СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ТРУБКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C06C5/04 

Изобретение относится к технике снаряжения средств взрывания и может быть использовано для создания неэлектрических систем взрывания для буровзрывных работ.

Известны устройства неэлектрического взрывания, производимые в Швеции фирмой Нитронобель под названием "НОНЕЛЬ", а в США фирмой Бикфорд-Инсайд-Праймадет", в основу которых положена пластмассовая трубка, на внутренней поверхности которой нанесен тонкий слой взрывчатого материала (ВМ) (≅ 100 мг/м). Инициируемый ударно-волновой комплекс в такой трубке стационарно распространяется со скоростью 1,5-2,5 км/с, подпитываемый горением частиц ВМ, срываемых со стенок трубки.

Обычно ВМ на стенки ударно-волновой трубки наносят осаждением из растворов, подбирая полимер оболочки таким образом, чтобы высадившийся продукт имел с ним наилучшую адгезию. Тем не менее давление сжатого воздуха, обеспечивающего отрыв части ВМ от оболочки такой трубки не превышает 10⁴ Па, это приводит к осыпанию ВМ при транспортировке, что сказывается в свою очередь на надежности системы.

Известен способ изготовления ударно-волновой трубки (детонирующего шнура), включающий экструдирование и формирование трубки из полимерного материала, нанесение взрывчатого материала на внутреннюю поверхность полимерной трубки путем механического внедрения частиц взрывчатого материала в расплавленную поверхность трубки на выходе из экструдера. При этом количество наносимого взрывчатого материала определяют из условия равенства поверхностной плотности взрывчатого материала в широкой и узкой частях трубки [1]
Устройство, реализующее этот способ, содержит экструдер, формирователь трубки, дозатор взрывчатого материала, размещенный под выходным отверстием экструдера в зоне формирования полимерной трубки, и приемное устройство.

Эти способ и установка для изготовления ударно-волновой трубки приняты за прототип.

Однако и в этом способе и устройстве сцепление частиц взрывчатого материала (ВМ) с поверхностью оболочки недостаточное, что опять-таки сказывается на надежности системы.

Предлагаемые способ и установка для изготовления ударно-волновой трубки позволяет исключить недостатки указанных систем и сформировать надежно работающую трубку.

Суть способа состоит в том, что в процессе нанесения осуществляют дополнительное силовое воздействие на частицы ВМ (в зоне формирователя). Это достигается за счет сообщения частицам ВМ центробежного ускорения центробежного напыления за счет сил трения при движении расплавленной поверхности трубки по сопряженной с ней наклонной поверхности дозирующего устройства импульсным порционным распылом ВМ.

В установке, реализующей эти способы, состоящей из экструдера с формирователем трубки, приемного устройства, дозатора взрывчатого вещества, размещенного в широкой части расплавленной трубки под выходным отверстием экструдера, дозатор выполнен с возможностью осуществления дополнительного силового воздействия на частицы ВМ, поэтому он выполнен в виде центрифуги, которая осуществляет центробежное ускорение частиц ВМ, загрузочного устройства, снабженного конусом с несмачиваемым расплавом, обеспечивающим захват ВМ внутренней поверхностью формируемой трубки импульсного источника, производящего импульсный распыл ВМ.

Количество вещества, доставляемого дозаторами, определяют из условия равенства плотностей ВМ в широкой и узкой частях трубки.

Дополнительное силовое воздействие на частицы ВМ в зоне расплава гарантирует высокую адгезию после усадки и остывания полимеров в узкой части.

На фиг.1 изображена установка с дозатором в виде центрифуги; на фиг.2 - дозатор в виде загрузочного устройства, снабженного конусом; на фиг.3 - дозатор импульсный источник.

На фиг.1 показаны экструдер 1, формирователь трубки 2, центробежный дозатор 3 с приводом 4, приемное устройство 5. Центробежный дозатор 3 выполнен в виде вращающегося штока, на оси которого размещен диск с оребрением. Частицы ВМ подаются на диск из вибробункера и вследствие вращения диска с ускорением слетают с диска и внедряются в стенку трубки.

Режим дозирования рассчитывается предварительно и задается работой вибробункера, который обеспечивает непрерывность подачи ВМ на вращающийся диск.

Скорость вращения диска выбирают таким образом, чтобы частицы ВМ внедрились в расплавленную поверхность не менее чем на 1/3 их среднего размера, что гарантирует их адгезию при вытяжении трубки и ее остывании.

На фиг. 2 устройство состоит из экструдера 1, формирователя трубки 2, источника ВМ 3, дозатора 4, который представляет собой конус, закрепленный вершиной на штоке и размещенный в зоне выхода из экструдера таким образом, что расплав касается наклонной поверхности, на которую поступает ВМ, причем контактирующая с расплавом поверхность дозатора выполнена из несмачиваемого материала.

Способ нанесения ВМ реализуется следующим образом. ВМ подается на наклонную поверхность дозатора. Расплав в месте касания сопряженной наклонной поверхности дозатора захватывает частицы ВМ, при этом сила, действующая на частицу, выражается соотношением F mg + F_т; F_т≈ PVlT, где P плотность полимера, l средний размер частицы ВМ, V скорость движения формируемой трубки, T время контакта.

На фиг. 3 устройство содержит те же элементы, что и предыдущее устройство, дозатор при этом представляет собой сопло, введенное в зону выхода трубки из экструдера.

Способ реализуется следующим образом. Частицы ВМ подаются в сопло и одновременно в сопло направляют поток сжатого воздуха от мембранного насоса, который обеспечивает ускорение частицам ВМ, при этом сила, действующая на частицы определяется как F mg + F_доп; F_доп. pS, где p - давление импульсного источника, S площадь частицы.

Принцип работы установки следующий.

Экструдером 1 формируется из расплава трубка большого сечения, направляемая формирователем 2 на приемное приемного устройство 5, натяжение которого задает уменьшение геометрических размеров трубки. ВМ доставляется дозаторами 3 (4) на внутреннюю поверхность вязкопластичной трубки, обусловливая принудительное внедрение частиц в расплаве. Изменение диаметра трубки, задаваемое устройством, ведет к изменению содержания ВМ на поверхности пропорционально изменению ее площади, что устанавливает величину расхода в дозаторе при нанесении ВМ на широкую часть трубки по заданному значению выходной навески.

Например, на установке, где дозатором служил импульсный источник, была изготовлена ударно-волновая трубка из севилена окончательным наружным диаметром 3 мм и внутренним 2,4 мм с содержанием композиции ВМ (ТЭН + алюминиевая пудра) ≈ 50 мг/м. Последующее покрытие такой трубки из севилена бутил-каучуковой композицией с прослойкой капроновой пряжи дает высокую механическую прочность усилие на разрыв ≥ 17 кг.

Таким образом, предлагаемая установка, реализующая способ принудительного нанесения ВМ на стенки полимерной трубки, позволяет получать ударно-волновую трубку с гораздо большей адгезией ВМ к стенкам трубки, чем при осаждении из растворов.

Применение ударно-волновой трубки дает экономию ВМ более чем в 100 раз по сравнению с ДМ, существенно снижает опасность буровзрывных работ, повышая их надежность, уменьшает стоимость взрывных работ, не допуская выгорания ВМ при донном взрывании.

Использование: создание неэлектрических систем взрывания для буровзрывных работ. Сущность изобретения: формируют полимерную трубку, принудительно механически наносят взрывчатый материал на внутреннюю поверхность трубки. Расход ВМ определяют из условия равенства поверхностной плотности ВМ в широкой и узкой частях трубки. На ВМ в процессе нанесения осуществляют дополнительное силовое воздействие: центробежное, сил трения или импульсное. Установка содержит экструдер, формирователь трубки, дозатор ВМ, выполненный в виде центрифуги (вращающегося штока с диском) или в виде конуса на штоке, закрепленного в зоне выхода из экструдера, или в виде сопла, введенного в зону выхода трубки из экструдера. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления ударно-волновой трубки, включающий экструдирование и формирование полимерной трубки, нанесение взрывчатого материала на внутреннюю поверхность полимерной трубы путем механического внедрения частиц взрывчатого материала в расплавленную поверхность трубки на выходе из экструдера, при этом количество наносимого взрывчатого материала определяют из условия равенства поверхностной плотности взрывчатого материала в широкой и узкой частях трубки, отличающийся тем, что в процессе нанесения осуществляют дополнительное силовое воздействие на частицы взрывчатого материала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное силовое воздействие осуществляют посредством сообщения частицам взрывчатого материала центробежного ускорения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное силовое воздействие осуществляют за счет сил трения при движении расплавленной поверхности трубки по сопряженной с ней наклонной поверхности дозирующего устройства. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное силовое воздействие осуществляют импульсами при порционном распылении взрывчатого материала. 5. Устройство для изготовления ударно-волновой трубки, содержащее экструдер, формирователь трубки, дозатор взрывчатого материала, размещенный под выходным отверстием экструдера в зоне формирования полимерной трубки, и приемное устройство, отличающееся тем, что дозатор выполнен с возможностью осуществления дополнительного силового воздействия на частицы взрывчатого материала в процессе нанесения. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что дозатор выполнен центробежным. 7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде конуса, закрепленного вершиной на штоке и размещенного с обеспечением контакта поверхности конуса с поверхностью трубки, при этом контактирующая с поверхностью трубки поверхность конуса выполнена из несмачиваемого материала. 8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде импульсного источника.