CN111024155B - 一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统 - Google Patents

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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

本发明提出一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统，包括圆柱状混合容器、悬垂在混合容器内的竖直柱、安装在混合容器底面的第一传感器、安装在混合容器侧面的第二传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面垂直的第三传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面平行的第四传感器、静电等压面和静电电压测试仪。本系统能够提供火炸药振动混合工艺力、热、静电刺激量测试系统，为火炸药振动混合工艺安全性评估提供依据；可实现混合容器壁面及混合物料内部温度、内部冲击力、惯性力和内部静电电压的测量。

Description

一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统
技术领域
本发明属于火炸药参数测试技术领域，具体涉及一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统。
背景技术
振动混合是火炸药混合的一种新工艺，其在火炸药领域应用的工艺安全性还缺乏数据支撑和研究。由于火炸药具有燃爆危险的天然属性，振动混合工艺在安全性研究未突破的前提下，不能推广应用在火炸药领域。
以往研究中已经证实，火炸药加工过程中所受的力(冲击力、惯性力、摩擦力、静压力等)、热(温度)、静电都是引起火炸药燃爆的危险因素。因此，对振动混合过程中火炸药所受的力、热、静电大小进行的测试，对于混合工艺安全性的评估至关重要。
以往火炸药混合多采用的是搅拌混合，如捏合机、搅拌桨等，这些混合过程中物料运动速度慢，轨迹可控，危险性刺激量较小。现阶段，对于混合过程物料测试集中于混合容器壁面的温度和静压力测试。而振动混合，最大加速度达到100g(g为重力加速度)，频率在60Hz左右，物料运动速度快、轨迹具有不可预测性且升温、撞击、摩擦静电等积累速度快。作为一个新工艺，面临较大的危险性刺激量，对刺激量的准确测试是振动混合新工艺在火炸药领域推广应用的前提。
综上所述，目前火炸药振动混合工艺刺激量测试主要存在以下问题：1)振动混合工艺作为新工艺，力、热、静电刺激量尚未进行测试和研究，工艺无法推广应用；2)现有混合工艺温度测量仅局限于混合容器表面，无法对内部温度进行表征；3)现有力测量仅为容器壁面的静压力，没有冲击力和惯性力的测量；4)现有混合工艺没有静电的测量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统，以解决如何对火炸药振动混合新工艺中力、热、静电刺激量进行测试，为工艺安全评估提供数据，为工艺推广应用提供依据的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统，该测试系统包括圆柱状混合容器、悬垂在混合容器内的竖直柱、安装在混合容器底面的第一传感器、安装在混合容器侧面的第二传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面垂直的第三传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面平行的第四传感器、静电等压面和静电电压测试仪；其中，第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和静电电压测试仪均与外部数据采集系统连接；静电等压面分为感压面和测试面；其中，当混合容器材料为非导电体时，感压面安装在混合容器的内壁面，与被混物料接触，测试面安装在混合容器的外壁面；当混合容器材料为导电体且接地时，感压面安装在竖直柱上，测试面安装在混合容器外部，感压面和测试面通过导电连接件连接；测试面与静电电压测试仪的感应头相对。
进一步地，第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器分别为温度传感器或应力传感器。
进一步地，第一传感器的测试面与混合容器底面的内表面平齐，第二传感器与混合容器侧面的内表面平齐。
(三)有益效果
本发明提出的火炸药振动混合工艺刺激量测试系统，包括圆柱状混合容器、悬垂在混合容器内的竖直柱、安装在混合容器底面的第一传感器、安装在混合容器侧面的第二传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面垂直的第三传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面平行的第四传感器、静电等压面和静电电压测试仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、提供一种火炸药振动混合工艺力、热、静电刺激量测试系统，为火炸药振动混合工艺安全性评估提供依据；
2、可实现混合容器壁面及混合物料内部温度的测量；
3、可实现混合容器壁面及混合物料内部冲击力、惯性力的测量；
4、可实现混合容器壁面及混合物料内部静电电压测量。
附图说明
图1为本发明实施例测试系统整体构成关系示意图。
图2为本发明实施例中惯性力和撞击力测试图；
图3为本发明实施例中温度测试图；
图4为本发明实施例中静电测试图。
图中：1-混合容器，2-竖直柱，3-第一传感器，4-第二传感器，5-第三传感器，6-第四传感器，7-静电等压面，71-感压面，72-测试面，8-静电电压测试仪。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统，其整体构成关系如图1所示，主要包括圆柱状混合容器1、悬垂在混合容器1内的竖直柱2、安装在混合容器1底面的第一传感器3、安装在混合容器1侧面的第二传感器4、安装在竖直柱2上且测试面法线与水平面垂直的第三传感器5、安装在竖直柱2上且测试面法线与水平面平行的第四传感器6、静电等压面7和静电电压测试仪8。
第一传感器3、第二传感器4、第三传感器5、第四传感器6、静电电压测试仪8均与数据采集系统连接。
静电等压面7分为感压面71和测试面72。其中，当混合容器1材料为非导电体时，感压面71安装在混合容器1的内壁面，与被混物料接触，测试面72安装在混合容器1的外壁面；当混合容器1材料为导电体且接地时，感压面71安装在竖直柱2上，测试面72安装在混合容器1外部，感压面71和测试面72通过导电连接件连接。测试面72与静电电压测试仪8的感应头相对。
第一传感器3、第二传感器4、第三传感器5、第四传感器6可以分别为温度传感器或应力传感器。
第一传感器3的测试面与混合容器1底面的内表面平齐，第二传感器4与混合容器1侧面的内表面平齐。当传感器的测试面与容器的内壁面平齐时，不会干扰流场本身，使得测试数据更加准确。
当混合容器1的材料为导电体且不接地时，混合容器1整体可以作为静电等压面7。当混合容器1的材料为导电体时，内部混合物料产生的静电电压会分布在整个混合容器1上，通过测试混合容器1外壁面的电压即可知晓内部物料的静电电压。
当混合容器1材料为导电体且接地时，将感压面71安装在竖直柱2上，测试面72安装在混合容器1外部。当混合容器1为导电体且接地时，积累在混合容器1上的静电电压会实时导走，所以此时测量的混合容器1壁面上的静电电压为0，并不能反映内部物料的真实静电电压。此时，需要将感压面71安装在竖直柱2上，且此时竖直柱2应该为绝缘体或与混合容器1进行绝缘处理，安装有感压面71的竖直柱2插入被混物料内部，实时感应被混物料内部的静电电压，然后感压面71通过带有绝缘包覆层的导线或其它导体材料与测试面72连接，测试面72放置在混合容器1外部且不接地。
实施例1
将2000克PBX炸药模拟物装入混合容器1，混合容器1材料为不锈钢，内径为110mm，高为150mm。使用三个应力传感器，分别为第一传感器3、第三传感器5和第四传感器6，测试的应力分别为混合物料对混合容器1底面的冲击力、混合物料对混合容器1顶端(等效顶端)的冲击力、混合物料内部所受惯性力。分别为在加速度为10g、20g、30g、40g、50g、60g、70g、80g条件下测试各个应力，结果如图2所示。从图2可以看出，混合物料对混合容器1底部和顶部的冲击力大小相等，随加速度增大而增大；混合物料内部的惯性力与应用压强公式计算的理论值一致。冲击力远大于惯性力。
实施例2
将2000克PBX炸药模拟物装入混合容器1，混合容器1材料为不锈钢，内径为110mm，高为150mm。在第二传感器4位置安装热电偶温度传感器，在加速度为5g、10g、20g、40g、60g、30g条件下，测试混合物料温升情况，所得数据如图3所示。从图3可以看出，温升速率受加速度大小影响不明显，而受混合阶段影响明显。
实施例3
将1000克硫酸钠装入混合容器1，混合容器1材料为有机玻璃，内径为110mm，高为150mm。使用静电等压面7和静电电压测试仪8测试静电电压，在加速度为10g、20g、30g、50g、70g条件下，测试混合物料静电电压，所得数据如图4所示。从图4可以看出，在混合开始的瞬间，静电电压达到一个很大的数值，随着时间增大，静电电压略有增大。对于同一物料，静电电压大小主要取决于加速度大小，而受混合时间的影响不大。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种火炸药振动混合工艺刺激量测试系统，其特征在于，所述测试系统包括圆柱状混合容器、悬垂在混合容器内的竖直柱、安装在混合容器底面的第一传感器、安装在混合容器侧面的第二传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面垂直的第三传感器、安装在竖直柱上且测试面法线与水平面平行的第四传感器、静电等压面和静电电压测试仪；其中，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和静电电压测试仪均与外部数据采集系统连接；所述静电等压面分为感压面和测试面；其中，当混合容器材料为非导电体时，感压面安装在混合容器的内壁面，与被混物料接触，测试面安装在混合容器的外壁面；当混合容器材料为导电体且接地时，感压面安装在竖直柱上，测试面安装在混合容器外部，感压面和测试面通过导电连接件连接；所述测试面与静电电压测试仪的感应头相对。
2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器分别为温度传感器或应力传感器。
3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述第一传感器的测试面与混合容器底面的内表面平齐，所述第二传感器与混合容器侧面的内表面平齐。
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