СПОСОБ ПАТРОНИРОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C06B21/00 

Изобретение относится к области производства промышленных взрывчатых веществ (ВВ) и может найти применение при изготовлении патронированных ВВ в термопластичной оболочке для горнодобывающей промышленности.

Известен способ патронирования заряда ВВ в замкнутую оболочку методом шнекования. При этом винтовой нагнетатель (шнек), приводимый во вращение от электропривода, захватывает сыпучий материал из накопительного бункера, транспортирует его вдоль трубки и подает в оболочку. Давление со стороны перерабатываемого материала на шнек уравновешивается действием заданного противодавления. Преодолевая усилие противодавления, оболочка вместе с устройством крепления ее нижнего торца постепенно перемещается по трубке. Во внутренней полости оболочки формируется пористое тело из уплотненного сыпучего материала. Необходимое усилие шнекования и плотность заряда регулируется силой противодавления. М.Б. Генералов. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ. - М.: ИКЦ «Академкнига». - 2004. - с.292-294.

Известно устройство для наполнения оболочек указанным способом, состоящее из вращающегося шнека, гидравлического устройства для создания противодавления, бункера и приспособлений для установки и закрепления оболочки, называемое патронирующим шнек-аппаратом, который может быть горизонтального или вертикального типа (там же, с.294).

Данным способом производят наполнение бумажных влагоизолированных или полиэтиленовых оболочек, которые подготавливают заранее перед началом патронирования.

Конструкция шнек-аппарата с устройством противодавления такого типа достаточно сложна и требует наличия не только электропривода, но и гидравлических исполнительных механизмов. Кроме того, данный аппарат не предназначен для изготовления больших партий изделий в непрерывном автоматическом режиме, т.к. требует остановки процесса для установки новой оболочки после наполнения предыдущей.

Известен способ патронирования гранулированных и эмульсионно-гранулированных взрывчатых материалов. Этот способ включает подачу материала и формирование заряда ВВ в оболочке с последующей герметизацией концов оболочки, причем подачу материала в оболочку производят сжатым воздухом с предварительным разгоном материала со скоростью, необходимой и достаточной для измельчения и уплотнения материала, при этом скорость разгона определяют по формуле (патент РФ 2111943, С06В 21/00, опубликован 27.05.1998).

В том же патенте описано устройство для патронирования гранулированных и эмульсионно-гранулированных взрывчатых материалов, включающее узел подачи материала в полимерную оболочку, узел формирования заряда ВВ в оболочке и узел герметизации концов оболочки, при этом в качестве узла подачи материала используют порционный пневмозарядчик, а узел формирования заряда ВВ в оболочке содержит разгонный трубопровод, соединенный со снаряжательной насадкой с калиброванным сужением, диаметр которого определяют по формуле.

Общими недостатками данных способа патронирования и установки для его осуществления, снижающими производительность, эффективность процесса производства, а также качество производимого продукта являются:

- использование в качестве узла подачи материала порционного пневмозарядчика, когда за счет скорости потока материала достигается критическое значение давления потока на единицу площади сечения патрона, достаточное для дробления и уплотнения материала в патроне, требует установки наполняемой оболочки из полиэтиленового рукава необходимого диаметра внутрь жесткого и прочного футляра для исключения ее разрыва;

- чрезмерное измельчение гранул материала может привести к снижению качества заряда;

устройство пневмозарядчика достаточно сложно, сильное пылеобразование требует установки дополнительных фильтров, а работа фотометрического устройства контроля массовой скорости потока материала из-за пыли может быть затруднена;

- наличие операций, осуществляемых в режиме ручного управления (предварительное изготовление оболочек, вставка их в футляры, извлечение), снижает производительность установки, затрудняет ее использование для изготовления больших партий патронов в непрерывном автоматическом режиме.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу патронирования порошкообразных взрывчатых веществ, является способ по патенту США 6302027, F42B 3/00, опубликован 16.10.2001, принятый за прототип.

Этот способ патронирования взрывчатых веществ включает формирование вертикально ориентированной оболочки патрона из термопластичной пленки на формообразующей трубе, для чего сматываемую с рулонодержателя через направляющие ролики ленту термопластичной пленки подают в рукавообразователь, где сворачивают ее в рукав путем сложения внахлест краев ленты, которые сваривают или склеивают, образуя непрерывный продольный шов. Затем на созданную оболочку накладывают две горизонтальные герметизирующие клипсы, запечатывая верхний торец первого и нижний торец последующего патронов, и разрезают оболочку между клипсами, отделяя первый патрон. После наложения клипс в оболочку с запечатанным нижним торцом подают дозу взрывчатого вещества, с помощью замкнутых ремней механизма протяжки протягивают оболочку вниз на расстояние, определяемое размером патрона, и вновь накладывают на оболочку две герметизирующие горизонтальные клипсы.

В том же патенте предлагается устройство для патронирования взрывчатых веществ, принятое за прототип, включающее питатель, вертикально расположенную формообразующую трубу, рукавообразователь, устройство для продольной сварки или склейки образованной оболочки, механизм протяжки оболочки с замкнутыми приводными ремнями, устройство подачи ленты термопластичной пленки с рулонодержателем и направляющими роликами, устройство герметизации торцов патрона, включающее механизмы наложения клипс и отрезки готовых патронов, оснащенные приводами. Функциональная связь между частями устройства патронирования обеспечивается системой управления.

Общими недостатками данных способа патронирования и устройства для его осуществления, снижающими производительность, безопасность и эффективность процесса, а также качество производимого продукта являются:

- предлагаемое наполнение оболочек подготовленной дозой взрывчатого вещества обуславливает получение в процессе наполнения заряда с невысокой плотностью, равной насыпной плотности взрывчатого вещества;

отсутствие механизма вертикального перемещения устройства герметизации торцов патрона со скоростью, равной скорости протягивания оболочки, требует остановки протяжки оболочки для качественного и безопасного наложения клипс, что снижает производительность процесса;

- для функционирования устройства герметизации торцов патрона требуется периодическое пополнение запаса клипс, что требует остановки процесса и также снижает производительность.

Задачей заявленных технических решений является получение технического результата, заключающегося в создании высокопроизводительной, эффективной и безопасной технологии изготовления патронов повышенного качества из порошкообразных взрывчатых веществ.

Для получения названного технического результата в предлагаемом способе патронирования порошкообразных взрывчатых веществ формируют вертикально ориентированную оболочку патрона из термопластичной пленки на формообразующей трубе, для чего сматываемую с рулонодержателя через направляющие ролики ленту термопластичной пленки подают через направляющие ролики в рукавообразователь, где сворачивают ее в рукав путем сложения внахлест краев ленты, которые сваривают, образуя оболочку с непрерывным продольным сварным швом. Кроме того, на созданную оболочку накладывают две горизонтальные герметизирующие клипсы, запечатывая верхний торец первого и нижний торец последующего патронов и разрезают оболочку между клипсами, отделяя первый патрон. В оболочку с запечатанным нижним торцом подают взрывчатое вещество, с помощью замкнутых ремней механизма протяжки протягивают оболочку вниз на расстояние, определяемое размером патрона, и вновь накладывают на оболочку две герметизирующие горизонтальные клипсы.

При этом патронирование производят с использованием вращающегося нагнетающего шнека, расположенного внутри формообразующей трубы, путем периодического наполнения непрерывно протягиваемой оболочки взрывчатым веществом с запечатыванием торцов патронов клипсами, причем клипсы изготавливают из проволоки механизмом их изготовления при возвратном ходе механизма наложения клипс, наложение клипс производят после отключения вращения нагнетающего шнека и прекращения подачи взрывчатого вещества с задержкой 1… 3 с, достаточной для образования незаполненного промежутка в оболочке, необходимого для ее обжима в жгут и наложения двух клипс. При обжиме оболочки, наложении клипс и разрезании жгута устройство герметизации торцов патрона опускают вниз, перемещая со скоростью, равной скорости протягивания оболочки, а жгут между клипсами разрезают в зависимости от количества наложенных клипс, при этом отделяют одиночный патрон или гирлянду патронов. После наложения клипс включают шнек, возобновляют наполнение оболочки и возвращают устройство герметизации торцов патрона в исходное положение. При наполнении оболочки взрывчатое вещество подают нагнетающим шнеком со скоростью, большей скорости протягивания оболочки, уплотняют в патроне. Сразу после наложения клипс взрывчатое вещество подают ускоренно путем включения регулируемого привода нагнетающего шнека с установленной максимальной скоростью, большей номинальной, для быстрого заполнения свободного пространства в оболочке. При этом максимальную скорость вращения регулируемого привода нагнетающего шнека устанавливают в зависимости от величины свободного пространства в оболочке после наложения клипс и требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне. Затем при увеличении сопротивления уплотняемого взрывчатого вещества и возрастании момента нагрузки на регулируемом приводе нагнетающего шнека момент регулируемого привода ограничивают на заданном уровне и стабилизируют, при этом скорость регулируемого привода снижают до величины, при которой момент нагрузки будет равным заданному моменту регулируемого привода. Момент регулируемого привода ограничивают и стабилизируют на уровне, задаваемом в зависимости от требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне. При отключении нагнетающего шнека по окончании наполнения оболочки включают торможение регулируемого привода.

Для получения названного технического результата предлагается устройство для патронирования порошкообразных взрывчатых веществ, которое, как и наиболее близкое к нему по патенту США 6302027, принятое за прототип, содержит питатель, вертикально расположенную формообразующую трубу, рукавообразователь, устройство для продольной сварки или склейки образованной оболочки, механизм протяжки оболочки с замкнутыми приводными ремнями, устройство подачи ленты термопластичной пленки с рулонодержателем и направляющими роликами, устройство герметизации торцов патрона, включающее механизмы наложения клипс и отрезки готовых патронов, оснащенные приводами, систему управления.

В отличие от известного предлагаемое устройство снабжено нагнетающим шнеком с регулируемым приводом, нагнетающий шнек расположен внутри формообразующей трубы и оснащен датчиком контроля его скорости вращения, устройство герметизации торцов патрона дополнительно снабжено механизмом изготовления клипс, подключенным к приводу механизма наложения клипс, катушкой с проволокой и оснащено приводом вертикального перемещения со скоростью, равной скорости протягивания оболочки вниз, устройство подачи ленты термопластичной пленки оснащено датчиком контроля перемещения ленты, в систему управления включены блок контроля и управления регулируемым приводом нагнетающего шнека, блок контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона. Кроме того, датчик контроля скорости вращения нагнетающего шнека подключен к входу блока контроля и управления его регулируемым приводом, выход которого подключен к регулируемому приводу нагнетающего шнека; датчик контроля перемещения ленты подключен к входу блока контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона, выход которого подключен к приводу устройства герметизации торцов патрона.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления обладают преимуществами:

- реализация способа патронирования с использованием вращающегося нагнетающего шнека, расположенного внутри формообразующей трубы, путем периодического наполнения непрерывно протягиваемой оболочки взрывчатым веществом со скоростью, большей скорости протягивания оболочки, с запечатыванием торцов патронов клипсами, изготовляемыми из проволоки механизмом их изготовления при возвратном ходе механизма наложения клипс, причем наложение клипс производят после отключения вращения нагнетающего шнека и прекращения подачи взрывчатого вещества с задержкой 1… 3 с, достаточной для образования незаполненного промежутка в оболочке, необходимого для ее обжима в жгут и наложения двух клипс, позволяет создать высокопроизводительную, эффективную и безопасную технологию изготовления патронов из порошкообразных взрывчатых веществ;

- оснащение устройства герметизации торцов патрона механизмом изготовления клипс, подключенным к приводу механизма наложения клипс, катушкой с проволокой, приводом вертикального перемещения, позволяющим перемещать его со скоростью, равной скорости протягивания оболочки вниз, позволяет повысить качество герметизации торцов патронов, производительность и безопасность процесса;

- оснащение устройства подачи ленты термопластичной пленки датчиком контроля перемещения ленты, подключенным к входу блока контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона системы управления, выход которого подключен к приводу устройства герметизации торцов патрона, позволяет обеспечить необходимый размер патрона, достаточную величину незаполненного промежутка оболочки между патронами, необходимого для обжима и наложения скрепок, что повышает качество патрона и безопасность процесса;

- оснащение нагнетающего шнека регулируемым приводом и датчиком контроля скорости вращения, подключенным к входу блока контроля и управления регулируемым приводом нагнетающего шнека системы управления, выход которого подключен к регулируемому приводу нагнетающего шнека, позволяет регулировать и контролировать скорость вращения нагнетающего шнека, ограничивать и стабилизировать момент на валу его регулируемого привода по мере наполнения оболочки, минимизировать пробег привода после отключения за счет торможения, тем самым ограничить излишнюю подачу взрывчатого вещества и повысить безопасность наложения клипс. Ускоренная подача взрывчатого вещества сразу после наложения клипс путем включения регулируемого привода нагнетающего шнека с установленной максимальной скоростью, большей номинальной, позволяет оперативно заполнить образовавшееся после наложения клипс свободное пространство в оболочке взрывчатым веществом с требуемой плотностью. Последующее ограничение на заданном уровне и стабилизация момента регулируемого привода по мере наполнения оболочки, увеличении сопротивления при уплотнении взрывчатого вещества и возрастании момента нагрузки на регулируемом приводе, снижение скорости регулируемого привода до величины, при которой момент нагрузки будет равным заданному моменту регулируемого привода, позволяет получить качественный заряд ВВ с требуемой плотностью, одинаковой по всей длине патрона.

Следовательно, все существенные признаки заявляемых изобретений причинно-следственно связаны с достигаемым техническим результатом. Других технических решений, кроме прототипа, с признаками, частично совпадающими с отличительными признаками заявляемых изобретений, не выявлено.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - кинематическая схема процесса патронирования;

фиг.2 - характер изменения параметров регулируемого привода нагнетающего шнека в процессе наполнения оболочки;

фиг.3 - напорная характеристика нагнетающего шнека, приведенная к валу его регулируемого привода.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности. Порошкообразное взрывчатое вещество предварительно загружают в питатель 1 (фиг.1) каким-либо известным способом. Устанавливают катушку 15 с проволокой и рулонодержатель 7 с рулоном ленты термопластичной пленки. Формируют вертикально - ориентированную оболочку из термопластичной пленки, для чего сматываемую с рулонодержателя 7 ленту термопластичной пленки подают через направляющие ролики 8 в рукавообразователь 9, где сворачивают ее в рукав путем сложения внахлест краев ленты, которые сваривают в устройстве 12 для продольной сварки образованной оболочки. На созданную оболочку накладывают две горизонтальные герметизирующие клипсы, запечатывая верхний торец первого и нижний торец последующего патронов, и разрезают оболочку между клипсами, отделяя первый патрон. В оболочку с запечатанным нижним торцом подают взрывчатое вещество, с помощью замкнутых ремней механизма 10 протяжки оболочки протягивают ее вниз на расстояние, определяемое размером патрона, и вновь накладывают на оболочку две герметизирующие горизонтальные клипсы.

При этом патронирование производят с использованием вращающегося нагнетающего шнека 2, расположенного внутри формообразующей трубы 4, путем периодического наполнения непрерывно протягиваемой оболочки взрывчатым веществом с запечатыванием торцов патронов клипсами, причем клипсы изготавливают из проволоки механизмом их изготовления при возвратном ходе механизма наложения клипс. Наложение клипс производят после отключения вращения нагнетающего шнека 2 и прекращения подачи взрывчатого вещества с задержкой 1…3 с, достаточной для образования незаполненного промежутка в оболочке, необходимого для ее обжима в жгут и наложения двух клипс. При обжиме оболочки, наложении клипс и разрезании жгута устройство 5 герметизации торцов патрона опускают вниз, перемещая со скоростью, равной скорости протягивания оболочки, а жгут между клипсами разрезают в зависимости от количества наложенных клипс, при этом отделяют одиночный патрон или гирлянду патронов. После наложения клипс включают нагнетающий шнек 2, возобновляют наполнение оболочки и возвращают устройство герметизации 5 торцов патрона в исходное положение. При наполнении оболочки взрывчатое вещество подают нагнетающим шнеком 2 со скоростью, большей скорости протягивания оболочки, уплотняют в патроне. Сразу после наложения клипс взрывчатое вещество подают ускоренно путем включения регулируемого привода 3 нагнетающего шнека 2 с установленной максимальной скоростью, большей номинальной, для ускоренного заполнения свободного пространства в оболочке. Затем при увеличении сопротивления уплотняемого взрывчатого вещества и возрастании момента нагрузки на регулируемом приводе 3 нагнетающего шнека 2 момент регулируемого привода 3 ограничивают на заданном уровне и стабилизируют, при этом скорость регулируемого привода 3 снижают до величины, при которой момент нагрузки будет равным заданному моменту регулируемого привода 3, а при отключении нагнетающего шнека 2 по окончании наполнения патрона 21 включают торможение регулируемого привода 3. При этом максимальную скорость вращения регулируемого привода 3 устанавливают в зависимости от величины свободного пространства в оболочке после наложения клипс и требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне, а момент регулируемого привода 3 ограничивают и стабилизируют на уровне, задаваемом в зависимости от требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне.

Предлагаемое устройство для патронированния порошкообразных взрывчатых веществ (фиг.1) содержит питатель 1 с формообразующей трубой 4, рукавообразователь 9, устройство 12 для продольной сварки образованной оболочки, механизм 10 протяжки оболочки с замкнутыми приводными ремнями и приводом 11, устройство подачи ленты термопластичной пленки с рулонодержателем 7 и направляющими роликами 8, устройство 5 герметизации торцов патрона, включающее механизмы наложения клипс и отрезки готовых патронов, оснащенные приводами 13 и 14, и систему 16 управления, обеспечивающую функциональную связь между частями устройства.

Кроме того, предлагаемое устройство оснащено нагнетающим шнеком 2 с регулируемым приводом 3, нагнетающий шнек 2 расположен внутри формообразующей трубы 4 и оснащен датчиком 19 контроля его скорости вращения. Устройство 5 герметизации торцов патрона дополнительно содержит механизм изготовления клипс, подключенный к приводу 13 механизма наложения клипс, катушку 15 с металлической проволокой и снабжено приводом 6 вертикального перемещения со скоростью, равной скорости протягивания оболочки вниз. Устройство подачи ленты термопластичной пленки оснащено датчиком 20 контроля перемещения ленты. Система 16 управления включает блок 17 контроля и управления регулируемым приводом 3 нагнетающего шнека 2, блок 18 контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона. Датчик 19 контроля скорости вращения нагнетающего шнека 2 подключен к входу блока 17 контроля и управления его регулируемым приводом 3, выход которого подключен к регулируемому приводу 3 нагнетающего шнека. Датчик 20 контроля перемещения ленты подключен к входу блока 18 контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона, выход которого подключен к приводам 6, 13, 14 устройства герметизации торцов патрона.

Патронирование порошкообразных взрывчатых веществ осуществляется следующим образом. Сматываемая с рулонодержателя 7 (фиг.1) лента термопластичной пленки огибает направляющие ролики 8 и направляется в рукавообразователь 9, где сворачивается в рукав. Сложенные внахлест края ленты свариваются устройством 12 для продольной сварки. Образованная оболочка с продольным сварным швом непрерывно протягивается по формующей трубе 4 замкнутыми ремнями механизма 10 протяжки с приводом 11 и подается в зону наложения клипс. Устройство 5 герметизации торцов патрона, включающее механизмы наложения клипс и отрезки готовых патронов, оснащенные приводами 13 и 14, а также механизм изготовления клипс, подключенный к приводу 13 механизма наложения клипс, опускается вниз приводом 6 его вертикального перемещения синхронно с оболочкой. При включении привода 13 механизм наложения клипс обжимает оболочку в жгут, накладывает на жгут две герметизирующие горизонтальные клипсы, запечатывая верхний торец первого и нижний торец последующего патронов, и при включении привода 14 механизм отрезки готовых патронов разрезает оболочку между клипсами, отделяя первый несформированный патрон. При этом система 16 управления выдает сигналы на включение нагнетающего шнека 2, на привод 6 вертикального перемещения для возвращения устройства 5 герметизации концов оболочки в исходное положение, а также на приводы 14 и 13 для возврата соответствующих механизмов. При возвратном ходе привода 13 механизма наложения клипс механизм изготовления клипс сматывает с катушки 15 проволоку и изготавливает из нее две клипсы.

Оболочка, наполняемая взрывчатым веществом, продолжает опускаться вниз и после перемещения на расстояние, определяемое размером патрона, система 16 управления выдает сигнал на включение привода 6 вертикального перемещения устройства 5 герметизации торцов патрона и на останов регулируемого привода 3 нагнетающего шнека 2. При дальнейшем перемещении оболочки вниз в течение 1…3 с происходит образование незаполненного промежутка оболочки, достаточного для ее обжима в жгут и наложения двух клипс, после чего система 16 управления вновь включает привод 13 механизма наложения клипс, который обжимает оболочку и, при необходимости, - привод 14 механизма отрезки готовых патронов, который отрезает одиночный патрон 21 или гирлянду патронов. Вслед за наложением клипс система 16 управления выдает сигнал на привод 3 шнека 2 для возобновления наполнения оболочки и на приводы 6, 13, 14 для возврата механизмов в исходное положение. При этом длина протягиваемой оболочки отсчитывается блоком 18 контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона системы 16 управления по показаниям датчика 20 контроля перемещения ленты. Длина оболочки, необходимая для изготовления патрона заданного размера, отсчитывается от момента включения привода 13, а длина незаполненного промежутка оболочки для ее обжима в жгут и наложения двух клипс - после отсчета размера патрона.

При наполнении оболочки взрывчатое вещество подают нагнетающим шнеком 2 со скоростью, большей скорости протягивания оболочки замкнутыми приводными ремнями механизма 10 протяжки оболочки с приводом 11, при этом уплотняют взрывчатое вещество. Сразу после наложения клипс взрывчатое вещество подают ускоренно путем включения регулируемого привода 3 нагнетающего шнека 2 с установленной максимальной скоростью, большей номинальной, чтобы оперативно заполнить образовавшуюся после наложения клипс пустоту в оболочке. При этом значение максимальной скорости определяется блоком 17 контроля и управления приводом 3 нагнетающего шнека исходя из длины незаполненного промежутка оболочки и требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне, и контролируется датчиком 19 контроля скорости вращения нагнетающего шнека. Затем по мере наполнения оболочки, увеличения сопротивления при уплотнении взрывчатого вещества и возрастания момента нагрузки на регулируемом приводе 3 момент регулируемого привода 3 ограничивают на заданном уровне и стабилизируют. При этом скорость регулируемого привода 3 снижают до величины, при которой момент нагрузки будет равным заданному моменту регулируемого привода 3. Момент регулируемого привода 3 ограничивают и стабилизируют на заданном уровне, определяемом блоком 17 контроля и управления приводом 3 нагнетающего шнека в зависимости от требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне. При отключении регулируемого привода 3 нагнетающего шнека 2 по окончании наполнения оболочки включают торможение регулируемого привода 3 для предотвращения его холостого пробега и подачи избыточного количества взрывчатого вещества.

Таким образом, управление регулируемым приводом 3 нагнетающего шнека 2 при наполнении оболочки позволяет получить заряд взрывчатого вещества с заданной плотностью, одинаковой по всей длине патрона.

Изготовление патронов в виде одиночных изделий или в виде гирлянды обуславливается заданием в системе 16 управления и контролируется по количеству срабатываний привода 13 механизма наложения клипс устройства 5 герметизации торцов патрона. При изготовлении одиночных патронов их отрезание производят включением привода 14 механизма отрезки готовых патронов при каждом наложении двух клипс. Если изготавливается гирлянда в виде N патронов, то их отрезание производится при самом первом срабатывании привода 13, когда отрезается первый несформированный патрон, и далее при каждом N срабатывании привода 13.

На фиг.2 показано изменение параметров регулируемого привода нагнетающего шнека на различных этапах (1, 2, 3, 4) наполнения оболочки и формирования патрона ВВ. Формирование патрона происходит при непрерывном протягивании оболочки с постоянной скоростью V_{оболочки}.

На этапе 1 производится наложение клипс и, при необходимости, отрезка патрона при остановленном нагнетающем шнеке (ω_шн=0), а затем пуск и разгон нагнетающего шнека до скорости ω_{шн.зад.макс}, определяемой заданной максимальной скоростью вращения его регулируемого привода. Возникающий при включении пусковой момент привода ограничен заданной величиной М_дв.зад и быстро уменьшается до величины, определяемой потерями и нагрузкой М₀ при транспортировке ВВ в образовавшуюся после наложения клипс и отрезки патрона пустую часть оболочки.

Этап 2 характеризуется началом уплотнения ВВ после заполнения пустоты в оболочке. При этом скорость вращения нагнетающего шнека постоянна и равна ω_{шн.зад.макс}, а момент на его регулируемом приводе возрастает до значения заданного ограничения М_дв.зад.

На этапе 3 производится наполнение оболочки с давлением, достаточным для получения патрона с заданной плотностью взрывчатого вещества. При этом момент нагрузки нагнетающего шнека, приведенный к валу его регулируемого привода соответствует значению заданного ограничения, т.е. М_{дв.нагр}=М_дв.зад. Скорость вращения нагнетающего шнека уменьшается до некоторого значения ω_{щн.при уплотнении}, при котором указанное равенство моментов сохраняется, а далее практически не меняется.

На этапе 4 после формирования патрона требуемой длины регулируемый привод нагнетающего шнека отключается и включается торможение (момент М_{дв.торм}) регулируемого привода нагнетающего шнека. Подача ВВ прекращается, образуется незаполненная часть оболочки, достаточная для наложения клипс и отрезки патрона.

На фиг.3 приведены механические характеристики работы регулируемого привода нагнетающего шнека, имеющие горизонтальные участки характеристик - в режиме стабилизации скорости вращения при различных заданных ее значениях (ω_{дв.зад.макс.2} и ω_{дв.зад.макс.1}), а также вертикальные участки характеристик - в режиме ограничения и стабилизации момента при различных заданных его значениях (М_{дв.зад.1} и М_{дв.зад.2}).

Также на фиг.3 показаны зависимости нагрузочного момента на валу регулируемого привода нагнетающего шнека от его скорости вращения М_{дв.нагр}=f(ω_дв) при наполнении оболочки (напорная характеристика, приведенная к валу привода) при различных скоростях протяжки оболочки V₁ и V₂, где V₂>V₁.

Для оперативного заполнения вновь образованного после наложения клипс и отрезки патрона пустого участка оболочки скорость вращения шнека устанавливают максимальной, а соответствующая ей скорость вращения его привода равна ω_{дв.зад.макс.}. Для достижения одной и той же плотности формируемого заряда ВВ величина максимальной скорости вращения привода будет зависеть от скорости протяжки оболочки, так при V₂>V₁, соответственно: ω_{дв.зад.макс.2}>ω_{дв.зад.макс.1}.

В зависимости от требуемой плотности заряда взрывчатого вещества ρ в формируемом патроне ограничивают максимальную величину момента нагрузки на валу регулируемого привода нагнетающего шнека М_дв.зад. При этом большей плотности получаемого заряда ρ₂>ρ₁ соответствует больший заданный максимальный момент на валу привода шнека: М_{дв.зад.2}>М_{дв.зад.1}.

В процессе наполнения оболочки для вала привода справедливо уравнение движения:

$${М}_{дв.}-{М}_{дв.нагр.}=J\frac{d{\omega }_{дв.}}{dt}$$ ,

где J - момент инерции системы шнек - редуктор - привод, приведенный к валу регулируемого привода нагнетающего шнека;

М_дв и ω_дв - момент на валу и скорость вращения вала привода;

М_{дв.нагр} - момент нагрузки нагнетающего шнека, приведенный к валу привода.

При наполнении оболочки на этапе 3 (фиг.2) при уплотнении взрывчатого вещества момент нагрузки нагнетающего шнека, приведенный к валу его регулируемого привода, достигает значения заданного ограничения, т.е. М_{дв.нагр}=М_дв.зад. Одновременно скорость вращения привода уменьшается до некоторого значения, при котором указанное равенство моментов сохраняется и стабилизируется. Эта скорость вращения регулируемого привода нагнетающего шнека в зависимости от скорости протяжки оболочки, величины ограничивающего момента может иметь величину ω_дв1.1, ω_дв1.2, ω_дв2.1, ω_дв2.2. (фиг.3). Соответствующая ей скорость вращения шнека также стабилизируется, обеспечивая равномерное наполнение оболочки (см. ω_{шн.при уплотнении} на фиг.2).

В качестве датчиков 19 - контроля скорости вращения нагнетающего шнека и 20 - контроля перемещения ленты (фиг.1) может использоваться выключатель бесконтактный индуктивный (например, типа ВБ2.18М НПФ «Мега-К»), реагирующий на вращение перфорированного металлического диска, устанавливаемого на валу контролируемого устройства. Система 16 управления может быть реализована программно-аппаратным образом с использованием программируемого контроллера. Блок 18 контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона может быть реализован программным путем. В качестве блока 17 контроля и управления регулируемым приводом 3 нагнетающего шнека 2 может быть применен преобразователь частоты (например, типа VFD-B фирмы Delta Electronics).

Работы по патронированию насыпных зарядов из аммонита 6ЖВ в полиэтиленовую оболочку диаметром 90 мм при скорости подачи оболочки 4 м/мин и цикле наполнения 6 с, проведенные на нагнетающем шнеке с электроприводом типа 2В112М6У2,5 (мощность 4,0 кВт, номинальная скорость вращения 955 об/мин, номинальный момент 40Н·м, номинальный ток 9,3А) при кинематической передаче с коэффициентом i=2 показали, что наполнение оболочки с заданием начальной скорости вращения нагнетающего шнека, равной 500 об/мин, ограничением момента на нагнетающем шнеке на уровне 150 Н·м и последующем уменьшением скорости вращения нагнетающего шнека до 250 об/мин, позволяет получить патронированный заряд с равномерно распределенной плотностью по его длине. Плотность сформированного заряда взрывчатого вещества в произведенных патронах составила (1,08-1,09) г/см³. Величина насыпной плотности аммонита 6ЖВ составляла (0,8-0,9) г/см³ для разных партий продукта.

Предлагаемые способ патронирования порошкообразных взрывчатых веществ и устройство для его осуществления позволяют повысить производительность, безопасность и эффективность процесса, а также качество производимого продукта.

Их использование в горнодобывающей промышленности позволит реализовать высокопроизводительную, эффективную и безопасную технологию изготовления патронов повышенного качества с заданной плотностью, равномерно распределенной по длине патрона, из порошкообразных взрывчатых веществ.

Изобретение относится к патронированию взрывчатых веществ (ВВ) для горнодобывающей промышленности. Способ патронирования порошкообразных ВВ включает формирование вертикально ориентированной оболочки патрона из термопластичной пленки на формообразующей трубе, патронирование с использованием вращающегося нагнетающего шнека, расположенного внутри формообразующей трубы, путем периодического наполнения непрерывно протягиваемой оболочки ВВ и запечатывания торцов патронов герметизирующими клипсами, обжим оболочки в жгут, наложение клипс и разрезание жгута при отключенном нагнетающем шнеке. В зависимости от требуемой плотности ВВ в патроне задают скорость и момент регулируемого привода шнека. Устройство для патронирования содержит питатель, нагнетающий шнек, расположенный внутри формообразующей трубы и оснащенный датчиком контроля скорости вращения и регулируемым приводом, рукавообразователь, устройство для продольной сварки или склейки оболочки, механизм протяжки оболочки, устройство подачи ленты термопластичной пленки с приводом вертикального перемещения, датчик контроля перемещения ленты, механизмы изготовления, наложения клипс и отрезки готовых патронов, блок контроля и управления приводом нагнетающего шнека, блок контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона. Изобретение позволяет реализовать высокопроизводительную, эффективную и безопасную технологию изготовления патронов повышенного качества из порошкообразных ВВ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ патронирования порошкообразных взрывчатых веществ, включающий формирование вертикально ориентированной оболочки патрона из термопластичной пленки на формообразующей трубе, для чего сматываемую с рулонодержателя ленту термопластичной пленки подают через направляющие ролики в рукавообразователь, где сворачивают ее в рукав путем сложения внахлест краев ленты, которые сваривают, образуя оболочку с непрерывным продольным сварным швом, на оболочку накладывают две горизонтальные герметизирующие клипсы, запечатывая верхний торец первого и нижний торец последующего патронов, разрезают оболочку между клипсами, отделяя первые патроны, в оболочку с запечатанным нижним торцом подают взрывчатое вещество, с помощью замкнутых ремней механизма протяжки протягивают оболочку вниз на расстояние, определяемое размером патрона, и вновь накладывают на оболочку две герметизирующие горизонтальные клипсы, отличающийся тем, что патронирование производят с использованием вращающегося нагнетающего шнека, расположенного внутри формообразующей трубы, путем периодического наполнения непрерывно протягиваемой оболочки взрывчатым веществом с запечатыванием торцов патронов клипсами, причем клипсы изготавливают из проволоки механизмом их изготовления при обратном ходе механизма наложения клипс, наложение клипс производят после отключения вращения нагнетающего шнека и прекращения подачи взрывчатого вещества с задержкой 1-3 с, достаточной для образования незаполненного промежутка в оболочке, необходимого для ее обжима в жгут и наложения двух клипс, при обжиме оболочки в жгут, наложении клипс и разрезании жгута устройство герметизации торцов патрона опускают вниз, перемещая со скоростью, равной скорости протягивания оболочки, а жгут между клипсами разрезают в зависимости от количества наложенных клипс, при этом отделяют одиночный патрон или гирлянду патронов, после наложения клипс включают нагнетающий шнек, возобновляют наполнение оболочки и возвращают устройство герметизации торцов патрона в исходное положение, при наполнении оболочки взрывчатое вещество подают нагнетающим шнеком со скоростью, большей скорости протягивания оболочки, уплотняют в оболочке, причем сразу после наложения клипс взрывчатое вещество подают ускоренно путем включения регулируемого привода нагнетающего шнека с установленной максимальной скоростью, большей номинальной, для быстрого заполнения свободного пространства в оболочке, затем при увеличении сопротивления уплотняемого взрывчатого вещества и возрастании момента нагрузки на регулируемом приводе нагнетающего шнека момент регулируемого привода ограничивают на заданном уровне и стабилизируют, при этом скорость регулируемого привода снижают до величины, при которой момент нагрузки будет равным заданному моменту регулируемого привода, а при отключении нагнетающего шнека по окончании наполнения оболочки включают торможение регулируемого привода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что максимальную скорость вращения регулируемого привода нагнетающего шнека устанавливают в зависимости от величины свободного пространства в оболочке после наложения клипс и требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что момент регулируемого привода нагнетающего шнека ограничивают и стабилизируют на уровне, задаваемом в зависимости от требуемой плотности взрывчатого вещества в патроне.

4. Устройство для патронирования порошкообразных взрывчатых веществ, содержащее питатель, вертикально расположенную формообразующую трубу, рукавообразователь, устройство для продольной сварки или склейки образованной оболочки, механизм протяжки оболочки с замкнутыми приводными ремнями, устройство подачи ленты термопластичной пленки с рулонодержателем и направляющими роликами, устройство герметизации торцов патрона, включающее механизмы наложения клипс и отрезки готовых патронов, оснащенные приводами, систему управления, отличающееся тем, что устройство для патронирования снабжено нагнетающим шнеком с регулируемым приводом, нагнетающий шнек расположен внутри формообразующей трубы и оснащен датчиком контроля его скорости вращения, устройство герметизации торцов патрона дополнительно снабжено механизмом изготовления клипс, подключенным к приводу механизма наложения клипс, катушкой с проволокой и оснащено приводом вертикального перемещения со скоростью, равной скорости протягивания оболочки вниз, устройство подачи ленты термопластичной пленки оснащено датчиком контроля перемещения ленты, в систему управления включены блок контроля и управления регулируемым приводом нагнетающего шнека, блок контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона, датчик контроля скорости вращения нагнетающего шнека подключен к входу блока контроля и управления его регулируемым приводом, выход которого подключен к регулируемому приводу нагнетающего шнека, датчик контроля перемещения ленты подключен к входу блока контроля скорости и величины перемещения оболочки патрона, выход которого подключен к приводу устройства герметизации торцов патрона.