CN110435207B - 固体燃料冲压发动机燃料制备模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体燃料冲压发动机燃料制备模具，包括底座、中空加热管、筒身、顶部卡环、压缩块；所述筒身包括两个半圆柱段，通过卡槽间隙配合连接；所述底座通过阶梯孔与中空加热管过盈配合连接；所述筒身下端外侧面与底座阶梯内圆过盈配合，筒身顶部外侧面通过阶梯孔与顶部卡环过盈配合连接；所述压缩块内孔与中空加热管外侧面间隙配合，压缩块外侧面与筒身内侧面间隙配合连接。所述模具采用中空加热管设计，可以最大限度地保证粉状固体燃料内外部受热均衡且节省原料。只需将顶部卡环拆卸，便可打开模具筒身，退模。本发明解决了制备不同组分配方固体燃料时退模难的问题，能快速、低成本制备密实性较好的冲压发动机试验用固体燃料。

Description

固体燃料冲压发动机燃料制备模具
技术领域
本发明涉及固体燃料冲压发动机试验用燃料制备技术领域，特别是一种用于固体燃料冲压发动机固体燃料制备模具。
背景技术
现有制备固体燃料的模具多是针对固体火箭发动机，如专利“固体推进剂加压固化检测试样模具工装”(CN201510550741.1)、专利“一种用于复合固体推进剂试件制作的真空浇注模具”(CN201521065435.0)和专利“一种复合固体推进剂浇注密封装置”(CN201620062704.6)，其结构复杂，操作繁琐，不易退模。固体燃料冲压发动机使用贫氧推进剂，与固体火箭发动机使用的富氧推进剂不同，贫氧推进剂直接利用空气中的氧气作氧化剂，使推进剂的能量大幅度提高，从而提高发动机比冲，是固体火箭发动机的2～4倍。而针对固体燃料冲压发动机，便捷制备固体燃料的模具却缺少文献报道。
固体燃料冲压发动机是一种结构简单、比冲高的增程推进系统，在超声速导弹或者增程炮弹中有着较大的应用潜力。固体燃料冲压发动机使用固体燃料作为动力源，其卓越性能是以固体燃料的燃烧特性为基础的，固体燃料燃烧性能越好则固体冲压发动机潜在的优势越大，因此固体燃料性能是决定固冲发动机潜在优异性能能否充分发挥的关键因素之一。
为弥补固体燃料推进剂在某些应用领域中的不足，拓展固冲发动机的应用范围，提高固体燃料的燃烧性能，需要对固体燃料组分配方进行探索。而方便、快速地制备不同组分配方的固体燃料需要可靠、便于拆装的制备模具。所以有必要针对固体燃料冲压发动机设计一套燃料制备模具。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于固体燃料发动机的不同组分配方固体燃料制备模具。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种固体燃料冲压发动机燃料制备模具，包括底座、中空加热管、筒身、顶部卡环和压缩块；所述筒身为圆柱体，底座通过阶梯孔与中空加热管过盈配合连接，筒身下端外侧面与底座阶梯内圆过盈配合，顶部卡环通过其阶梯孔与筒身上部阶梯过盈配合连接，压缩块的中心位置设有通孔，该通孔与中空加热管外侧面间隙配合，压缩块外侧面与筒身内侧面间隙配合连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)快速制备固体燃料冲压发动机试验用固体燃料。本模具设计巧妙，结构简便，各部件之间配合简单，方便工人操作。
(2)制备的固体燃料密实性较好。使用压缩块对熔融原料加压排出了其中的气泡，采用中空加热管设计，可以最大限度地保证粉状固体燃料内外部受热均衡，减少气泡产生，同时节省原料。
(3)固体燃料便于退模。模具筒身设计为可拆卸的两半，只需将顶部卡环拆除，便可打开模具筒身，方便取出固体燃料。
附图说明
图1为本发明固体燃料冲压发动机固体燃料制备模具的示意图。
图2为本发明底座示意图。
图3为本发明中空加热管示意图。
图4为本发明筒身半圆柱段示意图。
图5为本发明顶部卡环示意图。
图6为本发明压缩块示意图。
具体实施方式
本发明的模具筒身包括两个半圆柱段，通过卡槽间隙配合连接；底座和顶部卡环用来固定模具的两个半圆柱筒身。退模时只需将顶部卡环拆除，便可打开模具筒身，方便取出固体燃料。
所述固体燃料冲压发动机燃料制备模具，包括底座、中空加热管、模具筒身、顶部卡环、压缩块。
所述固体燃料冲压发动机燃料制备模具，底座通过阶梯孔与中空加热管过盈配合连接；筒身下端外侧面与底座阶梯内圆过盈配合连接，筒身上端外侧面通过阶梯孔与顶部卡环过盈配合；压缩块内孔与中空加热管外侧面间隙配合，压缩块外侧面与模具筒身内侧面间隙配合连接。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
结合图1，一种用于固体燃料冲压发动机固体燃料制备模具，所述固体燃料冲压发动机燃料制备模具由底座1、中空加热管2、筒身3、顶部卡环4、压缩块5组成。
结合图2，所述底座1，材质为40Cr钢，通过中心阶梯孔1-1与中空加热管2过盈配合连接，通过阶梯内圆1-2与筒身3过盈配合连接。
结合图3，所述中空加热管2，材质为紫铜，在确保足够强度条件下方便快速导热，保证粉状固体燃料内外部受热均衡，减少气泡产生；同时在不影响固体燃料内孔造型条件下节省了原料。
结合图4，所述筒身3，材质为40Cr钢，由两个相同半圆柱段组成。沿筒身3圆环180°两侧同向开槽，如3-1所示。筒身3半圆柱段上部有阶梯3-2，方便与顶部卡环4过盈配合连接。
结合图5，所述顶部卡环4，材质为40Cr钢，有阶梯孔4-1。
结合图6，所述压缩块5，材质为45钢，中心通孔与中空加热管2外侧面间隙配合连接，压缩块5外侧面与筒身3内侧面间隙配合连接，同时在其一端设计了阶梯方便操作。
使用时，首先将底座1阶梯内圆1-2，中空加热管2圆柱外侧面以及筒身3圆柱内侧面用薄铝箔纸贴紧包覆，目的是减少原料在模具上的附着，便于退模。再将底座1、中空加热管2、筒身3、顶部卡环4装配好。然后倒入原料，放入高温电阻炉加热融化。完成加热和添料后，将满装熔融原料的模具从高温电阻炉拿出，放到液压压力机下垫板上，压缩块5从模具顶部放入，下面接触原料，上面接触液压压力机上垫板，通过液压压力机施加一定程度的压力来压缩熔融原料，排出气泡。最后，待自然冷却后将顶部卡环4拆卸，打开筒身3退模，得到固体燃料样本。使用完成后的模具稍加清理即可投入下次使用。
综上所述，本发明解决了制备不同组分配方固体燃料时退模难的问题。快速、低成本制备密实性较好的固体燃料冲压发动机试验用固体燃料，为地面连管试验探究不同组分配方固体燃料的燃烧性能提供了方便。

Claims (4)

1.一种固体燃料冲压发动机燃料制备模具的使用方法，其特征在于：制备模具包括：底座（1）、中空加热管（2）、筒身（3）、顶部卡环（4）和压缩块（5）；所述筒身（3）为圆柱体，压缩块（5）的中心位置设有通孔，该通孔与中空加热管（2）外侧面间隙配合，压缩块（5）外侧面与筒身（3）内侧面间隙配合连接；所述底座（1）的材质为40Cr钢，表面发黑处理，通过中心阶梯孔（1-1）与中空加热管（2）过盈配合连接，通过阶梯内圆（1-2）与筒身（3）过盈配合连接；所述筒身（3）的材质为40Cr钢，表面发黑处理，由两个对称的半圆柱段经卡槽间隙配合连接而成；沿筒身（3）圆环180°两侧同向开槽（3-1）；筒身（3）半圆柱段上部设有阶梯（3-2）与顶部卡环（4）过盈配合连接；使用时，首先将底座（1）阶梯内圆（1-2），中空加热管（2）圆柱外侧面以及筒身（3）圆柱内侧面用薄铝箔纸贴紧包覆，目的是减少原料在模具上的附着，便于退模；再将底座（1）、中空加热管（2）、筒身（3）、顶部卡环（4）装配好；然后倒入原料，放入高温电阻炉加热融化；完成加热和添料后，将满装熔融原料的模具从高温电阻炉拿出，放到液压压力机下垫板上，压缩块（5）从模具顶部放入，下面接触原料，上面接触液压压力机上垫板，通过液压压力机施加一定程度的压力来压缩熔融原料，排出气泡；最后，待自然冷却后将顶部卡环（4）拆卸，打开筒身（3）退模，得到固体燃料样本。
2.根据权利要求1所述的固体燃料冲压发动机燃料制备模具的使用方法，其特征在于：所述中空加热管（2）的材质为紫铜。
3.根据权利要求1所述的固体燃料冲压发动机燃料制备模具的使用方法，其特征在于：所述顶部卡环（4）的材质为40Cr钢，表面发黑处理，设有阶梯孔（4-1）。
4.根据权利要求1所述的固体燃料冲压发动机燃料制备模具的使用方法，其特征在于：所述压缩块（5）的材质为45钢，表面发黑处理。
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