一种粉末颗粒气力加注方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种粉末颗粒气力加注系统，包括储料箱、气瓶和粉箱，储料箱为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞，将储料箱内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔和驱动腔，所述流化腔的前端开设有粉末出口，粉末出口与粉箱管路连接；流化腔的前端锥体和驱动腔的后端均与气瓶管路连接；气瓶内的气体用于充入驱动腔和流化腔内，进入驱动腔内的气体驱动活塞推动流化腔内的粉末颗粒朝向前方运动，同时，进入流化腔内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱中。实现了向燃料粉箱内的安全供粉，粉箱加注装填率高达97％。

A Pneumatic Filling Method and System for Powder Particles

The invention discloses a powder particle Pneumatic Filling system, which comprises a storage tank, a gas cylinder and a powder box. The storage tank is a cylinder with a conical front end and a piston in the coaxial sleeve. The inner axis of the storage tank is divided into two independently arranged fluidization chambers and driving chambers. The front end of the fluidization chamber is provided with a powder outlet, and the powder outlet is connected with the powder box pipeline. The front cone of the fluidization chamber and the back end of the driving chamber are connected with the cylinder pipeline; the gas in the cylinder is used to fill the driving chamber and the fluidization chamber, and the gas in the driving chamber drives the piston to drive the powder particles in the fluidization chamber to move forward. At the same time, the gas entering the fluidization chamber fluidizes the powder particles in the gas, forming gas-solid two-phase flow, which flows into the powder through the powder outlet. In the box. The safe powder feeding to the fuel powder box is realized, and the filling rate of the powder box is as high as 97%.

【技术实现步骤摘要】
一种粉末颗粒气力加注方法与系统
本专利技术属于粉末发动机
，具体涉及一种粉末颗粒气力加注方法与系统。
技术介绍
粉末发动机是一种以微小粉末颗粒为燃料的新型发动机，具备多次启动和推力调节的功能。粉末燃料加注是粉末火箭发动机实验组织过程中的重要环节，其目的是将地面贮存的粉末燃料按需求输送至粉末发动机贮箱中。与液体相比，粉末燃料的流动性差，输送困难，加注过程更加复杂，同时粉末燃料粒径微小，属于易燃易爆品，对加注安全性要求很高。在工业领域，粉末颗粒加料方式一般可分为重力式加注，机械式加注和气力式加注等。重力式加注一般是利用料斗并依靠粉末颗粒自身重力，将其加注到容器中。重力式加注方法简单，但当粉末颗粒粒径较小时，会由于其流动性较差而导致该加注方式加料过程不连续甚至加注失败，并且该加注方式一般在开放环境下进行，所以粉末易弥散到环境中。机械式加注一般是利用旋转式部件来输送粉末，如螺旋杆、叶轮等，该方式可以通过调节旋转部件速度来改变加注速度，但旋转部件会对粉末颗粒造成较为剧烈的挤压与碰撞，对粉末颗粒物性造成影响。气力加注方式又可分为吸气式和压送式，吸气式的工作原理是将容器内部抽至一定真空度，然后粉末颗粒在内外压差作用下被加注到容器中，该方式加注简单，但效率较低，对加注系统密封性要求高；压送式是采用高压气体对粉末颗粒进行流化并加注至容器中，该方式加注效率高，但工业上该方式通常是采用回转加料机将粉末颗粒输送至气流中，因此同样存在机械部件与粉末颗粒的挤压碰撞，并且该方式通常还需要额外安装一台或多台旋风分离器来实现气固两相分离，所以现有的压送式加注设备庞大，不适合在实验室条件下使用。粉末燃料属于易燃易爆品，因此在加注过程中不能与加注装置的运动部件发生剧烈碰撞，同时由于粉末燃料粒径较小，容易跟随气流逸出粉箱，不仅会造成粉末燃料浪费，降低装填效率，还会产生环境污染，当环境中的粉末燃料浓度较高时，还可能会出现粉尘爆炸的问题。因此，现有的粉末颗粒加注方式不能满足粉末发动机高效、高安全性加注的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种粉末颗粒气力加注方法与系统，实现了向燃料粉箱内的安全供粉，粉箱加注装填率高达97％。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种粉末颗粒气力加注系统，包括储料箱、气瓶和粉箱，所述储料箱为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞，将所述储料箱内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔和驱动腔，所述流化腔的前端开设有粉末出口，所述粉末出口与粉箱管路连接；所述流化腔的前端锥体和驱动腔的后端均与气瓶管路连接；气瓶内的气体用于充入驱动腔和流化腔内，进入驱动腔内的气体驱动活塞推动流化腔内的粉末颗粒朝向前方运动，同时，进入流化腔内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱中。进一步地，该气瓶和驱动腔间的管路上依次设置有驱动气路电磁阀(2)和驱动气路可调节流阀；所述气瓶和流化腔间的管路上依次设置有流化气路电磁阀和流化气路可调节流阀，各可调节流阀用于调节各管路的气体流量；所述气瓶的出口设置有气体减压阀。进一步地，该粉箱竖直设置，其上部侧壁与所述流化腔的粉末出口管路连通；所述粉箱的上部为锥体状，在锥体前端开设有泄气口，在所述粉箱内且靠近所述泄气口处覆盖有筛网。进一步地，该粉箱放置于水平放置的天平上。本专利技术还公开了上述的一种粉末颗粒气力加注系统的加注方法，气瓶内的气体充入驱动腔和流化腔内，进入驱动腔内的气体驱动活塞推动流化腔内的粉末颗粒朝向前方运动；同时，进入流化腔内气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，流入粉箱中；且在加注过程中通过流化气路可调节流阀和驱动气路可调节流阀调节气体的流量，来调节粉末颗粒的加注速度；气固两相气流中的气体经由泄气口流出粉箱，粉末颗粒在重力的作用下沉淀在粉箱底部，即完成了粉末颗粒的加注。进一步地，采用两步法加注，具体包括如下：第一步：大流量加注：通过流化气路可调节流阀和驱动气路可调节流阀调节气体为大流量，气体携带粉末颗粒快速流入粉箱中；第二步：减速加注：通过流化气路可调节流阀和驱动气路可调节流阀减小气体流量，小流量的气体携带粉末颗粒慢速流入粉箱中。本专利技术一种粉末颗粒气力加注方法与系统具有如下优点：1.实现了向粉末燃料储箱的安全供粉，粉末加注效率达到了97％。2.既避免了粉末颗粒的浪费，又保证了工作环境的清洁。附图说明图1是本专利技术中的粉末燃料加热加注的结构示意图。图2是实施例中的粉末加注质量变化曲线图。其中：1.气体减压阀，2.驱动气路电磁阀，3.位移传感器，4.驱动腔压强传感器，5.储料箱，6.粉末颗粒，7.流化腔压强传感器，8.测控系统，9.粉箱压强传感器，10.泄气口，11.筛网，12.粉箱，13.电子天平，14.球阀，15.流化腔，16.流化气路可调节流阀，17.流化气路电磁阀，18.活塞，19.驱动腔，20.驱动气路可调节流阀，21.气瓶。具体实施方式本专利技术一种粉末颗粒气力加注系统，如图1所示，包括储料箱5、气瓶21和粉箱12，储料箱5为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞18，将储料箱5内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔15和驱动腔19，流化腔15的前端开设有粉末出口，粉末出口与粉箱12管路连接，粉末出口处设置有球阀14；流化腔15的前端锥体和驱动腔19的后端均与气瓶21管路连接；气瓶21内的气体用于充入驱动腔19和流化腔15内，进入驱动腔19内的气体驱动活塞18推动流化腔15内的粉末颗粒6朝向前方运动，同时，进入流化腔15内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱12中。该气瓶21和驱动腔19间的管路上依次设置有驱动气路电磁阀2和驱动气路可调节流阀20；气瓶21和流化腔15间的管路上依次设置有流化气路电磁阀17和流化气路可调节流阀16，各可调节流阀用于调节各管路的气体流量；气瓶21的出口设置有气体减压阀1。粉箱12竖直设置，其上部侧壁与流化腔15的粉末出口管路连通；粉箱12的上部为锥体状，在锥体前端开设有泄气口10，在粉箱12内且靠近泄气口10处覆盖有筛网11。粉箱12放置于水平放置的天平13上。本专利技术还公开了上述的一种粉末颗粒气力加注系统的加注方法，气瓶21内的气体充入驱动腔19和流化腔15内，进入驱动腔19内的气体驱动活塞18推动流化腔15内的粉末颗粒朝向前方运动；同时，进入流化腔15内气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，流入粉箱12中；且在加注过程中通过流化气路可调节流阀16和驱动气路可调节流阀20调节气体的流量，来调节粉末颗粒的加注速度；气固两相气流中的气体经由泄气口10流出粉箱12，粉末颗粒在重力的作用下沉淀在粉箱12底部，即完成了粉末颗粒的加注。采用两步法加注，具体包括如下：第一步：大流量加注：通过流化气路可调节流阀16和驱动气路可调节流阀20调节气体为大流量，气体携带粉末颗粒快速流入粉箱中；第二步：减速加注：通过流化气路可调节流阀16和驱动气路可调节流阀20减小气体流量，小流量的气体携带粉末颗粒慢速流入粉箱中。在活塞18上连接有位移传感器3，在储料箱5上，且对应驱动腔19和流化腔15处对应设置有驱动腔压强传感器4和流化腔压强传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末颗粒气力加注系统，其特征在于，包括储料箱(5)、气瓶(21)和粉箱(12)，所述储料箱(5)为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞(18)，将所述储料箱(5)内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔(15)和驱动腔(19)，所述流化腔(15)的前端开设有粉末出口，所述粉末出口与粉箱(12)管路连接；所述流化腔(15)的前端锥体和驱动腔(19)的后端均与气瓶(21)管路连接；所述气瓶(21)内的气体用于充入驱动腔(19)和流化腔(15)内，进入驱动腔(19)内的气体驱动活塞(18)推动流化腔(15)内的粉末颗粒朝向前方运动，同时，进入流化腔(15)内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱(12)中。

【技术特征摘要】
1.一种粉末颗粒气力加注系统，其特征在于，包括储料箱(5)、气瓶(21)和粉箱(12)，所述储料箱(5)为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞(18)，将所述储料箱(5)内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔(15)和驱动腔(19)，所述流化腔(15)的前端开设有粉末出口，所述粉末出口与粉箱(12)管路连接；所述流化腔(15)的前端锥体和驱动腔(19)的后端均与气瓶(21)管路连接；所述气瓶(21)内的气体用于充入驱动腔(19)和流化腔(15)内，进入驱动腔(19)内的气体驱动活塞(18)推动流化腔(15)内的粉末颗粒朝向前方运动，同时，进入流化腔(15)内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱(12)中。2.根据权利要求1所述的一种粉末颗粒气力加注系统，其特征在于，所述气瓶(21)和驱动腔(19)间的管路上依次设置有驱动气路电磁阀(2)和驱动气路可调节流阀(20)；所述气瓶(21)和流化腔(15)间的管路上依次设置有流化气路电磁阀(17)和流化气路可调节流阀(16)，各可调节流阀用于调节各管路的气体流量；所述气瓶(21)的出口设置有气体减压阀(1)。3.根据权利要求1或2所述的一种粉末颗粒气力加注系统，其特征在于，所述粉箱(12)竖直设置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建刚，胡春波，朱小飞，武冠杰，胡加明，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61