[发明专利]一种粉末颗粒气力加注方法与系统

说明书

本发明公开了一种粉末颗粒气力加注系统，包括储料箱、气瓶和粉箱，储料箱为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞，将储料箱内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔和驱动腔，所述流化腔的前端开设有粉末出口，粉末出口与粉箱管路连接；流化腔的前端锥体和驱动腔的后端均与气瓶管路连接；气瓶内的气体用于充入驱动腔和流化腔内，进入驱动腔内的气体驱动活塞推动流化腔内的粉末颗粒朝向前方运动，同时，进入流化腔内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱中。实现了向燃料粉箱内的安全供粉，粉箱加注装填率高达97％。

技术领域

本发明属于粉末发动机技术领域，具体涉及一种粉末颗粒气力加注方法与系统。

背景技术

粉末发动机是一种以微小粉末颗粒为燃料的新型发动机，具备多次启动和推力调节的功能。粉末燃料加注是粉末火箭发动机实验组织过程中的重要环节，其目的是将地面贮存的粉末燃料按需求输送至粉末发动机贮箱中。与液体相比，粉末燃料的流动性差，输送困难，加注过程更加复杂，同时粉末燃料粒径微小，属于易燃易爆品，对加注安全性要求很高。

在工业领域，粉末颗粒加料方式一般可分为重力式加注，机械式加注和气力式加注等。重力式加注一般是利用料斗并依靠粉末颗粒自身重力，将其加注到容器中。重力式加注方法简单，但当粉末颗粒粒径较小时，会由于其流动性较差而导致该加注方式加料过程不连续甚至加注失败，并且该加注方式一般在开放环境下进行，所以粉末易弥散到环境中。机械式加注一般是利用旋转式部件来输送粉末，如螺旋杆、叶轮等，该方式可以通过调节旋转部件速度来改变加注速度，但旋转部件会对粉末颗粒造成较为剧烈的挤压与碰撞，对粉末颗粒物性造成影响。气力加注方式又可分为吸气式和压送式，吸气式的工作原理是将容器内部抽至一定真空度，然后粉末颗粒在内外压差作用下被加注到容器中，该方式加注简单，但效率较低，对加注系统密封性要求高；压送式是采用高压气体对粉末颗粒进行流化并加注至容器中，该方式加注效率高，但工业上该方式通常是采用回转加料机将粉末颗粒输送至气流中，因此同样存在机械部件与粉末颗粒的挤压碰撞，并且该方式通常还需要额外安装一台或多台旋风分离器来实现气固两相分离，所以现有的压送式加注设备庞大，不适合在实验室条件下使用。

粉末燃料属于易燃易爆品，因此在加注过程中不能与加注装置的运动部件发生剧烈碰撞，同时由于粉末燃料粒径较小，容易跟随气流逸出粉箱，不仅会造成粉末燃料浪费，降低装填效率，还会产生环境污染，当环境中的粉末燃料浓度较高时，还可能会出现粉尘爆炸的问题。因此，现有的粉末颗粒加注方式不能满足粉末发动机高效、高安全性加注的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种粉末颗粒气力加注方法与系统，实现了向燃料粉箱内的安全供粉，粉箱加注装填率高达97％。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种粉末颗粒气力加注系统，包括储料箱、气瓶和粉箱，所述储料箱为柱状体，其前端为圆锥体状，其内同轴套设有活塞，将所述储料箱内在轴向上由前到后分割为两个独立设置的流化腔和驱动腔，所述流化腔的前端开设有粉末出口，所述粉末出口与粉箱管路连接；所述流化腔的前端锥体和驱动腔的后端均与气瓶管路连接；气瓶内的气体用于充入驱动腔和流化腔内，进入驱动腔内的气体驱动活塞推动流化腔内的粉末颗粒朝向前方运动，同时，进入流化腔内的气体使粉末颗粒在气体中流化，形成气固两相气流，经粉末出口流入粉箱中。

进一步地，该气瓶和驱动腔间的管路上依次设置有驱动气路电磁阀(2)和驱动气路可调节流阀；所述气瓶和流化腔间的管路上依次设置有流化气路电磁阀和流化气路可调节流阀，各可调节流阀用于调节各管路的气体流量；所述气瓶的出口设置有气体减压阀。

进一步地，该粉箱竖直设置，其上部侧壁与所述流化腔的粉末出口管路连通；所述粉箱的上部为锥体状，在锥体前端开设有泄气口，在所述粉箱内且靠近所述泄气口处覆盖有筛网。

进一步地，该粉箱放置于水平放置的天平上。