Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.

В литературе [1] известны способы сушки различных материалов, в том числе сыпучих в кипящем фонтанирующем режимах. Однако известные способы сушки неприемлемы для сушки СФП из-за большой чувствительности к температурным воздействиям.

В качестве прототипа [2] авторами выбран способ получения СФП, по которому в порох после отжима от воды вводится графитовая суспензия с последующей подачей пороха с графитом в пневмотранспортную линию под давлением сжатого воздуха, где в процессе движения СФП с графитом в потоке нагретого воздуха в режиме кипения при температуре 80…95°C происходит сушка и графитовка пороха.

Недостатком данного способа является то, что в процессе движения пороха в пневмотранспорте происходит незначительное удаление поверхностной влаги. При этом поверхностная и внутренняя влага удаляются в процессе основной сушки сферического пороха в сушилке. Технологический цикл сушки СФП составляет ~2,5…3,5 часа.

Целью изобретения является сокращение цикла сушки сферического пороха, обеспечение безопасности и автоматизации технологического процесса сушки.

Поставленная цель достигается тем, что сферический порох с графитом и влажностью 18…22 мас.% через циклон-осадитель подают в непрерывно-действующую сушилку, представляющую собой 12 цилиндрических вращающихся камер диаметром 600 мм и объемом 0,372 м³, снабженных вышибными поверхностями площадью 30% от цилиндрической части камеры, при непрерывной загрузке в каждую камеру 20…40 кг пороха в пересчете на сухой вес, сушку пороха проводят в режиме кипения при создании напора горячего воздуха в каждой камере сушилки 300…500 мм рт.ст. за счет установленных в нижней части камер сушилки сеток, каждая камера сушилки в процессе сушки проходит пять температурных зон: 1 и 2 зоны - температура нагретого воздуха - 93±5°C; 3 и 4 зоны - температура нагретого воздуха - 70±5°C; 5 зона охлаждения - температура нагретого воздуха - 50…60°C. Общий цикл сушки 1,0…2,5 часа, производительность сушилки 200…300 кг/час, при влажности сухого пороха 0,3…0,9 мас.% высушенный порох выгружают в приемный бункер и пневмотранспортом через циклон-осадитель направляют на сухую сортировку.

Технологическая схема сушилки показана на чертеже. Сушилка состоит из следующих основных узлов: станина поз.1, стол-основание поз.2, камера рабочая поз.3, тарелка поз.4, корона загрузочная поз.5, ось центральная поз.6, распределитель теплоагента поз.7, зонт вытяжной поз.8, крышка нижняя поз.9. Станина служит для установки аппарата на фундаменте: внутри станины собран червячный редуктор для обеспечения вращения стола-основания.

Стол-основание служит для обеспечения непрерывного перемещения рабочих камер от места загрузки до места выгрузки с прохождением камер через все зоны подачи теплоагента.

Рабочие камеры служат для обеспечения сушки СФП до заданной влажности с помощью горячего теплоагента.

Корона загрузочная является переходным звеном между камерами рабочими и вытяжным зонтом, через который отработанный теплоагент транспортируется на очистку.

Центральная ось служит основой для монтажа узлов аппарата и опорных подшипников. На центральной оси на шпонках смонтированы распределитель теплоагента, крепится с помощью гаек прижим распределителя и центрируется плавающее основание зонта вытяжного.

Распределитель теплоагента состоит из 6 секций. Через пять секций осуществляется подача теплоагента с заданной температурой и воздуха в рабочие камеры. В шестую секцию подача теплоагента не производится, так как в соответствующей камере происходит выгрузка СФП и загрузка новой порции пороха, подлежащего сушке.

Разгрузочное устройство состоит из крышки нижней и системы рычагов, противовесов, роликов и замка, предназначенного для выгрузки СФП из рабочих камер.

Тарелка представляет собой металлическую плитку с 12 отверстиями, крепится на столе-основании поз.2 и служит связующим звеном передачи теплоагента между распределителем теплоагента поз.7 и воздуховодами поз.10.

Вытяжной зонт поз.8 ставится под загрузочной короной и опирается через регулировочные пружины на раму, предусматриваемую монтажным проектом, и служит для удаления отработанного теплоагента.

Работа сушилки происходит следующим образом: горячий воздух, подаваемый в распределитель, имеет заданную температуру, с которой он поступает в камеры сушилки. В каждую камеру после ее выгрузки вновь производится непрерывное поступление влажного СФП. Загрузка камеры определяется производительностью загрузочного пневмотранспорта и частотой вращения стола-основания с камерами. Все загрузочные камеры последовательно подвергаются воздействию горячего воздуха. При этом в каждой камере происходит кипение и фонтанирование слоя СФП и сушка. В последнюю камеру перед выгрузкой воздух поступает с пониженной температурой для охлаждения СФП. Затем цикл сушки пороха повторяется.

Сферический порох на сушку подается с влажностью 18…22 мас.%. Снижение влажности пороха менее 18 мас.% связано с дополнительными трудозатратами, а увеличение влажности СФП более 22 мас.% связано с трудностями транспортировки СФП в линии пневмотранспорта и увеличением длительности процесса сушки пороха.

Диаметр камер сушилки и объем выбраны из конструктивных особенностей сушилки.

Увеличение вышибной поверхности более 30 мас.% на камере сушилки приводит к ослаблению самой конструкции, а уменьшение вышибной поверхности менее 30 мас.% приводит к переходу скорости горения СФП в детонацию.

Теплоноситель подается в камеру сушилки под давлением 300…500 мм рт.ст. Уменьшение напора воздуха менее 300 мм рт.ст. не обеспечивает режима кипения и фонтанирования СФП на сетке, а увеличение напора воздуха более 500 мм рт.ст. приводит к уносу пороха из камеры сушилки.

Сушка пороха происходит в камерах непрерывно, проходя 5 зон температурных режимов. Шестая зона - зона выгрузки СФП, где теплоноситель в камеры не подается. В 1 и 2 зонах температура горячего воздуха составляет 93±5°С. Уменьшение температуры теплоносителя в 1 и 2 зонах менее 88°С приводит к увеличению длительности сушки пороха, а увеличение температуры более 98°С связано с опасностью ведения процесса сушки.

В 3 и 4 зонах температура горячего воздуха составляет 70±5°С Уменьшение температуры теплоносителя в 3 и 4 зонах менее 65°С приводит к увеличению длительности технологического процесса сушки, а увеличение температуры более 75°C связано с опасностью ведения технологического процесса.

В пятой зоне происходит охлаждение СФП. Снижение температуры теплоносителя менее 50°C приводит к увеличению длительности процесса сушки, а увеличение температуры более 60°C связано с опасностью выгрузки из 6 зоны в приемный бункер.

Общий цикл сушки СФП в зависимости от марки пороха составляет 1,0…2,5 часа. Уменьшение времени сушки менее 1,0 часа не обеспечивает заданную влажность СФП, а увеличение времени сушки более 2,5 часа приводит к пересушке пороха.

Производительность сушилки составляет 200…300 кг/час при влажности СФП 0,3…0,9 мас.%.

Снижение производительности сушилки менее 200 кг/час приводит к пересушке пороха, а увеличение производительности сушилки более 300 кг/час приводит к получению пороха с повышенной влажностью.

Технологические режимы и физико-химические характеристики СФП по разработанному авторами способу в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.

Из приведенных данных таблицы видно, что по разработанному авторами способу подаваемый на сушку СФП с влажностью 18…22 мас.% в непрерывном режиме в течение 1,0…2,5 часов высушивается до влажности 0,3…0,9 мас.%, обеспечивая при этом производительность 200…300 кг/час. Кроме того, технологический процесс сушки полностью автоматизирован и управление процессом сушки ведется дистанционно с пульта управления.

Литература

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 750 с.

2. «Способ получения сферического пороха», патент RU 2183604, C06B 21/00, опубл. 20.06.20002, 6 с.