлического устройства по выгрузке состава из сменной чаши с производительностью напорного шнека вакуумного смесителя, используемого в виде аппарата для формования, обеспечение контроля температуры состава перед фильерой и контроля подхода состава из массопровода к фильере вакуумного смесителя.The technical task of the invention is to ensure the required quality of products from explosive compositions in terms of monolithicity and to expand the range of processed compound formulations by processing highly filled compositions with reduced fluidity, as well as expanding the range of products obtained, including thin-walled, complex profiles, ensuring synchronization of the operation of the piston hydraulic device for unloading the composition from the removable bowl with the capacity of the pressure screw of the vacuum mixer, using zuemogo as an apparatus for forming, providing the composition to the die temperature control and approach control composition of the stock lines to die vacuum mixer.

Технический результат достигается за счет того, что для смешения взрывчатого состава установка включает в себя смесительную головку вертикального планетарного смесителя, комплект сменных корпусов (чаш). Для выгрузки состава из чаши установка содержит поршневое гидравлическое устройство. Для вакуумирования состава и формования изделия устройство содержит аппарат для формования с вакуумной камерой с фильерой на входе в нее состава.The technical result is achieved due to the fact that for mixing explosive composition, the installation includes a mixing head of a vertical planetary mixer, a set of interchangeable bodies (bowls). For unloading the composition from the bowl, the installation contains a piston hydraulic device. To evacuate the composition and molding the product, the device comprises a molding apparatus with a vacuum chamber with a die at the entrance to the composition.

Для синхронизации работы поршневого гидравлического устройства по выгрузке состава из сменной чаши с производительностью напорного шнека аппарата для формования поршневое гидравлическое устройство снабжено устройством дистанционного регулирования потока на линии гидропривода поршня, датчиком перемещения поршня, а аппарат для формования с напорным шнеком снабжен дистанционным регулируемым приводом напорного шнека и уровнемером для постоянного контроля уровня состава в аппарате.To synchronize the operation of the piston hydraulic device for unloading the composition from the removable bowl with the productivity of the pressure screw of the molding apparatus, the piston hydraulic device is equipped with a remote flow control device on the piston hydraulic line, a piston displacement sensor, and the molding apparatus with pressure screw is equipped with a remote adjustable pressure screw drive and level gauge for continuous monitoring of the composition in the device.

Для контроля температуры состава на входе в аппарат для формования на массопроводе перед фильерой установлен датчик температуры, а для контроля подхода состава к фильере на массопроводе установлен датчик давления.To control the temperature of the composition at the inlet of the molding machine on the mass pipe, a temperature sensor is installed in front of the die, and a pressure sensor is installed in the mass pipe to control the approach of the composition to the die.

Предлагаемое устройство изображено на фиг.1, 2. Оно состоит из смесительной головки 1 (фиг.1) вертикального планетарного смесителя с мешалками 2, комплекта сменных корпусов - чаш 3 с тележками 4 и механизма подъема чаши 5. На фиг.2 изображены выгрузочный поршень 6, аппарат для формования 7 с вакуумной камерой 8, приводом мешалок 9, массопроводом 10 соединяющим затвор 11 чаши с вакуумной камерой 8. Поршневое гидравлическое устройство закреплено на корпусе 12, а для подсоединения чаши к устройству установлен гидроцилиндр 13. Для дистанционного непрерывного контроля перемещения поршня 6 установлен датчик 14, конец тросика которого закреплен на корпусе 12. Поршневое гидравлическое устройство содержит также гидроцилиндр 15, на конце штока которого закреплен поршень 6.The proposed device is shown in figures 1, 2. It consists of a mixing head 1 (figure 1) of a vertical planetary mixer withmixers 2, a set of interchangeable bodies -bowls 3 withcarts 4 and the lifting mechanism of thebowl 5. Figure 2 shows theunloading piston 6, amolding apparatus 7 with avacuum chamber 8, anagitator drive 9, amass pipe 10 connecting the shutter 11 of the bowl to thevacuum chamber 8. A hydraulic piston device is mounted on thehousing 12, and ahydraulic cylinder 13 is installed to connect the bowl to the device. To control the movement of thepiston 6, asensor 14 is installed, the end of the cable of which is fixed to thehousing 12. The piston hydraulic device also contains ahydraulic cylinder 15, at the end of the rod of which thepiston 6 is fixed.

На линии подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр установлен регулятор потока 16, обеспечивающий необходимую скорость поршня при вытеснении состава. Регулятор потока снабжен дистанционно регулируемым приводом 17, с помощью которого при выгрузке состава можно регулировать производительность выгрузки.Aflow regulator 16 is installed on the line for supplying the working fluid to the hydraulic cylinder, which ensures the necessary piston speed during the displacement of the composition. The flow controller is equipped with a remotelyadjustable drive 17, with which you can control the discharge performance when unloading the composition.

На фиг.3 изображен аппарат для формования, состоящий из корпуса 18 с мешалками 19 и напорным шнеком 20 с приводом 21, формуемое изделие 22. Вакуумная камера 23 снабжена уровнемером для непрерывного контроля уровня состава, состоящим из источника излучения 24 и приемника 25.Figure 3 shows the apparatus for molding, consisting of ahousing 18 withmixers 19 and apressure screw 20 with adrive 21, a moldedproduct 22. Thevacuum chamber 23 is equipped with a level gauge for continuous monitoring of the composition, consisting of aradiation source 24 and areceiver 25.

На фиг.4 изображен ввод массопровода в вакуумную камеру. Для увеличения поверхности вакуумирования состава на входе его в вакуумную камеру установлена фильера 26. Массопровод выполнен в виде резинового напорно-всасывающего рукава по ГОСТ 5398, позволяющего работать под давлением и в условиях вакуума. Такое исполнение массопровода значительно упрощает сборку устройства и не требует точной центровки соединяемых аппаратов относительно друг друга. На патрубке установлен датчик 28 типа ФОН, позволяющий дистанционно контролировать температуру и давление состава. Патрубок 27 к фильере 26 крепится откидными болтами 29, вворачиваемыми в фильеру.Figure 4 shows the entry of the mass pipe into the vacuum chamber. To increase the vacuum surface of the composition, adie 26 is installed at its inlet into the vacuum chamber. The mass pipe is made in the form of a rubber pressure-suction sleeve according to GOST 5398, which allows working under pressure and in a vacuum. This design of the mass pipeline greatly simplifies the assembly of the device and does not require accurate alignment of the connected devices relative to each other. Asensor 28 of the FON type is installed on the nozzle, allowing remote control of the temperature and pressure of the composition. Thepipe 27 to the die 26 is attached byhinged bolts 29, screwed into the die.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Сменная чаша 3 (фиг.1) гидроцилиндром 5 подсоединяется к смесительной головке 1 и скрепляется с ней. В чашу загружается компоненты взрывчатого состава и производится перемешивание. После перемешивания чаша опускается на тележку 4 и на ней транспортируется к поршневому гидравлическому устройству, где гидроцилиндром 13 (фиг.2) поднимается и скрепляется с корпусом 12. Далее массопровод 10 одним концом подсоединяется к затвору 11 чаши, другим концом к вакуумной камере 8 аппарата для формования.The work of the proposed device is as follows. The replaceable bowl 3 (Fig. 1) with ahydraulic cylinder 5 is connected to themixing head 1 and fastened with it. The explosive composition components are loaded into the bowl and mixing is carried out. After mixing, the bowl is lowered onto thetrolley 4 and transported to the hydraulic piston device, where the hydraulic cylinder 13 (Fig. 2) rises and fastens with thehousing 12. Next, themass pipe 10 is connected at one end to the valve 11 of the bowl, and at the other end to thevacuum chamber 8 of the apparatus molding.

Поршень 6 (фиг.2) опускается в чашу, регулятором потока 16 настраивается заданная скорость поршня, обеспечивающая необходимую производительность при выгрузке состава. Датчик 14 непрерывно выдает координаты перемещения поршня. В вакуумной камере 8 аппарата для формования создается вакуум. Состав, проходя через фильеру 26 (фиг.4), выходит в виде шнуров в вакуумную камеру, из него удаляется воздушные включения. Далее состав попадает на мешалки 19, которые подают его на шнек 20, которым состав нагнетается в изделие 22.The piston 6 (figure 2) is lowered into the bowl, theflow regulator 16 adjusts the set piston speed, which provides the necessary performance when unloading the composition. Thesensor 14 continuously provides the coordinates of the piston. A vacuum is created in thevacuum chamber 8 of the molding apparatus. The composition, passing through a die 26 (Fig. 4), leaves in the form of cords in a vacuum chamber, air inclusions are removed from it. Next, the composition falls on thestirrers 19, which feed it to thescrew 20, with which the composition is pumped into theproduct 22.

В процессе работы из-за изменения различных факторов (температура, реология состава т.п.) может произойти рассогласование производительности выгрузки состава из чаши и работы напорного шнека, что создает опасность переполнения вакуумной камеры и исключения возможности вакуумирования состава. При чрезмерной выработке состава нарушается процесс формования изделия.During operation, due to changes in various factors (temperature, rheology of the composition, etc.), a mismatch in the performance of unloading the composition from the bowl and the operation of the pressure screw can occur, which creates a danger of overfilling the vacuum chamber and eliminating the possibility of pumping out the composition. With excessive development of the composition, the process of forming the product is disrupted.

Наличие в устройстве дистанционно регулируемого регулятора потока на линии гидроцилиндра выгрузочного поршня позволяет дистанционно вести процесс в зависимости от показаний уровнемера, регулятора частоты вращения шнека и датчика перемещения выгрузочного поршня.The presence in the device of a remotely adjustable flow regulator on the discharge cylinder hydraulic cylinder line allows you to remotely conduct the process depending on the readings of the level gauge, the screw speed controller and the discharge piston displacement sensor.

Показания датчика давления на массопроводе позволяют точно фиксировать момент подхода состава к вакуумной камере в начале процесса и своевременно включить шнек и мешалки аппарата формования.The readings of the pressure sensor on the mass pipe allow you to accurately record the moment the composition approaches the vacuum chamber at the beginning of the process and turn on the screw and mixers of the molding apparatus in time.

Датчик температуры на массопроводе позволяет своевременно корректировать температуру обогрева аппарата для формования из-за возможного охлаждения состава в массопроводе, например, при вынужденных простоях.The temperature sensor on the mass pipe allows you to timely adjust the temperature of the heating apparatus for molding due to the possible cooling of the composition in the mass pipe, for example, during downtime.

Основные элементы указанной конструкции прошли с положительными результатами опытно-промышленные испытания на ФКП «Пермский пороховой завод».The main elements of this design passed with positive results pilot tests at the FKP Perm Powder Plant.

Claims (1)

Translated fromRussian

Устройство для получения изделия из взрывчатого состава, включающее вертикальный планетарный смеситель для смешения компонентов взрывчатого состава со смесительной головкой и комплектом сменных чаш с тележками, поршневое гидравлическое устройство для выгрузки взрывчатого состава из сменной чаши, массопровод для выгрузки перемешанного взрывчатого состава из сменной чаши в аппарат для формования изделия, содержащий вакуумную камеру, фильеру на входе в нее и напорный шнек, отличающееся тем, что оно содержит установленный на массопроводе перед фильерой датчик контроля температуры и давления, поршневое гидравлическое устройство синхронизировано с аппаратом для формования изделия, для чего поршневое гидравлическое устройство снабжено устройством дистанционного регулирования потока на линии гидропривода поршня и датчиком перемещения поршня, при этом аппарат для формования изделия снабжен дистанционно регулируемым приводом напорного шнека и уровнемером для постоянного контроля уровня взрывчатого состава в аппарате для формования изделия.A device for producing a product from an explosive composition, including a vertical planetary mixer for mixing components of an explosive composition with a mixing head and a set of interchangeable cups with carts, a piston hydraulic device for unloading an explosive compound from a replaceable cup, a mass pipe for unloading a mixed explosive composition from a replaceable cup into an apparatus for molding products containing a vacuum chamber, a die at the entrance to it and a pressure screw, characterized in that it contains mounted on a mass pipe de in front of the die, a temperature and pressure control sensor, a piston hydraulic device is synchronized with the device for molding the product, for which the piston hydraulic device is equipped with a device for remote flow control on the hydraulic line of the piston and a piston displacement sensor, while the device for forming the product is equipped with a remotely adjustable pressure screw drive and a level gauge for continuous monitoring of the level of explosive composition in the apparatus for forming the product.

Images