Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННЫЙ КОНТЕЙНЕР С ПОДВИЖНЫМИ СТЕНКАМИ ДЛЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ТРУДНОСЫПУЧИХ ПОЖАРО-ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОРОШКОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЗАРЯДОВ ИЗ СМЕСЕВОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к области разработки конструкции технологического аппарата для современных топливных композиций на активном полиэфируретановом связующем, содержащих высокодисперсные и мелкодисперсные трудносыпучие порошкообразные окислители и ВВ. К ним относится сухой модифицированный перхлорат аммония (СМ ПХА) марок К-50-2, К-50-4 и РА-7, а также октоген марок «К» и «С».

Вышеназванные порошки относятся к «связным» дисперсным материалам. «Связные» дисперсные материалы имеют высокие углы естественного откоса и требуют значительных начальных сопротивлений сдвигу, они склонны к комкованию, слеживанию, обладают повышенной аутогезией и адгезией к стенкам аппаратов. Выгрузка таких материалов из контейнеров и бункеров свободной ссыпкой осложнена из-за взаимодействия мелкодисперсных частиц между собой, со стенками аппарата и образованием сводов над выгрузочным отверстием. Если площадь выходного отверстия меньше предельного значения, после открытия выходного отверстия высыпается только часть материала, находящегося ниже свода, и далее истечение прекращается.

Статические своды могут возникнуть при заполнении емкости сыпучим материалом. Кроме того, своды могут образовываться и в процессе истечения материала. Если давление массы материала превышает силы сцепления частиц, свод разрушается и начинается движение. Частота возникновения сводов зависит от геометрических параметров емкости, свойств и состояния материала (дисперсности, формы частиц и их влажности, плотности, сил сцепления и др.).

Установлено, что минимальный (предельный) размер сводообразующего отверстия воронки бункера в первую очередь зависит от начального сопротивления сдвигу (τ₀) дозируемого материала, определяемого, по формуле:

где h₀ - предельная высота вертикально стоящего столба исследуемого порошка без поддерживающей стенки (определяется экспериментально на приборе);

ρ - насыпной вес испытуемого порошка, кг/см³.

Минимальный (предельный) диаметр выходного отверстия контейнера для свободного истечения материала находится по формуле:

где d - диаметр отверстия, м;

τ₀ - начальное сопротивление материала сдвигу, кг/м²;

α - угол естественного откоса материала, град.;

ρ - насыпной вес материала, кг/м³.

Диаметр входного отверстия контейнера для вышеуказанных продуктов по расчетным и экспериментальным данным должен быть не менее 200-250 мм. Угол наклона образующей конической части контейнера не менее 60-70°, на контейнере должен быть установлен вибратор, предотвращающий образование свода в нижней части бункера и способствующий полному опорожнению контейнера.

Создать контейнер с вышеуказанными параметрами для трудносыпучих порошков оказалось невозможно из-за отсутствия в промышленности диафрагменных затворов с d_y=200 мм и более.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран действующий в производстве цилиндроконический бункер объемом 100 л с пневматическим диафрагменным затвором ⊘80 мм.

Бункер, представленный на фиг.1, состоит из цилиндроконического корпуса 1, который установлен на подставку 2 и крепится к ней при помощи болтов. Корпус сверху закрыт крышкой 3, которая затянута откидными болтами. На крышке предусмотрен загрузочный люк 4 с откидывающейся крышкой. На крышке бункера имеется проушина для захвата его грузоподъемными приспособлениями. На корпусе бункера предусмотрена бобышка для заземления аппарата.

На конической части корпуса бункера закреплен диафрагменный пневмозатвор ⊘80 мм 5, предназначенный для дистанционного опорожнения бункера.

На боковой поверхности конической части корпуса установлен вибратор 6 для побуждения продукта при его выгрузке.

Недостатком такой конструкции, используемой для загрузки вышеуказанных трудносыпучих порошков в объемный смеситель топливной массы, является отсутствие свободной ссыпки продукта даже с вибропобуждением. Ссыпка продукта происходит только при создании разрежения в самом смесителе, что не исключает попадания активных веществ в адсорберы системы защиты вакуумных насосов смесителя.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка вибрационного контейнера с подвижными стенками для высокодисперсных трудносыпучих пожаро-взрывоопасных порошков, позволяющего обеспечивать равномерную свободную ссыпку их при атмосферном давлении в смесителе топливной массы, исключающего зависание продукта в контейнере, образование застойных зон и возможности воспламенения и взрыва от трения при извлечении (для замены) адсорбентов из фильтров системы защиты вакуумных насосов смесителя.

Указанная техническая задача была решена в результате разработки принципиально нового вибрационного контейнера с подвижными стенками объемом 150 л для загрузки свободной ссыпкой порций октогена и сухого модифицированного перхлората аммония (СМ ПХА) в объемный смеситель.

В отличие от существующего в производстве бункера (принятого за прототип) объемом 100 л, используемого для объемного смесителя, с выгрузочным отверстием ⊘80 мм, где ссыпка порошков без создания разрежения в смесителе не происходила, новый контейнер вибрационный имеет следующее устройство, представленное на фиг.2.

Корпус 9 контейнера (фиг.2) состоит из цилиндрической верхней части диаметром 600 мм и конической нижней части с выгрузочным отверстием диаметром 80 мм. Для обеспечения эффективной выгрузки трудносыпучих материалов за счет вибропобуждения корпус контейнера имеет две противоположно расположенные вертикальные прорези, см. вид А фиг.2. На цилиндрической части корпуса прорези выполнены на ³/₄ высоты, а коническая часть разрезана полностью на всю длину образующей. Ширина прорези 15 мм. Вдоль прорези через равные интервалы приварены шпильки 10 с наружных сторон цилиндрической и конической части корпуса. Прорези закрываются гибкими эластичными уплотнительными полосами (мембранами) 7 (из электропроводной листовой резины), которые прижимаются пластинами 21, 22, 24. Пластины устанавливаются на шпильки 10 и закрепляются прорезными гайками 11, и фиксируется это соединение шплинтами 13 с шайбами 12.

Резиновые полосы (мембраны) 7 в нижней части конуса загибаются на поверхность фланца и закрепляются с помощью прижимов 3 и болтов 38 с шайбами 39, и фиксируются проволокой 30. В прорези разрезного фланца корпуса шириной 15 мм вклеиваются вкладыши 2.

Для интенсификации ссыпки продукта и разрушения его свода на обеих частях разрезного конуса в бункере установлены на площадках 5 и закрепленные болтами 8 два пневмовибратора 6, которые расположены в одной плоскости, но на разном расстоянии (уровне) от отверстия истечения продукта из бункера (контейнера).

Установка пневмовибраторов выполнена под углом 45 градусов к оси корпуса. Угол наклона образующей конуса контейнера принят 60 градусов.

На цилиндрической части корпуса под фланцем приварены три проушины 15 для подъема контейнера, а также приварены вилки 37 для крепления к ним откидных болтов 33, которые в свою очередь крепятся к вилкам 37 с помощью осей 36. Оси фиксируются шайбами 34 и шплинтами 35.

На корпусе контейнера предусмотрена бобышка 23 для заземления контейнера и четыре опорные плиты 25 для крепления подставки 4.

Крышка контейнера 20 крепится на корпусе откидными болтами 33 и гайками-барашками 31 с шайбами 32. Гайки-барашки контрятся проволокой 30 попарно. В проточке крышки приклеена резиновая прокладка 14. На крышке имеется загрузочный люк 17, который закрывается крышкой 18. Крышка люка 18 - откидная, крепится осью 16 к обечайке люка и фиксируется с помощью откидного болта 33. Крышка люка имеет в нижней плоскости проточку, в которой вклеена резиновая прокладка 19.

Контейнер установлен на подставке 4, представляющей собой кольцо 40 в опорной части с приваренными к нему платиками. Платики предназначены для крепления контейнера при работе и транспортировке. На кольце подставки приварены четыре опоры, заканчивающиеся пластинами, на которые опирается корпус 9 и фиксируется с помощью болтов 26, гаек 27, шайб 28 и шплинтов 29.

В нижней части корпуса контейнера 9 к фланцу выгрузочного отверстия крепится диафрагменный затвор Д_у=80 мм 1, предназначенный для дистанционного опорожнения контейнера (конструкция затвора с выходным отверстием ⊘ 80 мм существующая).

С использованием описанного нового технического решения были изготовлены из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т вибрационные контейнеры с подвижными стенками и испытаны с положительными результатами на инертных и натурных составах при изготовлении СТРТ.

Выгрузка-ссыпка вышеуказанных трудносыпучих порошков (СМ ПХА и октогена) в объемный смеситель массы происходила при постоянно работающих двух вибраторах при подаче в них сжатого воздуха давлением 0,5 МПа в течение 15-20 минут. Процесс выгрузки-ссыпки СМ ПХА и октогена производился из индивидуальных контейнеров для каждого продукта в дистанционном режиме.

Продукт из контейнеров выгружался равномерно и полностью, застойных зон продукта не обнаружено, налипание продукта на полированных стенках практически нет, резиновые мембраны на прорезях контейнера сохранны и герметично уплотнены.