NO140620B - Fremgangsmaate for kontinuerlig fremstilling av et sprengstoff ved sammenblanding av minst to flytende komponenter samt anordning for utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av et sprengstoff ved sammenblanding av minst to flytende komponenter samt anordning for utførelse av fremgangsmåten.

Description

Foreliggende oppfinnelse består av en fremgangsmåte

og en anordning for fremstilling av sådanne sprengstoffer hvor det som hovedkomponenter inngår en vannholdig oppløsning av oksygenavgivende salter og en brennbar væske som er uoppløselig i saltoppløsningen.

Ved fremstilling av såkalte slamsprengstoffer benyt-

tes generelt forskjellige oksygenavgivende salter, vanligvis ammoniumnitrat og andre nitrater, som helt eller delvis forelig-

ger som en fortykket, vannholdig, i alminnelighet pumpbar opp-løsning, samt forskjellige brennbare komponenter, faste eller flytende, vannløselige eller ikke.

Det er nu blitt en utstrakt praksis å fremstille

slike slamsprengstoffer på forbrukerstedet ved kontinuerlig å

blande sammen en saltoppløsning som ovenfor nevnt, og sprengstoffets brennbare komponenter, og derpå pumpe sprengstoffblan-dingen direkte ned i borehullene. I de tilfeller hvor de brennbare komponenter foreligger som faste, pulverformede stoffer,

må selve sammenblandingen finne sted i en blandeinnretning hvor materialer utsettes for et mekanisk rørearbeide. Foreligger de brennbare komponenter som en pumpbar væske, homogen eller med faste partikler dispergert deri, kan blandeinnretningen bestå

av en såkalt "static mixer".

Bruk av en slik "static' mixer" innebærer prinsipielt

to vesentlige fordeler ved fremstilling av de såkalte slamsprengstoffer. For det første utsettes ikke det ferdige sprengstoff for noe mekanisk blandearbeide, som ved driftsforstyrrelser av forskjellig art kan bevirke en uønsket, ukontrollert og muligens farlig oppvarming av sprengstoffet. For det annet kan fremstil-lingsutstyret lages som et lukket system fra de pumper som set-

ter komponentene i bevegelse og helt frem gjennom ladeslangen som føres ned i borehullet. Derved bortfaller behovet for en egen pumpe for det ferdiglagede sprengstoff, hvorved også en ri-

siko for ukontrollert oppvarming eller påvirkning av fremmedle-gemer bortfaller.

I en særstilling står imidlertid bruken som brennbar komponent av væsker som er uløselige i sprengstoffets saltoppløs-ning. Som sådanne uløselige væsker er brenselolje særlig aktu-elt. Selv om slike væsker innebærer den fordel at de lettere enn faste partikkelformede stoffer kan doseres nøyaktig og i et lukket system, kan de i alminnelighet ikke dispergeres i tilstrekkelig grad i saltoppløsningen ved hjelp av en "static mixer". I en sådan opptrer stort sett laminære strømninger, som ikke underletter en emulgering og som nettopp vil dominere når relativt viskøse saltoppløsninger kommer til anvendelse. Kjente forholdsregler for å tilstrebe emulgering av en væske i en annen i en "static mixer" kan omfatte utforminger som medfører særlig lange passasjetider og særlig store trykkfall i blandesonene, hvilket må ansees som uheldig eller uhensiktsmessig under fremstilling av sprengstoffer av angjeldende type.

Ved bruk av i saltoppløsninger uløselige brennbare væsker som sprengstoffkomponenter har man derfor hittil vært hen-vist til bruk av mekanisk drevne blandeanordninger med de samme ulemper som ovenfor nevnt for faste partikkelformede komponenter.

Foreliggende oppfinnelse beskriver en fremgangsmåte og en anordning som i et lukket system bevirker en emulgering av sprengstoffets ene, brennbare, flytende og uoppløselige komponent i den andre komponent som.utgjøres av en fortykket oppløs-ning av oksygenavgivende salter.'

Oppfinnelsen består i prinsippet av en rotor som kan settes i rotasjon av den strømmende saltoppløsningen. Ved å lede den deri uløselige, andre sprengstoffkomponent inn i saltoppløs-ningsstrømmen i den eller de soner hvor skjærkrefter og turbulens er tilstrekkelig store til å bevirke en emulgering, oppnås at det ferdige, detonerbare sprengstoff istandbringes raskt og effektivt, uten unødig oppholdstid, og i et lukket system hvortil en ladeslange umiddelbart kan tilkobles. Derved oppnås at sprengstoffet ikke utsettes for noe mekanisk arbeide, hverken av blande- eller emulgeringsanordninger eller av noen pumpe, utover det som nevnte rotor bevirker. Denne rotasjon vil imidlertid være avhengig av at saltoppløsningens doseringsanordning er i drift og at det er fritt utløp gjennom ladeslangen for det fremstilte sprengstoff. Bortfaller en av disse forutsetninger, stopper både rotorens bevegelse, og fremmatingen såvel som ytterligere fremstilling av det detonasjonsdyktige sprengstoff, hvilket må tillegges en be-traktelig sikkerhetsmessig betydning. Oppfinnelsen er nærmere definert i de etterfølgende patentkrav.

Med henvisning til de ledsagende figurer beskrives i det følgende en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen, hvorav det vil fremgå at den kan omfatte flere eller færre hensiktsmessige detaljer som særlig foretrukne utførelsesformer, om disse finnes ønskelige eller hensiktsmessige.

Fig. 1 viser et langsgående snitt gjennom anordningen, mens fig. 2 viser den nevnte rotor. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til noen av de viste utførelsesformer, og den kan i prinsippet realiseres ved utforming av detaljer sterkt avvikende fra de her viste former.

I sin prinsipielle utforming omfatter oppfinnelsen en - anordning bestående av en skovl- eller finnebærende rotor 1, i hovedtrekk utformet som en turbinrotor, og et hensiktsmessig utformet hus 2, hvori rotoren kan settes i rotasjon av den strøm-mende saltoppløsning. Forøvrig er anordningen utformet slik at den andre flytende komponent kan bringes til å flyte sammen med saltoppløsningen i én eller flere soner hvor skjærkrefter og turbulens i saltoppløsningen er tilstrekkelig til å istandbringe en emulgering av den uløselige komponent i saltoppløsningen, men anordningens utforming er således ikke på noen måte begrenset. Således kan tilførselskanaler for den andre komponent føres inn såvel gjennom det hus 2 som omgir rotoren, som gjennom den sentralt anordnede stator som selvinnlysende er nødvendig for opplagring av rotoren.

En foretrukken utførelsesform for den skovl- eller finnebærende rotor er en form i hovedtrekk mer spesielt som en radialturbinrotor, hvis største diameter er vesentlig større enn, f.eks. minst dobbelt så stor som diameteren på den innløpsåpning hvorigjennom saltoppløsningen under bruk strømmer inn mot rotorens forside. Ved samtidig å gi rotorens skovler eller finner og huset en slik form at strømningstverrsnittet ved utløpet av rotoren er mindre enn, og hensiktsmessig mindre enn halvparten av tverrsnittet for yæskestrømmens innløp til rotoren, oppnås en hastighetsøkning i væskestrømmen, hvilket er hensiktsmessig både for rotorens funksjon som turbinrotor og for den emulgering som skal finne sted i anordningen.

Ved anordningen i henhold til oppfinnelsen

er den skovel- eller finnebærende rotor hydrostatisk opplagret. Dette oppnås ved at rotoren er opplagret

på eller i en stator 3, sentralt anordnet i huset 2, og ved at det til og gjennom denne stator 3 er anordnet tilførselskanaler 4 for den uløselige komponent på en slik måte at denne andre komponent vil flyte forbi alle de av rotorens flater som ikke forbistrømmes av saltoppløsningen. Derved oppnås at rotoren løper med særlig lav friksjon, og at denne tilstand av funksjonsdyktighet for hele anordningen er sikret såsant doseringsanordningen for den uløse-

lige komponent er i drift. Ved denne utførelsesform som er vist i figurene, oppnås dessuten den fordel at det trykkfall som settes opp av saltoppløsningen over rotoren tas opp hovedsakelig av det utstrømmende skikt av den andre komponent mellom rotoren og stato-

ren, hvorved dette skikt blir meget tynt, dets utløpshastighet stor og den ønskede emulgering lettet.

Ytterligere hensiktsmessige utformninger av oppfin-

nelsen omfatter detaljer som tar sikte på å lette eller intensi-

vere emulgeringen. Således vil en foretrukket utførelse bestå i å forsyne rotoren med en krans av lameller eller pinner 5 på den del av dens overflate hvor de to komponentstrømmer flyter sammen.

Den relative bevegelse av rotor og væskestrømmene forbi slike la-

meller eller pinner, vil øke skjærkrefter og turbulens i væske-strømmene, hvorved emulgeringen lettes eller intensiveres. Like-

så vil en foretrukket utførelse bestå i å anordne en stasjonær krans av lameller eller skillevegger 6 mellom huset 2 og statoren 3 i passasjen for væskestrømmen, enten umiddelbart etter rotoren 1 el-

ler umiddelbart etter den krans av lameller eller pinner 5 som eventuelt er påbygget rotoren. Også ved væskestrømmens passasje forbi disse lameller eller skillevegger vil skjærkrefter og tur-

bulens øke og således lette eller intensivere emulgeringen.

Det er også en del av foreliggende oppfinnelse å gi anordningen sådanne utforminger og detaljer som gjør den særlig anvendbar for fremstilling av sprengstoffer hvor andre komponen-

ter enn en saltoppløsning og en deri uoppløselig, brennbar væske inngår.

Det er således kjent som ønskelig eller påkrevet i

en rekke tilfeller å tilsette sprengstoffer av denne type mindre mengder av en oppløsning C som inneholder et tverrbindingsreagens for fortykningsmidlet i saltoppløsningen for derved å øke sprengstoffets vannbestandighet. Likeså er det i andre tilfeller eller samtidig ønskelig eller påkrevet å tilsette sprengstoffet mindre mengder av en oppløsning D som inneholder et gassutviklende rea-

gens, som bibringer sprengstoffet en ønsket grad av følsomhet. Disse reagensoppløsninger C, D må i alminnelighet innblandes i sprengstoffet umiddelbart før dette pumpes ned i borehullene.

Utover de utførelsesformer for oppfinnelsen som ovenfor er beskrevet, og som har til formål å istandbringe og lette dens prinsipielle funksjon, er det derfor hensiktsmessig å utforme anordningen slik at den også kan besørge innblanding av én eller to sådanne reagensoppløsninger i hovedstrømmen av sprengstoffer. Det er da særlig hensiktsmessig i huset 2 å anordne én eller to tilfør-selskanaler 7, 8 som gjennom flere mindre åpninger 9, 10 munner ut i eller nær de soner hvor skjærkrefter og turbulens i saltoppløs-ningen er størst. Det er en særlig foretrukket utførelsesform å istandbringe vesentlige deler av tilførselskanaler ved å dele huset 2 i to deler i et plan loddrett på dets akse og beliggende der rotoren har sin største diameter, og i den ene eller begge av de derved fremkommede flater å forarbeide ringformede utsparinger.

Et antall åpninger inn til de turbulente soner i væskestrømmen anordnes de hensiktsmessig som små spor på egnede steder i den samme flate. For det tilfelle at to separate tilførselskanaler skal etableres, innlegges det da en ringformet, plan skillevegg 11 mellom de to adskilte deler av huset 2. Ved en sådan utforming av anordningen oppnås på en særlig enkel måte en rask og effektiv innblanding av de angjeldende reagenser i sprengstoffet.

Det er endelig i særlige tilfeller en foretrukket ut-førelsesform av oppfinnelsen å muliggjøre innblanding av andre brennbare komponenter i sprengstoffet enn den uoppløselige væske som anordningen i prinsippet tjener til å emulgere i saltoppløs-ningen. Utgjøres slike andre brennbare komponenter av flytende stoffer som er oppløselige i saltoppløsningen, kan en strøm av disse ledes sammen med saltoppløsningen på et hvilket som helst sted foran anordningens rotor. Dreier det seg imidlertid om par-tikkelf ormede faste stoffer, som f.eks. aluminiumpulver eller andre brennbare pulvere, er det funnet ikke bare mulig, men også meget hensiktsmessig å tilføre disse i form av en relativt høyviskøs dispersjon eller pasta, f.eks. med en fortykket nitratoppløsning som dispergeringsmedium, såsant denne pasta kan bringes til å flyte i en jevn strøm ved hjelp av egnede doseringsorganer som pumper, skruer eller lignende. Slike høyviskøse dispersjoner eller pastaer bør imidlertid gis kortest mulig forbindelsesledninger, og først og fremst forbindelsesledninger uten unødige retningsforandringer, mellom sine doseringsorganer og sammenblandingssonen med saltopp-løsningen.

Det er derfor en særlig foretrukket utførelsesform,

for det tilfelle hvor en slik høyviskøs dispersjon E kommer til anvendelse, å utstyre anordningen med et aksialt, rett innløp 13

som avsluttes kort foran rotoren 1, mens innløpet 12 for saltopp-løsningen A i dette tilfelle anordnes som et ytre ringformet løp,

også aksialt rettet mot forsiden av rotoren. Ved denne anordning av de to innløp oppnås den spesielle fordel at de dispergerte faste partikler, som i alminnelighet har høyere spesifikk vekt enn saltoppløsningen, først strømmer mot de sentrale deler av ro-

toren, for deretter ved sentrifugalkreftenes innflytelse å forde-

les utover i saltoppløsningen.

Ved den beskrivelse som her er gitt, og ved de til-

hørende figurer, er oppfinnelsen beskrevet i sin alminnelighet og i en del foretrukne utførelsesformer for forskjellige spesielle formål. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til de former som er vist i figurene, idet såvel den skovl- og/eller finnebæren-

de rotor 1 som det omgivende hus 2 og rotorens opplagring kan gis en rekke høyst avvikende utforminger, likesom tilførselskanaler for andre komponenter i sprengstoffet enn saltoppløsningen og den deri uoppløselige brennbare væske, kan gis andre løp og utformin-

ger enn vist i figurene, eller bortfalle helt om så er ønskelig.

Selv om den beskrevne anordning primært har til hen-

sikt å muliggjøre fremstillingen av et sprengstoff i et lukket system hvortil en ladeslange kan kobles, er det ingen forutsetning at oppfinnelsen bare skal komme til anvendelse på et forbrukssted hvor sprengstoffet ledes direkte ned i borehullene. Også ved fremstilling av sprengstoffer i patronert form eller i form av andre transportable enheter, kan oppfinnelsen med fordel benyt-

tes .

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av et sprengstoff ved sammenblanding av minst to flytende komponenter, hvorav den ene utgjøres av en vannholdig oppløsning av ett eller flere oksygenavgivende salter, og den andre utgjøres av en i saltoppløsningen uoppløselig, flytende og brennbar komponent, under anvendelse av en blanderotor som frembringer skjærkrefter og turbulens i væskestrømmene tilstrekkelig til å istandbringe en emulgering av den ene komponent i den andre, karakterisert ved at rotoren drives ved hjelp av den forbistrøm-mende vannholdige saltoppløsning, og at den brennbare komponenten innledes slik at rotoren hydraulisk opplagres i denne.

2. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, for kontinuerlig fremstilling av et sprengstoff ved sammenblanding av minst to flytende komponentstrømmer, hvorav den ene utgjøres av en vannholdig saltoppløsning av ett eller flere oksygenavgivende salter, og den andre utgjøres av en i saltopp-løsningen uoppløselig, flytende og brennbar komponent; omfattende et innvendig aksielt rotasjonssymmetrisk hus (2), en sentralt i huset (2) anordnet vesentlig aksielt rotasjonssymmetrisk stator (3) hvis overflate sammen med husets innvendige overflate danner et ringformet væskegjennomløp, et hovedinnløp (12) for den vannholdige saltoppløsningen og et sprengstoffutløp anordnet koaksi-alt med statoren (3) i sine respektive motsatte ender av huset (2), og en i statoren (3) sentralt opplagret blanderotor (1), karakterisert ved at denne blanderotor (1) er utformet med et fremre, skovlbærende parti som vender mot hovedinnlø-pet (12) og et bakre, turbulensskapende parti (5) beliggende i det nevnte ringformede væskegjennomløp, og at denne blanderotors opplagring er en del av kanalorganer (4) som fører fra et sepa-rat innløp for den i saltoppløsningen uoppløselige komponentstrøm (B), gjennom huset (2) og statoren (3) frem til det nevnte ringformede væskegjennomløp umiddelbart nedstrøms til blanderotorens skovlbærende parti.-

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved ytterligere i huset (2) utformede kanalorganer (7, 8) som munner ut vesentlig radialt bak blanderotorens (1) skovlbærende parti.

4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at blanderotorens skovlbærende parti i hovedtrekk er utformet som en radialturbinrotor med største diameter minst dobbelt så stor som diameteren til det sentrale hovedinnløp, mens tverrsnittet av det ringformede væskegjennomløp mellom huset (2) og statoren (3) er mindre enn, og fortrinnsvis mindre enn halvparten av tverrsnittet i hovedinnløpet (12).

5. Anordning ifølge et av kravene 2 til 4, karakterisert ved en krans av lameller eller skillevegger (6) anordnet mellom huset (2) og statoren (3) i den bakre delen av det ringformede væskegjennomløp umiddelbart ned-strøms til rotorens turbulensskapende parti.

6. Anordning ifølge et av kravene 2 til 5, karakterisert ved et ytterligere, rørformet væske-innløp (13) med vesentlig mindre diameter enn hovedinnløpet (12) og sentralt anordnet i dette.