DE2857219C3

DE2857219C3 -

Info

Publication number: DE2857219C3
Application number: DE19782857219
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 4300 Essen De Wagner; Manfred Ing.(Grad.) 4250 Bottrop De Schaefers
Original assignee: Asset-Handelsgesellschaft Mbh Salzburg At
Current assignee: Asset-Handelsgesellschaft Mbh Salzburg At
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1992-01-02
Also published as: DE2857219A1; DE2857219B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kessel für geschmolzenen Sprengstoff, in dessen Innerem ein Rührwerk angeordnet ist und bei dem die Seitenwand Hohlräume für den Durchfluß eines Heizmediums aufweist, mit welchem die Sprengstoffschmelze im Inneren indirekt erwärmbar und temperierbar ist.The invention relates to a boiler for molten Explosives, inside which an agitator is arranged is and in which the side wall cavities for the flow a heating medium with which the explosive melt Indirectly heatable and temperable is.

In einem solchen, aus der DE-PS 15 71 246 bekannten Kessel wird Sprengstoff geschmolzen und auf Gießtemperatur gebracht. Der geschmolzene Sprengstoff wird aus dem Kessel durch Gießen z. B. in Geschoßkörper weiterverarbeitet. Zur Beschickung des Kessels dient bereits geschmolzener Sprengstoff, der in einer anderen, vorgeschalteten Vorrichtung aufgeschmolzen wurde, und/oder fester, gegebenenfalls als Mischkomponente zugesetzter Sprengstoff, der z. B. in Form von Granulat, Schuppen oder Stücken vorliegt und erst im Kessel in Schmelze übergeht. Die so entstandene Sprengstoffschmelze wird unter Absenkung der Temperatur auf die Gießtemperatur gebracht, die mit sehr enger Toleranz, bei der schon 1° bis 2°C kritisch sind, bei der Erstarrungstemperatur der Schmelze liegt. Die zum Schmelzen des festen Sprengstoffes benötigte Wärme wird mindestens teilweise über das Heizmedium zugeführt, das im übrigen zur allgemeinen Temperierung des Schmelzkessels dient.In such, known from DE-PS 15 71 246 Explosives are melted in the boiler and brought to casting temperature. The melted one Explosives are released from the boiler by pouring z. B. further processed in the projectile body. For loading molten explosive is already used in the boiler, melted in another, upstream device became, and / or firmer, if necessary as a mixed component added explosives, the z. B. is in the form of granules, scales or pieces and only melts in the boiler. The resulting one Explosives melt is lowering the Brought temperature to the casting temperature with very close tolerance, at which 1 ° to 2 ° C is critical are at the solidification temperature of the melt. The one required to melt the solid explosive Heat is at least partially generated by the heating medium supplied, the rest of the general tempering the melting pot.

Sicherheitsvorschriften verlangen, daß Vorrichtungen zum Schmelzen und Temperieren von Sprengstoff im Inneren keine separaten Heizelemente aufweisen. Deshalb erfolgt die Temperierung indirekt über die Hohlräume in der Seitenwand und gegebenenfalls auch dem Boden. Außerdem begrenzen die Sicherheitsvorschriften die maximale Differenz zwischen der Temperatur des Heizmediums und der Schmelztemperatur des Sprengstoffes auf einen relativen niedrigen Wert von nur einigen Grad Celsius. Dies in Verbindung mit den im Inneren üblicherweise glatten Seitenwänden bekannter Sprengstoffkessel begrenzt den Wärmeübergang zwischen Heizmedium und Sprengstoff. Deshalb ist die Schmelzleistung niedrig und insbesondere eine rasche Einstellung der Sprengstoffschmelze auf die Gießtemperatur mittels des Heizmediums nicht möglich.Safety regulations require devices for melting and tempering explosives inside have no separate heating elements. That's why The temperature is controlled indirectly via the cavities in the side wall and possibly also the floor. In addition, the safety regulations limit the maximum difference between the temperature of the heating medium and the melting temperature of the explosive to a relatively low level of just a few Centigrade. This in conjunction with those inside usually smooth side walls of known explosives boilers limits the heat transfer between the heating medium and explosives. That is why the melting performance low and in particular a quick setting the explosive melt to the casting temperature not possible using the heating medium.

Aus dem Prospekt der Firma Dean Products, Inc., Brooklyn, New York, USA, "Panelcoil", 1975, sind doppelwandige Bauelemente zur Herstellung von Behältern, Kesseln, Tanks etc. bekannt, die im Inneren Kanäle für die Führung eines Heiz- oder Kühlmediums aufweisen. Die Kanäle sind dadurch gebildet, daß in eine oder beide Wände der Bauelemente entsprechende Vertiefungen eingeprägt und die beiden Wände zwischen den Vertiefungen flächig ineinanderliegend miteinander verschweißt sind. Ausweislich des Prospektes können aus solchen Bauelementen auch Schmelzkessel zusammengesetzt werden. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Bauelemente für die Herstellung von Behältern für die Sprengstoffbehandlung nicht geeignet sind, da in diesem Bereich die Sicherheitsvorschriften verlangen, daß an der Grenze zwischen Sprengstoff- und Heiz-/ Kühlmedium keine Schweißnähte vorhanden sind, durch welche im Falle eines Schweißfehlers Sprengstoff in das Heiz-/Kühlmedium übertreten könnte. Soweit in dem Prospekt als Anwendungsbeispiele für die Bauelemente Tanks oder Kessel gezeigt sind, die aus Boden und Seitenwand bestehen, verlaufen die Kanäle in der Seitenwand ausschließlich in Umfangsrichtung. Ob und gegebenenfalls wie Rührwerke in den aus den Panelcoil-Bauelementen gebildeten Kesseln und Tanks einzusetzen wären, geht aus dem Prospekt nicht hervor.From the prospectus of Dean Products, Inc., Brooklyn, New York, USA, "Panelcoil", 1975, are double-walled Components for the production of containers, boilers, Tanks etc. known to have channels inside for have the guidance of a heating or cooling medium. The channels are formed in that one or corresponding recesses in both walls of the components embossed and the two walls between the Wells lying flat one inside the other are welded. As shown in the prospectus composed of such components also melting kettles will. However, it can be seen that the Components for the manufacture of containers for the Explosives are not suitable because in this Area that require safety regulations, that on the border between explosives and heating / Coolant no welds are present through which explosives in case of a welding defect the heating / cooling medium could leak. So far in that Brochure as application examples for the components Tanks or boilers are shown that come from the bottom and side wall exist, the channels run in the side wall only in the circumferential direction. Whether and if necessary like agitators in the panel coil components use formed boilers and tanks would not appear from the prospectus.

In einer Abhandlung von Klaus-Dieter Kipke "Mechanische Belastungen von strömungslenkenden Einbauten in gerührten Behältern" in der Zeitschrift "Chemie-Technik" 6 (1977), Seiten 467 bis 472, sind die mechanisch- dynamischen Belastungen von strömungslenkenden Einbauten in Rührbehältern untersucht. Hinweise darauf, daß die strömungslenkenden Einbauten gleichzeitig für die Führung eines Heiz-/Kühlmediums benutzt werden und wie sie in diesem Falle im Hinblick auf einen besonders guten Wärmeübergang auszulegen wären, können dem Aufsatz nicht entnommen werden. In a paper by Klaus-Dieter Kipke "Mechanical Loads on flow-directing internals in stirred Containers "in the magazine" Chemie-Technik " 6 (1977), pages 467 to 472, are the mechanical dynamic loads on flow-directing internals examined in stirred tanks. Evidence that the flow-directing internals for the Management of a heating / cooling medium can be used and as in this case with regard to one particular good heat transfer could be designed, can Essay can not be removed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kessel der eingangs genannten Art unter Einhaltung der einschlägigen Sicherheitsvorschriften so auszugestalten, daß ein hoher Wärmeübergang zwischen dem Heizmedium und dem Sprengstoff erzielt wird.The invention has for its object a boiler of the type mentioned in compliance with the to design relevant safety regulations so that a high heat transfer between the heating medium and the explosives are obtained.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Seitenwand aus einem Außenmantel und einem vergrößerten, in Form von senkrecht verlaufenden Rippen sternförmig gefalteten Innenmantel besteht, der mit dem Außenmantel Strömungskanäle für das Heizmedium definiert, und daß das Rührwerk einen oder mehrere auf einer oder mehreren Achsen befindliche Großpropeller- Rührer umfaßt.According to the invention, this object is achieved by that the side wall from an outer jacket and a enlarged, in the form of vertical ribs star-shaped folded inner sheath, the with the outer jacket flow channels for the heating medium defined, and that the agitator one or more large propellers located on one or more axes Stirrer includes.

Beim erfindungsgemäßen Kessel ergeben die senkrechten Rippen des lediglich gefalteten, nicht jedoch auch geschweißten Innenmantels eine deutliche Vergrößerung der Fläche, über welche der Sprengstoff mit dem Heizmedium in Wärmeaustausch treten kann, und damit einen entsprechend vergrößerten Wärmeübergang. Eine weitere, über die reine Flächenvergrößerung hinausgehende Vergrößerung des Wärmeübergangs wird durch den senkrechten Verlauf der Rippen in Verbindung mit dem mindestens einen Großpropeller-Rührer erzielt. Der senkrechte Verlauf der Rippen steht im Gegensatz zu der durch den Panelcoil-Prospekt vorgezeichneten Richtung in Umfangsrichtung des Kessels, die zunächst für den Wärmeübergang auch als vorteilhaft erscheinen muß, weil sie mit der normalen, durch eine Rührung bewirkten Rotationsrichtung des geschmolzenen Sprengstoffes im Kessel übereinstimmen und dementsprechend zu einem Ausgleich des zwangsläufig im Heizmedium entstehenden Temperaturgradienten führen würde. Im Gegensatz hierzu wirken die senkrechten Rippen des Innenmantels quasi als Wellenbrecher gegenüber der zähflüssigen Sprengstoffschmelze, wodurch eine Verwirbelung und dementsprechend eine besonders schnelle Durchmischung der Schmelze in allen ihren Teilen und eine Umlenkung derselben in eine kräftige Axialströmung entlang der das Heizmedium enthaltenden Rippen erfolgt. Angesichts der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Sprengstoff trägt dies in besonders starkem Maße zu einem schnellen Wärmeausgleich zwischen der Sprengstoffschmelze und dem Heizmedium bei.In the boiler according to the invention, the vertical Ribs of the only folded, but not also welded inner jacket a significant enlargement the area over which the explosive with the heating medium can enter into heat exchange, and thus one accordingly increased heat transfer. Another, Enlargement beyond the mere enlargement of the area the heat transfer is due to the vertical Course of the ribs in connection with the at least achieved a large propeller stirrer. The vertical The course of the ribs is in contrast to that direction indicated by the panel coil brochure in the circumferential direction of the boiler, initially for the Heat transfer must also appear to be advantageous, because with the normal, caused by a stir Direction of rotation of the molten explosive match in the boiler and accordingly to one Compensation for the inevitably arising in the heating medium Temperature gradient would result. In contrast to this the vertical ribs of the inner jacket seem quasi as a breakwater against the viscous explosive melt, causing a swirl and accordingly a particularly quick mixing of the Melt in all its parts and a redirection of the same into a vigorous axial flow along the Ribs containing heating medium takes place. Given the poor thermal conductivity of explosives this is particularly important for rapid heat compensation between the explosive melt and the Heating medium at.

Insgesamt ermöglicht es der erfindungsgemäße Kessel, auch bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen Heizmedium und Sprengstoffschmelze in kurzer Zeit vergleichsweise große Wärmemengen der Schmelze zuzuführen bzw. aus dieser abzuführen. Hieraus folgt eine hohe Schmelzleistung und eine schnelle Einstellung der Sprengstoffschmelze auf die vom Heizmedium vorgegebene Temperatur. Außerdem ist eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung in der Sprengstoffschmelze ohne die Ausbildung nennenswerter Temperaturgradienten gerade in der Nähe der Seitenwand gewährleistet. Letzteres ermöglicht auch ein aktives, schnelles Abkühlen der Sprengstoffschmelze auf Gießtemperatur mittels des Heizmediums - das in diesem Fall in Bezug auf die Schmelze als Kühlmedium wirkt -, ohne daß die Gefahr von Krustenbildung durch erstarrten Sprengstoff an der Seitenwand des Kessels gegeben wäre. Im Vergleich zum bisher geübten natürlichen Abkühlenlassen verkürzt sich dadurch die Zeit bis zum Erreichen der Gießtemperatur drastisch von beispielsweise bisher zwei Stunden auf 10 bis 15 Minuten. Schließlich ist es bei dem neuen Kessel in Verbindung mit einer geeigneten Temperaturregelung für das Heizmedium sogar möglich, eine reine, ankristallisierte Sprengstoffschmelze über mehrere Stunden auf Gießtemperatur zu halten, ohne daß eine thermisch bedingte Veränderung der Schmelze eintritt. Die Weiterverarbeitung der Schmelze kann sich also problemlos über einen längeren Zeitraum erstrecken.Overall, the boiler according to the invention enables even with small temperature differences between the heating medium and explosive melt in a short time comparatively to supply large amounts of heat to the melt or dissipate from this. From this follows one high melting capacity and quick setting the explosive melt to that specified by the heating medium Temperature. It is also a very even one Temperature distribution in the explosive melt without the formation of significant temperature gradients guaranteed near the side wall. The latter also enables active, fast cooling the explosive melt to the casting temperature by means of of the heating medium - that in this case in relation to the Melt acts as a cooling medium - without the danger from crust formation due to solidified explosives the side wall of the boiler would be given. Compared shortened to the natural cooling that was previously practiced the time until the casting temperature is reached drastically from two hours so far, for example on 10 to 15 minutes. After all, it is with that new boiler in connection with a suitable temperature control for the heating medium even possible pure, crystallized explosive melt over several To keep hours at casting temperature without a thermally induced change in the melt occurs. The further processing of the melt can so easily extend over a longer period of time.

Der erfindungsgemäße Kessel ist insbesondere für die Behandlung von Trinitrotoluol oder Mischungen aus Trinitrotoluol und Hexogen, Trinitrotoluol und Ammoniumnitrat oder Trinitrotoluol/Hexogen/Aluminium bestimmt.The boiler according to the invention is particularly for Treatment of trinitrotoluene or mixtures of trinitrotoluene and hexogen, trinitrotoluene and ammonium nitrate or trinitrotoluene / hexogen / aluminum.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:The invention is advantageous in the following Details using a schematically illustrated Embodiment explained in more detail. In the Drawings shows:

Fig. 1 eine Schemaansicht einer Anlage zum Schmelzen von Sprengstoff mit einem Kessel für geschmolzenen Sprengstoff (Schmelzkessel) nach der Erfindung, Fig. 1 is a schematic view of a plant for melting of explosives with a boiler for the molten explosive (melting vessel) according to the invention,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Schmelzkessel von Fig. 1 mit abgenommenem Deckel, Fig. 2 is a vertical section through the melting vessel of FIG. 1 with the cover removed,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 3 is a section along the line 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 ein Schemabild eines dem Schmelzkessel zugeordneten Heiz- und Kühlsystems für das Heizmedium. Fig. 4 is a schematic image of a heating and cooling system for the heating medium associated with the melting boiler.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Anlage zum Schmelzen von TNT eine Vorrichtung 1 zum schnellen Aufschmelzen des in fester Form zugeführten TNT mit einem beheizten Sammeltank 2 für das geschmolzene TNT. Aus diesem wird geschmolzenes TNT mit einer im erlaubten Bereich über dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur einer beheizten Wiegevorrichtung 3 zugeleitet. Von der Wiegevorrichtung 3 gelangt eine bestimmte Menge geschmolzenes TNT über einen beheizten Stutzen 5 in einen Schmelzkessel 6. An die Wiegevorrichtung 3 können mehrere gleichartige Schmelzkessel angeschlossen sein.According to Fig. 1 shows a plant for melting TNT comprises a device 1 for quick melting of the fed in solid form TNT with a heated holding tank 2 for the molten TNT. From this, molten TNT is fed to a heated weighing device 3 at a temperature in the permitted range above the melting point. A certain amount of molten TNT passes from the weighing device 3 into a melting vessel 6 via a heated nozzle 5 . A plurality of melting vessels of the same type can be connected to the weighing device 3 .

Der Schmelzkessel 6 wird mit der gießfähigen TNT-Schmelze nur zu 20 bis 40%, bezogen auf seinen maximalen Kesselinhalt, gefüllt. Der restliche Anteil TNT wird dann in fester Form, z. B. als Granulat, hinzugegeben. Dieser Anteil geht im Schmelzkessel 6 in Schmelze. Im Inneren 7 des Schmelzkessels befindet sich ein Rührwerk 8 mit einer Welle 29 und großen Propellerflügeln 30, das die TNT-Schmelze ständig in einer kräftigen Axialströmung umwälzt.The melting vessel 6 is filled with the pourable TNT melt only to 20 to 40%, based on its maximum vessel content. The remaining part of TNT is then in solid form, e.g. B. added as granules. This portion goes into melt in the melting vessel 6 . In the interior 7 of the melting tank there is an agitator 8 with a shaft 29 and large propeller blades 30 , which constantly circulates the TNT melt in a strong axial flow.

Der Schmelzkessel 6 wird an seiner Seitenwand 11 mittels eines Heizmediums, z. B. Wasser, indirekt beheizt. Die Schmelzwärme für das in fester Form zugegebene TNT wird nicht nur dem Heizmedium, sondern auch den Vorgelegten, über Schmelztemperatur aufgeheizten TNT entzogen, dessen Temperatur dadurch sinkt. Eine danach verbleibende Temperaturdifferenz zur Gießtemperatur wird durch Kühlung mittels des Heizmediums beseitigt, das in diesem Falle, bezogen auf die TNT-Schmelze, als Kühlmedium eingesetzt wird. Die so auf Gießtemperatur gebrachte und dann auf Gießtemperatur gehaltene TNT-Schmelze wird durch einen beheizten Ablaufstutzen 13 z. B. mit TNT zu füllenden Geschoßkörpern zugeleitet.The melting boiler 6 is on its side wall 11 by means of a heating medium, for. B. water, indirectly heated. The heat of fusion for the TNT added in solid form is not only removed from the heating medium, but also from the TNT which is heated to above the melting temperature and whose temperature drops as a result. Any remaining temperature difference to the casting temperature is eliminated by cooling using the heating medium, which in this case, based on the TNT melt, is used as the cooling medium. The so brought to the casting temperature and then kept at the casting temperature TNT melt is through a heated outlet 13 z. B. with TNT to be filled projectiles.

Gem. Fig. 2, 3 hat der Schmelzkessel einen relativ flachen Boden 12. Die Seitenwand 11 besteht aus einem glatten, kreiszylindrischen Außenmantel 14 und einem Innenmantel 15, der axial gesehen sternförmig gefaltet ist. Hierdurch ist eine Vielzahl gleichartiger, hohler Rippen 17 mit jeweils dreieckigem Querschnitt gebildet, die axial bzw. senkrecht verlaufen, in das Innere 7 des Schmelzkessel 6 weisen und jeweils einen senkrechten Kanal 18 für das Heizmedium umgrenzen, das über ein unteres Zuführrohr 24 in die Rippen gelangt und diese über ein Abführrohr 26 an der Oberseite wieder verläßt.Gem. Fig. 2, 3 of the melting vessel has a relatively flat bottom 12. The side wall 11 consists of a smooth, circular cylindrical outer jacket 14 and an inner jacket 15 which , viewed axially, is folded in a star shape. As a result, a plurality of similar hollow fins 17 , each with a triangular cross section, are formed, which run axially or vertically, point into the interior 7 of the melting vessel 6 and each delimit a vertical channel 18 for the heating medium, which flows into the fins via a lower feed pipe 24 arrives and leaves it again via a discharge pipe 26 at the top.

Dem Schmelzkessel 6 ist das in Fig. 4 gezeigte Heiz- und Kühlsystem für das Heizmedium zugeordnet. Es besteht aus einem hinsichtlich der Temperatur des Heizmediums grob geregelten Primärkreislauf 31 und einem feingeregelten Sekundärkreislauf 32. Im Primärkreislauf wird das von einer Pumpe 33 umgewälzte Heizmedium in einem mit Dampf D gespeisten Wärmetauscher 34 aufgeheizt. Die grobe Temperaturregelung wird von einem Regler 35 bewirkt.The heating and cooling system for the heating medium shown in FIG. 4 is assigned to the melting boiler 6 . It consists of a primary circuit 31 roughly regulated with regard to the temperature of the heating medium and a finely regulated secondary circuit 32 . In the primary circuit, the heating medium circulated by a pump 33 is heated in a heat exchanger 34 fed with steam D. The rough temperature control is effected by a controller 35 .

Der Sekundärkreislauf 32 verläuft vom Primärkreislauf 31 über ein Beimischventil 37, eine Umwälzpumpe 38, auf dem oben beschriebenen Weg durch den Schmelzkessel 6 hindurch und zurück zum Primärkreislauf. Vom Rücklauf hinter dem Schmelzkessel zweigt eine Querverbindung zum Beimischventil 37 ab, in die ein Wärmetauscher 39 eingefügt ist, der von einem Gebläse 40 mit Kühlluft L beaufschlagt wird. Ein pneumatischer Proportional/Integral-Regler 41 verarbeitet Meßsignale von einem Fühler 42 für die Temperatur des Heizmediums im Vorlauf und von einem Fühler 43 für die Temperatur des Heizmediums im Rücklauf und entsprechend diesen Meßsignalen wirkt es auf das Beimischventil 37 derart ein, daß sich aus dem eingestellten Mischungsverhältnis zwischen aufgeheizten Heizmedium aus dem Primärkreislauf 31 und kühlerem Heizmedium aus dem Wärmetauscher 39 eine bestimmte Temperatur des Heizmediums in den Kanälen des Schmelzkessels und damit eine gewünschte Temperatur der TNT-Schmelze ergibt.The secondary circuit 32 runs from the primary circuit 31 via an admixing valve 37 , a circulation pump 38 , through the melting boiler 6 and back to the primary circuit in the way described above. A cross connection to the admixing valve 37 branches off from the return flow behind the melting boiler, into which a heat exchanger 39 is inserted, which is supplied with cooling air L by a fan 40 . A pneumatic proportional / integral controller 41 processes measurement signals from a sensor 42 for the temperature of the heating medium in the flow and from a sensor 43 for the temperature of the heating medium in the return and according to these measurement signals, it acts on the admixing valve 37 in such a way that from the set mixing ratio between heated heating medium from the primary circuit 31 and cooler heating medium from the heat exchanger 39 results in a certain temperature of the heating medium in the channels of the melting pot and thus a desired temperature of the TNT melt.

Claims

Boiler for molten explosive, in the interior of which an agitator is arranged, and in which the side wall has cavities for the flow of a heating medium, by means of which the explosive melt can be heated and heated indirectly in the interior, characterized in that the side wall ( 11 ) consists of an outer jacket ( 14 ) and an enlarged, in the form of vertically extending ribs ( 17 ) star-shaped inner jacket ( 15 ), which defines flow channels ( 18 ) for the heating medium with the outer jacket, and that the agitator ( 8 ) one or more on one or several axes ( 29 ) located large propeller stirrer ( 30 ).