一种熔铸炸药小型熔化混合装置

摘要

种熔铸炸药小型熔化混合装置,包括真空压力表、空压系统、搅拌桨、转动轴、出口温度计、油浴循环加热系统、入口温度计、导热油、支架、锅体、锅盖、药温温度计、搅拌轴。该装置使用导热油作为加热源,使锅体温度上升,并通过搅拌桨旋转剪切作用,使固相熔铸炸药颗粒熔化成液相,搅拌使药浆混合均匀,通过空压系统排除药浆中裹入的微小气泡,使用转动轴完成放料和铸模过程。该装置可以实现熔铸炸药熔混过程人机隔离操作,具有投送物料小、温度范围宽、控温精度准确、参数调节便捷的特点,满足多种熔铸炸药工艺探索研究的实际需求,降低了劳动强度,提升了安全水平。

权利要求

1.一种熔铸炸药小型熔化混合装置，其特征在于：该装置包括真空压力表(1)、空压系统(2)、搅拌桨(3)、转动轴(4)、出口温度计(5)、油浴循环加热系统(6)、入口温度计(7)、导热油(8)、支架(9)、锅体(10)、锅盖(11)、药温温度计(12)、搅拌轴(13)；

所述锅体(10)为一端开口的环形圆筒，开口端面以圆平面定位，每隔60°开下凹式螺纹孔，通过法兰螺栓与锅盖(11)紧固连接，锅体(10)环形锅壁内部预埋导热管路，并在侧壁各开一通孔，为导热油(8)的入口和出口，并通过卡式紧固件与油浴循环加热系统(6)连接，锅体(10)下部对称位置通过轴承结构与转动轴(4)紧固连接；

所述锅盖(11)为圆盘形结构，与锅体(10)螺纹孔对应位置开孔，通过法兰螺栓与锅体(10)紧固连接，锅盖(11)靠近锅体(10)一侧内部衬有密封垫圈，锅盖(11)圆心处开中央通孔，通过轴承结构与搅拌轴(13)紧固连接，以圆平面定位方式在锅盖(11)中央通孔两侧各开一通孔，一侧紧固安装药温温度计(12)，另一侧紧固安装真空压力表(1)和空压系统(2)；

所述搅拌桨(3)为沿圆平面每隔120°均匀排列的三片桨叶，与搅拌轴(13)下端通过焊接方式紧固连接；

所述支架(9)为方形立式之间，通过轴承方式与转动轴(4)紧固连接，通过旋转转动轴(4)来控制锅体(10)向下和向上运动；

所述油浴循环加热系统(6)为外置式加热循环系统，以导热油(8)为加热介质，在导热油(8)流入锅体(10)方向靠近油浴循环加热系统(6)一侧装有入口温度计(7)，油路管路与锅体(10)侧壁入口使用卡式紧固件牢靠连接，锅体(10)侧壁出口使用卡式紧固件与油路管路连接，导热油(8)流出锅体(10)方向靠近油浴循环加热系统(6)一侧装有出口温度计(5)；

所述油浴循环加热系统(6)的最高加热温度为140℃，加热温度精度误差不超过1℃；

所述出口温度计(5)和入口温度计(7)的温度量程范围为0-150℃，温度精度误差不大于1℃；

所述药温温度计(12)的温度量程范围为0～140℃，温度精度误差不大于1℃；

所述空压系统(2)能够提供的最大真空度为-130kPa。

2.根据权利要求1所述的一种熔铸炸药小型熔化混合装置，其特征在于，所述锅盖(11)的密封垫圈由聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙丙橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚硅氧烷酮中的任一种制成。

3.根据权利要求1所述的一种熔铸炸药小型熔化混合装置，其特征在于，所述导热油(8)为甲基硅油、异丙基苯、4,4’-二甲基联苯醚中的任一种。

说明书

一种熔铸炸药小型熔化混合装置

技术领域

[0001] 本发明属于熔铸炸药制备工艺领域，涉及一种熔铸炸药小型熔化混合装置。

背景技术

[0002] 采用熔铸工艺装填战斗部作为一种既传统又现代的弹药装填技术，已经在很多家兵工厂实现了大批量、连续化隔离式机械装填操作，比如国内的732厂、763厂等从国外引进建立起多条TNT基熔铸炸药生产线，能够满足B炸药、H-6、奥克托儿等多种熔铸炸药装药任务，改善了工作环境，提高了生产效率和产品质量。

[0003] 但是随着对炸药能量水平要求的不断提高，各种新型熔铸载体炸药不断出现，以TNT为主要载体的熔铸炸药在能量水平方面具有相对劣势。而且新型载体的熔点大多高于TNT，已经日臻成熟的TNT基熔铸炸药的工艺条件不适用于新型载体。工厂已经成型的生产线大多针对TNT基熔铸炸药，并且炸药原料投入数量大，动力配套设备要求低，具有投料量大、适应性窄、产品单一等不足之处。一旦更换熔铸载体，通常使用的工艺温度较低，管路设计不合适，需要很长时间清洗管路、收集残药，需要投入大量的经费改扩建现有设备，重新摸索适合的工艺参数，对各种新型载体熔铸工艺探索研究既不经济实用，也难以满足更高的条件要求。

[0004] 而已经公开的发明专利CN 201473467涉及到一种熔混药装置，发明人设计了两个罐体分别存储TNT以及太安(PETN)，通过该熔混装置制备梯太系列起爆药具。该装置具有人机隔离、操作便捷等特点。但仅针对TNT系列产品，温度要求方面难以满足新型载体熔混的要求，并且产品种类较单一，不能满足多种类小批次研究的需求。

[0005] 由于缺少适合的工艺设备，对各种新型载体熔铸工艺探索研究又重回到人工操作的歧途上。一方面，人员与各种有毒危险炸药原料保持长期接触，容易对人体机能造成严重损害，劳动强度重，精神压力大，埋下安全隐患。另一方面，熔铸工艺受到人为因素影响大，过程控制较难实现，产品质量起伏波动大，随机性强，背离了科学研究的初衷。

[0006] 因此需要一种熔铸炸药小型熔化混合装置，用来满足熔铸炸药工艺探索研究中的使用要求。

发明内容

[0007] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种熔铸炸药小型熔化混合装置，用来满足熔铸炸药工艺科学探索研究。

[0008] 为了实现上述目标，本发明采取如下的技术方案：

[0009] 本发明涉及到一种熔铸炸药加热熔化混合搅拌装置。其特征在于：该装置由1-真空压力表、2-空压系统、3-搅拌桨、4-转动轴、5-出口温度计、6-油浴循环加热系统、7-入口温度计、8-导热油、9-支架、10-锅体、11-锅盖、12-药温温度计、13-搅拌轴组成。

[0010] 所述10-锅体为一端开口的环形圆筒，开口端面以圆平面定位，每隔60°开下凹式螺纹孔筒壁外部直径为250-350mm，筒壁内部直径为180-250mm，筒壁外部长度为300-400mm，筒壁内部深度为200-250mm，筒壁厚度为30-80mm，锅体内部容积平均为4-10L，通过法兰螺栓与11-锅盖密闭相连，10-锅体环形锅壁内部预埋导热管路，并在侧壁各开一通孔，为8-导热油的入口和出口，并通过卡式紧固件与6-油浴循环加热系统连接，10-锅体下部对称位置通过轴承结构与4-转动轴紧固连接；

[0011] 所述11-锅盖为圆盘形结构，外部直径为180-230mm，厚度为15-25mm，与10-锅体螺纹孔对应位置开孔，11-锅盖靠近10-锅体一侧内部衬有密封垫圈，通过法兰螺栓与10-锅体紧固连接，沿圆盘中心开孔径为15-25mm的中心通孔，通过轴承结构与13-搅拌轴紧固连接，同时以圆平面定位方式在11-锅盖中央通孔两侧分别开孔径为8-15mm和5-10mm的通孔，用于安装12-药温温度计和1-真空压力表，并且12-药温温度计在11-锅盖以下向10-锅体方向伸入的长度为15cm～20cm，另一侧紧固安装1-真空压力表和2-空压系统，开口端向10-锅体方向伸入的长度为2cm～4cm；

[0012] 所述3-搅拌桨为平片式结构，外部长为150-220mm，宽为50-100mm，厚为5-10mm，沿圆平面每隔120°均匀排列的三片桨叶，与13-搅拌轴下端通过焊接方式紧固连接；

[0013] 所述9-支架为方形立式之间，通过轴承方式与4-转动轴紧固连接，通过旋转4-转动轴来控制10-锅体向下和向上运动；

[0014] 所述6-油浴循环加热系统为外置式加热循环系统，以8-导热油为加热介质，在8-导热油流入10-锅体方向靠近6-油浴循环加热系统一侧装有7-入口温度计，油路管路与10-锅体侧壁入口使用卡式紧固件牢靠连接，10-锅体侧壁出口使用卡式紧固件与油路管路连接，8-导热油流出10-锅体方向靠近6-油浴循环加热系统一侧装有5-出口温度计。

[0015] 进一步的，11-锅盖的密封垫圈由聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙丙橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚硅氧烷酮中的任一种制成。

[0016] 进一步的，6-油浴循环加热系统的加热温度范围为0～140℃，加热温度精度误差不超过1℃。

[0017] 进一步的，5-出口温度计和7-入口温度计的温度量程范围为0-150℃，温度精度误差不大于1℃。

[0018] 进一步的，12-药温温度计的温度量程范围为0～140℃，温度精度误差不大于1℃。

[0019] 进一步的，8-导热油为甲基硅油、异丙基苯、4,4’-二甲基联苯醚中的任一种。

[0020] 进一步的，2-空压系统提供的真空度范围为-70kPa～-130kPa。

[0021] 本发明以导热油作为加热介质，通过油浴循环加热系统给锅体加热，使锅体内熔铸炸药固相颗粒温度升高，达到熔化温度形成流动的液相物料，用搅拌轴带动搅拌桨搅拌物料，使熔铸炸药混合均匀。油浴循环加热系统，通过入口温度计测量进入锅体内的导热油的温度，通过出口温度计监测出口处导热油的温度，利用温度差来调节油浴加热循环系统，使加热温度控制在所需的温度范围，通过药温温度计实时监测锅体内熔铸炸药工艺温度，使用空压系统排除物料加热时挥发的蒸汽和物料搅拌时裹挟的微小空气气泡。待物料混合均匀后，通过转动轴将熔化好的药浆排出到模具容器中，之后使用清洗溶剂和擦拭布即可完成对锅体内部的清理。

[0022] 本发明具有以下优点：

[0023] (1)本发明能够满足熔铸炸药工艺研究中人机隔离的安全操作要求，通过该发明能够减轻繁重的体力劳动，提高工作效率，提升安全操作等级和过程控制水平；

[0024] (2)本发明以导热油作为加热源，具有温度范围宽，控温精度高，调节简便等优势，能够满足多种不同类型熔铸炸药对熔化工艺温度的需求，适合于小量多批次不同配方组分的熔铸炸药制备工艺的科研需求，容易实现多组分多种类小量物料重复进行工艺研究试验的目标；

[0025] (3)本发明使用空压系统能够有效排除液相物料中混入的少量空气气泡，提高装药密度，通过开口式设计，具有出料便捷可控，易于清理清洗等优点，可以综合调节熔化温度、搅拌转速、真空度、保温时间等重要的熔铸工艺参数。

附图说明

[0026] 图1为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图，该装置由1-真空压力表、2-空压系统、3-搅拌桨、4-转动轴、5-出口温度计、6-油浴循环加热系统、7-入口温度计、8-导热油、9-支架、10-锅体、11-锅盖、12-药温温度计、13-搅拌轴组成。

具体实施方式

[0027] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下列实施例的限制。

[0028] 实施例1

[0029] 如图1所示为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图。使用本发明装置制备1kg的熔铸炸药，熔铸炸药配方组成为：2,4,6-三硝基甲苯(TNT)28\铝粉(Al)30\奥克托今(HMX)39\钝感剂3。启动本发明装置，开启6-油浴循环加热系统，以甲基硅油作为导热油，加热8-导热油，7-入口温度计测量到的温度范围位于90℃～91℃，5-出口温度计测量到的温度范围为89℃～90℃，加热30min～40min，将称量好的TNT和钝感剂投入到10-锅体内，盖严11-锅盖，以聚氨酯密封垫圈进行密封处理，开启13-搅拌轴带动3-搅拌桨，使转速保持在
20r/min～40r/min，监测12-药温温度计，温度保持在87℃～88℃之间，持续搅拌15min～
20min，将称量好的HMX投入10-锅体内，将转速调节至15r/min～30/min，12-药温温度计温度控制在85℃～86℃，搅拌5min～10min，之后再将称量好的Al粉投入到10-锅体内，将转速调节至15r/min～30r/min，12-药温温度计温度控制在85℃～86℃，搅拌7min～15min，打开
2-空压系统，使1-真空压力表指示的真空范围为-75kPa～-90kPa之间，处理10min～15min，关闭2-空压系统，调节4-转动轴，使物料流出到预定的模具中，从而完成熔铸炸药制备过程。

[0030] 实施例2

[0031] 如图1所示为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图。使用本发明装置制备1kg的熔铸炸药，熔铸炸药配方组成为：2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)28\铝粉32\奥克托今38\钝感剂2。启动本发明装置，开启6-油浴循环加热系统，以甲基硅油作为导热油，加热8-导热油，7-入口温度计测量到的温度范围位于106℃～107C，5-出口温度计测量到的温度范围为104℃～105℃，加热25min～30min，将称量好的DNAN和钝感剂投入到10-锅体内，盖严11-锅盖，以聚碳酸酯密封垫圈进行密封处理，开启13-搅拌轴带动3-搅拌桨，使转速保持在20r/min～40r/min，监测12-药温温度计，温度保持在103℃～104℃之间，持续搅拌15min～20min，将称量好的HMX投入10-锅体内，将转速调节至15r/min～30/min，12-药温温度计温度控制在102℃～103℃，搅拌7min～12min，之后再将称量好的Al粉投入到10-锅体内，将转速调节至15r/min～30r/min，12-药温温度计温度控制在102℃～103℃，搅拌7min～15min，打开2-空压系统，使1-真空压力表指示的真空范围为-75kPa～-90kPa之间，处理10min～15min，关闭2-空压系统，调节4-转动轴，使物料流出到预定的模具中，从而完成熔铸炸药制备过程。

[0032] 实施例3

[0033] 本实施例使用本发明装置实现熔铸炸药制备过程。

[0034] 如图1所示为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图。使用本发明装置制备1kg的熔铸炸药，熔铸炸药配方组成为：熔铸炸药配方组成为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)28\铝粉31\奥克托今39\钝感剂2。启动本发明装置，开启6-油浴循环加热系统，以异丙基苯作为导热油，加热8-导热油，7-入口温度计测量到的温度范围位于120℃～121℃，5-出口温度计测量到的温度范围为118℃～119℃，加热20min～25min，将称量好的DNAN和钝感剂投入到10-锅体内，盖严11-锅盖，以聚乙丙橡胶密封垫圈进行密封处理，开启13-搅拌轴带动3-搅拌桨，使转速保持在15r/min～30r/min，监测12-药温温度计，温度保持在117℃～118℃之间，持续搅拌25min～30min，将称量好的HMX投入10-锅体内，将转速调节至15r/min～30/min，12-药温温度计温度控制在117℃～118℃，搅拌15min～20min，之后再将称量好的Al粉投入到10-锅体内，将转速调节至15r/min～30r/min，12-药温温度计温度控制在117℃～118℃，搅拌15min～20min，打开2-空压系统，使1-真空压力表指示的真空范围为-
75kPa～-90kPa之间，处理10min～15min，关闭2-空压系统，调节4-转动轴，使物料流出到预定的模具中，从而完成熔铸炸药制备过程。

[0035] 实施例4

[0036] 本实施例使用本发明装置实现熔铸炸药制备过程。

[0037] 如图1所示为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图。使用本发明装置制备1kg的熔铸炸药，熔铸炸药配方组成为：熔铸炸药配方组成为：2,4,6-三硝基甲苯(TNT)5\3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)25\铝粉28\奥克托今40\钝感剂2。启动本发明装置，开启6-油浴循环加热系统，以异丙基苯作为导热油，加热8-导热油，7-入口温度计测量到的温度范围位于109℃～110℃，5-出口温度计测量到的温度范围为108℃～109℃，加热20min～25min，将称量好的TNT、DNTF和钝感剂投入到10-锅体内，盖严11-锅盖，以聚丁二烯密封垫圈进行密封处理，开启13-搅拌轴带动3-搅拌桨，使转速保持在20r/min～35r/min，监测12-药温温度计，温度保持在108℃～109℃之间，持续搅拌20min～30min，将称量好的HMX投入
10-锅体内，将转速调节至15r/min～30/min，12-药温温度计温度控制在107℃～108℃，搅拌15min～20min，之后再将称量好的Al粉投入到10-锅体内，将转速调节至15r/min～30r/min，12-药温温度计温度控制在107℃～108℃，搅拌15min～20min，打开2-空压系统，使1-真空压力表指示的真空范围为-75kPa～-90kPa之间，处理10min～15min，关闭2-空压系统，调节4-转动轴，使物料流出到预定的模具中，从而完成熔铸炸药制备过程。

[0038] 实施例5

[0039] 本实施例使用本发明装置实现熔铸炸药制备过程。

[0040] 如图1所示为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图。使用本发明装置制备1kg的熔铸炸药，熔铸炸药配方组成为：熔铸炸药配方组成为：2,4,6-三硝基甲苯(TNT)15\2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)13\铝粉25\奥克托今45\钝感剂2。启动本发明装置，开启6-油浴循环加热系统，以4,4’-二甲基联苯醚作为导热油，加热8-导热油，7-入口温度计测量到的温度范围位于99℃～100℃，5-出口温度计测量到的温度范围为98℃～99℃，加热20min～25min，将称量好的TNT、DNAN和钝感剂投入到10-锅体内，盖严11-锅盖，以聚异戊二烯密封垫圈进行密封处理，开启13-搅拌轴带动3-搅拌桨，使转速保持在20r/min～35r/min，监测
12-药温温度计，温度保持在98℃～99℃之间，持续搅拌20min～30min，将称量好的HMX投入
10-锅体内，将转速调节至15r/min～30/min，12-药温温度计温度控制在97℃～98℃，搅拌
15min～20min，之后再将称量好的Al粉投入到10-锅体内，将转速调节至15r/min～30r/min，12-药温温度计温度控制在97℃～98℃，搅拌15min～20min，打开2-空压系统，使1-真空压力表指示的真空范围为-75kPa～-90kPa之间，处理10min～15min，关闭2-空压系统，调节4-转动轴，使物料流出到预定的模具中，从而完成熔铸炸药制备过程。

[0041] 实施例6

[0042] 本实施例使用本发明装置实现熔铸炸药制备过程。

[0043] 如图1所示为一种熔铸炸药小型熔化混合装置的示意图。使用本发明装置制备1kg的熔铸炸药，熔铸炸药配方组成为：熔铸炸药配方组成为：2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)21\3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)7\铝粉22\奥克托今48\钝感剂2。启动本发明装置，开启6-油浴循环加热系统，以4,4’-二甲基联苯醚作为导热油，加热8-导热油，7-入口温度计测量到的温度范围位于115℃～116℃，5-出口温度计测量到的温度范围为114℃～115℃，加热
20min～25min，将称量好的DNAN、DNTF和钝感剂投入到10-锅体内，盖严11-锅盖，以聚硅氧烷酮密封垫圈进行密封处理，开启13-搅拌轴带动3-搅拌桨，使转速保持在20r/min～35r/min，监测12-药温温度计，温度保持在114℃～115℃之间，持续搅拌20min～30min，将称量好的HMX投入10-锅体内，将转速调节至15r/min～30/min，12-药温温度计温度控制在113℃～114℃，搅拌15min～20min，之后再将称量好的Al粉投入到10-锅体内，将转速调节至15r/min～30r/min，12-药温温度计温度控制在113℃～114℃，搅拌15min～20min，打开2-空压系统，使1-真空压力表指示的真空范围为-75kPa～-90kPa之间，处理10min～15min，关闭2-空压系统，调节4-转动轴，使物料流出到预定的模具中，从而完成熔铸炸药制备过程。

[0044] 对比例1

[0045] 本实施例参照实施例1的组成配方，以人工加工方式完成熔铸炸药的制备。

[0046] 组成配方为：TNT 28\铝粉30\HMX 39\钝感剂3

[0047] 本例的制备：以总重量为1000g计。分别按比例称取各原料物料。使用蒸汽源作为加热源。将TNT和钝感剂混合，投入到加热容器中，使用胶木棍缓慢搅拌。待组分完全熔化后，分小量多次加入预混好的铝粉-奥克托金混合物，同时并缓慢搅拌，使固相组分充分加热并分散均匀。混合均匀后的药浆注入到模具中，完成制备。

[0048] 对比例2

[0049] 本实施例参照实施例2的组成配方，以人工方式完成熔铸炸药的制备。

[0050] 组成配方为：DNAN 28\铝粉32\奥克托今38\钝感剂2

[0051] 本例的制备：以总重量为1000g计。分别按比例称取各原料物料。使用蒸汽源作为加热源。将DNAN和钝感剂混合，投入到加热容器中，使用胶木棍缓慢搅拌。待组分完全熔化后，分小量多次加入预混好的铝粉-奥克托金混合物，同时并缓慢搅拌，使固相组分充分加热并分散均匀。混合均匀后的药浆注入到模具中，完成制备。

[0052] 对比例3

[0053] 本实施例参照实施例3的组成配方，以人工方式完成熔铸炸药的制备。

[0054] 组成配方为：DNTF 28\铝粉31\奥克托今39\钝感剂2。

[0055] 本例的制备：以总重量为1000g计。分别按比例称取各原料物料。通入高温过热蒸汽作为加热源。将DNTF和钝感剂混合，投入到加热容器中，使用胶木棍缓慢搅拌。待组分完全熔化后，分小量多次加入预混好的铝粉-奥克托金混合物，同时并缓慢搅拌，使固相组分充分加热并分散均匀。混合均匀后的药浆注入到模具中，完成制备。

[0056] 对比例4

[0057] 本实施例参照实施例3的组成配方，以人工方式完成熔铸炸药的制备。

[0058] 组成配方为：DNAN21\DNTF7\铝粉22\奥克托今48\钝感剂2。

[0059] 本例的制备：以总重量为1000g计。分别按比例称取各原料物料。通入高温过热蒸汽作为加热源。将DNTF和钝感剂混合，投入到加热容器中，使用胶木棍缓慢搅拌。待组分完全熔化后，分小量多次加入预混好的铝粉-奥克托金混合物，同时并缓慢搅拌，使固相组分充分加热并分散均匀。混合均匀后的药浆注入到模具中，完成制备。

[0060] 从劳动对象因素、劳动工具因素、劳动环境因素、劳动时间因素和心理精神状态特征五个方面评价考察实施例1～6和对比例1～3时的劳动强度，每个方面的统计权重分别为0.17、0.18、0.23、0.20、0.22，其中劳动时间因素从脑力劳动时间和体力劳动时间两个角度进行评价，权重分别为35％和65％，评价时以1表示劳动强度最低，以10表示劳动强度最高，共分10档，对五个方面的得分进行加权统计，以总分表示劳动强度。

[0061] 以《炸药试验方法》GJB772A-1997中方法401.2液体静力称量法并对实施例1～6和对比例1～3制备的样品进行密度测试。

[0062] 测试对比结果见表1。

[0063] 表1测试对比结果

[0064]

[0065]

[0066] 由测试对比结果可见，使用本发明装置制备熔铸炸药时的劳动强度大大低于手工作业方式，并且样品的装药密度明显高于手工方式。本发明改善了员工工作环境，降低了工作者劳动强度，提高了工作效率。

[0067] 尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。