ЗАРЯДНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к взрывным работам и может быть использована для приготовления на местах ведения взрывных работ взрывчатых веществ (ВВ) типа АС-ДТ, с последующим заряжанием ими скважин.
В горной промышленности при ведении взрывных работ на карьерах широкое применение находят простейшие ВВ, представляющие собой смесь гранулированной аммиачной селитры и дизельного топлива (АС-ДТ). Такие составы готовят, как правило, на месте их применения. Основные преимущества такого ВВ: доступность и дешевизна компонентов, простота оборудования и технологии изготовления, а низкая чувствительность состава к механическим воздействиям позволяет эффективно механизировать транспортные и зарядные операции.
Известна машина для заряжания скважин взрывчатыми веществами на основе АС-ДТ, состоящая из установленных на самоходном шасси бункеров сухих и жидких компонентов ВВ, парогенератора, соединенного трубопроводом со шнековым смесителем, а также устройства для подачи взрывчатого вещества в скважину (см. А.С. СССР №471448, Кл. Е 21 С 37/00, 1975 г.). Машина обеспечивает за счет наличия парогенератора нагрев компонентов ВВ в смесителе, что, по мнению авторов, повышает плотность получаемого ВВ, за счет того, что пар обладает повышенной проникающей способностью, а значит, зерна селитры равномерно прогреваются и смачиваются по всему объему.
Основными недостатками указанной машины являются, во-первых, низкое качество получаемого ВВ, связанное с ограниченным временем нахождения компонентов ВВ в смесительной камере, за которое гранулы аммиачной селитры не могут достаточно хорошо смочиться водой и смешаться с дизельным топливом даже при наличии пара.
Во-вторых, заряжаемые в скважины заряды из-за отсутствия гомогенного состава, не обеспечивают продолжительной сохранности ВВ, т.к. механически смешанные компоненты начинают в скважине расслаиваться на жидкую и твердую фазы, что существенно ослабляет получаемые заряды и требует их быстрого инициирования, что существенно затрудняет использование известной зарядной машины на участках с большим количеством скважин.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению (прототипом) является передвижная установка для приготовления взрывчатых веществ на местах применения, включающая основание с приемным бункером для загрузки аммиачной селитры,
мельницу для ее дробления, связанную со шнековым смесителем, на валу которого закреплены лопатки для перемешивания селитры с жидкими компонентами, поступающим из баков для жидких компонентов, при этом выход смесителя соединен с устройства для подачи взрывчатого вещества в скважину или с устройством по затариванию ВВ в мешки или рукава (см. патент РФ №2152587, Кл. F 42 D 1/08, 2000 г.). В установке использована цилиндрическая смесительная камера с тремя зонами, в первой из которых шнеком осуществляется предварительное смешение компонентов, во второй камере проводится их тщательное перемешивание, а из третьей - шнек удаляет готовый продукт. По мнению авторов, благодаря предварительному размельчению аммиачной селитры и многостадийному перемешиванию продукта, удается повысить качество продукта и снизить его расслоение в скважине.
Основным недостатком известной установки является невозможность получения качественного гомогенного ВВ высокой плотности, способного сохранять высокую работоспособность при длительном нахождении в скважине. Это связано с тем, что механическое предварительное измельчение гранул аммиачной селитры не обеспечивает в полной мере однородности продукта при механическом смешении твердых и жидких компонентов АС-ДТ смеси. При этом реализуемый установкой метод зарядки готового ВВ в скважину не способен обеспечить высокую плотность заряда (выше 1,2 кг/л).
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является повышение качества получаемого ВВ за счет его полной однородности при одновременном повышении плотности продукта до 1,5 кг/л.
Указанная задача в зарядной машине, включающей бункер для аммиачной селитры и бак для дизельного топлива, соединенные с камерой для их предварительного смешения, выход которой соединен с устройством для подачи взрывчатого вещества в скважину, решена тем, что устройство для подачи взрывчатого вещества в скважину выполнено в виде пневматического смесителя-нагнетателя, который связан дополнительным трубопроводом с источником водного раствора кристаллизатора предварительной смеси аммиачной селитры и дизельного топлива.
Благодаря наличию пневматического смесителя-нагнетателя удалось получить более качественную и однородную смесь, что невозможно добиться в ходе механического перемешивания компонентов между собой, даже при очень продолжительном нахождении их в смесительной камере, т.к. только при таком типе смешивания удается обеспечить равномерное пропитывание получаемой смеси как жидким топливом, так и с водой, поступающей в смеситель-нагнетатель в составе кристаллизатора смеси через дополнительный трубопровод.
Для закладки в нисходящие или наклонные скважины удобно воспользоваться пневматическим смесителем-нагнетателем выполненным в виде циклона с тангенциальным вводом исходных компонентов и осевым выводом взрывчатого вещества из нижнего основания циклона.
Для закладки в восходящие (вертикальные или вертикально-наклонные) скважины удобно воспользоваться пневматическим смесителем-нагнетателем выполненным в виде трубопроводного смесителя.
На фиг.1 представлена заявляемая зарядная машина на подвижном шасси, снабженная циклоном.
На фиг.2 и 3 представлена конструкция циклона.
На фиг.4 представлена конструкция трубопроводного смесителя.
Заявляемое устройство (фиг.1) включает: бункер 1 для аммиачной селитры и бак 2 для дизельного топлива с трубопроводами 3 и 4, соединяющими их с камерой предварительного смешения 5; бак 6 для жидкого кристаллизатора смеси с газопроводом 7, трубопроводом 8 с запорным краном 9; выходной трубопровод 10, соединенный с внутренним трубопроводом 11 через запорный кран 12; источник сжатого воздуха 13, соединенный газопроводом 14 с запорным краном 15 с трубопроводом 11 и газопроводом 16 с запорным краном 17 с верхней частью камеры предварительного смешения 5; пневматический смеситель-нагнетатель в виде циклона 18 с осевым выходным патрубком 19 для подачи смеси в скважину и атмосферным сбросным воздушным патрубком 20.
Циклон 18 (фиг.2 и 3) включает: цилиндрический корпус 21 с цилиндрической внутренней камерой 22 в виде мелкоячеистой шероховатой сетки, с тангенциальным входным патрубком 23, соединенный с выходом трубопровода 10.
Трубопроводный смеситель (см.фиг.4) включает: цилиндрический входной патрубок 24, соединенный с выходом трубопровода 10; гладкий диффузор 25; конфузор 26 с шероховатой поверхностью 27; выходное сопло 28; корпус смесителя 29, внутренне неиспользуемое пространство которого заполнено вставками из инертного материала 30; центрирующий элемент 31, фиксирующий выходное сопло по центру скважины 32.
Устройство с пневматическим смесителем-нагнетателем в виде циклона работает следующим образом. Первоначально в камеру предварительного смешения 5 из бункера 1 через трубопровод 3 вводится аммиачная селитра, а из бака 2 через трубопровод 4 поступает дизельное топливо. По мере заполнения камеры 5 селитрой и дизельным топливом, открывают кран 15 на газопроводе 14 и сжатый воздух из источника
13 через внутренний трубопровод 11 поступает в камеру смешения 5, где начинает барбатировать (перемешивать) жидкую смесь, одновременно насыщая ее воздухом. При этом воздух через газопровод 7 поступает также в бак 6 с жидким кристаллизатором смеси. Благодаря наличию избыточного давления в камере 5, происходит более полное пропитывание твердой фракции жидким топливом. После того как в камере 5 наберется требуемое для зарядки количество ВВ и давление воздуха достигнет необходимого для транспортировки ВВ значения, закрывают кран 15 открывают краны 12 и 17. Сжатый воздух по газопроводу 16 поступает в камеру 5, а жидкая смесь из камеры 5 по трубопроводу 11 поступает в выходной трубопровод 10. Одновременно с подачей жидкой смеси ВВ из камеры 5, из бака 6 через трубопровод 8 и открытый кран 9 в трубопровод 10 поступает жидкий кристаллизатор смеси в виде воздушно-капельной смеси. Для этого на выходе трубопровода 8 установлена форсунка (на рисунке не показана). В трубопроводе 10 гранулы селитры, пропитанные дизельным топливом, поступающие из камеры 5, соединяются в воздушном потоке с каплями кристаллизатора смеси из камеры 6 и поступают через входной тангенциальный патрубок 23 во внутреннюю камеру 22 циклона 18. За счет закрученной воздушной струи внутри циклона 18 возникают центробежные силы, которые крупные гранулы аммиачной селитры заставляют активно взаимодействовать с сетчатой шероховатой цилиндрической стенкой камеры 22, за счет чего происходит их разрушение с одновременным выдавливанием из камеры 22 через сетчатую поверхность. Вместе с жидкой частью смеси, измельченные гранулы по наружным стенкам камеры 22 и по внутренним стенки корпуса 21 стекают через патрубок 19 в скважину, а закрученный в вихрь и освобожденный от частиц поток воздуха поднимается по оси циклона 18 вверх и через патрубок 20 выбрасывается наружу. Поступая в скважину, жидкая гомогенная смесь плотно заполняет все свободное пространство, а затем под действием жидкого кристаллизатора смесь кристаллизуется, образуя плотную однородную структуру, способную к длительному хранению внутри скважины.
Аналогичным образом работает устройство с насадкой для восходящих скважин (см. фиг.4). Насадка фиксируется в скважине 32 при помощи центрирующего элемента 31. Из трубопровода 10 гранулы селитры, пропитанные дизельным топливом и соединенные в воздушном потоке с каплями кристаллизатора смеси поступают через входной патрубок 24 в камеру смешения, образованную гладким диффузором 25 и конфузором 26 с шероховатой поверхностью 27. В периферийную часть поступающего с воздухом потока ВВ попадают наиболее тяжелые части смеси в виде крупных гранул селитры, которые соприкасаясь с шероховатостями 27 на стенке конфузора 26 подвергаются
3
дополнительному измельчению. При этом жидкая фаза потока дополнительно смачивает раздробленный продукт, делая его более пластичным и однородным со составу. На выходе насадки поток проходит через выходное сопло 28 и в виде факела с нормально распределенными частицами поступает на заряжание, где пластичные частицы ВВ при ударе надежно прилипают к стенкам скважины и образуют с ними и между собой стабильный во времени гомогенный заряд, плотность которого может достигать 1,5 г/см.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет получать и заряжать скважины однородным по структуре и стабильным по времени ВВ высокой плотности.