CN106896137A - 一种测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，涉及工业炸药的生产与运输的安全性评估领域。该套装置包括高压充气系统、压力测量系统、电加热系统、高压反应系统、泄压系统。该装置通过充气系统在反应腔体内充入一定压力的空气，进而使用电加热系统加热反应腔体中的工业炸药，来探索能使工业炸药持续燃烧的最低临界压力值范围。试验前反应腔体内的初始压力可以通过控制与高压气瓶相连的减压阀进行调节，独特的电极结构和装药方式可以简化试验步骤。本发明提供的测量工业炸药自持燃烧临界压力试验装置测量范围广、结构简单、成本较低、试验安全性较高。

Description

一种测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置

技术领域

本发明专利涉及工业炸药生产与输送过程安全性评估领域，特别是涉及一种工业炸药的自持燃烧临界压力的测试装置。

背景技术

在国内，工业炸药产业经过三十多年的不断发展，其生产工艺已经比较完善，但是工业炸药生产线的事故偶有发生，究其原因，多数是由于在管道输送或泵送的过程中，炸药经摩擦受热后在高压环境中升温、分解、燃烧，甚至发生爆炸。研究表明，以硝酸铵为主要成分的工业炸药在常压下很难自行传播燃烧，但是当压力高于一定范围时其燃烧的程度会明显增大并且燃烧能够自行传播，该临界值即为工业炸药的自持燃烧临界压力(简称MBP)。

近三十年来，国内外研究人员已经开展工业炸药自持燃烧临界压力的相关研究。从已有的资料来看，国外研究人员使用的试验装置操作步骤繁琐，试验装置制作成本很高，并且它的技术保密性好，国内无法直接采用他们的试验技术。在国内，针对含水硝铵炸药的自持燃烧临界压力的研究才刚刚起步，国内研究人员为了测量该种工业炸药的自持燃烧临界压力值，需要将样品装入一定直径的钢管后用压药机压成固定的形状，然后嵌入一定长度的电阻丝，装入测试装置中后使用法兰盖将压力容器密闭，用空气压缩机加压并使用12V恒压电源进行加热。然而该套装置提供的初始压力有限，当测试样品的MBP值较高时，空气压缩机无法提供更高的环境压力来进行试验，并且国内学者使用的试验装置体积较大，试验中的操作步骤繁琐，装置易被腐蚀，近距离进行试验存在一定的安全隐患。另外，我国常用的工业炸药产品有多种物理形态，现有的试验装置不能满足多种样品的试验要求。因此，需要开发一种耐腐蚀、操作简便、安全性高的试验装置来测量多种工业炸药的自持燃烧临界压力值。

发明内容

本发明专利的目的是针对目前测量工业炸药自持燃烧临界压力装置的测量范围小、操作步骤繁琐、操作安全性不高等缺陷，提供一种测量范围广、操作便捷、操作过程安全性好的工业炸药自持燃烧临界压力试验装置。

本发明专利为测试工业炸药自持燃烧临界压力试验装置提供的技术方案为：

所述装置的组成包括：主体反应装置，它包括反应罐体和封盖。另外包括分别连接在主体反应装置上的为试验环境提供稳定压力的高压充气装置，它包括高压球阀、高压管道、减压阀和高压气瓶；为试验过程提供稳定电流的电加热装置，包括恒流加热电源、电极棒5和导线；对反应腔体内压力的测试与记录装置，包括压力变送器、数据采集仪、压力表；反应结束后将反应腔体内气体排出的泄压装置，包括高压球阀和高压管道。

封盖中心设有一个螺纹孔，并根据螺纹孔的大小设置有相应尺寸的聚四氟乙烯绝缘盖。所述的聚四氟乙烯绝缘盖与封盖通过螺纹连接。对于聚四氟乙烯绝缘盖，其中心处设有两个电极孔，电极棒贯穿电极孔并延伸至反应腔体内部，电极棒上的导线延伸至反应腔体内部的装药容器中。所述的聚四氟乙烯绝缘盖中的电极孔底部为圆台结构，在靠近电极棒顶端部分设有螺纹结构，在绝缘盖外侧通过螺母将其固定，且电极棒底端与绝缘盖接触的部分设有与绝缘盖相同的圆台形结构。

与反应罐体尺寸匹配的金属封盖，其内部连接有一根螺纹棒，并延伸至装药容器7旁用于固定装药容器。并且所述的封盖与罐体接触面垫有硅橡胶垫，在封盖侧面与腔体接触的位置设有环形凹槽，凹槽中嵌入相应尺寸的O型橡胶环。

本发明专利与现有技术相比，其显著的优点在于：1、本发明专利提供的装置具有较广的压力测量范围(0～10MPa)，测量结果精度高；2、该套装置的操作简便，并且可以远距离进行加热、泄压等试验操作，提高了实验的安全性；3、装置结构简单，使用的不锈钢、聚四氟乙烯等材质耐腐蚀耐高温；4、装置的加工与零件的组装难度小，成本较低。

附图说明

图1为工业炸药自持燃烧临界压力试验装置简图。

图2为电极棒和聚四氟乙烯绝缘盖示意图，图2(a)为电极棒，图2(b)为聚四氟乙烯绝缘盖。

其中：(1)高压球阀，(2)压力表，(3)压力送变器，(4)反应罐体，(5)电极棒，(6)螺纹棒，(7)装药容器，(8)高压气瓶，(9)加热电源，(10)数据采集仪。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明专利作进一步详细说明。

本发明提出一种工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，如附图1、2所示。

试验装置的组成部分包括：高压充气装置，压力测试装置，主体反应装置，电加热装置，泄压装置。其中，高压充气装置包括高压气瓶8，减压阀，高压管道和高压球阀。高压气瓶8连接减压阀后经过高压管道与球阀连接，管件间采用螺纹连接。使用减压阀控制向反应腔体中充入气体的压力大小和充气速率，通过控制球阀的开闭来控制充气系统与反应腔体是否隔离。压力测试系统包括压力表2，压力变送器3和数据采集仪10。其中压力表2通过螺纹连接的方式连接在高压球阀上，高压球阀通过接头与三通管相连后连接到反应腔体。压力变送器3通过三通接头与反应腔体和充气管道连接，压力变送器3的信号线连接到数据采集仪10上，通过数据采集仪10的示数观察反应腔体内的初始压力和反应过程的压力变化。

主体反应装置包括一个容积约4L的反应罐体4和一个对应尺寸的封盖。其中，反应罐体4外观为圆柱体，顶端开口并且可以使用封盖密封。在罐体上表面沿外圆周均匀开有八个螺纹孔，将双头螺栓拧入螺纹孔并且使封盖边缘的孔洞恰好通过螺栓，将垫片置于螺母下方后将螺母旋紧在螺杆上，从而使封盖与罐体连接紧密，保证反应腔体良好的密闭性。在反应腔体内侧壁的中间高度位置有两个位置正对的螺纹孔，一个用于连接充气装置和压力测试系统的管道，另一个螺纹孔用于连接泄压系统。封盖与罐体内部的接触面为圆环，圆环面上垫有硅橡胶垫圈，以保证环境良好的密闭性。封盖圆心处设有一个上窄下宽的双圆柱形螺纹洞，使用相应尺寸的聚四氟乙烯绝缘盖进行螺纹连接。绝缘盖中心位置设有两个电极孔，电极孔靠近底部的位置具有圆台结构，电极棒5从绝缘盖内侧贯穿后一端延伸到装药容器7上方，另一端裸露在绝缘盖外侧通过导线与加热电源相连接。电极棒5为铜制材料，一端具有螺纹结构，使用螺母将其从封盖外侧固定；另一端为圆台结构，其大小与绝缘盖下方的圆台孔洞一致。

反应罐体内侧壁的另一个螺纹孔用于连接排气系统，它通过螺纹连接的方式连接一个高压管道，将管道引出室外后，在管道出口位置使用对丝与高压球阀连接，球阀另一端通过对丝连接另一高压管道至远处通风地带。

对于本发明的试验装置，对装置的装药方式和加热条件调整后进行了测试，试验主要步骤为：1、称取一定质量的样品后放入装药容器7，将加热元件嵌入样品中并通过导线使其与电极棒5相连；2、固定装药容器与反应腔体内，将封盖压紧后将垫片置于螺母下方，然后将螺母旋紧在反应罐体上侧的螺杆上；3、向反应腔体内充入一定压力的气体，待数据采集仪10读数稳定后打开加热电源9进行试验；4、使用恒流电源进行加热，待电阻丝熔断后关闭加热电源，待反应完毕后打开泄压阀门；5、称量剩余样品的质量计算样品的质量消耗率，观察样品形态并对比反应前后样品外侧壁的平均高度，判断反应结果。

Claims (8)

1.一种测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述装置的组成包括：一主体反应装置，包括反应罐体(4)和封盖，以及分别连接在主体反应装置上为试验环境提供稳定压力的高压充气装置，包括高压球阀(1)、高压管道、减压阀和高压气瓶(8)；为试验过程提供稳定电流的电加热装置，包括恒流加热电源(9)、电极棒(5)和导线；对反应腔体内压力的测试与记录装置，包括压力变送器(3)、数据采集仪(10)、压力表(2)；反应结束后对反应腔体内气体的泄压装置，包括高压球阀和高压管道。

2.根据权利要求1所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述封盖的中心设有一个螺纹孔，并根据螺纹孔的大小设置有相应尺寸的聚四氟乙烯绝缘盖。

3.根据权利要求2所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述的聚四氟乙烯绝缘盖与封盖之间通过螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述的聚四氟乙烯绝缘盖中心处设有两个电极孔，电极棒(5)贯穿电极孔并延伸至反应腔体内部。电极棒(5)通过导线与加热元件相连，并且将导线延伸至反应腔体(4)内部的装药容器(7)中。

5.根据权利要求4所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述的电极孔底部为圆台结构。

6.根据权利要求4所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述的电极棒(5)顶端部分设有螺纹结构，在绝缘盖外侧通过螺母固定，且电极棒(5)底端与绝缘盖接触的部分设有圆台结构。

7.根据权利要求1所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在于，所述的封盖内部连接有一根螺纹棒(6)，它延伸至装药容器(7)旁用于固定装药容器(7)。

8.根据权利要求1所述的测量工业炸药自持燃烧临界压力的试验装置，其特征在，于所述的封盖与罐体接触面垫有硅橡胶圈，在封盖侧面与腔体接触的位置设有凹槽，凹槽中嵌入相应尺寸的O型橡胶环。