CN113376353A - 一种plc控制的乳化炸药试验用乳化装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置及其工作方法，包括：乳化筒体、支架、釜盖、搅拌机构、数显控制机构、进料机构和装料机构；所述乳化筒体设置在所述支架顶部，所述釜盖设置在所述乳化筒体顶部，所述搅拌机构设置在所述乳化筒体内部，所述进料机构设置在所述釜盖的顶部，装料机构设置在乳化筒体底部，数显控制机构与搅拌机构、进料机构以及装料机构电性连接；乳化筒体外壁设置有保温层，乳化筒体内开设有环形加热腔，乳化筒体顶部开设有水蒸汽入口，乳化筒体底部开设有水蒸汽出口，乳化筒体底面开设有出料口，釜盖顶面设置有环形有机玻璃视镜，釜盖的顶部开设有若干进料口，出料口与装料机构连通。
Description
技术领域
本发明涉及民爆器材测试设备技术领域，特别是涉及一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置及其工作方法。
背景技术
含水型乳化炸药因其独特的油包水型结构，具有以水抗水的优良特性，因此被广泛应用于隧道掘进、露天采矿、地下采矿等爆破工程中，在特种爆破以及拆除爆破等方面也发挥着越来越重要的作用。
乳化炸药主要由水相硝酸铵溶液、油相、乳化剂等材料组成，通过剪切作用使其形成油包水型结构，在试验用小剂量乳化炸药合成过程中多采用人工加热水、油相、人工检测水相PH值、水油相温度、人工倾倒水相至油相的试验过程，对于乳化炸药油包水型结构会产生明显影响，破乳情况多有发生。对于大剂量试验，需要多次利用小剂量乳化装置合成乳化炸药，这些过程检测的数据不全面、不精确，人为操作试验效率低、试验误差大。
发明内容
本发明的目的是提供一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置及其工作方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，包括：乳化筒体、支架、釜盖、搅拌机构、数显控制机构、进料机构和装料机构；
所述釜盖设置在所述乳化筒体顶部，所述搅拌机构设置在所述乳化筒体内，所述装料机构设置在所述乳化筒体底部，所述乳化筒体设置在所述支架顶部，所述数显控制机构与所述搅拌机构、所述进料机构以及所述装料机构电性连接，所述进料机构设置在所述釜盖的顶部；所述乳化筒体外壁设置有保温层，所述乳化筒体内开设有环形加热腔，所述乳化筒体顶部开设有水蒸汽入口，所述乳化筒体底部开设有水蒸汽出口，所述乳化筒体底面开设有出料口，所述釜盖顶面设置有环形有机玻璃视镜，所述釜盖的顶部开设有若干进料口，所述出料口与所述装料机构连通；
所述数显控制机构用于通过PLC控制所述进料口向所述乳化筒体内填充原料，并控制所述搅拌机构进行搅拌，完成搅拌后控制所述进料机构清洗所述乳化筒体内腔。
优选的，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴、可调搅拌叶片和刮料组件；
所述搅拌电机固接在所述釜盖的顶面，所述搅拌轴的一端与所述搅拌电机输出端固接，所述搅拌轴的另一端设置在所述乳化筒体内并设置有若干所述可调搅拌叶片，所述刮料组件设置在所述搅拌轴上，所述进料机构设置在所述釜盖的顶面，所述进料机构与所述搅拌轴顶部连通。
优选的，所述刮料组件包括连接杆和刮板；
所述连接杆设置有若干个，若干所述连接杆等间距设置在所述搅拌轴上，所述刮板设置在所述连接杆远离所述搅拌轴的一端，且与所述连接杆固接，所述刮板与所述乳化筒体内壁存留一定间隙。
优选的，所述进料机构包括可伸缩进料管、漏斗、接水筒和出水孔；
所述接水筒套设在所述搅拌轴顶部，且所述接水筒与所述搅拌轴固接，所述搅拌轴内开设有出水腔，所述搅拌轴外壁开设有若干出水孔，位于所述搅拌轴顶部的所述出水孔与所述接水筒内腔连通，所述可伸缩进料管的一端贯穿所述釜盖并连通所述漏斗，所述可伸缩进料管的一端设置在所述乳化筒体内且位于所述接水筒上方。
优选的，所述可伸缩进料管包括固定管和活动管；
所述固定管贯穿所述釜盖，所述活动管外壁与所述固定管内壁滑动连接。
优选的，所述搅拌轴外壁开设有螺纹，所述可调搅拌叶片与所述搅拌轴通过螺纹连接。
所述装料机构包括冷却池、出料盘、出料圆筒、球形阀、计量泵和出料管；
所述出料管的一端与所述出料口连通，所述出料管的另一端伸入所述冷却池内，且与所述出料盘连通，所述出料圆筒设置有若干个，且与所述出料盘连通，所述出料圆筒外套设有塑料薄膜套；所述球形阀和所述计量泵均设置在所述出料管上。
优选的，所述乳化筒体底面设置有控温传感器。
优选的，所述乳化筒体与所述支架之间固接有砧板，所述支架的一端固接有把手，所述支架的底面四角处分别固接有滑轮。
一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置的工作方法，包括以下步骤：
预先将塑料薄膜套装在所述出料圆筒上，在所述冷却池中放入冷却水，通过所述数显控制机构设置试验用乳化炸药材料参数，达到预先设定参数的水、油相原材料进入所述乳化筒体后，即可通过所述釜盖上方的所述搅拌电机开始进行乳化剪切合成；
待乳化基质达到设定的冷却温度后，通过调节所述可伸缩进料管，将敏化物质膨胀珍珠岩等敏化物质加入所述乳化筒体中，通过所述搅拌电机采用低转速进行敏化；
敏化后的乳化基质通过所述计量泵进入所述出料圆筒进行装药，之后在所述冷却池中冷却即可；
通过所述调节可伸缩进料管，加入外界冷却水引入到所述漏斗中，水通过所述接水筒流入所述搅拌轴的所述出水腔内，通过所述搅拌电机旋转，所述出水腔内的冷却水可以形成水射流对所述乳化筒体进行清洗。
本发明公开了以下技术效果：通过PLC控制的方式能够对乳化过程实现自动化控制，通过PLC控制的方式使得搅拌速度、油相温度、水相PH值和温度都能在预设范围内，使得试验数据能够得到详细的反映，避免了人为加料和测量带来的误差，能够顺利实现试验用乳化炸药不同剂量的配比和乳化合成，减少破乳情况的发生。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明可伸缩进料管的结构示意图；
图3为本发明出料圆筒的主视图；
图4为本发明出料圆筒的侧视图；
图5为本发明可调搅拌叶片的结构示意图；
图6为本发明釜盖的结构示意图；
图7为本发明PLC操控流程图；
图8为本发明接水筒的结构示意图；
其中，1、乳化筒体；2、支架；3、釜盖；4、保温层；5、水蒸汽入口；6、水蒸汽出口；7、出料口；8、环形有机玻璃视镜；9、进料口；10、搅拌电机；11、搅拌轴；12、可调搅拌叶片；13、把手；14、滑轮；15、连接杆；16、刮板；17、可伸缩进料管；18、漏斗；19、接水筒；20、出水孔；21、冷却池；22、出料盘；23、出料圆筒；24、球形阀；25、计量泵；26、出料管；27、控温传感器；28、砧板；29、数显控制机构；30、环形加热腔。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于，包括：乳化筒体1、支架2、釜盖3、搅拌机构、数显控制机构29和装料机构；
釜盖3设置在乳化筒体1顶部，搅拌机构设置在乳化筒体1内，装料机构设置在乳化筒体1底部，乳化筒体1设置在支架2顶部，数显控制机构29与搅拌机构和装料机构电性连接，进料机构设置在釜盖3的顶部；乳化筒体1外壁设置有保温层4，乳化筒体1内开设有环形加热腔，乳化筒体1顶部开设有水蒸汽入口5，乳化筒体1底部开设有水蒸汽出口6，乳化筒体1底面开设有出料口7，釜盖3顶面设置有环形有机玻璃视镜8，釜盖3的顶部开设有若干进料口9，出料口7与装料机构连通；
数显控制机构用于通过PLC控制进料口9向乳化筒体1内填充原料，并控制搅拌机构进行搅拌，完成搅拌后控制进料机构清洗乳化筒体1内腔。
乳化过程中可以通过罐体上方的环形有机玻璃视镜8进行观察物料的状态。
本发明有效解决了试验用乳化炸药合成效率低、发生破乳的情况，减小了人为操作误差，自动化程度低的问题。本发明乳化炸药试验用乳化装置功能实用、结构安全可靠，只需要预先输入试验参数、加入水、油相材料、套入包装薄膜，后续操作可以基于PLC控制完成，提高了合成效率，乳化效果好，减小人为误差的同时降低了破乳率，可以合成大剂量的乳化炸药，也可以自动装药、冷却，工作效率高。
进一步优化方案，搅拌机构包括搅拌电机10、搅拌轴11、可调搅拌叶片12和刮料组件；
搅拌电机10固接在釜盖3的顶面，搅拌轴11的一端与搅拌电机10输出端固接，搅拌轴11的另一端设置在乳化筒体1内并设置有若干可调搅拌叶片12，刮料组件设置在搅拌轴11上，进料机构设置在釜盖3的顶面，进料机构与搅拌轴11顶部连通。
通过可调搅拌叶片12对水相进行破碎分散，使水、油相充分混合。
进一步优化方案，刮料组件包括连接杆15和刮板16；
连接杆15设置有若干个，若干连接杆15等间距设置在搅拌轴11上，刮板16设置在连接杆15远离搅拌轴11的一端，且与连接杆15固接，刮板16与乳化筒体1内壁存留一定间隙。
刮板16增加了乳化筒体1筒壁边缘的物料湍动，也可以防止物料过度粘连于筒壁，使得搅拌更加充分；
进一步优化方案，进料机构包括可伸缩进料管17、漏斗18、接水筒19和出水孔20；
接水筒19套设在搅拌轴11顶部，且接水筒19与搅拌轴11固接，搅拌轴11内开设有出水腔，搅拌轴11外壁开设有若干出水孔20，位于搅拌轴11顶部的出水孔20与接水筒19内腔连通，可伸缩进料管17的一端贯穿釜盖3并连通漏斗18，可伸缩进料管17的一端设置在乳化筒体1内且位于接水筒19上方。
乳化基质合成后能够通过可伸缩进料管17加入膨胀珍珠岩等敏化物质，敏化后的乳化炸药通过计量泵25送进入冷却池21进行装药冷却，最后成型。合成工作完成后通过调节可伸缩进料管17，外部加入清洗液体，可以实现对乳化筒体1的就地清洗。
进一步优化方案，可伸缩进料管17包括固定管和活动管；
固定管贯穿釜盖3，活动管外壁与固定管内壁滑动连接。
进一步优化方案，搅拌轴11外壁开设有螺纹，可调搅拌叶片12与搅拌轴11通过螺纹连接。
进一步优化方案，装料机构包括冷却池21、出料盘22、出料圆筒23、球形阀24、计量泵25和出料管26；
出料管26的一端与出料口7连通，出料管26的另一端伸入冷却池21内，且与出料盘22连通，出料圆筒23设置有若干个，且与出料盘22连通，出料圆筒23外套设有塑料薄膜套；球形阀24和计量泵25均设置在出料管26上。敏化后的乳化基质通过计量泵25进入出料圆筒23进行装药，之后在冷却池21中冷却。
进一步优化方案，乳化筒体1底面设置有控温传感器27。
进一步优化方案，乳化筒体1与支架2之间固接有砧板28，支架2的一端固接有把手13，支架2的底面四角处分别固接有滑轮14。
一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置的工作方法，包括以下步骤：
水、油相材料的处理，向水相筒体中加入硝酸铵溶液及其它水相物质，向油相筒体中加入所需复合油相及乳化剂，水、油相筒体装置非本发明所保护的技术内容，使用时只需安装在支架2上方，采用基于PLC控制的电磁控制出料口7和计量泵25并与乳化筒体1进行管路连接，数显控制机构29可以显示水、油相筒体PH值和温度即可，在此不做过多赘述。
水蒸汽发生器产生从水蒸汽入口5进入乳化筒体1，冷凝液体从水蒸汽出口6流出。水蒸汽发生器非本发明所保护的技术内容，使用时只需安装在支架2上方并与水蒸汽入口5进行管路连接即可，在此不做过多赘述。
预先将塑料薄膜套装在出料圆筒23上，在冷却池21中放入冷却水，通过数显控制机构29设置试验用乳化炸药材料参数，达到预先设定参数的水、油相原材料进入乳化筒体1后，即可通过釜盖3上方的搅拌电机10开始进行乳化剪切合成，乳化过程中可以通过罐体上方的环形有机玻璃视镜8进行观察物料的状态，通过可调搅拌叶片12对水相进行破碎分散，使水、油相充分混合。刮板16增加了乳化筒体1筒壁边缘的物料湍动，也可以防止物料过度粘连于筒壁，使得搅拌更加充分；
通过调节可伸缩进料管17，将敏化物质膨胀珍珠岩等敏化物质加入乳化筒体1中，通过搅拌电机10采用低转速进行敏化；
敏化后的乳化基质通过计量泵25进入出料圆筒23进行装药，之后在冷却池21中冷却即可；
通过调节可伸缩进料管17，加入外界冷却水引入到漏斗18中，水通过接水筒19流入搅拌轴11的出水腔内，通过搅拌电机10旋转，出水腔内的冷却水可以形成水射流对乳化筒体1进行清洗。
首先根据试验目的设置物料参数，通过调节可调搅拌叶片12的高度对试验用不同剂量的乳化基质进行充分搅拌，通过PLC控制的方式精确调控水相、油相的加热温度以及控制计量泵25来对进料量进行控制，通过PLC控制的方式可以实现对搅拌速度的精准控制，乳化基质合成后能够通过可伸缩进料管17加入膨胀珍珠岩等敏化物质，敏化后的乳化炸药通过计量泵25送进入冷却池21进行装药冷却，最后成型。合成工作完成后通过调节可伸缩进料管17，外部加入清洗液体，可以实现对乳化筒体1的就地清洗。
支架2上的水相罐，水相罐下方设有出料孔和电磁控制阀、加热装置，上方设有PH值测量装置，测温装置。
水相罐一般高度不大于1m，容积为6L左右，材质选用316不锈钢材料。
支架2上的油相罐下方设有出料孔和电磁控制阀。
油相罐一般高度不大于1m，容积为6L左右，材质选用316不锈钢材料。
支架2上冷却池21，冷却池21为方形开口容器，容器里放入冷却水。
可伸缩进料管17通过向外拉伸加入敏化物质膨胀珍珠岩等敏化物质，清洗时通过向里压缩即可向漏斗18中注水清洗。
可调搅拌叶片12中间设有螺旋结构，可以通过根据试验药量调节搅拌叶片在搅拌轴11上的位置。
搅拌电机10转速设置为0-2000r/min。
水相温度设置为90-110℃，油相温度设置为90-100℃。
冷却温度设置为50-60℃。
乳化剪切时间设置为10-15min。
敏化搅拌时间设置为1-1.5min。
刮板16选用聚四氟乙烯材料。
乳化筒体1一般高度不大于1m，容积为10L左右，材质选用316不锈钢材料。
支架2长度一般不大于1.5m,宽度一般不大于1m,高度一般不大于1.5m。
乳化炸药试验用乳化装置，所有电器均需采用防爆连接。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于，包括：乳化筒体(1)、支架(2)、釜盖(3)、搅拌机构、数显控制机构(29)、进料机构和装料机构；
所述釜盖(3)设置在所述乳化筒体(1)顶部，所述搅拌机构设置在所述乳化筒体(1)内，所述装料机构设置在所述乳化筒体(1)底部，所述乳化筒体(1)设置在所述支架(2)顶部，所述数显控制机构(29)与所述搅拌机构、所述进料机构以及所述装料机构电性连接，所述进料机构设置在所述釜盖(3)的顶部；所述乳化筒体(1)外壁设置有保温层(4)，所述乳化筒体(1)内开设有环形加热腔(30)，所述乳化筒体(1)顶部开设有水蒸汽入口(5)，所述乳化筒体(1)底部开设有水蒸汽出口(6)，所述乳化筒体(1)底面开设有出料口(7)，所述釜盖(3)顶面设置有环形有机玻璃视镜(8)，所述釜盖(3)的顶部开设有若干进料口(9)，所述出料口(7)与所述装料机构连通；
所述数显控制机构用于通过PLC控制所述进料口(9)向所述乳化筒体(1)内填充原料，并控制所述搅拌机构进行搅拌，完成搅拌后控制所述进料机构清洗所述乳化筒体(1)内腔。
2.根据权利要求1所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌电机(10)、搅拌轴(11)、可调搅拌叶片(12)和刮料组件；
所述搅拌电机(10)固接在所述釜盖(3)的顶面，所述搅拌轴(11)的一端与所述搅拌电机(10)输出端固接，所述搅拌轴(11)的另一端设置在所述乳化筒体(1)内并设置有若干所述可调搅拌叶片(12)，所述刮料组件设置在所述搅拌轴(11)上，所述进料机构设置在所述釜盖(3)的顶面，所述进料机构与所述搅拌轴(11)顶部连通。
3.根据权利要求2所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述刮料组件包括连接杆(15)和刮板(16)；
所述连接杆(15)设置有若干个，若干所述连接杆(15)等间距设置在所述搅拌轴(11)上，所述刮板(16)设置在所述连接杆(15)远离所述搅拌轴(11)的一端，且与所述连接杆(15)固接，所述刮板(16)与所述乳化筒体(1)内壁存留一定间隙。
4.根据权利要求2所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述进料机构包括可伸缩进料管(17)、漏斗(18)、接水筒(19)和出水孔(20)；
所述接水筒(19)套设在所述搅拌轴(11)顶部，且所述接水筒(19)与所述搅拌轴(11)固接，所述搅拌轴(11)内开设有出水腔，所述搅拌轴(11)外壁开设有若干出水孔(20)，位于所述搅拌轴(11)顶部的所述出水孔(20)与所述接水筒(19)内腔连通，所述可伸缩进料管(17)的一端贯穿所述釜盖(3)并连通所述漏斗(18)，所述可伸缩进料管(17)的一端设置在所述乳化筒体(1)内且位于所述接水筒(19)上方。
5.根据权利要求4所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述可伸缩进料管(17)包括固定管和活动管；
所述固定管贯穿所述釜盖(3)，所述活动管外壁与所述固定管内壁滑动连接。
6.根据权利要求2所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述搅拌轴(11)外壁开设有螺纹，所述可调搅拌叶片(12)与所述搅拌轴(11)通过螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述装料机构包括冷却池(21)、出料盘(22)、出料圆筒(23)、球形阀(24)、计量泵(25)和出料管(26)；
所述出料管(26)的一端与所述出料口(7)连通，所述出料管(26)的另一端伸入所述冷却池(21)内，且与所述出料盘(22)连通，所述出料圆筒(23)设置有若干个，且与所述出料盘(22)连通，所述出料圆筒(23)外套设有塑料薄膜套；所述球形阀(24)和所述计量泵(25)均设置在所述出料管(26)上。
8.根据权利要求1所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述乳化筒体(1)底面设置有控温传感器(27)。
9.根据权利要求1所述的一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：所述乳化筒体(1)与所述支架(2)之间固接有砧板(28)，所述支架(2)的一端固接有把手(13)，所述支架(2)的底面四角处分别固接有滑轮(14)。
10.一种PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置的工作方法，根据权利要求1-9任一项所述的PLC控制的乳化炸药试验用乳化装置，其特征在于：包括以下步骤：
预先将塑料薄膜套装在所述出料圆筒(23)上，在所述冷却池(21)中放入冷却水，通过所述数显控制机构(29)设置试验用乳化炸药材料参数，达到预先设定参数的水、油相原材料进入所述乳化筒体(1)后，即可通过所述釜盖(3)上方的所述搅拌电机(10)开始进行乳化剪切合成；
待乳化基质达到设定的冷却温度后，通过调节所述可伸缩进料管(17)，将敏化物质膨胀珍珠岩等敏化物质加入所述乳化筒体(1)中，通过所述搅拌电机(10)采用低转速进行敏化；
敏化后的乳化基质通过所述计量泵(25)进入所述出料圆筒(23)进行装药，之后在所述冷却池(21)中冷却即可；
通过所述调节可伸缩进料管(17)，加入外界冷却水引入到所述漏斗(18)中，水通过所述接水筒(19)流入所述搅拌轴(11)的所述出水腔内，通过所述搅拌电机(10)旋转，所述出水腔内的冷却水可以形成水射流对所述乳化筒体(1)进行清洗。
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