固体推进剂由粘度很高的丁羟胶与各种添加成分混合而成,流动性和传热性差,在没有固化之前属于典型非牛顿流体。在其混合过程中,高粘度的丁羟胶、大量成团的固体颗粒与其它组分一起交互作用,混合物内部产生巨大的粘阻力,增大了混合的难度,一般类型的混合设备根本不能满足生产要求。另外,固体推进剂中的诸多组分都属于易燃易爆的材料,对于混合设备的安全性能要求高。因此,在生产中通常采用结构特殊的混合设备进行混合,或者多台不同类型混合设备相结合分多步工序完成所需要的混合工艺[7]。根据固体推进剂混合物的混合特点,用于固体推进剂混合的设备一般需要满足以下特性:64155
1)较小的混合间隙;
2)较大的功率体积比(w/m3);
3)为防止被混物料黏附在旋转部件上,桨叶或者其它部件相互啮合;
4)便于卸空(出料);
5)安全、可靠。
根据混合机的结构和功能的不同,用于固体推进剂混合的设备分为锅式混合设备、论文网连续混合以及无桨式混合设备三类[8]。本文着重介绍连续式混合设备。
在固体推进剂生产中应用广泛的是单/双螺杆连续挤出技术。单/双螺杆挤出机的特点之一就是具有极强的混合能力和极高的混合效率,其混合质量不仅与单/双螺杆挤出机的螺杆混合元件和螺杆组合结构有关,还与工艺条件的选择密切相关。上世纪30年代开始,双螺杆挤压机首先在意大利用于塑料加工过程。西方国家从上世纪50年代开始就对使用TSE 进行推进剂的连续混合装药作业进行过许多尝试证明TSE 装药技术因具有很大生产潜力和安全上的优越性而胜过批次混合加工工艺,并认为基于TSE 的连续化混合装药工艺在投资和劳动费用上比批次装药工艺可以节约20~25%。此外,基于TSE 的连续化混合装药工艺允许使用低费用或高性能推进剂的组分,而这些低费用或高性能推进剂用批次生产加工制造是困难或不可能的。在实际应用方面,美国,法国,德国,日本一直走在世界前列[9.10]。
在过去的20多年里,伴随着机械设计、控制、加料技术、数字建模以及其它相关技术的迅速发展,研究人员对连续混合-挤压技术的理解日渐深刻。在引入各种先进技术的前提下,连续混合技术在含能材料制造领域应用更为广泛[11]