Зарядчик пневматический порционный
PNEUMATIC PORTION LOADER

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для заряжания шпуров и скважин гранулированными взрывчатыми веществами (далее ВВ).
Известны пневматические порционные зарядчики с верхней и нижней разгрузкой дозирующей камеры.
Достоинством зарядчиков с нижней разгрузкой является возможность регулирования массы порции путем устройства подвижного днища цилиндрической камеры, позволяющего регулировать объем камеры. К недостаткам таких зарядчиков относится низкая скорость пневмотранспортирования ВВ и, как следствие, низкая плотность и энергоемкость заряда, формируемого в зарядной полости. Причиной низкой скорости пневмотранспортирования ВВ является зажатость гранул в зоне истечения из камеры, плохая аэрируемость и нулевая начальная скорость аэросмеси при вводе в зарядный трубопровод.
Достоинством зарядчиков с верхней разгрузкой являются высокие скорость пневмотранспортирования ВВ, плотность и энергоемкость заряда. Это объясняется особенностью разгрузки камеры, при которой гранулы вначале аэровзвешиваются, при этом порция ВВ приводится в псевдоожиженное состояние и разгоняется до высокой скорости вначале внутри камеры, а затем в зарядном трубопроводе. Недостатком таких зарядчиков является отсутствие возможности регулирования массы порции ВВ путем устройства подвижного днища, позволяющего уменьшать или увеличивать объем дозирующей камеры.
Известен зарядчик пневматический порционный, содержащий бункер, соединенный загрузочной горловиной с цилиндрическим корпусом, дозирующую камеру, патрубок транспортного трубопровода, пневмоцилиндр с поршнем и штоком, на котором помещена пружина, воздушный клапан сообщен с патрубком воздухопровода и снабжен кнопкой дистанционного управления, в поршне и штоке на всю их длину выполнено сквозное отверстие. Зарядчик снабжен резьбовой втулкой, соединенной своей внутренней резьбой с наружной резьбой цилиндрического корпуса, пружина помещена в верхней части штока, а в средней части штока закреплен запорный конус, внутрь цилиндрического корпуса по скользящей посадке помещено подвижное днище, в своей нижней части втулка соединена с днищем с помощью кольцевого выступа, а верхняя часть втулки снабжена радиально расположенными винтами, днище выполнено в виде стакана, внутренняя полость которого имеет цилиндро-коническую форму, диаметр которой уменьшается в направлении к донной части, а диаметр донной части больше диаметра штока. Полость донной части днища сообщена с полостью патрубка транспортного трубопровода. В нижней части втулки выполнены глухие радиальные отверстия (патент РК №27178, кл. F42D 3/04, 2016)
Конструкция данного зарядчика позволяет поднимать или опускать днище, регулируя объем дозирующей камеры и массу порции ВВ, выгружаемую через патрубок транспортного трубопровода с помощью сжатого воздуха и укладываемую в заряд в зарядной полости. Совмещение патрубка с подвижным днищем делает процесс разгрузки камеры независимым от изменяемого объема камеры во всем диапазоне регулирования массы порции.
Недостатком зарядчика является низкая скорость пневмотранспортирования ВВ. Это объясняется зажимом массы порции ВВ в зоне расположения патрубка транспортного трубопровода. Гранулы ВВ, находящиеся в условиях зажима, плохо поддаются аэрированию. При разгрузке камеры они начинают движение с нуля при высокой концентрации ВВ в аэросмеси и небольшом количестве воздуха, заполняющем межгранульное пространство. Подобный режим выгрузки ВВ, характеризующийся началом разгона гранул только в транспортном трубопроводе, снижает скорость пневмотранспортирования по сравнению с зарядчиком с верхней разгрузкой. Следствием низкой скорости пневмотранспортирования ВВ и укладки в заряд является низкое качество дробления гранул и, как следствие, низкие плотность и энергоемкость заряда. Это снижает эффективность зарядчика.
Известен ручной пневмопорционный зарядчик для заряжания шпуров и скважин рассыпными гранулированными взрывчатыми веществами, содержащий корпус с загрузочным патрубком, размещенный в корпусе под загрузочным патрубком соосно с ним стакан с охватывающей его цилиндрической юбкой и сообщенный в своей нижней части с источником сжатого воздуха, расположенный на стакане смонтированный с возможностью перекрытия загрузочного патрубка отсекающий клапан с размещенным в полости стакана подпружиненным штоком, крышку, перекрывающую верхний открытый торец стакана с образованием рабочей полости между крышкой и внутренней поверхностью отсекающего клапана. В нижней части цилиндрической юбки выполнена открытая снизу кольцевая проточка, сообщающая полость стакана через радиальные каналы, расположенные в стенке стакана, с полостью корпуса в верхнем положении отсекающего клапана. Между крышкой стакана и штоком выполнен дроссельный воздуховод в виде кольцевого зазора, сообщающий полость стакана с рабочей полостью между крышкой стакана и внутренней поверхностью отсекающего клапана. Отношение высоты цилиндроконической дозирующей камеры к диаметру ее цилиндрической части составляет (0,8-1,5), а площадь поверхности нижней конической части камеры выполнена больше площади поверхности верхней конической части, причем угол раскрытия конической поверхности верхней части камеры определен соотношением α<(90-ε)°, где ε - угол естественного откоса рассыпных гранулированных взрывчатых веществ, при этом угол раскрытия конической поверхности верхней части камеры выполнен больше угла раскрытия конической поверхности ее нижней части. Внутренняя полость выходного патрубка в виде конфузора, обращенного к дозирующей камере, выполнена с углом раскрытия не более 45° (патент РК №26630, кл. F42D 3/00, 2016).
Достоинством данного зарядчика является более низкая концентрация ВВ в потоке аэросмеси, высокая скорость пневмотранспортирования порции ВВ и, как следствие, высокие плотность и энергоемкость заряда, формируемого в зарядной полости. Недостатком зарядчика является невозможность регулирования массы порции известным способом, то есть с помощью подвижного днища. Это объясняется устройством зарядчика с верхней разгрузкой, в котором днище камеры выполнено заодно с запорным механизмом. В зарядчике запорный механизм выполняет несколько функций, он открывает загрузочный патрубок и опускается вниз на величину хода клапана, достаточную для организации быстрой загрузки камеры гранулированными ВВ. Он поднимается вверх на величину хода клапана, в самом конце которого перекрытие клапаном загрузочного патрубка заканчивается совмещением радиальных каналов с кольцевой проточкой. Это дает возможность организовать поступление сжатого воздуха в дозирующую камеру в момент ее герметизации и не позволяет сжатому воздуху прорваться через загрузочный патрубок в момент начала разгрузки дозирующей камеры. Такая зависимость одного от другого не позволяет выполнить днище подвижным и тем самым регулировать массу порции.
Анализ возможных конструктивных решений показывает, что выполнение данного зарядчика с подвижным днищем делает его неработоспособным.
В случае опускания днища или отсекающий клапан перестанет перекрывать загрузочный патрубок, или радиальные каналы перестанут совмещаться с кольцевой проточкой в верхнем положении клапана.
При подъеме днища уменьшится проходное сечение, обеспечивающее беспрепятственную загрузку дозирующей камеры гранулированным ВВ. При этом кольцевая проточка не дойдет до радиальных каналов.
Иное конструктивное решение, основанное на отделении запорного механизма от подвижного дна, также ведет к потере работоспособности зарядчика. В случае опускания днища находящиеся в донной части гранулы ВВ перестают аэрироваться. При удалении гранул от кольцевого сопла, по которому сжатый воздух поступает в дозирующую камеру, интенсивность его воздействия на процесс их воздухонаполнения падает. Нижняя часть порции по мере удаления от сопла перестает активно прорабатываться сжатым воздухом, не аэровзвешивается, оставаясь придавленной сжатым воздухом к дну дозирующей камеры.
Поэтому оптимальное положение сопла, образованного нижним краем кольцевой проточки на цилиндрической юбке, определяется экспериментально и не подлежит изменению. Соблюдение этого расстояния гарантирует работоспособность зарядчика.
Эта особенность устройства зарядчика с верхней разгрузкой дозирующей камеры, имеющего вполне определенное положение днища относительно сопла, исключает возможность выполнения днища подвижным. Для наделения зарядчика функцией регулирования массы порции ВВ необходимо иное инновационное решение.
Задачей изобретения является разработка более эффективного зарядчика с верхней разгрузкой дозирующей камеры, обладающего функцией регулирования массы порции ВВ.
Технический результат - регулирование массы порции ВВ - достигается тем, что у зарядчика пневматического порционного, содержащего корпус с дозирующей камерой и загрузочным патрубком, размещенный в корпусе под загрузочным патрубком соосно с ним стакан с охватывающей его цилиндрической юбкой и сообщенный в своей нижней части с источником сжатого воздуха, расположенный на стакане смонтированный с возможностью перекрытия загрузочного патрубка отсекающий клапан с размещенным в полости стакана подпружиненным штоком, крышку, перекрывающую верхний открытый торец стакана с образованием рабочей полости между крышкой и внутренней поверхностью отсекающего клапана, в нижней части цилиндрической юбки выполнена открытая снизу кольцевая проточка, сообщающая полость стакана через радиальные отверстия, образованные в стенке стакана, с полостью корпуса в верхнем положении отсекающего клапана, согласно изобретению, внутри дозирующей камеры установлена с возможностью продольно-осевого перемещения цилиндрическая обечайка, снабженная приводом в виде штоков с упорами и выполненная с образованием кольцевого зазора между нижней частью обечайки и дном камеры при подъеме обечайки.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 представлен продольный разрез зарядчика с нижним положением обечайки в процессе загрузки и выгрузки дозирующей камеры; на фиг. 3 и 4 - тот же зарядчик с верхним положением обечайки.
Зарядчик пневматический порционный содержит корпус 1 с дозирующей камерой 2 и загрузочным патрубком 3, размещенный в корпусе под загрузочным патрубком соосно с ним стакан 4 с охватывающей его цилиндрической юбкой 5 и сообщенный в своей нижней части с источником сжатого воздуха, представляющим собой сервокран 7. На стакане 4 расположен смонтированный с возможностью перекрытия загрузочного патрубка 3 отсекающий клапан 8 с размещенным в полости стакана подпружиненным штоком 12, крышку 6, перекрывающую верхний открытый торец стакана с образованием рабочей полости 9 между крышкой 6 и внутренней поверхностью отсекающего клапана 8. В нижней части цилиндрической юбки 5 выполнена открытая снизу кольцевая проточка 10, сообщающая полость стакана 4 через радиальные отверстия 11, образованные в стенке стакана, с дозирующей камерой 2 верхнем положении отсекающего клапана 8. В верхней части корпуса 1 расположен выходной патрубок 13.
Внутри дозирующей камеры 2 установлена с возможностью продольно-осевого перемещения цилиндрическая обечайка 14, снабженная приводом в виде штоков 15 с упорами 16 и выполненная с образованием кольцевого зазора 18 между нижней частью обечайки 14 и дном 17 камеры 2 при подъеме обечайки 14. Устройство фиксации верхнего и нижнего положений обечайки 14 на чертежах не показано.
Для загрузки дозирующей камеры 2 зарядчик снабжен приемной воронкой 19.
Зарядчик работает следующим образом.
Зарядчик подготавливают для работы с максимальной дозой, для этого обечайку 14 поднимают штоками 15 до упоров 16 и фиксируют. При этом между нижней частью обечайки 14 и дном 17 образуется кольцевой зазор 18.
В приемную воронку 19 засыпают гранулированное ВВ, которое под действием гравитации просыпается через загрузочный патрубок 3 и заполняет дозирующую камеру 2. Конец зарядного трубопровода от выходного патрубка 13 помещают в зарядную полость и включают кран подачи сжатого воздуха 7. Сжатый воздух поступает в рабочую полость 9 и, сжимая пружину штока 12, поднимает отсекающий клапан 8, который перекрывает загрузочный патрубок 3. Юбка 5 поднимается вместе с клапаном 8 и кольцевая проточка 10 совмещается с радиальными отверстиями 11. Сжатый воздух мощным кольцевым потоком направляется вниз и радиально в стороны, аэрируя, псевдоожижая и выдувая гранулированное ВВ, находящееся внутри и снаружи обечайки 14, через выходной патрубок 13 и зарядный трубопровод в зарядную полость. После укладки порции ВВ в заряд сервокран 7 выключают. Давление сжатого воздуха в дозирующей камере 2 сбрасывается, клапан 8 возвращается в исходное положение подпружиненным штоком 12, дозирующая камера 2 заполняется новой порцией гранулированного ВВ. Далее циклы заряжания повторяют.
Для уменьшения массы порции ВВ обечайку 14 опускают штоками 15 в нижнее положение и фиксируют.В приемную воронку 19 засыпают гранулированное ВВ, которое заполняет дозирующую камеру 2. Конец зарядного трубопровода от выходного патрубка 13 помещают в зарядную полость и включают кран подачи сжатого воздуха 7. После подъема отсекающего клапана 8, перекрытия им загрузочного патрубка 3 и совмещения кольцевой проточки 10 с радиальными отверстиями 11 мощный кольцевой поток направляется вниз и радиально в стороны, выдувая гранулированное ВВ, находящееся внутри обечайки 14, через выходной патрубок 13 и зарядный трубопровод в зарядную полость. При этом ВВ, находящееся за обечайкой 14, остается в дозирующей камере 2. Далее циклы заряжания повторяют.
В конце заряжания обечайку 14 поднимают и, включая подачу сжатого воздуха краном 7, выдувают остаток ВВ, находящийся в дозирующей камере 2 с внешней стороны обечайки 14, в зарядную полость.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет наделить зарядчик функцией дискретного регулирования массы порции, сохраняя принцип верхней разгрузки дозирующей камеры, а следовательно, обеспечивая высокие плотность и энергоемкость заряда.
Регулирование производится путем перемещения обечайки 14 в верхнее или нижнее положение. Это повышает возможности зарядчика, расширяет область его применения на горных работах, обеспечивая при этом высокие показатели взрывных работ, достигаемые за счет высокой плотности и энергоемкости зарядов. В результате эффективность предлагаемого зарядчика значительно повышается.