Приготовление составов

Смешивание пиротехнических составов является одной из самых важных операций. Состав должен быть однородным. Пробы составов, взятые из разных мест в чаше смесителя, не должны отличаться по химическому составу Друг от друга и должны соответствовать заданному рецепту.

Трудность состоит в том, что содержание некоторых компонентов в составах не превышает 2%. Часть компонентов вводится в составы в виде лаков различной концентрации. Кроме того, за последние годы нашли широкое применение жидкие высокомолекулярные связующие типа эпоксидных смол, полиэфиров и каучуков. В некоторых случаях процесс приготовления составов осуществляется при разрежении с одновременным подогревом до 60—70° С смешиваемой массы. Многие составы имеют значительную чувствительность к трению.

Все это вместе взятое сделало необходимым поиск новь/х конструктивных решений при разработке смесителей.

При конструировании смесителей необходимо было принимать во внимание также ограничения по загрузке пиротехническим составом бронекабин смешения.

Применяемые в настоящее время смесители с вертикальным расположением нескольких рабочих органов в отличие от однолопастных смесителей старых конструкций.(с горизонтальным расположением лопасти) имеют следующие преимущества:

а) сальниковые устройства и подшипники у таких смесителей вынесены из зоны контактирования с составом;

б) значительно облегчается очистка рабочих органов смесителей от налипшего состава;

в) упрощается выгрузка приготовленного состава из чаши смесителя (посредством дистанционного открытия люка в дне чаши);

г) появляется возможность в одном и том же аппарате осуществлять приготовление разного количества состава.

Наилучшими оказались смесители, принцип действия которых основан на планерном движении лопастей по пересекающимся траекториям с соотношением угловых скоростей 1: 2. Созданы и успешно эксплуатируются в ряде производств 2-, 3-, 4-лопаст-ные смесители с емкостью чаши от 0, 75 до 600 л. Большое количество лопастей повышает интенсивность смешивания. Наибольшее распространение получили двухлопастные смесители. Кинематическая схема такого смесителя представлена на рис. 22.4, а расположение его лопастей в плане показано на рис. 22.5. При работе смесителей их чаши плотно прижимаются к упорному колпаку для исключения пыления.

Размеры чаши и деталей смесителя (рис. 22.5) определяются с использованием формул:

D=3, 2R+3, 3б+0, 66b;

0, 02=Д—2(б+R)

где D — диаметр чаши в мм;

R — радиус окружности, описываемой лопастью;

б — зазор между лопастью и стенкой чаши

b — толщина лопасти.

Так как в некоторых литературных источниках [51] содержатся неправильные сведения о соотношении скоростей движения лопастей в такого рода смесителях, обращаем внимание читателя на тот факт, что вращение лопастей по пересекающимся траекториям (см. рис. 22.5) возможно только при соотношениях угловых скоростей их движения 1: 1 или 1: 2.

Зазоры между лопастями и стенками чаши смесителя, оказывающие немалое влияние на потребляемую при смешивании мощность, принимают равными 1—5 мм (в зависимости от размеров смесителя).

Чтобы исключить выбрасывание компонентов из зоны смешивания, угловую скорость движения лопастей относительно чаши принимают равной

Важно при расчете вновь конструируемого смесителя установить величину ДУ, которая будет потребляться при смешивании того или иного конкретного состава. Для смесителей с вертикальным расположением лопастей ее определяют по формуле

^N=K^N,

где К— коэффициент моделирования;

^N — мощность, потребляемая смесителем, принятым за эталон. Таким смесителем может быть любой лабораторный смеситель с емкостью чаши 1—2 л.

Коэффициент моделирования К зависит от величины зазора между лопастями и стенками чаши, угловой скорости движения лопастей, расстояния осей вращения лопастей от оси чаши, ширины лопастей и их числа, количества жидкой составляющей в составе и ее вязкости, а также количества состава.

Зависимость & N от количества состава в чаше смесителя определяетсяпоформуле

где Q — количество состава;

т - коэффициент, зависящий от среднего размера твердых частиц в смеси- K- =/(a lg V). W K= f(a l g y) Y — насыпной вес;

K=F(lga), где а—угол естественного откоса готового состава.

Рис. 22.4. Кинематическая схема двухлопастного смесителя:

/—станина; 2—вал; 3— колонна; 4, 13— лопасти; 5— чаша- 6, 8, II, 12, 13, 14. 15, 17, 18, 27, 31, 32, 34— зубчатые колеса, 7—корпус редуктора; 9— траверса; /О—сальник; 16— колпак упорный; 20— траверса подвижная; 21— шток; 22— штанга для конечных выключателей; 23— конечный выключатель; 24, 25—электромагниты; 26— электродвигатель: 28— гайка маточная; 29— муфта; 30—пружина; 33— редуктор червячный

Так как операция смешивания пиротехнических составов является пожаро и взрывобезопасной, смесители устанавливают в бронекабинах, двери которых оборудованы надежно действующими ручными запорами.

Экспериментально установлено, что при введении жидкой составляющей процесс смешивания резко замедляется и возрастает мощность AN. Провялка составов (предварительное удаление из них жидкой составляющей до содержания ее 1, 2—1, 3%) в большинстве случаев осуществляется непосредственно в смесителях с открытыми люками в упорном колпаке при подаче в смеситель подогретого до 60—70°С воздуха.

Рис. 22.5. Размеры чаши смесителя.

Составы, не содержащие жидкой составляющей, смешивают в безлопастных смесителях типа эксцентрически вращающейся бочки.

При эксплуатации смесителей должны соблюдаться следующие меры предосторожности:

1. Процесс смешивания. Расположение лопастей в двух-НИЯ И выгрузки состава лопастном смесителе и их основные раз-из смесителя производят меры при закрытой двери кабины.

2. Управление работой смесителей осуществляется дистанционно.

3. В кабине поддерживается чистота.

4. Оборудование после каждого цикла омешивания очищается от остатков состава и от возможной запыленности компонентами.

Грануляция составов. Эта операция заключается в протирании составов через металлическую сетку с размером ячеек 0, 9—1, 8 мм и может быть механизирована. В процессе грануляции составу придается сыпучесть и более равномерная зернистость, при которой возможна его объемная дозировка перед прессованием. Применяются различные типы грануляторов, отличающихся друг от друга размерами и конструкцией протирающих устройств.

Грануляторы, так же как и смесители, устанавливают в бронекабинах, при их эксплуатации соблюдаются те же меры предосторожности, которые были перечислены выше в отношении смесителей.

Целесообразно операцию смешивания и последующего гранулирования состава осуществлять в одном агрегате. Однако пока такого рода агрегаты широкого распространения не получили.

Сушка составов. Она осуществляется в обособленных, обвалованных помещениях на стеллажах и в сушильных шкафах. Так как сушке обычно подвергаются значительные количества составов, сушилки одновременно выполняют и роль хранилищ составов перед дальнейшим их использованием.

Сушка проводится на протяжении нескольких часов при 30— 45° С. При сушке из состава испаряется растворитель, введенный в него при заливке лаковой составляющей в 'процессе смешивания.

Остаточное содержание растворителей и влаги в составах не должно превышать 0, 65% (определяется путем анализа проб).

Пиротехнические составы, содержащие лолимеризирующиеся связующие.(каучуки, эпоксидные смолы и т. д.), выдерживаются до 24 ч.при 75—80° С в специальных камерах для полимеризации. В настоящее время ведутся работы то интенсификации процесса сушки составов путем применения вакуума и сушки в «кипящем» слое.

В тех случаях, когда при сушке составов на их поверхности образуется корочка, разрушают ее в изолированном от сушилки помещении, как.правило, вручную (за защитным стальным щитом).