Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СУШКИ ЖЕСТКИХ СГОРАЮЩИХ КАРТУЗОВ

Изобретение относится к области производства полимерных композиционных энергетических материалов. В научно-технической литературе имеется обширная информация о способах сушки высоковлажных материалов, в том числе энергетических, методами конвективной, кондуктивной, радиационно-конвективной, сублимационной сушки и в электромагнитном поле [1, 2, 3]. Нитратцеллюлозные пороха сушат контактным способом на столовых сушилках в плотно-продуваемом слое при температуре воздуха не более 75°C с периодическим охлаждением до температуры 25-30°C и переворачиванием в середине сушки.

Известен также способ сушки энергетических материалов в 12-камерном аппарате АС-12 в потоке нагретого воздуха (конвективный тип сушки), подаваемого в камеры вентиляторами высокого давления [3]. Температура сушки в первых двух зонах 93±5°C, в третьей зоне 73±5°C, в четвертой зоне 70±5°C, в пятой зоне охлаждения 50-60°C. Напор воздуха зависит от плотности материала и составляет 1,57-4,9 кПа.

Предлагается использовать также двухступенчатую пневматическую сушилку с вертикально расположенными трубопроводами. Внутри каждой трубы установлены завихрители, перемешивающие воздушные потоки. Температура воздуха на входе 100±5°C. Скорость витания частиц от 3,2 до 5,9 м/с, продолжительность сушки 1,0-1,15 ч [3]. Недостатком способов является режим фонтанирующей сушки, который не приемлем для изделий крупных размеров.

Конвективный способ применяется в лесопильной и деревоперерабатывающей промышленности при сушке древесины [4, 5], когда в камерной сушилке вентилятором прогоняется нагретый в калорифере воздух через штабель пиломатериалов по замкнутому контуру циркуляции или тепло подводят локально, перемещая источники тепла в направлении торцов к зонам с наибольшей влажностью.

Недостатком способов является конвекция воздуха на поверхности материалов, что удлиняет время сушки.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ сушки в аппарате камерного типа с конвективным теплообменом, который представляет сушильный шкаф полочного типа с тремя секциями, в которых установлены перфорированные полки с диаметром отверстий 25 мм. Снизу в каждую секцию через общий патрубок при давлении 9,8-19,6 кПа (0,1-0,2 атм) подается горячий воздух поз. 1, который через верхнее выходное отверстие отсасывается. Заготовки изделия поз. 2 или элементы с влажностью 50-60% устанавливаются на полки сушильного шкафа на торцы в вертикальном положении и высушиваются в течение 3-8 часов до постоянной массы при температуре не более 85°C [6].

Недостатком прототипа является длительность процесса сушки в результате общей подачи воздуха и обтекания внешней поверхности заготовки изделия, как показано на фиг. 1, также отсутствует нижний предел температуры горячего воздуха, в результате чего время сушки может увеличиваться больше 8 часов до достижения постоянного веса заготовки изделия.

Целью изобретения является сокращение продолжительности процесса сушки.

Цель достигается за счет того, что способ сушки жестких сгорающих картузов, включающий подачу воздуха во внутреннюю полость заготовки, отличается тем, что воздух подается локально в нижний патрубок технологической оснастки для каждой заготовки изделия под давлением 98,1-196,2 кПа (1,0-2,0 атм) с температурой 70-80°C, рассеивается отражателем поз. 3, поступает во внутреннюю полость заготовки изделия поз. 2, которая удерживается на основании поз. 4 с помощью оснастки, представляющей капроновую сетку поз. 5, закрепленную на фланце поз. 6, проходит через материал заготовки, время сушки составляет 20-30 мин, затем отключают подачу нагретого воздуха и продувают холодным воздухом в течение 5-10 мин с температурой не выше 25°C при давлении 98,1-196,2 кПа (1,0-2,0 атм). Схема движения воздуха по предлагаемому способу представлена на фиг. 2 поз. 1.

Увеличение температуры воздуха более 80°C приводит к расплавлению низкоплавкого компонента жестких сгорающих картузов, вследствие чего происходит закупоривание пористого материала жестких сгорающих картузов (ЖСК) расплавом и затрудняется прохождение горячего воздуха через материал. Снижение температуры воздуха менее 70°C увеличивает время сушки более 30 мин.

Горячий воздух подается под давлением 98,1-196,2 кПа (1,0-2,0 атм). Снижение давления менее 98,1 кПа (1,0 атм) приводит к увеличению времени сушки заготовки ЖСК вследствие снижения скорости прохождения нагретого воздуха через материал ЖСК вплоть до полного исключения его фильтрации. Увеличение давления горячего воздуха более 196,2 кПа (2,0 атм) приводит к внедрению материала ЖСК в капроновую сетку, при этом затрудняется съем высушенной заготовки из оснастки.

Капроновая сетка удерживает заготовку изделия и обеспечивает плотное прилегание к основанию (поз. 4 фиг. 2). Без использования сетки нарушается герметизация между основанием и заготовкой изделия, фильтрация потоком воздуха нарушается, при этом время сушки будет увеличиваться. Также для равномерного распределения давления воздуха и равномерного его прохождения по всей поверхности материала ЖСК установлен отражатель воздуха (поз. 3 фиг. 2). При отсутствии отражателя нагретый воздух устремляется под давлением вверх и деформирует заготовку изделия (ЖСК) с нарушением герметизации.

Подача холодного воздуха необходима для обеспечения безопасного извлечения высушенной заготовки. Так, при температуре холодного воздуха выше 25°C увеличивается время охлаждения, т.е оснастка будет дольше остывать. Снижение давления воздуха менее 98,1 кПа (1,0 атм) приводит к увеличению времени охлаждения оснастки вследствие снижения скорости прохождения нагретого воздуха через материал ЖСК. Увеличение давления холодного воздуха более 196,2 кПа (2,0 атм) приводит к внедрению материала ЖСК в капроновую сетку, при этом затрудняется съем высушенной заготовки из оснастки.

Практическая осуществимость предлагаемого изобретения и достигаемый технический результат подтверждается примерами конкретного получения ЖСК, представленными в таблице.

Из приведенных данных видно, что наличие отражателя позволяет увеличить давление подаваемого воздуха без нарушения формы заготовки изделия и сократить время сушки в 24 раза (с 480-640 мин до 20-30 мин) по сравнению с прототипом (примеры 1-3) при обеспечении аналогичных показателей влажности готового изделия.

При проведении сушки за пределами граничных условий (примеры 4 и 5) наблюдается деформация заготовок изделий или увеличивается длительность процесса.

Источники информации

1. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

2. Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов. Т2. Производство порохов. - М.: Казань, 1995. - С. 230-241.

3. Сопин В.Ф., Енейкина ТА., Староверов А.А., Хацринов А.И. Оборудование производства сферических порохов. - Казань: КГТУ.- С. 118-135.

4. Патент РФ №94028976 (F26B 3/18). Способ сушки древесины / А.А. Филонов, В.В. Воронин.

5. Патент РФ №2206840 (F26B 3/02). Способ камерной сушки влагосодержащих материалов / В.П. Галкин, B.C. Серый, Т.В. Галкина.

6. Инструкция №88 по охране труда «ФКП ГосНИИХП» от 10 мая 2012 г.