УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КУМУЛЯТИВНЫХ ЗАРЯДОВ С РАВНОМЕРНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ

Полезная модель относится к средствам изготовления кумулятивных зарядов для перфорационных систем, применяемых для интенсификации нефтеотдачи.
Известно устройство для прессования кумулятивных зарядов по патенту РФ на изобретение №2237850, МПК F28B 1/035, опубл. 10.10.2004 г., прототип.
Это устройство содержит пресс-форму для сборки кумулятивного заряда. Пресс-форма включает матрицу, поддон и пуансон, установленный с возможностью перемещения в сторону поддона, при этом между пуансоном и поддоном расположен узел передачи усилия прессования на поддон, выполненный составным, по крайней мере из двух подвижных и одной, размещенной между ними, неподвижной частей, одна из подвижных частей размещена напротив пуансона с возможностью перемещения в его сторону, а другая - напротив узла передачи усилия прессования на поддон с возможностью перемещения в противоположную сторону, при этом на внутренней и внешней боковых поверхностях неподвижной части выполнены проточки, а на боковой поверхности подвижной части, размещенной напротив пуансона, и на внутренней поверхности другой подвижной части выполнены выступы, причем подвижная часть, размещенная напротив пуансона, выступом входит в проточку, выполненную на внутренней поверхности неподвижной части, а другая подвижная часть выступом входит в проточку, выполненную на наружной поверхности неподвижной части.
Недостатки этого устройства: низкая производительность, плохой уровень автоматизации процесса формирования разрывного заряда, относительно большая неравномерность плотности взрывчатого вещества у основания конуса по причинам, описанным ранее.
Задача создания полезной модели: обеспечение равномерной плотности кумулятивных зарядов.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение равномерной плотности кумулятивных зарядов.
Решение указанной задачи достигнуто в устройстве для изготовления кумулятивных зарядов с равномерной плотностью, содержащем пресс с верхней и нижней плитами, верхними и нижними пуансонами, размещенными напротив друг друга, тем, что верхние пуансоны выполнены плавающими, нижняя плита снабжена двумя направляющими и кареткой, выполненной с возможностью выдвижения по направляющим на другой пресс.
Каретка может быть выполнена с несколькими стаканами, по числу формируемых кумулятивных зарядов.
Устройство для изготовления кумулятивных зарядов может быть оборудовано вибратором, соединенным с кареткой механически.
Устройство может быть оборудовано комплектом взаимозаменяемых нижних пуансонов.
В качестве нижних пуансонов могут быть использованы пуансоны для формирования кумулятивных зарядов «Глубокого проникновения».
Могут быть использованы нижние пуансоны для формирования кумулятивных зарядов «Большое отверстие».
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1…14), где
- на фиг. 1 приведен вид устройства спереди,
- на фиг. 2 приведен вид устройства сбоку,
- на фиг. 3 приведен первый этап формирования кумулятивного заряда,
- на фиг. 4 приведен второй этап формирования кумулятивного заряда,
- на фиг. 5 приведена схема формирования кумулятивного заряда,
- на фиг. 6 приведен вид А,
- на фиг. 7 приведен вид второго пресса и каретки спереди,
- на фиг. 8 приведен вид второго пресса и каретки сверху,
- на фиг. 9 приведен вид второго пресса и каретки спереди с вибратором,
- на фиг. 10 приведен вид второго пресса и каретки сверху с вибратором,
- на фиг. 11 приведен нижний пуансон, первый вариант,
- на фиг. 12 приведен нижний пуансон, второй вариант,
- на фиг. 13 приведен нижний пуансон, третий вариант,
- на фиг. 14 приведена опора.
Условные обозначения, принятые при описании:
1 - нижняя плита,
2 - нижний пуансон,
3 - опоры,
4 - верхний пуансон,
5 - кольцевая проточка,
6 - стакан,
7 - пластмассовый корпус,
8 - внутренняя оболочка,
9 - пластина,
10 - продукт,
11 - кумулятивный заряд,
12 - внешний корпус,
13 - шпилька,
14 - каретка,
15 - направляющая,
16 - верхняя плита,
17 - зона предварительного прессования,
18 - зона досылки корпусов,
19 - предварительно сформированный заряд,
20 - вершина заряда,
21 - отверстие,
22 - резиновое кольцо,
23 - упор,
24 - нижняя подвижная плита,
25 - пружины,
26 - колонны,
27 - рукоятка перемещения,
28 - боковая лыска,
29 - первый пресс,
30 - второй пресс,
31 - выступ,
32 - прорезь,
33 - формирующая часть пуансона
34 - вибратор.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА В СТАТИКЕ
Для получения равномерной плотности продукта вдоль образующей внешнего корпуса 12 предлагается устройство (фиг. 1-14) для формирования разрывного заряда, содержащее первый и второй прессы 29 и 30, связанные направляющими 15. Число позиций (мест) соответствует числу одновременно формируемых кумулятивных зарядов 11. В дальнейшем рассмотрено устройство для одновременного формирования четырех кумулятивных зарядов 11.
Первый пресс 29 содержит нижнюю плиту 1, которая выполнена неподвижной. На ней установлена многопозиционная каретка 14 на направляющих 15.
Каретка 14 первоначально установлена в зону предварительного прессования.
Нижние пуансоны 2 установлены напротив опор 3. На верхней плите 16 закреплены верхние пуансоны 4, которые выполнены плавающими. Верхние пуансоны 4 формируют вершину заряда 20. Во внешнем корпусе 12 имеется отверстие 21 для выхода воздуха. Верхние пуансоны 4 (плавающие) имеет кольцевую проточку 5 и боковые лыски 28 для выхода воздуха при прессовании.
Общий вид устройства показан на фиг. 1.
На фиг. 2 показана вершина заряда 20. При исходном состоянии, когда стакан 6 и нижний пуансон 2 с выступом 31 в виде цилиндра вошли в прорезь 32 (фиг. 2 и 14) нижней опоры 3 и встали соосно, на нижний пуансон 2 надета внутренняя оболочка 8 с резиновым кольцом 22. В стакан 6 насыпана определенная масса продукта (взрывчатого вещества) 10. Верхняя плита 16 с установленными верхними пуансонами 4 (плавающими) предназначена для формирования донной части кумулятивного заряда 11.
Каретка 14 выполнена с возможностью выдвижения из зоны предварительного прессования 17 по пластине 9. Каретка 14 состоит из пластмассового корпуса 7, в который установлены несколько стаканов 6 (по числу формируемых зарядов, в нашем примере четыре), которые зафиксированы шпилькой 13. Пластина 9 предохраняет от выпадания нижних пуансонов 2 и стаканов 6.
Второй пресс 30 (фиг. 7…10) устанавливается в зоне досылки корпусов 18. Каретка 14 устанавливается на нижней подвижной плите 24, которая зафиксирована в верхней точке и прижата пружинами 25. Нижняя подвижная плита 24 выполнена с возможностью перемещения вниз по колоннам 26. На верхней плите 16 закреплены упоры 23, которые, упираясь во внешние корпуса 12, перемещают их до полного вхождения кумулятивного заряда 11 во внешние корпуса 12.
На фиг. 2 и 3 показан процесс предварительного прессования кумулятивного заряда 11 путем засыпки продукта 10 низкой плотности с добавлением сенсибилизаторов.
Использование каретки 14 позволяет дополнительно проводить технологические операции: вибрацию и подогрев продукта 10 с помощью индукционного нагрева, для обеспечения пластичности при прессовании (на фиг. 1-14 не показано).
На фиг. 4-6 приведена операция досылки корпусов (внутренней оболочки и внешнего корпуса). Облицовки (внутренние оболочки 8 и внешние корпуса 12) для "ГП" - отверстия «Глубокого проникновения» имеют форму нижних пуансонов 2, точнее формирующих частей пуансонов 33 (фиг. 11) и внутренней поверхности упоров 23 (фиг. 3 и 7), то есть форму конуса, и выполнены из композиционных порошковых материалов с добавлением высокоплотных компонентов, например вольфрама, или без высокоплотных компонентов. Они могут быть как простой формы - это два прямых конуса, внутренний конус имеет угол раскрытия на 1-2 градуса меньше, чем наружный конус, или облицовки сложной формы, внутренний прямой, а наружный имеет поверхность в виде дуги. В нашем случае на внешнем корпусе 12 имеется посадочное место для резинового кольца 22, которое выполняет две функции:
1. Не оставляет продукт на стенке стакана 6, что повышает безопасность при досылке внутренней оболочки 8 во внешний корпус 12 кумулятивного заряда 11;
2. Герметизирует внутреннее пространство кумулятивного заряда 11 от прорыва газов.
На фиг. 11-13 показаны три примера нижних пуансонов 2: для формирования кумулятивных зарядов глубокого проникновения - "ГП" (фиг. 11) и два варианта (фиг. 12 и 13) для кумулятивных зарядов типа «Большое отверстие» - "БО". Формирующие части пуансонов 33 соответствуют форме внутренней оболочки 8 формируемого кумулятивного заряда 11.
Чаще всего облицовки (поз. 8 и 12 на фиг. 3 и 4) для "БО» изготавливаются из медного листа толщиной 0,5-0.9 мм.
На фиг. 11 приведен вариант для формирования кумулятивных зарядов «ГП»:
1
0
Боковые стенки при вершине сопряжены радиусом R=(0,2…0,3)D, где
1
R - радиус сопряжения при вершине конуса,
0
D - диаметр основания кумулятивного заряда.
На фиг. 12 приведен вариант для формирования кумулятивных зарядов «БО».
Боковые стенки при вершине сопряжены с применением радиусов, определяемых из соотношений
1
0
R=(0,2-0,3)D,
2
0
R=(0,5-0,7)D,
3
0
R=(0,4-0,6)D,
1
где R - радиус сопряжения при вершине конуса,
2
R - второй радиус сопряжения,
3
R - третий радиус сопряжения,
0
D - диаметр основания кумулятивного снаряда.
На фиг. 13 приведен второй вариант для формирования кумулятивных зарядов «БО».
Боковые стенки при вершине и основании сопряжены с применением радиусов, определяемых из соотношений:
4
0
R=(0,6-0,9)D,
5
0
R=(0,05-0,1)D.
На фиг. 14 приведена опора 3 с прорезью 32 для установки выступов 31 нижних пуансонов 2.
ФОРМИРОВАНИЕ ЗАРЯДОВ
Для получения равномерной плотности продукта вдоль образующей внутренней оболочки 8 предлагается следующий способ формирования разрывного заряда (фиг. 2). На нижнюю плиту 1 (неподвижную) устанавливают каретку 14. Каретка 14 по направляющим 15 подается в зону предварительного прессования 17. Нижние пуансоны 2 встают напротив опор 3. На верхней плите 16 закреплены верхние пуансоны 4 (плавающие), которые формируют вершину заряда 20. Верхние пуансоны 4 имеют кольцевую проточку 5 и боковые лыски 28 для выхода воздуха при прессовании.
На фиг. 2 показаны основные фазы процесса прессования верхней части кумулятивного заряда. При исходном состоянии, когда стаканы 6 и нижние пуансоны 2 с выступом 31 в виде цилиндра вошли в прорезь 32 нижних опор 3 и встали соосно, на нижний пуансон 4 надевают внутреннюю оболочку 8 с резиновым кольцом 22. Затем во все стаканы 6 насыпается определенная масса продукта (взрывчатого вещества) 10. Верхняя плита 16 с установленными плавающими верхними пуансонами 4 начинает перемещаться вниз, формируя донную часть кумулятивного заряда 11. После этого каретка 14 выдвигается из зоны предварительного прессования 17 по пластине 9.
Далее каретка 14 передается на второй пресс 30 по направляющим 15 и устанавливается в зоне досылки корпусов 18 (фиг. 7-10). Каретка 14 устанавливается на нижней подвижной плите 24 второго пресса 30.
Нижняя подвижная плита 24 перемещается вниз по колоннам 26, сжимая пружины 25. Упоры 23, упираясь во внешние корпуса 12, перемещают их до полного вхождения разрывного заряда 11 во внешние корпуса 12.
Использование каретки 14 позволяет дополнительно проводить технологические операции: вибрацию и при необходимости подогрев продукта 10 с помощью индукционного нагрева (не показано) для обеспечения пластичности при прессовании.
Вибрационное воздействие можно осуществлять как вне устройства, так и в его составе (фиг. 9 и 10) при помощи вибратора, установленного на каретке 14 или соединенного с ней механически.
Предложенное устройство является универсальным. При смене нижних пуансонов 2 возможно изготовление зарядов глубокого проникновения - "ГП" или " «БО" - зарядов, формирующих большое отверстие на обсадной колонне.
Применение полезной модели позволило:
- обеспечить высокую равномерность плотности кумулятивного заряда и увеличить его мощность и пробивную силу при той же массе взрывчатого вещества,
- обеспечить формирование кумулятивных зарядов глубокого проникновения - "ГП",
- обеспечить формирование кумулятивных зарядов типа «Большое отверстие» - "БО".