用于炸药混合和装填的控制器及其过程
专利汇可以提供用于炸药混合和装填的控制器及其过程专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种用于控制民用炸药成分生产的模 块 化 控制器 。该控制器包括用于存储信息(包含校正值)的 存储器 、 数据处理 器和显示单元。数据处理器可以提供 信号 来控制生产过程。本发明还提供了一种利用模块化控制器生产民用炸药成分的方法。，下面是用于炸药混合和装填的控制器及其过程专利的具体信息内容。
1.一种用于炸药制造过程的模块化控制器，其特征在于包含：
用于接收和存储过程信息和校正值的存储装置；
用于利用所述过程信息和/或校正值进行计算并将一些所述过 程信息和计算结果与目标值进行比较的数据处理器；以及
可以显示来自所述存储器和数据处理器的信息和计算结果的显 示器，
其中所述数据处理器可以响应已经实现的目标值，向所述制造 过程的有关部分提供一个关闭信号。
2.如权利要求1所述的模块化控制器，其特征在于，所述过程信 息包含与主动式传送装置有关的过程参数。
3.如权利要求2所述的模块化控制器，其特征在于，所述主动式 传送装置是推进加料器或泵。
4.如权利要求1所述的模块化控制器，其特征在于，所述过程信 息包含选自泵速、液压泵压力、原料流速和温度的一种或多种数据。
5.如权利要求1-4所述的模块化控制器，其特征在于，所述目 标值可以输入所述存储器内或在所述数据处理器内预先编程。
6.如权利要求1-5所述的模块化控制器，其特征在于进一步包 含当到达所述目标值时被触发的声音或视觉报警。
7.如权利要求1-6所述的模块化控制器，其特征在于包含与打 印机和/或无线链路数据发送系统和/或卫星导航系统中的一种或多 种进行接口的装置。
8.如权利要求1-7所述的模块化控制器，其特征在于包含坚 固、防水的容器。
9.一种包括应用模块化控制器的炸药制造方法，其特征在于所 述模块化控制器包含：
用于接收和存储过程信息和校正值的存储装置；
用于利用所述过程信息和/或校正值进行计算并将一些所述过 程信息和计算结果与目标值进行比较的数据处理器；以及
可以显示来自所述存储器和数据处理器的信息和计算结果的显 示器，
其中所述数据处理器可以响应已经实现的目标值，向所述制造 过程的有关部分提供一个关闭信号。
10.如权利要求9所述的炸药制造方法，其特征在于，所述过程 信息包含与主动式传送装置有关的过程参数。
11.如权利要求9或10所述的炸药制造方法，其特征在于，所述 主动式传送装置是推进加料器或泵。
12.如权利要求9-11所述的炸药制造方法，其特征在于，所述 过程信息包含选自泵速、液压泵压力、原料流速和温度的一种或多种 数据。
13.如权利要求9-12所述的炸药制造方法，其特征在于，所述 目标值可以输入所述存储器内或在所述模块化控制器的数据处理器 内预先编程。
14.如权利要求9-13所述的炸药制造方法，其特征在于所述模 块化控制器进一步包含当到达所述目标值时被触发的声音或视觉报 警。
15.如权利要求9-14所述的炸药制造方法，其特征在于所述模 块化控制器包含与打印机和/或无线链路数据发送系统和/或卫星导 航系统中的一种或多种设备进行接口的装置。
16.如权利要求9-15所述的炸药制造方法，其特征在于所述模 块化控制器包含坚固、防水的容器。
17.如权利要求9-16所述的炸药制造方法，其特征在于，所述 控制模块控制地点固定的生产工厂或可移动工厂。
18.如权利要求17所述的炸药制造方法，其特征在于，所述可移 动工厂是移动生产单元或地下使用的单元。
19.如权利要求17或18所述的炸药制造方法，其特征在于，所 述控制模块对传送器的炸药传送进行控制。
20.如权利要求1-8所述的模块化控制器的校正方法，其特征 在于包含以下步骤：
(a)将所述被监测的过程信息送入所述存储器装置；
(b)使所述数据处理器从所述存储装置提取所述过程信息；
(c)利用所述校正因子转换过程信息。
21.一种用于炸药制造过程的模块化控制器，其特征在于基本上 与附图所描述的一致。
22.一种炸药制造方法，其特征在于基本上与实施例所描述的一 致。
23.一种对用于炸药制造过程的模块化控制器进行校正的方法， 其特征在于基本上与实例所描述的一致。
本发明涉及应用于炸药成份的制造和把所述炸药成份运到指定 地点的控制器和过程。
民用的采矿、采石和开凿工业通常以块状或包装炸药爆破方式 作为在采矿、修建隧道、挖掘及其它活动中劈开岩石和矿石时使用的 主要方法。
多年来，人们已经知晓了一类含有一种颗粒状氧化剂盐以及燃 料成份的便宜而可靠的炸药，其中用的最多的便是ANFO，一种硝 酸铵(AN)与大约6％重量比的燃料油的混合物。由于AN微粒会吸 收水份从而难以引爆并影响爆破性能，所以ANFO常常在干燥条件 下使用而很少用于潮湿条件下。
乳胶炸药由于具有比ANFO炸药高出一筹的防水性能，所以适 宜在潮湿条件的场合下采用，但是其成本也将明显增加。Bluhm在 美国专利3,447,978中首次揭示了油水乳胶炸药成份，它包括(a)含 有无机脱氧盐水溶液离散液滴的非连续水相；(b)散布液滴的连续 水不相溶有机相以及(c)在连续有机相中形成氧化剂盐溶液的液滴 乳胶的乳化剂。那些只在非连续相中含有少量水或附着水份的乳胶 更确切地说，应称为油溶(melt-in-fuel)乳胶炸药。
乳胶自身一般无法引爆，它们必须与诸如自爆炸药(例如三硝基 甲苯、硝化甘油)之类的促爆剂或中空剂(void agent)的非连续相混 合形成炸药。合适的中空剂包括玻璃微球、塑料微球、膨胀的聚苯乙 烯球珠和夹杂空气的气泡。
为了利用ANFO的低成本和乳胶高出一筹的防水性能，常常将 ANFO和乳胶混合在一起以提供一种通常称之为“重ANFO’s”的 炸药。例如在澳大利亚专利申请No.29408/71(Butterworth)和美国 专利3,161,551(Egly等人)与4,357,184(Binet等人)中描述了混 有乳胶与AN或ANFO的成份。
在将炸药用于采矿业的应用下，通过先在岩石上钻取爆破孔，然 后将块状或包装炸药填入其中并接着引爆炸药来粉碎岩石。块状炸 药单位质量的成本一般低于包装炸药，因此块状炸药用得更多，尤其 是在一次爆破需要数百吨炸药的大型采矿点。包装炸药还有一个缺 点是必须将其人工装入爆破孔而块状炸药却可以用机械装置装填。 块状炸药既可以在制造工厂生产出来后用特殊设计的卡车运送到矿 区，也可以在卡车(称为移动生产单元或MMU’s)上的生产单元内 现场混合。运输卡车和MMU’s带有将块状炸药装入爆破孔内的机 械装置；根据产品的类型采用推进加料、灌注、抽吸或鼓风等不同的 装填方法。通常利用机械或气动泵将炸药成份通过传送软管推入爆 破孔来完成抽吸装填。炸药成份的鼓风装填一般牵涉到利用压缩气 体将炸药通过传送软管吹入爆破孔，该方法通常用于ANFO的传 输。
MMU’s和地点固定的生产工厂都储存了相当多的化学品以最 终将它们混合在一起形成炸药成份。例如，MMU’s包括几个存储燃 油、乳胶、颗粒状氧化剂盐、水和其它炸药成份的大型储存容器。这些 成份可以按不同的比例混合以生产出ANFO或各种乳胶与重AN- FO的配料。
MMU’s和地点固定的生产工厂的造价和维护费用较高并且适 合于大规模生产。为了在一次生产过程中以70-200公斤/分钟的生 产率提供数百吨的炸药，工厂的规模设计得较大。这些生产工厂设计 成能够满足诸如大型矿区之类大需求量市场的需要。
对于诸如小型采石场之类每次爆破仅需几吨炸药的需求量较小 的市场，经常由小批量、便携式生产单元(例如已知的ASIAMAS- TER牌生产单元，ASIAMASTER是ICI Australia Operation Pro- prietary Limited.的商标)供应。这类单元较小，足以安放在卡车或 火车上运送或者可以被牵引。
要获得预期和优化的爆破性能就需要严格按照特定的比例将各 种成份混合。炸药生产商必须能够根据客户的规格和质量要求可靠 地制造出配料。为了提高效率和节省成本，生产商必须能够对所生产 炸药的体积进行精确的控制并在需要的时候能够精确计量每个爆破 孔所需填入的炸药量。
所有的炸药生产单元都有被操作者用来监测和调节成份的流速 与成份混合速率的控制设备、计量器等装置。小型便携式生产单元内 部装有计量器、阀门等，由站立在单元边上的操作者控制生产过程。 而在MMU’s上，则由车厢内的司机/操作者利用与卡车连为一体的 系统来控制这些功能。
这些系统通过监测生产过程的参数进行工作，例如可以由转速 计监测推进加料器的速度而由泵速监测其抽吸速率。操作者需要知 道这些参数与实际输送入生产过程的成份数量之间的关系。因此，在 启动生产过程之前，操作者先要确定在给定速度下每台装置输送的 原料数量以对主动式传送装置(例如抽吸泵、推进加料器等)逐个进 行校正。接着操作者利用这些校正值计算每台主动式传送装置提供 一定数量原料所需的速度。随后操作者适当地设置定时器并启动生 产过程；每台主动式传送设备持续工作直到产生定时器停止信号。
这种系统的其中一个问题是它假定了每台主动式传送设备的速 度是常数而可以不加校正。而且现有技术还依赖于建造在每台生产 设备内的那种分立控制系统。现在已经发现，非运载型的便携式内含 模块控制单元可以用来在炸药生产过程中提供更为精确的控制。
本发明因此提供一种用于炸药制造和/或装填过程的模块化控 制器，它包含：
用于接收和存储过程信息和校正值的存储装置；
用于利用所述过程信息和/或校正值进行计算并将一些所述过 程信息和计算结果与目标值进行比较的数据处理器；以及
可以显示来自所述存储器和数据处理器的信息和计算结果的显 示器，
其特征在于所述数据处理器可以响应已经实现的目标值，向所 述制造过程的有关部分提供一个控制信号。
本发明还进一步提供了一种对引入模块化控制器的炸药制造过 程进行控制的方法，模块化控制器包含：
用于接收和存储过程信息和校正值的存储装置；
用于利用所述过程信息和/或校正值进行计算并将一些所述过 程信息和计算结果与目标值进行比较的数据处理器；以及
可以显示来自所述存储器和数据处理器的信息和计算结果的显 示器，
其特征在于所述数据处理器可以响应已经实现的目标值，向所 述制造过程的有关部分提供一个驱动或控制信号。
过程信息可以包含直接从过程监测得到的数据，包括泵速、液压 泵压力、原料流速、温度等等。目标值可能与这些过程参数的最大或 最小期望值相关并且可以输入存储器或在数据处理器中预先编程。
在较佳实施例中，所监测的过程参数牵涉到主动式传送装置，该 装置被用来将炸药原料从存储容器运送到过程以外的指定位置。例 如，如果原料是固体，则主动式传送装置可以包含推进加料器等设 备，如果原料是液体，则主动式传送装置可以包含抽吸泵等设备。
对于待监测的主动式传送装置，过程操作者通过测量其输送速 率来进行校正。例如可能发现推进加料器的校正值为5公斤/操作马 达转动一圈。随后可以将所获得的校正因子输入模块化控制器。
当过程信息被监测和输入到控制模块的存储器装置时，数据处 理器就从存储器装置提取过程参数信息并利用校正因子将其转换为 原料流速之类的另一种形式。例如，如果推进加料器的校正值为5公 斤/转，则通过监测推进加料器马达的转数，数据处理器可以精确地 计算出推进加料器传送的固体质量。比起现有技术中所采用的时基 系统，采用监测所传送的实际固体质量并在传送量达到要求后停止 该过程的方法，其更为精确。
被监测的过程参数还可能牵涉到保证过程的安全运行。例如，对 于给定的泵，可以将最大和最小目标压力值输入到控制器中。如果泵 压达到这两个目标值中的任意一个，数据处理器则发出停止泵运行 的控制信号。在达到目标值时还可以选择触发声音或视觉报警的方 式。这提供了一定级别的泵保护功能以防止“无预期结果的运行(dry running)”或“临界伤亡运行”可能导致的聚集炸药的引爆。
利用校正因子，将每台传送装置测得的速度转换为单位为公斤/ 分钟的流速。将这些流速加在一起给出任一时刻传送的各成份的总 流量。当过程进行时，传送速率对时间积分，直到传送量等于所选的 目标量。
只要简单地改变保存在存储器内的配置或者选择其中的一个配 置就可以将本发明的控制模块用于控制任何炸药配料的生产。控制 模块可拆卸地与任何类型的炸药制造设备连接在一起，包括地点固 定的生产工厂或可移动工厂(包括移动生产单元或用于地下的单 元)。比较好的是使控制模块通过多插脚电气连接插头等与生产设备 连接在一起。
本发明控制器的显示装置可以是现有技术中的任何一种常用设 备。在较佳实施例中，本发明的控制模块可以显示一系列的菜单和不 同的显示结果。例如控制器的一个菜单可以显示一组过程先前所用 各种原料的数量而另一个菜单则可以显示输入的各种校正因子。比 较好的是还可以将这类信息存储在存储器装置内从而保留生产过程 的历史记录。
与本发明的控制模块连用的生产设备可以增加一台将炸药成份 从混合装置传送到爆破孔内的传送装置。该传送装置可以包含任何 在已知技术中的设备，通过推进加料、灌注、抽吸、鼓风等方式装填爆 破孔。特别好的是控制模块能控制传送到每个爆破孔的炸药数量。
本发明的控制模块比较好的是密封在坚固、防水的容器内，从而 便于运输并承受矿区较为恶劣的条件对其的影响。
本发明的控制模块可以选择性地包含与打印机、调制解调器、无 线链路数据传送系统和GPS卫星导航的接口装置。控制模块的数据 比较好的是可以下载到个人计算机中。
现借助下面的非限定性实例来描述本发明的控制模块。 实例
本发明的模块化控制器用来对生产炸药成份的过程进行控制， 炸药成份包含混合了油水乳胶的颗粒状硝酸铵(AN)。
模块化控制器采用商业的控制器构造以测量来自流速/速度传 感器的输入，传感器位于炸药生产设备的产品抽吸泵、AN抽吸泵及 乳化抽吸泵内。单根9芯电缆线将模块化控制器与生产设备连接起 来。数据处理器通过其背面的LCD显示器显示结果。操作者采用六 个按钮，通过基于校正系统的菜单将产品抽吸泵、AN抽吸泵、燃油 抽吸泵和乳化抽吸泵的校正值调整写入存储器内，并且随后按下 “GO”按钮启动生产过程。数据处理器中的输出继电器打开主液压阀 门，使这些抽吸泵以预先确定的速度运转，速度通过手动液压流量控 制设定。位于产品抽吸泵、AN抽吸泵、燃油抽吸泵和乳化抽吸泵内 的流量/速度传感器将监测到的数据返回存储器，并且由数据处理器 采用校正值将这些数据转换为产品、AN、燃油和乳胶的流速。将这 些流速相加以计算出整个传送速率。当炸药成份的传送量达到预定 量时，数据处理器发出控制信号关闭AN抽吸泵、燃油抽吸泵和乳化 抽吸泵。
图1为控制模块构造的示意图。数据处理器、存储器和显示器都 是控制单元的部件。操作者、过程和通信链路是控制模块的外部扩 展。操作者直接向数据处理器输入，而数据处理器对这些输入进行处 理并将各种参数和信息送入存储装置和/或显示装置。数据处理器还 负责向过程的各个单元发送控制信号。过程信息又传回数据处理器 供处理和送入存储器或向操作者显示。通信链路可以用于向数据处 理器输入或从数据处理器接收数据、命令、信息等。通信链路可以包 含任何适合发送和处理数据的装置(包括个人计算机)。
虽然本发明是借助于较佳实施例进行阐述的，但是，对于本技术 领域内的技术人员来说，在阅读说明书的基础上是不难对本发明作 出各种变动的。因此，后面所附权利要求的范围涵盖了这些变动。
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