Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von flüssigen explosiven Salpetersäureestern Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren sowie eine neue Vor riehtung zum Fördern von flüssigen explosi- @-en Salpetersäureestern in gefahrloser und praktischer Weise.
Nitroglycerin ist ein hochempfindliche.r flüssiger Explosivstoff, der bei der Herstel lung von technischem Dynamit verwendet und dureh Nitriering von Glpeerin herge stellt. wird. Im reinen flüssigen Zustand ist das Nitroglycerin derart empfindlieh, da.ss selbst. geringste Störungen zur Detonation führen können.
Aus diesem Grind ist. es in der Industrie der Explosivstoffherstellu.ng <B>s</B> seit langem üblich, das Nitroglyeerin nach Massgabe seiner Erzeugung aus der Nitrier- apparatur zu entfernen und in kleinen lIen- gen an weita.useinanderliegenden, zerstreuten Lagerstellen aufzubewahren, bis das Dyna.mit- niiseligebäude für dessen sofortige Verwen- clung bereit steht,
und das flüssige Nitro- -lvcerin in kleinen Anteilen nach Massgabe seines Verbrauches abzugeben.
Das Dynamitmisehgebäude steht weit ent fernt von der Nitrierapparatur, um eine mög- lielie, unerwartete Detonation zu lokalisieren.
Obschon bereits verschiedene :Methoden zum Fördern von Nitroglycerin vorgeschlagen worden sind, sind von Hand gestossene Tank wagen, die Räder mit Kautschukreifen aut- -eisen und aus keiner Funkenbildung fähigen Materialien bestehen, bisher das ineistverbrei- tete Hilfsmittel geblieben. Diese Handwagen sind derart gebaut, dass sie nur eine sehr kleine Menge des flüssigen Explosivstoffes aufnehmen können.
Die für diese Handwagen vorgesehenen Wege müssen stets von jegliehen Hindernissen freigehalten werden und von jeglichen Arbeitsstellen entfernt angelegt sein. Diese Methode ist kostspielig und un praktisch und erfordert überdies einen wie derholten Umgang mit dem äusserst gefähr- liehen und unberechenbaren Nitroglyeerin.
Die vorliegende Erfindung ist. nicht auf Gly cerin-trinitrat beschränkt, sondern um fasst, aueh andere explosive flüssige Salpeter- sä.ureester, wie z. B. nitriertes Äthylenglykol, sowie verschiedene nitrierte Zucker, wie z. .ss. nitrierte Glukose und Saeharose. Häufig wird ein Gemisch von flüssigen explosiven Salp.3- tersäureestern durch gemeinsames Nitrieren der Rohmaterialien hergestellt.
Bezwckt wird mit. der vorliegenden Er findung die Schaffung eines gefahrlosen und praktischen Verfahrens zum Fördern von flüssigen explosiven Sa.lpetersäureestern :)hne Verwendung von handbetätigten Hilfsmit teln.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ausserdem bezweckt, eine Apparatur zu schaf fen, die sieh für die Durchführung des obigen Verfahrens zum Fördern flüssiger explosiver Salpetersäureester eignet. Es wurde gefunden.
dass ein flüssiger explosiver Salpetersäureester gefahrlos in Rohrleitungen gefördert werdenkann, wenn er zuerst zwecks Erzeugung einer Emulsion innig mit Wasser vermischt und die erhaltene Emulsion in Form verhältnismässig kurzer Säulen, die durch Wassersäulen getrennt werden, durch die Rohrleitung geleitet wirrt. Eine wässrige Emulsion von Nitroglycerin kann praktisch nicht zum Detonieren ge bracht werden.
Dadurch, dass zwischen den Nitrogly e.erinsäulen in der Rohrleitung Was sersäulen eingeschoben werden, bestellt -ine absolute Gewissheit, dass, selbst wenn eine Säule detoniert, beispielsweise infolge Ent mischung der Emulsion, die Detonation nicht auf die gesamte Länge der Rohrleitung übertragen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass der flüssige explo sive Salpetersäureester zweeks Bildung einer Emulsion finit Wasser innig vermengt wird, die genannte Emulsion in eine Förderrohr- leitung, eingeführt wird, um in der letzteren eine Emulsionssäule zii bilden, in die ge nannte Rohrleitung Wasser eingeführt wird, uni in der Rohrleitung eine an die Emu.lsions- säule angrenzende Wassersäule zii bilden,
und die abweehslungsweise Einführung von EJiLil- sion und Wasser in die genannte Rohrleitung bei einem solchen Druck fortgesetzt wird, dass in der genannten Rohrleitung eine Strii- mungsgesellwindigkeit voll mindestens<B>91</B> em. pro Sekunde erzielt wird.
Zur Durchführung des obengenannten Verfahrens wird eine Vorrichtung verwen det, welche dadureh gekennzeichnet ist, dass sie einen rohrförmigen, T-förinigen Strahl apparat aufweist., in welchem an der Verbin dungsstelle zwischen dem senkrechten T-Arnr und den waagrechten T-Armen eine innere Kammer vorgesehen ist, wobei der eine der waagrechten '[=Arme eine Düse ein schliesst, die einen Verjüngungswinkel von 5-10 besitzt und über die Mittellinie der genannten Kammer hinausragt,
und der an dere waagrechte T-Arni einen aus der Kam mer in einen Halsteil führenden, sich ver- engenden Ausgang mit einem Konvergenz- winkel von 10-20 aufweist, und wobei die Distanz zwischen dem -enannten Halsteil und der genannten Düse 4- bis 5mal so -gross wie der Innendurchmesser der genannten Düse ist und die Länge des genannten Hals teils das 1- bis 1,5faehe des Durchmessers des genannten Halsteils beträgt.,
und der ge- nannte andere waagreehte T-Arni einen ans dem Halsteil hinausführenden, sieh aus@vo:- tenden Ausgang mit einem Diver--enzwinkel von' 3-5 aufweist, wobei das Verhältnis des Durchmessers des genannten Halsteils zum Durchmesser der #-enannten Düse mi-i- destens 1,2:1 beträgt.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnun erläutert, in welcher Fig. 1 ein Schema einer @itrogl@-cerin- förderanlage gemäss der vorliegenden Erfin dung ist Ulla Fig. 2 einen Sehnut durch ein Schema eines für die Durchführung. des vorliegelid-@n Verfahrens geeigneten Strahla.ppa-rates dar stellt.
In Fig. 1 bezeielinet 1 eine Nitrier;or- riehturig, die Nentralisatoren Und die V or- wascha.pparatur einschliesst, ? einen Nitro- glycerinvorratsbeliälter und 3 einen Wasser behälter. -1 bezeichnet den in Fig. 2 detailliert dargestellten Strahlapparat. 5 ist.
eine Wasser- pumpvorrichtung mit Steuerventilen usw., zur Regulierung des Druckes und zur Auf rechterhaltung eines konstanten Durchflusses. 6 bezeichnet zwei pneumatisch betätigte Ven tile;
7 bezeichnet eine Druckluftqizelle; 8 be zeichnet ein durch ein Solenoid betätigtes Ventil, das dazu dient, den in die Luftrohr leitung eingeführten und nach den Ventilen 6 geleiteten oder aus der Luftrohrleitung ab gelassenen Druckluftstrom zu regulieren, und q bezeichnet. einen Zeitregler, der dazu dient, das durch das Solenoid betätigte Ventil 8 zii steuern. 10 bezeichnet die Nitroglvcerinför- derrohrleitung;
11 bezeiehnet eine Rohrlei tung für die Riiekfördeiung von Wasser, und 13 bezeichnet das Wassereinlassrohr, das die Pumpe 5 mit dem Strahlapparat 4 verbindet. 14 ist eine emulsionsbrechende Ent.inischungs- vorrichtung, und 15 bezeichnet eine Rohr leitung, die die Entmisehungsvorriehtung 11. mit der Verbrauchsstelle des Nitrogly cerins verbindet.
In Fig. 2 bezeichnet -1 den Körper des Stra.hlapparates und 16 ein Einlassrohr, das eine Düse 17 aufweist.. Die Düse 17 ragt in die Kammer 18 hinein, die an der Verbin dungsstelle zwischen dem Saugrohr 12 und dem Körper 4 vorhanden ist. Der Halsteil 20 im Körper 4 befindet sieh zwischen dem kon vergierenden Ausgang 21 der Kammer 18 und dem divergierenden Auslass ?2, der in die Förderrohrleitung 10 mündet.
Die oben beschriebene Vorrichtung arbei tet. wie folgt: Aus der Pumpe 5 strömt Wasser unter Druck durch die Rohrleitung 13 nach dem Strahlapparat 4. Das Wasser strömt durch das Einlassrohr 16 und die Düse 17 in den Strahlapparat 4 ein. Infolge der verkleiner ten Öffnung der Düse ist die (Teschwindig- keit des durch die Düse strömenden Wassers beträchtlich grösser als die Wassergeschwin digkeit im Rohr 13.
Der mit hoher Geschwin- digkeit aus der Düse 17 austretende Wasser strahl erzeugt in der Kammer 18 rund um die Düse eine Zone verminderten Druckes, in welche durch das Saugrohr 12 Flüssigkeit nachgesogen wird. Die Einstellug der Ven tile 6 ist. dafür massgebend, welche Flüssig keit naeligesogen wird.
Infolge der Wirbelbewegung in der Kam mer 18 wird die durch das Rohr 12 nach gesogene Flüssigkeit innig mit. dem aus der Düse 17 austretenden Wasserstrahl vermischt. Ist die na.ehgesogene Flüssigkeit Nitroglyce- rin, so entsteht, bei diesem Mischvorgang eine wä.ssrige Emulsion.
Die vermengten Flüssig keiten strömen durch den sich verengenden Ausgang 21, den Halsteil 20 und den sich ausweitenden Auslass 22, in welchem eine zu sätzliche Durchwirbelung stattfindet, in die Förderrohrleitung 10 ein und .gelangen in die emu.lsionsbreehende Entmischungsvorriehtung 14-, in welcher das abgetrennte Nitrogly cerin, das ein höheres spezifisches Gewicht als Wasser besitzt,. am Boden durch das Rohr 15 abgelassen wird, während das Wasser durch die Rohrleitung 11 nach der Pumpe 5 zurückbefördert. wird.
Der Spiegel des Nitroglycerins im Vor ratsbehälter 2 wird durch den Zufluss aus der Nitriervorriehtung 1 konstant gehalten, wäh rend der Wasserspiegel im Vorratsbehälter 3 durch Zufuhr von Wasser entweder mittels einer (nicht bezeigten) Zweigleitung aus der Pumpe 5 oder aus einer (nicht gezeigten) Frischwasserquelle aufrechterhalten wird. Es sind vorzugsweise Mittel für die Entleerung des Wasserleitungssystems und zur Einfüh rung von frischem Wasser in die Pumpe 5 vorgesehen.
Die Ventile 6 sind derart eingestellt, dass bei Fehlen eines Luftüberdruckes das Ventil in der Nitraglycerinrohrleitung geschlossen und das Ventil in der Wasserleitung offen ist. Wenn Luftdruck angelegt wird, so schliesst sich das Ventil der Wasserleitung, während sich das Ventil in der Nitroglycerin leitung öffnet, so dass ein fehlschlagsicherer Betriebsablauf gewährleistet ist.
Der Zeit regler 9 kann derart. eingestellt. werden, dass er das Solenoid des Ventils 8 bei ,einer ge gebenen Frequenz erregt und aberregt. Das Ventil 8 reduziert im aberregten Zustand den Druck in ,der nach den Ventilen 6 führenden Rohrleitung, während es in erregtem Zu stand die Rohrleitung mit. der Druckluft- quelle 7 verbindet, wodu #ch ebenfalls ein fehlsehla.gsieherer Zustand hergestellt wird.
Durch das Wort fehlsehlagsicher soll aus gedrückt werden, dass, wenn je irgendeiner der Mechanismen der Vorrichtung versagen sollte, die geförderte Flüssigkeit immer Wasser sein wird, so dass keine Anhäufung v an Nitroglycerin am Abgabeende erfolgt bzw. keine ununterbrochene Emulsionssäule in der Förderleitung 10 entsteht.
Das folgende Beispiel erläutert die prak tische Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
<I>Beispiel</I> Es wurde mit einer Anlage gearbeitet, die im wesentlichen :die in Fig. 1 gezeigte Anord- nung aufwies. Die Rohrleitungen 10, 11, 1. und 13 wiesen alle einen Innendurchmesser von 14,4 mm auf. Die Distanz zwischen der Nitriervorrichtung 1 und der Entmisehaugs- vorrichtung 14 betrug etwa 183 m. Die Saug höhe betrug etwa 0,9 m.
Die Anlage wies bei einem Pumpenwasserdruek von ?,1 <B>k-</B> e[112 (Überdruck) eine Förderkapazität von<B>317,5</B> kg Nitroglyeerin pro Stunde auf.
Die Düse des Strahlapparates wies einen Verjüngungswinkel von 7 auf und verengte sich bis auf einen Innendurehmesser von 4- mm. Der sich gegen den Halsteil verengende Ausgang wies einen Konvergenzwinkel von 15 auf. Die Distanz zwischen dem Halsteil. und der Düse betrug 18 mm. Der Ilahtc@l wies einen Durchmesser von 7,61 mm und eine Länge von 10 mm auf.
Der sich gegen die Förderleitung ausweitende Ausgang wies eine Verjüngung von 3,35 auf. Bei Verwen dung dieser Ausmasse enthielt die erzeugte wässrige Emulsion 43 Gew.o/o Nitroglyeerin.
Die Nitroglyeerinmenge, die bei Verwen dung der oben beschriebenen Anlage pro Stunde abgegeben werden kann, ist durch die folgenden Faktoren festgelegt: a) Durchmesser Lind Länge der Förderrohr- leitung; b) Wasserdruck; c) Bauart und Verhältnisse der Abmessun gen des Strahlapparates; d) Saughöhe; e) Länge der Emulsionssäule im Verhältnis zur Länge der -#Vassersä:ule.
Wenn eine Anlage einmal erstellt ist, so sind nur die Faktoren b) und e) leicht zu verändern und stellen somit die Betriebs- steuermittel beim vorliegenden Verfahren dar. Zur Erzielung einer maximalen Sicher heit wird die Länge der Nitroglvcerinsäule vorzugsweise auf ein Maximum von 22,8 m beschränkt und die Länge der Wassersäule vorzugsweise auf ein Minimum von 6,1. in festgesetzt. Der Druck ini Strahlappara.t weist.
zweckmässig einen solchen Wert auf, dass in der Förderrohrleitung eine Fördergeschwin- digkeit, von mindestens 91 ein pro Sekunde aufrechterhalten werden kann, wobei die obere Grenze der Fördergesehwindigkeit durch die Kapazität der emulsionsbrechenden Entniischungsvorriclitung gegeben ist. Die Länge des Saugrohres beträgt bei befriedigen dem Arbeiten der Anlage vorzugsweise nicht.
mehr als \3,44 m. Zwecks Verminderung der Gefahr der Detonation der Emulsion in der Förderrohrleitung ist es ratsam, der Emul sion ein solches Miseliverhä.ltnis zu geben, dass sie mindestens 30 /o Wasser enthält.
Eine Vorentmisehun, der Emulsion kann in einfacher Weise dadurch .erzielt werden, dass der Durchmesser des Rohres am Ablass- ende der Förderleitung genügend vergrössert wird, um die Strömungsgesehwindigkeit des Gemisches zu reduzieren und dadurch die Wirbelbewegung zu vermindern.
Bei nied riger Strömungsgesehwindigkeit in der För- derleitung lässt sieh die Emulsion entmiselien. Ein etwa 4,6 m langes Rolirstüek mit ver grössertem Durchmesser genügt, um die Ent mischung in der anschliessenden Entmi- schungssvorrielitung zu erleichtern und zu besehleunigen, ohne dass die Grösse dieser Vorrichtung- erhöht werden muss.
Die Förder- rohrleitung wird vorzugsweise aus einem Ma terial hergestellt, das durch die flüssigen Salpetersäureester nicht benetzt wird, bei spielsweise aus Polyäthylen.
Die erfindungsgemässe Anlage kann zu einer vollautomatischen Steuereinrichtung für die Herstellung von Dynamit. ausgebaut werden. In einer solchen Anlage kann der Zeitregler des durch das Solenoid betätigten Ventils durch einen in der Entmisehungs- vorrichtiing eingebauten Regjer gesteuert werden, wobei in der Entniisehungsvorrieli- tung ein konstanter Spiegel aufrechterhalten wird, indem die entsprechenden Längen der Nitroglycerin- und Wassersäulen reguliert werden.
Die Nitrieivorrichtung kann derart gesteuert werden, dass im L\-itroglyceriii- vorratsbehä.lter ein bestimmter Spiegel auf- reehterhalten, bleibt. Indem man auf diese Weise die einzelnen Operationen aufeinander abstimmt., kann man die Anhäufung be- trä.chtlieher Mengen Nitroglycerin vollständig vermeiden und einen kontinuierlichen Ar beitsprozess erzielen.