一种固体火箭发动机物理清药装置及清药方法与流程

1.本发明属于固体火箭发动机换装清药技术领域，特别涉及一种固体火箭发动机物理清药装置及清药方法。


背景技术：

2.现有固体火箭、导弹发动机的“处废”是一项难度极大、技术含量极高、安全系数较低的工作。如何能够有效的将发动机中的固体推进剂去除，同时又保障一定的安全系数，实现发动机壳体的有效回收利用，是科研和技术人员解决的难题之一。传统采用刀具切割的方法，需要人工近距离的作业，不仅推进剂的药物伤害身体，同时推进剂遭受机械作用后极易引发燃烧、爆炸等事故；或者采用高压水射流的方式进行切割，虽然降低了切割温度，但是该技术切割效率极低，易导致气溶胶集聚，增加次生灾害发生的几率。
3.现有的固体火箭、导弹发动机延期换装，推进剂清药，存在如下问题：1、固体推进剂清药过程大多为镗车削药柱，由于推进剂属易燃易爆炸危险品，因安全原因导致生产效率十分低下，清药过程存在一定的安全风险；2、大型发动机固体推进剂采用高压水切割产生大量工业废水，切割废水中含有大量氧化剂高氯酸铵和其他有害组分，难以无害化处理带来的环保问题；3、由于加入脱敏剂和高压水的参与，清理过程推进剂配方发生理化变化，导致清理出来的推进剂基本失效，造成含能材料资源浪费。


技术实现要素：

4.针对上述推进剂清药问题，本发明的目的是提供一种固体火箭发动机物理清药装置及清药方法，通过低温、环形切割方式，提高清药效率和清药过程的安全性，减少环境污染，同时使切割后的退役推进剂材料安全清理再利用。
5.本发明的技术方案在于：一种固体火箭发动机物理清药装置，包括设备底座以及所述设备底座上固定安装的工作平台，其中：所述的工作平台倾斜设置，其上设有平行滑轨，所述的平行滑轨从高到低依次设有刀具进给机构、火箭发动机第一滑道座、火箭发动机第二滑道座；所述的刀具进给机构上设有刀具转换盘，所述的刀具转换盘上分别固定连接有环切刀和铲刀；所述的火箭发动机第二滑道座上设有防爆伺服电机、第二传动齿轮，所述的第二传动齿轮连接有火箭发动机第二固定卡盘，所述的火箭发动机第一滑道座上设有第一传动齿轮，所述的第一传动齿轮连接有火箭发动机第一固定卡盘，所述的火箭发动机第一固定卡盘与所述的火箭发动机第二固定卡盘用于对火箭发动机两端进行定位。
6.所述的火箭发动机第二滑道座上部连接火箭发动机第二固定卡盘处设有药块排出孔，所述的药块排出孔下方设有有药块排出槽，所述的药块排出槽底部设有药块收集箱。
7.所述的环切刀包括环切刀杆、安装在所述环切刀杆外表面的隔离套，所述的隔离套外侧固定设有等距离平行分布的多个环切刀片，所述的隔离套由压紧螺母与所述环切刀杆紧固连接，所述的环切刀杆内部中空，设有环切刀杆冷气通道，所述的环切刀杆和所述的隔离套表面分布有若干贯穿的冷气孔，所述的冷气孔与所述的环切刀杆冷气通道连通。
8.所述的环切刀相邻环形刀片的距离为50mm。
9.所述的铲刀包括刀杆、安装在所述刀杆端部的铲刀头，所述的铲刀头上设有带三面刃的刀刃和冷气槽，所述刀杆内部设有刀杆冷气通道，所述的刀杆冷气通道与所述的冷气槽相连通。
10.所述的刀具进给机构上还设有涡旋冷风发生器，所述的涡旋冷风发生器的出风口分别与所述的环切刀的环切刀杆冷气通道、所述铲刀的铲刀杆冷气通道相连通。
11.所述火箭发动机下方所述平行滑轨上设有若干安全垫木。
12.所述的工作平台倾斜设置，与水平面的夹角为15~90度。
13.一种固体火箭发动机物理清药方法，包括如下步骤：s1：在固体火箭发动机物理清药装置上安装将待清药的固体火箭发动机；通过调节火箭发动机第一滑道座、火箭发动机第二滑道座的距离，采用火箭发动机第一固定卡盘、火箭发动机第二固定卡盘，将火箭发动机两端进行定位；s2：调整刀具转换盘，将环切刀对正待清药的固体火箭发动机，通过刀具进给机构将环切刀调整到切割位置，启动固体火箭发动机物理清药装置，从火箭发动机内孔以行星复合运动，通过防爆伺服电机带动第二传动齿轮、第一传动齿轮转动，从而带动火箭发动机第一固定卡盘、火箭发动机第二固定卡盘固定的火箭发动机旋转，即火箭发动机公转加环切刀自转，将推进剂快速切割成环缝阵列，然后退出环切刀；s3：调整刀具转换盘，将铲刀对正待清药的固体火箭发动机，启动固体火箭发动机物理清药装置，利用火箭发动机公转加铲刀的直线运动，再将环形药片切割成小块；s4：由于工作平台倾斜设置，在火箭发动机旋转的情况下，s3中火箭发动机切割好的推进剂因重力作用，从药块排出孔下方的有药块排出槽，排到药块收集箱，完成清药过程。
14.在步骤s2、s3中，通过刀具进给机构上设有的涡旋冷风发生器，通过与所述的涡旋冷风发生器的出风口相连通的环切刀杆冷气通道、铲刀杆冷气通道对刀具切割刃不间断的吹送潮湿冷风，使切削面处于阴冷潮湿状态、消除静电。
15.本发明的技术效果在于：1、本发明通过发动机公转+刀具自转，对推进剂切割形成环形槽阵列，通过发动机公转+刀具直线运动对推进剂切割形成条块状切药；整个清药过程实现了推进剂低速高效清理，在同等切割速度下，效率比传统机床清药提高几十倍。以下将结合附图进行进一步的说明；2、本发明通过涡旋冷风发生器对刀具切割刃不间断的吹送潮湿冷风，实现清药过程的即时加湿冷却、消除静电，确保清药过程的安全；3、本发明通过物理刀具进行清药作业，相比高压水切割方式，绿色环保，而且切割的推进剂可二次利用，避免销毁带来的环保问题；同时清药过程完全远程自动化控制，人员在安全隔离区作业，作业现场无人身安全事故风险。
附图说明
16.图1是本发明实施例一种固体火箭发动机物理清药装置示意图。
17.图2是本发明实施例一种固体火箭发动机物理清药装置的环切刀示意图。
18.图3是本发明实施例一种固体火箭发动机物理清药装置的铲刀示意图。
19.附图标记：1
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药块收集箱；2
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火箭发动机；3
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安全垫木；4
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工作平台；5
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环切刀；6
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铲刀；7
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涡旋冷风发生器；8
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刀具进给机构；9
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滑轨；10
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设备底座；11
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刀具转换盘；12
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火箭发动机第一固定卡盘；13
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火箭发动机第二固定卡盘；14
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药块排出孔；15
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药块排出槽；16
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火箭发动机第一滑道座；17
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火箭发动机第二滑道座；18
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第二传动齿轮；19
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防爆伺服电机；20
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第一传动齿轮；51
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环切刀杆；52
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环切刀片；53
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压紧螺母；54
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隔离套；55
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环切刀杆冷气通道；56
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冷气孔；61
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铲刀杆；62
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铲刀头；63
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刀刃；64
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冷气槽；65
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铲刀杆冷气通道。
具体实施方式
20.实施例1为了克服现有刀具清药作业生产效率低、作业存在安全隐患，水射流切割清药污染大的问题，本发明提供了如图1所示一种固体火箭发动机物理清药装置，本发明通过发动机公转+刀具自转，对推进剂切割形成环形槽阵列，通过发动机公转+刀具直线运动对推进剂切割形成条块状切药；整个清药过程实现了推进剂低速高效清理，而且本发明通过物理刀具进行清药作业，相比高压水切割方式，绿色环保，而且切割的推进剂可二次利用，避免销毁带来的环保问题。
21.如图1所示，一种固体火箭发动机物理清药装置，包括设备底座10以及所述设备底座10上固定安装的工作平台4，其中：所述的工作平台4倾斜设置，其上设有平行滑轨9，所述的平行滑轨9从高到低依次设有刀具进给机构8、火箭发动机第一滑道座16、火箭发动机第二滑道座17；所述的刀具进给机构8上设有刀具转换盘11，所述的刀具转换盘11上分别固定连接有环切刀5和铲刀6；所述的火箭发动机第二滑道座17上设有防爆伺服电机19、第二传动齿轮18，所述的第二传动齿轮18连接有火箭发动机第二固定卡盘13，所述的火箭发动机第一滑道座16上设有第一传动齿轮20，所述的第一传动齿轮20连接有火箭发动机第一固定卡盘12，所述的火箭发动机第一固定卡盘12与所述的火箭发动机第二固定卡盘13用于对火箭发动机2两端进行定位。
22.实际使用过程中，通过调节火箭发动机第一滑道座16、火箭发动机第二滑道座17的距离，采用火箭发动机第一固定卡盘12、火箭发动机第二固定卡盘13，将火箭发动机2两端进行定位；通过调整刀具转换盘11，将环切刀5对正待清药的固体火箭发动机2，通过刀具进给机构8将环切刀5调整到切割位置，启动固体火箭发动机物理清药装置，从火箭发动机2内孔以行星复合运动，通过防爆伺服电机19带动第二传动齿轮18、第一传动齿轮20转动，从而带动火箭发动机第一固定卡盘12、火箭发动机第二固定卡盘13固定的火箭发动机2旋转，即火箭发动机2公转加环切刀5自转，将推进剂快速切割成环缝阵列，然后退出环切刀5；通过调整刀具转换盘11，将铲刀6对正待清药的固体火箭发动机2，启动固体火箭发动机物理清药装置，利用火箭发动机2公转加铲刀6的直线运动，再将环形药片切割成小块，从而实现发动机推进剂低速高效清药。
23.实施例2在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述的火箭发动机第二滑道座17上部连接火箭发动机第二固定卡盘13处设有药块排出孔14，所述的药块排出孔14下方设有有药块排出槽15，所述的药块排出槽15底部设有药块收集箱1。
24.实际使用过程中，通过药块收集箱1将切割的推进剂进行回收，可以二次利用。
25.实施例3
在实施例1的基础上，本实施例中，如图2所示，优选地，所述的环切刀5包括环切刀杆51、安装在所述环切刀杆51外表面的隔离套54，所述的隔离套54外侧固定设有等距离平行分布的多个环切刀片52，所述的隔离套54由压紧螺母与所述环切刀杆51紧固连接，所述的环切刀杆51内部中空，设有环切刀杆冷气通道55，所述的环切刀杆51和所述的隔离套54表面分布有若干贯穿的冷气孔56，所述的冷气孔56与所述的环切刀杆冷气通道55连通。
26.实际使用过程中，所述的隔离套54外侧固定设有等距离平行分布的多个环切刀片52，环切刀片52等距离平行分布，可从发动机内孔快速一次性将推进剂切割成环缝阵列。同时由于所述的环切刀杆51内部中空，设有环切刀杆冷气通道55，所述的环切刀杆51和所述的隔离套54表面分布有若干贯穿的冷气孔56，所述的冷气孔56与所述的环切刀杆冷气通道55连通。在切割的同时可以通过环切刀杆冷气通道55对刀具切割刃不间断的吹送潮湿冷风，使切削面处于阴冷潮湿状态、消除静电。
27.实施例4在实施例3的基础上，本实施例中，优选地，所述的环切刀5相邻环形刀片52的距离为50mm。
28.实际使用过程中，所述的隔离套54外侧固定设有等距离平行分布的多个环切刀片52，环切刀片52等距离平行分布，可从发动机内孔快速一次性将推进剂切割成50mm环缝阵列。
29.实施例5在实施例1的基础上，本实施例中，如图3所示，优选地，所述的铲刀6包括刀杆61、安装在所述刀杆61端部的铲刀头62，所述的铲刀头62上设有带三面刃的刀刃63和冷气槽64，所述刀杆61内部设有刀杆冷气通道65，所述的刀杆冷气通道65与所述的冷气槽64相连通。
30.实际使用过程中，所述的铲刀头62上设有带三面刃的刀刃63，可以通过直线运动，再将环形药片切割成小块；所述的铲刀头62上设有冷气槽64，所述刀杆61内部设有刀杆冷气通道65，所述的刀杆冷气通道65与所述的冷气槽64相连通。在切割的同时可以通过所述的刀杆冷气通道65与所述的冷气槽64对刀具切割刃不间断的吹送潮湿冷风，使切削面处于阴冷潮湿状态、消除静电。
31.实施例6在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述的刀具进给机构8上还设有涡旋冷风发生器12，所述的涡旋冷风发生器12的出风口分别与所述的环切刀5的环切刀杆冷气通道55、所述铲刀6的铲刀杆冷气通道65相连通。
32.实际使用过程中，通过涡旋冷风发生器12对刀具切割刃不间断的吹送潮湿冷风，利用气流涡旋冷凝器把压缩空气冷却到
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10~0摄氏度，使切削面处于阴冷潮湿状态，消除了切削过程产生的静电和降低了切削面温度，实现清药过程的即时加湿冷却、消除静电，确保清药过程的安全。
33.实施例7在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述火箭发动机2下方所述平行滑轨9上设有若干安全垫木3。
34.实际使用过程中，安全垫木3防止消除火箭发动机2在公转过程中产生静电，确保
清药过程的安全。
35.实施例8在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述的工作平台4倾斜设置，与水平面的夹角为15~90度。
36.实际使用过程中，工作平台4倾斜设置，与水平面的夹角为15~90度。在火箭发动机2旋转的情况下，火箭发动机2切割好的推进剂因重力作用，可以快速的从药块排出孔14下方的有药块排出槽15，排到药块收集箱1，从而实现切割后推进剂药块的回收。
37.实施例9一种固体火箭发动机物理清药方法，使用如上实施例1~8中任意一种固体火箭发动机物理清药装置，包括如下步骤：s1：在固体火箭发动机物理清药装置上安装将待清药的固体火箭发动机2；通过调节火箭发动机第一滑道座16、火箭发动机第二滑道座17的距离，采用火箭发动机第一固定卡盘12、火箭发动机第二固定卡盘13，将火箭发动机2两端进行定位；s2：调整刀具转换盘11，将环切刀5对正待清药的固体火箭发动机2，通过刀具进给机构8将环切刀5调整到切割位置，启动固体火箭发动机物理清药装置，从火箭发动机2内孔以行星复合运动，通过防爆伺服电机19带动第二传动齿轮18、第一传动齿轮20转动，从而带动火箭发动机第一固定卡盘12、火箭发动机第二固定卡盘13固定的火箭发动机2旋转，即火箭发动机2公转加环切刀5自转，将推进剂快速切割成环缝阵列，然后退出环切刀5；s3：调整刀具转换盘11，将铲刀6对正待清药的固体火箭发动机2，启动固体火箭发动机物理清药装置，利用火箭发动机2公转加铲刀6的直线运动，再将环形药片切割成小块；s4：由于工作平台4倾斜设置，在火箭发动机2旋转的情况下，s3中火箭发动机2切割好的推进剂因重力作用，从药块排出孔14下方的有药块排出槽15，排到药块收集箱1，完成清药过程。
38.在步骤s2、s3中，通过刀具进给机构8上设有的涡旋冷风发生器12，通过与所述的涡旋冷风发生器12的出风口相连通的环切刀杆冷气通道55、铲刀杆冷气通道65对刀具切割刃不间断的吹送潮湿冷风，使切削面处于阴冷潮湿状态、消除静电。
39.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。