CN110407652B - 一种水胶炸药的混装设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水胶炸药的混装设备及其控制方法，包括混合母液储罐、制药罐、配料罐、静态混合器，气流搅拌器通气后对混合母液储罐内的物料进行气流搅拌，并在混合母液储罐的底部通过输送泵将物料传输至制药罐内；制药罐装有搅拌装置；对加入的液态物料和粉状固态物料进行充分搅拌混合。将搅拌成型的胶体从底部输送至静态混合器内，速凝剂罐将速凝剂输送至静态混合器内，且第一软管的末端与第二软管的末端在进入到静态混合器之前独立并行，后共同进入静态混合器。通过本发明提供的混装设备，实现物料预先制备并储存，其生产过程安全可靠，各种工艺参数自动监测调整，在常温常压下就能实现水胶炸药的快速制备，且质量稳定。

Description

一种水胶炸药的混装设备及其控制方法

技术领域

本发明属于水胶炸药生产工艺技术及设备制造技术领域，具体涉及一种水胶炸药的混装设备及其控制方法。

背景技术

随着近几年我国国际贸易的快速发展，许多港口、航道急需扩建和浚深。水下岩石爆破、浚深拓宽航道和港池、清除碍航礁石；开挖码头、船闸、船坞等水工建筑物的基础；修建水下机库、航母基地等军用设施基础建设以及由我国海底矿产资源丰富而引申出的海底采矿等业务，都将为水下爆破业务带来广阔的市场。

目前海洋工程施工使用的炸药主要是包装型乳化炸药(用于水深15米以内)和震源药柱(用于水深15米以上)。其购买程序繁琐，炸药利用率低，成本高，环保影响大，作业效率低。尤其是海上作业，在高温暴晒或雷电等恶劣海洋环境条件下，存储成品炸药存在一定的安全隐患。

当前最普遍的海上装药使用方式是：专用钻爆船按设计要求布置钻孔，再将多根条状包装炸药(连同起爆器材)捆绑成柱状，然后将炸药通过钻孔套管送入炮孔中。此类装药方式存在诸多弊端。比如，由于条状炸药在装填过程中受炮孔形状、孔壁岩石、海水、风浪、潮汐等因素影响，加上乳化炸药自身密度低(1.05—1.1g/cm 3)药卷很难装填到孔底；再加上海水密度高，风浪大，爆破后极易造成大块多、根底高、清渣效率低等状况；同时还存在安全隐患多，成本高，劳动强度大，作业时间长，不利于环保等诸多因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水胶炸药的混装设备及其控制方法，解决了现有技术中存在安全隐患多，成本高，劳动强度大，作业时间长，不利于环保等诸多因素。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水胶炸药的混装设备，包括混合储罐、制药罐、配料储罐、静态混合器，所述混合储罐内侧壁设置有气流搅拌器，所述气流搅拌器通气后对混合储罐内的物料进行气流搅拌，通过所述混合储罐底部的输送泵将物料传输至制药罐内；

所述制药罐的内部设置搅拌机构，在所述制药罐的内侧壁设置PH值在线检测系统，所述PH值在线检测系统与设置在所述制药罐外部的PH液体调节罐连通，并对制药罐内的物料进行PH值调节；

所述制药罐的上部设置有多个配料储罐，所述配料储罐与制药罐连通，并对制药罐中添加物料；

所述制药罐将搅拌成型的胶体从底部通过第一软管输送至静态混合器内，所述速凝剂罐将速凝剂通过第二软管输送至静态混合器内，且第一软管的末端与第二软管的末端在进入到静态混合器之前独立并行，后共同进入静态混合器。

进一步的，所述输送泵上设置有流量计；

所述制药罐内设置有压差式密度计、以及第一计量秤。

进一步的，所述PH值在线检测系统包括第一滴定泵、PH计，所述PH计用于检测制药罐内物料的实际PH值，所述第一滴定泵的一端与侧边的PH液体调节罐连通，另一端伸入至制药罐内，并通过第一滴定泵滴定稀酸溶液调节制药罐内物料的PH值。

进一步的，所述配料储罐包括液体配料储罐、固体配料储仓以及调节储罐，所述液体配料储罐将液体物料从底部出料口流出至计量杯内，然后从计量杯的底部出料口流出并添加至制药罐内；

所述固体配料储仓通过计量螺杆将物料输送至制药罐内；

所述调节储罐通过计量螺杆将物料输送至制药罐内。

进一步的，所述盛放罐的侧边设置有第二计量秤，用于计算计量杯的称量计数；

所述液体配料储罐的出料口以及计量杯的出料口均设置有电磁控制阀控制出料。

进一步的，所述输送泵上设置的电磁阀门实现对制药罐的供料；

所述计量螺杆通过设置的电磁阀门实现配料储仓内的物料向制药罐供应。

进一步的，第一软管的末端与第二软管的末端在进入到静态混合器之前独立并行，再进入静态混合器内相互交汇。

所述的水胶炸药的混装设备的控制方法，包括以下步骤：

S1：向混合储罐内添加混合母液，系统则根据需要选择自动开启适时开启压缩空气管工作对物料进行气动搅拌，然后再通过底部的输送泵将物料传输至制药罐内；

S2：确定现场混制的炸药用量，将工艺所需的其余液体配料储罐、固体配料储罐按预设顺序以及投料比例逐个投料于制药罐内，同时开启搅拌机构工作；

S3：根据PH值在线检测系统的检测数据，调节制药罐内物料的PH值，直至达到预设PH值；

S4：制药罐的搅拌机构工作完成后，通过压差式密度计检测混合物料的密度，并通过控制调节储罐内物理敏化剂加入量对混合物料的密度进行调节直至达到预设密度；

S5：确认好炮孔已钻好后，向制药罐中加入配比好的交联剂，迅速混合获得半成品物料B胶体。

S5：将半成品物料B胶体通过制药罐底部的第一软管输送至静态混合器，同时速凝剂罐将速凝剂通过第二软管输送至静态混合器内，并在静态混合器内混合，注入炮孔，从而完成装药程序。

进一步的，所述S1步骤中混合母液由硝酸甲胺溶液、液态硝酸铵溶液、硝酸钠溶液在地面站配制而成；

所述气流搅拌器包括压缩空气管，且压缩空气管对混合储罐内的混合母液间歇性气流搅拌，以防液体沉淀不均。

本发明的有益效果：

1、本装置通过对混合储罐、配料储罐内盛放的物料进行定量称取并混合，采用自动化控制取料，自动化控制生产工艺参数，其装药效率250Kg—300Kg/min；误差率正负不超过2％。混制炸药密度高，一般可达到1.20—1.30g/cm 3；耐压深度为水下50米，威力大，适用于海洋深水作业。

2、本装置的使用简便，在常温常压下就能实现水胶炸药的快速制备，整套设备的总功率不超过30千瓦，设备运行时的转速低，占用面积小，安装方便，生产过程中几乎无噪音干扰，无废水废料，提高了整体设备运行的施工效率；同时提高混合后炸药的爆破利用率，节省工程造价、提高安全标准、提升环保作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的侧面结构示意图；

图2是本发明实施例的A处部分结构示意图；

图3是本发明实施例的PH值在线检测系统结构示意图；

图4是本发明实施例的第一软管与第二软管的末端截面结构示意图；

图5是本发明实施例的俯视结构示意图；

图6是本发明实施例的整体结构框架示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明实施例提供一种水胶炸药的混装设备，包括混合储罐1、制药罐2、配料储罐3、静态混合器4，混合储罐1内侧壁的底部设置有气流搅拌器11，气流搅拌器11为一根直径1cm的压缩空气管，并在空气管的外部安装有气压表和压力调节阀可实时调节，气流搅拌器11通气后对混合储罐1内的混合母液进行气流搅拌，以满足在使用过程中作间歇性气流搅拌，以防液体混合母液沉淀不均。混合储罐1的底部采用电磁阀门控制输送物料，通过输送泵12将混合母液传输至制药罐2内。输送泵12上设置有流量计121，流量计121用于记录混合储罐1内的混合母液的实际用量。其中，混合母液由硝酸甲胺溶液、液态硝酸铵溶液、硝酸钠溶液按照比例调制而成，原先在岸上地面站制备完成；且该混合母液在常温、常压下储存，用雷管不能引爆且无强腐蚀性。

制药罐2的上部设置有多个配料储罐3，配料储罐3与制药罐2连通，并对制药罐2中添加物料，配料储罐3包括两个液体配料储罐31(分别盛放化学发泡剂和交联剂)、两个固体配料储仓32(分别盛放胶黏剂材料如古尔胶粉和盛放铝粉等高能材料)以及一个调节储罐33(盛放玻璃微珠等物理敏化剂)，液体配料储罐31将液体物料从底部出料口的电磁阀门放料流出至计量杯311内，然后从计量杯311的底部出料口的电磁阀门放料流出并添加至制药罐2内，液体配料储罐31中盛放通过计量杯311侧边上设置有第二计量秤301，用于计算计量杯311内物料的称量计数。

采用双层的电磁阀门设置，开始放料后，当第二计量秤301检测到计量杯311内的物料达标时，关闭液体配料储罐31下方的电磁阀门，再打开计量杯311下方的电磁阀门，使物料进入到制药罐2内；由于整个设备在海上，防止船体晃动时，容易洒料，当第二计量秤301检测到计量杯311内的物料不达标时，继续放料，直至静置时第二计量秤301的度数准确。

固体配料储仓32通过计量螺杆321将物料输送至制药罐2内，同时计量螺杆321也是通过程序控制预设取量值，以达到定量取量的效果。

调节储罐33通过计量螺杆321将物料输送至制药罐2内，在水深15米以内水域作业，为降低炸药成本，一般情况下使用化学发泡剂调节炸药密度，在水深15米以上爆破采用的炸药配料中则采用玻璃微珠调解密度，确保不受水深压力的影响。并且液体配料储罐31、固体配料储仓32以及调节储罐33的投放情况实时在主控显示器上显示，并实现自动化定量投料，方便操作人员实时掌控设备的运行情况。

制药罐2的内部设置搅拌机构21，搅拌机构21可实现对加入到制药罐2内的液体物料和粉末状固体物料进行搅拌混合，并在制药罐2的内侧壁设置PH值在线检测系统22，PH值在线检测系统22包括第一滴定泵221、PH计222，PH计222用于实时检测制药罐2内物料的实际PH值，第一滴定泵221的一端与侧边的PH液体调节罐6连通，另一端伸入至制药罐2内，当PH计222检测到制药罐2内的物料偏碱性，外接的计算机实时提供调整数值，则自动通过第一滴定泵221的滴定稀酸溶液调节制药罐2内物料的PH值，直至制药罐2内物料的PH值正常，第一滴定泵221停止工作。

搅拌机构21对添加至制药罐2内的物料进行搅拌，其驱动源为设置在制药罐2顶部的液压马达211，搅拌机构21的转动速率、转动方向、转动时长均通过与外部的控制系统连接，并实现自动化调节，同时控制系统记录搅拌机构21转动的工作状态，同步反馈上传至工信部安全司或公安部等上级监管部门，达到有效监察的目的。

制药罐2内的压差式密度计201在线检测到搅拌的物料密度达标后，将搅拌的半成品物料B胶体，从罐底部通过与螺杆泵连接的第一软管23输送至静态混合器4内，速凝剂罐5将速凝剂通过与供料滴定泵连接的第二软管51输送至静态混合器4内，使用时按照第一计量秤202称量的半成品物料B胶体的重量及输送螺杆泵的速率，通过外部计算机计算出对应速凝剂的所需用量，然后由速凝剂罐5下部的电磁阀门控制速凝剂通过第二软管51输送至静态混合器4，第一软管23和第二软管51被缠绕在装药转盘41上，可便于控制与第一软管23和第二软管51相连接的静态混合器4下潜深度，通过装药软管末端的静态混合器将成型的炸药准确送达炮孔部位。

如图5所示，第一软管23的末端与第二软管51的末端在进入到静态混合器4之前独立并行，后共同进入静态混合器，实现半成品物料B胶体在进入到静态混合器的瞬间与速凝剂接触并凝固，此时装药软管末端静态混合器已插入炮孔底部，再将成品的炸药装入炮孔内，在炮孔内瞬间完成速凝，完成水胶炸药现场制药与装填过程。

以及第一计量秤202实时检测混合物料的密度，以及制药罐2内混合物料的重量，并将记录结果反馈至主控显示器上显示，方便工作人员进行实时调节操作。

如图6所示，本发明提供的一种水胶炸药的混装设备的控制方法，操作步骤如下所示：

S1：用槽罐车将地面站提供的混合母液运至施工作业港口，利用车载泵或者高位差(自流)将混合母液装进船上的混合储罐1内。并适时开启由压缩空气管构成的启动搅拌器11工作，对物料进行定时气动搅拌，有效促进A溶液的混合均匀，防止沉淀。

S2：在海上进行钻孔作业，并根据钻孔的实际大小、深度、数量和批次确定需要现场混制的炸药用量(爆破的炸药根据实际需要采用的配方不同，来调节配料储罐3实际投料比)，将混合母液根据实际的制备混合炸药用量通过底部的输送泵12流出，并传输至制药罐2内，同时将液体配料储罐31、固体配料储仓32按预设的投料顺序以及投料比例通过底部的电磁阀门控制，逐个投料于制药罐2内，同时开启搅拌机构21工作。

S3：根据PH值在线检测系统22的检测制药罐2内混合物料的PH值数据，通过计算机系统自动计算，如出现工艺偏差，则通过第一滴定泵221向制药罐2内滴加稀酸溶液，调节制药罐2内物料的PH值，直至达到满足工艺要求的PH值，则第一滴定泵221停止工作。

S4：制药罐2的搅拌机构21工作完成后，通过压差式密度计201在线检测混合物料的密度，通过系统的自动计算，如有误差则通过调节储罐33向制药罐2内添加玻璃微珠，对混合物料的密度进行自动调节直至达到预设密度。

S5：在确认一个装药批次的炮孔钻好后，向制药罐2中加入配比好的交联剂，迅速混合，获得半成品物料B胶体。

S6：将半成品物料B胶体通过制药罐2底部的第一软管23输送至静态混合器4，同时速凝剂罐5将速凝剂通过第二软管51输送至静态混合器4内，在进入静态混合器4之前第一软管23与第二软管51之间独立并行，互不连通，打入至静态混合器4内的瞬间混合后装入炮孔，完成装药程序，在炮孔内大约经五秒钟反应，半成品物料B胶体转变成固态，则可抵制炮孔内海水的侵蚀。

综上所述，本发明提供的混装设备及其控制方法，直接将半成品物料置于炸礁船上，减少了人力、物力的投入(一般直接采购成品药采购时建设的临时厂房，并且每次专业人员进行管理和存放，投入成本较大，还需要采用专业的防爆破运输车运输)。

混装设备及采用的原料均是常规流通的材料，并不会受到过多的管制。

实际使用时，由于混装设备简单，体积小，对炸礁船体原有构造不做改动，将混装设备直接安装于集装箱内，所需要的原料放置在对应的储罐中，随后采用吊车固定在炸礁船上，接通水电以及连接无线通讯设备，自动化管理，提高安全性，也降低了运行成本。

实现现场混装后，由于采用自动化连续装药，每个炮孔装填时间约一分钟，降低了劳动强度，且容易装满孔底，爆炸后不留根底。由于在装填过程中药柱连为一体，且现场混装的水胶炸药密度大，浅水作业预计可减少填塞孔，既减少整体的作业时间。

由于水胶炸药采用硝酸甲胺做敏化剂，配方中不含油分子，不会给海洋造成污染，且配方为零氧平衡，爆炸后的有毒气体含量远小于乳化炸药。现场混装系统在制备及装药过程中；无废水、无废气、无废药、无噪音。真正做到安全环保作业。

同时炸礁船作业采用的是间断式钻孔装药，即每钻完一排孔，将这排孔同时装填炸药，然后移船定位钻第二排空......直至钻完n排孔才统一连接爆破网络一次爆破。其装药效率250Kg—300Kg/min；误差率正负不超过2％。由于装药密度和偶合系数的提高，可减少超钻工作量，根据计算，至少可扩大孔网参数15％—25％，减少钻孔量达20％—25％，提升了爆破效果。降低了成本，减少了人工装填的劳动强度，提高了作业效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种水胶炸药的混装设备，包括混合储罐(1)、制药罐(2)、配料储罐(3)、静态混合器(4)，其特征在于，所述混合储罐(1)内侧壁设置有气流搅拌器(11)，所述气流搅拌器(11)通气后对混合储罐(1)内的物料进行气流搅拌，并通过所述混合储罐(1)底部的输送泵(12)将物料传输至制药罐(2)内；

所述制药罐(2)的内部设置搅拌机构(21)，在所述制药罐(2)的内侧壁设置PH值在线检测系统(22)，所述PH值在线检测系统(22)与设置在所述制药罐(2)外部的PH液体调节罐(6)连通，并对制药罐(2)内的物料进行PH值调节；

所述制药罐(2)的上部设置有多个配料储罐(3)，所述配料储罐(3)与制药罐(2)连通，并对制药罐(2)中添加物料；

所述制药罐(2)将搅拌成型的胶体从底部通过第一软管(23)输送至静态混合器(4)内，速凝剂罐(5)将速凝剂通过第二软管(51)输送至静态混合器(4)内；

所述第一软管(23)的末端与第二软管(51)的末端在进入到静态混合器(4)之前独立并行，在进入静态混合器内相互交汇。

2.根据权利要求1所述的水胶炸药的混装设备，其特征在于，所述输送泵(12)上设置有流量计(121)；

所述制药罐(2)内设置有压差式密度计(201)、以及第一计量秤(202)。

3.根据权利要求2所述的水胶炸药的混装设备，其特征在于，所述PH值在线检测系统(22)包括第一滴定泵(221)、PH计(222)，所述PH计(222)用于检测制药罐(2)内物料的实际PH值，所述第一滴定泵(221)的一端与侧边的PH液体调节罐(6)连通，另一端伸入至制药罐(2)内，并通过第一滴定泵(221)滴定稀酸溶液调节制药罐(2)内物料的PH值。

4.根据权利要求3所述的水胶炸药的混装设备，其特征在于，所述配料储罐(3)包括液体配料储罐(31)、固体配料储仓(32)以及调节储罐(33)，所述液体配料储罐(31)将液体物料从底部出料口流入至计量杯(311)内，然后从计量杯(311)的底部出料口流出并添加至制药罐(2)内；

所述固体配料储仓(32)通过计量螺杆(321)将物料输送至制药罐(2)内；

所述调节储罐(33)通过计量螺杆(321)将物料输送至制药罐(2)内。

5.根据权利要求4所述的水胶炸药的混装设备，其特征在于，所述计量杯(311)的侧边设置有第二计量秤(301)，用于计算计量杯(311)的称量计数；

所述液体配料储罐(31)的出料口以及计量杯(311)的出料口均设置有电磁控制阀控制出料。

6.根据权利要求5所述的水胶炸药的混装设备，其特征在于，所述输送泵(12)上设置的电磁阀门实现对制药罐(2)的供料；

所述计量螺杆(321)通过设置的电磁阀门实现配料储罐(3)内的物料向制药罐(2)供应。

7.根据权利要求6所述的水胶炸药的混装设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：向混合储罐(1)内添加混合母液进行储存，再通过底部的输送泵(12)将混合母液传输至制药罐(2)内；

S2：确定现场混制的炸药用量，将液体配料储罐(31)、固体配料储仓(32)按预设顺序以及投料比例逐个投料于制药罐(2)内，并开启搅拌机构(21)工作；

S3：根据PH值在线检测系统(22)的检测数据，调节制药罐(2)内物料的PH值，直至达到预设PH值；

S4：制药罐(2)的搅拌机构(21)工作完成后，通过压差式密度计(201)检测混合物料的密度，并通过控制调节储罐(33)内物理敏化剂加入量对混合物料的密度进行调节，直至达到预设密度；

S5：确认炮孔已钻好后，向制药罐(2)中加入配比好的交联剂，迅速混合，获得半成品物料B胶体；

S6：将半成品物料B胶体通过制药罐(2)底部的第一软管(23)输送至静态混合器(4)，同时速凝剂罐(5)将速凝剂通过第二软管(51)输送至静态混合器(4)内，并在静态混合器(4)内混合，注入炮孔，从而完成装药程序。

8.根据权利要求7所述的水胶炸药的混装设备的控制方法，其特征在于，所述S1步骤中混合母液由硝酸甲胺溶液、液态硝酸铵溶液、硝酸钠溶液在地面站配制而成；

所述气流搅拌器(11)为压缩空气管，压缩空气管对混合储罐(1)内的混合母液间歇性气流搅拌。

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