Способ изготовления детонирующего шнура

 

Изобретение относится к способам изготовления шнуровых средств взрывания, конкретно к способу производства маломощных детонирующих шнуров с каналом - шнуров-волноводов. Согласно изобретению способ изготовления детонирующего шнура включает дозированную подачу активного состава через трубку, экструдирование оболочки шнура с использованием дорна формующего инструмента, ее свободное вытягивание с одновременным покрыванием по внутренней поверхности тонким слоем активного состава, охлаждение и прием шнура. Подачу активного состава осуществляют в зону, соответствующую началу зоны свободного вытягивания экструдируемой пластиковой оболочки шнура, при этом для обеспечения отсутствия взвешенных частиц активного состава между дорном формующего инструмента и трубкой образуют концентрический зазор для подсасывания воздуха из атмосферы в канал оболочки за счет возникающего разрежения в канале оболочки при ее непрерывном экструдировании. Изобретение направлено на создание безопасного способа изготовления детонирующего шнура с повышенной адгезией частиц активного слоя к материалу внутренней поверхности оболочки шнура. 6 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам изготовления шнуровых средств взрывания (ШСВ), конкретно к способу производства маломощных детонирующих шнуров (МДШ) с каналом - шнуров-волноводов, что способствовало бы успешному внедрению новых эффективных систем инициирования при проведении взрывных работ в горнорудной промышленности и строительстве.

Известны способы производства МДШ с каналом при навеске активного состава 1-100 мг на метр длины изделия, содержащего многослойную полимерную трубку-оболочку, ориентируемую в процессе изготовления растяжением [1]. Реализованные в патенте [1] мероприятия предназначены для усиления защитных свойств оболочки МДШ в процессе его изготовления за счет более рационального использования прочностных свойств полимерных материалов оболочки. Согласно изобретению по патенту [1], для увеличения прочности сцепления частиц активного состава со стенкой канала шнура внутренний слой оболочки изготавливают из группы полимеров, содержащих полярные функциональные группы, таких как "Сурлин" и "Примакор" (зарегистрированные торговые марки), не выпускаемые отечественной промышленностью.

Известен также способ изготовления МДШ, согласно которому с целью обеспечения повышенной прочности сцепления частиц активного состава со стенкой канала оболочки шнура в процессе нанесения состава осуществляют дополнительное силовое воздействие на частицы состава для принудительного их внедрения в стенку оболочки, находящейся в расплавленном состоянии [2]. Опыт снаряжения подобных изделий показывает, что силовое воздействие на частицы активного состава в зоне вытягивания приводит к нестабильности осуществления операции вытягивания оболочки шнура, что вызывает нестабильность навески состава по длине изделия. Следует также отметить, что чрезмерное сцепление частиц состава с материалом оболочки может затруднить процесс поддержания ударно-волнового процесса, протекающего в канале шнура при срабатывании изделия, что связано с трудностями создания гетерогенной фазы при прохождении ударной волны в канале. Другой недостаток - непрерывное налипание активного состава на внутренние элементы формующего инструмента экструзионной головки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ изготовления МДШ [3], согласно которому подачу активного состава на внутреннюю поверхность полимерной оболочки шнура осуществляют посредством транспортирующего шнека, установленного внутри неподвижной питающей трубы, расположенной в формующем инструменте, при этом шнек в нижней части снабжен распределительной шайбой для разбрасывания активного состава на внутреннюю поверхность оболочки шнура. К недостаткам предложенного способа на наш взгляд следует отнести следующие: 1) наличие подвижных частей (вращающегося шнека и неподвижной питающей трубки) в устройстве подачи активного состава, что достаточно опасно; 2) вращающийся шнек своей винтовой поверхностью (наряду с распределительной шайбой) также способствует интенсивному разбрасыванию и налипанию активного состава на стенки подающей трубки, которая в рабочем режиме разогрета.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание безопасного способа изготовления детонирующего шнура (ДШ) с повышенной адгезией частиц активного слоя к материалу внутреннего слоя оболочки шнура.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления ДШ, заключающемся в дозированной подаче активного состава через трубку в экструдируемую с использованием дорна оболочку шнура, ее свободном вытягивании с одновременным покрыванием по внутренней поверхности тонким слоем активного состава, охлаждении и приеме шнура, подачу активного состава через трубку подачи активного состава осуществляют в зону, соответствующую началу зоны "свободного" вытягивания (на воздухе) экструдируемой пластиковой оболочки шнура в виде расплава, при этом для обеспечения отсутствия взвешенных частиц активного состава между дорном формующего инструмента и трубкой образуют концентрический зазор для подсасывания воздуха из атмосферы в канал оболочки за счет возникновения разрежения в канале оболочки при ее непрерывном экструдировании. Таким образом обеспечивается отсутствие взвешенных частиц активного состава в зоне повышенного нагрева элементов формующего инструмента экструдера и их неосаждение в этой зоне. Одновременно достигается непрерывное охлаждение трубки подачи активного состава конвективным потоком подсасываемого из атмосферы воздуха.

Оболочку шнура дополнительно подвергают гармоническому возмущающему воздействию в плоскости ее поперечного сечения по всей длине зоны вытягивания, что способствует внедрению частиц активного состава в расплавленную вытягиваемую оболочку шнура. Очевидно наилучшего результата можно достичь, если возмущающее воздействие на оболочку производить в виде круговых колебаний с амплитудой, равной или превышающей диаметр канала, сформированной вытягиванием оболочки, чем достигается отсутствие просыпания частиц активного состава в зону охлаждения оболочки шнура без контакта с расплавленной стенкой канала.

Надежное скрепление частиц активного состава со стенкой канала оболочки может быть обеспечено при амплитуде круговых колебаний, составляющей 1,5-3 диаметра канала "свободно" вытянутой полимерной оболочки. Верхний предел амплитуды колебаний предпочтителен при незначительной кратности вытягивания оболочки (=2-3). Под кратностью вытягивания обычно понимают соотношение: , где V_O, V_L - линейная скорость оболочки шнура в начале и конце зоны вытягивания, S_O, S_L - площадь поперечного сечения оболочки шнура в начале и конце зоны вытягивания. В зависимости от скорости приема готового шнура (линейной скорости оболочки в конце зоны "свободного вытягивания) колебания осуществляют при круговой частоте в диапазоне 10-100 Гц, предпочтительно 20-50 Гц. Очевидно, что реологические свойства вытягиваемого полимера (прядимость и температура полимера), кратность его вытягивания, амплитуда круговых колебаний, а также скорость приема вытянутого шнура определяют в совокупности оптимальную частоту колебаний, которая может быть уточнена в каждом конкретном случае, при этом следует учитывать, что для получения качественного покрытия канала слоем частиц активного состава увеличение скорости приема шнура требует увеличения частоты круговых колебаний, однако если оболочка шнура выполнена из полимера, не предрасположенного к значительным кратностям вытягивания, скорость приема следует ограничить. Приведенные рабочие диапазоны изменения частоты колебаний были установлены при вытягивании полимерных трубок с внутренним диаметром готового шнура порядка 1,0-3 мм при скорости вытягивания 20-100 м/мин и кратностях вытягивания от 2 до 6.

Оболочка шнура может быть выполнена многослойной, а вытягивание оболочки осуществлено в два этапа: первичное - в режиме "свободной" вытяжки, окончательное - в режиме "холодного" вытягивания при температуре оболочки шнура ниже температуры плавления материала оболочки (материалов многослойной оболочки).

После выполнения операции вытягивания (или нескольких операций вытягивания) для повышения продольной прочности шнура на разрыв может быть осуществлена операция нанесения упрочняющих элементов, например в виде продольно упрочняющих нитей сплошным (или не сплошным, а в виде отдельных нитей) слоем или чулочной оплетки, и/или операция нанесения внешней защитной полимерной оболочки, предохраняющей сердцевину от внешних силовых воздействий и взаимодействия с агрессивными средами. Для повышения прочности сцепления полимерных оболочек формующий инструмент при нанесении наружного слоя вакуумируют.

Сущность изобретения поясняется и подтверждается примерами конкретной реализации способа снаряжения шнура.

Пример 1. Производилось нанесение состава на внутреннюю стенку вытягиваемой расплавленной трубчатой оболочки, выполненной из полиэтилена низкой плотности марки 158-03-020, при температуре полимера порядка 185^oС посредством подающей трубки, расположенной концентрично с зазором в дорне инструмента, с последующим охлаждением, и приемом шнура. Оболочка шнура подвергалась круговым колебаниям с частотой колебаний f=50 Гц и амплитудой А=2 мм. Полученное изделие имело диаметр канала 1,5 мм. При скорости приема 30 м/мин.

Пример 2. Методом экструзии через формующий инструмент из расплава полимера (сополимер этилена с винилацетатом марки 115) при температуре 140^oС аналогично формировалась оболочка шнура, в которую через подающую трубку, расположенную концентрично с зазором в дорне инструмента, подавался активный состав. Посредством приемно-вытяжного устройства расплавленная оболочка шнура совместно с сердцевиной "свободно" вытягивалась в воздухе на участке от выхода оболочки из инструмента до начала интенсивного охлаждения в охлаждающем устройстве при скорости приема 20 м/мин. Параметры вибрации: f=20 Гц, А=3 мм. После охлаждения и высушивания оболочки шнура поверх нее по кабельной технологии экструдированием дополнительно наносилась защитная оболочка из полиэтилена марки 158-03-020.

Пример 3. Полимерная оболочка из сэвилена марки 115 формировалась при температуре 140^oС, в оболочку при ее "свободном" вытягивании до кратности, равной 8, подавался активный состав. Полученная заготовка охлаждалась до 40^oС, затем высушивалась. Далее в процессе нанесения внешней защитной полимерной оболочки методом экструзии, с целью увеличения продольной прочности шнура, он снабжался упрочняющими элементами в виде сплошного слоя продольных нитей.

Согласно формуле изобретения на практике возможны и иные сочетания полезных признаков предлагаемого способа.

Как явствует из описания, использование в различных сочетаниях описанных выше предложений по способу снаряжения детонирующих шнуров позволит формировать по одному и же принципу на быстро перенастраиваемом, в случае необходимости, оборудовании широкий спектр номенклатуры изделий различного назначения.

Источники информации 1. Патент РФ 2124492. Запал малой мощности и способ его изготовления. Опубликовано в 1999 г.

2. Патент РФ 2089530. Способ изготовления ударно-волновой трубки и устройство для его осуществления. Опубликовано в 1997 г.

3. Патент ФРГ 19546823. МПК С 06 С 5/00. Опубликовано 19.06.1997 г.

Формула изобретения

1. Способ изготовления детонирующего шнура, включающий дозированную подачу активного состава через трубку, экструдирование оболочки шнура с использованием дорна формующего инструмента, ее свободное вытягивание с одновременным покрыванием по внутренней поверхности тонким слоем активного состава, охлаждение и прием шнура, отличающийся тем, что подачу активного состава осуществляют в зону, соответствующую началу зоны свободного вытягивания экструдируемой пластиковой оболочки шнура, при этом для обеспечения отсутствия взвешенных частиц активного состава между дорном формующего инструмента и трубкой образуют концентрический зазор для подсасывания воздуха из атмосферы в канал оболочки за счет возникающего разрежения в канале оболочки при ее непрерывном экструдировании.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оболочку подвергают гармоническому возмущающему воздействию в плоскости ее поперечного сечения по всей длине зоны вытягивания оболочки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что возмущающее воздействие на оболочку производят в виде круговых колебаний.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что круговые колебания осуществляют с амплитудой, равной или превышающей диаметр канала оболочки после свободного вытягивания оболочки.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что круговые колебания осуществляют с амплитудой, составляющей 1,5-3 диаметра канала оболочки после свободного вытягивания оболочки.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что круговые колебания осуществляют с круговой частотой в диапазоне 10-100 Гц.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что круговые колебания осуществляют с круговой частотой в диапазоне 20-50 Гц.