CS196172B1

CS196172B1 - Způsob válcování prachového zrna

Info

Publication number: CS196172B1
Application number: CS237978A
Authority: CS
Inventors: Jiri Tuma; Arnost Polok
Original assignee: Jiri Tuma; Arnost Polok
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1980-03-31

Abstract

Vynález se týká způsobu válcování prachového zrna při výrobě hnacích porézních prachů, jímž se dosáhne úpravy vnitřní struktury, která ovlivni režim hoření.

Description

Dosavadní technologické postupy válcování, například válcování zrn ve tvaru kuličky na disk, a to at již mokrých nebo suchých, byly zaměřeny hlavně na zlepšení geometrických tvarových charakteristik prachových zrn s cílem snížení degresívity těchto prachů .

Vzhledem k tomu, že tato dodatečná operace má některé nedostatky, například zvýšení procenta odpadu, bylo snahou jí obejít a prachová zrna diskového tvaru připravovat jíž pří samotné výrobě sférických prachů. Nedostatkem těchto postupů bylo, že docházelo při válcování k částečné nebo celkové ztrátě porézní struktury zhutněním prachových zrn, nebot válcování bylo nutno provádět v oblasti trvalých deformací. To mělo za následek snížení rychlosti hoření a eleminaci předností, kterými se porézní prachy vyznačují, došlo například ke zhoršení teplotních koeficientů, zažehovatelnosti prachu a zvýšení pravděpodobnosti nedohořívání prachu, tj. výskytu zbytků po výstřelu. U balistických soustav, pracujících v oblasti nízkých tlaků, nebylo možno dosáhnout požadovaných výkonů zbraně, obzvláště při minusových teplotách nábojů.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob válcování prachového zrna, který je předmětem vynálezu a jehož podstata spočívá v tom, že se při průchodu válci na prachová zrna působí tlakem způsobujícím jejích stlačení nejvýše o 1/3 jejich původního průměru, přičemž ve vnitřním prostoru prachového zrna je přítomna voda nebo technologická voda, obsahující nejvýše 1 hmotnostní % látek použitých při výrobě, jako elektrolytů, například síranu sodného nebo dusičnanu draselného, a/nebo ochranných koloidů, například sorbítu, sacharózy, glukózy, dextrínu nebo klihů, případně ve výrobě použitých rozpouštědel, například ethylalkoholu nebo octanu ethylnatého.

Při válcování podle vynálezu dochází k stlačení mokrého prachového porézního zrna v oblasti pružných deformací, což se projevuje tím, že po válcování se prachové zrno vrací na rozměr vetší, než je štěrbina mezi válci, v některých případech až na původní rozměr.

Tímto postupem se v přítomnosti vody nebo technologické vody v pórech dosahuje protržení stěn uzavřených pórů, tj. jejich vzájemné propojení a vytvoření tzv. efektivní - otevřené - porozity.

V závislosti n'a relativním stlačení při válcování a v další fázi návratu na větší než štěrbinový rozměr mezi válci, dochází k přeskupení vnitřního porézního objemu oproti původní hodnotě před válcováním, jak je patrno z programu na obr. 1, jehož popis je uveden u příkladu 1,

Dále dochází ke změně distribučních integrálních závislostí objemů pórů na jejích rozměrech a všeobecně tím dochází k vytvoření jiného - širšího - rozměrového spektra a tím k potlačení hodnoty přechodového tlaku na tzv. konvektivní režim hoření, který vzniká u soustav, jimž není vlastní jednak otevřená a jednak určitá porozita a rozměro196172 vé spektrum, získané způsobem válcování podle vynálezu,

U porézních struktur, hořících s přechodem na konvektivní režim hoření, který vzniká zejména v závislosti na rychlosti vzrůstu tlaku ve zbrani, a proto vzniká při různých hodnotách tlaků ve zbrani, tj. v závislosti na počáteční nábojové hutnotě, má tento jev bezprostřední vliv na vhodnost použití porézních prachů v nábojích. Prachy, kterým není vlastní určité, záměrně vytvořené rozměrové spektrum pórů, hoří obyčejně ve třech režimech: v první fázi geometricky - pomalu dále vzniká přechod na konvektivní. hoření. rychlé - a po dosažení maximálního tlaku vo zbrani při záporné derivaci tlaku dochází v závislosti na struktuře opět k návratu na geometrický režim hoření, čímž je bezprostředně podmíněna možnost výskytu nedohoření náplně při výstřelu.

Tím, že tento přechod na konvektivní režim je potlačen rozměrovým spektrem pórů a vytvořením otevřené porozity válcováním prachového zrna podle vynálezu, prach hoří prakticky od počátku konvektivně, tj. rychle, a pří. balistických zkouškách se nevyskytují anomálie, které jsou obyčejně charakterizovány tím, že při nižší hmotnosti náplně vzniká ve zbrani vyšší maximální tlak a nižší ústová rychlost, neodpovídající dané hmotnosti náplně. Obecně je tím podmíněna vhodnost použití porézního prachu pro laboraci nábojů - možnost nastřelení náplně.

Tím, že prach hoří od počátku konvektivně, vzniká možnost použití prachu s větší balistickou tlouštkou prachového zrna a tím možnost zvýšení výkonu zbraně při. zachování předepsaného maximálního tlaku. Tato větší tloušťka navíc zkvalitňuje laboraci. nábojů na automatických laboračních strojích, ne-

bot má za následek	přesnější	objemové nava-
ž o v á η í .
Prach	Poměrné	ω
	stlačení	náp lň
		/ g /
neválcovaný	1	1,6
válcovaný	0,94	1 ,5
válcovaný	0,78	1 ,5
válcovaný	0,56	1 ,25
Poznámka: Balistické hodnoty	jsou uvedeny ze

Pro bližší objasnění podstaty vynálezu jsou dále uvedeny příklady provedení. Příklady provedení

Příklad 1

Mokré prachové zrno s přebytkem Čisté vody, výhodně v hmotnostním poměru 1:1, se dávkuje z násypky mezi válce stažené na sílu 0,25 mm. Prachové zrno má za mokra tloušťku 0,32 mm, takže poměrné stlačení je 0,78,

Po průchodu vodní suspenze prachu mezi válci se prachová zrna filtrací zbaví přebytku vody a odsají se na konstantní obsah vláhy, cca 25 hmotnostních X, a dávkují se na povrchovou úpravu, která se provádí obvyklým způsobem stejně jako následující příprava k balistickým zkouškám.

Stejným způsobem byly připraveny další dva vzorky prachu válcováním podle příkladu 1, pou2e s tím rozdílem, že poměrné stlačení bylo 0,94 a 0,56.

K válcování podle příkladu 1 lze použít také vysušeného prachu, který se před válcováním vnese do vody a touto vodou se nechá nasáknout.

V tabulce I jsou uvedeny balistické hodnoty pro prachy válcované za poměrného stlačení 0,94, 0,78 a 0,56 a pro prach neválcovaný, které byly získány přímým měřením při střelbě brokových nábojů ráže 16. Tento náboj má mj . předepsané hodnoty:

rychlost na vzdálenosti 25 m od ústí zbraně maximální tlak ve zbrani maximální tlak v sérii 10 ran ,315 ms“1 , 58,86 MPa max Pmax ' ;61,8 MPa

v₂₅	Pmax	max	Zbytek po
m s ” 1	/MPa/	P max /MPa/	výstřelu
316,0	62,3	70,3	hrubý
319,5	57,6	6 1,0	žádný
317,6	54,7	66,2	žádný
314,5	86 , 1	94,9	nepatrný

série 10 ran .

Z výsledků střeleb je zřejmé, že nejlépe vyhovujícím prachem je prach válcovaný za poměrného stlačení 0,94.

Na připojeném výkresu je na obr. 1 zakreslen porogram, který je důkazem změny porézního prostoru při válcováni. Jsou zde uvedeny integrální distribuční poro zimetrické křivky, stanovené přímým měřením tohoto prachu - křivka B - a prachu neválcovaného - křivka A - na rtuťovém porozimetru. Křivky představují závislosti relativního vnitřního objemu na poloměrech póruj na ose souřadnic je logaritmická stupnice hodnot poloměru pórů R v absolutních hodnotách s rozměrností metr /m/ a na ose pořadnic je uveden poměrný /relativní/ integrální objem vnitřních pórů Vr, vztažený k nejvyšší naplnitelné hodnotě vnitřního objemu rtutí při působení vnějšího proměnného tlaku až do 82 MPa.

Například u souřadnice R - 10“6 m je celkový vnitřní objem pórů v rozsahu od 5,10“^ _mdo 1.10^-6 m u křivky A cca 100-48, tj. 58 %/ a u křivky B cca 100-46, tj. 54

Z průběhu křivek je zřejmé, že do cca 50 % celkového objemu pórů mají obě křivky A i B stejný tvar.

Pří dalším zvyšování tlaku rtutí./dochází k naplňování menších pórů/ je zjištěna nová struktura, která se vytvořila při průchodu válcem za poměrného stlačení 0,94. Vzniklo nové, širší spektrum pórů v rozsahu od cca 10“θ do 10“°m oproti spektru neválcovaného zrna, kde stejný relativní objem připadá na rozsah rozmezí pouze od 10’^m do 10~7m.

U válcovaného prachu za poměrného stlačení 0,94 došlo jednak ke snížení náplně o 0,1 g /z 1,6 na 1,5 g/ při současném zvýšení ústové rychlosti a snížení max. tlaků ve zbrani, jednak byly odstraněny zbytky prachu po výstřelu jak ve zbrani, tak i vnábojníci. . .

Obdobná situace je i u prachu válcovaného za poměrného stlačení 0,78.

Protože nedošlo k jinému technologickému zásahu než k válcování a zkoušky byly pro váděny v identických podmínkách, je zřejmé, že jednoznačnou příčinou výhodných změn balistických výsledků a zlepšení kvality prachu v uvedených případech je změna distribuční závislosti objemu pórů na jejích rozměru a vytvoření efektivní porozity prachových porézních zrn pomocí válcování.

,96172

Na výkresu je vidět, že při válcování došlo za poměrného stlačení 0,94 k vytvoření nové struktury vznikem nových pórů přibližně v oblasti od relativního vnitřního objemu V_rei< 50 Z a poloměru pórů r <C10“^m.

Při válcování za poměrného stlačení 0,56 došlo jíž k trvalé deformaci a prach po projití válci má diskovítý tvar. Při této trvalé deformaci došlo navíc ke zhutnění prachu, tj. ztrátě vnitřního volného objemu, přibližně o 34 % původního objemu pórů .

Výkonu zbraně bylo dosaženo s náplní o 0,25 g menší než prachu neválcovaného /viz tabulka 1/, přičemž maximální tlaky .ve zbrani vzrostly nad přípustné hodnoty; tímto prachem nelze dosáhnout předepsaných hodnot, nebot snížení tlaku lze dosáhnout pouze snížením hmotnosti náplně, což má za následek nepřípustné snížení ústové rychlosti, což znamená, že válcování prachu s cílem změny geometrických tvarů /sféra na disk/ a zmenšení balistické tlouštky prachu nebylo zde řešením.

příklad 2

Obdobných výsledků bylo dosaženo válcováním prachového zrna za podmínek stejných jako v příkladu 1, avšak s tím rozdílem, že prachové zrno bylo válcováno s přebytkem

technologické	vody, která měla v jednotli-
vých případech	i toto složení:
a/	0,2	hmotnostní % dextrinu,
b/	0,5	hmo t .	7. KNO3 + 0,2 hmot. Z klihu,
c/	0,2	hmo t.	Z klihu,
d/	0,1	hmot.	Z sorbitu + 0,3 hmot. Z dextri
e/	0,3	hmot.	nu , Z dextrinu + 0,5 hmot. Z Na₂S0^,
f/	0,5	hmot ♦	Z KN0₃ a
g/	0,7	hmot ·	Z Na₂SO₄.

V případech e/ až g/ byl přítomen octan ethylna^tý v množství 0,05 hmot.

V případě c/ byl přítomen ethylalkohol v množství 0,08 hmot. 7..

Povrchová úprava prachu se může provádět jak po válcování, tak také před válcováním prachového zrna.

Claims

Způsob válcování prachového zrna, vyznačující se tím, že se při průchodu válci na prachová zrna působí tlakem způsobujícím jejích stlačení nejvýše o 1/3 jejich původního průměru, přičemž ve vnitřním prostoru prachového zrna je přítomna voda nebo technologická voda, obsahující nejvýše

VYNÁLEZU

1 hmotnostní 7. látek použitých při výrobě, jako elektrolytů, například síranu sodného nebo dusičnanu draselného, a/nebo ochran ných koloidů, například sorbitu, sacharózy, glukózy, dextrinu nebo klihů, případně ve výrobě použitých roupouštědel, například ethylalkoholu nebo octanu ethylnatého.