CN219701838U - 含能材料球形化设备 - Google Patents

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sphericizing
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阎四海
赵卓安
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Abstract

本实用新型提供一种含能材料球形化设备,涉及材料整形加工领域,一种含能材料球形化设备,其包括:容纳腔,所述容纳腔设置有开口,用于放入含能材料与液体的混合物;循环泵,所述循环泵的输出端与所述容纳腔的入口连通,所述循环泵的输入端与所述容纳腔的出口连通,所述循环泵的流速能够调节。在本实用新型中,通过循环泵,能够将容纳腔中的含能材料与液体的混合物在容纳腔与循环泵之间形成循环,从而能够在容纳腔中的入口及出口处形成涡流,使得含能材料能够球形化,通过调节循环泵的流速,能够控制混合物的循环速度,进而可以控制含能材料的颗粒粒径以及球形度,此外,含能材料与液体混合,能够降低含能材料的摩擦感度,提高安全系数。

Description

含能材料球形化设备
技术领域
本实用新型涉及材料整形加工领域,特别涉及一种含能材料球形化设备。
背景技术
复合固体推进剂主要由高分子粘结剂、固化剂、增塑剂以及固体填料(氧化剂、防老剂、内弹道调节剂等),常规推进剂固体填料的含量大于80%,三氨基胍硝酸盐、高氯酸铵以及硝胺为复合固体推进剂用的氧化剂含量也在40%-70%,它们的形貌、粒度及粒度分布对推进剂的能量、力学、储存以及浇注时工艺可操作性等性能影响很大。固体物质的球形化,其生产方法主要有两大类:1)直接生产法,主要包括喷雾干燥、重结晶、气相合成、乳液沉淀法等;2)粒子粉碎法,主要包括锤式磨、管式磨、球式磨、振能磨和流能磨法等([1].张景春.固体推进剂化学及工艺学.北京:国防科技大学出版社,1987.)。
目前针对高氯酸铵的球形化主要是利用重结晶的原理,通过结晶器来控制球形度([2].刘清浩,安文清,何佳远,等.高氯酸铵的球形化结晶工艺和性能表征.火炸药学报,2021,4 4(2):139-146.);针对三氨基胍硝酸盐的球形化研究目前还停留在纳米级([3].赵珊珊,等.机械球磨法制备纳米级TAGN及其表征.火工品,2017,22-25);硝胺类氧化剂主要集中在黑索金([4].赵雪,芮久后,等.重结晶法制备球形RDX.北京理工大学学报,2011,31(1):5-7)、奥克托今([5].徐容,等.球形化HMX制备及性能研究.含能材料,2010,18(5):505-509)和六硝基六氮杂异伍兹烷([6].徐洋,等.喷雾和超声辅助制备超细球形化CL-20.含能材料,2016,24(11):1075-1079)的球形化制备上。这几类含能材料的球形化也主要集中在机械球磨和结晶微乳液等方向,通常制备出的颗粒粒径偏小,颗粒的粒径无法调节,不利于全尺寸粒度级配装药需要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中含能材料的颗粒粒径无法调节的缺陷,提供一种含能材料球形化设备。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
一种含能材料球形化设备,其包括:
容纳腔,所述容纳腔设置有开口,用于放入含能材料与液体的混合物;
循环泵,所述循环泵的输出端与所述容纳腔的入口连通,所述循环泵的输入端与所述容纳腔的出口连通,所述循环泵的流速能够调节。
在本方案中,通过循环泵,能够将容纳腔中的含能材料与液体的混合物在容纳腔与循环泵之间形成循环,从而能够在容纳腔中的入口及出口处形成涡流,使得含能材料能够球形化,通过调节循环泵的流速,进而改变混合物在循环腔内的循环速度,以改变含能材料的颗粒粒径以及球形度。此外,含能材料与液体混合,通过循环泵将其在容纳腔内循环,能够降低含能材料的摩擦感度,提高安全系数。
较佳地,所述容纳腔设置有多个不同高度的入口,所述循环泵的输出端通过管路与至少一个所述入口连接。
在本方案中,含能材料与液体的混合物能够从不同高度进入到容纳腔,能够利用高度落差不同来调节含能材料的球形度。
较佳地,所述容纳腔的底部设置有出口,所述循环泵的输入端与所述出口连接,所述入口在所述容纳腔内的高度高于所述出口。
在本方案中,出口设置于容纳腔的底部,容纳腔底部的含能材料与液体的混合物能够进行循环,循环更为彻底。
较佳地,所述含能材料球形化设备还包括阀门,所述阀门设置于所述出口和/或所述入口处,所述阀门能够开启和关闭所述出口和/或所述入口。
在本方案中,通过设置阀门,能够方便地控制混合物的进出,进而使得混合物进出容纳腔的可控性更高。
较佳地,所述容纳腔的侧壁设置有至少两个不同高度的入口,所述容纳腔的顶部设置有一个入口。
在本方案中,容纳腔的侧壁和顶部均设置有入口,混合物能够根据不同的需要选择不同的入口流入容纳腔中,含能材料的颗粒粒径以及球形度可调控性更好。
较佳地,所述含能材料球形化设备还包括调温装置,所述调温装置设置于所述容纳腔的外壁。
在本方案中,通过设置调温装置可以调节容纳腔内混合物的温度,进而能够调节含能材料在液相中的溶解度来控制其球形度,同时,将调温装置设置在容纳腔的外壁,不会与内部的混合物发生接触,调温装置与内部的混合物不会相互干扰。
较佳地,所述调温装置包括夹套,所述夹套套设于所述容纳腔,并与所述容纳腔的外壁形成用于容纳循环液的循环腔,所述夹套设置有用于所述循环液进出的通孔。
在本方案中,通过夹套与容纳腔的外壁形成循环腔,循环液能够在循环腔中循环,通过控制循环液的温度,能够对容纳腔进行温度控制,采用循环液加热的方式,更为安全可靠。
较佳地,所述含能材料球形化设备还包括盖板,所述盖板设置于所述开口处。
在本方案中,通过盖板能够将容纳腔与外部隔绝,异物不易进入到容纳腔内部。
较佳地,所述含能材料球形化设备还包括框架,所述容纳腔与所述循环泵固定于所述框架的内部,和/或,所述循环泵位于所述容纳腔的下部。
在本方案中,通过将循环泵和容纳腔固定于框架的内部,整体稳定性更高。循环泵位于容纳腔的下部,混合液的循环效率更高。
较佳地,所述含能材料球形化设备还包括变频器,所述变频器与所述循环泵电连接。
在本方案中,通过变频器的频率的调节能够对循环泵的流速进行调节。相比于其他流速调节方式,对于循环泵的流速调节更为便利。
本实用新型的积极进步效果在于:在本实用新型中,通过循环泵,能够将容纳腔中的含能材料与液体的混合物在容纳腔与循环泵之间形成循环,从而能够在容纳腔中的入口及出口处形成涡流,使得含能材料能够球形化,通过调节循环泵的流速,能够控制混合物的循环速度,进而可以控制含能材料的颗粒粒径以及球形度。此外,含能材料与液体混合,能够降低含能材料的摩擦感度,提高安全系数。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的含能材料球形化设备的整体结构示意图;
图2为本实用新型较佳实施例的含能材料球形化设备的侧面结构示意图;
图3为本实用新型较佳实施例的含能材料球形化设备的正面结构示意图;
图4为本实用新型较佳实施例的含能材料球形化设备的俯视结构示意图。
附图标记说明
容纳腔100
入口110
出口120
盖板150
循环泵200
管路300
夹套400
通孔410
变频器500
框架600
阀门700
具体实施方式
下面举个较佳实施例,并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
如图1-图4所示,本实施例提供了一种含能材料球形化设备,其包括容纳腔100,和循环泵200,容纳腔100设置有开口,用于放入含能材料与液体的混合物,循环泵200的输出端与容纳腔100的入口110连通,循环泵200的输入端与容纳腔100的出口120连通,循环泵200的流速能够调节。
通过循环泵200,能够将容纳腔100中的含能材料与液体的混合物在容纳腔100与循环泵200之间形成循环,从而能够在容纳腔100中的入口110及出口120处形成涡流,使得含能材料能够球形化,通过调节循环泵200的流速,进而改变混合物在循环腔内的循环速度,以改变含能材料的颗粒粒径以及球形度。此外,含能材料与液体混合,通过循环泵将其在容纳腔内循环,能够降低含能材料的摩擦感度,提高安全系数。其中,在本实施例中,循环泵200采用磁力循环泵200,其流速为5-150升/分钟,容纳腔100为釜。
具体地,如图1和图2所示,在本实施例中,容纳腔100的侧壁设置有两个不同高度的入口110,容纳腔100的顶部设置有一个入口110。容纳腔100的侧壁和顶部均设置有入口110,混合物能够根据不同的需要选择不同的入口110流入容纳腔100中,进而可以改变高度差,含能材料的颗粒粒径以及球形度可调控性更好。
在其他实施例中,可以根据需要灵活地在容纳腔100上设置多个不同高度的入口110,循环泵200的输出端通过管路300与至少一个入口110连接。含能材料与液体的混合物能够从不同高度进入到容纳腔100,能够利用高度落差不同来调节含能材料的球形度,其中,管路300采用PVC钢丝软管。管路300在附图中仅部分示出。
根据溶解一沉淀平衡原理,含能材料的晶体的突出部分,如棱角部分,优先被不饱和度小的溶液(浓度略低于平衡溶解度)所侵蚀、磨损;另外,在机械搅拌作用下,液体对固体的冲刷或固体颗粒之间的碰撞、摩擦也将钝化棱角使之圆滑,结果均可使其球形化并且改变其颗粒粒径。
其中,通过改变高度差和流速对含能材料的颗粒粒径及球形度的调节,都是通过液体对固体的冲刷或固体颗粒之间的碰撞、摩擦实现的。
具体地,含能材料的球形度与高度差及流速成正比关系,含能材料的粒径与高度差和流速成反比关系。在本实施例中,容纳腔100的底部设置有出口120,循环泵200的输入端与出口120连接,入口110的高度高于出口120。出口120设置于容纳腔100的底部,容纳腔100底部的含能材料与液体的混合物能够进行循环,循环更为彻底。
在其他实施例中,当容纳腔100中的混合物高于容纳腔100的出口120和入口110时,入口110的高度也可以低于或者等于出口120的高度。
在本实施例中,含能材料球形化设备还包括阀门700,阀门700设置于出口120和入口110处,阀门700能够开启和关闭出口和入口,其中阀门700采用球形阀。通过设置阀门700,混合物进出容纳腔100的可控性更高。
在其他实施例中,也可以将阀门700仅设置于出口120处,或者,将阀门700仅设置于入口110处。
在本实施例中,含能材料球形化设备还包括调温装置,调温装置设置于容纳腔100的外壁。通过设置调温装置可以调节容纳腔100内混合物的温度,进而能够调节含能材料在液相中的溶解度来控制其球形度,不会与内部的混合物发生接触,调温装置与内部的混合物不会相互干扰。
在本实施例中,调温装置包括夹套400,夹套400套设于容纳腔100,并与容纳腔100的外壁形成用于容纳循环液的循环腔,夹套400设置有用于循环液进出的通孔410。通过夹套400与容纳腔100的外壁形成循环腔,循环液能够在循环腔中循环,通过控制循环液的温度,能够对容纳腔100进行温度控制,采用循环液加热的方式,更为安全可靠。循环液的温度控制在-20℃~100℃。
在其他实施例中,调温装置也可以在容纳腔100的外壁设置加热丝等结构进行加热。
在其他实施例中,调温装置也可以在容纳腔100的外壁设置制冷装置进行制冷。
在本实施例中,含能材料球形化设备还包括盖板150,盖板150设置于开口处。通过盖板150能够将容纳腔100与外部隔绝,异物不易进入到容纳腔100内部。
在本实施例中,含能材料球形化设备还包括框架600,容纳腔100与循环泵200固定于框架600的内部,通过将循环泵200和容纳腔100固定于框架600的内部,整体稳定性更高。
具体地,循环泵200位于容纳腔100的下部。循环泵200位于容纳腔100的下部,混合液的循环效率更高。
在本实施例中,含能材料球形化设备还包括变频器500,变频器500与循环泵200电连接。通过变频器500的频率的调节能够对循环泵200的流速进行调节,循环泵200的流速调节更为便利。其中,变频器500的可调频率为0~50Hz。变频器500通过快接螺栓固定在金属框架600上。
当然,在其他实施例中,也可以不设置变频器500,采用自身具有调速功能的循环泵200。
采用本实施例提供的含能材料球形化设备可以制备三氨基胍硝酸盐、高氯酸铵以及硝胺等的球形化颗粒。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种含能材料球形化设备,其特征在于,其包括:
容纳腔,所述容纳腔设置有开口,用于放入含能材料与液体的混合物;
循环泵,所述循环泵的输出端与所述容纳腔的入口连通,所述循环泵的输入端与所述容纳腔的出口连通,所述循环泵的流速能够调节;
调温装置,所述调温装置设置于所述容纳腔的外壁。
2.如权利要求1所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述容纳腔设置有多个不同高度的入口,所述循环泵的输出端通过管路与至少一个所述入口连接。
3.如权利要求2所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述容纳腔的底部设置有出口,所述循环泵的输入端与所述出口连接,所述入口在所述容纳腔内的高度高于所述出口。
4.如权利要求3所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述含能材料球形化设备还包括阀门,所述阀门设置于所述出口和/或所述入口处,所述阀门能够开启和关闭所述出口和/或所述入口。
5.如权利要求2所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述容纳腔的侧壁设置有至少两个不同高度的入口,所述容纳腔的顶部设置有一个入口。
6.如权利要求1所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述调温装置包括夹套,所述夹套套设于所述容纳腔,并与所述容纳腔的外壁形成用于容纳循环液的循环腔,所述夹套设置有用于所述循环液进出的通孔。
7.如权利要求1所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述含能材料球形化设备还包括盖板,所述盖板设置于所述开口处。
8.如权利要求1所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述含能材料球形化设备还包括框架,所述容纳腔与所述循环泵固定于所述框架的内部,和/或,所述循环泵位于所述容纳腔的下部。
9.如权利要求1-8任意一项所述的含能材料球形化设备,其特征在于,所述含能材料球形化设备还包括变频器,所述变频器与所述循环泵电连接。
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