CN111908986B - 硝酸肼镍起爆药自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种硝酸肼镍起爆药自动化生产线，包括硝酸镍溶液配制系统、溶液存储、计量系统、化合反应测控系统、分盘系统、洗涤抽滤脱水系统、输送系统、在线水浴真空烘干系统、对起爆药定量分配的筛分装盒系统、药盘清洗转运系统和用于控制生产线中各个系统工作运行的控制系统；所述硝酸镍溶液配制系统完成硝酸镍溶液的配制并输送至溶液存储、计量系统中，所述化合反应测控系统采用水浴加温并对化合反应的温度测控。本发明在生产线上加入起爆药盘自动洗盘技术，对起爆药采用低温低真空水浴烘干工艺，并且利用AGV小车转运空盘，实现了整条线上的机械化，将劳动人员数量降至最低，实现硝酸肼镍起爆药的连续自动化生产。

Description

硝酸肼镍起爆药自动化生产线

技术领域

本发明涉及起爆药生产工艺技术领域，尤其涉及硝酸肼镍起爆药自动化生产线。

背景技术

随着我国科学技术水平的不断提高，起爆药的品种、军用火工品和爆破器材的种类及需求量也日益增加，急需要解决起爆药的大批量、安全生产的技术难题。由于起爆药危险性大，采用连续化、自动化生产线和工艺过程的难度极大，通用型的生产装置和设备不能满足起爆药防火防爆的使用要求，而专用的设备和装置没有得到应有的发展、有些工艺设施和设备可靠性差，故起爆药连续化自动化生产技术一直没有得到很好地解决，形成了制约我国军用和民用火工品领域技术进步的瓶颈。

现有技术中已经形成了许多条起爆药自动生产线，但是生产线上任然存在几方面的不足：(1)起爆药进行真空烘干是采用人工操作来实现的，先将装有起爆药的起爆药分装盘由操作人员送入真空干燥器中，然后再进行真空烘干，真空烘干完成后，再由操作人员将起爆药分装盘取出并送入下一工序。但是，由于起爆药的敏感性很强，烘干后的起爆药危险性更高，因此，由人工来输送装有起爆药的起爆药分装盘是非常危险的；(2)起爆药空药盘的方式依然是人工清洗，人工清洗不仅工作效率低，工作强度大，且清洗的洁净程度受工人的主观影响，清洁度不能保证，从而大大增加了企业的生产成本投入，而且空药盘粘附的残药会对操作员产生的潜在危害；(3)空药盘的运输还是通过人工来实现，无法做到生产线的闭环式生产；(4)整条生产线上各个环节均是间歇式生产，不能连续自动化生产导致全线生产效率低下，并且设备的设计容量不能满足大批量的生产需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出硝酸肼镍起爆药自动化生产线。

本发明提出硝酸肼镍起爆药自动化生产线，采用分段式直线布局，包括硝酸镍溶液配制系统、溶液存储、计量系统、化合反应测控系统、分盘系统、洗涤抽滤脱水系统、输送系统、在线水浴真空烘干系统、对起爆药定量分配的筛分装盒系统、药盘清洗转运系统和用于控制生产线中各个系统工作运行的控制系统；

所述硝酸镍溶液配制系统完成硝酸镍溶液的配制并输送至溶液存储、计量系统中，所述化合反应测控系统采用水浴加温并对化合反应的温度测控，所述分盘系统用于采用定容积方式实现起爆药的液态分盘，所述洗涤抽滤脱水系统采用抽真空方式对硝酸肼镍起爆药的洗涤抽滤脱水，所述在线水浴真空烘干系统包括低温低真空水浴烘干设备，通过所述低温低真空水浴烘干设备对起爆药进行在线烘干，所述药盘清洗转运系统包括起爆药药盘自动清洗机和AGV小车，所述起爆药药盘自动清洗机对筛分装盒后的空药盘清洗，所述AGV小车用于将清洗后的空药盘送至化合反应测控系统的输出工位。

优选的，所述低温低真空水浴烘干设备包括至少一组水浴加热机构、抽真空装置以及设置于输送系统上方的盛药盘转移机构；

所述盛药盘转移机构将输送系统上摆放的盛药盘抓取移送至抽真空装置，所述水浴加热机构可在所述抽真空装置上方垂直往复移动并与盛药盘的上部密封连接，所述水浴加热机构加热空气经过盛药盘进行烘干作业，所述抽真空装置与盛药盘的底部相连通并密封连接，所述抽真空装置将盛药盘内的热空气抽空。

优选的，所述起爆药药盘自动清洗机包括安装在支架下方的清洗槽，设置在支架上用于夹紧并对药盘进行翻转洗涤的机械手，驱动机械手动作的电磁阀箱；

所述机械手包括水平转移气缸，所述水平转移气缸安装在支架的顶部，所述水平转移气缸的活动端安装有第一限位架，所述第一限位架内安装有提升气缸，所述提升气缸活动端与固定板可拆卸连接，所述固定板远离提升气缸的一面横向安装有第三限位架，所述第三限位架两端设有夹紧气缸，两端的所述夹紧气缸上分别固定安装有机械爪，所述固定板与第三限位架通过转轴转动连接，所述固定板与第一限位架的侧面螺纹安装有第二限位架，所述第二限位架内安装有翻转气缸，位于所述第三限位架靠近第二限位架的一侧延伸出一个固定面且所述翻转气缸的活动端固定安装在延伸出的固定面上。

优选的，所述硝酸镍溶液配制系统包括用于存放并配置硝酸镍溶液的硝酸镍配制槽，安装于所述硝酸镍配制槽的上方用于注入去离子水的定量泵，固定在所述硝酸镍配制槽内部、用于搅拌硝酸镍溶液和去离子水的搅拌装置。

优选的，所述计量系统、化合反应测控系统包括安装在所述硝酸镍配制槽底部并与其底部的放料气动球阀相连接的气动隔膜泵，与所述气动隔膜泵的输出端相连通的硝酸镍溶液高位计量槽，还包括稀硝酸高位计量槽、水合肼高位计量槽、母液高位计量槽、母液收集槽以及根据工艺要求配置的液位计、浓度测量仪。

优选的，所述分盘系统包括安装在所述化合反应测控系统输出口、与烘干药盘装药量相对应的计量筒。

优选的，所述输送系统采用不锈钢空心辊筒安装在支架上，所述空心辊筒通过气动马达驱动，所述空心辊筒之间用耐腐蚀加布橡胶带连接。

优选的，所述洗涤抽滤脱水系统包括纯水高位计量槽、酒精高位计量槽以及配置的真空抽吸装置和位置传感器。

优选的，所述筛分装盒系统选用伺服控制系统控制的筛分装盒器。

本发明的有益效果是：

本发明的硝酸肼镍起爆药自动化生产线，生产线上各个系统运行过程全部实现机械化作业，由原来的每道工序多人参与、手工操作简化成现在的计算机监控1人、配料1人、提药2人的4人操作，减小了人工成本和安全成本的同时，也提高了生产效率；

低温低真空水浴烘干工艺及设备，利用热空气与抽真空装置相配合，热空气与药品的接触实现快速烘干，可以将原来的烘干时间2-4h缩短至90min，缩短了药品烘干时间，降低了能耗，采用真空发生器抽吸，无机械摩擦，无电力引入，保障安全，并且采用低温低真空水浴烘干设备可以一次性出料达到10kg。

起爆药用洗盘装置可以代替常规的人工清洗，不仅能提高工作效率，且清洗的洁净程度高，防止空药盘粘附的残药对操作员产生的潜在危害，提高了清洗的安全性，降低劳动强度，

利用AGV小车转运空盘，降低了劳动强度，也减少了人员进入工房的次数，提高了安全保障水平。

整个硝酸肼镍起爆药自动化生产线设计新颖、结构简单，运行稳定，安全保障措施完备有效，生产过程实现了人机隔离，年产量大于九吨，满足年产三千万发雷管生产需求。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的硝酸肼镍起爆药自动化生产线的流程示意图；

图2为本发明提出的硝酸肼镍起爆药自动化生产线中低温低真空水浴烘干设备；

图3为本发明提出的硝酸肼镍起爆药自动化生产线中起爆药用洗盘装置的结构示意图；

图4为本发明提出的硝酸肼镍起爆药自动化生产线起爆药用洗盘装置中机械手的结构示意图。

图中：1、水浴加热机构；2、抽真空装置；3、盛药盘转移机构；4、支架；5、电磁阀箱；6、清洗槽；7、机械手；71、水平转移气缸；72、第一限位架；73、提升气缸；74、翻转气缸；75、第二限位架；76、第三限位；77、转轴；78、夹紧气缸；79、机械爪；710、固定板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，本发明提出硝酸肼镍起爆药自动化生产线，采用分段式直线布局，包括硝酸镍溶液配制系统、溶液存储、计量系统、化合反应测控系统、分盘系统、洗涤抽滤脱水系统、输送系统、在线水浴真空烘干系统、对起爆药定量分配的筛分装盒系统、药盘清洗转运系统和用于控制生产线中各个系统工作运行的控制系统；本发明中整条生产线以压缩空气为主动力源；负压由真空泵或真空发生器提供，使用空气能加热技术为生产线提供热源。

硝酸镍溶液配制系统完成硝酸镍溶液的配制并输送至溶液存储、计量系统中，化合反应测控系统采用水浴加温并对化合反应的温度测控，分盘系统用于采用定容积方式实现起爆药的液态分盘，洗涤抽滤脱水系统采用抽真空方式对硝酸肼镍起爆药的洗涤抽滤脱水，在线水浴真空烘干系统包括低温低真空水浴烘干设备，通过低温低真空水浴烘干设备对起爆药进行在线烘干，药盘清洗转运系统包括起爆药药盘自动清洗机和AGV小车，起爆药药盘自动清洗机对筛分装盒后的空药盘清洗，AGV小车用于将清洗后的空药盘送至化合反应测控系统的输出工位。

具体的，硝酸镍溶液配制系统包括用于存放并配置硝酸镍溶液的硝酸镍配制槽，安装于硝酸镍配制槽的上方用于注入去离子水的定量泵，固定在硝酸镍配制槽内部、用于搅拌硝酸镍溶液和去离子水的搅拌装置。

硝酸镍溶液配制系统的配置工艺为：人工按工艺规定称量好的硝酸镍通过硝酸镍进料口倒入硝酸镍配制槽里，去离子水通过定量泵，将工艺所需的去离子水泵入硝酸镍溶液配制槽内，硝酸镍配制槽的搅拌装置启动进行搅拌，搅拌到工艺所需时间要求后，硝酸镍配制槽的放料气动球阀打开(气动球阀后接有过滤器，过滤杂质)，通过气动隔膜泵把配制好的硝酸镍溶液输送到硝酸镍溶液高位计量槽里进行生产等待。

计量系统、化合反应测控系统包括安装在硝酸镍配制槽底部并与其底部的放料气动球阀相连接的气动隔膜泵，与气动隔膜泵的输出端相连通的硝酸镍溶液高位计量槽，还包括稀硝酸高位计量槽、水合肼高位计量槽、母液高位计量槽、母液收集槽以及根据工艺要求配置的液位计、浓度测量仪、真空抽吸装置、薄膜泵输送、气动球阀等控制和执行装置，以便达到溶液的自动计量、存储和输送目的。

化合反应测控系统的工作过程为：通过与母液收集槽相联的管道，用真空虹吸将母液抽至母液高位计量槽中，母液液位计计量母液的体积，等待加料信号。水合肼溶液通过真空虹吸方式提升至水合肼高位计量槽中，水合肼液位计计量槽中水合肼的体积，等待加料信号。硝酸镍溶液通过隔膜泵输送方式提升至硝酸镍溶液高位计量槽中(输送过程同时完成了溶液过滤)，硝酸镍液位计计量槽中硝酸镍溶液的液位高度，等待加料信号。系统通知母液计量槽底部的放料气动球阀打开，将母液定量放入化合器中，搅拌、加热至化合反应温度。当接到加料的信号后，水合肼高位计量槽底部的气动球阀打开，水合肼溶液通过定量泵按标定好的流速流量放入化器，直至在规定的时间内加完全部的水合肼溶液。同时当接到加料信号后，硝酸镍溶液高位计量槽底部的气动球阀打开，硝酸镍溶液通过定量泵按标定好的流速流量放入化合器中，直至在规定的时间加完设定的硝酸镍溶液量。

由水合肼与硝酸镍两种料液化合生成硝酸肼镍起爆药。反应釜带有水浴夹套，保持反应溶液处于72℃～78℃的反应温度范围，顶部装有防爆搅拌机。先将定量母液(或去离子水)加入化合器中，搅拌(转速120转/分钟)、加热至72℃～78℃，由化合配料系统完成水合肼和硝酸镍溶液的加注，形成了硝酸肼镍起爆药的反应混合液。溶液的流量是通过定量泵实现，化合温度由温度传感器测量，并通过控制冷热水达到工艺要求的反应温度，综合应用上述方法实现了化合反应自动测量控制

分盘系统包括安装在化合反应测控系统输出口、与烘干药盘装药量相对应的计量筒，在计量筒的上下各设一个阀门，放料时，开启计量筒上端的阀门，将起爆药固体物质连液体一起放入计量筒内，同时利用真空抽吸方式将液体吸出，当固体物质充满计量筒后，关闭上端阀门，打开下端阀门，将起爆药固体物质放入下端药盘内，从而通过固定容积的方式实现起爆破药固体物质的定量分盘。

洗涤抽滤脱水系统包括纯水高位计量槽、酒精高位计量槽以及配置的真空抽吸装置和位置传感器，工作时：化合好的起爆药通过液态分盘系统分到起爆药烘干药盘中，然后把药盘推送到洗涤工位，传感器检测到药盘，纯水阀打开注入定量纯水，浸泡1分钟后，真空阀接通，将洗涤水抽干，完成药品洗涤；接着药盘传输到酒精脱水工位，传感器检测到药盘，酒精阀打开注入定量酒精，浸泡2分钟后，真空阀接通，将酒精抽干，完成药品脱水。

输送系统采用不锈钢空心辊筒安装在支架上，空心辊筒通过气动马达驱动，空心辊筒之间用耐腐蚀加布橡胶带连接，支架采用铝合金材质组装而成，表面阳极化处理，具有一定的耐腐蚀性和较好尺寸的一致性；不锈钢空心辊筒可以减少摩擦和浮药沾附；采用气动马达驱动，无电气设备接入，提高了生产线的安全性；传送设备空心辊筒之间用耐腐蚀加布橡胶带连接，传动可靠。

如图2所示，低温低真空水浴烘干设备采用8组水浴加热机构1、抽真空装置2以及设置于输送系统上方的盛药盘转移机构3；盛药盘转移机构3将输送系统上摆放的盛药盘抓取移送至抽真空装置2，水浴加热机构1可在抽真空装置2上方垂直往复移动并与盛药盘的上部密封连接，水浴加热机构1加热空气经过盛药盘进行烘干作业，抽真空装置2与盛药盘的底部相连通并密封连接，抽真空装置2将盛药盘内的热空气抽空。

低温低真空水浴烘干设备的工作原理为：药盘通过输送机送入烘干间，系统根据药盘的先后顺序将其送至对应烘干单元，机械手抱持药盘，转移放置于烘干台上，通入温度80℃的热水，水浴加热包气缸动作，覆盖在药盘上方，形成密闭空间，开启位于药盘下部的真空发生器，热空气从上往下穿过药盘，药品与热空气充分接触进行热交换，持续加热90min，设置在药盘下方的温度传感器实时检测抽吸温度，当加热90min后该温度达到42℃，水浴加热包提升，机械手把药盘保持放置回输送机上，保持十分钟后送入凉药间，完成烘干工艺。

筛分装盒系统选用伺服控制系统控制的筛分装盒器，翻转速度和参数由触摸屏设定，根据要求可调，保证翻转过程平稳、缓慢，翻转终端配绝对值编码器，编码器将翻转机构位置返回给控制器，用以判断倒药机在开始工作时和倒药完成时是否在设计位置，真正实现闭环控制，通过筛分装盒器将药盘内的起爆药分为四等份，装入起爆药药盒内，达到起爆药的自动过筛和定量装盒目的。同时在原筛分设备基础上增加了透明防尘罩，即能保证分筛工艺的正常操作，也能有效的控制浮药。提高了生产的安全性。

如图3-4所示，起爆药药盘自动清洗机包括安装在支架4下方的清洗槽6，设置在支架4上用于夹紧并对药盘进行翻转洗涤的机械手7，驱动机械手7动作的电磁阀箱5；机械手7包括水平转移气缸71，水平转移气缸71安装在支架4的顶部，水平转移气缸71的活动端安装有第一限位架72，第一限位架72内安装有提升气缸73，提升气缸73活动端与固定板710可拆卸连接，固定板710远离提升气缸73的一面横向安装有第三限位架76，第三限位架76两端设有夹紧气缸78，两端的夹紧气缸78上分别固定安装有机械爪79，固定板710与第三限位架76通过转轴77转动连接，固定板710与第一限位架72的侧面螺纹安装有第二限位架75，第二限位架75内安装有翻转气缸74，位于第三限位76架靠近第二限位架75的一侧延伸出一个固定面且翻转气缸74的活动端固定安装在延伸出的固定面上。

起爆药药盘自动清洗机的工艺过程为：电磁阀箱5侧方的接近开关检测到药盘将要到达的信号，阻挡件升起阻止药盘在输送系统上继续向前运动，机械手7上的提升气缸73向下运动通过夹紧气缸78控制机械爪79抓紧药盘，水平转移气缸71把机械手水平位移到清洗槽6上方，然后提升气缸73向下运动使得位于机械爪79上的药盘完全没入清洗槽6的水中，翻转气缸74控制机械爪79上的药盘在水里翻转，等浮药清洗完后，提升气缸73向上运动水平转移气缸71把机械手7水平位移到输送系统上方，然后提升气缸73向下运动放置药盘在输送系统上，完成药盘的清洗。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.硝酸肼镍起爆药自动化生产线，采用分段式直线布局，其特征在于：包括硝酸镍溶液配制系统、溶液存储、计量系统、化合反应测控系统、分盘系统、洗涤抽滤脱水系统、输送系统、在线水浴真空烘干系统、对起爆药定量分配的筛分装盒系统、药盘清洗转运系统和用于控制生产线中各个系统工作运行的控制系统；

所述硝酸镍溶液配制系统包括用于存放并配置硝酸镍溶液的硝酸镍配制槽，安装于所述硝酸镍配制槽的上方用于注入去离子水的定量泵，固定在所述硝酸镍配制槽内部、用于搅拌硝酸镍溶液和去离子水的搅拌装置；

所述溶液存储、计量系统系统包括安装在所述硝酸镍配制槽底部并与其底部的放料气动球阀相连接的气动隔膜泵，与所述气动隔膜泵的输出端相连通的硝酸镍溶液高位计量槽，还包括稀硝酸高位计量槽、水合肼高位计量槽、母液高位计量槽、母液收集槽以及根据工艺要求配置的液位计、浓度测量仪；

所述分盘系统包括安装在所述化合反应测控系统输出口、与烘干药盘装药量相对应的计量筒；

所述洗涤抽滤脱水系统包括纯水高位计量槽、酒精高位计量槽以及配置的真空抽吸装置和位置传感器；

所述输送系统采用不锈钢空心辊筒安装在支架上，所述空心辊筒通过气动马达驱动，所述空心辊筒之间用耐腐蚀加布橡胶带连接；

所述筛分装盒系统选用伺服控制系统控制的筛分装盒器；

所述硝酸镍溶液配制系统完成硝酸镍溶液的配制并输送至溶液存储、计量系统中，所述化合反应测控系统采用水浴加温并对化合反应的温度测控，所述分盘系统用于采用定容积方式实现起爆药的液态分盘，所述洗涤抽滤脱水系统采用抽真空方式对硝酸肼镍起爆药的洗涤抽滤脱水，所述在线水浴真空烘干系统包括低温低真空水浴烘干设备，通过所述低温低真空水浴烘干设备对起爆药进行在线烘干，所述药盘清洗转运系统包括起爆药药盘自动清洗机和AGV小车，所述起爆药药盘自动清洗机对筛分装盒后的空药盘清洗，所述AGV小车用于将清洗后的空药盘送至化合反应测控系统的输出工位；

所述低温低真空水浴烘干设备包括至少一组水浴加热机构、抽真空装置以及设置于输送系统上方的盛药盘转移机构；

所述盛药盘转移机构将输送系统上摆放的盛药盘抓取移送至抽真空装置，所述水浴加热机构可在所述抽真空装置上方垂直往复移动并与盛药盘的上部密封连接，所述水浴加热机构加热空气经过盛药盘进行烘干作业，所述抽真空装置与盛药盘的底部相连通并密封连接，所述抽真空装置将盛药盘内的热空气抽空；

所述起爆药药盘自动清洗机包括安装在支架下方的清洗槽，设置在支架上用于夹紧并对药盘进行翻转洗涤的机械手，驱动机械手动作的电磁阀箱；

所述机械手包括水平转移气缸，所述水平转移气缸安装在支架的顶部，所述水平转移气缸的活动端安装有第一限位架，所述第一限位架内安装有提升气缸，所述提升气缸活动端与固定板可拆卸连接，所述固定板远离提升气缸的一面横向安装有第三限位架，所述第三限位架两端设有夹紧气缸，两端的所述夹紧气缸上分别固定安装有机械爪，所述固定板与第三限位架通过转轴转动连接，所述固定板与第一限位架的侧面螺纹安装有第二限位架，所述第二限位架内安装有翻转气缸，位于所述第三限位架靠近第二限位架的一侧延伸出一个固定面且所述翻转气缸的活动端固定安装在延伸出的固定面上。

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