ПЕЧЬ ДЛЯ УНИЧТОЖЕНИЯ СНАРЯЖЕНИЯ БОЕЗАРЯДОВ СЖИГАНИЕМ
FURNACE FOR INCINERATION OF CHARGES

Изобретение относится к области уничтожения твердых отходов сжиганием, а более конкретно, к конструкциям печей с отдельной камерой сгорания, имеющей электронагрев, и может быть использовано при утилизации снарядов, мин, гранат, взрывателей, капсюлей и т.п., уложенных в унифицированные кассеты, для уничтожения детонационного, пиротехнического и порохового снаряжения.
Уровень данной области техники характеризует печь для сжигания твердых и жидких материалов, описанную в патенте RU №2392544, F23G 5/14, 2010 г., которая содержит футерованные камеру сгорания, оснащенную загрузочным бункером и колосником над сборником золы, и камеру дожигания продуктов пиролиза, сообщающуюся с системой подачи окисляющего воздуха, связанные центральным отверстием промежуточного свода.
Камера дожигания посредством тангенциально смонтированного трубопровода, оснащенного рекуператором, связана с параллельным скруббером, на выходе которого установлено устройство фильтрования отходящего аэрозоля.
Достоинством этой печи является универсальность по сжиганию твердых и жидких материалов с практически полным окислением продуктов пиролиза и непрерывное ступенчатое фильтрование отходящих газов до экологически безопасного уровня концентрации.
Продолжением достоинств являются присущие недостатки, главный из которых - невозможность сжигания изделий с боезарядом из взрывчатых веществ, пороха и пиротехнических составов из-за их срабатывания уже при загрузке в печь, рабочая температура которой заметно превышает 1000°С.
Более совершенной является бронепечь, описанная в сборнике докладов «Утилизация-2003», П.И.Снегирев и др. Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов. М.: Издательский дом «Оружие и технологии», с.52-57, рис.2 и 3, которая по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной печи.
Известная бронепечь, закрываемая свинчиваемой крышкой, формирует бронированный технологический локализатор, содержит тигель, нагреваемый от горелки с внешней емкостью жидкого топлива.
Кассеты с упакованными изделиями для утилизации снаряжения сжиганием подаются в тележке под электроталь (или козловой кран), которой осуществляют загрузку кассеты внутрь печи.
Бронепечь посредством трубопровода связана с автономной установкой вытяжной газоочистки, включающей мембранные и сорбционные фильтры для улавливания соответственно пыли и вредных веществ из отходящего аэрозоля, включающего продукты горения снаряжения.
Недостатками известной печи утилизации снаряжения боезарядов являются следующие:
- низкая производительность из-за большой доли в рабочем цикле утилизации изделий времени вспомогательных операций загрузки и выгрузки кассеты;
- неудовлетворительная взрывобезопасность работ при нагреве локализатора открытым пламенем горелки, расположенной снаружи бронепечи, в рабочем помещении;
- возможность безопасной разовой утилизации взрывчатого снаряжения суммарной массы не более 0,1 кг в тротиловом эквиваленте ограничивает промышленное использование известной конструкции;
- необходимость в дополнительном механизме для изолирования установки газоочистки на время работы локализатора, выдерживающем скачок давления при уничтожении снаряжения, так как в противном случае генерируемые газообразные продукты из локализатора, поступая в установку под импульсным давлением, выведут из строя фильтры.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение производительности безопасной работы по утилизации снаряжения боезарядов серийно в промышленных объемах автоматизированного потока.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной печи для уничтожения снаряжения боезарядов сжиганием, содержащей бронированный локализатор для размещения кассеты с утилизируемыми изделиями, закрытый крышкой, оснащенный регулируемым нагревателем и сообщающийся с автономной установкой вытяжной газоочистки, включающей мембранные и сорбционные фильтры, механизм загрузки кассет и устройство управления, согласно изобретению установленный на индукторе локализатор изолирован внутри связанной трубопроводом с автономной установкой вытяжной газоочистки камеры, оснащенной шлюзами загрузки кассет и выгрузки отходов, примыкающими к соответствующим люкам корпуса камеры, снаружи перекрытым шиберными заслонками, и выполнен в виде пакета жестко связанных броневых листов с центральными отверстиями, образующими проходной канал, к торцам которого примыкают бронеотбойники крышки, установленной с возможностью возвратно-поступательных перемещений и снабженной стопором рабочего положения, механизм загрузки кассет выполнен в виде соосного шлюзу загрузки локализатора двухпозиционного толкателя из поперечно расположенного шагового транспортера подачи кассет, при этом на толкателе механизма загрузки кассет закреплен проволочный ерш в форме диска, сопрягаемого с каналом локализатора, а шаговый транспортер подачи кассет выполнен в виде грейферного перекладчика.
Отличительные признаки обеспечили полную автоматизацию процесса уничтожения сжиганием в изолированной печи снаряжения боезарядов при утилизации снарядов, мин, гранат, взрывателей, капсюлей и т.п. специзделий, а также повысили функциональную надежность структурных элементов, комплексного технологического устройства простой конструкции, удобной в эксплуатации по назначению.
Предложенная конструкция локализатора проходного типа позволяет совместить вспомогательные операции взаимосвязанной последовательности повторяющегося рабочего цикла, является стационарной принадлежностью печи и имеет комплектацию, обеспечивающую взрывобезопасное функционирование изолированного устройства в целом.
Размещение теплоемкого локализатора непосредственно на индукторе - электромагнитном нагревателе, питающегося от сети, повышает безопасность работ при эффективной конвективной теплопередаче энергии на утилизируемые боезаряды, более динамично и практически без потерь нагреваемых до температуры инициирования.
Установка бронированного локализатора внутри закрытой камеры, корпус которой коммутируется с механизмом загрузки кассет и выгрузки отходов, позволяет изолировать динамически нагружаемый функциональный орган печи (локализатор) от рабочего помещения, чем повышается эксплуатационная безопасность печи.
Связь корпуса камеры трубопроводом с автономной установкой вытяжной газоочистки обеспечивает постоянное удаление из ее объема газообразных продуктов горения снаряжения боезарядов, предотвращая рост давления и повышение в рабочем помещении концентрации вредных веществ за установленные пределы.
Изолированное при этом размещение локализатора исключает несанкционированный выброс продуктов горения снаряжения за границы камеры, чем сводятся к минимуму негативные последствия возможной аварии.
Оснащение камеры шлюзами загрузки кассет и выгрузки отходов, примыкающими к соответствующим люкам корпуса, позволяет пространственно совместить указанные операции последовательных циклов работ утилизации изделий в разных кассетах от одного толкателя механизма загрузки.
При этом за счет закрепленного на толкателе механизма загрузки кассет дискового проволочного ерша совмещаются во времени операция удаления из локализатора отходов с механической чисткой его проходного канала, проводимых за один ход соосного толкателя.
Установка примыкающих к люкам загрузки и выгрузки снаружи камеры шиберных заслонок обеспечивает на время сжигания снаряжения боезарядов в локализаторе полную и надежную изоляцию шлюзов ее коммуникации с технологическим структурными элементами.
Шиберные заслонки разъемов бронекамеры под толкатель механизма загрузки кассет и над контейнером сбора отходов изолируют ее объем от рабочего помещения, перекрывая выбросы продуктов горения пиротехнического, взрывчатого и порохового снаряжения утилизируемых изделий.
Выполнение локализатора в виде пакета жестко связанных броневых листов обеспечивает противодействие импульсной нагрузке скачка давления при детонации или сжигании уничтожаемого снаряжения за счет демпфирования знакопеременных деформаций в своеобразных арочных конструкциях, образованных осевыми отверстиями в каждом структурном бронелисте пакета, которые в совокупности формируют проходной канал.
Этим обеспечивается единство формы и функции, технологичной конструкции, обеспечивающей утилитарное назначение.
Предложенная конструкция локализатора обеспечивает трехкратный запас прочности по максимальной динамической нагрузке от детонации комплекта штучных разрывных зарядов, размещаемых в его объеме.
Жесткая связь бронелистов формирует монолитную конструкцию силового локализатора с проходным каналом, необходимым для автоматизации циклического процесса.
Примыкание по торцам проходного канала локализатора бронеотбойников подвижной крышки создает замкнутый технологический объем, внутри которого происходит горение и/или детонация снаряжения боезарядов, исключая разрушающее воздействие импульсов давления на камеру. Ударные волны гасятся внутри локализатора, а детонационные волны затухают в объеме бронекамеры.
Установка крышки, несущей бронеотбойники, с возможностью возвратно-поступательных перемещений позволяет позиционировать ее в крайнем верхнем положении, открывая проходной канал локализатора под загрузку-выгрузку, и в нижнем положении для изолирования локализатора на время его работы.
Выполненный в виде механического стопора фиксатор рабочего положения крышки, когда ее отбойники примыкают к торцам локализатора, гарантирует кинематическое замыкание объема проходного канала на время уничтожения снаряжения изделий.
Выполнение шагового транспортера подачи кассет на линию центров печи в виде грейферного перекладчика является простейшим конструктивным решением, надежно и точно функционирующим механизмом по назначению.
Оснащение толкателя механизма загрузки кассет дисковым проволочным ершом, который сопрягается с каналом локализатора, обеспечивает при удалении отходов утилизации механическую очистку проходного канала от нагара, конденсированных частиц продуктов горения и налипших осколков, что повышает функциональную надежность печи в целом.
Предложенная конструкция печи повышенной функциональной надежности позволяет кратно увеличить (до 1 кг в пересчете на тротиловый эквивалент) массу снаряжения боезаряда в кассете с гарантированной взрывобезопасностью при утилизации сжиганием.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении цель достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления печи для утилизации снаряжения можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертежах изображены:
на фиг.1 - технологическая схема печи;
на фиг.2 - продольный разрез камеры;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 - шаговый транспортер подачи кассет.
В предложенной печи сжиганием уничтожается снаряжение малокалиберных артиллерийских снарядов, гранат, мин, капсюлей, запалов, взрывателей, пиротехнических зарядов и т.п., упакованных в сгорающей кассете, которая является сборочной штучной единицей, обрабатываемой в технологическом потоке полного цикла утилизации боезарядов.
Печь по изобретению содержит изолированную камеру 1, в которой смонтирован индуктор 2 (электромагнитный нагреватель), подключенный к сетевому источнику 3 тока (220/380 В, 50 Гц).
На индукторе 2 установлен трубчатой формы локализатор 4, который выполнен из бронелистов 5 с центральными отверстиями, жестко стянутых резьбовыми шпильками 6 (фиг.2, 3).
Отверстия бронелистов 5 в сборе локализатора 4 образуют проходной канал 7 под диаметр кассет.
Над локализатором 4 на корпусе 8 камеры 1 установлен пневмоцилиндр 9, на штоке 10 которого закреплена крышка 11 с клиновыми бронеотбойниками 12, сопрягаемыми по профилю с торцами локализатора 4, плотно перекрывая его проходной канал 7.
На корпусе 8 камеры 1 установлен пневмоцилиндр 13, шток 14 которого выполняет функции стопора, кинематически замыкая шток 10 пневмоцилиндра 9, чем фиксируется рабочее положение крышки 11 на локализаторе 4.
К локализатору 4 примыкают трубчатый шлюз 15 подачи кассет и с противоположной стороны воронка-шлюз 16 для приема остатков после сжигания.
Шлюзы 15, 16 установлены соответственно в люках 17, 18 корпуса 8 камеры 1, которые перекрыты шиберными заслонками 19, 20, смонтированными на штоках 21, 22 пневмоцилиндров 23 и 24 (фиг.1).
К люку 17 примыкает шаговый питатель 25 кассет, позиционирующий их последовательно соосно шлюзу 15 для штучной подачи в локализатор 4 посредством толкателя 26 - штока пневмоцилиндра 27, который имеет три позиции: исходную (левую по чертежу) и две рабочие разной длины хода для подачи кассеты в локализатор 4 и выталкивания из него отходов предыдущего сжигания соответственно.
На конце штока-толкателя 26 закреплен дисковый ерш 28 из радиально расположенных упругих проволок.
Под воронкой-шлюзом 16 с внешней стороны камеры 1 установлен соосный контейнер 29 сбора отходов утилизации.
Камера 1 трубопроводом 30 сообщается с мобильной установкой вытяжной газоочистки (фиг.1), которая содержит мембранные фильтры 31 на входе, съемные секции 32 с насыпным сорбционным материалом (активным углем) и мембранные фильтры 33 на выходе перед диффузором, в выходной трубе которого установлен вытяжной вентилятор 34.
Температура нагрева индуктора 2 регулируется обдувом холодным воздухом от внешнего компрессора по трубопроводу 35.
Поперечно к шлюзу 15 смонтированный шаговый питатель 25 выполнен (фиг.4) в виде грейферного перекладчика, подающая рейка 36 которого через кривошипно-шатунный механизм 37 связана с приводом 38. На рейке 36, размещенной в продольном пазу опорной платформы, равно распределены призмы 39 под укладку кассет.
Последовательность операций и технологические режимы печи осуществляются автоматически от устройства 40 управления по сигналам датчиков положения структурных элементов.
Функционирует печь следующим образом.
При нажатии кнопки «Пуск» устройства 40 управления включается источник 3 тока, питающий обмотку индуктора 2 и вытяжной вентилятор 34 установки газоочистки, трубопровод 30 которой сообщается с камерой 1.
Толкателем 26 пневмоцилиндра 27 кассета с упакованными изделиями подается из соосных призм 35 рейки 32 грейферного перекладчика 25, через трубчатый люк 15 корпуса 8 камеры 1, в локализатор 4, после чего толкатель 26 возвращается в исходное положение по команде концевого выключателя путевой системы управления.
Далее шиберные заслонки 19, 20 перекрывают люки 17 и 18, а крышка 11 рабочим ходом штока 10 пневмоцилиндра 9 опускается в крайнее нижнее положение, где ее бронеотбойники 12 сопрягаются с торцами локализатора 4 и перекрывают его канал 7, изолируя в броневой оболочке 4-12 кассету для сжигания.
При этом шток 14 пневмоцилиндра 13 кинематически замыкает шток 9 (устанавливается в его пазу), фиксируя закрытое положение крышки 11.
При достижении температуры 400-600°С внутри локализатора 4, нагреваемого конвективной теплопередачей от индуктора 2, происходит воспламенение и/или детонация снаряжения в кассете, в результате чего они сгорают, о чем судят по показаниям датчиков давления и вибрации, которые регистрируются в электронных носителях устройства 40.
Через заданное время выдержки стопор 14 освобождает шток 10 и крышка 11 возвращается в исходное положение, отбойники 12 которой открывают проходной канал 7 локализатора 4.
Газообразные продукты горения снаряжения боезарядов вытяжным вентилятором 34 удаляются из камеры 1 и по трубопроводу 30 поступают в установку газоочистки, где на мембранных фильтрах 31 задерживается пыль, мелкодисперсные частицы, а в сорбционных фильтрах 32 оседают вредные вещества. Таким образом, в атмосферу поступает чистый технологический воздух со следами указанных включений, по содержанию значительно ниже установленных СанПин-ом нормативов ПДК.
После этого шиберные заслонки 19, 20 открывают люки 17, 18 соответственно, а следом толкатель 26 пневмоцилиндром 27 перемещается в камеру 1 в крайнее правое по чертежу положение, где из локализатора 4 выталкиваются остатки после сжигания в воронку-шлюз 16 и далее в контейнер 29. При этом дисковым ершом 28 очищается канал 7 от нагара, налипших твердых частиц и фрагментов для продолжения работы.
После реверса толкателя 26 включается привод 38 питателя 25, в результате чего кривошипно-шатунным механизмом 37 рейка 36 с уложенными на призмах 39 кассетами поднимается над опорной платформой и на шаг перемещается вправо по чертежу, где опускается на исходный уровень.
При этом кассеты задерживаются на опоре, устанавливаясь на призмах 39, причем первая из кассет занимает соосное положение с линией центров камеры 1.
Затем рейка 36 возвращается в исходное положение.
Далее цикл работы повторяется в описанной последовательности действий.
Вытяжным вентилятором 34 газообразные продукты удаляются из камеры 1 в течение всего рабочего цикла. При этом в мембранных фильтрах 31 задерживаются несгоревшие частички, конденсированная фаза, а далее в сорбционных фильтрах 32 оседают вредные газовые составляющие.
В мембранных фильтрах 33 задерживается угольная пыль и твердые остатки, чем обеспечивается высокая степень очистки отходящих газов.
Опытный образец предложенной конструкции печи был широко опробован на различных технологических режимах по уничтожению сжиганием большой номенклатуры боезарядов. Результаты испытаний показали убедительное преимущество перед известными образцами техники аналогичного назначения, что позволяет рекомендовать печь по изобретению для серийного изготовления для оснащения арсеналов, полигонов специализированных частей и практического использования по назначению.