一种用于倒空弹药装药的空化喷头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于倒空弹药装药的空化喷头，属于废旧弹药回收再利用领域。包括射流进水道和多个射流出水道，每个射流出水道内设有一个两级扩张式空化喷嘴；所述两级扩张式空化喷嘴的内腔结构依次包括锥形收缩段、矩形喉部收缩段、一级矩形扩张段和二级锥形扩张段四个分区，一级矩形扩张段的直径大于矩形喉部收缩段的直径。当喷管中的射流经过空化喷头时，在其内部产生空化泡，空化泡随射流喷出作用于装药，达到对弹药装药的倒空破碎目的。本发明专利技术能够在10‑20min内快速倒空76‑155mm中大口径弹药装药，并且整个倒空过程装药处于水环境中，倒药安全性高，解决了现有压装或浇铸式非梯基弹药装药无法高效、安全倒空的难题。

A kind of cavitation nozzle used to empty ammunition

【技术实现步骤摘要】
一种用于倒空弹药装药的空化喷头
本专利技术属于废旧弹药回收再利用领域，具体涉及一种用于倒空弹药装药的空化喷头。
技术介绍
弹药倒空主要采用加热熔融法，专用于倒空梯基弹药装药，而浇铸式及分步压装式等非梯基新工艺弹药装药无法利用现有加热熔融法进行倒空，以往只能采用野外烧爆的粗放式方式进行销毁，造成严重的环境污染和能源浪费，不符合国际倡导的“3R”绿色处理理念。目前随着弹药陆续进入批量报废期，大量的非梯基弹药面临倒空处理难题，水射流技术应用于弹药倒空是近年来国内才开始关注和研究的课题，可实现浇铸式及分步压装式等非梯基新工艺弹药装药，但研究重点多集中于高压水射流对弹药装药的倒空，高压水射流倒空主要有两大问题：一是倒出过程中会产生大量泡沫难以处理；二是由于水压过高，喷嘴及一些密封件需要频繁更换，大大提高了前期投入和后期维修成本。此外，有报道显示高压水射流倒药对一些敏感度稍高的装药不适用，易引起装药爆炸，带来安全隐患。可以看出，高压水射流倒空装药弹体技术在我国虽然已有应用,但目前还未制定统一的相关标准和规范,无法确保废弃弹药使用高压水射流进行处理的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于倒空弹药装药的空化喷头，解决了现有压装或浇铸式非梯基弹药装药无法高效、安全倒空的难题，缩短了倒空时间。本专利技术的技术方案为：一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，包括射流进水道和多个射流出水道，每个射流出水道内设有一个两级扩张式空化喷嘴；所述两级扩张式空化喷嘴的内腔结构依次包括锥形收缩段、矩形喉部收缩段、一级矩形扩张段和二级锥形扩张段四个分区，一级矩形扩张段的直径大于矩形喉部收缩段的直径。有益效果：本专利技术采用空化水射流进行弹药装药倒空，尤其是高能炸药倒空的研究还未见报道，相比高压水射流几十至上百兆帕的射流压力，空化水射流的优势在于所需的射流压力较低，极大地降低了倒药过程的安全风险；1、空化喷头两级扩张式空化喷嘴产生的空化汽含率比常规喷嘴的空化汽含率高60-70％，有利于提高装药剥蚀倒空效率和效果，能够在10-20min内快速倒空76-155mm中大口径弹药装药；2、5个两级扩张式空化喷嘴的轴线与喷头轴线的夹角不等设计结构，可使射流在倒空弹药装药过程中覆盖面积大，提高倒空速率，缩短倒空时间；3、空化喷头采用的射流的压力为25-35MPa，射流压力小于高压水射流压力，有利于降低能耗和设备损耗；4、空化喷头倒空弹药装药过程处于水环境中，不会因静电和局部热点发生燃爆，倒药安全性高，可解决现有压装或浇铸式非梯基弹药装药安全倒空的难题；5、空化喷头倒出装药药块颗粒大小平均1-2cm，最大粒径不超过4cm，倒出药颗粒小，有利于后续装药的回收再利用。附图说明图1为本专利技术空化喷头用于倒空弹药装药的示意图。图2为本专利技术图1中A处空化喷头细节图。图3为本专利技术图2中B处两级扩张式空化喷嘴内腔细节图。图4为本专利技术两级扩张式空化喷嘴内部空化场分布情况。图5为本专利技术空化喷嘴喷出水射流对装药的倒空破碎机理。1空化喷头，2喷管，3夹具，4装药，5空化水射流，6弹体，7射流进水道，8两级扩张式空化喷嘴，9喷头管体，10夹角，11喷嘴端面，12锥形收缩段，13矩形喉部收缩段，14一级矩形扩张段，15二级锥形扩张段；8-1、8-2、8-3、8-4、8-5为5个两级扩张式空化喷嘴，ai(i＝1、2、3、4、5)为5个两级扩张式空化喷嘴与喷头轴线对应的夹角，即a1为两级扩张式空化喷嘴8-1与喷头轴线对应的夹角，a2为两级扩张式空化喷嘴8-2与喷头轴线对应的夹角，a3为两级扩张式空化喷嘴8-3与喷头轴线对应的夹角，a4为两级扩张式空化喷嘴8-4与喷头轴线对应的夹角，a5为两级扩张式空化喷嘴8-5与喷头轴线对应的夹角。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术提供一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，包括射流进水道7、多个射流出水道、喷头管体9。，射流出水道内设有两级扩张式空化喷嘴(8)，该结构上游设有射流进入的喷管2，下游设有紧固弹药弹体的夹具3，空化喷头1安装放置于射流喷管2出水端口，且与弹药装药4表面留有间距(即靶距)，当喷管2中的射流经过空化喷头1时，会在其内部产生空化泡，空化泡随射流喷出流动到达装药4表面时，因受力失衡产生的冲击力作用于装药4，达到对弹药装药4的剥蚀倒空目的。空化喷头用于倒空弹药装药的具体过程为：将待倒空弹药安置于夹具处，夹具尾部由电机驱动，可绕弹体轴心旋转；射流水经加压后经由喷管和空化喷头进入弹体内，开始倒药；倒药过程中喷管和空化喷头缓慢步进前移，弹体匀速自旋转，并始终浸在水中，以保证安全；剥离的药块随射流水流出弹体，从而实现装药倒空。由于空化水射流倒空弹药的主要功能部件是空化喷头，空化喷头的关键在于设计合理的喷嘴内腔来提高空化泡含量，进而加强空化作用，以提高空化倒药效率和效果。现有的空化喷嘴内腔多是基本的三段式结构，包括入口收缩段、喉部收缩段和出口扩张段三个分区，这种结构只有一个扩张段，并且空化泡主要发生在此处。为提高扩张段的空化泡含量，学者们多是从三段式空化喷嘴的尺寸、喷嘴个数或射流压力等几个方面进行优化设计研究：一是调节三个分区的尺寸大小；二是增加喷嘴个数；三是增加射流压力，这三种途径虽然可以增加空化泡含量，但是增加的幅度不大，并且用于弹药倒空还存在一些弊端，如由于弹药口径和内腔体积有限，若增加喷嘴个数，相应的喷头尺寸和体积增大，影响喷头在弹药内腔的移动和破碎装药的流出，又如增加射流压力，势必会带来和高压水射流同样的安全问题。因此本专利技术的喷头还具有如下技术特征：所述空化喷头为多孔喷头1，设有5个两级扩张式空化喷嘴8。喷嘴个数过少，不能干净倒空弹药装药；喷嘴个数过多，相应的喷嘴体积会增加，由于弹药内腔空间有限，喷嘴体积大会影响自身在弹体内部的移动，同时不利于剥离药块随射流水流出弹体。所述5个两级扩张式空化喷嘴的轴线与喷头轴线的夹角10不等，夹角ai为0-90度。在此范围内根据倒空弹药的口径调节5个喷嘴与喷头轴线的夹角10，可使射流作用区域覆盖76-155mm口径弹药装药面。所述两级扩张式空化喷嘴8的内腔结构包括锥形收缩段12、矩形喉部收缩段13、一级矩形扩张段14和二级锥形扩张段15四个分区。一级矩形扩张段(14)的直径大于矩形喉部收缩段(13)和的二级锥形扩张段15入口端的直径。所述一级矩形扩张段14和二级锥形扩张段15是空化泡产生部位。通过模拟计算发现，两级扩张式空化喷嘴产生的空化汽含率(空化泡在射流中的体积占比)，比常规喷嘴(结构包括锥形收缩段、矩形喉部收缩段和锥形扩张段三个分区，无矩形扩张段)产生的空化汽含率高60-70％。所述两级扩张式空化喷嘴8为外螺纹连接型式，置于内螺纹空化喷头1体内。所述空化喷头1和喷管2为螺纹连接。所述倒空弹药的口径为76-155mm。所述射流的压力为25-35MPa。根据空化水射流作用理论，空化剥蚀倒空效果和射流压力有关。通过模拟计算发现，不同射流压力下，装药表面最大空化汽含率如表1所示。射流压力为25MPa和35MPa时装药表面最大空化汽含率射流压力明显大于15MPa和45MPa时的装药表面最大空化汽含率，因此，射流压力范围选择2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，包括射流进水道(7)和多个射流出水道，每个射流出水道内设有一个两级扩张式空化喷嘴(8)；所述两级扩张式空化喷嘴(8)的内腔结构依次包括锥形收缩段(12)、矩形喉部收缩段(13)、一级矩形扩张段(14)和二级锥形扩张段(15)四个分区，一级矩形扩张段(14)的直径大于矩形喉部收缩段(13)的直径。

【技术特征摘要】
1.一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，包括射流进水道(7)和多个射流出水道，每个射流出水道内设有一个两级扩张式空化喷嘴(8)；所述两级扩张式空化喷嘴(8)的内腔结构依次包括锥形收缩段(12)、矩形喉部收缩段(13)、一级矩形扩张段(14)和二级锥形扩张段(15)四个分区，一级矩形扩张段(14)的直径大于矩形喉部收缩段(13)的直径。2.根据权利要求1所述的一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，空化喷头安装放置于射流喷管(2)出水端口，且与弹药装药(4)表面留有间距，当喷管(2)中的射流经过射流进水道(7)，在两级扩张式空化喷嘴(8)产生空化泡，空化泡随射流喷出流动到达装药(4)表面，对弹药装药(4)倒空破碎。3.根据权利要求1所述的一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，所述两级扩张式空化喷嘴的轴线与空化喷头轴线的夹角(10)不等，夹角为0-90度。4.根据权利要求1所述的一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，所述空化喷头(1)设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张幺玄，廉鹏，康超，李萌，陈松，罗志龙，范鑫辰，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61