CN114602224A - 一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含能材料处理技术领域，具体涉及一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机。本发明包括下筒体及上筒体，上筒体与下筒体共同围合形成过滤洗涤腔；下筒体处布置滤盘，从而将过滤洗涤腔划分形成位于滤盘上部的工作腔和位于滤盘下部的母液收集腔；滤盘外形呈口径上大下小的喇叭口状，且位于滤盘轴心处的小端口构成可供固体料浆出料的出料口，该出料口连通外部集料设备，出料口上布置可启闭该出料口的开关阀；该两用机还包括起搅拌功能的搅拌组件以及用于向工作腔内喷洒洗涤液的喷淋组件。本发明能在实现对含能材料的过滤洗涤功能的同时，还能有效避免滤饼颗粒的沉积问题，具备工作安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及含能材料处理技术领域，具体涉及一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机。
背景技术
高性能含能材料有梯恩梯、黑索金、奥克托今、富氮化合物及其衍生物等，是提升先进武器性能的前提。与一般易爆物不同，其物性更敏感，含***性基团，能快速反应，破坏力极强；稍有不慎，就是灾难性后果。高性能含能材料生产工艺多采用浓硝酸直接硝解乌洛托品，通过硝酸蒸煮、结晶、脱酸、重结晶等工序，获得所需要的含能材料晶体悬浮液，再通过洗涤、过滤，获得一定含湿量的晶体滤饼，后再经干燥、分级获得最终产品。洗涤过滤是含能材料生产工艺中必不可少、也是关系最终产品质量的重要工序。含能材料晶体型式有多种，如α晶型、β晶型、γ晶型等，不同晶型表现出的物理特性大不一样，如粘性、流动性、晶体体积、强度、***性能、稳定性能等，对含能材料品质影响很大。含能材料洗涤过程中，洗出的母液有一定的粘性，且很容易析出晶体，形成“挂壁”现象；滤饼晶体具有不同的晶型，粒径分布较广，粗粒径晶体颗粒极易沉积，造成局部固体堆集，形成安全隐患；此外，洗涤过滤工序中，物料有浓硝酸、水或丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，温度一般控制100℃以下，设备需具备高温、承压条件，物料除危化品硝酸以及丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂外，还有性能不稳定且有***性的各种混合晶型的含能材料。因此，对过滤洗涤设备需具备以下要求：其一、设备需密闭、承压、耐温。其二、设备需本质安全；如与物料接触部分不能有挤压或撞击等隐患、不能有硬摩擦及挤压等；能全自动操作，达到生产过程中无人化，避免意外导致伤人等。其三、母液收集腔容积要大，洗涤后的母液要流动通畅，形成一定速度，不易停滞。其四、滤饼中粗晶体颗粒不易沉积，具备一定的沉积空间。最后，传统滤网结构为平底型，浆叶中心处因线速度较小，滤饼颗粒极易沉积，造成滤盘中心位置形成固体堆积区；母液收集腔较小，且由于腔底为平底结构，母液流动性差，容积较小，极易形成母液停滞或死角，造成晶体析出。上述情况已经和当前需要、技术发展不相适应，亟待解决。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其能在实现对含能材料的过滤洗涤功能的同时，还能有效避免滤饼颗粒的沉积问题，具备工作安全可靠的优点。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：包括下筒体以及与下筒体间构成可拆卸式配合的上筒体，上筒体与下筒体共同围合形成过滤洗涤腔；下筒体处布置滤盘，从而将过滤洗涤腔划分形成位于滤盘上部的工作腔和位于滤盘下部的母液收集腔，且下筒体处相应布置排液口以便连通所述母液收集腔；滤盘外形呈口径上大下小的喇叭口状，且位于滤盘轴心处的小端口构成可供固体料浆出料的出料口，该出料口连通外部集料设备，出料口上布置可启闭该出料口的开关阀；该两用机还包括起搅拌功能的搅拌组件以及用于向工作腔内喷洒洗涤液的喷淋组件。
优选的，所述搅拌组件包括安装在上筒体顶部处的搅拌电机，搅拌电机的搅拌轴同轴贯穿上筒体顶壁后再伸入工作腔内，且位于工作腔内的搅拌轴轴身处径向凹设有配合槽，搅拌桨径向***配合槽后焊固，从而使得搅拌桨与搅拌轴形成一体焊接构造。
优选的，在搅拌轴的轴向上，所述搅拌桨与滤盘之间的间距等于50mm。
优选的，所述喷淋组件包括水平安装在工作腔内的喷淋管，喷淋管的入口贯穿上筒体从而连接外部进液设备；喷淋管上布置喷淋球，所述喷淋球的喷淋方向指向滤盘所在方向。
优选的，所述下筒体为回转体，且轴向剖面呈“W”字状；下筒体的顶部筒口及中部冠台处均布置法兰孔，滤盘顶沿和底沿处相应设置拉杆；所述拉杆顶端布置便于吊起滤盘的吊环，拉杆底端则铅垂向的通过相配合的法兰孔穿出下筒体后再由螺帽加以固定；所述开关阀为上展式出料阀，开关阀的阀口与滤盘的小端口相平齐。
优选的，所述下筒体的底面呈球面状，且连通母液收集腔的排液口位于“W”字状的下筒体的最低端处。
优选的，所述滤盘的下表面处同轴向下凸设有加强环，各加强环彼此同轴形成同心环状布局；各加强环之间通过径向筋板连接彼此，从而在滤盘底面形成网格状的加强结构；该加强结构与下筒体的筒底面间存有可供母液流动的间隙。
优选的，所述滤盘的外圆柱面为直径上大下小的圆锥面，顶部筒口处相应设置口径上大下小的配合沉孔，两者间形成同轴插接配合。
优选的，所述下筒体外壁处同轴的凸设有外环体，上筒体的底端由上而下的插接在下筒体外壁处并与外环体间形成止口式密封配合；上筒体的外壁固接机架，铅垂活塞缸的两端分别铰接所述外环体与所述机架，从而推送下筒体与滤盘产生相对上筒体的铅垂向的相近及相离动作。
优选的，下筒体外壁处布置夹套和/或盘管，夹套和/或盘管的布置位置与外环体的布置位置彼此空间避让。
本发明的有益效果在于：
1)、通过上述方案，一方面，本发明的滤盘与下筒体形成了可拆卸式结构，这使得工作时滤盘与下筒体配合形成母液收集腔，而在清洗时又可以随时拆除滤盘从而将所有母液接触部位完全暴露，做到彻底清洗，避免了因晶体析出堆积造成流动短路等安全隐患状况的发生。另一方面，对于常规滤盘所出现的固体料浆堆积问题，本发明不仅通过锥斗状的滤盘结构，来保证固体料浆向中部的汇聚效果；同时，中部处布置的出料口，也实现了对固体料浆的适时排除功能，从而避免因固体料浆过度汇集可能产生的***等隐患。搅拌组件与喷淋组件的布置，提供了物料的搅拌和在线喷淋洗涤功能，以实现其过滤和洗涤目的。
至此，本发明规避了滤饼粗晶体颗粒沉积风险等安全隐患，提高了设备安全性；本发明能在实现对含能材料的过滤洗涤功能的同时，还能有效避免滤饼颗粒的沉积问题，具备了工作安全可靠的优点。
2)、对于搅拌组件而言，其首重安全性，因此不能采用常规的需拧紧的暴露式的螺栓固接方式；鉴于此，本发明采用了一体焊接方式来成型搅拌桨和搅拌轴，从而确保含能材料在过滤洗涤时的安全性。此外，在搅拌轴的轴向上，所述搅拌桨与滤盘之间的间距等于50mm，这是因为含能材料在滤盘处集聚结晶时，高于50mm的搅拌桨能避免对可能结晶的晶体产生碰撞甚至引爆状况，而过高的搅拌桨又会影响到搅拌的最大效率。因此，本发明的50mm的选择，既能保证最大效率的搅拌效果，又不会对可能结晶的晶体产生碰撞甚至引爆状况，从而在实用化和安全化之间寻求了均衡点，成效显著。
3)、“W”字状的下筒体，可实现母液的快速引流效果，避免母液在母液收集腔内的长时间停留，也就尽可能的降低了晶体析出堆积的可能性。更值得注意的是，滤盘与下筒体的配合是依靠内圈及外圈处的法兰结构来实现的，一方面，各法兰配合处独立且远离母液收集腔和滤盘上方的工作腔，这相较于常规的暴露在工作腔或母液收集腔内的螺纹紧固件而言，安全性更高，更避免了螺纹紧固等动作所可能引发的含能材料***等状况。另一方面，开关阀也采用了特定的上展式出料阀，以尽可能减小对易***的固体料浆甚至是结晶的影响性，使用安全性可得到显著提升。
4)、加强结构的设置，不仅保证了滤盘自身的工作强度，同时该加强结构还与下筒体的筒底面间存有可供母液流动的间隙，以保证母液收集腔内母液的快速流动功能，一举多得。
附图说明
图1为本发明的结构剖视示意图；
图2为滤盘的结构剖视示意图；
图3为下筒体的结构剖视示意图；
图4为开关阀的结构示意图；
图5为加强结构的布置示意图；
图6为固定结构的布置示意图；
图7为搅拌桨到滤盘距离为50mm时的纵截面速度矢量图；
图8为搅拌桨到滤盘距离为50mm时的纵截面湍动能图。
本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：
10-滤盘11-出料口12-开关阀
13-拉杆14-吊环15-螺帽16-加强环17-径向筋板
20-下筒体20a-顶部筒口20b-中部冠台
21-排液口22-外环体23-横向筋板24-纵向筋板
30-上筒体 40-搅拌组件
41-搅拌电机 42-搅拌轴 43-搅拌桨
50-喷淋组件 51-喷淋管 52-喷淋球
60-机架70-铅垂活塞缸80-夹套90-盘管
具体实施方式
为便于理解，此处对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
本发明的具体实施结构可参照图1-6所示，其包含了筒体部分、搅拌组件40、喷淋组件50及机架60等。其中：
筒体部分为一个承压容器，设计压力、设计温度、设备材质等按含能材料工艺具体要求。构成筒体部分的上筒体30和球冠状的下筒体20通过止口配合形成密闭、承压容器，是物料工作空间，也即过滤洗涤腔。浓硝酸、水或丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂以及含能材料均在此物料工作空间内搅拌、混合、洗涤及过滤。上筒体30一般由筒体直段、夹套80和/或盘管90、封头、法兰等组成，封头处一般设有物料进口、洗涤液进口、及压力表口、安全阀口、进气口、排气口等，不再一一说明。
工作时，可通过铅垂活塞缸70来顶动下筒体20处的外环体22，从而使得下筒体20与滤盘10一同产生相对上筒体30的下行动作，即可暴露整个底座。
搅拌组件40立于上筒体30封头之上，其输出轴与上筒体30同轴设置。搅拌组件40一般由搅拌电机41、减速机等组成，以便输出一定范围内的转速、扭矩，满足洗涤过滤过程中的搅拌、混合以及排渣过程中的刮料需要。搅拌轴42也与上筒体30同轴设置，由上筒体30处经封头穿出，搅拌轴42同步接收搅拌电机41输出的转速、扭矩。搅拌轴42底端设有搅拌桨43，且搅拌桨43最底面距离圆台型的滤盘10上表面一定距离，一般在50mm以上，避免搅拌桨43与滤饼的硬摩擦及挤压。
参照图1所示的，上筒体30处还设置有喷淋组件50，具体包括喷淋管51以及布置在喷淋管51处的洗涤用的喷淋球52。根据上筒体30直径、高度旋转喷淋球52的数量及尺寸。喷淋球52不宜选用金属材质，避免金属摩擦带来的安全隐患；可选用聚四氟乙烯或喷嘴型式。工作时，滤盘10上表面与上筒体30内表面形成的密闭容腔，是物料搅拌混合、洗涤过滤的区间，为工作腔。根据含能材料的固含量、液含量等工艺参数，设计工作腔的有效容积和容渣区域。
进一步的，如图1-2所示的，滤盘10的形状呈圆台形的漏斗状或者说是喇叭口状，中心为最低点，且为固体料浆的出料口11；该设计规避了现有设备因中心搅拌线速度最小导致的料浆固体易堆积的安全隐患。滤盘10是整体式，可通过吊环整体起吊，将所有母液接触部位完全暴露，做到彻底清洗。
滤盘10的具体结构如下：根据物料工艺要求，选用合适金属材质、合适过滤精度的多层的金属烧结网，制作成圆台形，大端与外圈法兰焊接，小端与外圈法兰焊接。为起吊方便，外圈法兰外圆柱面设有锥度，为上大下小锥度。同时，外圈法兰上表面均布设有吊环14，一般为三只；外圈法兰及内圈法兰下表面均固设有拉杆13，以便与配套的螺帽15固定连接；下筒体20的顶部筒口20a和中部冠台20b处相应布置法兰孔，从而与相配合的拉杆13一一对应。拉杆13及螺帽15由于完全独立，也即不接触物料，以免螺纹挤压物料造成安全事故，因此也就避免了可能存在的安全风险。实际装配时，相应的部件配合处需设有密封。为确保强度，根据受压要求，在内圈法兰处还可设有补强圈。
下筒体20与滤盘10配合形成了母液收集腔。在压力作用下，物料中的母液透过滤盘10的多层的金属烧结网，集中到母液收集腔内。因母液收集腔容积较大，配合下筒体20自身的“W”状设计产生的较大坡度，因此母液不易停滞，母液流动性较好，解决了平底式结构导致的母液流动差造成的晶体析出难题。而当滤盘10整体吊起后，母液收集腔即完全暴露，可人工定期干预，对母液收集腔进行彻底清洗，避免晶体析出堆积造成流动短路。
为解决金属烧结网的支撑强度问题，如图5-6所示，可在母液收集腔内设有系列辐条筋板，其数量、壁厚等与下筒体20的直径、压力等有关。具体而言，参照图5所示，滤盘10底面布置加强环16及径向筋板17，从而形成加强结构；同时，加强结构都不接触下筒体20的内底面且有一定距离，为母液流动通道。通过以上设计，加强结构呈现了一定尺寸的方格形状，对金属烧结网做到了较好的支撑，避免金属烧结网在压力作用下，变形较大，被压力损坏。而图6所示中，下筒体20的外底面则布置横向筋板23及纵向筋板24，从而形成井格型固定结构，以便进一步加强所述下筒体20。
进一步的，为保证母液流动通畅，母液收集腔最低位设有系列母液出口，也即排液口21，其数量、直径大小等与下筒体20的直径、物料特性等有关。
实际装配时，如图3所示的开关阀12需安装在滤盘10的内圈法兰处，并与可供固体料浆出料的出料口11对接。开关阀12一般为上展式出料阀，为防止对含能材料物料的硬摩擦，开关阀12的阀芯需要喷涂塑性材料，如F40或F30等；阀杆与阀体连接处需增设塑性导套，一般为聚四氟乙烯材质，避免物料被阀杆带入阀体内部，因挤压造成安全事故。
图7-8中，则公开了搅拌桨43到滤盘10距离为50mm时的纵截面速度矢量图和纵截面湍动能图。实际操作时发现：提高搅拌桨43的高度，此时筒体部件内流体流动状态变化不大，桨叶底部流体存在流动，但是效果并不明显；而当搅拌桨43到滤盘10的距离增大时，桨底部中心位置低湍动能区域明显扩大；这说明，一味的提高搅拌桨的高度会对罐底物料搅拌效果造成一定不良影响；研究发现，具体使用时，以距离为50mm为最佳距离。
当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：包括下筒体(20)以及与下筒体(20)间构成可拆卸式配合的上筒体(30)，上筒体(30)与下筒体(20)共同围合形成过滤洗涤腔；下筒体(20)处布置滤盘(10)，从而将过滤洗涤腔划分形成位于滤盘(10)上部的工作腔和位于滤盘(10)下部的母液收集腔，且下筒体(20)处相应布置排液口(21)以便连通所述母液收集腔；滤盘(10)外形呈口径上大下小的喇叭口状，且位于滤盘(10)轴心处的小端口构成可供固体料浆出料的出料口(11)，该出料口(11)连通外部集料设备，出料口(11)上布置可启闭该出料口(11)的开关阀(12)；该两用机还包括起搅拌功能的搅拌组件(40)以及用于向工作腔内喷洒洗涤液的喷淋组件(50)。
2.根据权利要求1所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述搅拌组件(40)包括安装在上筒体(30)顶部处的搅拌电机(41)，搅拌电机(41)的搅拌轴(42)同轴贯穿上筒体(30)顶壁后再伸入工作腔内，且位于工作腔内的搅拌轴(42)轴身处径向凹设有配合槽，搅拌桨(43)径向***配合槽后焊固，从而使得搅拌桨(43)与搅拌轴(42)形成一体焊接构造。
3.根据权利要求2所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：在搅拌轴(42)的轴向上，所述搅拌桨(43)与滤盘(10)之间的间距等于50mm。
4.根据权利要求1所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述喷淋组件(50)包括水平安装在工作腔内的喷淋管(51)，喷淋管(51)的入口贯穿上筒体(30)从而连接外部进液设备；喷淋管(51)上布置喷淋球(52)，所述喷淋球(52)的喷淋方向指向滤盘(10)所在方向。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述下筒体(20)为回转体，且轴向剖面呈“W”字状；下筒体(20)的顶部筒口(20a)及中部冠台(20b)处均布置法兰孔，滤盘(10)顶沿和底沿处相应设置拉杆(13)；所述拉杆(13)顶端布置便于吊起滤盘(10)的吊环(14)，拉杆(13)底端则铅垂向的通过相配合的法兰孔穿出下筒体(20)后再由螺帽(15)加以固定；所述开关阀(12)为上展式出料阀，开关阀(12)的阀口与滤盘(10)的小端口相平齐。
6.根据权利要求5所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述下筒体(20)的底面呈球面状，且连通母液收集腔的排液口(21)位于“W”字状的下筒体(20)的最低端处。
7.根据权利要求5所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述滤盘(10)的下表面处同轴向下凸设有加强环(16)，各加强环(16)彼此同轴形成同心环状布局；各加强环(16)之间通过径向筋板(17)连接彼此，从而在滤盘(10)底面形成网格状的加强结构；该加强结构与下筒体(20)的筒底面间存有可供母液流动的间隙。
8.根据权利要求5所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述滤盘(10)的外圆柱面为直径上大下小的圆锥面，顶部筒口(20a)处相应设置口径上大下小的配合沉孔，两者间形成同轴插接配合。
9.根据权利要求5所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：所述下筒体(20)外壁处同轴的凸设有外环体(22)，上筒体(30)的底端由上而下的插接在下筒体(20)外壁处并与外环体(22)间形成止口式密封配合；上筒体(30)的外壁固接机架(60)，铅垂活塞缸(70)的两端分别铰接所述外环体(22)与所述机架(60)，从而推送下筒体(20)与滤盘(10)产生相对上筒体(30)的铅垂向的相近及相离动作。
10.根据权利要求9所述的一种本质安全型含能材料过滤洗涤两用机，其特征在于：下筒体(20)外壁处布置夹套(80)和/或盘管(90)，夹套(80)和/或盘管(90)的布置位置与外环体(22)的布置位置彼此空间避让。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |