УСТАНОВКА ДЛЯ СМЕШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВЗРЫВЧАТОГО СОСТАВА
INSTALLATION FOR MIXING OF EXPLOSIVE COMPONENTS

Изобретение относится к области изготовления зарядов ракетного твердого топлива (СТРТ), а именно к технологии приготовления взрывчатых составов, содержащих окислители, склонные к агломерации. Настоящее устройство может быть применено в промышленности для производства твердотопливных двигателей различных классов ракет, пороховых газогенераторов, пороховых аккумуляторов давления скважин и других изделий аналогичного назначения.
Развитие ракетной техники выдвигает все более высокие требования к качеству зарядов СТРТ, стабильности их основных характеристик и тем самым - к разработке высокоэффективных методов приготовления топливных масс, поскольку основные характеристики заряда формируются на этой фазе производства.
7
Аналогом настоящего изобретения может быть принято устройство для смешения компонентов взрывчатых составов по патенту РФ №2132837, 10.07.1999, МПК С06В 21/00. В этом устройстве компоненты взрывчатого состава подаются в смеситель предварительного смешения, затем предварительно перемешанная масса подается в верхний смеситель (ВС) смесительной машины непрерывного действия. В ВС состав перемешивается и шнеком через каналы фильеры передавливается в нижний смеситель (НС). Проходя через фильеру, поток взрывчатого состава разделяется на тонкие шнуры и попадает в НС. В НС взрывчатый состав дополнительно перемешивается и вакуумируется под воздействием мешалок и вакуума. Отвакуумированный состав шнеком непрерывно подается в корпус ракетного двигателя.
К недостаткам данного устройства следует отнести:
1. При изготовлении взрывчатых составов, содержащих порошкообразные окислители, склонные к образованию агломератов, происходит разрушение только наиболее крупных и слабосформированных из них, что приводит к ухудшению качества смешения взрывчатого состава.
2. В процессе передавливания состава из ВС в НС давление в фильере не поддается регулированию и составляет не более 0,1 МПа, что не позволяет изменять сдвиговые напряжения, воздействующие на взрывчатый состав, в зависимости от реологических свойств состава и прочности агломератов порошкообразного окислителя.
7
В качестве наиболее близкого аналога настоящего изобретения взято устройство для смешения компонентов взрывчатых составов по патенту РФ 2183603, 03.03.2000, МПК С06В 21/00, в котором компоненты взрывчатого состава перемешиваются в верхнем смесителе (ВС) смесительной машины непрерывного действия и шнеком через устройство регулирования потока передавливаются в нижний смеситель (НС). В НС взрывчатый состав дополнительно перемешивается и вакуумируется. Отвакуумированный взрывчатый состав шнеком непрерывным потоком подается в корпус ракетного двигателя.
Устройство регулирования потока взрывчатого состава содержит внутренний цилиндрический корпус с закрепленной на нем цилиндрической эластичной мембраной и внешний корпус. Внутренний корпус посередине имеет поперечную перегородку, по обе стороны которой на цилиндрической обечайке корпуса выполнены сквозные отверстия. Регулирование потока осуществляется изменением величины кольцевого зазора между мембраной и внутренним корпусом посредством изменения давления воздуха в полости между внешним корпусом и мембраной. Таким образом, при подаче взрывчатого состава из ВС в НС создают противодавление, величину которого регулируют в зависимости от прочности агломератов и вязкости получаемого взрывчатого состава. При использовании заданных давлений в полости между внешним корпусом и мембраной в зоне работы шнека возникают сдвиговые напряжения больше, чем прочность агломератов порошкообразного окислителя, что ведет к разрушению агломератов, улучшению качества смешения компонентов и, соответственно, качества зарядов.
Данное устройство, принятое в качестве прототипа, имеет следующие недостатки.
1. Наличие плоской поперечной перегородки в центре внутреннего корпуса, перпендикулярной к направлению потока, нагнетаемого шнеком ВС состава, создает значительное сопротивление при продавливании состава из ВС в НС. В результате в непосредственной близости от перегородки образуется застойная зона, которая в свою очередь, еще более затрудняет продвижение состава из ВС в НС. Кроме того, в результате резкого снижения скорости потока на выходе из отверстий за поперечной перегородкой также образуется застойная зона. Необновляемая масса в застойных зонах при длительном технологическом цикле может заполимеризоваться. Это является источником опасности при удалении остатков взрывоопасного состава из оборудования при чистке.
2. Отверстия, через которые шнеком продавливается состав из внутреннего корпуса со стороны верхнего смесителя под эластичную мембрану и затем из-под мембраны в полость внутреннего корпуса со стороны нижнего смесителя выполнены перпендикулярно к направлению потока, нагнетаемого шнеком ВС состава. Такое изменение направления потока создает дополнительное сопротивление течению материала, снижает скорость потока и также способствует образованию застойных зон.
Технической задачей данного изобретения является исключение застойных зон, снижение сопротивления передавливания состава из верхнего в нижний смеситель, повышение безопасности при разборке и чистке установки для смешения компонентов взрывчатого состава.
Технический результат достигается следующим образом. Установка для смешения компонентов взрывчатого состава содержит верхний и нижний смесители со шнеками, устройство регулирования потока взрывчатого состава между смесителями. Устройство регулирования потока состоит из внешнего корпуса и внутреннего корпуса с закрепленной на нем цилиндрической эластичной мембраной. Внутренний корпус имеет посередине поперечную перегородку, по обе стороны которой на цилиндрической обечайке корпуса выполнены сквозные отверстия. Поперечная перегородка с обеих сторон снабжена конусными вставками, при этом одна конусная вставка установлена со стороны шнека верхнего смесителя вершиной в сторону шнека, а вторая конусная вставка установлена на перегородке со стороны выхода в нижний смеситель вершиной в противоположную сторону по отношению к первой конусной вставке. Сквозные отверстия на цилиндрической обечайке внутреннего корпуса по обе стороны поперечной перегородки выполнены в виде пазов, боковые стенки которых расположены вдоль образующих обечайки, торцовые стенки пазов имеют скосы, направленные в сторону поперечной перегородки как с одной, так и с другой стороны перегородки. Таким образом, с обеих сторон поперечной перегородки оба ряда пазов имеют скосы торцевых стенок в сторону движения взрывчатого состава как на входе состава под эластичную мембрану, так и на выходе состава из-под мембраны внутрь цилиндрической обечайки.
Выполнение поперечной перегородки с конусными вставками и выполнение отверстий в виде пазов со скошенными торцовыми стенками исключает образование застойных зон, снижает сопротивление потоку взрывчатого состава. Исключение застойных зон обеспечивает безопасное обслуживание установки для смешения компонентов взрывчатого состава.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство регулирования потока взрывчатого состава между верхним и нижним смесителями установки для смешения компонентов взрывчатого состава;
1 - внутренний корпус; 2 - эластичная мембрана; 3 - внешний корпус; 4 - поперечная перегородка; 5 - регулятор давления; 6 - шнек верхнего смесителя; 7 - рабочая полость нижнего смесителя; 8, 9 - конусные вставки; 10 - полость для подачи сжатого воздуха; 11, 12 - пазы.
Устройство состоит из внешнего корпуса 3, внутреннего корпуса 1 и закрепленной на нем цилиндрической эластичной мембраны 2. Внутренний корпус 1 внутри содержит поперечную перегородку 4, по обе стороны которой своими основаниями закреплены две конусных вставки 8 и 9. Конусная вставка 8 вершиной направлена в сторону шнека 6 верхнего смесителя. Вершина конусной вставки 9 направлена в противоположную сторону, т.е. в сторону рабочей полости 7 нижнего смесителя. Между эластичной мембраной 2 и внешним корпусом 3 имеется полость 10, в которую подается сжатый воздух через регулятор давления 5. По обе стороны перегородки 4 на цилиндрической обечайке внутреннего корпуса 1 выполнены сквозные отверстия в виде пазов 11 и 12. Боковые стенки пазов расположены вдоль образующих цилиндрической обечайки внутреннего корпуса 1. Торцовые стенки пазов имеют скосы в сторону поперечной перегородки 4.
Работа устройства заключается в следующем. Регулятором давления 5 устанавливается заданное давление сжатого воздуха в полости 10. При включении шнека 6 ВС во внутреннем корпусе 1 создается давление взрывчатого состава, которое отжимает мембрану 2 от внутреннего корпуса 1. Через пазы 11 и 12 в образовавшийся кольцевой зазор состав подается в рабочую полость 7 нижнего смесителя НС. В зависимости от вязкости состава величина кольцевого зазора регулируется за счет изменения давления сжатого воздуха в полости 10. При отключении шнека 6 ВС мембрана 2 за счет упругих свойств сжимается, перекрывая пазы 11 и 12 и герметизируя НС.
Установленные на поперечной перегородке 4 конусные вставки 8 и 9 своим объемом заполняют объемы, которые в прототипе являются причиной образования застойных зон. Кроме того, конусная вставка 8 способствует увеличению скорости течения состава и направлению его в пазы 11. Скосы торцовых стенок пазов 11 и 12 снижают сопротивление течению состава из ВС в НС.
Таким образом, дополнение поперечной перегородки внутреннего корпуса устройства регулирования потока двумя конусными вставками и выполнение в обечайке этого корпуса сквозных отверстий в виде пазов со скошенными торцовыми стенками исключают образование застойных зон, снижают сопротивление потоку взрывчатого состава и обеспечивают безопасное обслуживание установки для смешения компонентов взрывчатого состава.
Опытный образец устройства испытан в условиях ФКП «Пермский пороховой завод» с положительными результатами.