Устройство для пластификации масс на основе нитроцеллюлозы Советский патент 1992 года по МПК C06B21/00 

Изобретение относится к переработке масс на основе нитроцеллюлозы и может

быть использовано при получении взрывчатых веществ, например порохов для спортивного или охотничьего оружия.

Известны несколько устройств, предназначенных для пластификации смесей взрывчатых веществ, которые описаны в следующих технических решениях:

1.патент ФРГ N DE 3042662, С 2, 1982;

2.патент ФРГ № DE 3225065, С 1, 1983;

3.патент ФРГ N DE 3042697, С 3, 1982.

4.патент Франции № 2326289, 1977;

5.европейский патент № 0052797, А 1, 1981;

6.патент ФРГ №DE 3042662, А 1, 1982.

В рассмотренных технических решениях для пластификации пороховых масс используются шнековые экструдеры, которые имеют совместную (2, 4) или раздельную (1,

3,5, 6) подачу нитроцеллюлозы и растворителя (пластификатора), один (2) или два (1, 3,

4,5, 6) параллельно расположенных шнеко- вых вала, перфорированную матрицу или фильеру в выходной части аппарата для получения пороховых шнуров (1, 3, 4, 6). Из анализа патентов следует, что для пластификации пороховой массы используются шнеки различной конфигурации и с большим отношением длины шнека к его диаметру (1, 3, 5, 6). Для обеспечения однородности пороховых шнуров перфорированная матрица с набором фильтров может быть максимально приближена к плоской торцовой части шнека (1, 6).

В качестве прототипа авторами выбрано шнековое устройство для производства взрывчатых веществ по патенту ФРГ {1. Оно имеет два рядом расположенных смесительных шнека, вращающихся в одну сторону, которые установлены в корпусе, имеющем в поперечном сечении форму восьмигранника, и для поддержания заданной температуры снабженном обогревательной рубашкой. Оба смесительных шнека имеют винтовые элементы, шнековые элементы и смесительные элементы ди- скообразной формы. Над начальным отрезком шнека имеется загрузочное отверстие, а в конце шнека - перфорированная матрица с набором фильтров. В направлении движения пороховой массы непосредственно после винтовых элементов, определяющи зону загрузки Е шнек-пресса, расположены шнековые элементы, определяющие первую зону мешки Me, и элементы дискообразной формы смесительной зоны Ке. Затем попеременно следуют зона Mi, которая меньше зоны Me. и смесительная зона (е в которых используются

соответственно формующие элементы и смесительные элементы. За последней смесительной зоной следует длинная состоящая из шнековых элементов зона

прессования D,

Данное устройство позволяет получать пороховые шнуры или при условии из резки пороховые гранулы одинаковой формы, консистенции и обеспечивает равномерность

выхода шнуров за счет установки системы фильтров перед матрицей.

Рассмотренное устройство имеет следующие недостатки:

отсутствие конструктивного решения

-для удаления закапсюлированной воды из

влажной нитроцеллюлозы, что приводит к

высокой пористости пороховых шнуров (до

6-7 %);

длинный шнек работает в условиях

сильной перегрузки (скручивание вала по длине) и имеет одну опору со стороны привода, что приводит к прогибу вала, биение шнека при его вращении о внутреннюю поверхность шнекового канала и резкому сдавливанию пороховой массы, а это опасно из-за чувствительности ВВ к удару.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет упрощения конструкции и снижения пористости массы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем шнек, помещенный в корпус с отверстиями для загрузки и выгрузки массы и обогревательной рубашкой, и матрицу с фильтром для массы, шнек выполнен полым с винтовым пером постоянного диаметра, с шагом, составляющим 0,6-0,7 от диаметра шнека, и отношением длины шнека к диаметру, равным 6-7, в

средней части шнека перо имеет фаску под углом 10-30° со стороны загрузочного отверстия и сквозные отверстия по поверхности фаски перпендикулярно к оси вала шнека, а вал шнека имеет конусность от 1:65

до 1:40, сквозные отверстия со стороны привода перпендикулярно оси вала и расположенную со стороны выгрузочного отверстия головку, выполненную в виде усеченного и полного конусов, соединенных основания0 ми через цилиндрическую поверхность, а фильтром для массы служит зазор между конической поверхностью головки и внутренней поверхностью матрицы.

Разработанное авторами устройство

5 позволяет за счет использования предлагаемого шнека и пластифицирующей головки обеспечить эффективность процесса пластификации путем упрощения конструкции и снижения пористости конечной пластифицированной пороховой массы до 1,1-3,2 %.

Сущность изобретения поясняется общим видом устройства, представленного на чертеже,

Устройство состоит из корпуса 1, имеющего загрузочное отверстие 2, отверстие 3 для выгрузки массы, обогревательную рубашку, штуцер 5 для отвода воды, шнека 6 с винтовым пером постоянного шага, головки 7 и матрицы 8. В средней части шнека перо имеет фаску под углом 10-30° со стороны загрузочного отверстия и сквозные отверстия 9 по поверхности фаски. Полый шнек также имеет отверстия 10 со стороны привода для отвода воды в штуцер 5. Матрица выполнена в виде устройства, позволяюще- го регулировать величину зазора между ко- ническими поверхностями головки и коническими поверхностями матрицы.

Устройство работает следующим образом.-

В загрузочное отяорстие непрерывно поступает частично пл сгифмцированная этилацетатом влажная нитроцеллюлозная масса. Отделение воды в винтовом канале шнека обуславливается действием центре- бежных сил и сил вязкого трения Под дей ствием центробежных сил из-за разтичия в плотностях массы и воды происходит вытеснение массы к внутренней стенке шнеково- го канала устройства. Силы вязкого трения вызывают накопление массы на передней кромке пера и способствуют ее перемещению в направлении выгрузочного отверстия при вращении шнека. Вода при этом отжимается в направлении к задней кромке греб- ня переднего витка пера, где расположены отверстия 9. Затем вода через эти отверстия, внутреннюю полость шнека и отверстия 10 поступает в штуцер 5. Сдвиговые деформации в области передней кромки гребня витка и конусность вала при постоянном диаметре пера шнека способствуют удалению остатков влаги из массы и ее пластификации. Уменьшение свободного пространства в пластифицированной массе. занятого водой, позволяет получить готовую массу с низкой пористостью. Пластификация массы завершается при ее прохождении через зазоры головки шнека. Движение массы происходит по спирали пе- ременного диаметра, огибающей бикониче- скую головку с трехкратным изменением направления поступательного движения. В зазорах при вращении шнека масса подвергается воздействию сложного сдвига и в ней развиваются большие необратимые деформации. Это способствует также диспергированию остаточных капель воды в объеме массы и формированию ее однородной малопористой и микропористой структуры

Использование биконической головки позволяет обеспечить равномерность подачи массы через выгрузочное отверстие. Под действием давления шнека и эффекта Вайс- сенберга масса затем выдавливается в выгрузочное отверстие.

В предлагаемом авторами техническом решении шаг пера шнека составляет 0,6-0,7 от его диаметра. Уменьшение шага пера менее 0,6 от его диаметра приводит к ускорению процесса удаления воды, выносу частиц массы в область водосливных отверстий и к их закупорке. Увеличение шага витка пера более 0,7 от диаметра шнека приводит к недостаточной пластификации массы и к увеличению ее пористости.

Уменьшение отношения длины шнека к его диаметру менее 6 приводит к закупориванию водосливных отверстий, а увеличение более 7 вызывает биение шнека, появление задиров на внутренней поверхности шнекового канала и повышение опасности технологического процесса при резком сдавливании нитроцеллюлозной массы.

Уменьшение угла фаски пера шнека менее 10° ухудшает условия течения воды в отверстиях пера шнека и приводит к увеличению пористости массы, а увеличение более 30° приводит к закупориванию водосливных отверстий.

Уменьшение конусности вала шнека менее 1:65 приводит к уменьшению степени сжатия массы, к недостаточному удалению воды из массы и увеличению ее пористости. з увеличение конусности более 1.40 приводит к быстрому сжатию нитроцеллюлозной массы, ее недостаточной пластификации и забивке кольцевого зазора между головкой и матрицей

Пример выполнения устройства и результаты его работы в пределах граничных условий (примеры 1. 2, 3), за их пределами (примеры 4. 5), а также по прототипу (пример 6) приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что разработанное авторами устройство в пределах конструктивных ограничений (примеры 1, 2. 3) позволяет получать пластифицированную массу с низкой пористостью 1.1-3,2 % (по прототипу - 7.1 %). За пределами ограничений наблюдается возрастание пористости до 4,2-6,3 %, происходит закупоривание массой отверстий пера шнека (примеры 4, 5) и кольцевого канала головки(пример 5)

Следовательно, разработанное авторами устройство имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

простота конструкции, меньшая габаритная длина аппарата и как следствие.

уменьшение опасности технологического процесса за счет уменьшения количества взрывчатой массы, находящейся в устройстве при его работе;

более высокая эффективность пластификации массы, которая проявляется в относительном снижении пористости массы на 55-84 %.

Формула изобретения Устройство для пластификации масс на основе нитроцеллюлозы, включающее шнек, помещенный в корпус с отверстиями для загрузки и выгрузки массы и обогревательной рубашкой, и матрицу с фильтром для массы, отличающееся тем. что, с целью повышения эффективности за счет упрощения конструкции и снижения пористости массы, шнек выполнен полым с винтовым пером постоянного диаметра, с шагом, составляющим 0,6-0,7 диаметра шнека, и отношением длины шнека к диаметру, равным 6-7, в средней части шнека перо

имеет фаску под углом 10-30° со стороны загрузочного отверстия и сквозные отверстия по поверхности фаски перпендикулярно к оси вала шнека, а вал шнека имеет конусность от 1:65 до 1:40, сквозные отверстия со стороны загрузочного отверстия перпендикулярно к оси вала и расположенную со стороны выгрузочного отверстия головку, выполненную в виде усеченного и полого конусов, соединенных основаниями

через цилиндрическую поверхность, а фильтр для массы выполнен в виде зазора, образованного между конической поверхностью головки и внутренней поверхностью матрицы.

Изобретение относится к переработке масс на основе нитроцеллюлозы и может быть использовано при получении взрывчатых веществ, в частности порохов для спортивного или охотничьего оружия. Целью изобретения чвляется повышение эффективности за счет упрощения конструкции и снижение пористости массы. Поставленная цель достигается устройством, включающим шнек 6, помещенный в корпусе 1 с ЧЧЧЧУЧЧЧ Гч П /-гт-г-/-Упг гчг , Tfrftrrr ОуДУЗ . отверстиями для загрузки 2 и выгрузки 3 массы и обогревательной рубашкой 4, и матрицу с фильтром для массы. Причем шнек 6 выполнен полым с винтовым пером постоянного диаметра, с шагом, составляющим 0,6 - 0,7 от диаметра шнека, и отношением длины шнека к диаметру, равным 6 - 7. В средней части шнека перо имеет фаску под углом 10 - 30° со стороны загрузочного отверстия 2 и сквозные отверстия 9 по поверхности фаски перпендикулярно к оси вала шнека, а вал шнека имеет конусность от 1:65 до 1:40 и сквозные отверстия 10 со стороны загрузочного отверстия перпендикулярно к оси вала и расположенную со стороны выгрузочного отверстия головку 7, выполненную в виде усеченного и полного конусов, соединенных основаниями через цилиндрическую поверхность, а фильтр для массы выполнен в виде зазора, образованного между конической поверхностью головки 7 и внутренней поверхностью матрицы 8. 1 ил., 1 табл. VJ VI Ч) о 00 СА) ЧЧ Гч ,У TfrftrrreS. 8 J