连续挤出含能材料的装填方法及系统与制作流程

图片简介:

本技术介绍了一种连续挤出含能材料的装填系统，包括双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置、产品自动装药装置以及控制装置；双曲轴转子挤出机用于输送、混合、挤出各加料口的多种物料，并控制转子的转速以及温度和真空度；自动加料装置用于将待挤出装药的物料按照预设加料速率和加料精度连续装入双曲轴转子挤出机；药浆输送监控装置用于输送双曲轴转子挤出机挤出的物料；产品自动装药装置用于将药浆自动装入产品壳体组件；控制装置用于控制双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置以及产品自动装药装置的动作。本技术能够解决现有技术中装药过程复杂、间歇批次生产、自动化程度低和生产效率低的问题。

技术要求

1.一种连续挤出含能材料的装填系统，其特征在于，包括双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置、产品自动装药装置以及控制装

置；

所述双曲轴转子挤出机用于输送、混合、挤出各加料口的多种物料，并控制转子的转速以及所述物料输送、混合、挤出过程的温度和真空度；所述自动加料装置用于将待挤出装药的物料按照预设加料速率和加料精度连续装入双曲轴转子挤出机；所述药浆输送监控装置用于输送双曲轴转子挤出机挤出的物料，并监控输送管道内药浆的流量；产品自动装药装置用于将药浆自动装入产品壳体组件；

所述控制装置分别与双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置以及产品自动装药装置信号连接，用于控制双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置以及产品自动装药装置的动作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，双曲轴转子挤出机包括挤出机机架、第一防爆电机、联轴器、动态扭矩传感器、减速箱、转子、定

子、排气座、控制单元、加热单元以及真空单元；

所述第一防爆电机、联轴器、动态扭矩传感器、减速箱、转子、定子构成驱动组件，用于驱动双转子偏心旋转以实现物料输送、混合和挤出；所述第一防爆电机由控制单元进行变频调速；

所述联轴器为无弹性元件挠性联轴器或有弹性元件挠性联轴器；所述动态扭矩传感器用于测量静止扭矩或旋转扭矩；所述转子为偏心转子，由拓扑结构的光滑曲面构成；所述定子根据转子结构来设计内部结构和加料口；所述排气座固定在定子上，另一端与所述真空单元连接；

所述加热单元用于产生热量，通过定子传递热量对所述待混合物料进行加热；所述真空单元用于对所述双曲轴转子挤出机抽真空口进行抽真空；

所述控制单元与所述控制装置、所述驱动组件、所述加热单元以及所述真空单元均信号连接，用于接收控制装置的控制指令，并根据接收的所述控制指令控制驱动组件、加热单元以及真空单元启闭。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，自动加料装置包括均与所述控制装置信号连接的第一固体物料加料装置、第二固体物料加料装置、第

三固体物料加料装置、液体物料加料装置以及多级加料装置；

所述三个固体物料加料装置均用于对固体物料进行精确计量，并将计量后的固体物料装入双曲轴转子挤出机；所述第一液体物料加料装置用于对液体物料进行精确计量，并将计量后的液体物料装入双曲轴转子挤出机；

所述多级加料装置用于对由多个级配构成的固体物料进行精确计量，并将计量后的多级配固体物料装入三个固体物料加料装置中。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一液体物料加料装置包括用于储存液体物料的保温料斗和用于对液体物料进行计量的计量单

元；所述保温料斗的出口与所述计量单元的入口连通；

所述计量单元包括软管泵、防爆电子称以及设置于防爆电子称上的液料罐；

所述软管泵的入口与所述保温料斗的出口流体连通，软管泵的出口与所述液料罐连通；所述液料罐的出口安装有液体阀。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述药浆输送监控装置包括药浆输送管道、夹钳式流量开关以及装药自动对接装置；

所述夹钳式流量开关用于实现管道输送过程流量监控；

所述装药自动对接装置用于实现多发产品装药时，不同产品之间自动对接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述产品自动装药装置包括机架、第二防爆电机、凸轮分割器、产品壳体组件和防爆称重模块。7.一种连续挤出含能材料装填方法，其基于权利要求1-6任意一项所述的连续挤出含能材料装填系统，其特征在于，所述方法的步骤包括：

将物料和产品壳体组件分别放置到自动加料装置和产品自动装药装置；

固体物料和液体物料加料装置将待挤出物料按照预设加料速度加入双曲轴转子挤出机；采用所述双曲轴转子挤出机对加入的待混合物料按照预设参数进行混合、挤出；

双曲轴转子挤出机挤出的物料通过药浆输送监控装置挤注进入产品壳体内部，防爆称重模块实时显示进入产品壳体内的药浆重量；

药浆重量达到工艺要求后，双曲轴转子挤出机停止转动；装药自动对接装置松开对接，凸轮分割器旋转，下一发产品进入挤出装药工位，装药自动对接装置完成对接，双曲轴转子挤出机开始旋转，实现挤出装药。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用所述双曲轴转子挤出机对加入的待混合物料按照预设参数进行混合、挤出，具体包括：

加热双曲轴转子挤出机定子内部介质至预设温度阈值；启动双曲轴转子挤出机，令挤出机转子达到预设转速；固体物料和液体物料按照预设加料速度加入双曲轴转子挤出机；抽真空所述双曲轴转子挤出机；

继续混合、挤出固体物料和液体物料至料浆进入产品壳体；将双曲轴转子挤出机内恢复至正常大气压；停止双曲轴转子挤出机。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在采用所述双曲轴转子挤出机对加入的待混合物料按照预设参数进行混合、挤出中：

所述转子转速为0～375r/min；所述温度为20℃～150℃；所述真空度为0.5kPa～25kPa。

技术说明书

一种连续挤出含能材料的装填方法及系统技术领域

本技术涉及物料挤出装填技术领域，尤其涉及一种基于双曲轴转子共轭啮合连续挤出含能材料的装填方法及系统。背景技术

固体推进剂或PBX炸药具有能量高、易燃、易爆特点，固体推进剂或PBX炸药的装药过程则是其制备工艺过程中的核心环节。过去几十年，我国一直沿用经典的间歇式混合生产工艺，混合设备为带有搅拌桨的立式混合机，混合机容积已接近单批次生产技术设备上限，存在的安全隐患也日渐凸显。以螺杆挤出为代表的固体推进剂连续混合工艺，其混合过程基于传统的剪切混合机理，为得到较好的混合效果，须提高剪切力或延长混合时间，制约着固体推进剂或PBX炸药的安全生产。

现有固体推进剂或PBX炸药间歇式生产过程包括预混、混合、浇注等工艺，且各工序分布在不同的防爆工房，但是现有各工序耗时较长，如混合工序一般需要2～4小时，导致现有装药过程存在作业时间长和生产效率低的问题。技术内容

本技术的目的在于克服现有技术中装药过程作业时间长和生产效率低的问题，提供一种基于双曲轴转子共轭啮合连续挤出含能材料的装填系统。本技术的目的能够通过以下技术方案实现：

一种基于双曲轴转子共轭啮合连续挤出含能材料的装填系统，包括双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置、产品自动装药装置以及控制装置。

所述双曲轴转子挤出机用于输送、混合、挤出各加料口的多种物料，并控制转子的转速以及所述物料输送、混合、挤出过程的温度和真空度；所述自动加料装置用于将待挤出装药的物料按照预设加料速率和加料精度连续装入所述双曲轴转子挤出机；所述药浆输送监控装置用于输送双曲轴转子挤出机挤出的物料，并监控输送管道内药浆的流量；产品自动装药装置用于将药浆自动装入产品壳体组件。

所述控制装置分别与双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置以及产品自动装药装置信号连接，用于控制双曲轴转子挤出机、自动加料装置、药浆输送监控装置以及产品自动装药装置的动作。

优选地，双曲轴转子挤出机包括挤出机机架、第一防爆电机、联轴器、动态扭矩传感器、减速箱、转子、定子、排气座、控制单元、加热单元以及真空单元；

所述第一防爆电机、联轴器、动态扭矩传感器、减速箱、转子、定子构成驱动组件，用于驱动双转子偏心旋转以实现物料输送、混合和挤出；所述第一防爆电机由控制单元进行变频调速，变频调速范围为0～750r/min；所述联轴器为无弹性元件挠性联轴器或有弹性元件挠性联轴器；

所述动态扭矩传感器用于测量静止扭矩或旋转扭矩，不需反复调零即可连续测量正反转扭矩，检测精度低于0.25％，应变弹性体强度大，可承受

200％载荷。

所述减速箱为单轴输入，异向双轴输出，减速比范围2～20。

所述转子为偏心转子，偏心量0.1～5mm，转子由花键连接装置、反向螺纹段、混合段和挤出头等组成，混合段可以有一阶或多阶组成，每阶混合段可分为输送段、压缩释放段、排气段和计量段等各功能段组成。转子由拓扑结构的光滑曲面构成，运转过程对物料形成强挤压、弱剪切作用，提高效率。

所述定子根据转子结构来设计内部结构和加料口，加料口形状可以为矩形、正方形、三角形或圆形。

所述排气座固定在定子上，另一端与所述真空单元连接，实现药浆的高效脱气，排气座可设置1个或多个，每个排气座内可设置1个或多个排气孔。

所述加热单元用于产生热量，通过定子传递热量对所述待混合物料进行加热；所述真空单元用于对所述双曲轴转子挤出机抽真空口进行抽真空；

所述控制单元与所述控制装置、所述驱动组件、所述加热单元以及所述真空单元均信号连接，用于接收控制装置的控制指令，并根据接收的所述控制指令控制所述驱动组件、所述加热单元以及所述真空单元启闭。

优选地，自动加料装置包括均与所述控制装置信号连接的第一固体物料加料装置、第二固体物料加料装置、第三固体物料加料装置、液体物料加料装置以及多级加料装置。

所述三个固体物料加料装置均用于对固体物料进行精确计量，并将计量后的固体物料装入所述双曲轴转子挤出机；所述第一液体物料加料装置用于对液体物料进行精确计量，并将计量后的液体物料装入所述双曲轴转子挤出机；

所述多级加料装置用于对由多个级配构成的固体物料进行精确计量，并将计量后的多级配固体物料装入三个固体物料加料装置中。

优选地，所述第一液体物料加料装置包括用于储存液体物料的保温料斗和用于对液体物料进行计量的计量单元；所述保温料斗的出口与所述计量单元的入口连通。

优选地，所述计量单元包括软管泵、防爆电子称、以及设置于防爆电子称上的液料罐；所述软管泵的入口与所述保温料斗的出口流体连通，软管泵的出口与所述液料罐连通；所述液料罐的出口安装有液体阀。

优选地，所述药浆输送监控装置包括药浆输送管道、夹钳式流量开关以及装药自动对接装置。所述夹钳式流量开关可以实现管道输送过程流量监控。

所述装药自动对接装置可以实现在多发产品装药时，不同产品之间自动对接。

优选地，所述产品自动装药装置包括机架、第二防爆电机、凸轮分割器、产品壳体组件和防爆称重模块。

本技术的另一目的在于提供一种采用如上述技术方案中任意一种双转子挤出装药系统的装药方法，所述装药方法包括：将物料和产品壳体组件分别放置到自动加料装置和产品自动装药装置；

固体物料和液体物料加料装置将待挤出物料按照预设加料速度加入双曲轴转子挤出机；

采用所述双曲轴转子挤出机对加入的待混合物料按照预设参数进行混合、挤出，所述预设参数包括转速、温度、真空度；

双曲轴转子挤出机挤出的物料通过药浆输送监控装置，并挤注进入产品壳体内部，防爆称重模块实时显示进入产品壳体内的药浆重量；药浆重量达到工艺要求后，双曲轴转子挤出机停止转动；装药自动对接装置松开对接，凸轮分割器旋转，下一发产品进入挤出装药工位，装药自动对接装置完成对接，双曲轴转子挤出机开始旋转，实现挤出装药。

优选地，采用所述双曲轴转子挤出机对加入的待混合物料按照预设参数进行混合、挤出，具体包括：加热所述双曲轴转子挤出机定子内部介质(油或水)至预设温度阈值；启动所述双曲轴转子挤出机，对所述双曲轴转子挤出机转子预设转速；固体物料和液体物料按照预设加料速度加入双曲轴转子挤出机；

抽真空所述双曲轴转子挤出机；

继续混合、挤出所述固体物料和液体物料至料浆进入产品壳体；将所述双曲轴转子挤出机内恢复至正常大气压；停止所述双曲轴转子挤出机。

优选地，在采用所述双曲轴转子挤出机对加入的待混合物料按照预设参数进行混合、挤出中：所述转子转速为0～375r/min；所述温度为20℃～150℃；所述真空度为0.5kPa～25kPa。

本技术相较于现有技术，具有以下的有益效果：

1、本技术中设置有双曲轴转子挤出机，其转子由拓扑结构的光滑曲面构成，运转过程对物料形成强挤压、弱剪切作用，输送物料体积伸缩和扭

曲变形，实现正位移输送和高效混合、挤出，可有效解决螺杆加工设备中剪切流场对物料的强摩擦剪切作用，将其应用于固体推进剂的连续混合生产，可降低固体推进剂或PBX炸药连续混合过程的安全风险。

2、本技术中双曲轴转子挤出机挤出的物料通过药浆输送监控装置，并直接挤注进入产品壳体内部，整个系统自动化程度高，解决了固体推进剂

或PBX炸药传统混合、浇注多工序多工房分布过程复杂、效率低等问题。进而能够解决现有技术中装药过程存在间歇批次生产、作业时间长和生产效率低的问题，实现固体推进剂或PBX炸药高效连续性生产。附图说明

图1为1实施例1中一种基于双曲轴转子共轭啮合连续挤出含能材料的装填系统的结构示意图；图2为图1中装填系统的A向结构示意图；

图3为实施例1中一种双曲轴转子挤出机转子的左右二等角轴侧视图；图4为图3中双曲轴转子挤出机转子的B向结构示意图；图5为实施例1中一种液体物料自动计量加料单元的结构示意图图6为实施例1中一种多级配固体物料自动加料装置的结构示意图；

图7为实施例1中一种基于双曲轴转子共轭啮合连续挤出含能材料的装填系统的工作原理图；图8为实施例1中一种基于双曲轴转子共轭啮合连续挤出含能材料的装填方法的工艺流程图；图9为实施例2中挤出的料浆表面元素分布示意图。

图中，1-双曲轴转子挤出机；2-自动加料装置；3-药浆输送监控装置；4-产品自动装药装置；5-控制装置；11-挤出机机架；12-第一防爆电机；13-联轴器；14-动态扭矩传感器；15-减速箱；16-转子；17-定子；18-排气座；19-循环水管路；21-第一固体物料加料装置；22-第二固体物料加料装置；23-第三固体物料加料装置；24-液体物料加料装置；25-多级加料装置；31-药浆输送管道；32-夹钳式流量开关；33-装药自动对接装置；41-装药装置机架；42-第二防爆电机；43-凸轮分割器；44-产品壳体组件；45-防爆称重模块；161-花键连接装置；162-反向螺纹段；163-转子一阶混合段；164-转子二阶混合段；165-转子三阶混合段；166-转子四阶混合段；167-挤出头；241-保温料斗；242-计量单元；243-液体阀；251-粗粒度加料装置；252-细粒度加料装置；253-中粒度加料装置；254-多级配加料装置机架；255-集成入料装置；2421-软管泵；2422-防爆电子称；2423-液料罐。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例一