RU2702600C1

RU2702600C1 - Gas discharge valve of chamber for processing materials by explosion energy

Info

Publication number: RU2702600C1
Application number: RU2019106915A
Authority: RU
Inventors: Борис Сергеевич Злобин; Юрий Викторович Скорняков; Николай Петрович Ермилов; Анатолий Александрович Мещеряков
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-10-09

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to ventilation blasting chamber (BC). Gas outlet valve (GV), made in the form of a body with a seat (S), connected to the chamber (C) wall, having a movable gate (G) opening into cavity (C), where conjugated surfaces (G) and (S) are conical, characterized by that (G) is made with slots arranged on its conjugated with (S) surface, forming in contact with (S) throttling channels connecting cavity (C) with ventilation system.EFFECT: presence of durable (G) with throttle channels provides reliable release of pressure of gaseous explosion products occurring after explosion of explosive charge in (C), with reflection of shock wave without passing it to exhaust ventilation system, generally improving operating reliability of (BC).5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к технике вентиляции камер для локализации взрыва и может быть использовано в технологическом оборудовании для обработки материалов энергией взрыва. Эвакуация газообразных продуктов детонации взрывчатых веществ (ВВ) из камеры осуществляется, после подрыва с помощью газовыпускных клапанов. Существуют две основные конструктивные схемы работы газовыпускных клапанов взрывных камер. Мощный затвор, неподвижно закрепленный в отверстии на стенке камеры, и подвижный шток внутри затвора, которым управляют с помощью гидро- или пневмопривода. Или закрепленный неподвижно на стенке камеры корпус и подвижный затвор, расположенный внутри камеры и соединенный с приводом. И в том и в другом случае при закрывании клапана происходит взаимодействие сопряженных поверхностей седла и запорного органа.The invention relates to mechanical engineering, namely, to a technique for ventilating chambers to localize an explosion and can be used in technological equipment for processing materials with explosion energy. Evacuation of gaseous products of detonation of explosives (BB) from the chamber is carried out, after blasting with the help of gas exhaust valves. There are two main constructive schemes for the operation of the exhaust valves of explosive chambers. A powerful shutter, fixedly fixed in the hole on the wall of the chamber, and a movable rod inside the shutter, which is controlled by a hydraulic or pneumatic actuator. Or a body fixed to the camera wall and a movable shutter located inside the camera and connected to the actuator. In both cases, when the valve is closed, the mating surfaces of the saddle and the locking element interact.

Пример реализации первой схемы работы газовыпускного клапана представлен на рис. 4.10. ("Металлические взрывные камеры: монография" / Демчук А.Ф., Исаков В.П.; Красноярск, гос. ун-т. - Красноярск: РИО КрасГУ, 2006. стр. 165.) Мощный затвор, закрепленный на стенке камеры (в ссылке он назван "перегородка-днище стакан с каналами") с отверстиями расчетных размеров, препятствующих прохождению ударных волн из полости взрывной камеры через газовыпускной клапан в систему вентиляции. Там же изображен подвижный шток, который запирает своей уширенной частью выходное отверстие "перегородки-днища стакана с каналами". Количество отверстий выбрано исходя из требуемого режима вентиляции полости камеры от газообразных продуктов детонации ВВ. Однако, пропускная способность постепенно нарушается закупоркой отверстий продуктами детонации ВВ и разлетающимися осколками используемых во взрывных сборках материалов, что приводит к нарушению режимов работы оборудования. Для очистки закупоренных отверстий, как правило, требуется снятие клапана с камеры и его последующая разборка.An example of the implementation of the first scheme of the gas exhaust valve is shown in Fig. 4.10. ("Metal explosive chambers: a monograph" / Demchuk AF, Isakov VP; Krasnoyarsk, State University - Krasnoyarsk: RIO KrasSU, 2006. p. 165.) A powerful shutter mounted on the wall of the chamber ( in reference, it is called a “partition-bottom glass with channels") with holes of a design size that prevent the passage of shock waves from the cavity of the explosive chamber through the gas outlet valve into the ventilation system. A movable rod is also shown there, which closes the outlet opening of the "partition-bottom of the glass with channels" with its broadened part. The number of holes is selected based on the required ventilation mode of the chamber cavity from the gaseous explosive detonation products. However, the throughput is gradually disrupted by plugging holes with explosive detonation products and flying fragments of materials used in explosive assemblies, which leads to disruption of equipment operating modes. To clean plugged holes, as a rule, it is necessary to remove the valve from the chamber and its subsequent disassembly.

Клапан, взятый нами за прототип, состоит из корпуса с седлом, закрепленного на стенке камеры и подвижного запорного органа с грибовидной поверхностью, обращенной в полость камеры. ("Металлические взрывные камеры: монография" / Демчук А.Ф., Исаков В.П.; Красноярск, гос. ун-т. - Красноярск: РИО КрасГУ, 2006. стр. 169, рис. 4.14.) Взаимодействующие боковые поверхности седла и запорного органа сопряжены по конусу. При перемещении запорного органа внутрь камеры происходит открытие клапана. В данном случае реализована вторая схема работы газовыпускного клапана. При взрывной обработке возникающая энергия ударной волны локализуется массивной грибовидной поверхностью его запорного органа. Избыточное давление после взрыва стравливается (дросселированием ГПД) через зазор, образованный при открывании клапана по заданной программе с помощью специального механизма. Однако из-за большой разницы давлений и температур внутри полости камеры и в системе вентиляции усложняется процесс управления постадийным открыванием клапана и снижается надежность его работы.The valve, which we took as a prototype, consists of a body with a saddle mounted on the wall of the chamber and a movable closure with a mushroom surface facing the chamber cavity. (“Metal explosive chambers: a monograph” / Demchuk AF, Isakov VP; Krasnoyarsk, State University - Krasnoyarsk: RIO KrasSU, 2006. p. 169, Fig. 4.14.) Interacting side surfaces of the saddle and the locking body are conjugated in a cone. When the shutter is moved inside the chamber, the valve opens. In this case, the second scheme of the gas exhaust valve is implemented. During explosive processing, the emerging energy of the shock wave is localized by the massive mushroom-shaped surface of its locking organ. The excess pressure after the explosion is vented (by throttling the GPA) through the gap formed when the valve is opened according to a given program using a special mechanism. However, due to the large difference in pressure and temperature inside the chamber cavity and in the ventilation system, the process of controlling the step-by-step opening of the valve is complicated and the reliability of its operation is reduced.

Попытки сделать в грибовидной поверхности запорного устройства дросселирующее отверстие так же не привели к положительному результату, поскольку, как и в первом примере, отверстие быстро закупоривается.Attempts to make a throttling hole in the mushroom-shaped surface of the locking device also did not lead to a positive result, since, as in the first example, the hole quickly becomes clogged.

В предлагаемом техническом решении задача состоит в совершенствовании конструкции газовыпускного клапана с целью ее упрощения, повышения надежности и эффективности работы в системе вентиляции взрывных камер. Предлагаемый клапан содержит корпус с седлом, закрепленный на стенке взрывной камеры, и затвор, открывающийся внутрь камеры. Сопрягаемые поверхности седла и затвора конические. Затвор выполнен с прорезями желобчатой формы на его опорной боковой поверхности, образующей в контакте с седлом дроссельные каналы, соединяющие полость камеры с системой вентиляции и в момент взрыва, и после него. Через них идет стравливание избыточного давления газообразных продуктов детонации. Устойчивый контакт затвора с седлом сохраняется. При выбранной расчетной площади дроссельных каналов обеспечивается отражение ударной волны от мест их размещения, равно как и от поверхности без отверстий, обеспечивая безаварийную эксплуатацию вытяжной системы вентиляции. Торцевая поверхность затвора, обращенная к фронту ударной волны, задерживает летящие на нее осколки использованных материалов, служит экраном, создавая теневую зону в месте расположения отверстий, что препятствует прямому воздействию на них осколков. Выбранный профиль желобчатой прорези - полуокружность в донной ее части с глубиной, равной ее радиусу от контактной поверхности седла. Количество желобчатых прорезей по периметру контакта затвора четное с расстановкой по кругу -каждой желобчатой прорези диаметрально противостоит другая. Это способствует более устойчивому положению затвора в седле при действии на него разнящихся нагрузок в местах их расположения. Суммарная площадь прорезей, независимо от их количества, должна соответствовать требуемому режиму по времени стравливания избыточного давления из полости камеры. В положении клапана «открыто» расположение формообразующих поверхностей прорезей легко доступны для осмотра и, если необходимо, очистки.In the proposed technical solution, the task is to improve the design of the gas exhaust valve in order to simplify it, increase the reliability and efficiency in the ventilation system of explosive chambers. The proposed valve includes a housing with a saddle mounted on the wall of the explosive chamber, and a shutter that opens into the chamber. The mating surfaces of the saddle and bolt are tapered. The shutter is made with slots of a grooved shape on its supporting side surface, forming in contact with the saddle throttle channels connecting the chamber cavity to the ventilation system both at the time of the explosion and after it. Through them, the overpressure of the gaseous detonation products is vented. Stable contact between the valve and the seat is maintained. With the selected design area of the throttle channels, the shock wave is reflected from their places of placement, as well as from the surface without holes, ensuring trouble-free operation of the exhaust ventilation system. The end face of the shutter facing the front of the shock wave delays fragments of used materials flying at it, serves as a screen, creating a shadow zone at the location of the holes, which prevents the direct impact of fragments on them. The selected profile of the grooved slot is a semicircle in its bottom with a depth equal to its radius from the contact surface of the saddle. The number of grooved slots around the perimeter of the shutter contact is even with the arrangement in a circle — each grooved slot is diametrically opposed by another. This contributes to a more stable position of the shutter in the saddle when exposed to varying loads at their locations. The total area of the slots, regardless of their number, should correspond to the required mode for the time of overflow of excess pressure from the chamber cavity. When the valve is in the “open” position, the location of the forming surfaces of the slots is easily accessible for inspection and, if necessary, cleaning.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическим материалом.The proposed technical solution is illustrated by graphic material.

На фиг. 1 показан вид газовыпускного клапана в закрытом положении.In FIG. 1 shows a view of a gas outlet valve in a closed position.

На фиг. 2 показан вид А.In FIG. 2 shows view A.

На фиг. 3 показан разрез Б-Б.In FIG. 3 shows a section BB.

Газовыпускной клапан (см. фиг. 1, 2, 3) содержит корпус 1 с седлом 2, укрепленный в стенке взрывной камеры 3 с рабочей полостью 4, имеет затвор 5 с гидравлическим управлением (не показано) с желобчатыми прорезями 6, образующими в контакте с поверхностью седла 2 дроссельные каналы 8, соединяющие рабочую полость камеры 4 с системой вентиляции (не показано) через полость 7 корпуса клапана 1. При этом, чтобы обеспечить симметричность распределения потока газов, количество желобчатых прорезей четное и прорези располагаются диаметрально напротив друг друга.The gas outlet valve (see Fig. 1, 2, 3) contains a housing 1 with a seat 2, mounted in the wall of the explosive chamber 3 with a working cavity 4, has a valve 5 with hydraulic control (not shown) with grooved slots 6 forming in contact with the seat surface 2 throttle channels 8, connecting the working cavity of the chamber 4 with the ventilation system (not shown) through the cavity 7 of the valve body 1. Moreover, to ensure symmetrical distribution of the gas flow, the number of grooved slots is even and the slots are diametrically opposite to each other but.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. После подготовки взрывной сборки в камере 3 производят подрыв заряда ВВ. Взрыв генерирует в камере 3 высокое давление и температуру. Возникший перепад давлений между давлением в полости камеры 4 и давлением вне камеры 3 (атмосферным) приводит к истечению газовых продуктов детонации через дроссельные каналы 8. Начало стравливания газовых продуктов детонации через дроссельные каналы 8 начинается с приходом к ним ударной волны и поступлением в них сжатой газовой смеси после подрыва заряда ВВ. При этом ударная волна отражается, как от поверхностей клапана, так и от мест размещения дроссельных каналов и, учитывая их малые размеры, не проникает в систему вентиляции. При снижении давления в рабочей полости 4 камеры 3 до давления в системе вентиляции, открывают клапан перемещением затвора 5 от седла 2 корпуса 1 и принудительно эвакуируют ГПД из рабочей полости камеры 4. После этого включают вентиляцию с вытяжкой через газовыпускной клапан. Эвакуация ГПД из рабочей полости камеры чаще всего осуществляют по смешанной схеме: полость камеры соединяют с источником сжатого воздуха. Очистку рабочей полости камеры от ГПД проводят пропусканием сжатого воздуха в количествах, многократно превышающих ее объем. В этот период при открытом положении затвора 5, желобчатые прорези 6 свободно продуваются потоками истекающего сжатого воздуха и дополнительно очищаются. После эвакуации ГПД, камеру открывают и готовят к следующему рабочему циклу. Эксплуатация взрывной камеры, снабженной предлагаемым газовыпускным клапаном, показала эффективность и надежность его работы, т.к. практически не требуется чистка контактной поверхности седла 2 и желобчатых прорезей 6, являющихся формообразующими поверхностями дроссельных каналов 8. Заявляемая конструкция газовыпускного клапана выполнена на взрывных камерах, спроектированных и изготовленных в КТФ ИГиЛ СО РАН, с возможностью подрыва заряда до 2 кг и 5 кг ВВ.The proposed device operates as follows. After preparing the explosive assembly in the chamber 3 produce an explosive charge. An explosion generates high pressure and temperature in chamber 3. The resulting pressure drop between the pressure in the cavity of the chamber 4 and the pressure outside the chamber 3 (atmospheric) leads to the outflow of gas detonation products through the throttle channels 8. The beginning of the bleeding of gas detonation products through the throttle channels 8 begins with the arrival of a shock wave and the arrival of a compressed gas mixture after undermining the explosive charge. In this case, the shock wave is reflected both from the valve surfaces and from the locations of the throttle channels and, given their small size, does not penetrate the ventilation system. If the pressure in the working cavity 4 of the chamber 3 decreases to the pressure in the ventilation system, the valve is opened by moving the shutter 5 from the seat 2 of the housing 1 and the GPA is forcibly evacuated from the working cavity of the chamber 4. Then, ventilation with exhaust through the gas outlet valve is turned on. The GPA evacuation from the working chamber cavity is most often carried out according to a mixed scheme: the chamber cavity is connected to a source of compressed air. Cleaning the working cavity of the chamber from the GPA is carried out by passing compressed air in quantities many times greater than its volume. During this period, when the shutter 5 is in the open position, the grooved slots 6 are freely blown by streams of flowing compressed air and are further cleaned. After the evacuation of the GPA, the camera is opened and prepared for the next work cycle. The operation of the explosive chamber equipped with the proposed gas exhaust valve showed the efficiency and reliability of its operation, because virtually no cleaning of the contact surface of the saddle 2 and grooved slots 6, which are the forming surfaces of the throttle channels 8. The inventive design of the gas exhaust valve is made on explosive chambers designed and manufactured at the CTF IGiL SB RAS, with the possibility of undermining the charge up to 2 kg and 5 kg of explosives.

Claims

1. The gas valve of the chamber for processing materials with explosive energy, comprising a housing with a saddle connected to the chamber wall, having a movable shutter opening inside the chamber cavity, where the mating surfaces of the shutter and saddle are conical, characterized in that the shutter is provided with grooved slots located on it surfaces mating with the saddle, forming throttle channels in contact with the saddle connecting the chamber cavity with the ventilation system.

2. The gas outlet valve according to claim 1, characterized in that the number of grooved slots is even with their arrangement in a circle.

3. The gas outlet valve according to claim 1, characterized in that each grooved slot on the surface of the shutter is diametrically opposed by another slot.

4. The gas outlet valve according to claim 1, characterized in that the grooved groove in cross section is a semicircle in its bottom.

5. The gas outlet valve according to paragraphs. 1, 4, characterized in that the depth of the grooved slot is not greater than the radius of the semicircle of its bottom.