CN114307792B - 带有迷宫形混合通道的声共振混合设备及炸药混合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备及炸药混合工艺，该设备包括设备支架和声共振平台，设备支架的横梁上安装有多个固液加料装置，声共振平台的上平台面上安装有迷宫形混合通道，迷宫形混合通道的中心处可拆卸设置有进料通道，上平台面的中间位置内安装有出料装置，出料装置的顶端紧邻迷宫形混合通道，出料装置的底端下方设置有收料装置。采用本发明的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备进行混合时，该迷宫形结构使得炸药物料的流动方向会反复改变，进而使得炸药物料的内部形成较大的速度梯度和湍流脉动，炸药物料在该速度梯度和湍流脉动形成的剪切力作用下，能够实现最佳混合效果。

Description

带有迷宫形混合通道的声共振混合设备及炸药混合工艺

技术领域

本发明属于炸药混合技术领域，涉及炸药混合设备及炸药混合工艺，具体涉及一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备及炸药混合工艺。

背景技术

火炸药作为武器推进、发射、毁伤的动力和能源，是各种武器装备共有的重要部分之一，是武器装备实现高效毁伤的关键因素，在现今以及可预见的未来，仍然不可替代。从最早的黑火药的发明到十九世纪末黑索今的诞生，再到二十世纪中期奥克托金进入实用阶段，随着炸药在能量、性能、安全性等方面的不断提升，其组分也逐渐变得多样化。PBX是一种以单质炸药为主要成分，添加多种能改善其加工性能及爆轰性能的添加剂，在一定温度和压力作用下制成的具有特殊要求和功能的混合炸药。

混合是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作过程，按照Brodkey混合理论，混合涉及扩散的三种基本运动形式：分子扩散、涡旋扩散(湍流运动扩散) 和体积扩散(对流运动扩散)。火炸药混合是指将炸药物料及各种添加助剂等按特定顺序加入混合设备内，进行捏合、剪切拉伸和搅拌，使固液界面逐渐湿润，固体颗粒被液相均匀包覆，各组分在宏观和微观尺度逐渐融为一体，同时伴随发生高分子增链化学反应，形成爆轰性能和成型性能良好的高黏度悬浮药浆的过程。现代战争对武器装备的性能提出了更高的要求，高性能炸药的需求愈加迫切。随着高能毁伤火炸药产品高固含量和多组分的发展趋势，其中有些组分虽然含量很少却对火炸药性能影响极大，保证各组分的分布均匀性成为火炸药加工成型过程中需要解决的关键问题，这时传统混合技术的局限性日益凸显。

以传统搅拌捏合工艺为例，其主要依靠叶片和螺杆元件的剪切进行混合，混合尺度大(一般为1mm级别)；捏合机的锅壁、锅底等位置与捏合桨之间存在间隙和死角，极易产生固料的沉积。对于微纳米超细材料，由于其比表面积大，比表面能高，极易产生自发凝并、团聚现象，而传统叶片或螺杆元件式混合工艺的混合区域主要集中在混合元件的周围，且混合尺度较大，无法将团聚的超细材料颗粒均匀的分散在火炸药体系中，导致超细材料的优越性不能充分发挥。对于高固含量火炸药，由于其粘度显著增大(可达到700Pa.s)，流动性急剧恶化，依靠桨叶的局部剪切不足以带动整个混合场内炸药物料的充分质量交换，混合均匀性不足以支撑火炸药产品发展需求。对某些含量很少(0.1％) 的功能组分，现有捏合机等混合方式所需混合时间长、效率低。从安全角度来说，传统叶片或螺杆元件混合方式存在异物进入导致燃爆危险的可能性，例如异物进入压伸机并与螺杆元件挤压产生燃爆点，桨叶疲劳形变或断裂并与捏合锅刮蹭。除了异物的进入，随着固含量的增大，传统叶片或螺杆元件式混合工艺对炸药物料挤压剪切发生燃爆的危险性急剧增加。而随着CL-20、ADN等高敏感材料的应用，现有桨叶式混合的局部强烈刺激所带来的工艺安全问题更加突出。

综合上述分析，现有技术中，在进行高聚物粘结炸药混合时，存在混合效果差、难以实现连续化高效生产、生产制量大、安全性差等一系列亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供了一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备及炸药混合工艺，解决现有技术中高聚物粘结炸药混合效果差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，包括设备支架，设备支架内部的地面上设置有声共振平台，声共振平台上安装有迷宫形混合通道；

所述的迷宫形混合通道的中心处可拆卸设置有进料通道，进料通道的顶端和底端均开放，迷宫形混合通道通过进料通道与多个固液加料装置相连通，所述的固液加料装置安装在设备支架上；所述的迷宫形混合通道的底端紧邻出料装置，所述的出料装置安装在声共振平台上，出料装置的底端下方设置有收料装置；

所述的迷宫形混合通道包括至少两个内径大小不同的朝下盘体，朝下盘体按照内径从小至大依次同轴嵌套，相邻的朝下盘体之间嵌套有一个朝上盘体；内径最小的朝下盘体与进料通道相连通，内径最大的朝下盘体的底端位于固液加料装置的下方；

所述的朝下盘体由顶面和侧壁构成，朝下盘体的底端开放，朝下盘体的顶面中心处开设有进料通道安装孔，进料通道安装孔内设置有进料通道；所述的朝上盘体由底部和侧壁构成，朝上盘体的顶端开放；所述的朝上盘体和朝下盘体内的空间为炸药混合流动仓，炸药混合流动仓与进料通道相连通；

所述的朝下盘体的侧壁上相对开设有一对朝下盘体粗定位杆通孔，所述的朝上盘体的侧壁上相对开设有一对朝上盘体粗定位杆通孔，朝下盘体粗定位杆通孔和朝上盘体粗定位杆通孔内设置有粗定位杆，粗定位杆沿着朝下盘体和朝上盘体的径向方向设置，粗定位杆的中心处开设有粗定位杆中心通孔；

所述的朝下盘体的侧壁上还相对开设有一对朝下盘体细定位杆通孔，所述的朝上盘体的侧壁上还相对开设有一对朝上盘体细定位杆通孔，朝下盘体细定位杆通孔和朝上盘体细定位杆通孔内设置有细定位杆，细定位杆沿着朝下盘体和朝上盘体的径向方向设置；

所述的细定位杆穿过粗定位杆中心通孔并且与粗定位杆相互垂直，朝下盘体和朝上盘体通过粗定位杆和细定位杆实现定位组装。

本发明还具有如下技术特征：

所述的炸药混合流动仓被朝下盘体的侧壁、朝下盘体的顶面、朝上盘体的侧壁、朝上盘体的底部分割为多个间隙；其中，相邻的朝下盘体的侧壁和朝上盘体的侧壁之间的间隙为竖直间隙；相邻的朝下盘体的顶面之间的间隙、相邻的朝上盘体的底部之间的间隙、相邻的朝下盘体的底端和朝上盘体的底部之间的间隙以及相邻的朝上盘体的顶端和朝下盘体的顶面之间的间隙为水平间隙。

所述的设备支架包括一对沿着竖向设置的竖支撑梁，竖支撑梁的底端固定安装在地面上，一对竖支撑梁的顶端之间固定安装有一条横梁；所述的横梁下方设置有声共振平台，声共振平台设置在地面上。

所述的声共振平台包括上平台面和下平台面，上平台面位于横梁下方，下平台面设置在地面上；上平台面和下平台面之间设置有多条振动支撑腿，振动支撑腿的顶端固定安装在上平台面的底部上，振动支撑腿的底端固定安装在下平台面的顶面上；

所述的横梁上安装有多个固液加料装置；所述的上平台面上安装有迷宫形混合通道，上平台面的中间位置开设有出料装置安装孔，出料装置安装孔内安装有出料装置。

所述的出料装置安装孔周围的上平台面上设有多个通道安装孔，所述的内径最大的朝下盘体的底端边缘外设置有安装法兰，安装法兰上开设有与通道安装孔相对应的安装孔，所述的通道安装孔和安装孔内设置有紧固螺栓，迷宫形混合通道通过紧固螺栓安装在上平台面上。

所述的固液加料装置包括安装在横梁上的固液加料料斗，固液加料料斗的顶端可拆卸设置有加料料斗端盖，固液加料料斗的底端连通有固液输料管道的顶端，固液输料管道的底端连接有进料通道；所述的固液加料料斗和加料料斗端盖内的空间为固液加料仓，所述的固液加料仓与炸药混合流动仓相连通。

所述的固液输料管道的底端和进料通道之间通过柔性连接套实现连接。

所述的出料装置包括出料装置壳体，出料装置壳体的顶端和底端均开放，出料装置壳体的顶端与内径最大的朝下盘体底端紧邻，出料装置壳体开放的底端为出料口，出料口位于收料装置的上方；所述的出料装置壳体内的空间为出料仓，出料仓与炸药混合流动仓相连通。

所述的收料装置包括收料槽，所述的收料槽沿着横向设置，收料槽横向两端均开放，收料槽横向一端的顶端为收料口，收料口设置在出料装置的出料口下方。

本发明还保护一种迷宫形混合通道，该通道包括至少两个内径大小不同的朝下盘体，朝下盘体按照内径从小至大依次同轴嵌套，相邻的朝下盘体之间嵌套有一个朝上盘体；

所述的朝下盘体由顶面和侧壁构成，朝下盘体的底端开放，朝下盘体的顶面中心处开设有进料通道安装孔；所述的朝上盘体由底部和侧壁构成，朝上盘体的顶端开放；所述的朝上盘体和朝下盘体内的空间为炸药混合流动仓；

所述的朝下盘体的侧壁上相对开设有一对朝下盘体粗定位杆通孔，所述的朝上盘体的侧壁上相对开设有一对朝上盘体粗定位杆通孔，朝下盘体粗定位杆通孔和朝上盘体粗定位杆通孔内设置有粗定位杆，粗定位杆沿着朝下盘体和朝上盘体的径向方向设置，粗定位杆的中心处开设有粗定位杆中心通孔；

所述的朝下盘体的侧壁上还相对开设有一对朝下盘体细定位杆通孔，所述的朝上盘体的侧壁上还相对开设有一对朝上盘体细定位杆通孔，朝下盘体细定位杆通孔和朝上盘体细定位杆通孔内设置有细定位杆，细定位杆沿着朝下盘体和朝上盘体的径向方向设置；

所述的细定位杆穿过粗定位杆中心通孔并且与粗定位杆相互垂直，朝下盘体和朝上盘体通过粗定位杆和细定位杆实现定位组装；

所述的炸药混合流动仓被朝下盘体的侧壁、朝下盘体的顶面、朝上盘体的侧壁、朝上盘体的底部分割为多个间隙；其中，相邻的朝下盘体的侧壁和朝上盘体的侧壁之间的间隙为竖直间隙；相邻的朝下盘体的顶面之间的间隙、相邻的朝上盘体的底部之间的间隙、相邻的朝下盘体的底端和朝上盘体的底部之间的间隙以及相邻的朝上盘体的顶端和朝下盘体的顶面之间的间隙为水平间隙。

本发明还保护一种炸药混合工艺，该工艺采用如上所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备；该工艺具体包括如下步骤：

步骤一，加料；

设备组装完成后，将待混合的炸药物料加入固液加料料斗中并盖上加料料斗端盖，调整加料速度进行加料；

步骤二，调频；

将步骤一中所述的声共振平台的驱动频率调整至所需频率；

步骤三，试混合；

将加速度调至30～100g，在步骤一中所述的迷宫形混合通道中进行试混合，试混合过程中记录炸药物料在迷宫形混合通道中的停留时间和出料状态，试混合结束后，将迷宫形混合通道拆卸并重新调整组装；

步骤四，混合；

在步骤三中所述的重新调整组装的迷宫形混合通道中，以30～100g的加速度进行混合；

步骤五，收料：

完成步骤四所述的混合后，将收料槽放置于出料口的正下方，将混合完成的炸药物料沿收料槽导入储料桶内；

步骤六，原位清理；

完成步骤五所述的收料后，向迷宫形混合通道通入清理溶剂，将加速度调整为70～100g，进行原位清理。

具体的，步骤一中，所述的炸药物料包括固体炸药物料和液体炸药物料，固体炸药物料在炸药物料中的质量分数占比为82％～92％。

具体的，步骤一中，所述的加料时的加料速度为27g/min～93g/min。

优选的，步骤三和步骤四中，所述的加速度为60g。

优选的，所述的清理溶剂为石油醚，所述的加速度为80g，所述的原位清理的时间为60s。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)采用本发明的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备进行混合时，该迷宫形结构使得炸药物料的流动方向会反复改变，进而使得炸药物料的内部形成较大的速度梯度和湍流脉动，炸药物料在该速度梯度和湍流脉动形成的剪切力作用下，能够实现最佳混合效果。

(Ⅱ)本发明的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，将不同数量和尺寸的朝下盘体和朝上盘体进行调整和组合，能够改变对迷宫形混合通道的内部结构，实现了对炸药物料停留时间的精确控制，使得该设备能够适用于不同特性炸药物料的混合要求，对不同的炸药物料均能实现优异的混合效果。

(Ⅲ)本发明的迷宫形混合通道结构紧凑，空间利用率高，通道自重小，对声共振平台的负载能力要求大大降低；组成迷宫形混合通道的零部件结构简单，加工成本低，整个迷宫形混合通道以嵌套的方式组装，结构简单可靠且拆装方便。

(Ⅳ)本发明的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备采用中心进料、外部出料的混合方式，迷宫形混合通道的出料位置设计在最外侧，使出料位置附近有足够的空间，保证炸药物料顺畅流动不发生堵塞。

(Ⅴ)本发明的炸药混合工艺能够实现高聚物粘结炸药的连续化高效生产，产品的混合均匀性好，具有生产制量小、安全性高和成本低的优势。

(Ⅵ)本发明的炸药混合工艺采用原位清理即能实现对设备的清理，降低了清理工作所耗费的人力和时间成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为带有迷宫形混合通道的声共振混合设备的整体结构示意图。

图2为迷宫形混合通道的剖视示意图。

图3(a)为朝下盘体的结构示意图。

图3(b)为朝上盘体的结构示意图。

图4为粗定位杆和细定位杆的结构示意图。

图5(a)为朝下盘体和朝上盘体的组装示意图。

图5(b)为朝下盘体、朝上盘体及粗定位杆的组装示意图。

图5(c)为朝下盘体、朝上盘体、粗定位杆及细定位杆的组装示意图。

图6为竖直间隙和水平间隙的结构示意图。

图7为炸药物料在迷宫形混合通道中流动的示意图。

图中各个标号的含义为：1-设备支架，2-声共振平台，3-固液加料装置，4- 迷宫形混合通道，5-进料通道，6-出料装置，7-收料装置，8-安装法兰，9-安装孔，10-紧固螺栓，11-柔性连接套，12-地面，13-炸药物料；

101-竖支撑梁，102-横梁；

201-上平台面，202-下平台面，203-振动支撑腿，204-出料装置安装孔，205- 通道安装孔；

301-固液加料料斗，302-加料料斗端盖，303-固液输料管道，304-固液加料仓；

401-朝下盘体，402-朝上盘体，403-进料通道安装孔，404-炸药混合流动仓， 405-朝下盘体粗定位杆通孔，406-朝上盘体粗定位杆通孔，407-粗定位杆，408- 粗定位杆中心通孔，409-朝下盘体细定位杆通孔，410-朝上盘体细定位杆通孔， 411-细定位杆；

601-出料装置壳体，602-出料口，603-出料仓；

701-收料槽，702-收料口；

40401-竖直间隙，40402-水平间隙。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

在连续混合中，如果混合容器仅仅是一种结构简单的通道，那么待混合炸药物料在内部流动阻力很小，在高强度振动作用下炸药物料将迅速流出，混合效果可能达不到要求，因此，通过巧妙的结构设计保证炸药物料在混合通道内有足够的停留时间对于炸药物料的混合效果而言至关重要。

针对上述分析，本发明提供了一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，该设备将不同数量和尺寸的朝下盘体和朝上盘体进行调整和组合，能够改变对迷宫形混合通道的内部结构，使得该设备能够适用于不同特性炸药物料的混合要求。该迷宫形混合通道可以快速拆装，除了最内侧的朝下盘体和最外层的朝下盘体外，其余的朝下盘体和朝上盘体可以根据炸药物料的流动特性灵活选取并搭配。当炸药物料在迷宫形混合通道内停留时间较短，混合效果较差时，可以通过调整朝下盘体和朝上盘体的尺寸，缩小两个相邻朝下盘体和朝上盘体所形成的竖直间隙，给予炸药物料流动更大的阻碍作用；或者增加朝下盘体和/或朝上盘体的数量，延长炸药物料的运动路径，进而延长炸药物料在迷宫形混合通道中的停留时间，最终实现优异的混合效果。

本发明的迷宫形混合通道的结构设计，通过对炸药混合仓的巧妙划分，使得在混合器结构尺寸不至于很大的条件下，炸药物料在通道内的停留时间能够得到保证，炸药物料在通道内各个单元中均发生混合作用。炸药物料在本发明的设备中的流动过程如图7所示，炸药物料运动方向反复改变，使得炸药物料内部形成较大的速度梯度和湍流脉动，炸药物料在上述作用形成的剪切力作用下实现最佳混合效果。

需要说明的是，本发明中的所有装置和零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的装置和零部件。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例提供了一种迷宫形混合通道，如图1至图7所示，包括至少两个内径大小不同的朝下盘体401，朝下盘体401按照内径从小至大依次同轴嵌套，相邻的朝下盘体401之间嵌套有一个朝上盘体402；

朝下盘体401由顶面和侧壁构成，朝下盘体401的底端开放，朝下盘体401 的顶面中心处开设有进料通道安装孔403；朝上盘体402由底部和侧壁构成，朝上盘体402的顶端开放；朝上盘体402和朝下盘体401内的空间为炸药混合流动仓404；

朝下盘体401的侧壁上相对开设有一对朝下盘体粗定位杆通孔405，朝上盘体402的侧壁上相对开设有一对朝上盘体粗定位杆通孔406，朝下盘体粗定位杆通孔405和朝上盘体粗定位杆通孔406内设置有粗定位杆407，粗定位杆407沿着朝下盘体401和朝上盘体402的径向方向设置，粗定位杆407的中心处开设有粗定位杆中心通孔408；

朝下盘体401的侧壁上还相对开设有一对朝下盘体细定位杆通孔409，朝上盘体402的侧壁上还相对开设有一对朝上盘体细定位杆通孔410，朝下盘体细定位杆通孔409和朝上盘体细定位杆通孔410内设置有细定位杆411，细定位杆 411沿着朝下盘体401和朝上盘体402的径向方向设置；

细定位杆411穿过粗定位杆中心通孔408并且与粗定位杆407相互垂直，朝下盘体401和朝上盘体402通过粗定位杆407和细定位杆411实现定位组装；

炸药混合流动仓404被朝下盘体401的侧壁、朝下盘体401的顶面、朝上盘体402的侧壁、朝上盘体402的底部分割为多个间隙；其中，相邻的朝下盘体401的侧壁和朝上盘体402的侧壁之间的间隙为竖直间隙40401；相邻的朝下盘体401的顶面之间的间隙、相邻的朝上盘体402的底部之间的间隙、相邻的朝下盘体401的底端和朝上盘体402的底部之间的间隙以及相邻的朝上盘体402 的顶端和朝下盘体401的顶面之间的间隙为水平间隙40402。

实施例2：

本实施例提供了一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，该设备采用实施例1中的迷宫形混合通道；如图1至图7所示，包括设备支架1，其特征在于，设备支架1内部的地面上设置有声共振平台2，声共振平台2上安装有迷宫形混合通道4；

迷宫形混合通道4的中心处可拆卸设置有进料通道5，进料通道5的顶端和底端均开放，迷宫形混合通道4通过进料通道5与多个固液加料装置3相连通，固液加料装置3安装在设备支架1上；迷宫形混合通道4的底端紧邻出料装置6，出料装置6安装在声共振平台2上，出料装置6的底端下方设置有收料装置7；

迷宫形混合通道4包括至少两个内径大小不同的朝下盘体401，朝下盘体 401按照内径从小至大依次同轴嵌套，相邻的朝下盘体401之间嵌套有一个朝上盘体402；内径最小的朝下盘体401与进料通道5相连通，内径最大的朝下盘体 401的底端位于固液加料装置3的下方；

朝下盘体401由顶面和侧壁构成，朝下盘体401的底端开放，朝下盘体401 的顶面中心处开设有进料通道安装孔403，进料通道安装孔403内设置有进料通道5；朝上盘体402由底部和侧壁构成，朝上盘体402的顶端开放；朝上盘体 402和朝下盘体401内的空间为炸药混合流动仓404，炸药混合流动仓404与进料通道5相连通；

朝下盘体401的侧壁上相对开设有一对朝下盘体粗定位杆通孔405，朝上盘体402的侧壁上相对开设有一对朝上盘体粗定位杆通孔406，朝下盘体粗定位杆通孔405和朝上盘体粗定位杆通孔406内设置有粗定位杆407，粗定位杆407沿着朝下盘体401和朝上盘体402的径向方向设置，粗定位杆407的中心处开设有粗定位杆中心通孔408；

朝下盘体401的侧壁上还相对开设有一对朝下盘体细定位杆通孔409，朝上盘体402的侧壁上还相对开设有一对朝上盘体细定位杆通孔410，朝下盘体细定位杆通孔409和朝上盘体细定位杆通孔410内设置有细定位杆411，细定位杆 411沿着朝下盘体401和朝上盘体402的径向方向设置；

细定位杆411穿过粗定位杆中心通孔408并且与粗定位杆407相互垂直，朝下盘体401和朝上盘体402通过粗定位杆407和细定位杆411实现定位组装。

本实施例中，朝下盘体401的数目为三个，朝上盘体402的数目为两个；朝下盘体401和朝上盘体402为缺顶空心圆柱，朝上盘体402的开口向上，朝下盘体401顶面的进料通道安装孔403的直径与进料通道5外径相同，以便炸药物料13顺利进入内径最小的朝下盘体401内。

本实施例中，朝下盘体401和朝上盘体402的直径不同，根据直径从小到大由内到外依次嵌套，嵌套完成后通过一根粗定位杆407和一根细定位杆411 贯穿对所有朝下盘体401和朝上盘体402进行定位，实现对六个自由度的完全约束。粗定位杆407上开设的粗定位杆中心通孔408的孔径与细定位杆411直径相同，粗定位杆407和细定位杆411能够保证混合过程中朝下盘体401和朝上盘体402的相对位置保持不变，起到了定位和组装的作用。

作为本实施例的一种具体方案，炸药混合流动仓404被朝下盘体401的侧壁、朝下盘体401的顶面、朝上盘体402的侧壁、朝上盘体402的底部分割为多个间隙；其中，相邻的朝下盘体401的侧壁和朝上盘体402的侧壁之间的间隙为竖直间隙40401；相邻的朝下盘体401的顶面之间的间隙、相邻的朝上盘体 402的底部之间的间隙、相邻的朝下盘体401的底端和朝上盘体402的底部之间的间隙以及相邻的朝上盘体402的顶端和朝下盘体401的顶面之间的间隙为水平间隙40402。

本实施例中，为了适应不同特性炸药物料13的混合需求，朝下盘体401和朝上盘体402采取可更换设计，根据炸药物料13特性差异可选择不同朝下盘体 401和朝上盘体402进行组合。朝下盘体401和朝上盘体402的尺寸和数量均可调整，朝下盘体401和朝上盘体402的数量调节比较方便，只需在现有通道的基础上向外侧扩展即可，而朝下盘体401和朝上盘体402尺寸的调节必须通过更换朝下盘体401和朝上盘体402来实现。

本实施例中，调整朝下盘体401和朝上盘体402后会导致竖直间隙40401 和水平间隙40402发生变化。以三层结构为例，位于中间的朝上盘体402的侧壁厚度决定了其与最内侧的朝下盘体401和最外层的朝下盘体401之间形成的竖直间隙40401，位于中间的朝上盘体402的侧壁厚度越大，竖直间隙40401越小，炸药物料13通过能力越差，停留时间越长。位于中间的朝上盘体402的侧壁高度和底部厚度决定了其与最内侧的朝下盘体401和最外层的朝下盘体401 之间形成的水平间隙40402，位于中间的朝上盘体402的中间单元的侧壁高度和底部厚度越大，水平间隙40402越小，炸药物料13通过能力越差，停留时间越长。由于竖直间隙40401尺寸较小，因此能够起到将粘结炸药物料13团过滤打开的作用。

作为本实施例的一种具体方案，设备支架1包括一对沿着竖向设置的竖支撑梁101，竖支撑梁101的底端固定安装在地面12上，一对竖支撑梁101的顶端之间固定安装有一条横梁102；横梁102下方设置有声共振平台2，声共振平台2设置在地面12上。

作为本实施例的一种具体方案，声共振平台2包括上平台面201和下平台面202，上平台面201位于横梁102下方，下平台面202设置在地面12上；上平台面201和下平台面202之间设置有多条振动支撑腿203，振动支撑腿203的顶端固定安装在上平台面201的底部上，振动支撑腿203的底端固定安装在下平台面202的顶面上；

横梁102上安装有多个固液加料装置3；上平台面201上安装有迷宫形混合通道4，上平台面201的中间位置开设有出料装置安装孔204，出料装置安装孔 204内安装有出料装置6。

本实施例中，声共振平台采用西安近代化学研究所研制的电磁激振器驱动声共振装置，该声共振装置的频率范围为5～1000Hz，最大振幅为10mm。

作为本实施例的一种具体方案，出料装置安装孔204周围的上平台面201 上设有多个通道安装孔205，内径最大的朝下盘体401的底端边缘外设置有安装法兰8，安装法兰8上开设有与通道安装孔205相对应的安装孔9，通道安装孔 205和安装孔9内设置有紧固螺栓10，迷宫形混合通道4通过紧固螺栓10安装在上平台面201上。本实施例中，安装法兰8和紧固螺栓10能够保证迷宫形混合通道4和声共振平台2之间的可靠连接。

作为本实施例的一种具体方案，固液加料装置3包括安装在横梁102上的固液加料料斗301，固液加料料斗301的顶端可拆卸设置有加料料斗端盖302，固液加料料斗301的底端连通有固液输料管道303的顶端，固液输料管道303 的底端连接有进料通道5；固液加料料斗301和加料料斗端盖302内的空间为固液加料仓304，固液加料仓304与炸药混合流动仓404相连通。

本实施例中，固液输料管道303的底端和进料通道5之间通过柔性连接套 11实现连接，采取柔性连接套11连接能够隔绝振动从迷宫形混合通道4向固液加料装置3的传递，进而保证了保证加料精度；柔性连接套11同时还起到了密封作用。

作为本实施例的一种具体方案，出料装置6包括出料装置壳体601，出料装置壳体601的顶端和底端均开放，出料装置壳体601的顶端与内径最大的朝下盘体401底端紧邻，出料装置壳体601开放的底端为出料口602，出料口602位于收料装置7的上方；出料装置壳体601内的空间为出料仓603，出料仓603与炸药混合流动仓404相连通。本实施例中，出料装置壳体601为倒锥形结构，能够保证炸药物料13顺利流动。

作为本实施例的一种具体方案，收料装置7包括收料槽701，收料槽701沿着横向设置，收料槽701横向两端均开放，收料槽701横向一端的顶端为收料口702，收料口702设置在出料装置6的出料口602下方。本实施例中，混合完成的炸药物料13通过收料槽701开放的横向另一端流至储料桶703中。

实施例3：

本实施例提供了一种炸药混合工艺，该工艺采用实施例2的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备；该工艺具体包括如下步骤：

步骤一，加料；

设备组装完成后，称取10Kg的2类黑索今(RDX)和4Kg颗粒直径为13um 的铝粉，按照11:16的比例配置好2Kg端羟基聚丁二烯和DOA，上述的炸药物料 13包括固体炸药物料和液体炸药物料，固体炸药物料在炸药物料13中的质量分数占比为82％～92％，所述的端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂，所述的DOA 为增塑剂的预混料；

将上述炸药物料13加入固液加料料斗301中并盖上加料料斗端盖302，调整加料速度进行加料，加料时的加料速度为：黑索今的加料速度至93g/min，铝粉的加料速度至30g/min，液料炸药物料13的加料速度为27g/min。

本实施例中，设备组装的具体过程为：

先将朝下盘体401和朝上盘体402互相嵌套好，然后将粗定位杆407依次穿过朝下盘体粗定位杆通孔405和朝上盘体粗定位杆通孔406，将细定位杆411依次穿过朝下盘体细定位杆通孔409、粗定位杆中心通孔408和朝上盘体细定位杆通孔 410，最终粗定位杆407和细定位杆411十字交叉穿过所有朝下盘体401和朝上盘体402，完成迷宫形混合通道4的组装；将组装完成的迷宫形混合通道4通过紧固螺栓固定在声共振平台2上，将进料通道5安装在进料通道安装孔403内，将固液输料管道303与进料通道5通过柔性连接套11相连接，完成设备组装。

步骤二，调频；

将步骤一中的声共振平台2的驱动频率调整至所需频率；本实施例中，采取本领域常规的声共振混合器进行调频，所需频率为62.5Hz；调整至所需频率的具体过程为：通过自动扫频搜索系统固有频率，调整声共振平台2的驱动频率使其尽可能靠近系统固有频率，从而使得整个设备在共振状态下工作。

步骤三，试混合；

将加速度调至60g，其中g为重力加速度，在步骤一中的迷宫形混合通道4中进行试混合，其中g为重力加速度，试混合过程中记录炸药物料13在迷宫形混合通道4中的停留时间和出料状态，试混合结束后，将迷宫形混合通道4拆卸并重新调整组装。本实施例中，试混合时炸药物料13流动不畅，将中间单元的侧壁高度由20mm减小至10mm后，重复试验混合效果优异。

步骤四，混合；

在步骤三中的重新调整组装的迷宫形混合通道4中，在加速度为60g条件下进行混合，其中g为重力加速度。

步骤五，收料：

完成步骤四混合后，将收料槽701放置于出料口602的正下方，将混合完成的炸药物料13沿收料槽701导入储料桶内；本实施例中，每隔5min取样一次，共取12个样本。

步骤六，原位清理；

完成步骤五收料后，向迷宫形混合通道4通入清理溶剂石油醚，将加速度调整为8g，进行原位清理60s。本实施例中，无需打开迷宫形混合通道4即可完成通道的自动清理，原位清理结束后后，将声共振混合器的频率和加速度均调至0。

效果验证：

本实施例中进行了三次平行实验，对上述12个样品进行了成分检测以分析其混合均匀程度，结果如表1所示。

表1、实施例3的样品中Al元素含量(单位：％)

样品序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
													实验1	19.8	19.5	19.6	19.4	19.4	19.2	19.7	19.6	19.6	19.5	19.6	19.4
实验2	19.3	19.4	19.2	19.3	19.4	19.1	19.2	19.3	19.2	19.1	19.0	19.4
													实验3	19.3	19.1	19.2	19.4	19.3	19.2	19.1	19.5	19.4	19.2	19.1	19.3

由表1可知，三次平行实验取样测试所得铝粉百分含量的平均值分别为：19.525％、19.241％和19.283％，相对标准偏差分别为0.15％、0.13％和0.12％，各批次所得铝粉百分含量一致，且三次平行试验铝粉平均含量波动不超过0.3％，证明混合均匀性良好，即混合效果好。

Claims (10)

1.一种带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，包括设备支架(1)，其特征在于，设备支架(1)内部的地面上设置有声共振平台(2)，声共振平台(2)上安装有迷宫形混合通道(4)；

所述的迷宫形混合通道(4)的中心处可拆卸设置有进料通道(5)，进料通道(5)的顶端和底端均开放，迷宫形混合通道(4)通过进料通道(5)与多个固液加料装置(3)相连通，所述的固液加料装置(3)安装在设备支架(1)上；所述的迷宫形混合通道(4)的底端紧邻出料装置(6)，所述的出料装置(6)安装在声共振平台(2)上，出料装置(6)的底端下方设置有收料装置(7)；

所述的迷宫形混合通道(4)包括至少两个内径大小不同的朝下盘体(401)，朝下盘体(401)按照内径从小至大依次同轴嵌套，相邻的朝下盘体(401)之间嵌套有一个朝上盘体(402)；内径最小的朝下盘体(401)与进料通道(5)相连通，内径最大的朝下盘体(401)的底端位于固液加料装置(3)的下方；

所述的朝下盘体(401)由顶面和侧壁构成，朝下盘体(401)的底端开放，朝下盘体(401)的顶面中心处开设有进料通道安装孔(403)，进料通道安装孔(403)内设置有进料通道(5)；所述的朝上盘体(402)由底部和侧壁构成，朝上盘体(402)的顶端开放；所述的朝上盘体(402)和朝下盘体(401)内的空间为炸药混合流动仓(404)，炸药混合流动仓(404)与进料通道(5)相连通；

所述的朝下盘体(401)的侧壁上相对开设有一对朝下盘体粗定位杆通孔(405)，所述的朝上盘体(402)的侧壁上相对开设有一对朝上盘体粗定位杆通孔(406)，朝下盘体粗定位杆通孔(405)和朝上盘体粗定位杆通孔(406)内设置有粗定位杆(407)，粗定位杆(407)沿着朝下盘体(401)和朝上盘体(402)的径向方向设置，粗定位杆(407)的中心处开设有粗定位杆中心通孔(408)；

所述的朝下盘体(401)的侧壁上还相对开设有一对朝下盘体细定位杆通孔(409)，所述的朝上盘体(402)的侧壁上还相对开设有一对朝上盘体细定位杆通孔(410)，朝下盘体细定位杆通孔(409)和朝上盘体细定位杆通孔(410)内设置有细定位杆(411)，细定位杆(411)沿着朝下盘体(401)和朝上盘体(402)的径向方向设置；

所述的细定位杆(411)穿过粗定位杆中心通孔(408)并且与粗定位杆(407)相互垂直，朝下盘体(401)和朝上盘体(402)通过粗定位杆(407)和细定位杆(411)实现定位组装。

2.如权利要求1所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的炸药混合流动仓(404)被朝下盘体(401)的侧壁、朝下盘体(401)的顶面、朝上盘体(402)的侧壁、朝上盘体(402)的底部分割为多个间隙；其中，相邻的朝下盘体(401)的侧壁和朝上盘体(402)的侧壁之间的间隙为竖直间隙(40401)；相邻的朝下盘体(401)的顶面之间的间隙、相邻的朝上盘体(402)的底部之间的间隙、相邻的朝下盘体(401)的底端和朝上盘体(402)的底部之间的间隙以及相邻的朝上盘体(402)的顶端和朝下盘体(401)的顶面之间的间隙为水平间隙(40402)。

3.如权利要求1所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的设备支架(1)包括一对沿着竖向设置的竖支撑梁(101)，竖支撑梁(101)的底端固定安装在地面(12)上，一对竖支撑梁(101)的顶端之间固定安装有一条横梁(102)；所述的横梁(102)下方设置有声共振平台(2)，声共振平台(2)设置在地面(12)上。

4.如权利要求3所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的声共振平台(2)包括上平台面(201)和下平台面(202)，上平台面(201)位于横梁(102)下方，下平台面(202)设置在地面(12)上；上平台面(201)和下平台面(202)之间设置有多条振动支撑腿(203)，振动支撑腿(203)的顶端固定安装在上平台面(201)的底部上，振动支撑腿(203)的底端固定安装在下平台面(202)的顶面上；

所述的横梁(102)上安装有多个固液加料装置(3)；所述的上平台面(201)上安装有迷宫形混合通道(4)，上平台面(201)的中间位置开设有出料装置安装孔(204)，出料装置安装孔(204)内安装有出料装置(6)。

5.如权利要求4所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的出料装置安装孔(204)周围的上平台面(201)上设有多个通道安装孔(205)，所述的内径最大的朝下盘体(401)的底端边缘外设置有安装法兰(8)，安装法兰(8)上开设有与通道安装孔(205)相对应的安装孔(9)，所述的通道安装孔(205)和安装孔(9)内设置有紧固螺栓(10)，迷宫形混合通道(4)通过紧固螺栓(10)安装在上平台面(201)上。

6.如权利要求1所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的固液加料装置(3)包括安装在横梁(102)上的固液加料料斗(301)，固液加料料斗(301)的顶端可拆卸设置有加料料斗端盖(302)，固液加料料斗(301)的底端连通有固液输料管道(303)的顶端，固液输料管道(303)的底端连接有进料通道(5)；所述的固液加料料斗(301)和加料料斗端盖(302)内的空间为固液加料仓(304)，所述的固液加料仓(304)与炸药混合流动仓(404)相连通。

7.如权利要求1所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的出料装置(6)包括出料装置壳体(601)，出料装置壳体(601)的顶端和底端均开放，出料装置壳体(601)的顶端与内径最大的朝下盘体(401)底端紧邻，出料装置壳体(601)开放的底端为出料口(602)，出料口(602)位于收料装置(7)的上方；所述的出料装置壳体(601)内的空间为出料仓(603)，出料仓(603)与炸药混合流动仓(404)相连通。

8.如权利要求1所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备，其特征在于，所述的收料装置(7)包括收料槽(701)，所述的收料槽(701)沿着横向设置，收料槽(701)横向两端均开放，收料槽(701)横向一端的顶端为收料口(702)，收料口(702)设置在出料装置(6)的出料口(602)下方。

9.一种迷宫形混合通道，其特征在于，包括至少两个内径大小不同的朝下盘体(401)，朝下盘体(401)按照内径从小至大依次同轴嵌套，相邻的朝下盘体(401)之间嵌套有一个朝上盘体(402)；

所述的朝下盘体(401)由顶面和侧壁构成，朝下盘体(401)的底端开放，朝下盘体(401)的顶面中心处开设有进料通道安装孔(403)；所述的朝上盘体(402)由底部和侧壁构成，朝上盘体(402)的顶端开放；所述的朝上盘体(402)和朝下盘体(401)内的空间为炸药混合流动仓(404)；

所述的朝下盘体(401)的侧壁上相对开设有一对朝下盘体粗定位杆通孔(405)，所述的朝上盘体(402)的侧壁上相对开设有一对朝上盘体粗定位杆通孔(406)，朝下盘体粗定位杆通孔(405)和朝上盘体粗定位杆通孔(406)内设置有粗定位杆(407)，粗定位杆(407)沿着朝下盘体(401)和朝上盘体(402)的径向方向设置，粗定位杆(407)的中心处开设有粗定位杆中心通孔(408)；

所述的朝下盘体(401)的侧壁上还相对开设有一对朝下盘体细定位杆通孔(409)，所述的朝上盘体(402)的侧壁上还相对开设有一对朝上盘体细定位杆通孔(410)，朝下盘体细定位杆通孔(409)和朝上盘体细定位杆通孔(410)内设置有细定位杆(411)，细定位杆(411)沿着朝下盘体(401)和朝上盘体(402)的径向方向设置；

所述的细定位杆(411)穿过粗定位杆中心通孔(408)并且与粗定位杆(407)相互垂直，朝下盘体(401)和朝上盘体(402)通过粗定位杆(407)和细定位杆(411)实现定位组装；

所述的炸药混合流动仓(404)被朝下盘体(401)的侧壁、朝下盘体(401)的顶面、朝上盘体(402)的侧壁、朝上盘体(402)的底部分割为多个间隙；其中，相邻的朝下盘体(401)的侧壁和朝上盘体(402)的侧壁之间的间隙为竖直间隙(40401)；相邻的朝下盘体(401)的顶面之间的间隙、相邻的朝上盘体(402)的底部之间的间隙、相邻的朝下盘体(401)的底端和朝上盘体(402)的底部之间的间隙以及相邻的朝上盘体(402)的顶端和朝下盘体(401)的顶面之间的间隙为水平间隙(40402)。

10.一种炸药混合工艺，其特征在于，该工艺采用如权利要求1至8任一项所述的带有迷宫形混合通道的声共振混合设备；该工艺具体包括如下步骤：

步骤一，加料；

设备组装完成后，将待混合的炸药物料(13)加入固液加料料斗(301)中并盖上加料料斗端盖(302)，调整加料速度进行加料；

步骤二，调频；

将步骤一中所述的声共振平台(2)的驱动频率调整至所需频率；

步骤三，试混合；

将加速度调至30～100g，在步骤一中所述的迷宫形混合通道(4)中进行试混合，试混合过程中记录炸药物料(13)在迷宫形混合通道(4)中的停留时间和出料状态，试混合结束后，将迷宫形混合通道(4)拆卸并重新调整组装；

步骤四，混合；

在步骤三中所述的重新调整组装的迷宫形混合通道(4)中，以30～100g的加速度进行混合；

步骤五，收料：

完成步骤四所述的混合后，将收料槽(701)放置于出料口(602)的正下方，将混合完成的炸药物料(13)沿收料槽(701)导入储料桶内；

步骤六，原位清理；

完成步骤五所述的收料后，向迷宫形混合通道(4)通入清理溶剂，将加速度调整为70～100g，进行原位清理。