СПОСОБ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВОВ ВЗРЫВЧАТЫХ КОМПОЗИЦИЙ С ТВЕРДЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК C06B21/00 F42B33/00 

Изобретения относятся к расснаряжению снарядов и могут быть использованы для кристаллизации расплавов тротилосодержащих взрывчатых смесей, а именно, тротил-гексогеновых смесей (ТГ), смесей тротил-гексоген-алюминий (ТГА) и других, содержащих тротила не менее 50%.

Известен способ кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, описанный в патенте EР 0035376 А2, кл. С 06 В 21/00, 09.09.1981 г. Данный способ заключается в подаче расплава и его охлаждении на вращающейся охлаждаемой поверхности до получения отвержденного продукта.

Этот способ наиболее близок к предлагаемому изобретению. Однако подача расплава непосредственно на охлаждаемую вращающуюся поверхность приводит к ухудшению качества конечного продукта, так как происходит "прикипание" продукта к охлаждаемой поверхности. При съеме "прикипевшего" продукта происходит образование мелких крошек, пыли и несанкционированный разлет снимаемого продукта, что ведет к экологическому загрязнению окружающей среды.

В том же источнике информации описано устройство для кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, наиболее близкое к предлагаемому. Это известное устройство содержит устройство подачи расплава и охлаждаемый барабан. Оно обладает теми же недостатками, что и известный способ - низкое качество получаемого продукта и высокая степень загрязнения окружающей среды.

Предлагаемыми изобретениями решается задача улучшения качества отвержденного продукта из расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, не загрязняя при этом окружающую среду.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, включающем подачу расплава и его охлаждение на вращающейся охлаждаемой поверхности до получения отвержденного продукта, согласно изобретению, перед охлаждением расплав подают на приемную обогреваемую вращающуюся поверхность, имеющую температуру t_в, поддерживаемую до окончания подачи расплава, пропускают расплав между приемной обогреваемой вращающейся поверхностью и охлаждаемой вращающейся поверхностью, которую перед подачей расплава обдувают паром, после чего отвержденный продукт снимают с охлаждаемой вращающейся поверхности, при этом значение t_в соответствует выражению:
t_т > t_в > t_п,
где t_п - температура плавления тротила;
t_т - температура, обусловленная требованиями ТБ при переработке тротилосодержащих взрывчатых смесей.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что расплав подают не на охлаждаемую вращающуюся поверхность, как в прототипе, а на обогреваемую вращающуюся поверхность, где расплав нагревается, а после пропускается с давлением между обогреваемой вращающейся поверхностью и охлаждаемой вращающейся поверхностью, чем достигается не только равномерное распределение расплава и уплотнение кристаллов гексогена и алюминия по образующей охлаждаемой вращающейся поверхности, но также изменение фазового равновесия расплава (т. е. происходит процесс прокатки). В результате прокатки расплав переходит на охлажденную, покрытую конденсатом вращающуюся поверхность, что предотвращает "прикипание" гранул. Все это положительно влияет на процесс кристаллизации и на съем конечного продукта, что значительно улучшает качество конечного продукта и делает техпроцесс экологически чистым. Для обеспечения устойчивого процесса плавления и кристаллизации, получения качественного продукта, а также обеспечения экологически чистых условий труда обслуживающего персонала, выражение t_т > t_в > t_п численно должно выглядеть так: 125^oС>t_в>81^oC. Потому что, если t_в будет меньше 81^oС, то тротил будет затвердевать раньше, чем он попадет на охлажденную поверхность барабана, так как температура затвердевания тротила 80,2^oС-80,85^oС. А если t_в будет выше 125^oС, то у тротила начинается химическое разложение, при этом выделяются токсичные пары, вредные для организма человека и для окружающей среды.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, содержащее устройство подачи расплава и охлаждаемый барабан, которое согласно изобретению, дополнительно снабжено обогреваемым вращающимся валиком, увлажнителем, ножом и сборником для отвержденного продукта, при этом обогреваемый вращающийся валик размещен над охлаждаемым барабаном с зазором δ относительно его поверхности и со смещением от вертикальной оси барабана в сторону его вращения, устройство подачи расплава расположено над обогреваемым вращающимся валиком с зазором Δ и со смещением относительно вертикальной оси валика в сторону его вращения, нож расположен по ходу вращения охлаждаемого барабана перед увлажнителем, который установлен между ножом и обогреваемым вращающимся валиком, при этом величина зазора Δ = dк±dк/3, где dк - диаметр капли расплава, а величина зазора δ = a_max+0,1, где а_mах - размер кристаллов гексогена.

Для наилучшей реализации процесса прокатки, путем поддержания постоянной температуры валика, обогреваемый вращающийся валик выполнен в виде двух соосно расположенных труб, в зазоре между которыми размещены стальные шарики, а во внутренней трубе по образующей выполнены сквозные отверстия.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве устройство подачи расплава расположено над валиком с зазором Δ = dк±dк/3. Увеличение зазора Δ приводит к разбрызгиванию расплава взрывчатых смесей и образованию мелких частиц, разлет которых приводит к потерям, а также к образованию и накоплению пылеобразных взрывчатых смесей, что отрицательно влияет на экологию окружающей среды. Уменьшение зазора Δ приводит к тому, что часть расплава взрывчатой смеси может несанкционированно стекать минуя зазор δ, прямо на барабан, образуя при этом струю, следовательно, увеличивая толщину смеси и ухудшая процесс остывания. В сборнике могут образовываться спекшиеся комки взрывчатой смеси, что ухудшает качество конечного продукта. Обогреваемый вращающийся валик размещен над охлаждаемым барабаном с зазором δ = a_max+0,1 относительно его поверхности. Увеличение зазора δ приводит к утолщению пластинчатого взрывчатого вещества (ВВ), следовательно, к ухудшению процесса остывания ВВ, что может приводить к спеканию ВВ и ухудшению качества конечного продукта. Уменьшение зазора δ может приводить к накоплению расплава взрывчатой смеси перед валиком и стеканию ее на барабан, а не в зазор между валиком и барабаном, а также к образованию на барабане взрывчатой смеси в виде остывающей "лепешки", в которой при "прокатывании" не произойдет равномерного распределения расплава и уплотнения кристаллов гексогена по образующей охлаждаемой вращающейся поверхности, что приведет к низкому качеству продукта. Кроме того, снятие такой "лепешки" ножом будет затруднено и может привести к образованию пыли и крошек.

Благодаря тому, что увлажнитель расположен между валиком и ножом, расплав с валика попадает на увлажненную поверхность барабана, что не позволяет "прикипать" взрывчатой смеси к поверхности барабана и исключает получение дробленного продукта при съеме, разлет пыли и крошек и в конечном итоге повышает качество полученного продукта, не загрязняя окружающую среду. Расположение ножа перед увлажнителем по ходу вращения барабана необходимо для обеспечения времени затвердевания расплава, нужного для получения качественного продукта, и обеспечения минимального усилия для съема с барабана остывшего продукта без разлета крошек и пыли ВВ.

Описанная конструкция устройства позволяет улучшить качество отвержденного продукта из расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, не загрязняя при этом окружающую среду. Достижение этого результата обеспечивается образованием конденсата на вращающейся поверхности охлаждаемого барабана перед подачей расплава, что положительно влияет как на процесс кристаллизации, улучшая качество отвержденного продукта, так и на съем отвержденного продукта ВВ, повышая при этом экологическую чистоту процесса. Расплав подают на приемную вращающуюся поверхность обогреваемого валика. В связи с тем, что расплав подают не на барабан, а на вращающийся обогреваемый валик, расплав равномерно прогревается на поверхности валика и за счет давления валика и барабана на прогретый расплав, происходит процесс прокатки, чем достигается не только равномерное распределение расплава по образующей барабана и уплотнение кристаллов, но также изменение фазового равновесия (за счет давления), что способствует процессу кристаллизации. Кроме того, для тротил-гексогеновых смесей, содержащих нерасплавленные кристаллы гексогена величиной 0,2 мм, процесс прокатки позволяет более равномерно распределить их в жидком тротиле, что положительно сказывается на процессе кристаллизации и, соответственно, на качестве отвержденного продукта.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - схема устройства для осуществления способа кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей;
на фиг.2 - барабан, валик, увлажнитель, вид сверху по А фиг.1;
на фиг. 3 - устройство слива расплава, валик, барабан, сечение по Б-Б фиг.2 с указанием зазоров и направлений вращения.

Предлагаемое устройство для кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей содержит устройство подачи расплава 1, барабан 2 с размещенным внутри него охладителем 3 и расположенные по окружности барабана обогреваемый вращающийся валик 4, увлажнитель 5, нож 6, экран 7. Валик 4 располагается со смещением от вертикальной оси барабана в сторону его вращения с зазором δ, увлажнитель 5 расположен между валиком 4 и ножом 6. Нож 6 установлен перед увлажнителем в одной и той же четверти окружности барабана 2. Под барабаном 2 находится сборник 8 для отвержденного продукта. Барабан 2 приводится во вращение гидродвигателем 9 с помощью приводного ремня 10. Скорость вращения барабана 2 и конструктивные параметры устройства выбирают таким образом, чтобы процесс кристаллизации смеси происходил за время, необходимое для поворота барабана 2 с момента попадания на него расплава до момента подхода к ножу 6 отвержденного продукта. Валик 4 приводится во вращение от барабана 2 с помощью катков 11. Валик 4 закреплен на регулируемых кронштейнах 12 и стойках 13 (фиг.1, 2).

Увлажнитель 5 имеет канал подвода пара 14 и форсунки 15, через которые пар подается на наружную поверхность барабана 2 (фиг.2).

Валик 4 выполнен из двух соосно расположенных труб 16 и 17, соответственно, с находящимися между ними стальными шариками 18, при этом внутренняя труба 16 имеет сквозные отверстия 19, выполненные по образующей трубы для пропуска пара между шариками 18.

Валик 4 снабжен каналом подвода пара 20 и каналом отвода пара 21 (фиг. 3).

Все узлы и детали устройства для кристаллизации расплава взрывчатых смесей смонтированы на раме 23, при этом устройство подачи расплава 1 устанавливается над валиком 4 с зазором Δ и со смещением относительно вертикальной оси валика в сторону его вращения (фиг.1).

Пример конкретной реализации способа. Подавая воду в гидродвигатель 9 из системы водоснабжения (на чертеже не показана), приводят в движение барабан 2, а подавая воду внутрь барабана через охладитель 3, охлаждают барабан 2. Подавая пар из системы пароснабжения (на чертеже не показана) внутрь валика 4 через канал подвода пара 20, прогревают валик 4 до t_в=85^oC, превышающей температуру плавления плавкого компонента - тротила, t_п=81^oC, но ниже температуры t_т=100^oC, обусловленной требованиями техники безопасности при переработке тротилосодержащих ВВ, при этом температуру t_в поддерживают до окончания подачи расплава ТГ60/40 (тротила - 60%, а гексогена - 40%) с помощью теплонакопителей в виде стальных шариков 18, затем по каналу подвода пара 14 пар подают внутрь увлажнителя 5 и через форсунки 15 - на наружную поверхность барабана 2. Расплав, вытекая из устройства подачи расплава 1, попадает на приемную обогреваемую вращающуюся поверхность валика 4, а затем в зазор δ между барабаном 2 и валиком 4. В результате прокатки расплав переходит на охлажденную, покрытую конденсатом, поверхность барабана 2 и застывает на ней в виде пластинчатых кристаллов, которые легко снимаются ножом 6 и ссыпаются в сборник 8 для отвержденного продукта. Экран 7 препятствует разлету кристаллов.

Скорость вращения барабана и конструктивные параметры устройства для кристаллизации выбирают таким образом, чтобы процесс кристаллизации взрывчатых смесей происходил за время, необходимое для поворота барабана 2 с момента попадания на него расплава до ножа 6.

Изобретение относится к расснаряжению снарядов и может быть использовано для гранулирования плавких, взрывчатых композиций с твердыми включениями, а именно тротил-гексогеновых смесей. Способ заключается в том, что расплав подают на приемную обогреваемую вращающуюся поверхность, пропускают между этой поверхностью и охлаждаемой вращающейся поверхностью с последующей кристаллизацией расплава, после чего отвержденный продукт снимают с охлаждаемой вращающейся поверхности. Устройство для осуществления этого способа содержит устройство подачи расплава, установленный под ним барабан с размещенным внутри него охладителем, нож, сборник для отвержденного продукта и расположенные над барабаном обогреваемый вращающийся валик и увлажнитель. При этом валик расположен с зазором δ относительно поверхности барабана и со смещением от вертикальной оси барабана в сторону его вращения, а устройство подачи расплава расположено над валиком с зазором Δ и со смещением относительно вертикальной оси валика в сторону его вращения. Кроме того, валик выполнен в виде двух соосно расположенных труб, в зазоре между которыми размещены стальные шарики, а во внутренней трубе по всей составляющей выполнены сквозные отверстия. Использование изобретения обеспечивает улучшение качества отвержденного продукта из расплавов взрывчатых композиций. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, включающий подачу расплава и его охлаждение на вращающейся охлаждаемой поверхности до получения отвержденного продукта, отличающийся тем, что перед охлаждением расплав подают на приемную обогреваемую вращающуюся поверхность, имеющую температуру t_в, поддерживаемую до окончания подачи расплава, пропускают расплав между приемной обогреваемой вращающейся поверхностью и охлаждаемой вращающейся поверхностью, которую перед подачей расплава обдувают паром, после чего отвержденный продукт снимают с охлаждаемой вращающейся поверхности, при этом значение t_в соответствует выражению
t_Т>t_в>t_n,
где t_n - температура плавления тротила;
t_т - температура, обусловленная требованиями ТБ при переработке тротилсодержащих смесей. 2. Устройство кристаллизации расплавов тротил-гексогеновых взрывчатых смесей, содержащее устройство подачи расплава и охлаждаемый барабан, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит обогреваемый вращающийся валик, увлажнитель, нож и сборник для отвержденного продукта, при этом обогреваемый вращающийся валик размещен над охлаждаемым барабаном с зазором δ относительно его поверхности и со смещением от вертикальной оси барабана в сторону его вращения, устройство подачи расплава расположено над обогреваемым вращающимся валиком с зазором Δ и со смещением относительно вертикальной оси валика в сторону его вращения, нож расположен по ходу вращения охлаждаемого барабана перед увлажнителем, который установлен между ножом и обогреваемым вращающимся валиком, при этом величина зазора Δ = dк±dк/3, где dк - диаметр капли расплава, а величина зазора δ = a_max+0,1, где а_max - размер кристаллов гексогена. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что обогреваемый вращающийся валик выполнен в виде двух соосно расположенных труб, в зазоре между которыми размещены стальные шарики, а во внутренней трубе по всей образующей выполнены сквозные отверстия.