Устройство зарядное мобильное комбинированное
Изобретение относится к зарядному устройству для введения взрывчатых веществ в канал шпура или скважины при подготовке взрывных работ на карьерах. Устройство содержит раму со смонтированным на ней бункером для загрузки эмульсии или аммиачной селитры (АС), соединенный с выходом из бункера наклонный шнековый транспортер, к выходу из питателя которого присоединен сменный статический смеситель. В смеситель из установленных на основании рамы емкостей с дизельным топливом (ДТ) и газогенерирующей добавкой (ГГД) с помощью присоединенных к ним насосов осуществляется подача соответственно ДТ или ГГД. Упрощается конструкция, повышается безопасность. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к технике, которая применяется при ведении буровзрывных работ и может быть использована при разработке полезных ископаемых открытым способом с использованием промышленных взрывчатых веществ (ВВ), конкретнее – к зарядному устройству для введения (заряжания) ВВ в канал шпура или скважины при подготовке взрывных работ на карьерах.
Известны (http://npgm.ru/product-catalog/machine-mixing-and-chargers.html) выпускаемые НИПИГОРМАШ большие смесительно-зарядные машины (СЗМ), которые могут использоваться только на больших карьерах со значительным объёмом потребления ВВ.
Известен (http://npgm.ru/product-catalog/machine-mixing-and-chargers/acatalogitems/17-ppg-16-a.html)? выпускаемый НИПИГОРМАШ, модуль ПП-1,6 – стационарный пункт приготовления неводоустойчивых ВВ (гранулитов, игданитов и ANFO). Конструктивные особенности модуля ПП-1,6 не позволяют транспортировать и смешивать вязкие жидкости (эмульсии).
Известна (RU, 2152587, С1, МПК F42D1/08, опубликовано 10.07.2000) передвижная установка для приготовления ВВ на местах применения, включающая приемный бункер для загрузки аммиачной селитры (АС), смеситель и емкость для жидкого горючего, установленную с возможностью подачи последнего в смеситель.
Основные недостатки известной установки:
- установка может быть использована для приготовления промышленных ВВ только на основе АС, отсутствует возможность производства водоустойчивых (эмульсионных) ВВ: приемный бункер предназначен для АС; жидкое горючее, твердая и (или) жидкая фаза составных компонентов ВВ из дополнительного бункера смешивается с АС из приемного бункера;
- существует вероятность защемления готовой взрывчатки между корпусом и подвижными лопатками/витками смесителя;
- громоздкость установки (громоздкое основание, наличие двух бункеров, горизонтальное расположение смесителя), в результате чего она используется непосредственно на месте применения ВВ.
Известна (RU, 121174, U1, МПК B01F13/00, C06B21/00, опубликовано 20.10.2012), принятая за прототип, универсальная смесительно-зарядная машина, включающая в себя комплекс оборудования, содержащий в том числе универсальный бункер для эмульсионной матрицы и АС, наклонный шнек.
Оборудование известной универсальной СЗМ дает возможность приготовления как гранулированного, так и эмульсионного ВВ, а также их смесей в разных соотношениях.
К недостаткам прототипа, препятствующим достижения нижеуказанного технического результата, относится:
- низкий уровень безопасности установки из-за существования вероятности защемления гранул АС, смоченных дизельным топливом (ДТ), или эмульсионного ВВ в шнековых транспортерах (между цилиндрическим корпусом шнека и пером (витком) шнека);
- громоздкость установки при наличии двух бункеров (бункер для АС и универсальный бункер для эмульсионной матрицы и АС) и трех последовательно соединенных шнеков (горизонтальный донный, смесительно-зарядный шнек, наклонный шнек), предполагающей монтирование ее оборудования на автотранспортной базе;
- наличие сложного оборудования для предположительно автоматизированного процесса переналадки СЗМ с одного типа ВВ на другой;
- трудоемкость промывки шнека от остатков ВВ путем прокачивания через него очищающей эмульсии.
Задача (техническая проблема), на решение которой направлено настоящее изобретение заключается в расширении технопарка СЗМ путем создания устройства зарядного мобильного комбинированного (УЗМК), используемого для зарядки как сухих, так и обводненных скважин.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения заключается в упрощении конструкции универсальной СЗМ, предназначенной для приготовления гранулированного и эмульсионного ВВ, и повышении ее безопасности (дополнительный технический результат).
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство зарядное мобильное комбинированное содержит раму со смонтированным на ней бункером для загрузки эмульсии или аммиачной селитры (АС); соединенный с выходом из бункера наклонный шнековый транспортер, к выходу из питателя которого присоединен сменный статический смеситель, в который из установленных на основании рамы емкостей с дизельным топливом (ДТ) и газогенерирующей добавкой (ГГД) с помощью присоединенных к ним насосов осуществляется подача, соответственно, ДТ или ГГД.
УЗМК предназначено для смешения в различных соотношениях двух невзрывчатых компонентов (АС и ДТ; эмульсия и газогенерирующая добавка (ГГД)) промышленных ВВ с возможностью приготовления как гранулированного, так и эмульсионного ВВ и, следовательно, осуществления последующей механизированной зарядки (транспортирование насосом или шнековым транспортером ВВ в скважину) как сухих так и обводнённых скважин.
При использовании пористой гранулированной АС можно использовать любое ДТ, при использовании гладкой гранулированной АС необходимо использовать смесь ДТ с маслом индустриальным (ИМ). Процентное соотношение ДТ и ИМ описывается в рецептурах ВВ.
Производство (смешивание и транспортировка) с помощью УЗМК двух типов (водоустойчивых эмульсионных и неводоустойчивых (гранулированных)) ВВ возможно не только за счет подбора определенных технических параметров конструктивных элементов (угол наклона стенок загрузочного бункера, шаг витка шнека, расстояние между витком шнека и корпусом шнека), но и за счет применения сменных смесителей двух видов:
- смеситель АСДТ - смеситель статический для смешения селитры аммиачной с ДТ;
- смеситель ЭВВ - смеситель статический для смешения эмульсии и ГГД.
Использование для смешения компонентов ВВ статических смесителей, которые характеризуются отсутствием подвижных частей и легкостью промывания и в которых исключена возможность защемления компонентов (гранул или эмульсии) ВВ), обеспечивает высокий уровень безопасности устройства.
УЗМК отличается от известных СЗМ простотой конструкции, компактностью (небольшие габариты, малый объем бункера, один наклонный шнек) конструкции и, соответственно, мобильностью, что позволяет использовать ее в работе в труднодоступных районах.
Кроме того, заявленное УЗМК не требует времени на перенастройку с производства эмульсионного на гранулированное ВВ, которая осуществляется практически моментально (~ 1 сек) простым переключением трехходового крана.
При существующих нижеуказанных технических характеристиках УЗМК сохраняется экономическая целесообразность ее применения на участках с небольшим объёмом потребления ВВ (строительство авто и железных. дорог, небольшие карьеры и т.д.), где применяют ручную зарядку из-за невозможности или экономической нецелесообразности использования больших СЗМ (УЗМК эффективна и при объеме 20 тн/месяц).
УЗМК может работать как в стационарном режиме так в мобильном. Для работы в мобильном режиме УЗМК устанавливается на бортовую грузовую машину (типа Камаз 43118 с краном манипулятором) и подключается к гидросистеме автомобиля. При работе в стационарном режиме установка подключается к дизельной (бензиновой, электрической) гидростанции.
Для пояснения сущности заявленной изобретения представлены следующие графические материалы:
- фиг. 1 – вид в изометрии УЗМК;
- фиг. 2 – УЗМК вид спереди;
- фиг. 3 – УЗМК вид сбоку;
- фиг. 4 – продольный разрез АСДТ (изометрия);
- фиг. 5 - продольный разрез ЭВВ (вид в изометрии);
- фиг. 6 – технологическая схема УЗМК;
- фиг. 7 - гидравлическая схема УЗМК, где:
стрелкой указано направление потока гидравлического масла (рабочий агент гидромотора);
М1-М3- гидромотор (гидравлический двигатель), соответственно насоса ДТ, шнекового транспортера, насоса ГГД;
Р1-Р6 – распределитель для деления/направления/сбора/подачи гидравлического масла;
ДР1- ДР4- дроссель для регулировки расхода жидкости (масла), как следствие - скорости вращения вала гидромомтора;.
К01-К05- клапан обратный для свободного пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении и перекрывания его в обратном направлении;
3К – трехходовой кран.
В качестве доказательства промышленного осуществления изобретения ниже представлено описание конкретной конструкции УЗМК (далее - модуль смешения), предназначенной для смешения в различных соотношениях двух невзрывчатых компонентов промышленных ВВ:
- эмульсия (вязкость до 80 000 сП) и ГГД (водный раствор нитрита натрия) – далее смесь ЭВВ;
- АС и ДТ – далее смесь АСДТ.
Основные технические характеристики модуля смешения:
| Наименование | Значение |
| Производительность при смешении смеси ЭВВ, кг/ч | от 200 до 1400 |
| Производительность при смешении смеси АСДТ, кг/ч | от 400 до 2000 |
| Объем бункера, м3 | 1,55 |
| Количество баков для ДТ, шт. | 2 |
| Суммарный объем баков для ДТ, л | 660 |
| Количество баков для ГГД, шт. | 2 |
| Суммарный объем баков для ГГД, л | 240 |
| Диаметр шнека, мм | 150 |
| Шаг витка шнека, мм | 142 |
| Насос ГГД: | |
| Тип | перистальтический (шланговый) |
| Модель | ALP 09 |
| Насос ДТ: | |
| Тип | перистальтический (шланговый) |
| Модель | ALP 13 |
| Габаритные размеры модуля смешения, (длина х ширина х высота) мм | 3550х1880х1560 |
| Масса модуля смешения, кг | 580 |
Модуль смешения состоит (фиг. 1-3) из прямоугольной рамы 1 со смонтированным на ней бункером 2 открытого типа, к выходу из питателя которого присоединен шнековый транспортер (шнек) 3. На основании рамы 1 под бункером 2 установлены два бака для ДТ 4, соединенные с насосом для ДТ, и два бака для ГГД 5, соединенные с насосом для ГГД. В состав модуля смешения также входит смеситель статический АСДТ 6 и смеситель статический ЭВВ 7. Оба указанных смесителя 6 и 7 являются частью одной сборочной единицы (модуля смешения), у каждого из них есть место крепления в рабочем и нерабочем положении.
Рама 1 представляет собой сварную металлоконструкцию, оснащенную бункером 2 и предназначенную для ориентации в пространстве всех составных частей модуля смешения. Для присоединения гидравлических двигателей (М1-М3 на фиг. 7) к головкам насосов используется опора в виде расположенной в основании рамы 1 цилиндрической сварной металлоконструкции.
Смеситель статический АСДТ 6 представляет собой (фиг.4) цилиндрическую стальную трубу, оснащенную форсунками 8 и быстроразъемными соединениями (БРС) для присоединения указанного смесителя к выходу из питателя шнекового транспортера 3. Смешение в смесителе статическом АСДТ 6 являющихся компонентами гранулированного ВВ, АС с ДТ осуществляется посредством распыления через форсунки 8 ДТ на проходящую через смеситель статический АСДТ 6 струю АС. В качестве БСР можно использовать цанговые БСР, БСР кулачкового типа Камлок (camlock, cam lock; БСР типа Victaulic (Виктаулик)) или им подобные.
Смеситель статический ЭВВ 7 представляет собой (фиг.5) цилиндрическую стальную трубу, оснащенную завихрителями 9 и БРС для присоединения смесителя к выходу из питателя шнекового транспортера 3. Смешения эмульсии и ГГД, являющихся компонентами водоустойчивого ВВ, в смесителе статическом ЭВВ 7 осуществляется посредством турбулизации их потоков при их прохождении через указанный смеситель.
Настоящий модуль смешения может работать как стационарный пункт смешения компонентов ВВ при его подключении к фиксированной гидравлической насосной станции, а также как мобильный пункт смешения компонентов ВВ при его подключении к подвижной гидравлической насосной станции либо к гидросистеме грузового автомобиля. Подключение к гидравлической насосной станции производится при помощи разрывных муфт, установленных на рукаве подачи и возврата гидравлического масла. Для начала работы следует проверить надежность гидравлических подключений, загрузить компоненты смеси в соответствующие емкости модуля смешения и переключить рукоять трехходового гидравлического крана 10 в положение АСДТ или ЭВВ.
При смешении компонентов (АС+ ДТ) в бункер 2 засыпается АС (не более 1000 кг), баки ДТ 4 заправляются ДТ (не более 660 л), на шнековый транспортер 3 устанавливается смеситель статический АСДТ 6. При производстве этого типа ВВ работает шнековый транспортер 3 с определенной, заранее настроенной производительностью и насос подачи ДТ.
При смешении компонентов ЭВВ в бункер 2 заливается эмульсия (не более 1200 кг), баки ГГД 5 заправляются ГГД (не более 240 л), на шнековый транспортер 3 устанавливается смеситель статический ЭВВ 7. При производстве эмульсионного ВВ работает шнековый транспортер 3 с определенной, заранее настроенной, производительностью и насос подачи ГГД.
Для работы модуля смешения в подающий нагнетательный рукав модуля смешения с гидравлической насосной станции подается (путем нажатия соответствующего рычага на гидрораспределителе) гидравлическое масло. Смешение и дозировка компонентов смеси происходит автоматически, при этом насосы выставляются на определенную производительность. Смешение происходит за счет прохождения двух компонентов ВВ через установленный на модуль смешения статический смеситель. Продукты перемешиваются лишь за счет энергии потока при участии неподвижно закрепленных смешивающих элементов, способствующих непрерывному разделению и перераспределению общего потока по сечению смесительного канала. По мере израсходования компонентов смеси, емкости модуля смешения дозаправляются. Очистка модуля смешения не требует больших временных и трудовых затрат: оборудование модуля смешения промывают только при его длительной остановке, хотя обязательной (после каждой рабочей смены) очистки от готового ВВ требует статический смеситель.
Модуль смешения предназначен для механизированной зарядки каналов шпуров или скважин эмульсионными или смесевыми ВВ и рассчитан для работы в диапазоне температур от минус 40 до плюс 40ºС
1. Устройство зарядное мобильное комбинированное, характеризующееся тем, что оно содержит раму со смонтированным на ней бункером для загрузки эмульсии или аммиачной селитры (АС), соединенный с выходом из бункера наклонный шнековый транспортер, к выходу из питателя которого присоединен сменный статический смеситель, в который из установленных на основании рамы емкостей с дизельным топливом (ДТ) и газогенерирующей добавкой (ГГД) с помощью присоединенных к ним насосов осуществляется подача соответственно ДТ или ГГД.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к питателю из выхода шнекового транспортера присоединен предназначенный для смешения АС с ДТ, являющихся компонентами гранулированного взрывчатого вещества (ВВ), статический смеситель, оснащенный форсунками, через которые происходит распыление ДТ на проходящую через смеситель струю АС.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к выходу из питателя шнекового транспортера присоединен сменный статический смеситель, смешение в котором эмульсии и ГГД, являющихся компонентами водоустойчивого ВВ, осуществляется посредством турбулизации их потоков при прохождении через указанный смеситель.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что присоединение сменного статического смесителя к выходу из питателя шнекового транспортера осуществляется с помощью быстроразъемного соединения.
5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что содержит две емкости с ДТ и две емкости с ГГД.
6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что рама имеет форму прямоугольника.
