一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统技术方案

本发明专利技术涉及复合固体推进剂制造领域，公开了一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统，通过确定氧化剂和金属燃料铺层的层厚比，堆积第一次粉末，并在第一层粉末上堆积第二次粉末，第一次粉末和第二层粉末之间间隙混合，在低感度以及无机械搅拌的方式下实现了固体填料粉末在微尺度空间的均匀混合；小组分的固体填料粉末以及助剂混合，并根据占比加入到粘合剂内进行预混，小组分固体填料粉末的混合均匀度高，通过将小组分固体填料粉末与粘合剂先混合后喷洒的方式实现其混合均匀；通过连续混合，通过持续提供固体填料粉末实现连续混合，解决传统的复合固体推进剂混合工艺混合容量有限的问题。有限的问题。有限的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统


[0001]本专利技术涉及复合固体推进剂制造领域，具体为一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统。

技术介绍

[0002]称量、混合、浇注、固化、脱模、整形是主流的复合固体推进剂药柱制备流程，因复合固体推进剂是由氧化剂、金属燃料和粘合剂等多个组分组成的均质、多相混合物，混合工艺是将氧化剂、金属燃料等固体填料均匀分散在粘合剂中，从而获得均质的复合固体推进剂药浆，浇注工艺是将均质的复合固体推进剂药浆浇入模具内，经过固化工艺形成性能均匀的整体，因此，决定固体填料在粘合剂中分布状态的混合工艺是制备性能均匀的推进剂药柱的基础。随着固体火箭发动机性能需求的不断提高，传统的混合工艺存在以下局限性：(1)混合装备的装载容量有限：超远程、高性能固体火箭发动机所使用的大尺寸复合固体推进剂药柱所需的药浆质量已远超出现有混合装备的承载容量，传统的混合装备在制造大尺寸复合固体推进剂药柱存在较大的难度；(2)混合过程存在较大的危险性：传统的混合工艺是通过机械搅拌等外力作用实现高固相含量的固体填料粉末均匀分散，会成为引发氧化剂和金属燃料发生化学反应的刺激源从而存有燃烧或爆炸的隐患。(3)混合效果难以保证：传统的混合装备在搅拌时无法直接观察、控制和判断固体填料每种组元的粉末分布情况和状态。固体填料含有多组元，每种组元的粉末含量不相同，氧化剂、金属燃料粉末含量占比较大，而黑索金、奥克托今等组元含量因占比较小，故在混合过程中实现均匀分散存在相当高的难度；固体填料粉末的粒度分布较广，其中小粒径的粉末会因团聚产生粉末簇，直接导致混合不均匀；混合不均匀的复合固体推进剂药浆所浇注的药柱会降低推进剂能量管理能力和燃烧性能稳定性。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种复合固体推进剂的混合方法及混合系统，以解决传统的复合固体推进剂混合工艺存在混合容量有限、混合过程不安全和小组分固体填料粉末混合不均匀的技术问题。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种复合固体推进剂的连续混合方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，确定氧化剂和金属燃料铺层的层厚比，堆积第一层氧化剂粉末或金属燃料粉，然后在所堆积的一层氧化剂粉末或金属燃料粉上堆积第二层金属燃料粉或氧化剂粉末，第一次粉末和第二层粉末之间间隙混合，形成混合的微尺度粉末层；
[0007]步骤2，将小组分的固体填料粉末以及助剂混合，并根据占比加入到粘合剂内进行预混；
[0008]步骤3，将预混后的粘合剂喷洒到混合的微尺度粉末层上使其粉末颗粒粘结为整体得到复合固体推进剂；
[0009]步骤4，重复执行步骤1
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步骤3，将所得到复合固体推进剂依次运输进行浇铸，完成复合固体推进剂的连续混合工作。
[0010]优选的，步骤1中，氧化剂粉末与金属燃料粉末每一层的堆积厚度比值根据固体火箭发动机工作过程中所需的燃烧速度和比冲确定。
[0011]优选的，步骤1中，第一层粉末和第二层粉末的厚度范围为50μm
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1mm。
[0012]优选的，步骤2中，小组分的固体填料粉末以及助剂混合，其中混合质量比例为5～20：1。
[0013]优选的，步骤2中，小组分的固体填料粉末包括但不限于黑索金RDX以及奥克托金HMX；助剂包括但不限于固化剂、增塑剂以及燃烧性能调节剂。
[0014]优选的，步骤2中，预混后的粘合剂向混合的微尺度粉末层的喷洒方式包括整体往复填充喷洒或区块分配填充喷洒。
[0015]一种复合固体推进剂的连续混合系统，用于实现上述所述的复合固体推进剂的连续混合方法，包括若干隔间、并联输送装置、浇铸室和浇铸模具；若干隔间通过并联输送装置连接，其中每个隔间内设有连续混合装置，连续混合装置的输出端连接真空输送装置的输入端，真空输送装置的输出端连接并联输送装置的输入端，并联输送装置的输出端经浇铸室对准浇铸模具。
[0016]优选的，并联输送装置的输出端上设有输送泵。
[0017]优选的，连续混合装置包括粘合剂储料仓、金属燃料储料仓、复合固体推进剂混合仓、氧化剂储料仓、金属粉末送粉装置、小组分储料仓、粘合剂喷洒装置和刮平装置；粘合剂储料仓的输出端连接粘合剂喷洒装置，金属燃料储料仓的输出端连接金属粉末送粉装置；粘合剂喷洒装置、金属粉末送粉装置和氧化剂储料仓的输出端对准复合固体推进剂混合仓，所述真空输送装置与复合固体推进剂混合仓连接，所述粘合剂喷洒装置上设有小组分储料仓，小组分储料仓的输出端上设有超声振动装置。
[0018]进一步的，连续混合装置还包括横梁，金属粉末送粉装置和粘合剂喷洒装置装配在横梁上，复合固体推进剂混合仓设置在横梁的下方，且金属粉末送粉装置和粘合剂喷洒装置的输出端对准复合固体推进剂混合仓。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提供了一种复合固体推进剂的混合方法，通过确定氧化剂和金属燃料铺层的层厚比，堆积第一次粉末，并在第一层粉末上堆积第二次粉末，第一次粉末和第二层粉末之间间隙混合，在低感度以及无机械搅拌的方式下实现了固体填料粉末在微尺度空间的均匀混合；小组分的固体填料粉末以及助剂混合，并根据占比加入到粘合剂内进行预混，小组分固体填料粉末的混合均匀度高，通过将小组分固体填料粉末与粘合剂先混合后喷洒的方式实现其混合均匀；通过连续混合，通过持续提供固体填料粉末实现连续混合，解决传统的复合固体推进剂混合工艺混合容量有限的问题。
[0021]进一步的，预混后的粘合剂向混合的微尺度粉末层的喷洒方式包括整体往复填充喷洒或区块分配填充喷洒，采用区块分配填充喷洒可以有效的将小组分固体填料与粘合剂预混后，分隔喷洒在每个区块中，使得每个区块能够得到小组分固体填料与粘合剂的喷洒。
[0022]一种复合固体推进剂的连续混合系统，通过分布式混合，设置多个连续混合装置分布于不同隔间中同时进行混合操作，并将它们并联后一起输出，解决传统的复合固体推
进剂混合工艺混合过程中单一空间内药量大，安全性较低以及混合容量有限的问题，同时保证连续混合设备之间发生故障或危险时互不干涉，提升混合安全性，又能通过多个设备并联的方式，实现大流量固体推进剂药浆的制备。
附图说明
[0023]图1为本专利技术中复合固体推进剂的连续混合方法的流程图；
[0024]图2为本专利技术中复合固体推进剂的连续混合系统结构图；
[0025]图3为本专利技术中送粉
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铺粉式复合固体推进剂连续混合装置的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术中上送粉式复合固体推进剂连续混合装置的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术中铺粉式复合固体推进剂连续混合装置的结构示意图；
[0028]图6为图5的俯视图；
[0029]图7为本专利技术中区块分配填充示意图。
[0030]图中：1
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隔间；2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合固体推进剂的连续混合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，确定氧化剂和金属燃料铺层的层厚比，堆积第一层氧化剂粉末或金属燃料粉，然后在所堆积的一层氧化剂粉末或金属燃料粉上堆积第二层金属燃料粉或氧化剂粉末，第一次粉末和第二层粉末之间间隙混合，形成混合的微尺度粉末层；步骤2，将小组分的固体填料粉末以及助剂混合，并根据占比加入到粘合剂内进行预混；步骤3，将预混后的粘合剂喷洒到混合的微尺度粉末层上使其粉末颗粒粘结为整体得到复合固体推进剂；步骤4，重复执行步骤1
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步骤3，将所得到复合固体推进剂依次运输进行浇铸，完成复合固体推进剂的连续混合工作。2.根据权利要求1所述的一种复合固体推进剂的连续混合方法，其特征在于，步骤1中，氧化剂粉末与金属燃料粉末每一层的堆积厚度比值根据固体火箭发动机工作过程中所需的燃烧速度和比冲确定。3.根据权利要求1所述的一种复合固体推进剂的连续混合方法，其特征在于，步骤1中，第一层粉末和第二层粉末的厚度范围为50μm
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1mm。4.根据权利要求1所述的一种复合固体推进剂的连续混合方法，其特征在于，步骤2中，小组分的固体填料粉末以及助剂混合，其中混合质量比例为5～20：1。5.根据权利要求1所述的一种复合固体推进剂的连续混合方法，其特征在于，步骤2中，小组分的固体填料粉末包括但不限于黑索金RDX以及奥克托金HMX；助剂包括但不限于固化剂、增塑剂以及燃烧性能调节剂。6.根据权利要求1所述的一种复合固体推进剂的连续混合方法，其特征在于，步骤2中，预混后的粘合剂向混合的微尺度粉末层的喷洒方式包括整体往复填充喷洒或区块分配填充喷洒。7.一种复合固体推进剂的连续混合系统，用于实现权利要求1
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6任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗恺，冉阳，徐朝启，李涤尘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：