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一种用于火炸药制备的双螺杆连续塑化混合装置
专利名称：一种用于火炸药制备的双螺杆连续塑化混合装置，申请号：CN202211303480.X，公开公告号：CN115594552A，2023年1月完成发明专利公开，专利权申请人为南京科锐挤出机械有限公司。火炸药、高能热敏含能材料制备属于高风险特种加工领域，物料本身对温度、压力、剪切应力高度敏感，加工过程中一旦出现局部过热、压力骤升、剪切过载等异常工况，极易引发安全隐患。传统间歇式搅拌混料设备生产效率低下，物料混合均匀度有限，批次之间产品一致性差，人工参与环节多，安全管控难度大；而普通通用双螺杆挤出设备没有针对高能含能物料做专项安全防护设计，温度、压力监测手段简单，缺少多重联锁防护机制，无法直接应用于火炸药类高危物料的连续塑化混合生产场景。南京科锐挤出机械有限公司立足特种热敏高能材料加工领域的现实需求，研发出本项发明专利，重点解决火炸药制备过程当中混合效率不足、安全防护薄弱、工艺参数监测缺失等行业痛点，实现物料高效混合的同时，具备完善的安全防护体系，可以实时检测混合腔内部温度与压力变化，及时识别异常工况，有效规避生产过程当中意外风险的发生，为高能敏感材料连续化加工提供全新设备技术方案。
在火炸药及含能复合材料加工工艺中，物料组分复杂，多种粉体、黏结剂、功能助剂需要实现高度均匀的塑化共混，混合效果直接决定成品物料理化性能。传统间歇式釜式混料模式，每一批次都需要完成投料、混炼、出料、清釜完整流程，生产不连续，劳动强度大，不同批次容易出现混合程度差异，产品品质波动明显。普通双螺杆设备虽然具备连续混炼能力，但面向高能敏感物料时存在诸多短板，螺杆剪切强度难以精准管控，容易产生过量剪切热；机筒内部温度、压力采集点位少，只监测机筒外壁温度，无法获取物料真实的内部瞬时温度与腔体内实际压力；缺少多级超限报警、紧急泄压、快速停机等成套安全防护结构，一旦工艺出现波动，不能够快速响应处置，给特种生产带来极大不确定性。本发明专利针对以上痛点，重新对双螺杆主机螺杆组合构型、机筒腔体结构、在线传感监测布局、安全联锁执行机构进行一体化创新设计，在保障高效分布‑分散混合效果的前提下，控制剪切热的生成，降低物料局部过热概率。设备腔体内部布设多组高精度温度传感器与压力传感器，传感器直接接触物料流道区域，能够实时采集塑化混合过程当中物料真实温度、腔体内实际压力数据，数据实时上传至控制系统，实现全流程工艺参数可查看、可记录、可追溯。
该发明核心技术优势体现在高效混合与多重安全防护两大层面。在混炼结构设计上，采用适配火炸药物料特性的低剪切、高分散螺杆元件组合，兼顾输送推进、熔融塑化、组分分散混合功能，在不产生过高剪切温升的基础之上完成多组分物料的均匀共混，实现连续进料、连续混合、连续出料，摆脱间歇式生产的效率瓶颈，提升生产连续性与批次稳定性。在安全防护体系方面，设备设置温度阈值、压力阈值多级预警机制，当监测数值接近安全临界区间时系统提前发出声光预警；一旦温度或者压力超过安全设定上限，系统可快速触发联锁保护动作，执行紧急停机、紧急泄压、强制冷却等处置流程，及时化解异常工况带来的风险，从设备硬件和软件控制两个维度构建多重安全屏障，有效防止意外情况发生。同时设备整体结构充分考虑防静电、阻燃、防爆设计要求，机筒、螺杆、传动部件均选用适配特种工况的材质，降低摩擦起热、静电积聚等风险因素，整机适配火炸药制备车间的安全生产规范要求。
该发明专利技术和公司已授权的“一种针对热敏高能材料的连续塑化混合装置”实用新型专利形成发明‑实用新型专利组合，一个侧重特种工况安全监测与整体装置发明，一个侧重结构部件优化，二者技术相互补充，共同构筑企业在热敏、高能、含能类高分子材料加工装备领域的核心技术壁垒。相关技术成果除面向火炸药制备场景之外，还可以向下兼容民用低烟无卤阻燃材料、高填充热敏改性料、易分解复合材料等高危敏感物料的加工需求，经过适配改造之后，可落地应用在TSC双阶挤出生产线、特种改性造粒成套装备之上，拓展设备的特种材料加工适配能力。设备从零部件加工、装配、传感器标定到整机安全联锁测试，全部纳入ISO9001:2015质量管理体系，每一套样机都要完成多轮温度压力模拟超限测试、联锁保护可靠性测试，确保监测系统灵敏可靠，安全机构动作响应及时。
作为企业重要的发明专利成果，该项技术补齐了南京科锐挤出机械有限公司在特种高危材料连续混炼装备上的知识产权布局。结合公司机电成套设备电气控制系统生产备案、粉尘处理负压输送辅机环保生产备案、CE欧盟安全认证、出口产品检验备案等全套资质体系，相关技术既可以服务国内特种新材料科研与工业化项目，也可以根据民用项目需求做技术降维适配，服务改性塑料、可降解材料、阻燃复合材料等众多民用新材料行业。南京科锐挤出机械有限公司持续聚焦普通高分子材料以及热敏高能特种材料两大方向进行装备研发，不只追求设备的混炼加工性能，更将安全生产、过程监测、风险预警放在设备研发的重要位置，持续把专利技术转化为实体装备的综合性能，致力于为各类新材料客户提供安全可靠、工艺可控、高效稳定的成套挤出塑化混合整体解决方案。
