CN114213199B - 一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料及方法 - Google Patents

Abstract

本方案公开了一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料及方法，该方法包括向混合机内加入清理材料；运行混合机，通过搅拌使清理材料完全包覆残留在混合机内的高燃速固体推进剂；将混有高燃速固体推进剂的清理材料从混合机中转移出来；对转移出的清理材料进行检测，如符合预设的安全条件则重复使用，如不符合预设的安全条件则采用焚烧法进行处理。所用清理材料的分散相和连续相均具有毒性低，制备的清理材料粘附性强，采用圆筒转子45℃下测得粘度≥3500Pas，随剪切作用升高粘度降低的流变学特性，并且与高燃速固体推进剂的各组分不发生化学反应。解决了现行的清理过程需要操作者人工面对面刮除具有较高危险性的高燃速推进剂。

Description

一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理 材料及方法

技术领域

本发明涉及固体推进剂制造领域，特别涉及一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料及方法。

背景技术

固体火箭推进剂即固体火箭发射飞行的动力源，是通过粘度很高的粘合剂将含能物质粘合在一起形成均一体。在推进剂的制备过程中，将粘合剂与含能物质混合均匀，是推进剂制备的关键环节之一。粘合剂与含能物质混合后，需从混合机中转移出，但由于粘合剂具有很高的粘度，推进剂混合完成并移除结束后，混合设备内会堆积一层较厚的残余推进剂。随着固体推进剂燃速的提高，混合过程的固体推进剂越粘，残余推进剂的量越多。同时，推进剂的危险性也伴随着燃速的提高而显著增加。即在高燃速推进剂的制备过程中，当混合搅拌结束，混合机内会留存大量危险性较高的残余推进剂。

目前，混合机内残余推进剂的清理过程主要采用人工刮除的操作，过程中需要操作人员手持清理工具，直面具有一定危险性残药对其进行刮除作业。由于推进剂粘性较大，操作人员采取刮削力大小不易控制，存在清理过程用力过大推进剂残药被激发导致安全事故的风险。

为消除高燃速推进剂混合结束后人工清理混合机中残余推进剂清理所存在的安全风险。

发明内容

本方案的一个目的在于提供一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料。

本方案的第二个目的在于提供一种清理黏附有高燃速固体推进剂的清混合设备的方法。该方法具有安全，与推进剂相容性好、清理效果好的特点。

为达到上述目的，本方案如下：

一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料，所述清理材料的粘度大于等于3500Pas；粘度随剪切作用升高降低；所述粘度为采用圆筒转子45℃下测得。

优选的，所述清理材料与高燃速固体推进剂的各组分不发生化学反应。

第二方面，提供一种清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，该方法包括如下步骤：

向混合设备内加入清理材料；

运行混合设备，通过搅拌使清理材料完全包覆残留在混合设备内的高燃速固体推进剂；

将混有高燃速固体推进剂的清理材料从混合设备中转移出来；

对转移出的清理材料进行检测，如符合预设的安全条件则重复使用，如不符合预设的安全条件则采用焚烧法进行处理。

优选的，所述清理材料的粘度大于等于3500Pa；随剪切作用升高粘度降低；所述粘度为采用圆筒转子45℃下测得。

优选的，所述清理材料与高燃速固体推进剂的各组分不发生化学反应。

优选的，所述混合设备为立式混合机。

优选的，加入清理材料后的混合设备的搅拌转速与粘合剂和含能物质在混合设备内混合为高燃速固体推进剂的转速相当。

优选的，对转移出的清理材料进行检测的标准为国军标GJB770B-601.1和GJB770B-602.1。

优选的，对转移出的清理材料的撞击感度、摩擦感度进行检测，若检测结果均为0％，清理材料可以继续使用，若检测结果大于0％，则采用焚烧法对转移出的清理材料进行处理。

本方案的有益效果如下：

本方案提供了可安全清理黏附高燃速固体推进剂的混合设备的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本方案的实施，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本方案的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为固体推进剂混合、出料过程示意图；

图2为实例1清理材料对粘附高燃速推进剂混合机清理效果对比图；

图3为实例2清理材料对粘附高燃速推进剂混合机清理效果对比图。

具体实施方式

下面对本方案的实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本方案的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本方案中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

目前在固体推进剂行业内最常用的是立式混合机，其具有混合性能好、可靠性高的特点，制备的推进剂具有很好的燃烧性能与力学性能。

立式混合机主要由混合桨、混合锅和支架组成，混合桨固定在支架上只能上下移动，混合锅底部有滚轮可以自由移动，也可以卡在支架上进行上下移动。混合的过程包括如下步骤：首先，将混合推进剂各组分投入到混合锅里；然后推上支架卡住，让混合锅与混合桨相对向运动，使混合桨完全进入混合锅内；接着混合桨开始转动，将推进剂各组分混合搅拌均匀；混合结束后混合锅、混合桨分离，将混合锅下降至地面，再从支架中拉出，将其中的推进剂倒出。由于组分中的粘合剂具有很高的粘度，推进剂混合完成并倾倒结束后，混合锅、桨会堆积一层较厚的残余推进剂。随着固体推进剂燃速的提高，混合过程的固体推进剂越粘，残余推进剂的量越多。同时，推进剂的危险性也伴随着燃速的提高而显著增加。即在高燃速推进剂的制备过程中，当混合搅拌结束混合锅、桨会留存大量危险性较高的残余推进剂。立式混合机的结构如图1所示。

为消除高燃速推进剂混合结束后人工清理混合机中残余推进剂清理所存在的安全风险。本申请提出一种安全清理黏附高燃速固体推进剂的立式混合机的方法。高燃速固体推进剂是典型的粘弹性材料，具有一定的牛顿体特性，粘度较大且不随剪切速率的变化而变化，并且极易粘附，这是此种推进剂混合机难以清理的主要原因。同时高燃速推进剂作为粘弹性材料，具有壁面滑移的特性，即如给粘在壁面的推进剂施加足够的剪切应力，推进剂可以脱离壁面产生滑移现象，因此可据此清理黏附高燃速推进剂的混合机。

本申请为实现安全清理粘附高燃速固体推进剂的立式混合机提供了一种清理方案，通过将准备好的惰性高分子复合清理材料放入混合机中，利用惰性高分子复合清理材料将高燃速推进剂完全包裹，再启动混合机桨叶转动，将作用力由桨叶传递给惰性高分子复合清理材料，再传递给粘附在锅壁以及桨叶上的高燃速推进剂，使其产生壁面滑移分散在惰性高分子复合清理材料中，同时桨叶上的推进剂受到惰性材料的反作用力，也将产生壁面滑移作用，从桨叶上脱离进入惰性高分子复合清理材料中。最后将清理结束的惰性高分子复合清理材料人工转移出来。

清理黏附高燃速固体推进剂的立式混合机的方法包括如下步骤：

S1惰性高分子复合清理材料的设计、准备

设计、制备适宜清理黏附高燃速固体推进剂的立式混合机的惰性材料；

S2人工将准备好的惰性复合材料转移到黏附高燃速固体推进剂的立式混合机中；

S3正常运行混合机，使锅壁、桨叶上的高燃速推进剂被惰性材料完全包裹，在桨叶运动的过程将作用力由清理惰性材料传递给锅壁、桨叶上的高燃速推进剂；

S4人工将混有高燃速固体推进剂的惰性复合材料从混合机中转移出来，放置于适当位置，并对其安全性能进行测试，合格后重复使用，不合格及采用焚烧法进行处理。

其中，步骤S1中，适宜于清理黏附高燃速固体推进剂的立式混合机的惰性材料的分散相与连续相均具有毒性低，制备的清理材料粘附性强，采用圆筒转子45℃下测得粘度≥3500Pas，随剪切作用升高粘度降低的流变学特性，并且与高燃速固体推进剂的各组分不发生化学反应；

步骤S2中，桨叶运动的转速应在高燃速固体推进剂混合时的正常转速范围内，保证混合机能运转正常；

步骤S4中，适宜清理黏附高燃速固体推进剂的立式混合机的惰性材料在每次使用完毕后，采用国军标GJB770B-601.1、602.1对其撞击感度、摩擦感度进行测试，若测试结果均为0％，材料可以继续使用，若测试结果大于0％，则采用焚烧法对其进行处理。

下面通过具体实施例对本方案进行说明。

实施例1

设计适宜清理黏附高燃速固体推进剂的立式混合机的清理材料配方，具体的设计原则为安全、与推进剂相容性好、清理效果好。根据设计原则，设计的清理材料配方组成如表1所示。

表1

考虑到在不同的剪切作用下高分子复合材料流变特性不同，为保证制备出的清理材料与在清理过程中状态一致，采用制备推进剂的混合机进行清理材料的制备。

将制备好的清理材料放入粘附有高燃速推进剂的立式混合机中，启动桨叶旋转开始清理过程，清理前后的效果见图2A和2B。

从图2A和2B可以看出清理材料对混合机具有较好的清理作用，高燃速推进剂完全进入到清理材料中。实施例1的清理材料具有好的流动性，在清理结束后可以采用倾倒的方式将清理材料倒出，此时壁面和桨叶粘附的均为安全的清理材料不具有安全风险，可以通过人工进行清理，。

对清理材料进行安全性能测试，其撞击感度测试结果0％响应，摩擦感度测试结果0％响应，表明清理材料具有极高的安全特性，可以起到对粘附高燃速推进剂立式混合机的安全清理作用。

实施例2

设计的清理材料配方组成如表2所示。

表2

采用制备推进剂的混合机进行清理材料的制备。

将制备好的清理材料放入粘附有高燃速推进剂的立式混合机中，启动桨叶旋转开始清理过程，清理前后的效果见图3A和3B。

从图3A和3B可以看出清理材料对混合机具有较好的清理作用，锅壁和锅桨上的高燃速推进剂完全进入到清理材料中，并且混合机也没有大面积粘附清理材料，清理效果显著。

实施例2的清理材料流动性不好，在清理结束后只能采取人工将其铲出，此过程刮擦次数将大幅降低，相比实例2的取出过程更为安全。

对清理材料进行安全性能测试，其撞击感度测试结果0％响应，摩擦感度测试结果0％响应，表明清理材料具有极高的安全特性，可以起到对粘附高燃速推进剂立式混合机的安全清理作用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料，其特征在于，所述清理材料粘度大于等于3500Pas，粘度随剪切作用升高而降低；所述粘度为采用圆筒转子45℃下测得；

所述清理材料包括铝粉、聚氯乙烯和端羟基聚丁二烯；

所述清理材料的用法为：

向混合设备内加入清理材料；

运行混合设备，通过搅拌使清理材料完全包覆残留在混合设备内的高燃速固体推进剂；

将混有高燃速固体推进剂的清理材料从混合设备中转移出来；

对转移出的清理材料进行检测，如符合预设的安全条件则重复使用，如不符合预设的安全条件则采用焚烧法进行处理。

2.根据权利要求1所述的用于清理黏附在混合设备内的高燃速固体推进剂的清理材料，其特征在于，所述清理材料与高燃速固体推进剂的各组分不发生化学反应。

3.一种使用权利要求1所述的清理材料清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

向混合设备内加入清理材料；

运行混合设备，通过搅拌使清理材料完全包覆残留在混合设备内的高燃速固体推进剂；

将混有高燃速固体推进剂的清理材料从混合设备中转移出来；

对转移出的清理材料进行检测，如符合预设的安全条件则重复使用，如不符合预设的安全条件则采用焚烧法进行处理。

4.根据权利要求3所述的清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，所述清理材料粘度大于等于3500Pas，粘度随剪切作用升高而降低；所述粘度为采用圆筒转子45℃下测得。

5.根据权利要求3所述的清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，所述清理材料与高燃速固体推进剂的各组分不发生化学反应。

6.根据权利要求3所述的清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，所述混合设备为立式混合机。

7.根据权利要求3所述的清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，加入清理材料后的混合设备的搅拌转速与粘合剂和含能物质在混合设备内混合为高燃速固体推进剂的转速相当。

8.根据权利要求3所述的清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，对转移出的清理材料进行检测的标准为国军标GJB770B-601.1和GJB770B-602.1。

9.根据权利要求3所述的清理黏附有高燃速固体推进剂的混合设备的方法，其特征在于，对转移出的清理材料的撞击感度、摩擦感度进行检测，若检测结果均为0%，清理材料可以继续使用，若检测结果大于0%，则采用焚烧法对转移出的清理材料进行处理。

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