FI67838B - Smaeltkaerl foer spraengaemne - Google Patents

Description

ΓΓ7ϋΖ~1 r„, , KUULUTUSJULKAISU „ „ Β 11> UTLÄGGNINGSSKRIFT 6 7838 ·|Μ C <45> Pat'••'it csddeiat (51) Kv.lk.4/lnt.CI.* C 06 Β 21/00 (21) Patenttihakemus — Patentansöknlng 791795 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 05-06-79 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 05-06.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 06.12.79

Patentti- ja rekisterihallitus (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. _

Patent- och registerstyrelsen ' 1 Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 2ö.U2.o5 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 05.06.78

Saksan Li ittotasava1ta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2824591-2 (71) Wasag-Chemie A.G., Miinchener Strasse 70, 8043 Unterfoehring,

Saksan L i i ttotasavalta-FÖrbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Helmut Wagner, Essen, Manfred Schaefers, Bottrop, Saksan Liittotasaval ta-Förbundsrepubl iken Tyskland(DE) (74) Oy Kolster Ab (54) Räjähdysaineen sulatuskattila - Smältkärl för sprängämne

Keksinnön kohteena on sulatuskattila, jonka sisätilaan on sovitettu potkurisekoitin ja jonka sileästä ulkovaipasta ja sisä-vaipasta koostuvassa sivuseinässä ja mahdollisesti pohjassa on onteloita kuumennusväliaineen läpivirtausta varten, joiden avulla sisätilassa oleva räjähdysainesula on epäsuorasti temperoitavissa.

Sellainen sulatuskattila toimii sulatetun ja valulämpötiIässä olevan räjähdysaineen valmistamiseksi. Räjähdysainetta käsitellään edelleen sulatuskattilasta valuttamalla esim. ammuskappalei-siin. Sulatuskattilan panostamiseksi käytetään ainakin osittain jo sulatettua räjähdysainetta, joka on sulatettu toisessa, eteen-kytketyssä laitteessa. Mahdollisesti lisätään tähän sulatuskatti-lassa kiinteää räjähdysainetta, joka on esim. granulaattien, suomujen tai kappaleiden muodossa ja joka sulatuskattilassa yhtyy sulatteeseen. Siten syntyvä räjähdysainesulate saatetaan lämpötilaa alentamalla valulämpötilaan, jolla on hyvin pieni toleranssi sulatteen jähmettymislämpötilaan nähden, jolloin jo 1-2°C ovat kriittisiä. Lisätyn kiinteän räjähdysaineen sulattamiseksi tarvit- 2 67838 tava lämpö tuodaan ainakin osittain kuumennusväliaineen välityksellä, jonka tehtävänä muuten on sulatuskattilan yleinen tempe-rointi.

Turvallisuusmääräykset vaativat, ettei räjähdysaineen su-lattamiseksi ja temperoimiseksi tarkoitettujen laitteiden sisällä ole mitään erillisiä kuumennuselementtejä. Sitä paitsi tapahtuu temperointi välillisesti sivuseinässä ja mahdollisesti myös pohjassa olevien onteloiden välityksellä. Lisäksi turvallisuusmääräykset rajoittavat kuumennusväliaineen lämpötilan ja räjähdysaineen sulatuslämpötilan välisen suurimman eron suhteellisen alhaiseen arvoon, joka on vain muutamia Celsius-asteita. Tämä yhdessä tunnettujen sulatuskattiloiden sisältä yleensä sileiden sivuseinien kanssa rajoittaa kattilan sulatustehoa. Sitä paitsi ei räjähdys-ainesulatteen nopea säätö valulämpötilaan kuumennusväliaineen avulla ole mahdollinen.

"Uddeholm thermochannels"-esitteestä tunnetaan kaksinkertaisella seinällä varustetut, kuumennus- tai jäähdytysväliaineen johtamiseen tarkoitetut rakenne-elementit. Rakenne-elementtien molemmat seinät ovat hiukan aaltomaisia, aaltojen ollessa siirrettyinä toistensa suhteen ja seinät on hitsattu keskenään yhteen. Rakenne-elementtien sopivan muodon ja jakautuman johdosta väliaine virtaa niissä mutkitellen, katso esitteen kuvio 1, ja tällöin väliaine virtaa pääasiassa poikittain seinän aaltoilua vastaan, s.o. vaakasuoraan kuviossa 1. Esitteen kuviot 7-9 ja 14 ja 15 esittävät itse asiassa säiliötä, jonka sivuseinät on muodostettu tällaisista rakenne-elementeistä ja joissa tällöin on onteloita kuumennusväliaineen läpivirtaamista varten. Yksittäiset rakenne-elementit on yhdistetty toisiinsa hitsaamalla, katso sivu 7, viimeinen kappale. Rakenne-elementtien edellä kuvatusta rakenteesta johtuu, ettei sivuseiniin tässä yhteydessä saada kuumennusväli-ainetta varten sellaisia kanavia, jotka kulkisivat sivuseinien läpi pystysuoraan. Sitä vastoin kuumennusväliaine johdetaan sivu-seinissä pääasiassa kehän suunnassa, mikä vastaa yksittäisten rakenne-elementtien mutkittelevaa rataa. Tässä yhteydessä kuumennusväliaineen on pakosta kuljettava pitkät matkat sisään- ja ulostulon välillä.

3 67838

Vaikkakin räjähdysaineteollisuus on esitteen sivulla 1 ilmoitettu rakenne-elementtien käyttöalueeksi, tämä käyttö kumoutuu niissä tapauksissa, joissa rakenne-elementit joutuvat suoraan kosketukseen räjähdysaineiden kanssa, koska rakenne-elementeissä on hitsaussaumoja ja rakenne-elementit voidaan sitä paitsi yhdistää keskenään vain hitsaamalla. Hitsausliitokset ovat kuitenkin suorastaan kiellettyjä turvallisuusriskin vuoksi kaikissa sellaisissa laitteissa, jotka joutuvat suoraan kosketukseen räjähdysaineiden kanssa. Toisen ongelman rakenne-elementtien suunnitellussa käytössä räjähdysaineen sulatuskattilan rakentamiseen muodostavat ne pitkät matkat, jotka kuumennusväliaineen on kuljettava sisään- ja ulostulon välillä. Nämä pitkät välimatkat aiheuttavat kuumennusväliaineeseen suhteellisen suuren lämpötilagradientin, mikä ei sovi yhteen sen kanssa, että räjähdysainesulan valulämpö-tilavaihtelut on pidettävä hyvin pieninä.

Vastaavasti on keksinnön päämääränä muotoilla alussa mainitunlainen sulatuskattila siten, että saavutetaan suuri sulatus-teho turvallisuusmääräykset säilyttäen ja räjähdysainesulatteen nopea säätö valulämpötilaan.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että sekoittimen kukin potkuriakseli sijaitsee pystysuorassa ja että sivuseinän sisävaippa on ympäryskehän suunnassa taitettu etenevän aaltomaisesti onttojen sisätilaan osoittavien kohtisuorien ripojen muotoon, jotka kulloinkin rajoittavat erillisen kanavan kuumennus-väliainetta varten.

Keksinnön mukaisessa sulatuskattilassa aikaansaavat ruoteet sen pinnan huomattavan suurenemisen, jonka välityksessä räjähdysaine kuumennusväliaineen avulla voi osallistua lämmönvaihtoon.

Tämä mahdollistaa myös kuumennusväliaineen ja räjähdysainesulatteen pienien lämpötilaerojen yhteydessä lyhyessä ajassa suhteellisen suurien lämpömäärien tuomisen sulatteeseen tai vastaavasti johtamisen tästä pois. Tästä seuraa suuri sulatusteho ja räjähdysainesulatteen nopea säätö kuumennusväliaineen ennalta määräämään lämpötilaan. Ruoteilla on edelleen se edullinen vaikutus, että ne toimivat sekoittimen pyörittämään räjähdysainesulaan nähden ikään kuin "aallonmurtajina" ja takaavat siten sulatteen hyvin perinpohjaisen ja erittäin nopean sekoittumisen sen kaikissa osissa. Ottaen 4 67838 huomioon räjähdysaineen huonon lämmönjohtavuuden myötävaikuttaa myös tämä räjähdysainesulatteen ja kuumennusväliaineen väliseen nopeaan lämmönsiirtymiseen. Lisäksi taataan hyvin tasainen lämpötilan jakautuminen räjähdysainesulatteessa muodostumatta mainittavia lämpötilagradientteja edes sivuseinän läheisyydessä. Lopuksi mahdollistuu räjähdysainesulatteen aktiivinen, nopea jäähtyminen valulämpötilaan kuumennusväliaineen avulla, joka tässä tapauksessa toimii sulatteeseen verrattuna jäähdytysväliaineena, ilman että olisi jähmettyneen räjähdysaineen aiheuttamaa kattilakiven muodostumisvaaraa sulatuskattilan sivuseinillä. Verrattuna tähän asti käytettyyn luonnolliseen jäähtymiseen lyhenee näin ollen valu-lämpötilan saavuttamiseksi tarvittava aika voimakkaasti, esim. tähänastisesta kahdesta tunnista 10-15 minuuttiin. Lopuksi on uudella sulatuskattilalla kuumennusväliaineen sopivan lämpötilan säädön yhteydessä vieläpä mahdollista pitää puhdas, kiteytyvä rä-jähdysainesula useita tunteja valulämpötilassa, ilman että sulatteessa esiintyy lämpötilan aiheuttamia muutoksia. Sulatteen edelleen käsittely voidaan siis ongelmattomasti ulottaa pitemmälle ajalle.

Tarkoituksenmukaisesti rajoittavat ruoteet kulloinkin erillisen kanavan kuumennusväliainetta varten, koska silloin kohoaa vielä edelleen kuumennusväliaineen ja räjähdysainesulatteen välisen lämmönsiirron tasalaatuisuus.

Uuden sulatuskattilan eräässä edullisessa suoritusmuodossa taitettu sisävaippa on ulospäin olevilla aallonhuipuillaan ulko-vaippaa vasten. Tämän ratkaisun yhteydessä uuden sulatuskattilan valmistaminen on erityisen yksinkertaista. Lisäksi saadaan aikaan sivuseinän ulkopintaan verrattuna erityisen suuri sisäpinta, mikä luonnollisesti on edullista lämmönsiirron nopeudelle.

Erityisesti ajatellen toimintaa "aallonmurtajina" on osoittautunut edulliseksi, jos ruoteilla on kolmionmuotoinen poikkileikkaus. Sen ohella tulevat luonnollisesti kysymykseen vielä muut poikkileikkausmuodot, esim. puoliympyrän muotoinen poikkileikkaus.

Keksinnön mukainen sulatuskattila on tarkoitettu erityisesti trotyylin tai toryylin ja heksogenin, trotyylin ja ammoniumnitraa-tin seosten tai trotyyli/heksogeni/alumiinin käsittelyyn.

5 67838

Seuraavassa selitetään lähemmin keksintöä muine edullisine yksityiskohteineen kaavamaisesti esitetyn suoritusesimerkin yhteydessä. Piirustuksessa esittää kuvio 1 räjähdysaineen sulattamiseksi tarkoitetun laitteiston kaavamaista kuvantoa käsittäen keksinnön mukaisen sulatuskatti-lan, kuvio 2 kuvion 1 sulatuskattilan pystysuoraa leikkausta kannen ollessa poisotettuna, kuvio 3 leikkausta kuvion 2 viivaa 3-3 pitkin ja kuvio 4 sulatuskattilaan kuuluvan kuumennusväliaineen kuumennus- ja jäähdytysjärjestelmän kaaviokuvaa.

Kuvion 1 mukaisesti käsittää TNT:n sulattamiseksi tarkoitettu laitteisto laitteen 1 kiinteässä muodossa tuodun TNT:n nopeaksi sulattamiseksi käsittäen kuumennetun kokoamissäiliön 2 sulatettua TNT:tä varten. Täältä sulatettu TNT johdetaan sallitulla alueella sulamispisteen yläpuolella olevassa lämpötilassa kuumennettun pun-nituslaitteeseen 3, joka on yhdistetty kokoamissäiliön 2 kanssa kuumennetun poistoputken 4 välityksellä. Punnituslaitteesta 3 pääsee tietty määrä sulaa TNT:tä kuumennetun putken 5 kautta sulatus-kattilaan 6. Punnituslaitteeseen 3 voi olla liitettynä useita samanlaisia sulatuskattiloita.

Sulatuskattilan 6 maksimaalisesta kattilatilavuudesta täytetään valukelpoisella TNT-sulatteella ainoastaan 20-40 %. Muu osa TNT :stä lisätään sitten kiinteässä muodossa, esim. granulaattina. Tämä osa muuttuu sulatuskattilassa 6 sulatteeksi. Sulatuskattilan sisällä 7 sijaitsee sekoitin 8, jota käyttää sulatuskattilan kannelle 9 sovitettu moottori 10 ja joka jatkuvasti pyörittää TNT-sulatetta.

Pyöreää sulatuskattilaa 6 kuumennetaan sivuseinältään 11 ja pohjastaan 12 kuumennusväliaineen, esim. veden, avulla välillisesti. Sulatuslämpöä kiinteässä muodossa lisättyä TNT:tä varten ei oteta ainoastaan kuumennusväliaineesta, vaan myös kattilassa olevasta, sulamislämpötilan yläpuolelle kuumennetusta TNT:stä, jonka lämpötila siten laskee. Tämän jälkeen jäljelle jäävä lämpö-tilanero valulämpötilaan verrattuna poistetaan sen jälkeen jäähdyttämällä kuumennusväliaineen avulla, jota tässä tapauksessa, TNT-sulatteeseen verrattuna, käytetään jäähdytysväliaineena. Näin 6 67838 valulämpötilaan saatettu ja sen jälkeen valulämpötilassa pidetty TNT-sulate johdetaan kuumennetun poistoputken 13 kautta esim. TNTillä täytettäviin ammuskappaleisiin.

Kokonaisuudessaan ruostumattomasta teräksestä valmistetun sulatuskattilan 6 yksityiskohtia esittävät kuviot 2 ja 3. Sivuseinä 11 muodostuu sileästä, lieriönmuotoisesta ulkovaipasta 14 ja sisävaipasta 15, joka kehäsuunnassa on taitettu jatkuvasti kolmioaallon muotoon ja siten syntyneiden, ulospäin olevien aallohuippu-jen 16 avulla lepää tiiviisti ulkovaipalla 14. Täten on muodostettu lukuisia samanlaisia, onttoja ruoteita 17, joilla kullakin on kolmionmuotoinen poikkileikkaus ja jotka kulkevat aksiaalisesti tai pystysuoraan, osoittavat sulatuskattilan 6 sisustaa 7 kohti ja rajoittavat kulloinkin kuumennusväliainetta varten tarkoitetun erillisen, pystysuoran kanavan 18.

Kevyesti keskustaa kohti alaspäin kaltevassa pohjassa 12 on kehäreunalla ulkopuolella oleva rengaskanava 19, joka on pohjassa olevien porauksen 20 välityksellä yhteydessä jokaisen kanavan 18 kanssa. Säteittäisten kanavien 21 välityksellä on rengaskanava 19 liitetty sisempään rengaskanavaan 22, joka ympäröi keskellä olevaa, poistoputken 13 liitoslaippaa 23 ja joka on yhteydessä kuu-mennusväliaineen syöttöputken 24 kanssa.

Ulompaa rengaskanavaa 19 vastaa sulatuskattilan yläsivulla oleva samanlainen rengaskanava 25, joka on samoin porauksien välityksellä yhteydessä kanavien 18 ja lisäksi kuumennusväliaineen poistoputken 16 kanssa. Kuumennusväliaine pääsee syöttöputken 24, sisemmän rengaskanavan 22 ja säteittäisten kanavien 21 kautta pohjalla olevaan ulompaan rengaskanavaan 18, josta se kohoaa ruotei-den 17 sisällä olevien kanavien 18 läpi ylöspäin, virtaa jälleen yhteen ylemmässä, ulommassa rengaskanavassa 25 ja poistuu tästä poistoputken 26 kautta.

Rengaskanava 25 ympäröi kannen 8 alustaa 27, jolle kansi voidaan kiinnittää kolmen pikasulkimen 28 avulla. Sekoittimessa 8 on pystysuora, ruoteiden 17 kanssa yhdensuuntainen akseli 29, jolla on kolme kaksihaaraista, suurta potkurisiipeä 30, jotka ulottuvat melkein sivuseinään 11 saakka. Näiden avulla pyöritetään TNT-sulatetta siten, että se painee akselin läheisyydessä keskialueella alaspäin, kulkee pohjalla säteittäisesti ulospäin 7 67838 ja sivuseinällä kohoaa jälleen ylöspäin yhdensuuntaisesti ruotei-siin 17 nähden sekä niiden välissä.

Sulatuskattilaan 6 kuuluu kuviossa 4 esitetty kuumennus- ja jäähdytysjärjestelmä kuumennusväliainetta varten. Se muodostuu kuu-mennusväliaineen lämpötilaa ajatellen karkeasti säädetystä primää-rikierrosta 31 ja hienosti säädetystä sekundäärikierrosta 32. Primäärikierrossa kuumennetaan pumpun 33 pyörittämä kuumennusväli-aine höyryllä D syötetyssä lämmönvaihtimessa 34. Karkean lämpötila-säädön aikaansaa säädin 35, joka reagoi kuumennusväliaineen lämpötilaan pumpun 33 takana ja vaikuttaa säätöelimeen 36 lämmönvaihti-mien höyryn tulossa.

Sekundäärikierto 32 kulkee primäärikierrosta 31 sekoitus-venttiilin 37, kierrätyspumpun 38 kautta, edellä kuvaillun matkan sulatuskattilan 6 läpi ja takaisin primäärikiertoon. Sulatuskatti-lan takana paluusta haarautuu poikittaisyhteys sekoitusventtiiliin 37, johon on liitetty lämmönvaihdin 39, johon puhallin 40 syöttää jäähdytysilmaa L. Pneumaattinen suhteellinen/integraalinen säädin 41 käsittelee kuumennusväliaineen lämpötilan tuntoelimen 42 mittaussignaalit syötössä ja kuumennusväliaineen lämpötilan tuntoleimen 43 mittaussignaalit paluussa. Näitä mittaussignaaleja ja edeltä valittua TNT-sulatteen lämpötilaa vastaavasti vaikuttaa säädin 41 sekoitusventtiiliin 37 siten, että primäärikierron 31 kuumennetun kuumennusväliaineen ja lämmönvaihtimen 39 viildämmän kuumennusväliaineen välisestä säädetystä sekoitussuhteesta saadaan tulokseksi kuumennusväliaineen määrätty lämpötila sulatuskattilan kanavissa ja siten TNT-sulatteen haluttu lämpötila.

Primäärikierrosta 31 haarautuu toinen sekundäärikierto 44, joka käsittää sekoitusventtiilin 45, kierrätyspumpun 46, säätimen 47 ja lämpötilan tuntoelimen 48, ja joka huolehtii poistoputken 13 kuumentamisesta.

Claims (3)

8 67838

1. Räjähdysaineen sulatuskattila, jonka sisätilaan on sovitettu potkurisekoitin (8) ja jonka sileästä ulkovaipasta (14) ja sisävaipasta (15) koostuvassa sivuseinässä (11) ja mahdollisesti pohjassa (12) on ontelolta kuumennusväl.iaineen läpivirtausta varten, joiden avulla sisätilassa oleva räjähdysainesula on epäsuorasti temperoitavissa, tunnettu siitä, että sekoittimen (8) kukin potkuriakseli (29) sijaitsee pystysuorassa ja että sivu-seinän (11) sisävaippa (15) on ympäryskehän suunnassa taitettu etenevän aaltomaisesti onttojen sisätilaan (7) osoittavien kohtisuorien ripojen (17) muotoon, jotka kulloinkin rajoittavat erillisen kanavan kuumennusväliainetta varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulatuskattila, tunnettu siitä, että taitettu sisävaippa (15) on ulospäin olevilla aallonhuipuillaan (16) ulkovaippaa (14) vasten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sulatuskattila, tunnettu siitä, että rivoilla (17) on likimain kolmiomainen poikkileikkaus.