CN105301038A - 一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，包括原始器材系统，循坏系统和控温系统；所述原始器材系统包括烧杯和试管；所述循环系统包括泵、耐热管一和耐热管二；所述控温系统包括热排、单片机、耐水性温度传感器一、耐水性温度传感器二、温度显示屏和温度传感器一；泵置于烧杯内的底部，泵与耐热管一的一端相连接，耐热管一的另一端与热排相连接，耐热管二的一端与热排相连接，耐热管二的另一端浸入热交换介质中；耐水性温度传感器一的一端置于试管的待测溶液中，另一端通过信号线与单片机相连；热排上设有温度传感器一。本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，能方便、细致、准确地控制溶液降温速率，保证测量结果的准确性。

Description

一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置

技术领域

本发明属于乳化炸药技术领域，尤其是涉及一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置。

背景技术

乳化炸药在我国工业炸药中占据主导地位。敏化之前的乳化炸药称为乳胶基质，由无机盐氧化剂水溶液构成的内相是制备乳胶基质的基础。由于内相无机氧化剂盐水溶液是过饱和的，因此乳胶基质必须在高温下乳化，从而导致乳化炸药生产时容易发生爆炸。随着温度的降低，无机氧化剂盐水溶液通常会结晶，又将严重影响乳化炸药使用和储存性能。

为保障乳化炸药的生产安全性，储存稳定性和使用可靠性，人们从未停止对乳化炸药的研究。研究乳化炸药必不可少要研究其水相溶液，而析晶点作为水相溶液一个重要指标，其测量方法目前还非常不成熟，相关测量仪器亦十分少见。可见，发明出一种新型测量析晶点的装置是十分必要的。

在实验室条件下，测量析晶点的一般方法如下：让配制好的水相溶液自然冷却，在此过程中，实验人员在一旁实时观察是否析出晶体。一旦观察到晶体析出，马上读取并记录析晶温度，此方法虽然简单，可是存在如下缺点：1.仅让溶液在自然条件下冷却，无法控制周围环境对溶液的降温速率的影响，导致析晶点测量不准确。2.溶液刚析出的晶体很微小，不便于观察，而一旦析晶过程开始，短时间内就伴随有大量晶体析出。因此仅凭借人眼很难准确捕捉到开始析晶的那一刻，因此测量产生的随机误差可能很大，甚至不符合实际情况。3.整个过程需要实验人员一直观察溶液析晶情况，增加工作负担。

现有技术中，如图1所示，张茂煜在公开的“水相析晶点对乳化炸药稳定性的影响”(《爆破器材》，2013，32(6)：14-17)中介绍的Tyndall法测定水相盐溶液析晶点装置，包括强光源1’、聚光镜2’、两个温度计3’、搅拌器4’、冷却器5’、水浴池恒温槽6’、电磁搅动器7’和样品8’，其原理是水浴恒温槽6’中的无机盐过饱和溶液，在强光源1’聚光下以缓慢的冷却速度降温，至光照区刚出现微小结晶的闪光时，记录放置在溶液中的温度计读数，然后再缓慢升温至结晶闪光消失。重复之前步骤，多次测量溶液析晶温度，取平均，从而得出溶液析晶点。该方法的缺点如下：

1.无法精确控制强光源聚光下溶液的降温速率，致使冷却过程变得不稳定，对晶体析出产生不可控的影响，直接导致析晶点测量不准确。

2.利用强光源检测是否析晶，增加了实验能耗，且试验中使用样品数量较多，造成能源浪费。

3.采用精确度低的传统温度计读取析晶温度，不仅读数误差大，而且温度计在使用之前需要校正，使实验操作变得复杂。

4.人必须经过一定时间才能对外界刺激做出反应，因此通过人工观察光照区是否出现闪光来判断溶液析晶与否将产生较大的随机误差。

5.整个过程需要实验人员一直观察溶液析晶情况，增加工作负担。

6.强光源与聚光镜作为装置的一部分，被单独放置在一旁，不能与整个装置紧密结合，显得较散乱。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的是提供一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，利用自动化技术对乳化炸药水相溶液析晶过程进行实时监测和控制，从而可准确测量乳化炸药析晶点。

本发明采用的技术方案是：

一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，包括原始器材系统，循坏系统和控温系统；所述原始器材系统包括烧杯和试管，所述烧杯中装有热交换介质，所述试管中装有待测溶液，所述试管的下端置于所述烧杯的热交换介质中，所述试管加以固定，所述试管的上端位于热交换介质液面上方；所述循环系统包括泵、耐热管一和耐热管二；所述控温系统包括热排、单片机、耐水性温度传感器一、耐水性温度传感器二、温度显示屏和温度传感器一；所述泵置于烧杯内的底部，所述泵与所述耐热管一的一端相连接，所述耐热管一的另一端与所述热排相连接，所述耐热管二的一端与所述热排相连接，所述耐热管二的另一端浸入所述热交换介质中，所述泵通过电源线与所述单片机相连；所述耐水性温度传感器一的一端置于所述试管的待测溶液中，另一端通过信号线与所述单片机相连；所述耐水性温度传感器二的一端置于所述烧杯的热交换介质中，另一端通过信号线与所述单片机相连；所述热排内设有所述温度传感器一，所述热排通过电源线与所述单片机相连，所述温度传感器一通过信号线与所述单片机相连，所述单片机上设有所述温度显示屏。

本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其中，所述控温系统还包括加热器和温度传感器二，所述加热器设置于所述烧杯底部外侧，所述加热器上设有所述温度传感器二，所述加热器通过电源线与所述单片机相连，所述温度传感器二通过信号线与单片机相连。

本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其中，所述烧杯外部边缘设有隔热层。

本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其中，所述耐热管一和耐热管二为耐热聚乙烯管。

本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其中，所述热交换介质为石蜡油。

本发明有益效果：

本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明装置利用自动化技术的同时，精确测量装置各部件热性能参数，做到能方便、细致、准确地控制溶液降温速率，保证测量结果的准确性。

2.相比于Tydall法，本发明装置的各部件的功率更加小，能有效节约能源，并且所用实验样品也更少，减少了资源浪费。

3.采用数字化的温度传感器，等时间间隔测量、记录一系列温度数据。方便后期进行相应的数据分析，对实验结果有较好的再现性。同时，温度数据可读取到小数点后两位，减小读数的随机误差，提高了测量结果的准确性。

4.本发明装置能免去传统方法中需要先确定溶液析晶才能读取析晶温度的步骤，可将所得温度数据经过处理、分析后准确得出析晶点数值。

5.本发明装置可自动控制降温速率并实时显示系统运行状态，无需人员值守，减少了实验人员的负担，提高了实验效率。

6.本发明装置的各系统之间联系紧密，方便进行多次重复实验。

附图说明

图1为现有技术中利用Tyndall法测定水相盐溶液析晶点装置的结构示意图；

图2为本发明所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置的结构示意图。

下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图2所示，一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，包括原始器材系统，循坏系统和控温系统；

所述原始器材系统包括烧杯1、试管2和隔热层4，烧杯1中装有热交换介质，本实施例热交换介质为石蜡油，试管2中装有待测溶液3，试管2的下端置于烧杯1的石蜡油中，试管2加以固定，试管2的上端位于石蜡油液面上方，试管2中待测溶液3位于石蜡油液面以下，烧杯1外部边缘设有隔热层4，可减少与外界环境的热交换，从而降低外界环境对溶液的影响。

所述循环系统包括泵5、耐热管一6和耐热管二7，耐热管一6和耐热管二7为耐热聚乙烯(Pe-rt)管；所述控温系统包括热排8、热排8带有脉宽调变风扇，单片机9、耐水性温度传感器一10、耐水性温度传感器二11、温度显示屏12、温度传感器一13、加热器14和温度传感器二15；泵5置于烧杯1内的底部，泵5与耐热管一6的一端相连接，耐热管一6的另一端与热排8相连接，耐热管二7的一端与热排8相连接，耐热管二7的另一端浸入烧杯中的石蜡油中，泵5通过电源线与单片机9相连。在泵5的作用下，烧杯1中的石蜡油经耐热管一6流入热排8，向热排8释放热量，降温后的石蜡油经耐热管二7循环重新流入烧杯1中，吸收待测溶液3提供的热量，实现待测溶液3的降温。通过热排8与耐热管一6和耐热管二7相连，直接冷却热排8内的循环石蜡油，间接降低试管2中的待测溶液3的温度。耐水性温度传感器一10的一端置于试管1的待测溶液3中，另一端通过信号线与单片机9相连，实现对待测溶液3温度的实时测量；耐水性温度传感器二11的一端置于烧杯1的石蜡油中，另一端通过信号线与单片机9相连，实现对石蜡油的温度的实时测量。热排8内设有温度传感器一13，热排8通过电源线与单片机9相连，温度传感器一13通过信号线与单片机9相连。加热器14设置于烧杯1底部外侧，加热器14上设有温度传感器二15，加热器14通过电源线与单片机9相连，温度传感器二15通过信号线与单片机9相连。单片机9上设有温度显示屏12，温度显示屏15的作用是显示溶液当前的温度。

泵5的主要作用是给烧杯1中的石蜡油提供循环的动力，并与控温系统的单片机9相连，经耐热管一6与控温系统的热排8相连，在自然冷却条件下测得泵5的特性参数以及待测溶液3的降温速率，并绘制出相应的曲线。根据所绘曲线确定符合实际的线性降温曲线，编写成相应的程序写入单片机9，最终通过单片机9来控制降温速率。具体过程如下：若待测溶液3降温速率高于事先设定降温速率，单片机9便控制泵5减小功率，继而减少流经热排8的石蜡油流量以减少散热，从而使降温速率回到事先设定的降温速率；若待测溶液3降温速率低于事先设定降温速率，单片机9便控制泵5增大功率，继而增加流经热排8的石蜡油流量以增加散热，从而使降温速率回到事先设定的降温速率。

和泵5一样，热排8的特性参数也需要在待测溶液3自然冷却的情况下事先测出，由温度传感器一13读取到的热排8中石蜡油的温度转换为电信号传送至单片机9，在单片机9的控制下，热排8通过控制自身工作时的功率来改变其对循环石蜡油的冷却能力。具体过程如下：若循环石蜡油散热快，致使待测溶液3降温速率高于事先设定降温速率，单片机9便控制热排8减小功率，继而减小循环石蜡油的散热量，使循环石蜡油温度下降变慢，从而使降温速率回到事先设定的降温速率；若循环石蜡油散热慢，致使溶液降温速率低于事先设定降温速率，单片机9便控制热排8增大功率，继而增加循环石蜡油散热量，使循环石蜡油温度下降变快，从而使降温速率回到事先设定的降温速率。若出现下述情况：当泵5和热排8均以最低功率工作时，溶液的降温速率相比于设定的降温速率仍然较快，此时可利用加热器14对石蜡油加热，以补偿系统由于过度散热导致降温速率过快。加热器14上的温度传感器二15可将温度信息传送至单片机9，单片机9控制加热器14的功率大小从而改变其对石蜡油的加热能力。加热器5的特性参数也需要在实验之前测得，测试方法同泵5。

本实施例所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置在使用过程中，包括以下步骤：

1.将待测溶液3置于试管2中；

2.通过单片机9设置需要测试的待测溶液3的析晶过程的温度区间；

3.通过单片机9设置测试的待测溶液3在上述温度区间的降温速率或降温模式；

4.待装置给出准备就绪的信号后，将盛有待测溶液3的试管2放入石蜡油中，待测溶液3位于石蜡油液面以下，将温度传感器一10放入待测溶液3中；

5.启动装置进行测试，记录测试过程中待测溶液3的温度变化，完成预设的温度区间测试后，测试结束。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其特征在于：包括原始器材系统，循坏系统和控温系统；所述原始器材系统包括烧杯(1)和试管(2)，所述烧杯(1)中装有热交换介质，所述试管(2)中装有待测溶液(3)，所述试管(2)的下端置于所述烧杯(1)的热交换介质中，所述试管(2)加以固定，所述试管(2)的上端位于热交换介质液面上方；所述循环系统包括泵(5)、耐热管一(6)和耐热管二(7)；所述控温系统包括热排(8)、单片机(9)、耐水性温度传感器一(10)、耐水性温度传感器二(11)、温度显示屏(12)和温度传感器一(13)；所述泵(5)置于烧杯(1)内的底部，所述泵(5)与所述耐热管一(6)的一端相连接，所述耐热管一(6)的另一端与所述热排(8)相连接，所述耐热管二(7)的一端与所述热排(8)相连接，所述耐热管二(7)的另一端浸入所述热交换介质中，所述泵(5)通过电源线与所述单片机(9)相连；所述耐水性温度传感器一(10)的一端置于所述试管(1)的待测溶液(3)中，另一端通过信号线与所述单片机(9)相连；所述耐水性温度传感器二(11)的一端置于所述烧杯(1)的热交换介质中，另一端通过信号线与所述单片机(9)相连；所述热排(8)内设有所述温度传感器一(13)，所述热排(8)通过电源线与所述单片机(9)相连，所述温度传感器一(13)通过信号线与所述单片机(9)相连，所述单片机(9)上设有所述温度显示屏(12)。

2.根据权利要求1所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其特征在于：所述控温系统还包括加热器(14)和温度传感器二(15)，所述加热器(14)设置于所述烧杯(1)底部外侧，所述加热器(14)上设有所述温度传感器二(15)，所述加热器(14)通过电源线与所述单片机(9)相连，所述温度传感器二(15)通过信号线与单片机(9)相连。

3.根据权利要求1所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其特征在于：所述烧杯(1)外部边缘设有隔热层(4)。

4.根据权利要求1所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其特征在于：所述耐热管一(6)和耐热管二(7)为耐热聚乙烯管。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的测量乳化炸药水相溶液析晶点的装置，其特征在于：所述热交换介质为石蜡油。