现阶段有两种机械粉碎方式可以解决安全粉碎问题,通过前面的计算可知,采用HTPB推进剂与冷却剂之比为1∶5条件下的湿法粉碎,或转速为2000~6000 rpm条件下的干法粉碎,均能保证机械粉碎对HTPB推进剂的冲击小于临界冲击能,从而避免危险的发生。本节先通过远程控制切割法,将大块推进剂切成片→条→粒,再分别测试湿式笼式粉碎法、干式旋风切削法的粉碎效果(方法编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),在满足安全的前提下选择合适的粉碎方式。
1.远程控制切割法
由于处理HTPB推进剂过程中的危险性较高,最有效的安全措施就是尽量减少过程中操作者与之直接接触的机会。采用远程控制和隔离操作的总体思想,通过设计工业电视和远程监控HTPB推进剂的粉碎过程可以达到这一要求。该操作过程在可以远距离监视与控制的防爆间内进行,粉碎方式为干法切割。将大块推进剂放入经过改造的切割数控车床内,调整好切削尺寸及方位,粉碎过程应注意进刀的速度不能过快,以防止意外发生。设备结构示意图与粉碎效果如图4.5所示。
2.湿式笼式粉碎法
图4.5 远程控制切割机
南京理工大学的顾建良等人对废旧发射药的粉碎进行了细致研究,提出了湿法粉碎技术,并采用相应的笼式粉碎机粉碎双基药并取得了成功。依据HTPB推进剂与双基药同为含能材料的特点,采用笼式粉碎机对其进行粉碎研究。笼式粉碎机的转速为25000 rpm,粉碎比可达30~40。推进剂进入粉碎机后,在离心力和重力作用下向外圈运动的过程中,依次被高速回转的各圈钢杆击打和破碎,整个过程以水为冷却剂,保证粉碎的安全性,其作用原理与粉碎效果如图4.6所示。
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图4.6 笼式粉碎机
1—钢杆;2—药块;3—药粒
3.干式旋风切削法
由于HTPB推进剂的某些力学特性类似橡胶,因此转速合适的橡胶粉碎设备原则上也可对其进行粉碎处理。为了解决物料遇水结团和组分流失的问题,本书选择常用橡胶粉碎机械——旋风切削机进行试验。物料由料斗经螺旋输送进粉碎室,被高速旋转的刀片剪切粉碎,通过负压风运的方法把物料运入旋风分离器。对磨盘采取风冷的方法解决整体的散热问题,粉碎过程不需冷却剂,便可保证试验的安全性。其作用原理与粉碎效果如图4.7所示。
图4.7 旋风切削机
1—进料口;2—药粒;3—转子;4—滤网;5—切刀;6—出料口
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