RU2219149C2

RU2219149C2 - Device for mixing of components of explosive compositions and compaction of pieces of work of them

Info

Publication number: RU2219149C2
Application number: RU2002103995A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Бахарев; И.Г. Гатаулин; Ю.В. Замахаев; И.В. Панов; Г.В. Куценко; В.Ф. Молчанов; А.П. Талалаев
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: mixing of explosive compositions, powders and solid propellants inclusive, and compaction of pieces of work of them. SUBSTANCE: the device has the upper and lower mixers with detachable bodies, agitators with sealing joints and bearing assemblies, and screw conveyer delivery devices -screw conveyers and a vacuum chamber. The mixer bodies are made detachable in the horizontal plane in the axes of the agitators. The sealing joints and the bearing assemblies are positioned in inserted shells, the inserted shells are provided with annular beads entering the respective grooves of the detachable body at assembly, they are used as fixing members for the two halves of the body. The screws in the compaction part are made tapered, and in the loading part-cylindrical with triangular lugs on the surface formed by r.h. and l.h. threads and annular grooves with the direction of the triangle vertices towards unloading. The screw conveyer drives are made reversible. The device has a taper bush of the screw conveyer, which is provided with ducts in the helical line on the outer surface for passage of the heat-transfer agent and annular grooves at the beginning and end of the bush, the annular grooves are connected to the drain holes. EFFECT: simplified construction, provided optimal conditions of operation irrevocable loss of the processed explosive composition. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области смешения взрывчатых составов, в том числе порохов и твердых ракетных топлив, и прессования изделий из них. The invention relates to the field of mixing explosive compositions, including gunpowder and solid rocket fuels, and pressing products from them.

Устройство может быть применено для производства твердотопливных двигателей различных классов ракет, пороховых газогенераторов, пороховых аккумуляторов давления скважин и других изделий аналогичного назначения. The device can be used for the production of solid propellant engines of various classes of rockets, powder gas generators, powder pressure accumulators for wells and other products of a similar purpose.

Для этих целей обычно используются устройства, содержащие верхний и нижний смесители с мешалками и напорными транспортными устройствами (шнеками), системы вакуумирования и обогрева. For these purposes, devices are usually used that contain upper and lower mixers with mixers and pressure conveying devices (screws), vacuum and heating systems.

Известно, например, устройство, описанное в книге В.И. Гиндича "Технология пироксилиновых порохов", том II "Производство порохов", Казань, 1995 г., аппарат КСП (каскадный смеситель-пресс), с.64-78, рис.18-21. It is known, for example, the device described in the book of V.I. Gindicha “Pyroxylin gunpowder technology”, Volume II “Production of gunpowder”, Kazan, 1995, KSP apparatus (cascade mixer-press), pp. 64-78, Fig. 18-21.

Недостатками этого аппарата являются сложность конструкции, наличие шнека цилиндрического типа, отсутствие вакуумирования рабочего объема, недостаточно эффективный обогрев прессующей части шнека; конструкция шнека не позволяет работать в реверсивном режиме. The disadvantages of this apparatus are the design complexity, the presence of a cylindrical screw, the lack of evacuation of the working volume, insufficiently efficient heating of the pressing part of the screw; screw design does not allow to work in reverse mode.

Сложность конструкции аппарата заключается в большом количестве разъемов его корпуса, что при разборке увеличивает опасность загорания пороха из-за возможных случайных соударений, сдвиговых усилий между элементами аппарата в условиях наличия остатков пороховой массы. The complexity of the design of the apparatus lies in the large number of connectors on its body, which, when disassembled, increases the risk of gunpowder burning due to possible accidental collisions, shear forces between the apparatus elements in the presence of residues of the powder mass.

Цилиндрический шнек при прессовании склонен к изменению величины зазора между шнеком и втулкой в зависимости от давления прессования, что может привести к возникновению условий для трения металла шнека о металл втулки и опасности загорания пороха с последующим взрывом. During pressing, the cylindrical screw is prone to changing the gap between the screw and the sleeve depending on the pressing pressure, which can lead to conditions for friction of the screw metal against the metal of the sleeve and the risk of gunpowder burning with subsequent explosion.

Наличие вакуума в аппарате является необходимым условием для монолитности формуемых изделий. The presence of vacuum in the apparatus is a prerequisite for the solidity of molded products.

Втулка шнека запрессована в металлический корпус, а рубашка обогрева расположена с наружной части корпуса, ввиду чего теплопередача к рабочей части шнека обладает значительной инерционностью, что не позволяет оперативно подбирать оптимальные температурные режимы прессования или локализовать чрезмерный разогрев в рабочей зоне шнека. The screw sleeve is pressed into the metal case, and the heating jacket is located on the outside of the case, as a result of which the heat transfer to the working part of the screw has a significant inertia, which does not allow quickly selecting the optimal temperature conditions for pressing or localizing excessive heating in the working area of the screw.

Шнек аппарата работает только в режиме прессования. При этом первые порции прессуемого материала получаются некондиционными и должны выбрасываться, что ведет к значительным потерям материала, особенно при периодическом режиме работы. The auger of the device works only in pressing mode. In this case, the first portions of the pressed material are substandard and must be discarded, which leads to significant loss of material, especially during periodic operation.

Исключить потери материала при перемешивании возможно, включив на это время шнек на обратное вращение. Но в этом случае пороховая масса напрессовывается в узел уплотнения, где возможен ее перегрев и загорание. It is possible to eliminate material loss during mixing by turning on the auger for reverse rotation at this time. But in this case, the powder mass is pressed into the seal assembly, where it can overheat and catch fire.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, обеспечение оптимального режима работы прессующей части устройства, исключение безвозвратных потерь перерабатываемого взрывчатого состава. The technical result of the invention is to simplify the design, ensure optimal operation of the pressing part of the device, eliminating the irretrievable losses of the processed explosive composition.

Технический результат достигается за счет того, что корпуса смесителей выполнены разъемными в горизонтальной плоскости по осям мешалок, узлы уплотнений и подшипниковые узлы мешалок размещены во вкладных стаканах, причем вкладные стаканы снабжены кольцевыми буртиками, входящими при сборке в соответствующие канавки разъемного корпуса, и служат фиксирующими элементами для двух половин корпуса. The technical result is achieved due to the fact that the mixer housings are made detachable in the horizontal plane along the axes of the mixers, the seal assemblies and the bearing assemblies of the mixers are placed in the insert cups, and the insert cups are provided with annular collars included in the assembly in the corresponding grooves of the detachable body and serve as fixing elements for two halves of the body.

Прессующая часть напорных транспортных устройств (шнеков) выполнена конической. Работами, проведенными ФГУП "НИИПМ", установлено, что изменение зазора между шнеком и втулкой при прессовании, при прочих равных условиях, у конических шнеков в 2. ..3 раза меньше, чем у цилиндрических. Кроме того, конические шнеки, установленные в конических втулках, позволяют производить регулировку зазоров за счет взаимного осевого перемещения, позволяя тем самым подбирать необходимые режимы прессования. The pressing part of the pressure transport devices (screws) is made conical. The work carried out by FSUE "NIIPM" found that the change in the gap between the screw and the sleeve during pressing, ceteris paribus, conic augers 2. ..3 times less than cylindrical. In addition, the conical screws installed in the conical bushings allow adjustment of the gaps due to the mutual axial movement, thereby allowing the selection of the necessary pressing modes.

Загрузочная часть шнека снабжена треугольными выступами, образованными правой и левой двухзаходной нарезкой с кольцевыми проточками, причем для упрощения изготовления эта часть выполнена цилиндрической. Привода шнеков выполнены реверсивными, что позволяет в начальный период смешения вращать шнек в обратном направлении, что обеспечивает активное перемешивание состава в нижней части смесителя (в зоне шнека). При этом состав из прессующей части возвращается снова в зону смешения, а треугольные выступы препятствуют попаданию состава в зону уплотнения. The loading part of the screw is equipped with triangular protrusions formed by right and left two-way threading with annular grooves, and this part is made cylindrical to simplify the manufacture. The auger drives are reversible, which allows the auger to be rotated in the opposite direction during the initial mixing period, which ensures active mixing of the composition in the lower part of the mixer (in the auger zone). In this case, the composition from the pressing part returns again to the mixing zone, and the triangular protrusions prevent the composition from entering the sealing zone.

Такая конструкция шнека позволяет избежать получения некондиционного состава при выпрессовке первых его порций. This design of the screw allows you to avoid getting substandard composition when extruding its first portions.

Рубашка обогрева прессующей части корпуса шнека выполнена в виде запрессованной в корпус конической втулки. Полость для обогрева рубашки выполнена в виде винтового канала по наружной поверхности втулки. Такое исполнение позволяет увеличить путь теплоносителя и, соответственно, поверхность теплообмена. На наружной поверхности втулки в начале и конце ее выполнены кольцевые канавки, соединенные со сливными отверстиями в корпусе шнека. Между кольцевыми канавками и винтовым каналом установлены уплотнительные элементы. Такая конструкция исключает попадание теплоносителя в зону смешения и прессования в случае недостаточной герметичности уплотнений. The heating jacket of the pressing part of the screw housing is made in the form of a tapered sleeve pressed into the housing. The cavity for heating the shirt is made in the form of a helical channel along the outer surface of the sleeve. This design allows you to increase the path of the coolant and, accordingly, the heat transfer surface. On the outer surface of the sleeve at the beginning and end of it, annular grooves are made, connected to drain holes in the screw housing. Sealing elements are installed between the annular grooves and the screw channel. This design prevents the coolant from entering the mixing and pressing zone in case of insufficient tightness of the seals.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство. Оно состоит из верхнего 1 и нижнего 2 смесителей с мешалками 3 и вакуумной камеры 4. Корпус каждого смесителя имеет разъем по оси мешалок и состоит из двух половин 5 и 6. В нижней половине корпусов смесителей установлены шнеки 7 и втулки 8 шнеков. Вакуумная камера 4 снабжена штуцером 9 для вакуумирования. Figure 1 shows the proposed device. It consists of upper 1 and lower 2 mixers with mixers 3 and a vacuum chamber 4. The housing of each mixer has a connector along the axis of the mixers and consists of two halves 5 and 6. In the lower half of the mixers housings, screws 7 and bushings 8 of screws are installed. The vacuum chamber 4 is equipped with a nozzle 9 for evacuation.

Втулка шнека (фиг.2) на внутренней поверхности имеет рифы для обеспечения оптимальных условий шнекования. На наружной поверхности втулки выполнен канал 10 по винтовой линии для подачи теплоносителя. Подача и отвод теплоносителя осуществляется через штуцеры 11, 12 (фиг.1). Герметизация зоны подачи теплоносителя осуществляется уплотнениями 13, 14 (фиг.2). Для защиты от попадания теплоносителя в рабочую зону смесителя при случайном нарушении герметичности уплотнений втулка имеет кольцевые канавки 15, 16 (фиг.2), соединяющиеся со сливными отверстиями 17, 18 (фиг.1) в корпусе шнека. The screw auger (figure 2) on the inner surface has reefs to ensure optimal auger conditions. On the outer surface of the sleeve channel 10 is made along a helical line for supplying coolant. The supply and removal of the coolant is carried out through fittings 11, 12 (figure 1). The sealing of the coolant supply zone is carried out by seals 13, 14 (figure 2). To protect against ingress of coolant into the working area of the mixer in case of accidental violation of the tightness of the seals, the sleeve has annular grooves 15, 16 (Fig. 2), connected to drain holes 17, 18 (Fig. 1) in the screw housing.

На фиг. 3 изображена мешалка 3 в сборе с вкладными стаканами 19 узлов уплотнений и стаканов 20 подшипниковых узлов. Стаканы снабжены кольцевыми буртиками 21, входящими в соответствующие канавки разъемных корпусов смесителей. In FIG. 3 shows a stirrer 3 assembly with insert cups 19 of seal assemblies and cups of 20 bearing assemblies. The glasses are equipped with annular flanges 21 included in the corresponding grooves of the detachable mixer housings.

На фиг.4 изображен фрагмент шнека 7 (фиг.1), содержащий загрузочную цилиндрическую часть и коническую часть. Цилиндрическая часть "l₁" снабжена треугольными выступами 22, образованными правой и левой двухзаходной нарезкой с шириной витков "b". После нарезки остаются ромбообразные выступы шириной "h", у которых затем кольцевой обработкой срезается задняя часть выступа шириной "h/2". Коническая часть "l₂" шнека на входе в зону прессования выполнена однозаходной, а в прессующей зоне двух и более заходной. Таким образом обеспечивается хорошая загрузка шнека и максимальное давление прессования при малой длине шнека.Figure 4 shows a fragment of the screw 7 (figure 1), containing the loading cylindrical part and the conical part. The cylindrical part "l ₁ " is equipped with triangular protrusions 22 formed by right and left two-way thread with a width of turns "b". After cutting, rhomboid protrusions with a width of "h" remain, in which then the back of the protrusion with a width of "h / 2" is cut off by ring machining. The conical part "l ₂ " of the screw at the entrance to the pressing zone is made single-entry, and in the pressing zone two or more entry. This ensures good loading of the screw and maximum pressing pressure with a small screw length.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В смеситель 1 загружаются компоненты взрывчатого состава и перемешиваются мешалками 3, причем шнек 7 вращается в обратном направлении. При этом компоненты, попавшие в прессующую часть шнека, возвращаются в загрузочную зону шнека, обеспечивая тем самым активное перемешивание состава. Треугольные выступы шнека при любом направлении вращения обеспечивают перемещение состава в сторону выгрузки, защищая узел уплотнения от напрессовки в него состава. По окончании перемешивания вращение шнека переключается на прямое (выгрузку состава), в вакуумной камере 4 создается разрежение, включаются мешалки смесителя 2 и шнек этого смесителя на обратное вращение. После набора определенного количества состава в смесителе 2 шнек переключается на прессование подсоединяемого к нему изделия. Далее процесс может идти непрерывно при наличии непрерывно действующих дозаторов либо периодической загрузкой смесителя 1. The work of the proposed device is as follows. The mixer 1 is loaded with components of an explosive composition and mixed with mixers 3, and the screw 7 rotates in the opposite direction. In this case, the components trapped in the pressing part of the screw are returned to the loading zone of the screw, thereby providing active mixing of the composition. The triangular protrusions of the auger in any direction of rotation provide movement of the composition to the unloading side, protecting the seal assembly from pressing the composition into it. At the end of mixing, the rotation of the screw switches to direct (unloading the composition), a vacuum is created in the vacuum chamber 4, the mixers of the mixer 2 and the screw of this mixer turn back on. After recruiting a certain amount of the composition in the mixer 2, the screw switches to pressing the product connected to it. Further, the process can go continuously in the presence of continuously operating dispensers or by periodic loading of the mixer 1.

После окончания рабочего процесса устройство разбирается для чистки. При этом, как правило, дистанционно извлекаются шнеки, открепляются и снимаются половины 5 корпусов смесителей, и с нижних половин 6 корпусов свободно снимаются мешалки со стаканами с подшипниками и узлами уплотнений. После этого все узлы доступны для безопасной чистки от состава. After the end of the workflow, the device is disassembled for cleaning. In this case, as a rule, the screws are remotely removed, half of the 5 mixer bodies are detached and removed, and mixers with cups with bearings and seal assemblies are freely removed from the lower half of the 6 cases. After that, all units are available for safe cleaning of the composition.

Отдельные элементы предлагаемого устройства проверены с положительными результатами в условиях опытно-промышленного производства ФГУП "НИИПМ". Some elements of the proposed device are tested with positive results in the conditions of the pilot production of FSUE "NIIPM".

Claims

A device for mixing components of explosive compositions and pressing products made of them, including upper and lower mixers with detachable bodies, mixers with seal assemblies and bearing assemblies and screw conveyor pressure devices - augers with drives, a vacuum chamber, characterized in that the mixer bodies are made detachable into horizontal plane along the axes of the mixers, the seal assemblies and the bearing assemblies are placed in the insert cups, and the insert cups are provided with annular collars that enter at the groove into the corresponding grooves of the detachable body and serve as fixing elements for the two halves of the body, the screws in the pressing part are made conical, and in the loading part they are cylindrical with triangular protrusions on the surface formed by right and left threads and ring grooves with the direction of the vertices of the triangles in the direction of unloading, the auger drives are reversible, and the auger conical sleeve is provided on the outer surface with channels along a helical line for coolant passage and annular grooves at the beginning le and end of the sleeve, wherein the annular grooves are connected to the drain holes.