Шашка-детонатор литая для промышленного применения - RU200154U1

Чертежи

Описание

Шашка-детонатор литая для промышленного применения относится к взрывателям ударного действия. Предлагаемая шашка-детонатор предназначена для использования в качестве промежуточного детонатора при инициировании скважинных и других зарядов малочувствительных промышленных взрывчатых веществ, в том числе водосодержащих взрывчатых веществ с температурой при заряжении скважин не более 85°С, применяющихся для разрушения стальных и железобетонных конструкций, дроблении льда, при разработке грунта и скальных пород при взрывных работах на земной поверхности во всех климатических районах Российской Федерации, стран СНГ, стран Таможенного союза и дальнего зарубежья при температуре от минус 50°С до плюс 50°С.

Шашка-детонатор может применяться в качестве промежуточного детонатора для ведения взрывных работ при инициировании от неэлектрических систем инициирования типа Нонель, СИНВ, детонирующего шнура, в том числе маломощного, электродетонаторов типа ЭД-8, ЭДС-1 и других, подобных им по инициирующей способности.

Шашка-детонатор в качестве промежуточного детонатора предназначена для взрывания в сухих, осушенных и в обводненных скважинах любой степени обводненности и проточности, со сроком нахождения в воде или слабоагрессивных средах с рН 3-7 до 10 суток при гидростатическом давлении до 0,5 МПа (5 кг/см²), которое соответствует высоте столба воды в скважине до 50 м.

Известна прессованная гидроизолированная шашка-детонатор с центральным каналом Т-400Г для взрывания в скважинах любой обводненности, со сроком нахождения зарядов в воде до 6 суток при гидростатическом давлении до 0,2 МПа (Шашки-детонаторы промышленных взрывных работ. Технические условия. ОСТ 84-411-80). Недостатками этого изделия является отсутствие гнезда под капсюль-детонатор, поэтому шашка-детонатор Т-400Г может инициироваться только от детонирующего шнура, и отсутствие оболочки.

Сведения о дальнейшей модернизации шашки-детонатора демонстрируются в следующих разработках.

Шашка-детонатор для промышленного взрывания содержит сквозной канал и снабжена гнездом для монтажа шнура-волновода с капсюлем-детонатором на торце шашки, причем входные отверстия канала и гнезда соединены выемкой (Патент RU 3642 U1 от 27.12.1995). Шашка представляет собой литое тротилгексогеновое изделие. Достоинством шашки является наличие гнезда для монтажа шнура-волновода с капсюлем-детонатором и наличие выемки, которая обеспечивает полное заглубление волновода с учетом кембрика, облегающего волновод на участке, примыкающем к капсюлю-детонатору. К недостаткам изделия относится отсутствие оболочки.

Опыт применения шашек-детонаторов при буровзрывных работах на горнодобывающих предприятиях показал необходимость применения оболочки (корпуса) для защиты шашек от механических и тепловых воздействий при заряжении скважин. Кроме того, использование шашек-детонаторов ТГФ-850Э на предприятиях Крайнего Севера выявило их повышенную хрупкость из-за большого перепада температур. Указанный недостаток приводит к нарушению целостности шашки-детонатора при эксплуатации с горячельющимися взрывчатыми материалами в зимних условиях (Новые системы инициирования скважинных зарядов, снаряжаемых механизированным способом. Опыт и проблемы. / М.И. Федоритов и др. // Взрывное дело №92/49/М.: Межведомственная комиссия по взрывному делу при Академии горных наук, 1999, с. 138-140). Очевидно, что при наличии корпуса шашка сохраняет свою целостность даже при растрескивании взрывчатого материала.

Шашка-детонатор ТГФ-850П промышленного взрывания содержит сквозной канал и гнездо, входные отверстия которых соединены выемкой, снабжена оболочкой из полимерного материала и диском из плотной бумаги или картона, защищающим нижний торец (Патент RU 12238 U1 от 03.06.1999). Достоинством этой шашки является полимерная оболочка и метод изготовления изделия - заливка взрывчатого материала на основе тротила и флегматизированного гексогена в полимерную оболочку. Этот метод снижает опасность при изготовлении шашки, так как отсутствует непосредственный контакт взрывчатого материала с металлической изложницей по радиальной и частично торцевым поверхностям. Недостатками этой шашки являются ее незащищенный торец с расположенными в нем входными отверстиями сквозного канала и гнезда и ненадежная защита другого ее торца - диском из плотной бумаги или картона.

Шашка-детонатор промышленного применения содержит взрывчатый материал на основе флегматизированного гексогена и тротила, имеющий сквозной канал и гнездо, входные отверстия которых соединены выемкой, имеет оболочку из полимерного материала, диск с прорезью, совпадающей с контуром выемки, расположенный с одного торца, и кружком из бумаги (картона, полимерного материала) с отверстием, совпадающим с отверстием сквозного канала, с другого торца шашки (Патент RU 16680 U1 от 03.07.2000). Шашка является литой и имеет защиту обеих торцевых поверхностей, причем полимерный диск, защищающий торец с выемкой, может быть сделан монолитно с оболочкой, что повышает прочность изделия. Недостатком этой шашки является ненадежная защита ее второго торца - кружок из бумаги или картона.

Шашка-детонатор для промышленного взрывания представляет собой литой заряд смесевого взрывчатого вещества на основе тротила и гесогена, со сквозным каналом и гнездом под капсюль-детонатор, размещенный внутри пластмассового корпуса, имеющего форму стакана, закрывающегося крышкой с круговым проемом, открывающим входное отверстие канала заряда, причем крышка соединяется с корпусом на резьбе, а дно стакана имеет проем, открывающий входные отверстия канала и гнезда (Патент RU 35669 U1 от 05.08.2002). Конструкция предусматривает отливку заряда в металлической изложнице, после этого заряд вставляется в стакан, который закрывается крышкой. Недостатками этой шашки является снижение безопасности ее изготовления в силу контакта взрывчатого материала с металлической изложницей и необходимость центрировать отверстия в корпусе и крышке с отверстиями заряда при сборке изделия. Достоинством шашки является крышка, которая соединяется с корпусом резьбой.

Наиболее близкой по совокупности признаков к заявленной полезной модели является полезная модель «Заряд подрывной промышленный» (патент RU 183165 U1). Заряд, указанный в патенте №RU 183165 U1, относится к взрывателям ударного действия, в частности к зарядам подрывным промышленным. Заряд состоит из взрывчатого материала, включающего тротил, находится в полимерном корпусе с выполненными гнездом с полимерной оболочкой и сквозным каналом, входные отверстия которых соединены выемкой, и с торца, где выполнено только отверстие сквозного канала, расположена крышка, при этом сквозной канал и выемка выполнены с полимерными оболочками, а полимерная оболочка выемки соединена с полимерными оболочками гнезда, сквозного канала и с полимерным днищем корпуса, причем взрывчатый материал содержит высокоэнергетический компонент в количестве от 7 до 76 мас. %, общая массовая доля влаги и летучих веществ в тротиле не более 2,1 мас. %. Размер частиц высокоэнергетического компонента не более 1,5 мм. Взрывчатый материал в качестве высокоэнергетического компонента содержит гексоген или ТЭН (пентаэритриттетранитрат), или их смеси. В качестве тротила заряд содержит литой тротил или смесь литого тротила с полидисперсной тротиловой твердой фазой в виде кусков, гранул или чешуек, или их смесей с размером не более 19 мм. Оболочка гнезда выполнена в виде усеченного конуса. Взрывчатый материал содержит пара-мононитротолуол концентрацией от 0,1 до 1,7 мас. % сверх 100 или содержит смесь мононитротолуолов или смесь мононитротолуолов с динитротолуолами. Согласно чертежу (полезная модель RU 183165 U1) корпус изделия и сквозной канал имеют цилиндрическую форму. Крышка заряда выполнена из бумаги, картона или полимерного материала и, как видно из чертежа (полезная модель RU 183165 U1), имеет форму диска с отверстием под сквозной канал.

Данный заряд подрывной принят за прототип.

Недостатки этого заряда следующие:

1. В качестве высокоэнергетического компонента предложено использовать пентаэритриттетранитрат (ТЭН) или гексоген, или их смеси (7-76 мас. %). Исследования, проведенные на ФКП «БОЗ», показали, что при содержании в ВМ высокоэнергетического компонента менее 25 мас. % полнота детонации подрывных зарядов не достигается, а при массовой доле высокоэнергетического компонента менее 15 мас. % подрывные заряды не взрываются (при использовании штатных средств инициирования).

2. Цилиндрическая форма корпуса и сквозного канала снижают технологичность изготовления корпуса заряда.

3. Крышка заряда не закрепляется на корпусе заряда, поэтому данное изделие не является герметично и надежно закрытым, что может привести:

- к распрессовке и выплавлению взрывчатого материала под воздействием горячего скваженного заряда;

- к окислению тротила при контакте с воздухом, что ведет к снижению эффективности подрывного заряда;

- к увеличению концентрации вредных газов в помещении, выделяемых взрывчатым материалом при хранении зарядов.

4. Во взрывчатом материале заряда не предусмотрена утилизация вторичных ресурсов, которая в значительной мере снизила бы его стоимость.

Технологичность конструкции изделия – совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуск и условий выполнения работ [ГОСТ 14.205.-83 Технологичность конструкции изделий. Термины и определения – стр.1.]

Низкая технологичность изготовления корпуса заряда имеющего цилиндрическую форму и содержащем сквозной цилиндрический канал обусловлена отсутствием технологических уклонов, обычно предусматриваемых на стадии конструирования деталей из пластмасс.

Технологические уклоны назначаются при получении деталей из пластмасс методом прессования или литьем под давлением. Они необходимы для обеспечения беспрепятственного удаления изделий из прессформы и облегчения скольжения расплавленного материала в процессе ее заполнения или прессования [Проектирование деталей из пластмасс. Справочник. Альшиц И.Я., Анисимов Н.Ф., Благов Б.Н., М., «Машиностроение», 1969. – стр.81.].

Технологические уклоны назначают на вертикальных внешних и внутренних поверхностях, параллельных усилию замыкания прессформы или совпадающих с направлением извлечения из детали подвижных формирующих элементов сложных прессформ [Проектирование деталей из пластмасс. Справочник. Альшиц И.Я., Анисимов Н.Ф., Благов Б.Н., М., «Машиностроение», 1969. – стр.81.].

Уклоны не назначаются: если конфигурация детали сама способствует простому извлечению ее (например, конусный стакан) [Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления. Мирзоев Р.Г., Кугушев И.Д., Брагминский В.А. и др. Учебное пособие для студентов вузов. Л., «Машиностроение», 1972. 416 стр.- стр.254.]

Отказ от технологических уклонов нежелателен, так как отсутствие последних приводит к увеличению брака, снижению качества деталей, требует дополнительного усилия при извлечении детали из прессформы [Проектирование деталей из пластмасс. Справочник. Альшиц И.Я., Анисимов Н.Ф., Благов Б.Н., М., «Машиностроение», 1969. – стр.81.].

Крышка заряда не закрепляется на корпусе заряда, поэтому данное изделие не является герметично и надежно закрытым.

На детонационную способность взрывчатых веществ большое влияние оказывает наличие оболочки [Теория взрывчатых веществ. Сборник статей под ред. К.К. Андреева, А.Ф. Беляева, А.И. Гольбиндера, А.Г. Горста, Государственное научно-техническое издательство ОБОРОНГИЗ, Москва 1963. – стр.550].

Изучено влияние оболочек различного характера на бризантное действие некоторых динитросоединений бензольного ряда [Теория взрывчатых веществ. Сборник статей под ред. К.К. Андреева, А.Ф. Беляева, А.И. Гольбиндера, А.Г. Горста, Государственное научно-техническое издательство ОБОРОНГИЗ, Москва 1963. – стр.557].

Показано, что на детонационную способность исследуемых веществ, помимо инерциального сопротивления оболочки, большое влияние оказывает ее прочность [Теория взрывчатых веществ. Сборник статей под ред. К.К. Андреева, А.Ф. Беляева, А.И. Гольбиндера, А.Г. Горста, Государственное научно-техническое издательство ОБОРОНГИЗ, Москва 1963. – стр.557].

Влияние оболочки на скорость детонации зарядов ВВ заключается в том, что она ограничивает проникновение боковых волн разряжения в зону превращения и тем самым способствует более полному использованию энергии химической реакции в детонационной волне [Ф.А. Баум, К.П. Станюкович, Б.И. Шехтер, «Физика взрыва», Государственное издательство физико-математической литературы, Москва 1959. – стр.287].

В отношении утилизации вторичных ресурсов в шашках-детонаторах промышленного взрывания представляют интерес следующие взрывчатые составы.

Известен эмульсионный взрывчатый состав, содержащий эмульсию типа «вода в масле» и взрывчатый сенсибилизатор в виде полидисперсного состава, частицы которого содержат адсорбированную на поверхности воду (не более 7,5 мас. %), при этом в качестве взрывчатого сенсибилизатора использованы утилизированные смеси (30-50 мас. %) на основе тротила и алюминия, или тротила, гексогена и алюминия, или гексогена и алюминия (патент RU 2208006 С2). Изобретение предназначено для ведения взрывных работ в горнорудной промышленности. Химическая стойкость состава достигается за счет эмульсии. Но сам по себе состав не может быть использован для производства литой промышленной шашки-детонатора, так как в нем содержится вода, которая замерзает при отрицательных температурах атмосферного воздуха, что может привести к отказам при проведении взрывных работ.

Известно промышленное взрывчатое вещество «Альгетол», которое относится к гранулированным взрывчатым веществам, содержащее гексоген - 12-38 мас. %, алюминий - 8-12 мас. %, флегматизатор (не растворимый в воде) - 5-10 мас. %, тротил - остальное (патент RU 2105745 С1). При получении взрывчатого вещества возможно использование утилизированного смесевого взрывчатого состава типа ТГА (тротил, гексоген, алюминий). За счет нерастворимых в воде компонентов предлагаемое промышленное взрывчатое вещество обладает неограниченной водостойкостью. Но для изготовления предлагаемой шашки-детонатора необходим расплавленный взрывчатый материал, так как использование гранулированного взрывчатого материала приведет к снижению веса шашки (в случае применения одинаковых корпусов) из-за того, что насыпная плотность гранулированного вещества в 1,2-1,3 раза ниже плотности литого вещества, а значит к уменьшению мощности шашки-детонатора в 1,2-1,3 раза.

Задачи, на решение которых направлена заявляемая полезная модель, заключаются в следующем:

- повышение надежности шашки-детонатора при ее использовании;

- снижение риска повредить изделия во время транспортировки и хранения;

- снижение концентрации вредных газов, выделяемых взрывчатым материалом при хранении зарядов;

- возможность снижения стоимости шашки за счет утилизации в ее составе вторичных ресурсов (состав МС), простоты приготовления смеси взрывчатых материалов и технологичности изготовления корпуса и крышки;

- расширение ассортимента выпускаемой продукции.

Техническим результатом от использования предлагаемой полезной модели являются:

- обеспечение полноты детонации и эффективности действия взрыва шашки-детонатора;

- надежность и герметичность конструкции шашки при технологичности изготовления, простоте и легкости сборки;

- низкая стоимость шашки;

- расширение ассортимента выпускаемой продукции.

Вышеназванный технический результат достигается за счет следующего.

Предлагаемая шашка-детонатор литая для промышленного применения из взрывчатого материала, содержащего высокоэнергетический компонент, в полимерном корпусе, с расположенными внутри него полимерным сквозным каналом и глухим полимерным гнездом, имеющим форму усеченного конуса, соединенными полимерной выемкой, выполненной монолитно с днищем, и расположенной с торца крышкой. Корпус и полимерный сквозной канал имеют форму усеченного конуса. Полимерная крышка - цилиндрическая и имеет цилиндрическое отверстие под сквозной канал. Крышка и корпус, заполенный взрывчатым материалом, оснащены элементами фиксации крышки на корпусе, в виде кольцевых выступов: один - на внутренней поверхности цилиндрической части полимерной крышки и второй - на верхней наружной части корпуса, кроме того, фиксирующим элементом является цилиндрическая часть крышки, расположенная по периметру отверстия, предусмотренного под сквозной канал.

Фиксация крышки на корпусе осуществляется замыканием кольцевого выступа, расположенного на внутренней поверхности цилиндрической части полимерной крышки, ниже кольцевого выступа на верхней наружной части корпуса, а также закреплением застывшим взрывчатым материалом цилиндрической части крышки, расположенной по периметру отверстия, предусмотренного под сквозной канал.

Состав взрывчатого материала включает высокоэнергетический компонент в количестве 25 - 77 мас.% и тротил – остальное до 100 мас.%.

Высокоэнергетический компонент может состоять из взрывчатых веществ:

1. ТЭН;

2. Утилизированный состав МС;

3. Смесь октогена и гексогена, которая является побочным продуктом производства октогена.

Смесь октогена и гексогена, которая является побочным продуктом производства октогена, состоит из: не более 50% октогена и не менее 50% гексогена.

Состав МС - это название композиционного взрывчатого материала, получаемого смешением тринитротолуола, гексогена и алюминия, которые связываются флегматизированным церезином. Состав МС производился в СССР для оснащения морских боеприпасов (торпед) и нужд военно-морского флота.

В настоящее время срок службы боеприпасов с составом МС закончился, начата их утилизация. Целесообразно использовать извлекаемый из боеприпасов состав МС в качестве высокоэнергетического компонента разработанной шашки-детонатора.

Согласно ТУ 20.51.1-158-08510508-2017 «Состав МС. Технические условия» утилизированная морская смесь имеет состав, мас. %:

- флегматизированный гексоген - 64±6;

- тротил - 19±6;

- алюминий - 17±5;

- влага и летучие вещества - не более 0,5.

В качестве полимерного материала для изготовления корпуса и крышки предлагаем использовать полиэтилен, или вторичный полиэтилен, или их смесь, или пропилен.

Предложенная толщина полимерного материала корпуса и крышки составляет 0,4-2,3 мм.

На полимерной крышке корпуса предлагаем наносить маркировку, характеризующую шашку-детонатор.

Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами:

- На фиг. 1 - показан вертикальный фронтальный разрез шашки-детонатора.

- На фиг. 2 - показан вид сверху корпуса.

- На фиг. 3 - показано днище корпуса.

-На фиг.4 - показан местный разрез крепления крышки на корпусе шашки-детонатора.

Предлагаемая шашка-детонатор состоит из полимерного корпуса 1, крышки 2, сквозного канала 3, глухого гнезда 4, днища 5, отверстия 6 в крышке под сквозной полимерный канал, взрывчатого материала 7.

Полнота детонации и эффективность действия взрыва достигаются при использовании литой шашки-детонатора в полимерном корпусе, состоящей из взрывчатого материала, включающем не менее 25 мас. % высокоэнергетического компонента. Увеличение содержания высокоэнергетических компонентов более 77 мас. % приводит к значительному росту себестоимости шашек-детонаторов.

Полнота детонации и эффективность действия взрывов шашек-детонаторов литых в предлагаемом полимерном корпусе при различном содержании высокоэнергетических компонентов определяли по ГОСТ 14839.15-69 («Метод определения способности к передаче детонации на расстояние») и по методике компании «Dyno Nobel» (шашка при взрыве должна пробить или не пробить отверстие в стальной пластине толщиной 15 мм).

Перед испытанием заряды выдерживали в воде под давлением 0,5 МПа в течение 10 суток.

В зависимости от требований потребителя шашки-детонаторы литые для промышленного применения могут изготавливаться с различной массой: от 100 г до 5000 г.

Результаты испытаний приведены в таблице 1

Таблица 1 – Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности взрыва предлагаемых шашек-детонаторов.

* В качестве высокоэнергетического компонента использовался состав МС.

Конические формы корпуса, полимерного сквозного канала и глухого полимерного гнезда позволяют использовать для их изготовления метод литья, отличающийся от других методов производства полимерных изделий большей технологичностью и меньшей себестоимостью. Кроме того, для изделий, изготовленных методом литья, характерна одинаковая толщина всех элементов.

Толщина полимерного корпуса менее 0,4 мм приводит к уменьшению его жесткости, при этом снижается уровень безопасности процессов производства, транспортировки и хранения шашек-детонаторов, а толщина полимерного сквозного канала и полимерного глухого гнезда более 2,3 мм приводит к снижению восприимчивости взрывчатого материала к средствам инициирования и к значительному увеличению себестоимости изделия.

Для закрепления цилиндрической полимерной крышки на корпусе шашки-детонатора и исключения соприкосновения взрывчатого материала с атмосферой воздуха и горячим скважинным зарядом предлагаемая полезная модель предусматривает ряд фиксирующих элементов, расположенных на корпусе и крышке шашки-детонатора (фиг. 4, фиг. 7, фиг. 9, фиг. 11). Основным достоинством запирающих устройств является простота их изготовления, незначительное усилие, необходимое для фиксации крышки на корпусе, что не влияет на технологичность сборки готового изделия, но повышает надежность фиксации, снижает потери при транспортировке, хранении и эксплуатации изделий и обеспечивает герметичность изделия.

Изготовление вышеописанной шашки-детонатора на ФКП «БОЗ» начато в апреле 2018 г.

Вся информация о преимуществах предлагаемой полезной модели перед прототипом, изложенная в данной заявке, полностью подтвердилась.

Реферат

Шашка-детонатор литая для промышленного применения относится к взрывателям ударного действия, предназначена для использования в качестве промежуточного детонатора при инициировании скважинных и других зарядов малочувствительных промышленных взрывчатых веществ.Предлагаемая шашка-детонатор состоит из взрывчатого материала в полимерном корпусе.Взрывчатый материал, содержащий тротил и высокоэнергетический компонент, состав которого включает флегматизированный гексоген, или гексоген, или ТЭН, или утилизированный состав МС, или октоген, или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас. %:- флегматизированный гексоген, или гексоген, или ТЭН, или утилизированный состав МС, или октоген, или их смеси - 25-77;- тротил - остальное до 100.Состав взрывчатого материала шашки-детонатора подобран таким образом, что гарантирует инициирование скважинных и других зарядов малочувствительных промышленных взрывчатых веществ.Корпус шашки-детонатора имеет форму усеченного конуса, внутри которого расположены сквозной полимерный канал и глухое полимерное гнездо, имеющие форму усеченного конуса. Сквозной полимерный канал и глухое полимерное гнездо соединены полимерной выемкой, выполненной монолитно с днищем корпуса. Наличие корпуса уменьшает риск повредить изделия во время транспортировки и хранения.Корпус герметично закрывается полимерной цилиндрической крышкой, имеющей цилиндрическое отверстие под сквозной канал, что снижает концентрацию вредных газов, выделяемых ВМ при хранении зарядов.Корпус и крышка оснащены фиксирующими элементами. Фиксирующим элементом на корпусе может быть кольцевой выступ, расположенный на верхней наружной части корпуса. На крышке фиксирующими элементами могут быть кольцевой выступ на внутреннейповерхности цилиндрической части крышки и цилиндрическая часть крышки, расположенная по периметру отверстия, предусмотренного под сквозной канал.Простота приготовления смеси взрывчатых материалов, технологичность изготовления корпуса и крышки, а также возможность утилизации в составе шашки-детонатора вторичных ресурсов (состав МС) снижают ее стоимость.

Формула