СПОСОБ СМЕШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВЗРЫВЧАТОГО СОСТАВА И ФОРМОВАНИЯ ИЗ НЕГО ИЗДЕЛИЯ
METHOD OF MIXING EXPLOSIVE COMPONENTS AND FORMING ARTICLE THEREOF

Изобретение относится к области изготовления изделия из взрывчатого состава, в том числе порохов и смесевых твердых ракетных топлив, а конкретно - к способу смешения компонентов взрывчатого состава и формования из него изделия методом литья под давлением.
Известен способ изготовления заряда из смесевого твердого топлива по патенту США №3296043 от 03.01.1967, предусматривающий непрерывную подачу компонентов в смеситель, их перемешивание, вакуумирование и формование заряда методом литья под давлением; способ дистанционной заливки высокоэнергетической топливной смеси в корпус двигателя по патенту США №3562364 от 09.02.1971; способ смешения компонентов взрывчатых составов и формования из них изделий по патенту РФ №2259340 от 20.12.2003, принятые за аналоги.
Также известен способ смешения компонентов взрывчатого состава и формование из него изделия по патенту РФ №2245312, опубликованному 27.01.2005, МПК С06В 21/00, заявлено от 25.08.2003, принятый авторами за прототип. Указанный способ включает синхронное порционное дозирование порошкообразных и жидковязких компонентов по автономным линиям, набор и перемешивание состава в смесителе-приставке, предварительном смесителе с мешалками, шнеком и циркуляционным массопроводом, снабженным затворами на циркуляцию и на вакуумный смеситель, перемешивание состава с одновременной циркуляцией в течение 10-30 мин после набора полной загрузки предварительного смесителя, набор и перемешивание состава в вакуумном смесителе и формование изделия под давлением путем выгрузки состава из предварительного и вакуумного смесителей.
Недостатком указанных аналогов и прототипа являются:
- способы не содержат в достаточной мере безопасных приемов приготовления взрывчатого состава высокого качества;
- не обеспечивается непрерывность процесса формования, нарушается качество изделия по монолитности.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа безопасного смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия высокого качества с использованием установки непрерывного действия, состоящей из предварительного смесителя, снабженного циркуляционным массопроводом, и вакуумного смесителя.
Технический результат достигается тем, что в процессе смешения компонентов взрывчатого состава и формования из него изделия, включающем синхронное порционное дозирование порошкообразных и жидковязких компонентов, набор состава в предварительный смеситель при перемешивании до полной его загрузки, перемешивание состава в предварительном смесителе с одновременной циркуляцией через циркуляционный массопровод, набор состава в вакуумный смеситель при перемешивании до полной его загрузки и формование изделия под давлением путем выгрузки состава из смесителей, в начале набора состава в предварительный смеситель дозируют избыток жидковязких компонентов в количестве 10-15% от загрузки предварительного смесителя с последующей корректировкой соотношения компонентов в конце набора состава дозированием недостающего количества порошкообразных компонентов, перемешивают состав в предварительном смесителе с одновременной циркуляцией в течение времени, обеспечивающего 2-3-кратный обмен состава в предварительном смесителе, формуют изделие путем выгрузки состава из вакуумного смесителя с производительностью, составляющей 40-60% от производительности набора состава в вакуумный смеситель, причем одновременно с началом формования изделия начинают новый цикл дозирования порошкообразных и жидковязких компонентов и их перемешивание в предварительном смесителе.
Задача обеспечения безопасности процесса смешения взрывчатого состава решается за счет того, что в начале набора состава в предварительный смеситель дозируют избыток жидковязких компонентов в количестве 10-15% от загрузки предварительного смесителя. В последующем в конце набора состава в предварительный смеситель соотношения компонентов корректируют дозированием недостающего количества порошкообразных компонентов. После чего состав перемешивают в предварительном смесителе с одновременной циркуляцией в течение времени, обеспечивающего 2-3-кратный обмен состава в предварительном смесителе. При дозировании в предварительный смеситель избытка жидковязких компонентов в начале набора состава заборная часть шнека и полость между шнеком и его втулкой заполняется жидковязкими компонентами, что исключает попадание несмоченных порошкообразных компонентов в рабочую зону шнека, предотвращает возникновение взрывоопасных ситуаций. Перемешиванием состава с одновременной циркуляцией в течение времени, обеспечивающего 2-3-кратный обмен состава в предварительном смесителе, достигается требуемое качество распределения компонентов по однородности состава и качество изделия. В начале циркуляции жидковязкие компоненты из заборной части и полости между шнеком и втулкой вытесняются в корпус предварительного смесителя, в последующем при циркуляции происходит усреднение и распределение компонентов до однородного состава.
Для получения изделия высокого качества предлагается формование изделия вести путем выгрузки состава из вакуумного смесителя с производительностью 40-60% от производительности набора состава в вакуумный смеситель и одновременно с началом формования изделия начать новый цикл дозирования порошкообразных и жидковязких компонентов и их перемешивание в предварительном смесителе. Благодаря предложенным в способе режимам обеспечивается постоянная загрузка вакуумного смесителя составом для непрерывного (без остановок) формования изделия и обеспечивается качество изделия по монолитности (отсутствию воздушных включений).
На фиг. изображена схема оборудования для смешения компонентов взрывчатого состава и формования из него изделия по предлагаемому способу. На схеме цифрами обозначены: дозаторы 1, 2, предварительный смеситель 3 с мешалками 4 и шнеком 5, затворы 6, 7 на циркуляционном массопроводе 8, вакуумный смеситель 9 с мешалками 10 и шнеком 11, массопровод 12, изделие 13.
Смешение компонентов взрывчатого состава и формование из него изделия по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Порошкообразные и жидковязкие компоненты взрывчатого состава синхронно и порционно дозируют дозаторами 1, 2 и набирают состав в предварительный смеситель 3 при перемешивании мешалками 4 до полной его загрузки. При этом в начале набора состава в предварительный смеситель 3 дозируют дозатором 1 избыток жидковязких компонентов в количестве 10-15% от загрузки предварительного смесителя 3. В последующем в конце набора состава в предварительный смеситель 3 дозируют дозатором 2 недостающее количество порошкообразных компонентов для корректировки соотношения компонентов. Перемешивают состав в предварительном смесителе 3 с одновременной циркуляцией через циркуляционный массопровод 8 при открытом затворе 6 и закрытом затворе 7 в течение времени, обеспечивающего 2-3-кратный обмен состава в предварительном смесителе 3. Закрывают затвор 6, открывают затвор 7 и набирают состав в вакуумный смеситель 9 при перемешивании мешалками 10 до полной его загрузки. Формуют изделие 13 литьем под давлением путем выгрузки состава из вакуумного смесителя 9 шнеком 11 с производительностью, составляющей 40-60% от производительности набора состава в вакуумный смеситель 9 шнеком 5 предварительного смесителя 3. Одновременно с началом формования изделия 13 открывают затвор 6, закрывают затвор 7 и начинают новый цикл дозирования порошкообразных и жидковязких компонентов и их перемешивание в предварительном смесителе 3.
Примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что приготовление состава и формование изделия по предлагаемым режимам способа (примеры 1-3) обеспечивают безопасность смешения компонентов и получение качественного изделия на установке непрерывного действия, состоящей из предварительного смесителя (ПС) с циркуляционным массопроводом и вакуумного смесителя (ВС). Отклонение параметров ведения процесса за пределы, предусмотренные способом, приводит к возникновению опасной ситуации из-за малого количества жидковязких компонентов (ЖВК), дозируемых в начале набора состава в предварительный смеситель (пример 4). Дозирование большого избытка ЖВК в начале набора состава приводит к удлинению цикла приготовления состава в предварительном смесителе (пример 6), так как при 2-3-кратном обмене состава в предварительном смесителе не обеспечивается однородность распределения компонентов (пример 5). Сокращение кратности обмена состава приводит к ухудшению качества состава по однородности (пример 7), а увеличение кратности обмена неоправданно удлиняет производственный цикл (пример 8). Повышение производительности выгрузки состава из вакуумного смесителя приводит к остановкам при формовании, нарушению монолитности изделия из-за ограниченной производительности приготовления состава путем циркуляции в предварительном смесителе (пример 9). Снижение производительности выгрузки из вакуумного смесителя при формовании изделия ниже предложенных является экономически нецелесообразным, так как при этом удлиняется производственный цикл изготовления изделия (пример 10).
Предлагаемый способ смешения компонентов взрывчатого состава и формования из него изделия с положительным результатом прошел опытную проверку в условиях ФГУП «НИИПМ». Способ обеспечивает безопасное смешение компонентов и изготовление качественных изделий из взрывчатых составов.