CN105043623A - 火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置，解决了火炸药药柱在热刺激作用下的高温压力测定问题，为火炸药药柱在热刺激作用下发生爆炸时的临界压力测量提供手段。本发明主要由模拟烤燃弹、导管、气嘴、转接头、螺帽、压力传感器、密封圈组成。该测量装置采用导管梯度降温的方法利用通用压力传感器对火炸药药柱的热爆炸临界压力进行了测量。本发明可用于火炸药药柱在热刺激作用下的安全性研究。

Description

火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置

技术领域

本发明属于火炸药安全性评估技术领域，涉及一种火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置。

背景技术

火炸药等含能材料在热刺激作用下的安全性研究，是火炸药安全性评估的重要方面，常用于评价火炸药热安全性的方法有差示扫描量热法、热重法、微热量热法等热分析法以及热爆炸试验等。热分析法的实验样品量小，适合于机理方面的研究，对于装药的热性能评价具有一定局限性；而热爆炸试验的样品可以是较大尺寸的成型装药，可以用于评估火炸药在接近实际装药条件下受外界意外热刺激作用时的安全性，对于火炸药的热安全性评价具有更重要的意义。为了使试验条件与火炸药的实际装药条件尽可能接近，通常将成型火炸药试样放入密闭弹体进行热爆炸试验，但目前此类试验只关注加热过程中密闭弹体内部温度的变化，忽略了密闭弹体内部压力对火炸药热爆炸的影响。火炸药在受热时一般会发生热分解反应，反应放热并生成气体产物，密闭条件下的热积累以及压力变化均会导致火炸药加速分解导向爆炸，因此密闭条件下火炸药热爆炸临界压力的测量对于火炸药的热安全性评价具有重要意义。目前常用压力传感器基本都是要求常温使用或瞬时高温使用，而热爆炸的试验环境是长时间高温，因此利用目前的传感器准确测定高温下弹体内压力变化是实现火炸药药柱热爆炸临界压力测量的技术关键。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置，由模拟烤燃弹、导管、气嘴、转接头、螺帽、压力传感器、密封圈1、密封圈2组成；所述模拟烤燃弹为圆柱形，弹体下端用螺纹端盖密封，上端用带孔螺纹端盖密封；所述气体导管为中空长圆管，采用焊接方式一端与带孔螺纹端盖的中心通孔密封连接，另一端与气嘴密封连接；所述气嘴一端与导管焊接密封，另一端与转接头螺纹连接，气嘴与转接头之间有密封圈2；所述转接头一端与气嘴螺纹连接，另一端嵌入螺帽中，通过螺帽与压力传感器之间的螺纹连接与螺帽形成挤紧密封，转接头与压力传感器之间有圆密封圈1。

测量时，须事先将导管两端分别与气嘴以及模拟烤燃弹上螺纹端盖的中心通孔进行焊接，要求焊缝密封牢固；将模拟烤燃弹的下端用螺纹端盖密封，并将与弹体尺寸相当的圆柱形试样装入到模拟烤燃弹内，用焊接好的螺纹端盖将弹体上端密封；将转接头嵌入螺帽中，通过螺纹将气嘴与带有密封圈的转接头进行连接；将带有密封圈的螺帽与压力传感器通过螺纹连接，紧固螺帽使转接头与压力传感器在一定压力下挤紧密封，压力传感器信号线与数据采集仪连接。利用室内烤燃试验系统实现模拟烤燃弹的加热与控温，使试样在一定的恒定升温速率下从室温开始加热，直到试样发生爆炸反应，升温速率可调。通过压力传感器测量整个试验过程中模拟烤燃弹内的压力变化情况，利用数据采集仪记录加热过程中模拟烤燃弹内的压力-时间曲线，试样未发生爆炸反应时模拟烤燃弹内部的最大压力值，即作为被测试样的热爆炸临界压力。

本发明的优点：本发明解决了火炸药药柱在热刺激作用下的高温压力测定问题，为火炸药药柱在热刺激作用下发生爆炸时的临界压力测量提供手段；压力传感器通过气体导管引出防爆加热箱体，可以避免火炸药爆炸对传感器的损坏，降低了试验成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置主视图。

图2是模拟烤燃弹的主视图。

图3是气嘴的主视图及俯视图。

图4是转接头主视图及俯视图。

图5是螺帽的主视图及俯视图。

图6是AP药柱加热过程中模拟烤燃弹内的压力-时间曲线。

具体实施方式

在以下的实施例中，零部件未说明的材质均为不锈钢。以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

参照图1至图5，本实施例给出一种火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置的具体结构以及制造和装配实例。该火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置至少包括有模拟烤燃弹1、导管2、气嘴3、转接头4、螺帽5、压力传感器6、密封圈7、密封圈8。

参见图2，模拟烤燃弹1由螺纹端盖1-1、弹体1-2以及带孔螺纹端盖1-3组成。弹体1-2用不锈钢加工而成，两端开口，上下两端有外螺纹，螺纹高度为6mm～10mm，弹体1-2外径为36mm～60mm，内径为30mm～50mm，高度为30mm～50mm；螺纹端盖1-1与带孔螺纹端盖1-3用不锈钢加工而成，为带内螺纹的圆形凹状端盖，螺纹内径为36mm～60mm，螺纹高度为5mm～8mm，各处壁厚均为3mm～5mm，其中带孔螺纹端盖1-3的端盖中心处有直径为4mm～5mm的通孔，通过螺纹将端盖与弹体的上下端面密封连接。

参见图1，导管2用不锈钢管加工而成，两端开口，外径为4mm～5mm，内径为2mm～3mm，长度1000mm～2000mm。

参见图3，气嘴3用不锈钢加工而成，为两段式柱体结构。上段为正四棱柱，棱柱外接圆直径8mm～10mm，高度12mm～18mm；下段为带外螺纹的圆柱，螺纹外径8mm～10mm，高度12mm～18mm；在所述两段式柱体垂直中心位置有一直径2mm～3mm的通孔，在上段正四棱柱的顶端处有一焊接孔，直径4mm～5mm，深度4mm～5mm，用于导管与气嘴的焊接密封。

参见图4，转接头4用不锈钢加工而成，为两段式柱体结构。上段为正四棱柱，棱柱外接圆直径15mm～18mm，高度20mm～30mm，上端有与正四棱柱同轴的螺纹孔，螺纹内径8mm～10mm，深度10mm～16mm；下段为与正四棱柱同轴的圆柱，直径18mm～22mm，高度3mm～4mm；在所述两段式柱体垂直中心位置有一直径2mm～3mm的通孔。

参见图5，螺帽5用不锈钢加工而成，横截面为正六边形，外接圆直径28mm～32mm，下端螺纹外径18mm～22mm，螺纹高度为10mm～12mm，上端中心处有一直径15mm～18mm的通孔。

参见图1，密封圈7与密封圈8用聚四氟乙烯加工而成，为圆环形状。密封圈7的外径18mm～22mm，宽度3mm～4mm，高度为1mm～2mm，用于转接头与压力传感器之间的密封；密封圈8的外径6mm～8mm，内径3mm～4mm，高度为1mm～2mm，用于气嘴与转接头之间的密封。

实施例2：

本实施例给出利用实施例1制造的火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置进行AP药柱的热爆炸临界压力测量。

本实施例中模拟烤燃弹内径尺寸为42mm，外径尺寸为48mm，高度为42mm，上下端盖壁厚4mm；气体导管内径3mm，外径5mm，长度1000mm；压力传感器使用温度范围-40℃～160℃，接口螺纹外径20mm。

提前将导管2两端分别与气嘴3以及模拟烤燃弹1的带孔螺纹端盖1-3的中心通孔进行焊接，焊缝密封牢固；将模拟烤燃弹1的下端用螺纹端盖1-1密封，将尺寸为Ф40×40mm的成型AP药柱装入到模拟烤燃弹1中，用焊接好的螺纹端盖将弹体上端密封；将转接头4嵌入螺帽5中，通过螺纹将气嘴3与带有密封圈8的转接头4进行连接；将带有密封圈7的螺帽5与压力传感器6通过螺纹连接，紧固螺帽使转接头4与压力传感器6在一定压力下挤紧密封；压力传感器信号线与数据采集仪连接，利用室内烤燃试验系统实现模拟烤燃弹的加热与控温，设置升温速率为1℃/min，从室温开始加热，开启数据采集仪开始进行测量，AP发生爆炸后测量停止，得到图6所示的AP药柱加热过程中模拟烤燃弹内的压力-时间曲线，并且可以从图上读出AP药柱的热爆炸临界压力为0.398MPa。

Claims (3)

1.一种火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置，其特征在于：由模拟烤燃弹(1)、导管(2)、气嘴(3)、转接头(4)、螺帽(5)、压力传感器(6)、密封圈1(7)、密封圈2(8)组成；所述模拟烤燃弹(1)为圆柱形，弹体(1-2)下端用螺纹端盖(1-1)密封，上端用带孔螺纹端盖(1-3)密封；所述气体导管(2)为中空长圆管，一端与带孔螺纹端盖(1-3)的中心通孔焊接，另一端与气嘴(3)焊接；气嘴(3)另一端与转接头(4)螺纹连接，连接处有密封圈2(8)，转接头(4)另一端嵌入螺帽(5)中，螺帽(5)与压力传感器(6)之间通过螺纹连接形成挤紧密封，转接头(4)与压力传感器(6)之间有密封圈1(7)。

2.根据权利要求1所述的火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置，其特征在于：密封圈1(7)与密封圈2(8)均为圆环型，采用的材料是聚四氟乙烯。

3.根据权利要求2所述的火炸药药柱热爆炸临界压力测量装置，其特征在于：所述的压力传感器(6)，最高使用温度高于150℃。