Устройство для приготовления взрывчатых веществ

 

Изобретение относится к области производства взрывчатых веществ (ВВ) и может найти применение в горнодобывающей промышленности для приготовления аммиачно-селитренных алюминизированных ВВ на местах ведения взрывных работ. Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности устройства и улучшение качества приготавливаемого ВВ за счет повышения эффективности, оперативности и интенсификации смешения компонентов взрывчатого вещества. Поставленная цель достигается тем, что система рыхлителей выполнена в виде треугольных пластин, расположенных острием вверх и закрепленных радиально и под прямым углом на поверхности тарельчатого ротора и стенках приемной воронки, причем на стенках воронки треугольные пластины расположены в несколько рядов, не менее трех, по высоте, при этом один ряд смонтирован на цилиндрической части воронки (горловине), а на тарельчатом роторе пластины закреплены в несколько рядов, не менее трех, по концентрическим окружностям относительно оси вращения ротора, при этом в рядах пластины расположены в шахматном порядке относительно друг друга. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области производства взрывчатых веществ (ВВ) и может найти применение в горнодобывающей промышленности для приготовления аммиачноселитренных алюминизированных ВВ на местах ведения взрывных работ.

Известно устройство циклично-непрерывного действия для приготовления ВВ типа ИСИ-II [1] , содержащее бункер-измельчитель с рыхлителем в виде тарели-ротора, камеру смешивания со шнеком и систему подачи жидких компонентов.

Работа устройства в цикличном режиме позволяет дозировать компоненты с высокой точностью путем предварительного взвешивания контрольных порций, однако снижает производительность приготовления ВВ до 0,6 т/ч. Получаемые ВВ могут использоваться как на открытых, так и на подземных горных работах, отличающихся более жесткими требованиями к применяемым составам ВВ. Работа устройства в непрерывном режиме повышает производительность до 4 т/ч однако качество приготовления снижается по сравнению с цикличным режимом работы. Зависимость непрерывного дозирования компонентов от гранулометрического состава, влажности и сыпучести гранул и т.д. снижает качество ВВ, делает непригодным его для применения на подземных работах. Ограниченность применения приготовленных в непрерывном режиме ВВ снижает рентабельность подобных устройств.

Известно устройство для приготовления ВВ цикличного действия типа УИ [2] , содержащее приемную воронку, расположенный в приемной воронке тарельчатый ротор, систему рыхлителей, систему подачи жидкого компонента с дозатором в виде расходного бачка и камеру смешения с вертикальным и горизонтальным шнеками. Вертикальный шнек находится на общем с ротором-рыхлителем валу вращения, а оба шнека снабжены спиралеобразными лопастями. Данное устройство взято за прототип предлагаемого изобретения.

Основным недостатком устройства является недостаточная интенсивность процесса смешения компонентов и, как следствие, - невысокое качество получаемых ВВ. При одновременной загрузке в приемную воронку двух сыпучих компонентов: порции аммиачной селитры (АС) и порции алюминиевого порошка (АП) в дальнейшем происходит их разделение. Мелкая фракция сыпучего материала, в которой преобладает АП, просыпается на поверхность тарельчатого ротора и вследствие отсутствия сцепления радиально скользит по его поверхности и просыпается в камеру смешения через кольцевой зазор, образованный между ротором и воронкой. Крупная слежавшаяся фракция АС остается в приемной воронке, подвергаясь воздействию системы рыхлителей в виде штырей, расположенных на поверхности ротора, дробится и просыпается в камеру смешения следом за АП. При этом в камеру смешения вводится порция дизельного топлива (ДТ). Процесс смешения трех компонентов АС, АП и ДТ сопровождается пропитыванием гранул АС жидким горючим ДТ и наличием частиц АП на гранулах АС. Однако, ввиду того что перемешиваемая масса горючих компонентов, содержащая полные порции АП и ДТ, длительное время дополняется только окислителем (АС), поступающим после рыхления, процесс смешивания не стабилен. Первые гранулы АС, поступившие в камеру смешения, связываются с большим количеством АП, чем последующие, перераспределение же частиц АП между гранулами АС в камере смешения в присутствии ДТ затруднено вследствие сил адгезии. При этом смесь компонентов неравномерно распределяется между собой в микродозах. Требуется длительное перемешивание для получения однородной массы, сбалансированной по соотношению горючего к окислителю в микродозах.

Таким образом, сепарация АП из общей массы сыпучих материалов дестабилизирует процесс смешения, значительно снижает интенсивность распределения горючих компонентов в окислителе, уменьшает производительность устройства. Необходимость длительного перемешивания смеси для получения качественного состава ВВ ведет к повышенному истиранию гранул АС в камере смешения. При этом мелкодисперсная часть АС связывается с избыточным количеством АП, в результате которого в общей массе смеси образуются обедненные и обогащенные микродозы ВВ, несбалансированные по расчетному соотношению горючего к окислителю. При взрывании подобных ВВ снижаются скорость детонации заряда, уменьшается температура взрыва, ухудшаются результаты взрывной отбойки, повышается количество ядовитых газов, образующихся в результате взрыва. Это ограничивает область применения приготовленных ВВ только открытыми горными работами.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности устройства и улучшение качества приготавливаемого ВВ за счет повышения эффективности, оперативности и интенсификации смешения компонентов взрывчатого вещества.

Поставленная цель достигается тем, что в прототипе система рыхлителей выполнена в виде треугольных пластин, расположенных острием вверх и закрепленных радиально и под прямым углом на поверхности тарельчатого ротора и стенках приемной воронки, причем на стенках воронки треугольные пластины расположены в несколько рядов, не менее трех, по высоте, при этом один ряд смонтирован на цилиндрической части воронки (горловине), а на тарельчатом роторе пластины закреплены в несколько рядов, не менее трех, по концентрическим окружностям относительно оси вращения ротора, при этом в рядах пластины расположены в шахматном порядке относительно друг друга.

При просмотре патентных и научно-технических источников подобные отличительные признаки не были обнаружены. Между тем они принципиально изменяют весь процесс смешения трех компонентов между собой. Приемная воронка и тарельчатый ротор, снабженные треугольными пластинами, расположенными острием вверх, обеспечивая тем самым качественное и интенсивное дробление кусков АС, одновременно за счет радиальной ориентации пластин и закрепления их под прямым углом препятствуют сепарации АП из сыпучего материала, находящегося в воронке, в течение всего процесса дробления кусков АС. Расположение пластин на тарельчатом роторе в несколько рядов по концентрическим окружностям относительно оси вращения позволяет, захватив сыпучий материал в виде АП и мелкой фракции АС, придать ей значительную скорость вращения и сформировать движущий поток АП и АС от центра вращения к периферии. Взаимодействие этого потока с пластинами, закрепленными на конусной части приемной воронки, позволяет направить его вверх, вовлекая тем самым всю сыпучую массу в торообразное перемещение. А взаимодействие этого потока с пластинами, закрепленными на цилиндрической части воронки, позволяет выделить из общего потока его небольшую часть и направить ее в камеру смешения. При этом расположение пластин в шахматном порядке относительно друг друга позволяет активизировать процесс смешения АП и АС в приемной воронке, обеспечивая их равномерное распределение в общей массе до поступления ее в камеру смешения. Это позволяет еще в первой фазе рыхления АС и просыпания сыпучего материала в камеру смешения получить равномерно перемешанные компоненты АС и АП, сбалансированные между собой в микродозах. Вторая фаза перемешения происходит в камере смешивания, где равномерно распределенное в первой фазе твердое мелкодисперсное горючее связывается в расчетных сбалансированных между собой пропорциях с гранулами окислителя, что, как следствие, ведет к сокращению времени перемешивания, а следовательно, к повышению производительности устройства в целом.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства в разрезе, на фиг.2 - тарельчатый ротор в плане, на фиг.3 - тарельчатый ротор в разрезе, на фиг.4 - приемная воронка в плане и на фиг.5 - приемная воронка в разрезе.

Устройство содержит приемную воронку 1, состоящую из конусной части 2 и цилиндрической части 3 (горловины), соединенной с камерой смешения 4, в которой расположен горизонтальный шнек 5 и вертикальный шнек 6, находящийся на одном валу вращения с тарельчатым ротором 7, расположенным в приемной воронке 1. Оба шнека 5 и 6 снабжены спиралеобразными лопастями. В днище камеры смешения 4 выполнено окно 8 для выпуска изготовленного ВВ, а в боковой стенке камеры вмонтирован патрубок 9 для подачи в камеру смешения 4 дизельного топлива. Тарельчатый ротор 7 выполнен конусным и установлен в приемной воронке 1 с образованием кольцевого зазора 10, соединяющего полость приемной воронки 1 с камерой смешения 4. Дополнительно устройство оборудовано скиповым подъемником со скипом 11 для помещения в нем отдозированных порций сыпучих компонентов аммиачной селитры 12 и алюминиевого порошка 13. Система рыхлителей выполнена в виде треугольных пластин 14, 15 и 16 на фиг.2 и 3 и 17, 18 и 19 на фиг.4 и 5, расположенных радиально и закрепленных под прямым углом и острием вверх на поверхности тарельчатого ротора 7 и стенках приемной воронки 1. На стенках приемной воронки 1 треугольные пластины 17, 18 и 19 расположены в несколько рядов, но не менее трех, по высоте. При этом один ряд пластин 19 смонтирован на цилиндрической части 3 воронки 1, а другие 17 и 18 на ее конической части 2. На тарельчатом роторе 7 пластины 14, 15 и 16 закреплены в несколько рядов, но не менее трех, по концентрическим окружностям относительно оси вращения ротора 7. При этом в рядах пластины расположены в шахматном порядке относительно друг друга. Аммиачная селитра 12 вследствие слеживания содержит в общей массе крупные неразрыхленные куски 20 (фиг.5). Траектории движения АС 12 и АП 13 представлены поз.А на фиг.3.

Устройство работает следующим образом. В скип 11 помещают дозу частично слежавшейся АС 12 и дозу просеянного АП 13. Скип 11 поднимают и выгружают в приемную воронку 1, как это показано на фиг.5, на вращающийся с большой скоростью тарельчатый ротор 7. Крупные куски АС 20 остаются сверху, а мелкая фракция АП и АС просыпается между пластинами 14, 15и 16 на ротор 7, захватывается этими пластинами и начинает вращаться с такой же скоростью. Пластины 14, 15и 16, которых должно быть не менее трех, т.к. они при вращении выполняют три различных функции, благодаря которым прекращается сепарация АП из сыпучего материала, находящегося в воронке. Пластины первого ряда 14 являются направляющими. Они направляют движение мелкой фракции АП и АС в радиальном направлении от оси вращения к воронке 1. При этом сыпучий материал разгоняется и под действием центробежных сил перемещается в зону действия пластин второго ряда 15. Пластины 15 являются усредняющими. За счет шахматного порядка расположения пластин 15 относительно пластин 14и16 сыпучий материал сдвигается по окружности относительно оси вращения, ударяется о пластины 15, движущиеся с большей, чем материал, скоростью, и разделяются на два потока, как это показано на поз.А фиг.3. Далее частицы АП и гранулы АС перемещаются в зону действия пластин 16, которые являются разделяющими. Пластины 16 разгоняют материал до максимальной скорости и направляют его под углом на конусную 2 и цилиндрическую 3 поверхность воронки 1. При этом материал, взаимодействуя с неподвижными пластинами 18 и 19, получает два различных направления перемещения. Большая часть потока сыпучего материала, взаимодействуя с пластинами 18, под углом к направлению движения материала, направляется вверх в зону действия пластин 17. При этом скорость сыпучего материала замедляется до нулевой и действие центробежных сил на материал прекращается. Меньшая часть потока материала, взаимодействуя с пластинами 19, расположенными на цилиндрической части 3 приемной воронки 1, замедляет движение и просыпается в камеру смешения 4. По этому пути происходит постепенный отбор смеси АП и АС из воронки 1 в камеру 4. Таким образом на внутренней поверхности приемной воронки должно быть не менее трех рядов пластин, при этом один ряд должен быть расположен на горловине воронки. Одновременно с вышеописанным процессом крупные куски АС 20 оседают вниз и дробятся под действием вращающихся пластин 14, 15 и 16 и неподвижных пластин 17, 18 и 19, острия которых направлены в сторону кусков АС 20. Разрыхленная АС захватывается пластинами 14, формирующими поток радиального перемещения сыпучего материала, и вводится в зону действия пластин 15 и 16, а на место разрыхленной АС перемещается мелкая фракция АП и АС, поднявшаяся снизу вверх по поверхности конусной части 2, скорость которой под действием пластин 17 и 18 замедлилась до нулевой. Благодаря прекращению действия центробежных сил на мелкую фракцию она получает возможность радиального перемещения от воронки 1 к оси вращения ротора 7. Далее направление движения замыкается. Сыпучий материал, состоящий из АС и АП, перемещается по оси вращения ротора 7 вниз, захватывается направляющими пластинами 14, ускоряется и выбрасывается в зону действия усредняющих пластин 15. Здесь смесь активно перемешивается и, попадая в зону действия разделяющих пластин 16, разделяется на два потока. Одна часть смеси перемещается вверх, а другая часть от взаимодействия с пластинами 19, устанавливаемыми на цилиндрической части 3 воронки 1, резко замедляется и просыпается под собственным весом в камеру смешения 4. Таким образом, одновременно с качественным и интенсивным дроблением кусков АС 20 в воронке 1 создается сложное торообразное движение, совершаемое с различной скоростью. От оси вращения ротора 7 радиально в стороны с ускорением, затем вверх по конусной части воронки 1 с замедлением, а затем к оси вращения, вниз и вновь радиально в стороны с ускорением. И одновременно совершается вращение всего торообразного кольца из материала вокруг оси вращения ротора 7. Причем верхний слой торообразного кольца и его нижний слой, контактирующий с пластинами ротора 7, вращаются с разными скоростями. При этом вся мелкая фракция, состоящая первоначально преимущественно из АП, вовлекается в это движение, что препятствует ее произвольному выделению из воронки 1 в камеру смешения 4. Одновременно при разгоне нижнего слоя из АП и АС совершается их активное смешение между собой за счет шахматного порядка расположения пластин на роторе 7 относительно друг друга. Такое многократное перемещение по вертикали со смешением компонентов по горизонтали позволяет быстро и равномерно перемешать их между собой, а после просыпания смеси в камеру 4 и подачи в нее дозы ДТ быстро связать равномерно распределенные компоненты АП и АС между собой за счет пропитывания гранул АС дизельным топливом и проявлением при этом сил адгезии, прикрепляющих к каждой грануле АС расчетное количество частиц АП. Готовое ВВ выгружается из камеры смешения 4 через разгрузочное окно 8.

Перемешивание сухих компонентов между собой непосредственно в процессе дробления кусков АС и равномерное распределение АП в АС до момента добавления к смеси ДТ и проявления сил адгезии между частицами АП и гранулами АС позволяет значительно сократить общую продолжительность перемешивания трех компонентов в камере смешения 4. Это устраняет истирание гранул АС и образование истертой в порошок части АС, связанной с избыточным количеством твердого горючего. Устраняется возможность образования обедненных и обогащенных микродоз в общей массе ВВ, несбалансированных по расчетному соотношению горючего к окислителю. При этом производительность приготовления ВВ повышается до 2-3 т/ч, что повышает рентабельность устройства и снижает затраты на приготовление ВВ. По сравнению с прототипом - устройством УИ-2 цикличного действия повышение качества приготавливаемых ВВ и повышение производительности приготовления взрывчатой смеси резко расширяют область применения подобных ВВ за счет использования их на подземных работах, отличающихся жесткими условиями к применяемым составам ВВ. Таким образом, получаемые непосредственно на местах производства взрывных работ с помощью предлагаемой установки взрывчатые вещества могут заменить все типы промышленных ВВ, применяемых как на открытых, так и на подземных работах.

В условиях резкого повышения цен на промышленные ВВ местное их изготовление предлагаемым устройством из более дешевых компонентов ВВ позволяет получить значительный экономическийк

Формула изобретения

Устройство для приготовления взрывчатых веществ, содержащее приемную воронку, состоящую из цилиндрической и конусной частей, расположенный в приемной воронке тарельчатый ротор, систему рыхлителей, систему подачи жидкого компонента и камеру смешения компонентов взрывчатого вещества с вертикальным и горизонтальным шнеками, отличающееся тем, что рыхлители выполнены в виде треугольных пластин и расположены острием внутрь приемной воронки и острием вверх на конусном тарельчатом роторе, на воронке рыхлители расположены в ряд по горизонтали, а на коническом рыхлителе радиально в шахматном порядке относительно друг друга, при этом количество рядов пластин-рыхлителей на приемной воронке и на тарельчатом роторе выполнены в количестве не менее 3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5