RU2247100C2

RU2247100C2 - Mixing of components of explosive compositions and molding items out of them

Info

Publication number: RU2247100C2
Application number: RU2003104258/02A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Куценко (RU); Г.В. Куценко; Р.Ф. Салахов (RU); Р.Ф. Салахов; В.С. Хренов (RU); В.С. Хренов; М.А. Чернов (RU); М.А. Чернов; И.Г. Гатаулин (RU); И.Г. Гатаулин; Ю.В. Замахаев (RU); Ю.В. Замахаев; А.И. Овчинников (RU); А.И. Овчинников; Н.Н. Федченко (RU); Н.Н. Федченко; Л.Б. Макаров (RU); Л.Б. Макаров; С.В. Ермолаев (RU); С.В. Ермолаев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М. Кирова"
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: production of military explosive items.

SUBSTANCE: the invention is dealt with production of military explosive items, in particular, with a method of mixing of components of explosive compositions and molding items out of them. The method provides for a mixing of components in a vertical mixer of planetary type without vacuumization. Vacuum pumping at a residual pressure from 0.5 up to 20 mmHg is made after transportation of explosive composition from the detachable body of the mixer through a stock line at outlet of it through a spinneret into the mixer with rabbles and a molding screw. At that the temperature of explosive composition in the stock line is increased by 10-20°C. Injection under pressure of explosive composition by the screw into the form-building body is conducted after filling the mixer with the explosive composition up to the top level of the rabbles and after that keeping the level of no less than 100 mm from the top level. Use of the invention ensures necessary quality of integrity of the items.

EFFECT: invention ensures necessary quality of integrity of the items.

1 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области смешения компонентов взрывчатых составов, в том числе порохов, и формования из них изделий. Способ может быть использован во многих отраслях, связанных с изготовлением продукции из высоковязких составов, высоконаполненных порошкообразными компонентами.The present invention relates to the field of mixing components of explosive compositions, including gunpowder, and molding products from them. The method can be used in many industries related to the manufacture of products from highly viscous compositions, highly filled with powdery components.

Анализ патентной литературы показывает, что для смешения компонентов взрывчатых составов широкое распространение получили вертикальные смесители планетарного типа (ВСПТ) со съемными передвижными корпусами. Известны, например, способы производства заряда смесевого твердого топлива (патенты США №3562364, 3807272, патент ФРГ №2303065), предусматривающие загрузку в корпус смесителя жидковязких, порошкообразных компонентов, смешение состава топлива и формование заряда путем вытеснения состава в формообразующий корпус с помощью гидравлической системы. Известен способ изготовления зарядов из смесевого твердого топлива с применением также ВСПТ со съемным корпусом по патенту РФ №2167135, принятый авторами за прототип. Способ включает дозирование жидковязких, порошкообразных компонентов в съемный корпус смесителя, смешение и вакуумирование состава при перемешивании в смесителе, отсоединение корпуса от смесительной головки, присоединение к поршневой гидравлической системе, вытеснение и нагнетание состава в формообразующий корпус изделия. Недостатками вышеуказанных способов являютсяAn analysis of the patent literature shows that vertical mixers of the planetary type (VSPT) with removable movable bodies were widely used to mix the components of explosive compositions. Known, for example, are methods for producing a charge of mixed solid fuel (US Pat. Nos. 3,562,364, 3,807,272, FRG Patent No. 2,303,065), which provide loading viscous, powdery components into the mixer housing, mixing the fuel composition and molding the charge by displacing the composition into the forming body using a hydraulic system . A known method of manufacturing charges from a mixed solid fuel using also VSPT with a removable housing according to the patent of the Russian Federation No. 2167135, adopted by the authors for the prototype. The method includes dispensing liquid-viscous, powdery components into a removable mixer housing, mixing and evacuating the composition with stirring in the mixer, disconnecting the housing from the mixing head, attaching to the piston hydraulic system, displacing and pumping the composition into the mold body of the product. The disadvantages of the above methods are

При переработке высоконаполненных высоковязких составов, обладающих высоким пределом текучести, не достигается требуемая монолитность в заполняемых изделиях из-за невозможности удаления воздушных включений в ВСПТ до допустимых требований путем применения вакуумирования. Кроме того, при выводе мешалок из съемного корпуса смесителя в составе образуются дополнительно воздушные включения, которые в процессе формования вытесняются в формооборазующий корпус и нарушают монолитность изделия, что недопустимо.When processing highly filled, highly viscous compositions with a high yield strength, the required monolithicity in filled products is not achieved due to the inability to remove air inclusions in the VSPT to allowable requirements by applying vacuum. In addition, when withdrawing the mixers from the removable body of the mixer, additional air inclusions are formed in the composition, which are displaced into the forming body during molding and violate the solidity of the product, which is unacceptable.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение требуемого качества изделий из взрывчатых составов по монолитности и расширение диапазона по реологическим свойствам составов за счет переработки высоконаполненных композиций с пониженной текучестью, а также расширение номенклатуры изготавливаемых изделий, в том числе тонкостенных, сложного профиля.The technical task of the invention is to provide the required quality of products from explosive compositions in terms of solidity and expand the range of rheological properties of compositions by processing highly filled compositions with reduced fluidity, as well as expanding the range of manufactured products, including thin-walled, complex profiles.

Технический результат достигают за счет того, что смешение компонентов взрывчатого состава осуществляют в съемном корпусе вертикального смесителя планетарного типа без вакуумирования и вытесняют взрывчатый состав из съемного корпуса и нагнетают его в формообразующий корпус через массопровод с фильерой, смеситель с мешалками и формующий шнек. В процессе вытеснения взрывчатого состава через фильеру на выходе из массопровода его вакуумируют при остаточном давлении от 0,5 до 20 мм рт.ст., температуру взрывчатого состава в масcопроводе повышают выше температуры смешения на 10-20°C с последующим снижением ее в смесителе с мешалками и формующем шнеке до первоначальной величины. Взрывчатый состав набирают в смесителе с мешалками сначала при работающих мешалках и отключенном формующем шнеке до заполнения смесителя до верхнего уровня мешалок, затем нагнетание взрывчатого состава в формообразующий корпус ведут при включенном формующем шнеке, поддерживая уровень взрывчатого состава в смесителе по верхнему краю мешалок и не ниже 100 мм от него.The technical result is achieved due to the fact that the mixing of the components of the explosive composition is carried out in a removable casing of a vertical planetary type mixer without evacuation and displacing the explosive composition from the removable casing and pumping it into the forming casing through a mass pipe with a die, a mixer with mixers and a forming screw. In the process of displacing the explosive composition through the die at the outlet of the mass pipe, it is evacuated at a residual pressure of 0.5 to 20 mm Hg, the temperature of the explosive composition in the mass pipe is increased above the mixing temperature by 10-20 ° C, followed by its decrease in the mixer with mixers and forming screw to the original size. The explosive composition is collected in the mixer with the mixers, first with the working mixers and the forming screw turned off until the mixer is filled to the upper level of the mixers, then the explosive composition is injected into the forming body when the forming screw is turned on, maintaining the level of the explosive composition in the mixer along the upper edge of the mixers and not lower than 100 mm from him.

Для осуществления предлагаемого способа может быть применено устройство, изображенное на чертеже. Работа по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Съемный корпус 1 присоединяют к перемешивающему устройству 2 вертикального смесителя планетарного типа. Затем в съемный корпус в заданном порядке загружают жидковязкие и порошкообразные компоненты взрывчатого состава и производят перемешивание компонентов без вакуумирования по заданным режимам. В составе, приготовленном таким способом, содержится до 0,5% (объем.) дисперсионных воздушных включений, удаление которых в смесителе планетарного типа применением вакуумирования при высокой вязкости состава протекает неэффективно, с малой производительностью.To implement the proposed method can be applied to the device shown in the drawing. Work on the proposed method is as follows. The removable housing 1 is connected to the mixing device 2 of the vertical mixer planetary type. Then, in a predetermined order, liquid-viscous and powdery components of an explosive composition are loaded into a removable housing and components are mixed without evacuation according to predetermined modes. The composition prepared in this way contains up to 0.5% (volume) of dispersion air inclusions, the removal of which in a planetary type mixer using vacuum at high viscosity of the composition is inefficient, with low productivity.

Более того, из-за низкой текучести высоконаполненных составов после извлечения мешалок из съемного корпуса в составе образуются дополнительные воздушные включения, нарушающие монолитность изготавливаемых изделий. В связи с этим перемешивание таких составов в ВСПТ предлагается производить без вакуумирования, что исключит из технологического цикла малоэффективную операцию, повысит производительность процесса. Для обеспечения монолитности изделий за счет повышения эффективности и полного удаления воздушных включений состав вакуумируют при вытеснении через фильеру 3 на выходе из массопровода 4 при остаточном давлении от 0,5 до 20 мм рт.ст. Для чего съемный корпус с перемешанным составом после отсоединения от перемешивающего устройства устанавливают на транспортную тележку 5, транспортируют к поршневому выгрузочному устройству 6 и через массопровод 4 присоединяют к смесителю 7 с мешалками 8 и формующим шнеком 9. Поршнем 10 выгрузочного устройства состав вытесняют из корпуса 1 в смеситель 7 сначала при работающих мешалках 8 и отключенном шнеке 9 до момента заполнения смесителя до верхнего края мешалок, затем включают шнек 9 и начинают нагнетание состава в формообразующий корпус 11. Далее процесс нагнетания ведут, поддерживая уровень состава в смесителе 7 между верхним краем мешалок и ниже не более 100 мм путем контроля уровнемерами 12 и изменения частоты вращения шнека 9. В процессе вытеснения и вакуумирования температуру состава в маcсопроводе поддерживают на 10-20°С выше температуры смешения, которую в последующем снижают до первоначальной величины. Регулирование температуры состава осуществляют путем подачи теплоносителя в рубашки массопровода и смесителя. Предложенное кратковременное повышение температуры состава в момент вытеснения его через фильеру на выходе из массопровода в сочетании с выбранной величиной остаточного давления от 0,5 до 20 мм рт.ст. обеспечивает эффективное удаление воздушных включений за счет снижения вязкости состава, выходящего из фильеры в виде тонкого шнура, падающего вертикально в смеситель с работающими мешалками. При этом кратковременное повышение температуры состава не влияет на его жизнеспособность и не вызывает преждевременного отверждения состава. Во избежание проскока недостаточно отвакуумированного состава в изделие в смесителе его набирают до верхнего края мешалок при их работе и отключенном шнеке. Благодаря этому в процессе набора, в зоне работы мешалок, состав подвергают дополнительному вакуумированию.Moreover, due to the low fluidity of highly filled compositions, after the stirrers are removed from the removable housing, additional air inclusions are formed in the composition that violate the solidity of the manufactured products. In this regard, it is proposed that VSTT mix such compositions without evacuation, which will exclude the ineffective operation from the technological cycle and increase the productivity of the process. To ensure the solidity of products by increasing efficiency and complete removal of air inclusions, the composition is evacuated during displacement through a die 3 at the outlet of the mass pipe 4 at a residual pressure of 0.5 to 20 mm Hg. For this, a removable housing with a mixed composition, after disconnecting from the mixing device, is mounted on a transport trolley 5, transported to a piston discharge device 6 and connected via a mass pipe 4 to a mixer 7 with mixers 8 and a forming screw 9. The composition is forced out of the discharge device 10 by a piston 10 from the housing 1 into the mixer 7, first with the working mixers 8 and the screw 9 turned off, until the mixer is filled to the upper edge of the mixers, then the screw 9 is turned on and the composition is pumped into the forming body 11. Next, the injection process is carried out, maintaining the composition level in the mixer 7 between the upper edge of the mixers and below not more than 100 mm by controlling the level gauges 12 and changing the screw speed 9. During the displacement and evacuation, the temperature of the composition in the mass pipe is maintained at 10-20 ° С above the mixing temperature, which is subsequently reduced to its original value. The temperature control of the composition is carried out by supplying a coolant in the shirts of the mass pipe and the mixer. The proposed short-term increase in the temperature of the composition at the time of its displacement through the die at the outlet of the mass pipeline in combination with the selected value of the residual pressure from 0.5 to 20 mm Hg provides effective removal of air inclusions by reducing the viscosity of the composition emerging from the die in the form of a thin cord falling vertically into a mixer with working mixers. Moreover, a short-term increase in the temperature of the composition does not affect its viability and does not cause premature curing of the composition. In order to avoid the breakdown of the insufficiently evacuated composition into the product in the mixer, it is collected to the upper edge of the mixers during their operation and the auger is turned off. Due to this, in the process of recruitment, in the zone of operation of the mixers, the composition is subjected to additional vacuumization.

Важным фактором для получения качественных изделий является поддержание в течение всего процесса нагнетания состава в формообразующий корпус уровня его в смесителе между верхним краем мешалок и не ниже 100 мм от него. При больших загрузках перемешиваемый состав будет находиться вне зоны действия мешалок без обновления и перемешивания, что приводит к ухудшению полноты удаления воздушных включений. При малых загрузках не исключается возможность проскока недостаточно отвакуумированного состава в изделие, приводящего к нарушению монолитности его.An important factor for obtaining high-quality products is the maintenance of the level in the mixer between the upper edge of the mixers and at least 100 mm from it during the entire process of pumping the composition into the forming body. At large loads, the mixed composition will be outside the range of the mixers without updating and mixing, which leads to a deterioration in the completeness of removal of air inclusions. At low loads, the possibility of a breakdown of an insufficiently evacuated composition into the product, leading to a violation of its monolithicity, is not ruled out.

Примеры конкретного исполнения способа приведены в таблице. Эксперименты проводились на высоконаполненном составе с вязкостью 1000 Па×·С и пределом текучести 800 Па при температуре 50°С.Examples of specific performance of the method are given in the table. The experiments were carried out on a highly filled composition with a viscosity of 1000 Pa × · C and a yield strength of 800 Pa at a temperature of 50 ° C.

Из данных таблицы видно, что смешение состава по режимам предлагаемого способа (вариант 1, 2, 6, 7) обеспечивает качественное вакуумирование состава. Снижение температуры состава в масcопроводе (вариант 3), повышение величины остаточного давления в фильере на выходе и снижение уровня состава в смесителе более 100 мм от верхнего края мешалок (вариант 8, 9) снижают полноту удаления воздушных включений из состава, что приводит к ухудшению качества изготавливаемых изделий. Поддержание высокой температуры в смесителе с мешалками и нагнетающим шнеком (вариант 4, 5) удлиняет продолжительность пребывания состава при высокой температуре, что приводит к потере его жизнеспособности, снижение остаточного давления в фильере ниже 0,5 мм рт.ст. (вариант 10) приводит к повышенному уносу летучих компонентов состава, вследствие этого ухудшаются его эксплуатационные свойства.From the data of the table it can be seen that mixing the composition according to the modes of the proposed method (option 1, 2, 6, 7) ensures high-quality evacuation of the composition. A decrease in the temperature of the composition in the mass pipe (option 3), an increase in the residual pressure in the outlet die and a decrease in the composition in the mixer over 100 mm from the upper edge of the mixers (option 8, 9) reduce the completeness of removal of air impurities from the composition, which leads to poor quality manufactured products. Maintaining high temperature in a mixer with mixers and auger screw (option 4, 5) lengthens the residence time of the composition at high temperature, which leads to the loss of its viability, lower residual pressure in the die below 0.5 mm Hg. (option 10) leads to increased entrainment of volatile components of the composition, as a result of which its operational properties are deteriorated.

Claims

A method of mixing the components of an explosive composition and molding an article from it, including mixing the components in a removable housing of a vertical planetary type mixer, disconnecting the removable housing with mixed explosive composition from the vertical mixer and attaching it to the discharging piston device for displacing the explosive composition from the removable housing and forcing it into forming body, characterized in that the mixing of the components in a removable housing is carried out without evacuation, displace the explosive leaving the removable casing and pumping it into the forming casing through the mass pipe with a die, a mixer with mixers and a forming screw, while evacuating the explosive composition through the die at the outlet of the mass pipe, it is evacuated at a residual pressure of 0.5 to 20 mm Hg. , the temperature of the explosive composition in the mass pipe is increased above the mixing temperature by 10-20 ° C, followed by its decrease in the mixer with mixers and the forming screw to the initial value, the explosive composition is pumped into the mixer first with the mixers working and the molding auger is turned off until the mixer is filled to the upper edge of the mixers, then the explosive composition is injected into the mold body when the molding screw is turned on, maintaining the level of the explosive composition in the mixer along the upper edge of the mixers and not lower than 100 mm from it.