1、引 言
復(fù)合固體推進(jìn)劑組分中通常包含多種含能材料，這些材料具有能量高、易燃、易爆等特點(diǎn)。混合是復(fù)合固體推進(jìn)劑生產(chǎn)工藝中最關(guān)鍵和必不可缺的步驟。在混合過(guò)程中，這些材料相互之間既有物理作用又有一定的化學(xué)反應(yīng)。一般情況下這個(gè)階段也是復(fù)合固體推進(jìn)劑制備工藝中最危險(xiǎn)的階段。從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)表明，在混合階段發(fā)生的安全事故是最多的。誘發(fā)安全事故有兩方面的原因。第一是含能材料本身是易燃、易爆的；第二是混合設(shè)備存在導(dǎo)致含能材料發(fā)生安全事故的可能性。根據(jù)含能材料的特性，在設(shè)計(jì)階段對(duì)混合設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)和采取相應(yīng)措施是提高混合過(guò)程安全性的重要前提和基礎(chǔ)，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售
小型飼料攪拌機(jī)、
雙軸調(diào)制機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的設(shè)計(jì)原則是：杜絕設(shè)備結(jié)構(gòu)因素對(duì)含能材料的混合產(chǎn)生的安全事故；在事故發(fā)生時(shí)，采取相應(yīng)措施降低破壞程度，尤其是提高人員的安全保障水平。根據(jù)相關(guān)資料分析引起危險(xiǎn)的主要因素有過(guò)度摩擦、靜電火花、多余物等。本文著重論述為保障混合過(guò)程的安全而采取的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
2、消除過(guò)度摩擦的設(shè)計(jì)
2.1采用液壓系統(tǒng)做動(dòng)力
混合過(guò)程必須輸入一定動(dòng)力，為了消除過(guò)度摩擦，異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)選用液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力源，這是因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的負(fù)載特性剛度比電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)小。在混合過(guò)程中，混合物料經(jīng)常出現(xiàn)相對(duì)積聚現(xiàn)象。當(dāng)積聚嚴(yán)重時(shí)，可能使混合機(jī)產(chǎn)生停轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此時(shí)，如果使用電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)系統(tǒng)的能量輸出是主動(dòng)的，能量會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)傳遞至物料，引起劇烈擠壓產(chǎn)生過(guò)度摩擦造成安全隱患。而液壓系統(tǒng)的能量輸出是被動(dòng)的，能量的輸出是一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的柔性過(guò)程，不致引起安全隱患。
2.2采用立式結(jié)構(gòu)
以槳葉的布置方式分類(lèi)，混合設(shè)備可以分成臥式和立式兩種。臥式混合機(jī)的兩個(gè)槳葉是與水平面平行的。立式混合機(jī)的兩個(gè)槳葉是與水平面垂直的。
臥式混合機(jī)的兩個(gè)S形混合槳是水平放置的，混合過(guò)程中物料的高度高于軸承位，在混合過(guò)程中物料會(huì)從圖l中箭頭指示位置滲入密封函和軸承內(nèi)部。其密封函雖然不斷采取了各種改進(jìn)措施，但是依然難以避免混合時(shí)物料進(jìn)入軸承位，造成含能材料的過(guò)度摩擦。根據(jù)文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)，由此而引起很多的安全事故。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的兩個(gè)混合槳均是垂直水平面的，其密封函和軸承位的高度高于混合過(guò)程中物料的最大高度，這就杜絕了物料進(jìn)入軸承摩擦區(qū)，由于過(guò)度摩擦而引起安全事故的隱患。
2.3采用液封機(jī)構(gòu)
異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的總體機(jī)構(gòu)可分成混合區(qū)和傳動(dòng)區(qū)。混合區(qū)是攪拌物料的區(qū)域，傳動(dòng)區(qū)是動(dòng)力傳輸部分。混合過(guò)程中，部分物料（如AP、HMX、RDX、AL份等）是以微小顆粒狀態(tài)加入的。在添加此類(lèi)物時(shí)和攪拌過(guò)程中，這類(lèi)物料會(huì)在混合區(qū)上方形成飛揚(yáng)層。因?yàn)閭鲃?dòng)區(qū)位于混合區(qū)的上層，因此會(huì)發(fā)生飛揚(yáng)的物料顆粒進(jìn)入傳動(dòng)區(qū)的現(xiàn)象。傳動(dòng)區(qū)內(nèi)有許多軸承和齒輪。在混合過(guò)程中，軸承是旋轉(zhuǎn)的，齒輪是相互嚙合的。飛揚(yáng)的物料顆粒進(jìn)入軸承旋轉(zhuǎn)面和齒輪嚙合面，就不可避免的受到過(guò)度摩擦的作用從而產(chǎn)生安全隱患。針對(duì)這一現(xiàn)象，異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)在傳動(dòng)區(qū)和混合區(qū)的密封結(jié)構(gòu)之外增加一套液封機(jī)構(gòu)。其原理是在存在飛揚(yáng)顆粒時(shí)，飛揚(yáng)顆粒首先進(jìn)入一個(gè)充有液體的環(huán)行槽，槽中的液體將飛揚(yáng)顆粒充分吸收以降低飛揚(yáng)顆粒進(jìn)入傳動(dòng)區(qū)的可能性。
2.4采用等壓措施
混合過(guò)程中，根據(jù)工藝要求有時(shí)需要抽真空操作。在抽真空時(shí)，懸浮顆粒和水分會(huì)一同被帶走。在傳動(dòng)區(qū)和混合區(qū)均設(shè)計(jì)有抽真空接口，兩個(gè)區(qū)域同時(shí)抽真空，兩個(gè)區(qū)域的余壓必然會(huì)有差別。當(dāng)混合區(qū)域的余壓高于傳動(dòng)區(qū)域的余壓時(shí)，物料顆粒就有進(jìn)入傳動(dòng)區(qū)的可能。在異行槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的真空系統(tǒng)申，設(shè)計(jì)了專(zhuān)用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。通過(guò)測(cè)量?jī)蓚�(gè)區(qū)域的余壓，調(diào)節(jié)兩個(gè)區(qū)域的抽氣速率從而使兩個(gè)區(qū)域的壓力平衡，最終降低了懸浮顆粒進(jìn)入傳動(dòng)區(qū)的概率。
2.5建立扭矩控制系統(tǒng)
扭矩既是異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)備的性能指標(biāo)，也是混合過(guò)程安全度量特征指標(biāo)。混合過(guò)程中，在物料充分混合以前，物料的堆積總存在不均勻性。如果扭矩在此時(shí)變化較大，有兩種可能性。一種是物料分布極端不均勻帶來(lái)扭矩的變化。當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)使槳葉可能產(chǎn)生對(duì)物料的劇烈擠壓引起過(guò)度摩擦，由此產(chǎn)生安全隱患。另一種可能性是設(shè)備本身產(chǎn)生一定故障造成扭矩的波動(dòng)。這兩種可能性對(duì)混合操作都是有害的，必須采取相應(yīng)措施。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)有扭矩測(cè)量、顯示、監(jiān)控系統(tǒng)。扭矩值可以根據(jù)實(shí)際混合狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止混合作業(yè)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒作業(yè)人員進(jìn)行檢查、排除故障。
2.6速度閉環(huán)控制
混合過(guò)程中，速度是安全的重要特征度量值，工藝對(duì)速度是有嚴(yán)格規(guī)定和要求的。當(dāng)物料分布極不均勻時(shí)，如果采用電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，其槳葉輸出速度是恒定的，就存在引起劇烈擠壓產(chǎn)生過(guò)度摩擦造成安全隱患；如果采用液壓動(dòng)力系統(tǒng)，就會(huì)發(fā)生停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，也不利于安全生產(chǎn)。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)有速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。槳葉的轉(zhuǎn)速是適時(shí)檢測(cè)、顯示和可控制的。當(dāng)檢測(cè)的轉(zhuǎn)速與工藝要求的轉(zhuǎn)速有變化時(shí)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)槳葉的轉(zhuǎn)速，從而使轉(zhuǎn)速輸出在極小的范圍內(nèi)變化，不致于引起混合的非正常停頓和安全隱患。
3、針對(duì)多余物的設(shè)計(jì)
多余物有兩類(lèi)。一類(lèi)例如螺釘、螺母、鋼球等硬質(zhì)金屬物。這類(lèi)多余物落人物料中后，會(huì)對(duì)混合工序的操作帶來(lái)極大的安全隱患。這類(lèi)多余物是絕對(duì)禁止混入物料中的，但是實(shí)際操作過(guò)程中出現(xiàn)這種情況的可能性還是存在的。另一類(lèi)是非硬質(zhì)多余物，例如液壓油、潤(rùn)滑油等。這類(lèi)多余物既可能影響成品的性能，同時(shí)也存在一定的安全隱患。考慮這兩類(lèi)因素，異形槳行星立式混合機(jī)采取了以下設(shè)計(jì)方法。
3.1增強(qiáng)容納異物的能力
3.1.1增加間隙
間隙是指混合槳葉之間距離、混合槳與混合容器之間的距離。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的這兩類(lèi)間隙值大于同容積臥式混合機(jī)的間隙值。間隙值增加后，設(shè)備容納異物的能力就提高了，混合操作的安全性自然也隨之增強(qiáng)。
3.1.2采用懸臂梁結(jié)構(gòu)
臥式混合機(jī)的兩個(gè)混合槳葉是兩端固定臥式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是一種剛性聯(lián)接。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的兩個(gè)槳葉是垂直立式結(jié)構(gòu)，其槳葉的一端用軸承固定，另一端是懸空的自由端，這種結(jié)構(gòu)是懸臂梁結(jié)構(gòu)。懸臂梁結(jié)構(gòu)的撓性優(yōu)于剛性結(jié)構(gòu)，在同等扭矩作用下，懸臂梁除具有合理的剛性外，還具有一定彈性，而剛性聯(lián)接則不具備這種特性。所以在同樣大小的硬質(zhì)多余物的作用下，異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)發(fā)生安全事故的概率遠(yuǎn)低于臥式混合機(jī)。
3.2 防硬質(zhì)多余物設(shè)計(jì)
機(jī)械設(shè)備上螺釘固定聯(lián)接是避免不了的，防止設(shè)備本身的螺栓、螺母等硬質(zhì)多余物意外脫落后掉人混合物料，產(chǎn)生安全隱患。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)針對(duì)不同零部件的作用和脫落后可能造成的安全隱患程度采取了不同的防松方法。比如，固定槳葉軸承的密封端蓋，不僅采取彈簧墊片這種方式，而且在安裝螺栓時(shí)，增加了膠粘接的固定方法，以提高螺栓的防松性能。除此之外，考慮到即使螺栓等脫落，也不允許它掉人物料中，因此又增加了擋環(huán)等措施。這樣萬(wàn)一發(fā)生脫落事件，也可以保證硬質(zhì)多余物不會(huì)進(jìn)入混合物料，從而提高了設(shè)備的安全性能。
3.3防非硬質(zhì)多余物設(shè)計(jì)
3.3.1漏油報(bào)警裝置
采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)的旋轉(zhuǎn)，設(shè)備自然離不開(kāi)液壓油。一旦液壓油進(jìn)入混合物料就會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性影響。輕則致使產(chǎn)品報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)損失；重則誘發(fā)安全事故。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅考慮了嚴(yán)格的密封措施以防止液壓油的滲漏，而且設(shè)計(jì)有滲漏報(bào)警裝置。當(dāng)滲漏萬(wàn)一發(fā)生時(shí)，液壓油首先會(huì)進(jìn)入一個(gè)靈敏度極高的裝置，此裝置通過(guò)控制系統(tǒng)會(huì)即刻發(fā)出指令，使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，以便工作人員及時(shí)采取措施。
3. 3.2采用非液體潤(rùn)滑脂
機(jī)械傳動(dòng)中齒輪、軸承的潤(rùn)滑是很重要的，一般應(yīng)定期對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行補(bǔ)充或更換。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)使用和結(jié)構(gòu)的特殊性決定了這種補(bǔ)充或更換必須有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的周期。如果采用液體潤(rùn)滑脂，就存在兩個(gè)不利之處。第一，增加了滲漏的可能性；第二，存在潤(rùn)滑的死區(qū)，造成零件之間的干摩擦從而影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這兩種情況都會(huì)帶來(lái)一定程度的安全隱患。采用非液體潤(rùn)滑脂就避免了上述安全隱患，而且通過(guò)合適的視窗可以觀察潤(rùn)滑脂的變化情況，以便適時(shí)補(bǔ)充和更換。
4、防靜電火花設(shè)計(jì)
靜電火花對(duì)復(fù)合固體推進(jìn)劑的安全生產(chǎn)有極大的危害性。異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，采取了以下防靜電火花設(shè)計(jì)。
4.1 混合設(shè)備不帶強(qiáng)電
異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)采用不帶電的液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)輸入，從源頭上杜絕了強(qiáng)電發(fā)生意外時(shí)對(duì)含能材料及人員帶來(lái)的安全隱患。混合現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)測(cè)采用氣體信號(hào)傳輸，不會(huì)對(duì)含能材料和人員造成傷害。
4.2 采用導(dǎo)電性能好的材料
針對(duì)存在碰撞、摩擦有產(chǎn)生靜電可能的零部件，除了必須具備的結(jié)構(gòu)剛度外，選用了具有良好導(dǎo)電性能的材料。例如，混合容器在鋼質(zhì)軌道上運(yùn)輸時(shí)所使用的車(chē)輪就選用銅質(zhì)材料。銅和鋼的碰撞與摩擦都不會(huì)產(chǎn)生靜電火花，從而使設(shè)備的安全始終處于一個(gè)較高的水平。
5、結(jié)論
異形槳行星運(yùn)動(dòng)立式混合機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)過(guò)度摩擦、多余物和靜電火花對(duì)混合的巨大危害，采取了充分的必要的措施，在使用時(shí)基本上杜絕了這些危害產(chǎn)生的根源，從而提高了混合時(shí)設(shè)備本身的安全性。
相關(guān)攪拌機(jī)產(chǎn)品：
1、
小型飼料攪拌機(jī)
2、
雙軸調(diào)質(zhì)機(jī)
