УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВЗРЫВЧАТОГО СОСТАВА И ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО
DEVICE TO MIX EXPLOSIVE COMPONENTS AND MAKE WORKS THEREOF

Изобретение относится к ракетной технике, а именно производству крупногабаритных изделий из смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) методом литья под давлением, и может быть использовано также в химической промышленности при переработке взрыво- и пожароопасных веществ.
Известна смесительная установка (патент РФ №2206555 по заявке 2001116489 от 13.06.2001), которая состоит из смесительной головки с приводом, сменных корпусов (чаш) с тележками, гидроподъемника, устройства для вытеснения массы. Работа установки осуществляется следующим образом. Один из сменных корпусов с загруженными в него компонентами СРТТ подводится на тележке под смесительную головку с планетарными вертикальными мешалками, поднимается гидроподъемником к смесительной головке и фиксируется на ней гидромеханическими прижимами. По окончании процесса смешения корпус опускается на тележку и транспортируется по железнодорожной колее к выгрузочному устройству, где происходит вытеснение готовой топливной массы в пресс-форму. В смесителе большинство операций по технологической разборке и сборке автоматизировано.
Недостатками данного смесителя являются:
- низкая производительность из-за периодичности процесса смешения и формования;
- наличие значительного количества безвозвратных отходов в чаше после каждой мешки;
- необходимость наличия нескольких производственных помещений и транспортных устройств.
Известно устройство для смешения компонентов взрывчатых составов и формования изделий из них (патент РФ № 2132837 по заявке № 97113590 от 23.07.97), принятая авторами за прототип. В этом устройстве применен каскад смесителей, состоящий из верхнего - предварительного смесителя и нижнего - вакуумного смесителя, в которых производится смешение компонентов и вакуумирование готовой топливной массы. Каждый из этих смесителей снабжен горизонтальными мешалками и напорными шнековыми устройствами (шнеками). Компоненты топливной массы, попадая в верхний смеситель, перемешиваются до требуемого качества распределения компонентов в массе и шнеком транспортируются в вакуумную камеру нижнего смесителя, где полученная однородная масса вакуумируется, пластифицируется и нагнетается шнеком в формообразующую оснастку. Разборка машины осуществляется следующим образом. Дистанционно выдвигаются шнеки верхнего и нижнего смесителей, вручную отсоединяется вакуумная камера от верхнего смесителя и от корпуса шнека нижнего смесителя и грузоподъемными механизмами отводится на место для чистки. Затем вручную снимаются стенки корпусов верхнего и нижнего смесителей и снимаются мешалки. После этого производится чистка машины. В процессе разборки необходимо вручную разобрать более сотни болтовых соединений, а также десятки подшипниковых узлов и узлов уплотнений шнеков и мешалок, находящихся в массе.
Недостатки этого устройства:
- высокая трудоемкость при разборке машины из-за большого количества ручных операций, кроме того, такая разборка является опасной операцией из-за наличия в смесительной машине остатков топливной массы;
- наличие рубашек охлаждения на отсоединяемых при разборке элементах требует предварительных ручных операций для отсоединения трубопроводов теплоносителя, что увеличивает время на разборку (сборку) смесительной машины;
- наличие 8-ми узлов уплотнений мешалок. Все эти уплотнения находятся в зоне перерабатываемого состава и являются источниками опасности из-за наличия пар трения. Кроме того, уплотнительные узлы требуют трудоемкого обслуживания после каждого технологического цикла (разборка, чистка, обязательная замена пар трения).
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение безопасности за счет вывода уплотнений мешалок из зоны перерабатываемого продукта и за счет автоматической дистанционной разборки основных узлов смесительной машины, повышение производительности машины за счет снижения трудоемкости обслуживания и сокращения времени на межпусковую подготовку.
Технический результат достигается тем, что устройство для смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия из него состоит из предварительного смесителя с горизонтальным ротором, вакуумного смесителя, состоящего из камеры смешения с рубашкой обогрева и мешалок с приводом, формующего шнека с приводом и корпуса формующего шнека с рубашкой обогрева. Устройство содержит опорную колонну, совмещенную с гидроцилиндром вертикального перемещения вакуумного смесителя. Камера смешения выполнена в виде вертикально установленного корпуса, скрепленного гидромеханическими прижимами с приводом мешалок и корпусом формующего шнека. Вакуумный смеситель закреплен на опорной колонне с возможностью вертикального и горизонтального перемещения, а в камере смешения установлен герметизирующий клапан с эластичной втулкой с буртиком. Корпус предварительного смесителя выполнен разъемным и имеет кольцевую проточку под буртик. Рубашки обогрева камеры смешения и корпуса формующего шнека снабжены трубопроводами с клапанами, обоймы которых являются центрующими элементами камеры смешения и корпуса формующего шнека. В обоймах клапанов установлены подпружиненные запорные элементы с возможностью вертикального перемещения, а вертикальная ось клапанов параллельна оси опорной колонны.
На фиг.1-5 схематично изображено устройство для смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия из него, а также ряд его узлов.
Фиг.1. Устройство для смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия из него.
1 - предварительный смеситель;
2 - камера смешения;
3 - мешалки вакуумного смесителя;
4 - привод мешалок;
5 - корпус формующего шнека;
6 - рубашка камеры смешения;
7 - рубашка корпуса формующего шнека;
8 - формующий шнек;
9, 10, 11, 12 - гидромеханические прижимы;
13 - корпус предварительного смесителя;
14 - вакуумный смеситель;
15 - гидроцилиндр каретки;
16 - каретка.
Фиг.2. Вид справа устройства для смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия из него.
2 - камера смешения;
14 - вакуумный смеситель;
17 - опорная колонна;
18 - гидроцилиндр вертикального перемещения вакуумного смесителя;
19 - направляющая;
20 - подставка для чистки;
21 - гидроцилиндр с фиксатором;
22 - механизм поворота.
Фиг.3. Сечение А-А предварительного смесителя.
9 - гидромеханический прижим;
23 - гидроцилиндр открытия крышки корпуса предварительного смесителя;
24 - крышка корпуса предварительного смесителя;
25 - ротор предварительного смесителя.
Фиг.4. Место I в разрезе.
2 - камера смешения;
24 - крышка корпуса предварительного смесителя;
25 - ротор предварительного смесителя;
26 - эластичная втулка с буртиком;
27 - герметизирующий клапан.
Фиг.5. Место II в разрезе. Узел стыковки трубопроводов теплоносителя.
2 - камера смешения;
5 - корпус формующего шнека;
6 - рубашка камеры смешения;
7 - рубашка корпуса формующего шнека;
28 - трубопровод подачи теплоносителя в рубашку камеры смешения;
29 - пружины;
30 - запорные элементы;
31 - обойма верхнего клапана;
32 - резиновые уплотнительные кольца;
33 - обойма нижнего клапана;
34 - трубопровод подачи теплоносителя в рубашку корпуса формующего шнека.
Устройство для смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия из него состоит из предварительного смесителя 1, вакуумного смесителя 14, корпуса формующего шнека 5, формующего шнека 8, опорной колонны 17 с направляющей 19, гидроцилиндра вертикального перемещения вакуумного смесителя 18. Направляющая 19 служит для предотвращения поворота опорной колонны 17 относительно гидроцилиндра 18 во время операций подъема и опускания вакуумного смесителя 14. Вакуумный смеситель 14 состоит из камеры смешения 2, мешалок 3, привода мешалок 4, герметизирующего клапана 27 и эластичной втулки с буртиком 26. Мешалки 3 вакуумного смесителя 14 выполнены вертикальными консольными, что позволило обезопасить работу уплотнительных узлов мешалок за счет вывода их из зоны перемешивания.
Устройство также содержит механизм поворота 22 опорной колонны 17 и гидроцилиндр с фиксатором 21. Гидроцилиндр с фиксатором 21 служит для фиксации конечных положений при горизонтальных перемещениях вакуумного смесителя 14 при поворотах относительно вертикальной оси опорной колонны 17.
Узел для дистанционной автоматической стыковки трубопроводов теплоносителя состоит из двух клапанов, один из которых размещен и на нижнем фланце камеры смешения 2, а второй - на фланце корпуса формующего шнека 5. Клапаны состоят из обойм 31 и 33, в которые вставлены пружины 29 и запорные элементы 30. Обойма верхнего клапана 31 подсоединена к трубопроводу 28, подающему теплоноситель в рубашку 6 камеры смешения 2. Обойма нижнего клапана 33 соединена со стационарным трубопроводом 34, по которому поступает теплоноситель в рубашку 7 корпуса формующего шнека 5.
Внутренняя цилиндрическая поверхность обоймы 31 и наружная цилиндрическая поверхность обоймы 33 имеют заходные фаски и служат одновременно элементами центровки камеры смешения 2 относительно корпуса формующего шнека 5 при сборке устройства. Вертикальная ось клапанов расположена параллельно вертикальной оси гидроцилиндра вертикального перемещения вакуумного смесителя 18, что позволяет использовать его при дистанционной автоматической сборке - разборке узлов смесителя, в том числе узла стыковки трубопроводов теплоносителя.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Порошкообразные и жидковязкие компоненты синхронно дозируются в предварительный смеситель 1, где порошок смачивается и происходит предварительное перемешивание компонентов ротором 25. Предварительно перемешанная масса ротором 25 продавливается через герметизирующий клапан 27 в камеру смешения 2 вакуумного смесителя 14, где происходит вакуумирование и окончательное перемешивание массы вертикальными мешалками 3. Затем масса формующим шнеком 8 нагнетается в изделие.
После заполнения изделия или партии изделий производится дистанционная разборка устройства. Разборка происходит в следующем порядке. Открываются гидромеханические прижимы 9, 11, 12. Гидроцилиндром 23 открывается крышка корпуса предварительного смесителя 24. При этом освобождается верхняя половина эластичной втулки с буртиком 26. Затем гидроцилиндром 18 вакуумный смеситель 14 поднимается до верхнего положения. Освобождается доступ к корпусу формующего шнека 5 для чистки. Гидроцилиндром 15 выдвигается каретка 16 с формующим шнеком 8 из корпуса 5.
Механизмом поворота 22 вакуумный смеситель 14 отводится по горизонтали в сторону и затем опускается на подставку для чистки 20. Открываются гидромеханические прижимы 10, и гидроцилиндр 18 возвращает привод 4 с мешалками 3 в верхнее положение. Камера смешения 2 остается на подставке 20. К камере смешения 2 и мешалкам 3 обеспечен свободный доступ для проведения их чистки.
При отсоединении камеры смешения 2 от корпуса формующего шнека 5 запорные элементы 30 под действием пружин 29 перекрывают отверстия для прохода теплоносителя, обеспечивая его запирание в рубашке камеры смешения 6 и в рубашке корпуса формующего шнека 7.
После чистки производится сборка устройства для смешения компонентов взрывчатого состава и формования изделия из него. Сборка устройства производится в следующей последовательности. Механизмом поворота 22 привод мешалок 4 с мешалками 3 устанавливается над камерой смешения 2 и гидроцилиндром 18 опускается в нижнее положение. Закрываются гидромеханические прижимы 10, соединяя между собой привод мешалок 4 с камерой смешения 2 и собирая, таким образом, вакуумный смеситель 14 в единое целое. Затем вакуумный смеситель 14 гидроцилиндром 18 поднимается до верхнего положения и механизмом поворота 22 устанавливается над корпусом формующего шнека 5. После чего гидроцилиндр 18 опускает вакуумный смеситель 14 до нижнего положения. При этом эластичная втулка 26 своим буртиком садится в проточку нижней половины корпуса предварительного смесителя 13. Закрывается крышка корпуса предварительного смесителя 24, охватывая сверху своей проточкой верхнюю половину буртика эластичной втулки 26. Гидромеханический прижим 9 закрывается. Предварительный смеситель 1 собран и соединен с камерой смешения 2 вакуумного смесителя 14. Гидромеханические прижимы 11 скрепляют между собой вакуумный смеситель 14 и корпус формующего шнека 5.
Гидроцилиндром 15 каретка 16 перемещается вправо и вводит формующий шнек 8 в корпус 5, устанавливая шнек в рабочее положение. Гидромеханический прижим 12 фиксирует рабочее положение каретки 16.
При подсоединении камеры смешения 2 к корпусу формующего шнека 5 обойма верхнего клапана 31, выполненная в виде полого стержня с наружной фаской, входит внутрь обоймы нижнего клапана 33, выполненной в виде втулки с центрирующим отверстием и внутренней фаской. При этом запорные элементы 30 при взаимном контакте открывают отверстия для прохода теплоносителя в рубашку камеры смешения 2. Уплотнение посадочных поверхностей обоймы верхнего клапана 31 и обоймы нижнего клапана 33 осуществляется уплотнительными кольцами 32. Уплотнение выполнено таким образом, что при подъеме камеры смешения 2 отверстия для прохода теплоносителя перекрываются запорными элементами 30 раньше, чем уплотнительные кольца 32 выйдут из соприкосновения с внутренней поверхностью обоймы верхнего клапана 31, что исключает течь теплоносителя.
Предлагаемое устройство позволяет обеспечить безопасность работы за счет вертикальной установки мешалок вакуумного смесителя и вывода уплотнений мешалок из зоны перемешивания, а также за счет автоматической дистанционной разборки и сборки основных узлов смесительной машины, повысить производительность машины за счет снижения трудозатрат на обслуживание и сокращения времени на межпусковую подготовку.
Опытный образец смесительной машины непрерывного действия испытан на предприятии ФГУП «НИИПМ» с положительными результатами.