Анализатор температуры затвердевания взрывчатых веществ

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для определения качества тротила с точки зрения суммарного содержания в нем влаги или посторонних примесей путем определения температуры затвердевания.

В производствах по сушке и очистке тротила температуру затвердевания тротила определяют посредством ручного анализа. Способ определения температуры затвердевания изложен в ГОСТе 9405-60 "Взрывчатые вещества. Методы аналитических испытаний".

Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать отбор проб из безнапорного продуктопровода и проведение анализа и может быть использовано при дистанционном управлении мастерскими очистки и сушки тротила со щита, расположенного вне производственного помещения в безопасном месте. Устройство может быть использовано и в других производствах для подобных анализов.

На рис. 1 представлена принципиальная схема автоматического прибора для определения температуры затвердевания тротила путем периодической записи характерного участка кривой охлаждения.

Прибор состоит из следующих основных узлов: щита управления I и определителя температуры затвердевания II, соединенных кабелем и пневматическими трубками.

На щите управления расположены следующие приборы: регистратор температуры - 19, программирующее устройство - 22, редукторы давления сжатого воздуха с манометрами - 20 и фильтр - 21.

Определитель температуры затвердевания состоит из пробоотборного устройства, включающего в себя измерительную камеру, блока инжекторов, привода мешалки.

Пробоотборное устройство состоит из хромоникелевых сосудов - 4 и - 2, соединенных хромоникелевыми трубками между собой, с полостью продуктопровода - 1 и через ловушки - 8 с блоком инжекторов - 17, оба сосуда с трубками помещены в рубашку - 6. Сосуд - 4 является измерительной камерой, в которую помещается датчик температуры - 5, снабженный на конце спиральной мешалкой - 3 для перемешивания пробы.

Введение датчика в сосуд - 4 выполнено через фторпластовую пробку.

Блок инжекторов - 17 включает в себя два инжектора - 15, трехходовой кран - 18 для сообщения вакуумирующих полостей инжекторов с тягомером - 16, переменный дроссель - 11.

Привод мешалки состоит из платы - 13, на которой смонтированы хромоникелевый цилиндр - 14 с полиэтиленовым поршнем, и генератора пневмоколебаний из 4-х блоков системы УСЭППА (2 реле РЗН-10 и 2 переменных дросселя ДП-1 - 9), который сообщает попеременно полости цилиндра то с атмосферой, то с полостью трубопровода со сжатым воздухом.

Шток поршня через гибкую муфту - 12 приводит в возвратно-поступательное движение датчик температуры, являющийся одновременно мешалкой.

Датчик температуры - 5 состоит из хромоникелевой трубки, притертой к фторпластовой пробке, в нижней части соединяющихся с эбонитовой трубкой. Эбонитовая трубка несет на конце хромоникелевый чехол с микротермосопротивлением МТ-54 М и спиральную мешалку (фото 1). Конструкция прибора представлена на рис. 4, 5.

Работа прибора состоит в последовательном выполнении следующих операций:

1. Набор пробы.

2. Охлаждение пробы с одновременным ее перемешиванием.

3. Измерение и регистрация температуры затвердевания.

4. Разогрев пробы.

5. Сброс пробы.

Набор пробы производится следующим образом: пневмоконтакт 3₂ программного устройства - 22 включает подачу воздуха в левый по схеме инжектор - 15, который создает разряжение в сосуде - 4 и сосуде - 2.

Анализируемый продукт (тротил) поднимается в оба сосуда.

В сосуде - 2 уровень продукта ниже, чем в сосуде - 4, т.к. сосуд 2 через дроссель 11 и правый инжектор - 15 соединен с атмосферой. Давление воздуха на левый инжектор - 15 подбирается с помощью редуктора таким, чтобы продукт поднялся выше заборной трубки сосуда - 4 при минимальном уровне в трубопроводе. При подаче воздуха одного и того же давления инжектор создает постоянное разряжение.

По мере уменьшения разряжения в сосуде - 2 продукт из него выливается в продуктопровод - 1. При отключении подачи воздуха на инжектор - 15 продукт из сосуда - 4 сливается через заборную трубку до уровня ее врезки в сосуд - 4.

В сосуде - 4 оказывается проба продукта.

При прекращении подачи воздуха золотником 3₄ на регулирующие клапаны - 7 клапан "ВО" закрывается, клапан "ВЗ" открывается, начинается охлаждение пробы.

Охлаждение ускоряется подачей воздуха в рубашку 6 золотником 3₅.

При подаче воздуха золотником 3₁, на привод мешалки, последний приводит в возвратно-поступательное движение датчик температуры - 5 с мешалкой, который перемешивает пробу, что способствует равномерному охлаждению пробы и хорошей теплопередаче к датчику температуры.

За счет кристаллизации продукта температура пробы после участка переохлаждения достигает температуры затвердевания и некоторое время не изменяется.

В этот момент контактом К₂ включается обмотка реверсивного двигателя прибора - 19 и регистратор температуры записывает температуру затвердевания анализируемого продукта.

Далее контакт К₂ разрывается, золотник 3₄ подает воздух на клапаны - 7, в рубашку - 6 поступает пар, проба разогревается и расплавляется. Золотник 3₃ подает воздух в правый инжектор - 15, создающий разряжение в сосуде - 2, не достаточное для поднятия пробы из продуктопровода - 1, но достаточное, чтобы эвакуировать пробу из сосуда - 4 в сосуд - 2 и далее в трубопровод - 1.

При опорожнении сосуда - 4 в сосуде - 2 создается атмосферное давление ввиду сообщения полости сосуда - 4 с атмосферой через левый инжектор - 15. Сброс пробы закончен. Величина разряжения в сосуде - 2 регулируется редуктором на щите управления.

Контроль за рязряжением при заборе и сбросе пробы ведется с помощью тягомера - 16, который может быть подключен к инжекторам при помощи трехходового крана - 18.

Ловушки 8 ликвидируют опасность попадания продукта в инжекторы в случае нарушения технических требований и условий эксплуатации прибора. Далее начинается забор пробы и цикл повторяется.

Все операции прибора программируются по времени. С целью обеспечения минимального цикла по времени при различных производственных условиях можно выполнить различные циклы прибора. Один из них изображен на рис. 2.

Контактом К₁ программное устройство при выключении прибора останавливается всегда после окончания операции сброса.

На рис. 3 представлен вид кривой охлаждения. Чертой подчеркнут участок, записываемый регистратором температуры и соответствующий температуре затвердевания.

Генератор пневмоколебаний работает следующим образом: при подаче воздуха в полость "а" верхнего реле - 10 его мембранный блок опускается вниз и воздух подается в верхнюю полость цилиндра - 14; в полость "с" нижнего реле - 10 и через верхний дроссель в камеру "с" верхнего реле.

При этом мембранный блок нижнего реле переместится вверх, закроет сопло полости "а" и соединит нижнюю полость цилиндра через камеру "d" с атмосферой. Камеры "b" одного и второго реле соединены с атмосферой.

Когда усилие на мембранный блок в камере "с" за счет перетекания воздуха станет больше усилия в камере "а" (площадь мембраны в камере "с" больше, чем в камере "а"), мембранный блок верхнего реле - 10 перейдет в верхнее положение.

Верхняя полость цилиндра - 14 будет соединена с атмосферой через камеру "d" верхнего реле. Полость "с" нижнего реле тоже соединяется с атмосферой, мембранный блок нижнего реле - 10 перекидывается вниз за счет давления в камере "а" нижнего реле и в нижнюю полость цилиндра - 14 подается сжатый воздух. Если ранее поршень переместился вниз, то теперь он перемещается вверх.

По мере перетекания воздуха из камеры "с" в атмосферу через дроссели - 9 давление в ней падает, и мембранный блок верхнего реле перемещается вниз. Цикл и генератора повторяется. Соотношение степени открытия дросселей - 9 позволяет регулировать время наполнения и опорожнения камеры "с" и тем самым соотношение времени подачи воздуха в верхнюю и нижнюю полости цилиндра. Степенью открытия дросселей регулируется частота генератора.

Применение подобного пневмогенератора позволило создать взрывобезопасный пневматический привод с частотой от 60 до 160 колебаний в минуту при ходе 25 мм. Применение подобного генератора на блоках УСЭППа позволило упростить конструкцию привода мешалки и обеспечить надежную и длительную его работу, так в этой конструкции пневмогенератора нет трущихся частей и его долговечность лимитируется лишь способностью мембран длительно совершать колебания, ход которых в блоках УСЭППа крайне незначителен.

На фото 1, 2, 3, 4 видно конструктивное выполнение прибора в целом и его основных элементов. Размеры пробы продукта: ⌀ 22 мм, h=65 мм. Такой размер пробы обеспечивает значительный горизонтальный участок на кривой охлаждения. Длительные испытания в лабораторных и производственных условиях показали работоспособность и надежность прибора. Результаты испытаний отражены в актах.

Применение прибора в тротиловом производстве позволит освободить людей от однообразного труда, позволит осуществить дистанционное управление и обеспечит получение объективных данных о процессе.

Применение в приборе специального термистора в комплекте с искробезопасным мостом постоянного тока типа ЭМП-109 ИМЗ обеспечивает взрывобезопасность и измерение температуры в узком диапазоне с высокой точностью. Погрешность прибора при измерении температуры не превосходит ±0,02°С.