Анализатор температуры затвердевания

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации тротилового производства и может быть использовано для автоматизации мастерской очистки тротилового производства, а с предусмотрением промывки пробы также для автоматизации мастерской нитрации тротила.
Ранее контроль процесса нитрации динитротолуола до тротила осуществлялся по температуре затвердевания нитропродукта в определенных точках технологического процесса, а контроль очистки тротила-сырца от несимметричных тринитротолуолов по температуре затвердевания влажного отмытого тротила после очистки. Температура затвердевания влажного тротила определяется общеизвестным методом вручную лаборантом. Отбор и подготовка пробы к анализу производится также вручную.
Известен прибор для определения температуры затвердевания сухого тротила, см. авт. свид. СССР №1841247 от 09.12.1966 г., опубл. в БИПМ № 36-2016. Принцип действия прибора основан на записи кривой охлаждения периодически отбираемой пробы. Проба отбирается пробоотборником, состоящим из двух сосудов, соединенных между собой, с инжекторами и с производственным продуктопроводом; один из сосудов является измерительной камерой. Прибор снабжен устройством для перемешивания пробы, термодатчиком, нагревателем-охладителем, программным устройством, осуществляющим цикл прибора.
Этот прибор не может быть применен для анализа влажного тротила, так как в процессе опыта происходит высыхание тротила, что приводит к разбросу показаний по температуре затвердевания для одного и того же образца тротила в зависимости от степени высыхания.
Во всех существующих конструкциях анализаторов температуры затвердевания измерительные камеры снабжены механическими мешалками спирального или другого типа. Наличие механической мешалки усложняет прибор и снижает его надежность. В случае требования герметичности имеется сложный узел ввода мешалки в измерительную камеру.
Целью настоящего предлагаемого изобретения является создание автоматического анализатора температуры затвердевания влажного тротила, показания которого не зависят от влажности тротила, улучшения введения затравки в анализируемую пробу, упрощения конструкции измерительной камеры, устройства сброса при сохранении постоянства отбираемой пробы, увеличения надежности анализа.
Независимость показаний прибора от влажности тротила достигается за счет сочетания в приборе дозатора тротила с дозатором холодной воды, подающих тротил и воду в измерительную камеру в определенном соотношении (10:1). При такой схеме прибора при хорошем перемешивании в пробе до конца определения имеется избыточное количество воды, не растворяющейся в тротиле, что приводит к отсутствию зависимости температуры затвердевания от содержания воды в отбираемом тротиле. Кроме того, дозирование небольшого количества холодной воды в тротил создает резкие местные переохлаждения тротила, что способствует возникновению центров кристаллизации, сокращает переохлаждение и уменьшает время опыта.
Упрощение конструкции измерительной камеры, повышение надежности анализа достигаются выполнением измерительной камеры в виде полого цилиндра, внутрь которого вставляются термодатчик, а также второпластовая (или из другого нетеплопроводного химически стойкого материала) трубка с отверстиями на конце, выполняющая роль мешалки и сообщающаяся с полостью мембранного привода, приводимого в движение импульсным пневмогенератором. Перемешивание тротила осуществляется за счет движения его в трубке и из нее. При этом осуществляется хорошее перемешивание пробы и ввиду отсутствия подвижных частей для перемешивания тротила в измерительной камере достигается простота конструкции, надежность в работе; измерительную камеру легко сделать герметичной. Сохранение постоянства отбираемой пробы и исключение засифонивания при отборе, а также упрощение устройства сброса пробы достигаются путем соединения нижнего конца измерительной камеры с верхней частью цилиндрического расширителя большего диаметра, чем соединительные и вспомогательные трубки. Нижняя часть расширителя и вспомогательной трубки открыта; уровень выхода из датчика вспомогательной трубки выше уровня выхода расширителя.
Принципиальная схема предлагаемого автоматического анализатора температуры затвердевания влажного тротила изображена на рис. 1.
На рис. 2 представлена циклограмма автоматического анализатора температуры затвердевания влажного тротила.
Автоматический анализатор температуры затвердевания влажного тротила (рис. 1) состоит из щита управления и датчика, соединенных пневмотрубками и кабелем регулирующих клапанов для подачи пара или сжатого воздуха 15. Щит управления включает в себя четырехходовой электромагнитный клапан 16, программное устройство 17, регистратор температуры 18. Датчик включает в себя пробоотборное устройство, измерительную камеру 3 с термодатчиком 5 и мешалкой 4 с приводом, подогревателя-охладителя 8, воздухораспределителя 14, подающего последовательно сжатый воздух в определенные узлы анализатора для осуществления цикла прибора.
Пробоотборное устройство включает в себя дозатор воды, тротила и устройство сброса. Дозаторы воды и тротила состоят из клапанного устройства 2, мембранного привода 10 и импульсного пневмогенератора 13, соединенных между собой и с измерительной камерой трубками. Устройство сброса состоит из блока УСЭППА Р-3Ф II, дросселей 12 для подачи сжатого воздуха в измерительную камеру, рассифонивающих трубок 6 и сепараторов 7, отделяющих продукт от пузырьков газа. Привод мешалки состоит из мембранного привода 10 и импульсного пневмогенератора 13. Датчик анализатора устанавливается на аппарате таким образом, чтобы клапанное устройство было погружено в тротил. Дозатор воды устанавливается в бачок с водой 9, находящийся в датчике.
Работа прибора состоит в последовательном выполнении операций (рис. 2):
I - набора пробы тротила и воды в измерительную камеру,
II - охлаждения пробы сжатым воздухом,
III - охлаждения пробы без подачи охлаждающего воздуха,
IV - охлаждения пробы без перемешивания,
V - разогрева пробы,
VI - сброса пробы.
При включении анализатора осуществляется операция I. Сжатый воздух подается в левый по схеме пневмогенератор 13, который попеременно сообщает верхнюю полость мембранного привода то с давлением воздуха, то с атмосферой. В результате мембрана то опускается вниз под действием сжатого воздуха, то возвращается вверх под влиянием пружины. Ход мембраны регулируется установочным винтом.
При движении мембраны вверх тротил либо вода поступают в левую по схеме трубку, так как левый шарик поднят и отверстие, соединяющее полость аппарата с дозатором открыто, а правый шарик опущен, при движении мембраны вниз левый шарик опущен, а правый поднят, и тротил или вода поступают в измерительную камеру. При включенном приборе программное устройство 17, приводимое в движение синхронным двигателем, который последовательно замыкает и размыкает свои контакты и таким образом осуществляет все операции прибора.
1
Последовательность выполнения всех операций прибора и состояние контактов в зависимости от состояния пробы представлены на рис. 2. При включении контакта срабатывает электромагнитный клапан 16, подающий воздух в цилиндр воздухораспределителя, который перемещает распределительное устройство в положение II. При этом подается воздух на мембранный механизм левого регулирующего клапана 16, который подает воздух в охладитель-нагреватель 8, набранная проба интенсивно охлаждается. При размыкании контакта электромагнитный клапан переключается и поршень воздухораспределителя возвращается в исходное положение. После включения охлаждающего воздуха контакт К4 размыкается, программное устройство останавливается до тех пор, пока температура пробы не опустится до определенного значения и контакт КП регистратора температуры 18 не включит программное устройство вновь.
2
При переходе распределительного устройства в положение III подача воздуха на охлаждение прекращается, охлаждение пробы замедляется, программное устройство вновь выключает себя до тех пор, пока не начнется кристаллизация и температура пробы не начнет подниматься, при этом контакт КП вновь включает программное устройство. В положении IV воздух подается на пневмогенератор мешалки, который останавливается, перемешивание пробы прекращается.
Перемешивание пробы осуществляется за счет попеременного движения тротила внутрь трубки 4 и обратно в измерительную камеру 3. После прекращения перемешивания температура пробы постепенно перестает изменяться, регистратор температуры чертит горизонтальный участок, который соответствует температуре затвердевания влажного тротила. В положении V распределительного устройства воздух подается на правый по схеме регулирующий клапан, который отрывается и подает пар на разогрев пробы, при этом вновь включается перемешивание. В положении VI распределительного устройства происходит сброс пробы: полость измерительной камеры 3 отключается от атмосферы блоком II; внутрь измерительной камеры и в трубку, соединяющую мембранный привод с клапанным устройством, через дроссели II подается сжатый воздух, который вытесняет пробу через трубку 6 в аппарат. Чтобы отсутствовало засифонивание пробы, трубка 6 выполнена большего диаметра, чем трубка, идущая от измерительной камеры 3. Кроме того, трубка 6 соединяется в верхней части с атмосферой дополнительной трубкой.
Применение программного устройства, осуществляющего переключение операций прибора по времени и по температуре пробы, позволяет получить устойчивый цикл анализатора в зависимости от условий кристаллизации.
Автоматический анализатор прошел лабораторные и промышленные испытания с положительными результатами.