CH641431A5 - Schmelzvorrichtung fuer sprengstoff. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen kontinuierlichen Schmelzen von Sprengstoff, mit einem Aufgabekasten für den ungeschmolzenen Sprengstoff, einer Auffangwanne für den geschmolzenen Sprengstoff unterhalb des Aufgabekastens, und mit einem den Boden des Aufgabekastens bildenden Schmelzrost, welcher mehrere parallele und voneinander beabstandete Heizrippen umfasst, die durch ein im Inneren fliessendes Heizmedium erwärmbar sind und einen keilförmigen, mit der Spitze nach oben weisenden Querschnitt haben.

Eine derartige Vorrichtung dient zum ersten Aufschmelzen von festem, z.B. in Form von Granulat, Schuppen oder Stük-ken vorliegenden Sprengstoff, und zwar insbesondere von Tri-nitrotoluol oder von Mischungen aus Trinitrotoluol und Hexo-gen, Trinitrotoluol und Ammoniumnitrat oder Trinitro-toluol/Hexogen/Aluminium. Der ungeschmolzene Sprengstoff sinkt aus dem Aufgabekasten auf den Schmelzrost, wo er in Kontakt mit den von innen her beheizten Heizrippen in Schmelze übergeht und durch die Spalte zwischen den voneinander beabstandeten Heizrippen hindurch in die von aussen indirekt beheizte Auffangwanne abtropft. Aus der Auffangwanne kann der geschmolzene Sprengstoff entweder direkt, z.B. durch Ein-giessen in Geschosskörper, verarbeitet oder noch einer weiteren Bearbeitung z.B. in einem Schmelz- und Temperierkessel unterzogen werden, wo der Schmelzvorgang durch Zugabe weiterer fester Bestandteile fortgesetz und die Schmelze auf genaue Giesstemperatur gebracht wird.

Alle Schmelzvorrichtungen für Sprengstoff unterliegen strengen Sicherheitsbestimmungen. So ist die Differenz zwischen der Temperatur des Heizmediums und der Schmelztemperatur des Sprengstoffes auf einen relativ niedrigen Maximalwert von nur einigen Grad Celsius beschränkt. Deswegen lässt sich die Schmelzleistung der eingangs genannten Vorrichtung nicht durch einfache Erhöhung der Temperatur des Heizmediums in den Heizrippen verbessern. Häufig ist die Schmelzleistung aber auch dadurch begrenzt, dass die entstehende Schmelze nur eine bestimmte Höchsttemperatur haben soll oder darf, was sich gerade bei Sprengstoffmischungen, die eine vergleichsweise niedrige Schmelzwärme haben, nur dadurch sicherstellen lässt, dass man das Heizmedium nur mit einer noch unterhalb der Sicher-heitsgrenze liegenden Temperatur einsetzt. Dann aber arbeitet die Vorrichtung nicht mit der theoretisch maximal möglichen Schmelzleistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Schmelzvorrichtung so auszugestalten, dass bei den verschiedensten zur Verarbeitung kommenden Sprengstoffen eine bestimmte Temperatur der Sprengstoffschmelze erhalten werden kann, ohne dass damit eine Einbusse an der unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften maximalen Schmelzleistung verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der gegenseitige Abstand der Heizrippen des Schmelzrostes und damit die lichte Weite der Spalte zwischen den Heizrippen verstellbar ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht eine Abkehr von einer Arbeitsweise, bei der stets sämtlicher dem Schmelzrost zugeführter Sprengstoff an den Heizstäben in Schmelze übergeht und damit die Temperatur der entstehenden Sprengstoffschmelze zwangsläufig in der Nähe der Temperatur des Heizmediums liegt.

Vielmehr kann bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Temperatur der Schmelze durch einfache Vergrösserung des Abstandes zwischen den Heizrippen gesenkt werden. Bei Vergrösserung des Abstandes gelangt nämlich ein bestimmter Anteil ungeschmolzen Sprengstoffes durch die Spalte zwischen den Heizrippen hindurch. Dieser Anteil schmilzt erst in der bereits entstandenen Sprengstoffschmelze und kühlt diese durch Entziehung der erforderlichen Schmelzwärme ab. Je grösser der Abstand zwischen den Heizrippen ist, desto grösser ist auch der hindurchgelangende Anteil ungeschmolzenen Sprengstoffes und desto niedriger wird die Temperatur der Sprengstoffschmelze. Die Verstellbarkeit des Abstandes ist also ein einfaches Instrument zur genauen Einstellung einer bestimmten Temperatur der Sprengstoffschmelze. Da hierzu keine Veränderung der Temperatur des Heizmediums notwendig ist, bleibt bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die maximal mögliche Schmelzleistung stets erhalten.

Die Grösse des für eine bestimmte Temperatur der Schmelze einzustellenden Abstandes richtet sich hauptsächlich nach der spezifischen Schmelzwärme des jeweiligen Sprengstoffes und nach der Form und Grösse, in der der feste Sprengstoff vorliegt. Grösserer Sprengstoff erfordert naturgemäss einen grösseren Abstand, damit ein bestimmter Anteil zwischen den Heizrippen hindurchgeht, ohne an diesen zu schmelzen. Eine vergleichsweise niedrige Schmelzwärme erfordert ebenfalls einen vergleichsweise grossen Abstand, um über die Vergrösserung des ungeschmolzenen Anteils die niedrige Schmelzwärme zu kompensieren. Hieraus ergibt sich für die eingangs genannten Sprengstoffe und Sprengstoffmischungen sowie unter Beachtung der üblichen Sicherheitsvorschriften regelmässig ein gegenseitiger Abstand der Heizrippen im Millimeterbereich. Der maximal einstellbare Abstand beträgt zweckmässigerweise circa 4 Millimeter. Selbstverständlich sollte der Abstand bei der erfin-

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dungsgemässen Vorrichtung auch so klein gemacht werden können, dass man auf die Arbeitsweise, bei der sämtlicher Sprengstoff an den Heizstäben selber in Schmelze übergeht, im Einzelfall nicht zu verzichten braucht. Insgesamt ist dann eine universale Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemässen Vorrichtung für alle Arten von Sprengstoffen und für einen weiten Bereich der gewünschten oder zulässigen Temperatur der Sprengstoffschmelze gewährleistet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der neuen Vorrichtung wird die Veränderbarkeit der lichten Weite der Spalte zwischen den Heizrippen dadurch erreicht, dass jeweils benachbarte Heizrippen relativ zueinander in der Höhe verstellbar sind. Mit der Höhenverstellung geht eine Veränderung der Spaltweite wegen der keilförmigen Querschnittsform der Heizrippen einher. Zweckmässigerweise besitzen die Heizrippen für die Höhenverstellung stirnseitige Zapfen, die in geneigte Nockenschlitze einer gemeinsamen, z.B. von Hand horizontal verschiebbaren Verstellstange eingreifen. Es genügt, wenn nur jede zweite Heizrippe in der Höhe verstellbar ist. Zur Erzielung einer besonders geringen Bauhöhe des Schmelzrostes wird man jedoch eine Höhenverstellbarkeit aller Heizrippen, und zwar für jeweils benachbarte Heizripppen in einander entgegengesetzter Richtung, vorsehen.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Veränderung der Spaltweite dadurch erreicht, dass die Heizrippen in horizontaler Richtung gegeneinander verschoben werden, was am besten mittels eines Scherengitters geschieht, mit dem die Heizrippen gekoppelt sind.

Es hat sich gezeigt, dass zur Erzielung hoher Schmelzleistungen der Druck, mit dem der feste Sprengstoff auf den geneigten seitlichen Flächen der Heizrippen lastet, möglichst gross sein sollte. Dies wird in einfachster Weise durch das Gewicht des ungeschmolzenen Sprengstoffes selber erreicht, wozu der Aufgabekasten mit einer entsprechend grossen Füllhöhe beschickt wird. Sollte die Bauhöhe des Aufgabekastens nicht ausreichend sein, kann er nach oben unmittelbar in einem Vorratsbunker für den Sprengstoff übergehen. Es ist auch möglich, den Aufgabekasten mit einem entfernt angeordneten Vorratsbunker über ein Zuführrohr zu verbinden.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Druckerhöhung an den Heizrippen durch Beaufschlagung der Unterseite des Schmelzrostes mit Unterdruck vorzugsweise in der Weise erreicht werden, dass die Auffangwanne nur am Schmelzrost offen ist und einen Stutzen zum Anschluss an eine Unterdruckquelle aufweist. Hiermit können auch die entstehenden Dämpfe usw. abgesaugt werden, obwohl man natürlich den Unterdruck höher wählen wird, als es der Fall wäre, wenn nur die Dämpfe abgesaugt werden sollen.

Schliesslich kommt als Massnahme zur Druckerhöhung auch ein Stempel Aufnahmebehälter in Frage, der den ungeschmolzenen Sprengstoff zusätzlich belastet.

Die Heizrippen neigen am ehesten an ihren in den ungeschmolzenen Sprengstoff weisenden Spitzen beziehungsweise Scheiteln zu einer Abkühlung unter die Schmelztemperatur des Sprengstoffes mit der unangenehmen Folge, dass sich dort Sprengstoff-Verkrustungen bilden. Dieser Erscheinung kann wirksam durch eine Abrundung der Heizrippen an den Spitzen begegnet werden. Ausserdem können die Heizrippen zur Vergrösserung ihrer wirksamen Flächen und damit der Wärmeübertragung mindestens an den seitlichen Keilflächen profiliert sein, wobei man zweckmässigerweise ein Profil wählt, das für den nach unten abfliessenden Sprengstoff keinen Strömungswiderstand darstellt.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine zur Hälfte geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zum Schmelzen von Sprengstoff in Richtung des Pfeiles 1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, gesehen in Richtung des Pfeiles 2 in Fig. 1,

Fig. 3 den Ausschnitt X aus Fig. 1 in vergrösserter Darstellung.

Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung zum schnellen kontinuierlichen Schmelzen von Sprengstoff ist insgesamt aus rostfreiem Edelstahl gefertigt. Sie umfasst einen im Grundriss quadratischen Aufgabekasten 1 für ungeschmolzenen Sprengstoff und darunter eine ebenfalls quadratische Auffangwanne 2 für den geschmolzenen Sprengstoff. Der Aufgabekasten 1 reicht ungefähr mit der Hälfte seiner Höhe in die Auffangwanne hinein, welche ihrerseits an einem geneigten oberen Rand 3 dicht mit der Aussenseite des Aufgabekastens 1 verbunden ist. Ein Deckel 4 schliesst den Aufgabekasten. Die Auffangwanne 2 hat einen geneigten Boden 5 mit einem Anschlussflansch 6 an der tiefsten Stelle. An diesem kann ein beheizbarer Abflussstutzen 7 zusammen mit einem Ablageventil 8 (nur in Fig. 2 gezeigt) für den geschmolzenen Sprengstoff angebracht werden. Die Auffangwanne 2 ist zur indirekten Beheizung des geschmolzenen Sprengstoffes von einer Heizschlange 9 mit einem Zulaufrohr 10 und einem Ablaufrohr 11 umschlossen, die mit einem Heizmedium, z. B. Wasser, beaufschlagt wird.

Der Boden des Aufgabekastens 1 ist von einem Schmelzrost 20 gebildet, welcher mehrere zueinander parallele und voneinander beabstandete, horizontale Heizrippen 21 umnfasst. Jede der untereinander gleichen Heizrippen 21 ist als geschlossenes Rohr ausgebildet, das einen keilförmigen, mit der abgerundeten Spitze 22 nach oben weisenden Querschnitt hat, dessen Keilwinkel an der Spitze 22 ein spitzer ist und beispielsweise 30° beträgt. Alle Heizrippen sind an beiden Stirnseiten jeweils mit einer rechteckigen Endplatte 23 dicht verschlossen. In die Endplatten 23 sind jeweils senkrecht übereinander zwei Zapfen 24 und 25 eingeschweisst, die in Längsrichtung der Heizrippen nach aussen wegstehen und in nicht näher gezeigter Weise in senkrechte Führungsschlitze des Aufgabekastens 1 hineinreichen. Die Abmessungen der Endplatten 23 sind so gewählt,

dass sie in Querrichtung der Heizrippen seitlich aneinander stossen und so eine durchgehende stirnseitige Begrenzung des Schmelzrostes 20 bilden. Hierbei hat jedoch jede Heizrippe aufgrund der Führung an den Zapfen 24 und 25 eine begrenzte Verstellmöglichkeit in der Höhe beziehungsweise in senkrechter Richtung.

Wenn sich alle Heizrippen in einer gleichen Höhe befinden, stossen sie an der breitesten, in der Breite mit der Endplatten 23 übereinstimmenden Stelle ihres Querschnitts seitlich aneinander, so dass zwischen den Heizrippen praktisch kein Zwischenraum beziehungsweise Spalt verbleibt. Aufgrund des keilförmigen Querschnitts der Heizelemente können jedoch Spalte zwischen diesen erzeugt und in der Weite vergrössert werden, indem jeweils benachbarte Heizrippen relativ zueinander in der Höhe verstellt werden, vergleiche Fig. 3. Dies geschieht in der Weise, dass ausgehend von einer mittleren, für alle zweiten Heizelemente 21' angehoben und gleichzeitig die übrigen, jeweils benachbarten Heizelemente 21" gegenläufig abgesenkt werden. Hierzu dient eine horizontal verschiebbare Verstellstange 26, die sich zwischen den Endplatten 23 und der Führung für die Zapfen 25 im Aufgabekasten befindet und gegenläufig geneigte Nockenschlitze 27' beziehungsweise 27" aufweist, durch welche die Zapfen 25 hindurchreichen. Fig. 3 zeigt die gesamte Anordnung in der Position, in der die Heizrippen 21 ' mittels der Nockenschlitze 27' in die höchste Stellung angehoben und die Heizrippen 21" mittels der Nockenschlitze 27" in die tiefste Stellung abgesenkt sind. Hierbei haben die entstandenen Spalte 28 zwischen den Heizrippen ihre grösste Weite von circa 4 Millimeter.

Eine Verstellstange befindet sich auch an der anderen, in

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den Zeichnungen nicht sichtbaren Stirnseite der Heizrippen. Zur gemeinsam horizontalen Verschiebung beider Verstellstangen dient ein Hebelmechanismus 29, dem eine Rasteinrichtung 30 mit mehreren Einstell-Positionen zugeordnet ist.

Die Heizrippen 21 werden im Inneren mit einem Heizmedium, z.B. Wasser, beheizt, das über ein äusseres, quer zu den Heizrippen ausgerichtetes Sammelrohr 31 zuläuft und über ein gleichartiges Sammelrohr 32 auf der anderen Seite der Vorrichtung abläuft. Beide Sammelrohre 31 und 32 besitzen in das Innere der Vorrichtung reichende Abzweigrohre 33, mit denen stirnseitige Anschlüsse 34 der Heizelemente über kurze, flexible Schlauchstücke (nicht gezeigt) verbunden sind, so dass die Heizelemente vom Heizmedium in Längsrichtung durchströmt werden.

Im Betrieb wird ungeschmolzener Sprengstoff in den Aufgabekasten 1 gefüllt, wo er auf den Schmelzrost 20 fällt und an den Heizrippen 21 sofort in flüssige Schmelze übergeht, die durch die Spalte 28 in die beheizte Auffangwanne 2 fliesst.

Wird mittels des Hebelmechanismus 29 der Abstand zwischen den Heizrippen beziehungsweise die Weite der Spalte 28 ver-grössert, gelangt ein Teil des Sprengstoffes ungeschmolzen durch die Spalte 28 hindurch in die Sprengstoffschmelze und wird erst dort geschmolzen, was zu einer niedrigeren Tempera-5 tur der Sprengstoffschmelze führt. Die gewünschte Temperatur kann durch Einstellung der Spalt-Weite gesteuert werden, ohne dass dazu die Temperatur des Heizmediums für die Heizrippen verändert wird.

Je höher der ungeschmolzene Sprengstoff auf dem Schmelz-io rost lastet, umso grösser wird die Schmelzleistung, da durch den Massedruck der feste Sprengstoff in den Flüssigkeitsfilm auf den Schmelzrost gepresst wird und dadurch eine Verbesserung des Wärmeübergangs erfolgt. Dieser Effekt lässt sich noch durch Erzeugung eines Unterdrucks unterhalb des Schmelz-15 rostes 20 steigern, wozu die nur zum Schmelzrost hin offene Auffangwanne an ihrem Rand 3 mit einem Anschluss-Stutzen 15 für eine Unterdruck-Quelle versehen ist. Alternativ kann der ungeschmolzene Sprengstoff mit einem gestrichelt dargestellten Stempel 16 im Aufgabekasten belastet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Vorrichtung zum schnellen kontinuierlichen Schmelzen von Sprengstoff, mit einem Aufgabekasten für den ungeschmolzenen Sprengstoff, einer Auffangwanne für den geschmolzenen Sprengstoff unterhalb des Aufgabekastens und mit einem den Boden des Aufgabekastens bildenden Schmelzrost, welcher mehrere parallele und voneinander beabstandete Heizrippen umfasst, die durch ein Inneren fliessendes Heizmedium erwärmbar sind und einen keilförmigen, mit der Spitze nach oben weisenden Querschnitt haben, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Abstand der Heizrippen (21) verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale einstellbare Abstand zwischen den Heizrippen (21) circa 4 Millimeter beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Heizrippen (21' und 21") relativ zueinander in der Höhe verstellbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Höhe verstellbaren Heizrippen (21' und 21") mit einem stirnseitigen Zapfen (25) in einen geneigten Nockenschlitz (27) einer gemeinsamen, horizontal verschiebbaren Verstellstange (26) eingreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrippen (21) in horizontaler Richtung gegeneinander verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrippen (21) mit einem Scherengitter gekoppelt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrippen (21) im Querschnitt an der Spitze (22) abgerundet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrippen (21) profiliert sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangwanne (2) nur am Schmelzrost (20) offen ist und einen Stutzen (15) zum Anschluss an eine Unterdruckquelle aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 his 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabekasten (1) einen Stempel (16) zur Belastung des ungeschmolzenen Sprengstoffs aufweist.