pdf.php@id=6178

Алюминиево-магниевйй сплав при изготовлении металло­ содержащих Топлив, подвергшийся предварительно пассивации бихроматом калия и гидрофобизацйи стеариновокислым на­ трием, вводится в первый же метатель в виде суспензии в растворе хромовокислого калия (КСг04) с сульфорицинатом из двух поочередно работающих суспензаторов.

При введении в составы, содержащие окись магния, по­ следняя подвергается гидратации, после чего отдозированное количество Mg(OH)2 поступает в гидрофобизаторы непрерыв­ ного действия, куда подаются в отдозированном количестве стеарат цинка, ДБФ и часть ДНТ. Mg(OH)2 в среде ДНТ и ДБФ воздушным инжектором подается во второй мешатель.

Расплавленный в ванне 14 ДНТ через расходный бак 16 и объемно-импульсный дозер поступает в бачок — смеситель, куда также дозируется централит, дифениламин, сульфорицинат.

Содержимое бачка — смесителя непрерывно самотеком по обогреваемому трубопроводу поступает в АПР-1700 для приго­ товления смеси растворителей (пластификаторов). Сюда же подается отдозированное количество нитроэфиров. Смесь рас­ творителей из АПР-1700 по переливной линии поступает к водяному инжектору, которым подается во второй мешатель.

Полученная во втором мешателе («варочном котле») поро­ ховая масса самотеком поступает в промежуточный смеситель, откуда периодически или непрерывно массонасосом перекачи­ вается в смеситель общих партий, где производится формиро­ вание пороховой (топливной) смеси.

Пороховой смесью считается количество пороховой массы одного состава, сформированное в одном или двух смесителях.

3.2.3. Характеристика основного технологического оборудования

Приемный ажитатор КВВ — стальной аппарат цилиндри­ ческой формы (емкость 60 м3) с тремя механическими мешал­ ками: внизу — турбинные, в середине вала — трехлопастной пропеллерный винт.

Частота вращения — 180 об/мин. Внутри емкости на рас­ стоянии 1,5 м от крышки в боковой стенке закреплена си­ фон-труба, меняющая положение от вертикального до гори­ зонтального. По сифон-трубе отстоявшаяся вода сливается в промежуточный ажитатор (для увеличения концентрации КВВ).

121

Ажитатор точной концентрации — цилиндрический аппа­ рат с коническим дном (емкость 20 м3) с тремя мешалками, имеющими в середине пропеллерные винты и в нижней части турбинки открытого типа. Частота вращения — 280 об/мин. По боковой поверхности имеется рубашка для обогрева. В крышке имеется четыре отверстия (для залива водой, для залива КВВ из переливного устройства и из здания нитрации целлюлозы).

Объемно-импульсный дозатор предназначен для дозирования жидких компонентов: КВВ, ДНТ, вазелинового масла. ДБФ и др. Состоит из двух сосудов — верхнего (произвольного объема) и нижнего (мерного). Сосуды между собой крепятся фланцевым соединением. Нижний (мерный) сосуд сверху и снизу имеет клапана, жестко связанные со штоком. Сжатая пружина, связанная со штоком, удерживает клапана в закры­ том положении.

Шток связан с пневмоцилиндром, в котором поршень под действием сжатого воздуха совершает возвратно-поступатель­ ное движение, закрывая и открывая клапана.

В крайнем верхнем положении поршня нижний клапан плотно закрыт, а верхний открыт. Производится заполнение мерного сосуда жидкостью. При движении поршня вниз за­ крывается верхний клапан, открывается нижний клапан и со­ держимое мерного сосуда спускается в воронку и далее само­ теком в мешатель. Время заполнения и слива сосуда составля­ ет полное время цикла, которое устанавливается на программном регуляторе с учетом производительности мешателей.

Объемно-импульсный дозатор мембранного типа предназна­ чен для дозирования нитроэфиров. Состоит из двух одинако­ вых половин, работающих поочередно от одного программно­ го регулятора с целью обеспечения непрерывной подачи дози­ руемого нитроэфира.

Дозатор изготовлен из нержавеющей стали и состоит из корпуса, мембранных пневматических клапанов наполнения и слива одинаковой конструкции, воздушной и импульсной трубок контролирующего устройства. В каждом клапане (на­ полнения и слива) имеются две резиновые мембраны, между которыми крышкой зажимается специальное кольцо с отвер­ стиями. Крышка имеет штуцер для подачи воздуха на клапан. Крышка с воздушной и импульсной трубками контролирую­ щего устройства смонтирована сверху корпуса дозатора.

122

Управление работой клапанов осуществляется программным регулятором с контролирующим устройством с помощью элек­ тропневмопреобразователей или электропневмореле.

Принцип действия дозатора основан на периодическом за­ полнении и сливе мерных объемов с различной частотой по времени в зависимости от необходимой производительности.

Программный регулятор типа ПР-2НК служит для дистан­ ционного управления производительностью дозатора. Через за­ данный промежуток времени он выдает команду электропнев­ мопреобразователям на подачу или стравливание воздуха из мембранных пневматических клапанов дозатора (заполнения или слив), осуществляет звуковую и световую сигнализацию о работе дозатора, в том числе при нарушении нормальной работы.

Насос-дозатор НД предназначен для дозирования жидких инеотных компонентов. Состоит из редуктора, гидравлической и приводной частей. Все узлы монтируются на корпусе редук­ тора. Гидравлическая часть насоса имеет гидроцилиндр, в ко­ тором основными узлами являются плунжер, шаровые клапа­ ны (всасывающий и нагнетательный) и уплотнительное уст­ ройство.

Всасывающий и нагнетательный трубопроводы присоеди­ няются на сварке к патрубкам насоса, которые крепятся к корпусу клапана с помощью накидной гайки или фланца.

Приводная часть насоса включает асинхронный электро­ двигатель во взрывобезопасном или обычном исполнении с магнитным пускателем, тепловой защитой и пусковой кноп­ кой.

Червячный редуктор обеспечивает уменьшение частоты вращения приводного вала и преобразование вращательного движения вала в поступательное движение плунжера. Для этой цели на червячном колесе, закрепленном на валу, имеется эксцентриковая шейка, на которую насаживается эксцентрик. Шатун, надетый на эксцентрик, служит для преобразования вращательного движения вала червячного колеса в возврат­ но-поступательное движение ползуна, с которым соединен плунжер. Меняя эксцентриситет от максимума до нуля, полу­ чают различную длину хода плунжера, который и определяет производительность насоса-дозатора.

Дозаторы типа ДН (25ВМ, 27ВМ, 28ВМ) предназначены для дозирования сыпучих компонентов.

123

В верхней части корпуса дозатора (рис. 50) установлены бункер и уравновешивающий механизм, предназначенный для уравновешивания массы транспортера и измерения массы ма­ териала, находящегося на транспортере. Подача дозируемого материала из бункера на ленту транспортера осуществляется питателем.

Вибропитатель и транспортер заключены в металлический пылезащищенный корпус, имеющий .съемные боковые крыш­ ки: на задней стенке корпуса монтируется клеммная коробка для подсоединения дозатора к пульту управления.

В нижней части корпуса имеется спускная воронка с пере­ кидной заслонкой для отбора контрольных проб.

Принцип действия основан на поддержании питателем по­ стоянства массы дозируемого материала на ленте весового транспортера. Дозируемый материал из бункера подается пневматическим лотковым вибрационным питателем на транс­ портер. Масса материала, находящегося на ленте транспорте­ ра, преобразуется пневматическим измерителем усилия в про­ порциональный выходной пневматический сигнал. Данный сигнал согласовывается по давлению с сигналом задатчика и в

Рис. 50. Дозатор непрерывного действия ДН -26:

1 — уравновешивающий механизм; 2 — бункер; 3 — вибропитатель; 4 — транспортер; 5 — корпус; 6 — воронка; 7 — генератор колебаний

124

зависимости от величины рассогласования изменяется положе­ ние исполнительного механизма в регулирующем блоке и, со­ ответственно, производительность питателя.

Изменение производительности будет происходить до тех пор, пока она не станет равной заданной. Погрешность дози­

Основные узлы дозатора: шнековый винт, бункер-вороши­ тель, шибер, контролер, привод.

Шнековый винт выполняет роль объемного дозатора и транспортера. Для непосредственного взвешивания отдозированного продукта служит контролер, основой которого яв­ ляются циферблатные весы типа ВНЦ-2. Роль грузовой тарел­ ки выполняет вращающийся диск. Продукт, попадая на вра­ щающийся диск, снимается очистителем с диска-тарелки и направляется в течку. Погрешность дозирования ±1%.

Аппарат приготовления растворителей АЛР-1700 представ­ ляет собой цилиндрический сосуд с овальным дном из нержа­ веющей стали. Емкость — 90 литров, производительность — 1700 кг/час. Аппарат имеет мешалку с частотой вращения 600 об/мин. На разъемной крышке аппарата расположены диффу­ зор и штуцеры для подачи смеси ДНТ с централитом и ДФА. Для контроля температуры и уровня установлены термометр сопротивления и импульсная трубка сигнализации верхнего и нижнего уровня. Подача НГЦ и воды производится через верхний боковой штуцер на корпусе аппарата. Крышка кре­ пится к корпусу специальными зажимами, причем, одна поло­ вина крышки может свободно сниматься для осмотра и про­ мывки аппарата.

Метатели («варочные котлы») представляют собой нержа­ веющие стальные аппараты цилиндрической формы со сфери­ ческими днищами. Емкость — 1 м3 каждый. Внутри каждого мешателя имеется диффузор с окнами для лучшего перемеши­ вания и мешалка с пропеллерным винтом в середине и турбинкой на конце вала.

Мешатели обогреваются горячей водой. Между собой они соединены переливной трубой, расположенной по касательной к боковой поверхности. В крышке первого мешателя располо­ жены: труба для подачи КВВ, воздушный инжектор для пода­ чи вазелинового масла, смотровой люк, воздушник, гнезда для

125

термометров (ртутного и сопротивления), труба для подачи сжатого воздуха, труба для подачи суспензий металлического порошка, сыпучих компонентов.

В крышке второго мешателя расположены: смотровой люк, воздушник, гнезда для ртутного термометра и термометра со­ противления, труба для подачи содержимого первого мешате­ ля, гнездо для шланга смеси растворителей, инжектор для по­ дачи смеси ДНТ, ДБФ, Mg(OH)2 и стеарата цинка.

Промежуточный смеситель предназначен для приема и пе­ редачи пороховой массы в смесители общих партий.

Аппарат из нержавеющей стали, емкость — 15 м3, имеет три механических мешалки с частотой вращения 180 об/мин с пропеллерным винтом и в нижней части — турбинкой от­ крытого типа.

Смеситель общих партий предназначен для формирования пороховой смеси. Представляет собой цилиндрический сталь­ ной (или из нержавеющей стали) аппарат, имеющий нижнюю часть в виде усеченной) конуса. Аппарат имеет емкость 100 м3, снабжен пятью механическими мешалками с пропел­ лерным винтом в середине и турбинкой в нижней части. Час­ тота вращения — 180 об/мин.

ва горячей водой, внутри — паровой змеевик для ускорения плавки ДНТ.

Расходный бак (вертикальный) предназначен для приготов­ ления раствора ДФА в ДНТ и расхода раствора. Вертикально расположенный-цилиндрический аппарат емкостью 1 м3, снаб­ жен турбинной мешалкой. Внутри имеется змеевик для обог­ рева паром, снаружи — рубашка для обогрева горячей водой. Люк для загрузки ДФА находится в крышке бака.

Бак-гидрофобизатор окиси магния состоит из двух емкостей: бачка предварительного смешения ДНТ, ДБФ, Mg(OH)2, стеа­ рата цинка и основного мешателя. Емкость первого — 38 лит­ ров, второго — 72 литра. В крышке бачка предварительного смешения имеются трубы для подачи ДБФ, Mg(QH)2, стеарата цинка, в днище — спускной кран. В верхней части — пере­ ливная труба в основной мешатель. Последний по высоте раз­ делен на три части дисками с отверстиями. Перемешивание осуществляется тремя турбинными мешалками, расположен­ ными на общем валу (в каждой части по мешалке).

126

В днище имеется спускной кран, в крышке — переливная труба от первого бачка.

Гидрофобизатор имеет паровую рубашку для обогрева и терморегулятор для автоматического поддержания заданной температуры.

Аппарат пассивации и гидрофобизации алюминиево-магниевого порошка. Аппарат представляет собой цилиндрическую из не­ ржавеющей стали емкость со сферическим дном, имеющую рубашку для обогрева и лопастную мешалку с частотой вра­ щения не более 500 об/мин.

В крышке имеется люк с воронкой для загрузки компо­ нентов, в донной части — сливной штуцер со шлангом. Как

ниевого порошка от раствора КСг04. Центрифуга периодиче­ ская с единовременной загрузкой 400 кг. Частота вращения корзины — 500 об/мин.

Рассматривая вышеописанную технологическую схему не­ прерывного процесса «варки» с позиций современного уровня технологии, следует акцентировать внимание на некоторых не­ достатках данной технологии:

— использование повышенных температур «варки» для ус­ корения процесса совмещения НЦ с нитроэфирами необосно­ ванно и не учитывает ускорение диффузии и набухания НЦ с «заплыванием» капилляров и торможением капиллярной сорбции и в целом интегрального процесса пластификации НЦ [46];

— использование, по сути дела, примитивных перемеши­ вающих устройств не обеспечивает необходимого уровня энер­ гии при эмульгировании, суспензировании компонентов и их перемешивании в «варочных» котлах. Как следствие, длитель­ ность процесса, требующего дополнительного времени на пе­ рераспределение пластификаторов и «созревание» (пластифи­ кации) массы, весьма велика;

— непрерывным данный технологический процесс «варки» по отношению к БРТТ второго поколения, то есть, ме­ талл-ВВ-содержащих, может быть назван чисто условно, так как все процессы подготовки данных компонентов — метал­ лов и ВВ — являются периодическими и требующими боль­ ших трудозатрат;

127

— основной процесс «варки» — пластификация — по ско­ рости и глубине не соответствует современным возможностям техники: практически не используются физические методы стимулирования процессов — механоактивации компонентов для улучшения их функциональных свойств в составе компо­ зиции и др.;

— уровень автоматизации как отдельных операций, так и производства в целом недостаточен, что приводит к необхо­ димости значительных затрат ручного труда.

3.2.4 Современная технология изготовления («варки») пороховой (топливной) массы баллиститного типа

В 70 — 80 гг. был выполнен большой объем НИОКР по совершенствованию устаревшего непрерывного варианта тех­ нологической схемы «варки». Выше были названы основные недостатки этого производства, которые интегрально своди­ лись к следующему:

— используемые лопастные и турбинные мешалки (число оборотов — 250...500 мин-1) не обеспечивали получение высо­ кодисперсных эмульсий и суспензий, а также высокоэффек­ тивного смешения компонентов в варочных котлах;

— технологические режимы производства, включая темпе­ ратурные, порядок смешения и т. д., неоптимальны с точки зрения основного процесса пластификации.

Как отмечалось выше, данная технология существенно от­ ставала от потребностей в части возможности изготовления современных высоконаполненных составов топлив, а также необходимой автоматизации производства.

Ниже приводится характеристика основных технологиче­ ских процессов и оборудования современного производства «варки».

В приложении 2 приведены результаты исследований по интенсификации процесса пластификации.

Высокоэффективные малогабаритные смесители для эмуль­ гирования, суспензирования компонентов и смешения пороховой массы

При выборе наиболее эффективного оборудования в плане НИОКР в первую очередь решалась задача ускорения и углуб­ ления основного процесса — пластификации. При этом исхо­ дили из необходимости ускорения каждой из составляющих стадий этого процесса: смачивания, капиллярной пропитки (сорбции) и диффузии (включая набухание). Исследования ре-

128

альных производственных процессов показали, что существую­ щие способы подготовки компонентов не могут быть исполь­ зованы для поставленных целей, так как не обеспечивают не­ обходимой степени диспергирования эмульсий и суспензий, не ускоряют ни капиллярной пропитки, ни диффузии. Это очевидно, поскольку используемые мешатели с низкой часто­ той вращения мешалок обеспечивают лишь малоинтенсивные сдвиговые деформации в водной среде, не способные генери­ ровать сколь-нибудь заметный кавитационный режим.

При разработке новой аппаратуры были положены в осно­ ву несколько рабочих гипотез ускорения той или иной стадии процесса пластификации (см. приложение 2):

—для получения тонкодисперсных эмульсий и суспензий необходимы аппараты, обеспечивающие высокий уровень сдвиговых скоростей в водной среде;

—ускорение капиллярной пропитки может быть достигну­ то при перемешивании компонентов с обеспечением кавита­ ционного режима, создающего при схлопывании пузырьков эффект «заталкивания» капель пластификаторов в капилляры;

—ускорение диффузий молекул пластификатора в межмакромолекулярном объеме НЦ, особенно в ее кристалличе­ ских (упорядоченных) участках, может быть достигнуто за счет излучения волновой энергии, резонансной по частоте межмакромолекулярным связям в полимере. Применительно к НЦ та­ кими связями, определяющими, в основном, энергию когезии

вкристаллических участках, являются водородные связи, имеющие частоту колебаний около 1012 Гц.

Впроцессе исследований были испытаны аппараты четы­ рех различных типов:

—гидродинамические роторного типа (ГАРТ) с высокой энергией смешения и кавитационным эффектом;

—электромагнитные вихревые смесители (ЭВС) с пере­ менным электромагнитным полем, высокими механической энергией смешения и уровнем кавитации;

—ультразвуковые генераторы;

—высокочастотные излучатели (СВЧ-генераторы). Гидродинамические и электромагнитные аппараты прошли

широкие производственные испытания и допущены к про­ мышленному использованию. На рис. 51 показана принципи­ альная схема рабочих органов обоих типов аппаратов.

Основным узлом электромагнитного вихревого смесителя является индуктор вращающегося магнитного поля (ИВМП),

129