EP0153687A2 - Vorrichtung zum Herstellen von Treibladungspulver in Strangform - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen von Treibladungspulver in Strangform Download PDF

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EP0153687A2
EP0153687A2 EP85101798A EP85101798A EP0153687A2 EP 0153687 A2 EP0153687 A2 EP 0153687A2 EP 85101798 A EP85101798 A EP 85101798A EP 85101798 A EP85101798 A EP 85101798A EP 0153687 A2 EP0153687 A2 EP 0153687A2
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EP
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fluid
needles
channels
perforated plate
strand
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EP85101798A
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Dietmar Dipl.-Chem. Dr. Müller
Harald Franken
Rudolf Kröhnert
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/221—Extrusion presses; Dies therefor extrusion dies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0075—Shaping the mixture by extrusion

Definitions

  • the invention relates to a device for producing propellant charge powder in the form of a strand with axially parallel channels in a press with at least one molding die which has a plurality of needles arranged in parallel in its area forming the strand for molding the channels.
  • twin-shaft screw textluder are used as co-rotating or counter-rotating devices (DE-OS 30 44 577), which have screw-shaped feeder segments in an alternating arrangement and calming zones in a defined arrangement.
  • a molding head with a reduced inner diameter which forms the plasticized propellant powder into a strand.
  • Needles are also arranged on the molding head, which protrude into the bore of the shaping part and form the channels in the strand.
  • the invention has for its object to provide a device with which - continuously or discontinuously - amaschineladun g sstrang with a defined and reproducible geometry of the channels can be made.
  • the needles are designed as open hollow needles and are subjected to a fluid with a slight excess pressure.
  • the open hollow needles are constantly flowed through by the fluid, which is under slight excess pressure.
  • the fluid penetrates at the open ends of the hollow needles into the channels formed on the outside of them, so that these too are under a slight excess pressure.
  • Known devices in the form of an extruder have a molding head with a perforated plate that closes off the extruder chamber on the outlet side with a plurality of passage holes arranged symmetrically on a circle, and a centrally arranged needle holder, the needles of which protrude into a molded part located downstream with an inner diameter that is reduced compared to the arrangement circle of the holes.
  • the plasticized propellant powder is thus first pressed through the holes in the pinhole by means of the extruder shafts.
  • the resulting individual strands of smaller diameter are then combined in the molded part with the reduced inner diameter to form a larger strand.
  • the needle holder and the perforated diaphragm have at least one radially extending channel for supplying the fluid to the hollow needles.
  • the perforated plate a respective fluid channel disposed between adjacent holes, so that the fluid ohlnadeln the H symmetrically flows and different flow resistances, and the flow paths are avoided or vice versa ensures that the fluid flows out on each hollow needle at the same speed and pressure.
  • the needle holder is interchangeably mounted in a receptacle of the perforated plate, so that the number and arrangement of the channels can be selected by exchanging the needle holder with the same fluid feed in each case.
  • the invention further provides for minimizing the interfacial forces between the molded part and the strand.
  • the molded part consists of brass, stainless steel or a steel with a high TiC content in spherulitic form.
  • Such a molded part can be produced, for example, by electrical discharge machining, so that surface unevenness is avoided by mechanical processing.
  • the above-mentioned materials have a surface with very low roughness or a spherical roughness in the micro range. Instead, plastic inserts, e.g. B. PTFE, possible.
  • Both air and an inert gas can be used as the fluid, which is under a pressure of approximately 1.5 bar, for example.
  • the extruder shown in Figure 1 has a housing 1, which is composed of several segments 2, which are clamped together by end flanges 3.
  • a housing 1 On the drive side 4, two parallel, counter-rotating or counter-rotating worm shafts 5 are inserted into the housing, which extend to the front end flange 3 and end there in tips.
  • a molding head 17 connects to the last housing segment 2.
  • Such a screw extruder can be used, for example, to produce propellant powder with one or more bases, as described in the earlier patent application P 32 42 301, so that only the essential parts of the extruder are dealt with here.
  • the first housing segment 2 on the drive side is provided with an addition opening 6 for the solid components, namely nitrocellulose (NC) and additives.
  • the next segment 2 following downstream is equipped with a nozzle channel 7 through which a solvent is metered in.
  • the penultimate housing segment 2 in the conveying direction has a cutout 8, which serves on the one hand for degassing the plasticized product and on the other hand for photo-optical recording of the surface of the plasticized product at this point.
  • a camera 9 is provided which is directed into the opening 8 and is connected to a monitor 10. over the photo-optical recording, the solvent is dosed via channel 7.
  • DE-OS 30 44 577 for this, reference is made to DE-OS 30 44 577.
  • the two symmetrically constructed worm shafts 5 initially have a conveyor segment 11 on the drive side, which is of a single-start design. This is followed in the area of the nozzle channel 7 by a further multi-start conveyor segment 12, which in turn is followed by a first kneading segment 13 and a second kneading segment 14.
  • a baffle plate 15 adjoins the last kneading segment, which in turn is followed by a multi-start conveyor segment 12.
  • further kneading segments 13 are placed on the exit end of the shaft.
  • calming zones 16 are provided, in which there are no displacement bodies on the shafts.
  • the individual housing segments, as well as the "molding head 17, are provided with heating or cooling devices 18 in order to be able to control the temperature of the plasticized product differently in the individual kneading and conveying areas.
  • the molding head 17 is seated in a housing segment 19 (FIGS. 2 and 3), which connects to the last housing segment 2 of the extruder.
  • a perforated plate 20 with a plurality of axially parallel holes 21, which are spaced from the axis in a circle are arranged.
  • the plasticized propellant powder is pressed through these holes.
  • a molded part 22 with a reduced inner diameter adjoins the perforated plate 20, which gives the strand the final shape and the final outer diameter.
  • a plurality of needles 23 extend, which follow a precisely defined one Geometry are arranged.
  • the needles 23 are seated on a needle holder 24 which is axially exchangeably inserted in the perforated diaphragm 20 and are designed as hollow needles which are open on both sides.
  • Radial channels 25 in the perforated plate 20 open into the needle holder 24. These radial channels 25 each run between the holes 21 of the perforated plate 20 and are connected to an annular channel 26 on the outer circumference of the perforated plate.
  • the annular channel 26 is supplied with a fluid, preferably air or inert gas, under a weak excess pressure via two axially parallel bores 27. The fluid flows from the annular channel via the radial channels 25 in the perforated plate 20 into the needle holder 24 and from there through the hollow needles 23 into the channels of the extruded propellant charge.
  • the needles are designed as hollow needles, to which the fluid is supplied via corresponding channels in the bottom of the press pot.

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Abstract

Für die kontinuierliche oder diskontinuierliche Herstellung von Treibladungspulver in Strangform mit achsparallel verlaufenden Kanälen mit definiertem gleichem Durchmesser und reproduzierbarer Geometrie der Kanalanordnung ist eine Presse mit wenigstens einer Formmatrize vorgesehen, die in ihrem den Strang formenden Bereich eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nadeln zum Einformen der Kanäle aufweist, die als offene Hohlnadeln ausgebildet und mit einem Fluid mit geringem Überdruck beaufschlagt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Treibladungspulver in Strangform mit achsparallel verlaufenden Kanälen in einer Presse mit wenigstens einer Formmatrize, die in ihrem den Strang formenden Bereich eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nadeln zum Einformen der Kanäle aufweist.
  • Die diskontinuierliche Herstellung von strangförmigem Treibladungspulver erfolgt in Topfpressen, deren Boden mehrere Formmatrizen enthalten kann. Es enstehen somit mehrere kurze zylindrische Körper aus Treibladungspulver. Daneben gewinnt die kontinuierliche Herstellung von Strängen die auf Wunschmaß abgelängt werden können, zunehmend an Bedeutung. Für diese Herstellung werden Doppelwellen-Schneckenextluder als Gleich- oder Gegenläufer eingesetzt (DE-OS 30 44 577), die in wechselnder Anordnung schneckenförmige Föroersegmente sowie in definierter Anordnung Beruhigungszonen aufweisen.
  • An der Austrittsseite des Extruders ist ein Formkopf mit reduziertem Innendurchmesser angeordnet, der das plastifizierte Treibladungspulver zu einem Strang ausbildet. An dem Formkopf sind ferner Nadeln angeordnet, die in die Bohrung des formgebenden Teils hineinragen und die Kanäle in den Strang einformen.
  • Für einen einwandfreien Abbrand und eine einwandfreie Bal- listik ist es notwendig, daß einerseits die Durchmesser der einzelnen Kanäle eng toleriert sind, andererseits ihre Anordnung innerhalb des Strangs absolut symmetrisch ist, d.h. der Abstand de: Kanäle untereinander, wie auch der Abstand jedes Kanals vor Zertrum und vom Außenumfang des Strangs muß absolut gleich sein. Die Praxis mit Pressen - gleich welcher Art - hat ergeben, da2 diese Forderungen an die Geometrie der kanäle haufig nicht eingehalten werden können. So kommt es zu Durchmesserschwankungen an den Kanälen, die zwangsläufig auch Fehler in der Gesamtgeometrie mit sich bringen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der - kontinuierlich oder diskontinuierlich - ein Treibladungsstrang mit definierter und reproduzierbarer Geometrie der Kanäle hergestellt werden kann.
  • Ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung wird diese Aufgabe oadurch gelöst, daß die Nadeln als offene Hohlnadeln ausgebildet und mit einem Fluid mit geringem Überdruck beaufschlagt sind.
  • während des Auspressens des Strangs werden die offenen Hohlnadeln ständig von dem Fluid, das unter geringem Überdruck steht, durchströmt. Das Fluid dringt an den offenen Enden der Hohlnadeln in die von ihnen außenseitig abgeformten Kanäle ein, so daß auch diese unter einem geringen Überdruck stehen.
  • Am vorlaufenden Ende des Treibladungsstrangs, wo dieser seine Plastizität weitgehend verloren hat, tritt das Fluid in die Umgebung aus. Praktische Versuche an Topfpressen und Extrudern haben gezeigt, daß mit dieser Maßnahme die Kanäle mit einem absolut gleichen Durchmesser erzeugt werden können, so daß weder der einzelne Kanal, noch die Gesamtgeometrie der Kanalanordnung gestört wird. Eine Er- klärung für diese Wirkung dürfte darin liegen, daß die bisher beobachteten Deformationen auf Eigenspannungen zurückzuführen sind, die dem Strang beim Extrudieren aufgeprägt werden. Auch das Fließverhalten des Strangs im Formkopf dürfte nicht absolut symmetrisch abzunehmen sein, so daß am umfang des Strangs lokal urterschiedliche Scherkräfte wirken. Diese, wenn auch geringer Eicenspannungen, die nach dem Entlasten bei Austritt des Strangs zu den Deformationen führen dürften, werden offensichtlich durch den geringen Überdruck in den Kanälen kompensiert, so daß die Eigenspannungen dann, wenn der Strang in zunehmend härtere Konsistenz übergeht, "eingefroren" werden.
  • Bekannte Vorrichtungen in Form eines Extruders weisen einen Formkopf mit einer den Extruderraum austrittsseitig abschliessende Lochplatte mit mehreren auf einem Kreis symmetrisch angeordneten Durchtrittslöchern und einen zentrisch angeordneten Nadelhalter auf, dessen Nadeln in ein stromabwärts gelegenes Formteil mit einem gegenüber dem Anordnungskreis der Löcher reduzierten Innendurchmesser hineinragen. Das plastifizierte Treibladungspulver wird also mittels der Extruderwellen zunächst durch die Löcher der Lochblende gedrückt. Die dabei entstehenden einzelnen Stränge kleineren Durchmessers werden dann in dem Formteil mit dem reduzierten Innenduchmesser zu einem größeren Strang vereinigt. Bei einer solchen Ausführungsform der Vorrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Nadelhalter und die Lochblende wenigstens einen radial verlaufenden Kanal zum Zuführen des Fluids zu den Hohlnadeln aufweisen.
  • Mit Vorzug ist allerdings zwischen benachbarten Löchern der Lochplatte je ein Fluidkanal angeordnet, so daß das Fluid den Hohlnadeln symmetrisch zufließt und unterschiedliche Strömungswiderstände und Strömungswege vermieden werden bzw. umgekehrt sichergestellt ist, daß das Fluid an jeder Hohlnadel mit gleicher Geschwindigkeit und gleichem Druck ausströmt.
  • Mit Vorteil ist der Nadelhalter in einer Aufnahme der Lochplatte auswechselbar gelagert, so daß die Anzahl und Anordnung der Kanäle durch Austausch der Nadelhalter bei jeweils gleicher Fluiczuführung gewählt werden kann.
  • Um die während cer Formgebung dem Strang aufgeprägten Eigenspannungen so gering als möglich zu halten, sieht die Erfindung ferner vor, die Grenzflächenkräfte zwischen Formteil und Strang zu minimieren. Dies kann dadurch geschehen, daß das Formteil aus Messing, Edelstahl oder einem Stahl mit hohem TiC-Anteil in sphärolitischer Form besteht. Ein solches Formteil kann beispielsweise durch Elektroerosion hergestellt werden, so daß Oberflächen-Unebenheiten durch mechanische Bearbeitung vermieden werden. Die vorgenannten Werkstoffe besitzen eine Oberfläche mit sehr geringer Rauhigkeit bzw. eine sphärische Rauhigkeit im Mikrobereich. Statt dessen sind auch Einsätze aus Kunststoffen, z. B. PTFE, möglich.
  • Als Fluid kann sowohl Luft, als auch ein Inertgas verwendet werden, das beispielsweise unter einem Druck von ca. 1,5 bar steht.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Doppelwellen-Schneckenextruder für kontinuierliche Arbeitsweise;
    • Figur 2 einen vergrößerten Detailschnitt (II-II in Figur 3) des Formkopfs in einer gegenüber Figur 1 etwas abgewandelten Ausführung und
    • Figur 3 einen Schnitt gemäß III-III der Figur 2.
  • Der in Figur 1 gezeigte Extruder weist ein Gehäuse 1 auf, das aus mehreren Segmenten 2 zusammengesetzt ist, die durch stirnseitige Endflansche 3 miteinander verspannt sind. An der Antriebsseite 4 sind in das Gehäuse zwei parallel an- geordnete,gleich- oder gegenläufige Schneckenwellen 5 hineingeführt, die bis zum vorderen Endflansch 3 reichen und dort in Spitzen enden. In Figur 1 ist lediglich eine der beiden Schneckenwellen erkennbar. An das letzte Gehäusesegment 2 schließt sich ein Formkopf 17 an. Mit einem solchen Schneckenextruder lassen sich beispielsweise ein- oder mehrbasige Treibladungspulver herstellen, wie dies in der älteren Patentanmeldung P 32 42 301 beschrieben ist, so daß hier nur auf die wesentlichen Teile des Extruders eingegangen wird.
  • Das erste antriebsseitige Gehäusesegment 2.ist mit einer Zugabe- öffnung 6 für die Feststoffkomponenten, nämlich Nitrocellulose (NC) und Zuschlagstoffe versehen. Das stromabwärts folgende nächste Segment 2 ist mit einem Düsenkanal 7 ausgestattet, durch den ein Lösungsmittel zudosiert wird. Das in Förderrichtung vorletzte Gehäusesegment 2 weist eine Aussparung 8 auf, die einerseits zum Entgasen des plastifizierten Produktes, andererseits zur fotooptischen Aufzeichnung der Oberfläche des plastifizierten Produktes an dieser Stelle dient. Hierzu ist eine in die Öffnung 8 gerichtete Kamera 9 vorgesehen, die mit einem Monitor 10 in Verbindung steht. Über die fotooptische Aufzeichnung wird das Lösungsmittel über den Kanal 7 dosiert. Hierzu wird auf die DE-OS 30 44 577 verwiesen.
  • Die beiden symmetrisch aufgebauten Schneckenwellen 5 weisen antriebsseitig zunächst ein Fördersegment 11 auf, das eingängig ausgebildet ist. Hieran schließt im Bereich des Düsenkanals 7 ein weiteres mehrgängiges Fördersegment 12 an, dem wiederum ein erstes Knetsegment 13 und ein zweites Knetsegment 14 folgen. An das letzte Knetsegment schließt eine Stauscheibe 15, an die wiederum von einem mehrgängigen Fördersegment 12 gefolgt wird. Auf das austrittsseitige Ende der Welle sind schließlich weitere Knetsegmente 13 aufgesetzt.
  • Zwischen den einzelnen Fördersegmenten 12 sowie zwischen diesen und den Knetsegmenten 13 wie auch der Stauscheibe 15 sind Beruhigungszonen 16 vorgesehen, in denen sich auf den Wellen keine Verdrängungskörper befinden. Die einzelnen Gehäusesegmente, wie auch der"Formkopf 17 sind mit Heiz- bzw. Kühleinrichtungen 18 versehen, um die Temperatur des plastifizierten Produktes in den einzelnen Knet- und Förderbereichen unterschiedlich steuern zu können.
  • Der Formkopf 17 sitzt in einem Gehäusesegment 19 (Figur 2 und 3), das an das letzte Gehäusesegment 2 des Extruders anschließt..Er weist in Förderrichtung zunächst eine Lochplatte 20 mit mehreren achsparallelen Löchern 21 auf, die mit Abstand von der Achse auf einem Kreis angeordnet sind. Durch diese Löcher wird das plastifizierte Treibladungspulver hindurchgedrückt. An die Lochplatte 20 schließt ein Formteil 22 mit einem reduzierten Innendurchmesser an, das dem Strang die endgültige Form und den endgültigen Außendurchmesser verleiht. In die Bohrung des Formteils 22 reichen mehrere Nadeln 23 hinein, die nach einer genau festgelegten Geometrie angeordnet sind. Die Nadeln 23 sitzen an einem axial in die Lochblende 20 austauschbar eingesetzten Nadelhalter 24 und sind als beiderseits offene Hohlnadeln ausgebildet.
  • In den Nadelhalter 24 münden radiale Kanäle 25 in der Lochplatte 20. Diese radialen Kanäle 25 verlaufen jeweils zwischen den Löchern 21 der Lochplatte 20 und sind am Außenumfang der Lochplatte an einen Ringkanal 26 angeschlossen. Der Ringkanal 26 wird über zwei achsparallele Bohrungen 27 mit einem Fluid, vorzugsweise Luft oder Inertgas, unter schwachem Überdruck versorgt. Das Fluid strömt vom Ringkanal über die ra- dialen Kanäle 25 in der Lochplatte 20 in den Nadelhalter 24 ein und von dort durch die Hohlnadeln 23 in die Kanäle des ausgepreßten Treibladungsstrangs.
  • Bei einer satzweise arbeitenden Topfpresse sind meist mehrere Formmatrizen mit entsprechenden Nadelhaltern vorgesehen. Auch dort sind die Nadeln als Hohlnadeln ausgebildet, denen das Fluid über entsprechende Kanäle im Boden des Preßtopfs zugeführt wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Treibladungspulver in Strangform mit achsparallel verlaufenden Kanälen in einer Presse mit wenigstens einer Formmatrize, die in ihrem den Strang formenden Bereich eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nadeln zum Einformen der Kanäle aufweist dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (23) als offene Hohlnadeln ausgebildet und mit einem Fluid mit geringem Uberdruck beaufschlagt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch l in Form eines Extruders mit einer den Extruderraum austrittsseitig abschließenden Lochplatte mit mehreren auf einem Kreis symmetrisch angeordneten Durchtrittslöchern und einem zentrisch angeordneten Nadelhalter, dessen Nadeln in ein stromabwärts gelegenes Formteil mit einem gegenüber dem Anordnungskreis der Löcher reduzierten Innendurchmesser hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhalter (24) und die Lochplatt.e (20) wenigstens einen radial verlaufenden Kanal (25) zum Zuführen des Fluids zu den Hohlnadeln (23) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Löchern (21) der Lochplatte (20) je ein Fluidkanal (25) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkanäle (25) an einem im Formkopf (17) angeordneten Ringkanal (26) angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhalter (24) in einer Aufnahre der Lochplatte (20) auswechselbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (22) aus Messing, Edelstahl oder einem Stahl mit hohem TiC-Anteil in sphärolitischer Form besteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Luft oder ein Inertgas ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid unter einem Druck von ca. 1,5 bar steht.
EP85101798A 1984-02-28 1985-02-19 Vorrichtung zum Herstellen von Treibladungspulver in Strangform Withdrawn EP0153687A3 (de)

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