Взрывной патрон для крепления труб в отверстиях конструкций

 

Сущность изобретения: в цилиндрическом корпусе установлен заряд взрывчатого вещества в форме втулки. Стенка втулки имеет переменную толщину, увеличивающуюся от среднего сечения к торцам. В полости втулки размещен жидкий наполнитель. Для инициирования заряда предназначен детонирующий шнур. Один конец шнура выполнен в форме кольца, установленного на наружной поверхности заряда. Зона их контакта расположена в плоскости поперечного сечения заряда. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для крепления труб, втулок большого диаметра в отверстиях, например, пустотелых конструкций с малой толщиной стенки.

Известен взрывной патрон, содержащий корпус, выполненный в виде центрирующей втулки, и детонирующий шнур, используемый в качестве рабочего заряда и расположенный по оси втулки [1] .

Данный патрон малоэффективен, а часто не пригоден для запрессовки толстостенных труб большого диаметра, особенно, когда их крепление необходимо производить на коротких участках, из-за осевого расположения рабочего заряда, так как в этих случаях необходимо применение рабочих зарядов длиной, не превосходящей длину участков запрессовки. В противном случае происходит деформирование труб за пределами этих участков (в теплообменниках, например, это деформирование труб происходит за трубной решеткой), что не допускается нормативной документацией.

Уменьшение длины рабочего заряда способствует быстрому спаду давления взрыва, ответственного за запрессовку труб, под действием волн разрежения, образующихся на торцах заряда после его детонации. Это приводит к тому, что при запрессовке труб с наружным диаметром, превышающим длину участка их крепления, качественного и надежного соединения получить не удается.

Известен взрывной патрон для крепления труб в отверстиях конструкций, содержащий цилиндрический корпус с зарядом взрывчатого вещества и детонирующий шнур, установленный по оси корпуса в контакте одним своим концом с зарядом [2] .

Недостатком данного патрона является малая эффективность при запрессовке толстостенных труб.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности работы патрона.

Это достигается тем, что взрывной патрон для крепления труб в отверстиях конструкций, содержащий цилиндрический корпус с зарядом взрывчатого вещества и детонирующий шнур, установленный по оси корпуса в контакте одним своим концом с зарядом, снабжен жидким наполнителем, заряд взрывчатого вещества выполнен в виде втулки со стенкой переменной толщины, увеличивающейся от среднего сечения втулки к ее торцам, жидкий наполнитель размещен в полости втулки, а контактирующий с зарядом конец детонирующего шнура выполнен в виде кольца, установленного на наружной поверхности втулки таким образом, что зона их контакта расположена в плоскости поперечного сечения втулки.

Согласно изобретению расположение детонирующего шнура на наружной поверхности заряда обеспечивает направление детонации по заряду после его инициирования к торцам и оси патрона, при этом возникшая волна разрежения, идущая по продуктам взрыва, будет иметь такое же направление, что и детонационная волна. В связи с тем, что массовая скорость продуктов взрыва в волне разрежения имеет направление, обратное направлению волны, то продукты взрыва, истекая, будут тормозиться о стенку трубы и резкого спада давления взрыва не будет. Это продлевает время действия давления взрыва на стенку запрессовываемой трубы (патрубка, штуцера), т. е. эффективность работы патрона возрастает. После выхода детонационной волны на внутреннюю поверхность заряда (после его полной детонации) также возникает волна разрежения, под действием которой продукты взрыва начнут истекать к оси патрона, поэтому заполнение полости заряда жидкостью препятствует разлету продуктов взрыва, а следовательно, быстрому спаду давления взрыва, что также повышает эффективность работы патрона.

На фиг. 1 изображен взрывной патрон для запрессовки труб в отверстиях конструкций, продольное сечение; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение.

Цилиндрический корпус взрывного патрона, который формирует рабочий заряд, выполнен из двух коаксиальных цилиндров - внешнего 1 и внутреннего 2 и снабжен двумя крышками 3, 4, одна из которых, например крышка 3, может быть выполнена заодно с внутренним цилиндром 2. Все детали корпуса изготавливаются, например, из полиэтилена высокого давления литьем в пресс-форму. В пространстве между цилиндрами размещен рабочий заряд 5, в качестве которого, например, можно использовать взрывчатое вещество аммонит N 6ЖВ плотностью 0,8. . . 0,9 г/см³ и скоростью детонации D ≈ 1800. . . 2000 м/с. Заряд выполнен в форме втулки со стенкой переменной толщины, увеличивающейся от среднего сечения втулки к ее торцам.

Инициирование заряда осуществляется практически одновременно по всей его внешней поверхности в среднем сечении А-А детонирующим шнуром 6, например, марки ДШЭ-4, который надежно детонирует в жидких средах (не поглощает влагу) и имеет скорость детонации D ≈6000. . . 6500 м/с. Детонирующий шнур 6 закреплен с помощью клея, нерастворимого по крайней мере в воде, в отверстиях 7 и 8 крышки 3 и цилиндра 2, а также в пазу 9, выполненном на внутренней поверхности наружного цилиндра 1 глубиной, примерно равной 1/3 диаметра детонирующего шнура 6. Непосредственно перед установкой патрона в запрессовываемую трубу (патрубок, штуцер) в пространство между внутренними стенками цилиндра 2 наливают жидкость, например воду 10, через отверстие в крышке 4, которую затем закрывают пробкой 11.

Взрывной патрон работает следующим образом.

Патрон устанавливают в трубу так, чтобы его рабочий заряд 5 совпадал с участком крепления трубы и подрывают конец В детонирующего шнура 6 (фиг. 1). Детонационная волна, распространяясь по шнуру 6, достигает сечения А-А и детонирует другой конец С (см. фиг. 2) шнура 6 и далее детонация распространяется по шнуру как вправо, так и влево, одновременно инициируя заряд 5 по всей его наружной поверхности.

В результате этого возникший в среднем сечении импульс давления взрыва, действующий на боковую поверхность трубы, поддерживается примерно постоянным на всем участке крепления за счет переменной толщины рабочего заряда 5, которая увеличивается от середины к его краям. Тем самым компенсируется спад давления взрыва у краев заряда после его детонации. Наполнение полости заряда водой и инициирование рабочего заряда по его наружной поверхности препятствует боковому (к оси патрона) разлету продуктов взрыва, так как после инициирования заряда 5 детонационная волна D (см. фиг. 1) будет иметь преимущественно направление к оси патрона. При этом возникшая после детонационной волны D волна разрежения ВР движется по продуктам взрыва за детонационной волной, а так как массовая скорость в волне разрежения имеет направление, обратное направлению волны, то продукты взрыва при разлете тормозятся о стенку трубы. Тем самым препятствуется быстрый спад давления взрыва, который имеет место в случае инициирования рабочего заряда по внутренней его поверхности. Заполнение полости заряда жидкостью препятствует разлету продуктов взрыва уже после полной детонации заряда.

П р и м е р. Эффективность работы данного взрывного патрона оценивались по величине увеличения наружного диаметра трубы на свободную раздачу (т. е. без ее крепления в отверстии) после подрыва в ней патронов. С этой целью были взяты две одинаковые трубы диаметром 246х25 мм из стали 08Х18Н10Т, в первую трубу установили взрывной патрон, во вторую - патрон, в котором отсутствует жидкость, а детонирующий шнур контактирует с внутренней поверхностью заряда. После подрыва патронов у труб было замерено увеличение наружного диаметра Δd= D₁-D_о, где D_о и D₁ - наружный диаметр трубы до и после подрыва в них патронов.

Для первой трубы Δ d= 9 мм, для второй Δd= 13,4 мм. Таким образом, размещение участка детонирующего шнура на наружной поверхности заряда и заполнение жидкостью полости заряда позволит повысить эффективность взрывного патрона на ≈ 50% .

Формула изобретения

ВЗРЫВНОЙ ПАТРОН ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ В ОТВЕРСТИЯХ КОНСТРУКЦИЙ, содержащий цилиндрический корпус с зарядом взрывчатого вещества (BB) и детонирующий шнур, установленный по оси корпуса в контакте одним концом с зарядом, отличающийся тем, что он снабжен жидким наполнителем, заряд BB выполнен в форме втулки со стенкой переменной толщины, увеличивающейся от среднего сечения втулки к ее торцам, жидкий наполнитель размещен в полости заряда, а контактирующий с последним конец детонирующего шнура выполнен в виде кольца, установленного на наружной поверхности заряда так, что зона их контакта расположена в плоскости поперечного сечения заряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2