一种新型导爆管下药系统的研究 .pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０１７. ０１. ０１０ 一种新型导爆管下药系统的研究 ❋ 王 川 李茂泉 云南燃一有限责任公司云南曲靖，６５５０００ [摘 要] 当前导爆药下药工艺普遍依靠药剂自重完成，存在管体药剂分布不均、爆速波动较大的问题。 针对此 问题，设计了依靠下药游标精确控制下药量的一种新型下药系统。 下药游标采用变频电机驱动，设计了定容药槽， 可根据不同的拉制速度调整游标转速，精确且方便地控制下药量；另通过一种新的检测方法失重法，实时测量导 爆管每米的药量，从而提高导爆管质量。 [关键词] 导爆管；导爆管下药系统；失重法 [分类号] ＴＤ２３５. ２ ＋２ Ａ Ｎｅｗ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｏｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ Ｔｕｂｅ ＷＡＮＧ Ｃｈｕａｎ， ＬＩ Ｍａｏｑｕａｎ Ｙｕｎｎａｎ Ｒａｎｙｉ Ｃｏ. ， Ｌｔｄ. Ｙｕｎｎａｎ Ｑｕｊｉｎｇ， ６５５０００ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ ｔｕｂｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｒｅｌｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒａｖｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ， ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｃａｕｓｅ ｕｎｅｖｅｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｌａｒｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ. Ａ ｎｅｗ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｓｙｓ- ｔｅｍ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｒｕｇｇｉｎｇ ｃｕｒｓｏｒ ｔｏ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ. Ｔｈｅ ｃｕｒｓｏｒ ｗａｓ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅ- ｑｕｅｎｃｙ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｕｇ ｓｌｏｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｓ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｕｍｅ. Ｃｕｒｓｏｒ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｐｒｅｃｉｓｅ ａｎｄ ｅａｓｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ. Ａ ｎｅｗ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ， ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅａｌ-ｔｉｍｅ ｄｏｓａｇｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｒｅｂｙ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ ｔｕｂｅ. [ＫＥＹＷＯＲＤＳ] ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ ｔｕｂｅ； ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ； ｗｅｉｇｈｔｌｅｓｓｎｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ 引言 从 ２０ 世纪 ７０ 年代初诺贝尔公司发明塑料导爆 管以来，导爆管雷管在工程上的应用日益广泛，产品 类型也越来越多。 塑料导爆管是导爆管雷管起爆系 统中的点火传爆元件，其管壁附着的薄层导爆药直 接影响导爆管传爆的可靠性[１-３]。 塑料导爆管是一根内壁涂有薄层炸药粉末的空 心塑料软管。 试验研究表明，导爆管正常传爆需满 足 ３ 个条件[４-６] １导爆管管壁上的药粉爆炸产生的能量必须 足以维持爆轰波继续向前传播，即药粉不能太少，一 般不能低于 ８ ｍｇ/ ｍ； ２导爆管内药粉爆炸产生的能量必须在导爆 管所能承受的束缚范围内，不能击穿导爆管，一般药 量不能高于 ２０ ｍｇ/ ｍ； ３导爆管管壁药粉分布要均匀，爆轰波传播要 平稳，防止局部密集堆积，出现超温超压击穿导爆 管，或防止炸药出现中断。 一般炸药出现中断距离 大于 ２００ ｍｍ 时，爆轰波将不能继续传播[４]。 要满足以上几个条件，就要求导爆管拉制过程 中下药要均匀稳定，且下药量要满足导爆管正常传 爆的需求。 目前，国内导爆管拉制设备下药系统普遍依靠 在搅拌作用下药剂的自重完成下药工艺，下药量受 药杯中药剂的剩余量影响较大，容易出现黑管下 药不均匀且量大，下药量波动大，无法精确控制每 一个初始下药微元 ｄｍ/ ｄｔ 恒等，且药粉向外界飞散 较严重[７-８]。 因此，设计了一种新型导爆管下药系 统，目的在于提高整个下药系统下药工艺的稳定性、 可控性，同时增强整个下药系统的密封性，避免药粉 向外界飞散，降低药粉对人体造成的伤害，防止炸药 第 ４６ 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ. ４６ Ｎｏ. １ ２０１７ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ. ２０１７ ❋ 收稿日期２０１６-０７-２１ 作者简介王川１９７７ － ，男，工程师，主要从事民用爆破器材生产工艺研究。 Ｅ-ｍａｉｌｗｃｃ４５８７＠１６３. ｃｏｍ １ － 筛网；２ － 气动振动装置； ３ － 进气口；４ － 排气口。 图 ３ 下药漏斗 Ｆｉｇ. ３ Ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｆｕｎｎｅｌ 浮尘爆炸，提高设备本质安全性。 １ 新型下药系统设计 １. １ 下药系统结构 新型下药系统由搅拌器含搅拌电机、搅拌 棒、药杯、弹簧、下药游标含旋转电机、下药平 台、可伸缩套管、下药漏斗含振动电机等组成，如 图 １、图 ２ 所示。 １ － 搅拌电机；２ － 搅拌棒；３ － 药杯；４ － 弹簧； ５ － 下药平台；６ － 下药游标；７ － 可伸缩套管；８ － 下药漏斗。 图 １ 新型下药系统 Ｆｉｇ. １ Ａ ｎｅｗ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ 图 ２ 下药游标 Ｆｉｇ. ２ Ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｃｕｒｓｏｒ 在药杯下方设一个转速可调的下药游标，下药 游标主体为中空的圆柱体，圆柱前端约 １/３ 处开一 道宽约 ５ ｍｍ、深约 ３ ｍｍ 的沟槽作为定容药槽图 ２。 定容药槽可以控制下药量。 药杯与转子紧密 贴合，保证药杯中药粉不会随意洒落到下药漏斗内， 药剂仅能随着游标的旋转均匀掉入下药漏斗中；另 外在下药游标两侧分别设一块形状、功能不同且带 有弹簧的拨片，右边一块与沟槽内表面紧密贴合，防 止药粉洒落，而左边一块与下药游标沟槽底部紧密 贴合，将黏附于沟槽上的残留药粉清理干净，保证 ｄｍ/ ｄｌｌ 表示沟槽周长恒等；由于整套下药系统中 各部件间存在一定的摩擦如游标与药杯、拨片与 药槽等，因此各部件均采用表面经过特氟龙涂层 处理的特殊材料，以便有效地减少机械摩擦，防止静 电积累，提高下药系统的本质安全性。 １. ２ 下药漏斗 图 ３ 为下药漏斗，下 药漏斗上部设一筛网，下 部设一振动装置，与下药 漏斗连通的下药管内设有 螺旋式中空管道，含一个 进气口和一个出气口直 径约为３ ｍｍ。 设备运行 时，将冷却压缩空气通入 进气口，在下药管内部循 环后，经出气口排出；在进 气口设一个空气流量开 关，在出气口设一个温度 检测器，通过调节进气口 空气量的大小，保证循环 后 的 热 空 气 温 度 低 于 ３０℃。 从下药游标沟槽处 流出的药粉首先洒落在筛 网上，筛网将其进一步分 散，使其均匀地进入下药 管中，下药管中部的振动 装置使管壁形成一定频率的振动，保证药粉能均匀 地黏附在导爆管内壁上，提高导爆管传爆的稳定性 和可靠性。 另外，下药管经过压缩空气循环冷却，保 证下药管的温度较低，在本质上提高生产安全性。 ２ 试样制备及下药系统性能测试 ２. １ 试样制备 试验在云南燃一有限责任公司导爆管工房的 １＃机上进 行， 样 品 均 为 高 强 度 导 爆 管， 外 径 为 ３. ０５ ０. １５ ｍｍ，内径为１. ２ ０. １ ｍｍ，导爆药 为ＲＤＸ ＋ Ａｌ ＋ 添加剂，拉制速度 １００ ｍ/ ｍｉｎ。 􀅰７４􀅰２０１７ 年 ２ 月 一种新型导爆管下药系统的研究 王 川，等 ２. ２ 下药量测试 在下药游标和下药漏斗中间设有可旋转的平 台，平台上有一个可以移动的专用容器，每天正式生 产前称量 １ ｍｉｎ 下药量，生产过程中，每隔半小时随 机抽取 ２ 根 １ ｍ 长的导爆管，用失重法测试每米导 爆管药量。 在精度为 ０. ０００ １ ｇ 的电子天平上称量 导爆管激发前的质量和激发后用压缩空气吹尽管内 爆轰后残渣的质量，算出两者之差。 ２. ３ 爆速测试 根据 ＷＪ/ Ｔ ２０１９２００４ 塑料导爆管中的光电法 测试导爆管的爆速。 试验设备选用 ＶＡＴ-０２ 爆速测 试仪。 ２. ４ 下药管温度测试 在下药管循环空气出气口设有温度传感器，另 外，用温度计测试流出压缩空气的温度，两者均在 ３０ ℃以下。 ３ 下药系统改进前、后导爆管性能比 较 ３. １ 下药均匀性 用失重法每隔 １０ ｍ 测试一次导爆管 １ ｍ 的下 药量。 在普通下药系统和新型下药系统的生产条件 下，分别随机抽取导爆管 １１０ ｍ，每隔 １０ ｍ 切 １ ｍ， 共计 １０ 段，下药量结果如表 １。 表 １ 下药系统改进前、后的每米下药量 Ｔａｂ. １ Ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｇ􀅰ｍ －１ 下药方式药量极差 普通 １５. ６ ２０. ６ １７. ８ １３. ８ １６. ５ １４. ６ １９. ６ １７. ３ １８. ４ １５. ７ ６. ８ 新型 １５. ８ １６. ５ １６. ３ １６. ８ １５. ６ １５. ７ １７. ２ １７. １ １６. １ １５. ６ １. ６ 表 １ 数据表明，新型下药系统的下药量一致性 好，下药量的极差为 １. ６ ｍｇ/ ｍ，优于普通下药系统。 ３. ２ 爆速稳定性 在一定范围内，爆速随药量的变化而变化，爆速 能间接反映导爆管下药量的变化情况，在普通和新 型下药系统条件下拉制长为 １１５ ｍ 的导爆管若干， 分别随机抽取一根，每隔１０ ｍ 截取一根１. ５ ｍ 长的 导爆管，按 ２. ３ 中的光电法测试其爆速，见表 ２。 表 ２ 显示，新型下药系统生产的导爆管爆速稳 定性较好，极差较小。 表 ２ 下药系统改进前、后的爆速 Ｔａｂ. ２ Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｄｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍ􀅰ｓ －１ 下药方式爆速极差 普通 １ ９１２ １ ９３２ １ ９３４ １ ８９７ １ ９１１ １ ８７６ １ ８４６ １ ９２１ １ ８６４ １ ８９９ ８８ 新型 １ ９４１ １ ９３３ １ ９３５ １ ９６６ １ ９３７ １ ９５８ １ ９２７ １ ９４９ １ ９１５ １ ９５４ ５１ ４ 结论 新型下药系统通过用变频电机驱动旋转游标代 替普通下药系统进行下药，以及下药管内螺旋式的 中空管道通入压缩空气冷却下药管，使整个导爆管 生产工艺具备如下优点 １导爆管的下药量更加均匀，可最大程度地避 免下药量随药杯中导爆药药量的变化而变化，避免 导爆药在下药漏斗中结块而导致黑管、空管等； ２ 通过调整变频电机转速控制下药量，理论上 下药游标中每一个 ｄｍ/ ｄｌ 均对应唯一一个 ｄｍ/ ｄｔ， 且恒等，可保证导爆管管壁每一个微元所接受到的 药剂完全相等，下药量更加精确。 ３下药管中部的空气振动器及下药漏斗上部 的筛网，能有效地避免导爆药团聚及堵塞下药管的 情况； ４下药系统各连接部位均用可伸缩的旋转式 套管包覆，减少药粉向空气中飞散； ５ 将压缩空气通入下药管内螺旋式中空通道 中，连续的热交换，大大地降低下药管温度，从本质 上提高了生产安全性。 参 考 文 献 [１] 荆术祥，钱华，刘大斌，等. 装药量对塑料导爆管传爆 性能的影响[Ｊ]. 爆破器材，２０１０，３９５４-６. 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