Устройство для приготовления взрывчатых веществ

(51) 06 21/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ повышением безопасности процесса и обеспечением возможности качественной очистки рабочего органа от остатков ВВ после каждого цикла приготовления. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для приготовления ВВ, включающем,пустотелый корпус и винтовую ленточную спираль,а также привод, согласно изобретению винтовая ленточная спираль неподвижно закреплена внутри пустотелого корпуса и выполнена по его длине в виде чередующихся участков левого и правого направления навивки, а привод выполнен в виде вибратора, закрепленного на корпусе устройства. Предлагаемая конструкция устройства позволяет отказаться от принудительно вращаемых в корпусе смесительных элементов в виде лопаток, лент и шнеков, создав устойчивую поперечную круговую циркуляцию композиции за счет наложения вибрации с обеспечением при этом петлеобразного перемещения частиц основного компонента друг относительно друга в каждой точке поперечного сечения слоя.(56) Б.Н.Кутузов, Г.А.Никипал, Технология и безопасность изготовления и применения взрывчатых веществ на горных предприятиях, М. Издательство МГГУ, 2001 г., с.81-83(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ(57) Изобретение относится к технологии и технике взрывных работ и может быть использовано на специализированных предприятиях по производству взрывчатых веществ (ВВ), а также на пунктах приготовления рассыпных ВВ на основе селитры непосредственно на горных предприятиях. В основу изобретения поставлена задача создания установки для приготовления ВВ, и в первую очередь простейших рассыпных ВВ на основе селитры, обеспечивающей интенсивность и высокое качество приготовления ВВ в сочетании с Изобретение относится к технологии и технике взрывных работ и может быть использовано на специализированных предприятиях по производству взрывчатых веществ (ВВ), а также на пунктах приготовления рассыпных ВВ на основе селитры непосредственно на горных предприятиях. Известно устройство для приготовления рассыпных ВВ, выполненное в виде пустотелого барабана приводимого во вращение при помощи привода (см. М.Б. Генералов, Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ, М. ИКЦ Академкнига, 2004 г., с.164165). Недостатком этого устройства является низкое качество приготовления ВВ. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является шнековый смеситель,выполненный в виде пустотелого корпуса, внутри которого пропущен вал с закрепленной на нем винтовой ленточной спиралью (см. Б.Н. Кутузов,Г.А. Никипал, Технология и безопасность изготовления и применения взрывчатых веществ на горных предприятиях, М. Издательство МГГУ,2001 г., с.81-83). Процесс перемешивания осуществляется за счет силового воздействия спирали на загруженные внутрь компоненты при ее вращении. Недостатком прототипа является низкое качество перемешивания компонентов и повышенная взрывоопасность процесса. В основу изобретения поставлена задача создания установки для приготовления ВВ, и в первую очередь простейших рассыпных ВВ на основе селитры, обеспечивающей интенсивность и высокое качество приготовления ВВ в сочетании с повышением безопасности процесса и обеспечением возможности качественной очистки рабочего органа от остатков ВВ после каждого цикла приготовления. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для приготовления ВВ, включающем пустотелый корпус и винтовую ленточную спираль,а также привод, согласно изобретению винтовая ленточная спираль неподвижно закреплена внутри пустотелого корпуса и выполнена по его длине в виде по меньшей мере одной пары чередующихся участков левого и правого направления навивки, а привод выполнен в виде вибратора. При этом встречные участки ленточных спиралей установлены с зазором по длине корпуса между собой и с торцевыми его стенками. Кроме того, в чередующихся участках винтовых спиралей левого и правого направления навивки ширина ленты спиралей,действующих противоположно направлению выгрузки, составляет 30-90 ширины ленты спиралей, действующих в направлении выгрузки, а углы подъема спиралей,действующих в сторону выгрузки превышают угол подъема встречных спиралей на 2-15. При этом вибратор имеет инерционный принцип действия, а ось вращения его вала расположена параллельно оси корпуса устройства. Также вибратор может иметь эксцентриковый принцип действия, а ось вращения его вала расположена параллельно оси корпуса устройства. Кроме того, вибратор может быть выполнен в виде двух самосинхронизирующихся вибровозбудителей, расположенных параллельно друг другу, при этом линия их суммарного действия при вращении валов в противоположные стороны должна располагаться в плоскости перпендикулярной оси корпуса устройства под углом 10-60 к горизонту. В предлагаемом устройстве пустотелые корпуса могут быть размещены по горизонтали симметрично относительно оси вращения вибратора. Также пустотелые корпуса устройства могут быть размещены вертикально,симметрично относительно оси вращения вибратора. Возможен вариант ступенчатого размещения корпусов устройства с расположением вибратора в центре тяжести колеблющейся системы или близком к нему. Смесительные корпуса установки непрерывного действия могут быть снабжены в районе выгрузки поперечными перегородками с регулировочной пластиной. Также приспособление для регулирования уровня засыпки ВВ на выгрузке из пустотелого корпуса предлагается выполнить в виде съемной головки, снабженной боковым регулируемым по высоте окном. Винтовые ленточные спирали можно закреплять в корпусе с радиальным зазором относительно его стенок. Другим вариантом крепления спиралей внутри корпуса является закрепление их на съемнойили откидной крышке корпуса, либо на съемной конструкции, размещаемой между крышкой и корпусом. В протяженных смесительных корпусах устройства рекомендуется выполнять в их нижней части секционированные конические сборники с затворами. Одним из вариантов компоновки устройства непрерывного действия является многокорпусная схема с вибратором, расположенным в центре тяжести системы. Вибратор в предлагаемом устройстве может быть размещен за пределами смесительного(ных) корпуса(ов) устройства и жестко связан с последними. Вибратор в предлагаемом устройстве может быть размещен внутри его смесительного корпуса. При наличии в предлагаемом устройстве вибратора, расположенного внутри смесительного корпуса, на внешней поверхности вибратора,контактирующей с продуктом, могут быть установлены также винтовые встречные спирали. Предлагаемая конструкция устройства позволяет отказаться от принудительно вращаемых в корпусе смесительных элементов в виде лопаток, лент и шнеков, создав устойчивую поперечную круговую циркуляцию композиции за счет наложения вибрации с обеспечением при этом петлеобразного перемещения частиц основного компонента друг относительно друга в каждой точке поперечного сечения слоя. При этом наличие винтовых направляющих со встречным направлением навивки позволяет смещать навстречу потоки материала, сталкивая их с взаимопроникновением,вытеснением на поверхность слоя и ссыпанием вниз по откосу вращающегося слоя. Такая динамика слоя обеспечивает равномерное покрытие частиц основного материала вводимой жидкой добавкой и затем равномерное налипание на эти частицы порошкообразной металлизированной добавки со снятием излишков. Наличие осевых зазоров между встречными спиралями создает условия для взаимопроникновения встречных потоков композиции и облегчает их вытеснение вверх с последующим возвратом в начальный участок спиралей. При этом зазор между концом спирали и торцевой поверхностью корпуса облегчает полноценный захват материала начальным участком спирали. При использовании по длине корпуса нескольких пар встречных спиралей в устройствах непрерывного действия, спирали действующие в сторону выгрузки имеют большую производительность сдвига смеси при скольжении ее вдоль последних за счет больших ширины ленты,диаметра и шага. Использование инерционного дебалансного вибратора для создания круговых колебаний корпуса обеспечивает наиболее простую кинематическую схему высокочастотного привода. Использование эксцентрикового вибропривода позволяет применить низкочастотный режим вибрации с большими амплитудами круговых колебаний. Использование привода в виде двух самосинхронизирующихся вибраторов, оси которых могут иметь вертикальную или горизонтальную ориентацию,позволяет создавать линейные колебания нужного направления, обеспечивающие максимальную циркуляцию смеси за счет применения больших амплитуд колебаний при использовании небольших вибровозбудителей. При этом угол наклона линии вибрационного действия вибраторов можно выбирать в указанном пределе в зависимости от характеристик материалов. Применение двухкорпусной схемы оборудования с вибратором в центре тяжести системы позволяет обеспечить правильную, близкую к круговой,траекторию колебаний, равномерную нагрузку на колеблющуюся конструкцию,удвоить смесительный объем, а также в варианте горизонтального и ступенчатого корпусов обеспечить легкость обслуживания, чистки и наблюдения за процессом перемешивания при открытой крышке. Применение перегородки с регулируемой высотой на выгрузке ВВ из корпусов в устройствах непрерывного действия позволяет обеспечить необходимое время нахождения композиции в 3 аппарате, а также поддерживать уровень материала,обеспечивающий оптимальные условия его циркуляции. Использование съемной головки с боковым регулируемым по вертикали окном позволяет облегчить процесс управления слоем материала в устройствах с вертикальным расположением корпусов. Ленточные винтовые спирали целесообразно крепить в корпусе с радиальным зазором относительно стенок для предупреждения образования гарнисажа и стойкого налипания в клиновых зонах стыка спиралей и корпуса, а также для облегчения очистки корпуса от взрывчатки во время профилактических работ. При этом предпочтительно крепить спирали к съемной крышке корпуса или съемной конструкции,расположенной под крышкой, что позволяет при их снимании полностью освобождать внутреннее пространство корпуса для профилактических работ. При наличии протяженного корпуса и регулировочной перегородки возникает необходимость в периодическом полном его освобождении от продукта, в связи с чем, возникает потребность в выполнении в нижней части корпусов секционированных конических сборников с затворами, через которые при наложении вибрации остаток материала выгружается в промежуточные емкости. Применение многокорпусной схемы позволяет создать компактную конструкцию с увеличенной в несколько раз производительностью единичного агрегата. Закрепление вибратора за пределами корпуса(ов) непосредственно на корпусе либо на несущей его(их) конструкции позволяет максимально увеличить полезный объем смесительных корпусов. Закрепление вибратора внутри корпуса устройства позволяет создать максимально компактную однокорпусную конструкцию. Применение встречных винтовых спиралей на установленном внутри смесительного корпуса вибраторе обеспечит дополнительную циркуляцию композиции. Предлагаемое устройство поясняется чертежами,где на фиг.1 изображено устройство для приготовления взрывчатых веществ (ВВ), общий вид, на фиг.2 и 3 - то же, вид сверху и сбоку, а на фиг.4 - сечение по А-А на фиг.2. Устройство содержит нижнюю опорную раму 1,амортизирующие опоры 2 и верхнюю подвижную раму 3, на которой установлена смесительная емкость 4, снабженная вибратором 5, размещенным вне ее пределов. Внутри емкости неподвижно закреплены направляющие в виде встречных винтовых спиралей 6 и 7 правого и левого направления навивки,сходящихся в середине емкости с осевым зазором. По длине смесительной емкости может быть установлена одна или несколько пар встречных винтовых спиралей, при этом крайние витки в месте встречи спиралей оканчиваются в нижней части емкости. В нижней части спиралей 6 и 7 сделаны щели 8 (см. фиг.4) для свободного прохождения материала из крайних зон к разгрузочному отверстию в середине емкости для обеспечения полноты разгрузки. При необходимости получения компактной конструкции вибратор может быть пропущен внутри смесительной емкости соосно ее оси. При этом, при необходимости, на корпусе вибратора могут быть также закреплены встречные винтовые спирали. При включении вибрации загруженный в емкость материал под действием круговых колебаний приходит во вращение. Вращаясь,частицы смещаются под действием встречных спиралей вдоль продольной оси емкости от торцов к середине. Это приводит к подъему уровня материала в этой области и обратному пересыпанию частиц поверх спиралей к торцам емкости. Таким образом, непрерывное смешивание встречных потоков материала в центре емкости, а также свободное перемещение частиц разной массы друг относительно друга за счет разности окружных скоростей при основном вращательном движении массы, гарантирует быстрое и качественное перемешивание материала. На фиг.5 показано устройство, состоящее из двух симметрично расположенных относительно вибратора 9 смесительных емкостей 10,опирающихся через несущую конструкцию 11 и упругие опоры 12 на опорную раму 13. Применение этой схемы позволяет обеспечить одинаковые условия для перемешивания ВВ в обеих емкостях. На фиг.6 и 7 показан вариант устройства непрерывного действия с овальной формой поперечного сечения смесительной камеры. Оно содержит смонтированный на раме 1 при помощи амортизирующих опор 2 смесительный корпус 3, на котором жестко закреплен вибратор 4. Внутри корпуса неподвижно закреплены направляющие в виде чередующихся участков спиралей 5 и 6 соответственно левого и правого направления навивки. По длине емкости может быть установлено несколько пар встречных винтовых спиралей. Участки 5 спиралей в направлении выгрузки (левого направления навивки) имеют большую производительность за счет большей ширины,диаметра и угла подъема направляющей винтовой спирали. Емкость имеет загрузочный 7 и выгрузочный 8 патрубки. Перед выгрузочным патрубком 8 в корпусе 3 установлен регулируемый по высоте порог 9. Вибросмеситель работает следующим образом. При включении вибратора подаваемые дозаторами (на чертеже не показаны) компоненты смеси под воздействием круговых колебаний приходят во вращение и смещаются под действием чередующихся участков винтовых спиралей левого и правого направления навивки навстречу друг другу, образуя узлы перемешивания. Одновременно перемешивание идет в круговом направлении за счет разности окружных скоростей частиц различной массы. Постепенное смещение смеси к 4 выгрузочному патрубку достигается благодаря большей производительности винтовых спиралей в сторону выгрузки. Постоянный частичный возврат материала встречными спиралями и смешивание его с новыми подаваемыми порциями позволяет получить большую равномерность приготавливаемого состава ВВ во времени,несмотря на колебания производительности дозирующих устройств. В зависимости от требований производства к равномерности смеси во времени,соотношение производительности направляющих в направлении выгрузки к встречным определяется в пределах 10,9-10,3 за счет соответствующего соотношения ширины,диаметра винтовых спиралей и превышением угла подъема винтовых спиралей, действующих в сторону выгрузки над встречными на угол 2-15. Овальная форма смесительных камер позволяет создать над спиралями свободное пространство,обеспечивающее размещение материала,вытесняемого на встречных участках спиралей и свободное его ссыпание к противоположным концам спиралей. На фиг.8 и 9 показана смесительная емкость устройства непрерывного действия с использованием в конструкции съемной головки 23,закрепленной на ее выгрузочном конце, которая выполнена в виде бокового пенала 24,закрепленного на головке и связанного через отверстие, снабженное регулируемой заслонкой 25 с внутренним пространством головки смесительной емкости. При этом пенал снабжен разгрузочными патрубками 26, которые могут быть задействованы путем переворачивания головки вокруг горизонтальной оси в зависимости от требуемого уровня порога на разгрузке. Пенал сбоку закрыт крышкой, снятие которой обеспечивает легкий доступ к заслонке, регулирующей уровень материала в смесительном корпусе устройства. В свою очередь выдвинутый в сторону разгрузочный патрубок пенала облегчает процесс перетока материала из верхнего корпуса в нижний. На этих же рисунках показан конструктивный вариант смесительной камеры с секционированными коническими сборниками 27,снабженными затворами, для профилактической очистки камеры от остатков ВВ по окончании процесса выпуска отдельной его партии. Наличие конических секционированных сборников обеспечивает полную очистку смесительного корпуса от остатков ВВ при его окончательной зачистке по завершении выпуска отдельной партии. При этом в процессе перемешивания наличие сборника существенно не сказывается на скорости и качестве приготовления ВВ, так как попавший в него материал осуществляет также круговую циркуляцию,обмениваясь материалом с основным циркуляционным контуром в корпусе. На фиг.10 и 11 показаны варианты компоновки устройства с вертикальным расположением смесительных камер 28 и 29, а также ступенчатым расположением камер при расположении вибратора 30 в центре, или близком к центру симметрии,колеблющейся части системы. При использовании этих двухкорпусных схем с расположением в центре тяжести колеблющейся системы вибратора круговых колебаний, оба корпуса работают с одинаковыми амплитудами колебаний, причем схема со ступенчатым расположением камер обеспечивает свободный доступ к крышке нижнего корпуса, освобождая место для снабжения верхнего корпуса коническими сборниками. Кроме того, благодаря наличию двух корпусов появляется возможность увеличения полезного смесительного объема в два раза и тем самым создаются предпосылки либо к увеличению производительности устройства, либо к получению более качественной композиции. На фиг.12 и 13 показаны варианты крепления внутри смесительных корпусов предлагаемых устройств направляющих винтовых спиралей. В первом случае спираль 32 устанавливается с зазором и крепится к корпусу при помощи ребер или стоек 33. Во втором случае спираль 34 крепится к крышке 35, как показано на рисунке 13. В подвесном варианте спиральных направляющих отсутствуют клиновые зоны контакта направляющих и корпуса, в результате чего отсутствуют предпосылки к прогрессирующему налипанию материала в них, а жесткое подвешивание спиралей к крышке или к съемной конструкции под ней обеспечивает беспрепятственное осуществление очистных операций внутри корпусов при снятой крышке. Съемная спираль может быть также снабжена подвесным устройством,имеющим самостоятельные отгибы, опирающиеся на фланец корпуса под съемной крышкой. На фиг.14 и 15 показана конструкция однокорпусного устройства приводимого в колебания при помощи вибратора, выполненного в виде 2-х параллельно установленных на корпусе 36 вибровозбудителей 37, суммарный угол действия которых, при вращении в противоположные стороны составляет величину 10-60 к горизонту. Применение двух инерционных вибраторов,работающих на принципе самосинхронизации и создающих направленные колебания под углом 1060 к горизонту при их вращении в противоположные стороны, позволяет обеспечить максимальную скорость передвижения смешиваемых материалов по дну устройства и тем самым максимальную скорость круговой циркуляции материалов. Минимальные заявленные углы обеспечивают максимальную скорость перемещения при малой вертикальной циркуляции в слое,а максимальные заявленные углы обеспечивают меньшую скорость перемещения при максимальной вертикальной циркуляции в слое. Применяемые углы в заявленном диапазоне определяются методом тестирования для конкретных композиций. На фиг.16 показано многокорпусное устройство для приготовления ВВ состоящее из 6-ти смесительных корпусов 38, задействованных в две параллельно работающие цепочки с единым разгрузочным патрубком 39 и центрально расположенным вибратором круговых колебаний 40, расположенном вне пределов смесительных корпусов. Все корпуса вместе с вибратором крепятся на единой колеблющейся конструкции,состоящей из двух щек 41. Применение многокорпусной схемы позволяет увеличить производительность устройства путем раздельного питания левой и правой цепочки камер,а также, при желании, улучшить качество приготовления ВВ за счет увеличения суммарного объема смесительных корпусов каждой цепочки и,как следствие, увеличение времени нахождения композиции в зоне перемешивания при фиксированной производительности подачи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 .Устройство для приготовления взрывчатых веществ(ВВ) включающее пустотелый смесительный корпус, винтовую ленточную спираль и привод, отличающееся тем, что винтовая ленточная спираль неподвижно закреплена внутри пустотелого корпуса и выполнена по его длине в виде по меньшей мере одной пары чередующихся участков левого и правого направления навивки, а привод выполнен в виде вибратора. 2. Устройство для приготовления ВВ по пункту 1, отличающееся тем, что встречные участки ленточных спиралей установлены с зазором по длине корпуса между собой и с торцевыми его стенками. 3. Устройство для приготовления ВВ по пунктам 1 и 2, отличающееся тем, что чередующиеся участки винтовых спиралей левого и правого направления навивки выполнены с соотношением ширины их ленты и диаметра спиралей в диапазоне от 10,9 до 10,3, а углы подъема чередующихся спиралей отличаются на 2-15, причем спирали в парах, смещающие материал в сторону выгрузки имеют большую ширину, диаметр и шаг, чем встречные. 4. Устройство для приготовления ВВ по пункту 1, отличающееся тем, что вибратор имеет инерционный принцип действия, а ось вращения его вала расположена параллельно оси корпуса устройства. 5. Устройство для приготовления ВВ по пункту 1, отличающееся тем, что вибратор имеет эксцентриковый принцип действия, а ось вращения его вала расположена параллельно оси корпуса устройства. 6. Устройство для приготовления ВВ по пункту 1, отличающееся тем, что вибратор в виде двух самосинхронизирующихся вибровозбудителей,расположенный параллельно друг другу, при этом линия их суммарного действия при вращении в противоположные стороны должна располагаться в плоскости перпендикулярной оси корпуса устройства под углом 10-600 к горизонту. 7. Устройство для приготовления ВВ по пп. 1, 2,3, 4, отличающееся тем, что вибратор размещен в центре тяжести колеблющейся системы, а пустотелые корпуса размещены по горизонтали симметрично относительно оси вращения вибратора. 8. Устройство для приготовления ВВ по пп. 1, 2,3, 4, отличающееся тем, что вибратор размещен в центре тяжести колеблющейся системы, а пустотелые корпуса размещены по вертикали симметрично относительно оси вращения вибратора. 9. Устройство для приготовления ВВ по пп. 1, 2,3, 4, отличающееся тем, что вибратор размещен в центре тяжести колеблющейся системы, а пустотелые корпуса размещены ступенчато симметрично относительно оси вращения вибратора. 10. Устройство для приготовления ВВ по п. 1, 2,3 отличающееся тем, что приспособление для регулирования уровня засыпки ВВ на выгрузке из пустотелого корпуса, выполнено в виде поперечной перегородки с регулировочной пластиной. 11. Устройство для приготовления ВВ по пп. 1, 2,3, отличающееся тем, что приспособление для регулирования уровня засыпки ВВ на выгрузке из пустотелого корпуса выполнено в виде съемной головки, снабженной боковым регулируемым окном. 12. Устройство для приготовления ВВ по п. 1,отличающееся тем, что ленточные винтовые спирали закреплены в корпусе с радиальным зазором относительно его стенок. 13.Устройство для приготовления ВВ по п. 1,отличающееся тем, что ленточные винтовые спирали закреплены на съемной или откидной крышке корпуса. 14. Устройство для приготовления ВВ по п. 1,отличающееся тем, что смесительный корпус(корпуса) в нижней части снабжены секционированными коническими сборниками с затворами. 15. Устройство по приготовлению ВВ по п.1,отличающееся тем,что оно выполнено многокорпусным и снабжено вибратором,расположенным в центре тяжести колеблющейся системы. 16. Устройство для приготовления ВВ по п.1,отличающееся тем, что вибратор закреплен за пределами смесительного корпуса устройства и жестко связан с ним. 17. Устройство для приготовления ВВ по п.1,отличающееся тем, что вибратор расположен внутри смесительного корпуса.