Способ изготовления пиротехнического состава
Владельцы патента RU 2501774:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" (RU)
Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в технологии приготовления пиротехнических составов со стабильными рабочими характеристиками. Способ изготовления пиротехнического состава включает смешивание компонентов, получение нескольких частных партий состава, расфасовку каждой частной партии на одинаковое количество порций таким образом, чтобы в порциях состава, взятых от одной частной партии, было равное по массе количество состава. Затем смешивают по одной порции от каждой частной партии состава с получением нескольких частей общей партии состава. Пиротехнический состав, приготовленный заявляемым способом, имеет стабильные характеристики: разброс между максимальным и минимальным значениями скорости горения и удельного газовыделения в общей партии состава не превышает 10%, а разброс по тепловыделению не превышает 2%. 2 пр., 4 табл.
Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в технологии приготовления пиротехнических составов со стабильными рабочими характеристиками.
Для обеспечения стабильности рабочих параметров изделий из пиротехнических составов возникает необходимость в получении общих партий однотипного пиротехнического состава с достаточно большой массой. Такая необходимость возникает в том случае, когда исходные компоненты смешиваются в аппаратах периодического действия в сравнительно небольших количествах и получаются частные партии состава с отличающимися свойствами, а использование смесителей с большими объемами емкостей ограничено опасностью работ при изготовлении пиротехнических составов, особенно имеющих высокую чувствительность к механическим воздействиям.
Известен способ изготовления пиротехнических составов смешиванием в смесителях типа эксцентрически вращающейся бочки /А.А.Шидловский. Основы пиротехники. М.: «Машиностроение», 1973, 320 с./. Существенным недостатком такого способа является недостаточная однородность смешивания состава, что не позволяет обеспечить необходимый диапазон колебаний рабочих параметров изделий, изготовленных из одной партии состава.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ изготовления пиротехнического состава посредством механического перемешивания исходных компонентов в шаровой мельнице /Патент RU 2286325. Пиротехнический состав. МПК9 С06В 33/06, 29/04. Бюл. №30, 2006 г./.
Данный способ позволяет получать пиротехнические составы с необходимой степенью однородности смешивания. Однако, как показывает практика смешивания пиротехнических составов в шаровых мельницах, в разных партиях состава значения характеристик могут отличаться. При механическом воздействии мелющих тел на смешиваемые материалы происходит налипание состава на стенки барабанов мельниц и мелющие тела, поэтому часть состава уходит из межшарового пространства и имеет иную степень механической активации, чем состав, находящийся между шарами. Кроме этого на значения некоторых характеристик состава, например скорость горения, влияет дисперсность частиц исходных материалов, которая в разных партиях исходного материала может существенно отличаться.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение стабильности рабочих характеристик пиротехнических составов.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в следующем:
- разброс между максимальным и минимальным значениями скорости горения и удельного газовыделения состава в общей партии не превышает 10%.
- разброс между максимальным и минимальным значениями тепловыделения состава в общей партии не превышает 2%.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата в предлагаемом способе изготовления пиротехнического состава, включающем смешивание исходных компонентов, согласно изобретению:
- смешиванием исходных компонентов в шаровой мельнице получают несколько частных партий пиротехнического состава;
- расфасовывают каждую частную партию на одинаковое количество порций состава таким образом, чтобы в порциях состава, взятых от одной частной партии, было равное (с учетом погрешности взвешивания ±1 г) по массе количество состава;
- засыпают в шаровую мельницу по одной порции состава от каждой частной партии и смешивают (усредняют) их в течение заданного времени;
- выгружают полученную первую часть общей партии состава из шаровой мельницы и упаковывают в отдельную тару;
- аналогичным образом проводят усреднение остальных порций состава от частных партий, получая остальные части общей партии пиротехнического состава.
Указанный технический результат (разброс между максимальным и минимальным значениями скорости горения и удельного газовыделения в общей партии состава не превышает 10%, а разброс по тепловыделению состава не превышает 2%) достигается за счет усреднения характеристик состава путем объединения одинаковых по массе порций состава, взятых от частных партий.
Результаты по определению основных характеристик пиротехнического состава /Патент RU 2286325. Пиротехнический состав. МПК9 С06В 33/06, 29/04. Бюл. №30, 2006/, содержащего 74% титана, 15,5% гексафторалюмината натрия, 7,1% перхлората калия и 3,4% аморфного бора, в частных партиях и после их усреднения в общую партию приведены в примерах по изготовлению частных и общих партий данного пиротехнического состава.
Пример 1.
Для изготовления частной партии пиротехнического состава в шаровой мельнице загрузили в барабан емкостью 6 дм3 навески исходных материалов: 740 г порошка титана; 155 г порошка гексафторалюмината натрия; 71 г порошка перхлората калия и 34 г порошка бора. Провели смешивание исходных материалов в шаровой мельнице в течение 1 ч при частоте вращения барабана 30 об/мин. В результате получили, за вычетом потерь при выгрузке из барабана и проб состава для контроля характеристик, одну частную партию пиротехнического состава массой около 960 г. Аналогичным образом изготовили еще пять частных партий состава. Провели определение характеристик состава в полученных частных партиях. Частные партии состава расфасовали на три порции. В таблице 1 приведены характеристики состава в каждой частной партии и масса состава в партиях и в порциях.
| Таблица 1 | |||||
| Номер част- ной пар- тии соста- ва |
Масса состава в частной партии, г | Скорость горения, мм/с | Удельное газовыделение, см3/г | Калорийность, кал/г | Масса состава в порциях, г |
| 1 | 960 | 46 | 5,2 | 445 | 320+1 г |
| 2 | 975 | 38 | 5,5 | 450 | 325±1 г |
| 3 | 978 | 39 | 4,8 | 452 | 326±1 г |
| 4 | 960 | 47 | 4,8 | 435 | 320±1 г |
| 5 | 975 | 36 | 6,4 | 444 | 325±1 г |
| 6 | 978 | 45 | 5,3 | 439 | 326±1 г |
| Среднее значение характеристик состава | 41,8 | 5,3 | 444,2 | ||
| Разброс между максимальным и минимальным значениями | 11 | 1,6 | 17 |
Согласно данным таблицы 1 разброс между максимальным и минимальным значениями характеристик состава среди частных партий составляет: для скорости - 26,3%; для удельного газовыделения - 30,2%; для калорийности - 3,8%.
Далее для получения одной части общей партии пиротехнического состава в шаровой мельнице загрузили в барабан емкостью 6 дм3 по одной порции состава от каждой частной партии (320-326 г). Провели усреднение порций состава в шаровой мельнице в течение 5 мин при частоте вращения барабана 30 об/мин. В результате получили, за вычетом потерь при выгрузке из барабана и проб состава для контроля характеристик, одну часть общей партии состава примерно 1900 г. Аналогичным образом получили еще две части общей партии состава. Каждую часть общей партии состава упаковали в отдельную тару. Таким образом получили из шести частных партий общую партию состава массой 5735 г, состоящую из трех частей. Провели определение характеристик состава в полученных частях общей партии. В таблице 2 приведены характеристики состава в каждой части общей партии.
| Таблица 2 | ||||
| Номер части общей партии состава | Масса состава в частях партии, г | Скорость горения, мм/с | Удельное газовыделение, см3/г | Калорийность, кал/г |
| 1 | 1910 | 44 | 5,7 | 442 |
| 2 | 1910 | 43 | 5,4 | 441 |
| 3 | 1915 | 41 | 5,5 | 443 |
| Среднее значение характеристик состава | 42,7 | 5,5 | 442 | |
| Разброс между максимальным и минимальным значениями | 3 | 0,3 | 2 |
Согласно данным таблицы 2 разброс между максимальным и минимальным значениями характеристик состава среди частей общей партии составляет: для скорости - 7%; для удельного газовыделения - 5,5%; для калорийности - 0,5%.
Пример 2.
Для изготовления частной партии пиротехнического состава в шаровой мельнице загрузили в барабан емкостью 6 дм3 навески исходных материалов: 814 г порошка титана; 170,5 г порошка гексафторалюмината натрия; 78,1 г порошка перхлората калия и 37,4 г порошка бора. Провели смешивание исходных материалов в шаровой мельнице в течение 2 ч при частоте вращения барабана 30 об/мин. В результате получили, за вычетом потерь при выгрузке из барабана и проб состава для контроля характеристик, одну частную партию пиротехнического состава массой около 1060 г. Аналогичным образом изготовили еще девять частных партий состава. Провели определение характеристик состава в полученных частных партиях. Каждую частную партию состава расфасовали на пять порций. В таблице 3 приведены характеристики состава в каждой частной партии и масса состава в частных партиях и в порциях.
| Таблица 3 | |||||
| Номер частной партии состава | Масса состава в частной партии, г | Скорость горения, мм/с | Удельное газовыделение, см3/г | Калорийность, кал/г | Масса состава в порциях, г |
| 1 | 1060 | 47 | 0,9 | 447 | 212±1 г |
| 2 | 1075 | 41 | 1 | 453 | 215±1 г |
| 3 | 1080 | 44 | 1,1 | 459 | 216±1 г |
| 4 | 1060 | 49 | 0,9 | 453 | 192±1 г |
| 5 | 1075 | 43 | 1 | 453 | 215±1 г |
| 6 | 1080 | 39 | 0,8 | 440 | 216±1 г |
| 7 | 1075 | 44 | 1,2 | 455 | 215±1 г |
| 8 | 1080 | 44 | 0,8 | 453 | 216±1 г |
| 9 | 1080 | 45 | 0,7 | 445 | 216±1 г |
| 10 | 1000 | 44 | 0,9 | 447 | 200±1 г |
| Среднее значение характеристик состава | 44 | 0,9 | 450 | ||
| Разброс между максимальным и минимальным значениями | 10 | 0,5 | 19 |
Согласно данным таблицы 3 разброс между максимальным и минимальным значениями характеристик состава среди частных партий составляет: для скорости горения - 22,7%; для удельного газовыделения - 55,5%; для калорийности - 4,2%.
Далее для получения одной части общей партии пиротехнического состава в шаровой мельнице загрузили в барабан емкостью 6 дм3 по одной порции состава от каждой частной партии (192-216 г). Провели усреднение порций состава в шаровой мельнице в течение 10 мин при частоте вращения барабана 30 об/мин. В результате получили, за вычетом потерь при выгрузке из барабана и проб состава для контроля характеристик, одну часть общей партии состава массой примерно 2090 г. Аналогичным образом получили еще четыре части общей партии состава. Каждую часть общей партии состава упаковали в отдельную тару. Таким образом, получили из десяти частных партий общую партию состава массой 10415 г, состоящую из пяти частей. Провели определение характеристик состава в полученных частях общей партии. В таблице 4 приведены характеристики состава в каждой части общей партии.
| Таблица 4 | ||||
| Номер части общей партии состава | Масса состава в частях партии, г | Скорость горения, мм/с | Удельное газовыделение, см3/г | Калорийность, кал/г |
| 1 | 2090 | 44 | 1.1 | 453 |
| 2 | 2080 | 45 | 1 | 457 |
| 3 | 2075 | 44 | 1.1 | 454 |
| 4 | 2090 | 46 | 1 | 449 |
| 5 | 2080 | 45 | 1,1 | 450 |
| Среднее значение характеристик состава | 44,8 | 1,06 | 452,6 | |
| Разброс между максимальным и минимальным значениями | 2 | 0,1 | 8 |
Согласно данным таблицы 4 разброс между максимальным и минимальным значениями характеристик состава среди частей общей партии составляет: для скорости горения - 4,5%; для удельного газовыделения - 9,4%; для калорийности - 1,8%.
Заявляемый способ изготовления позволяет стабилизировать характеристики пиротехнического состава. Анализ экспериментальных данных показал, что если между частными партиями разброс значений скорости горения составлял от 23 до 26%, разброс значений удельного газовыделения состава составлял от 30 до 56%, а разброс значений калорийности состава составлял около 4%, то в общей партии состава разброс между максимальным и минимальным значениями скорости горения и удельного газовыделения не превышает 10%, а разброс по калорийности не превышает 2%.
Способ изготовления пиротехнического состава, заключающийся в смешивании исходных компонентов состава, отличающийся тем, что смешиванием компонентов готовят несколько частных партий состава, расфасовывают каждую частную партию на одинаковое количество порций таким образом, чтобы в порциях состава, взятых от одной частной партии, было равное по массе количество состава, затем смешивают по одной порции от каждой частной партии состава и получают несколько частей общей партии состава.
