СПОСОБ ПАТРОНИРОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF CARTRIDGING OF BLASTING POWDERS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

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.
оболочки
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.
шн
шн.зад.макс
дв.зад
0
На этапе 1 производится наложение клипс и, при необходимости, отрезка патрона при остановленном нагнетающем шнеке (ω=0), а затем пуск и разгон нагнетающего шнека до скорости ω, определяемой заданной максимальной скоростью вращения его регулируемого привода. Возникающий при включении пусковой момент привода ограничен заданной величиной М и быстро уменьшается до величины, определяемой потерями и нагрузкой М при транспортировке ВВ в образовавшуюся после наложения клипс и отрезки патрона пустую часть оболочки.
шн.зад.макс
дв.зад.
Этап 2 характеризуется началом уплотнения ВВ после заполнения пустоты в оболочке. При этом скорость вращения нагнетающего шнека постоянна и равна ω, а момент на его регулируемом приводе возрастает до значения заданного ограничения М
дв.нагр
дв.зад
щн.при уплотнении
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=М. Скорость вращения нагнетающего шнека уменьшается до некоторого значения ω, при котором указанное равенство моментов сохраняется, а далее практически не меняется.
дв.торм
На этапе 4 после формирования патрона требуемой длины регулируемый привод нагнетающего шнека отключается и включается торможение (момент М) регулируемого привода нагнетающего шнека. Подача ВВ прекращается, образуется незаполненная часть оболочки, достаточная для наложения клипс и отрезки патрона.
дв.зад.макс.2
дв.зад.макс.1
дв.зад.1
дв.зад.2
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 и ω), а также вертикальные участки характеристик - в режиме ограничения и стабилизации момента при различных заданных его значениях (М и М).
дв.нагр
дв
1
2
2
1
Также на фиг.3 показаны зависимости нагрузочного момента на валу регулируемого привода нагнетающего шнека от его скорости вращения М=f(ω) при наполнении оболочки (напорная характеристика, приведенная к валу привода) при различных скоростях протяжки оболочки V и V, где V>V.
дв.зад.макс.
2
1
дв.зад.макс.2
дв.зад.макс.1
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. Для достижения одной и той же плотности формируемого заряда ВВ величина максимальной скорости вращения привода будет зависеть от скорости протяжки оболочки, так при V>V, соответственно: ω>ω.
дв.зад
2
1
дв.зад.2
дв.зад.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. При этом большей плотности получаемого заряда ρ>ρ соответствует больший заданный максимальный момент на валу привода шнека: М>М.
В процессе наполнения оболочки для вала привода справедливо уравнение движения:
<mrow><msub><mi>М</mi><mrow><mi>д</mi><mi>в</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>М</mi><mrow><mi>д</mi><mi>в</mi><mo>.</mo><mi>н</mi><mi>а</mi><mi>г</mi><mi>р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo>=</mo><mi>J</mi><mfrac><mrow><mi>d</mi><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>д</mi><mi>в</mi><mo>.</mo></mrow></msub></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
,
где J - момент инерции системы шнек - редуктор - привод, приведенный к валу регулируемого привода нагнетающего шнека;
дв
дв
М и ω - момент на валу и скорость вращения вала привода;
дв.нагр
М - момент нагрузки нагнетающего шнека, приведенный к валу привода.
дв.нагр
дв.зад
дв1.1
дв1.2
дв2.1
дв2.2.
шн.при уплотнении
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=М. 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, ω, ω, ω (фиг.3). Соответствующая ей скорость вращения шнека также стабилизируется, обеспечивая равномерное наполнение оболочки (см. ω 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).
3
3
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/см. Величина насыпной плотности аммонита 6ЖВ составляла (0,8-0,9) г/см 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.