CN1873411A - 一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置，包括实验筒，插入实验筒中的带有开槽的试验圆柱，位于实验筒一端的点火具及点火具封头，所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置还包括位于实验筒另一端的调压缸及调压封头，位于调压缸内的调压活塞，包裹在实验筒外的加热片和围绕在加热片外的隔热层；所述实验筒为圆筒形，该实验筒的侧壁上具有若干测试孔；所述测试孔中分别插入抽气管、注液管、压力传感器和一组测速传感器。本发明结构简单，便于实验操作；实验的环境温度、压力可调；可以同时测量爆燃压力及爆燃速度；能够准确可靠实现高温高压环境下凝聚火炸药的点火。

Description

一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试凝聚火炸药性质的装置，特别涉及一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质的测试装置。

背景技术

大多数爆燃性质研究的装置，其针对的研究对象都是可燃气体。而目前针对凝聚火炸药(属于固态或液态)爆燃研究的装置，通常都不适于高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质的研究。高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质的测试装置，必须满足高温高压环境及爆燃测试的一些基本要求，如：由于针对的对象是凝聚火炸药，其爆燃压力较高；由于研究火炸药爆燃的性质，又需要较长的爆燃来观察。目前的测试装置难以满足高温高压下的爆燃测试的要求。例如现有的可进行凝聚火炸药实验的密闭爆发器，由于该密闭爆发器的尺寸小，难以进行凝聚火炸药爆燃性质的观察和研究，也不便于加上较高的温度环境。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置，以便进行高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质的研究。

为实现上述发明目的，本发明提供的高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置，包括实验筒8，插入实验筒8中的带有开槽14的试验圆柱13，位于实验筒8一端的点火具9及将点火具9固定在实验筒8端口的点火具封头10，其特征在于，还包括安装在实验筒8另一端的调压部件，该调压部件包括调压缸2，位于调压缸2内的调压活塞1，及将调压缸2固定在实验筒8端口的调压封头3；所述调压缸2与实验筒8密封连接，实验筒8内的空腔与调压缸2内的空腔相通；所述测试装置还包括包裹在实验筒8外的加热片11和围绕在加热片11外的隔热层12；所述实验筒8为圆筒形，其外径至少是内径的2倍；所述实验筒8的侧壁上具有若干测试孔；所述测试孔中分别插入抽气管4、注液管5、压力传感器6和一组测速传感器7。

所述点火具9包括点火部件和传火部件，所述传火部件与实验筒8内的试验圆柱13相连。

所述调压活塞1的调节体积至少为实验筒8内部空腔体积与试验圆柱13体积差的5％。

所述实验筒8，其长度至少为1米。

所述测速传感器是通过测量爆燃阵面到达各测量点的时刻来计算凝聚火炸药的爆燃速度。

所述测速传感器可以是光敏二极管、热电偶或金属探针。

所述凝聚火炸药爆燃性质测试装置还包括温度控制仪，该温度控制仪与加热片相连接，可控制加热片中电流的通断。

本发明的优点在于：提供了一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置；该装置结构简单，便于实验操作；实验的环境温度、压力可调；实验的环境参数容易控制，稳定可靠；实验中可以同时测量爆燃压力及爆燃速度；能够准确可靠实现高温高压环境下凝聚火炸药的点火。

附图说明

图1是本发明的高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置示意图；

图2是本发明中点火具的剖面示意图。

1：调压活塞，2：调压缸，3：调压封头，4：抽气管，5：注液管，6：压力传感器，7：测速传感器，8：厚壁筒，9：点火具，10：点火具封头，11：加热片，12：隔热层，13：试验圆柱，14：试验圆柱上的开槽，15：点火端封头，16：密封金属圆锥，17：点火头，18：点火药，19：点火器，20：O型圈，21：传火管底座，22：传火管紧固螺，23：传火具座，24：传火药，25：传火管，26：传火管封头，27：传火具堵头，28：喷火孔，29：通孔。

具体实施方式

实施例1：选择一个长度为3米的高压容器，其结构上为厚壁圆筒，外径为200毫米，内径为50毫米，其材料既要有一定的强度，又要有一定的韧性，本实施例中为60Si2CrVA钢。这样的高压实验容器可以耐住300MPa的压力。制作一个长度为2.8米、直径为49.5毫米的实验圆柱，实验圆柱的材料为35CrMo，圆柱上开槽，槽的宽度为6毫米，深度为30毫米。此槽用于盛放凝聚火炸药。厚壁圆筒外放置功率为5000W/m的加热片，用于加热厚壁圆筒。加热片外包裹石棉布作为隔热层，减少散热。在厚壁圆筒的侧面母线的每隔200毫米打一个直径为5毫米小孔。在不同位置的小孔中放置一个抽气管、一个注液管、一个压力传感器和若干个光敏二极管。另外制作点火具和调压装置。其中，点火具包括点火部件和传火部件，点火部件用于放置点火头和黑火药，传火部件用于放置传火药(点火具的具体结构将在下文中详述)；调压装置包括调压缸和调压活塞。再分别制作一个点火具封头和一个调压封头，用于点火具和调压装置的安装(即用两个封头分别将点火具和调压装置固定连接在实验筒的两端)。安装一个温度控制仪，该温度控制仪与加热片相连接。温度控制仪根据预定的温度设置控制加热片的通断，进而控制实验环境温度。温度控制仪可在市场上购买，本实施例中，采用北京汇川电子技术有限责任公司自动化智能仪表作为温度控制仪，其型号为HC-402D。

下面详细叙述本发明中采用的点火具的制作过程。

本发明中的点火具包括点火部件和传火部件，其中点火部件包括点火器19、点火器密封金属圆锥16；传火部件包括传火管封头26、传火管25、传火管底座21、传火管禁锢螺8、传火具堵头27、传火具座23。

选择一个厚壁的传火具座23，中心线上有一个阶梯圆孔。传火具座的一端有内螺纹。选择一个导热良好的金属管作为传火管25，传火管的一端与传火管底座21、传火管紧固螺22连接，另一端与传火具堵头27连接。选择一个传火管封头26，圆周有外螺纹，中间有圆锥孔作为喷火孔16。用传火管封头26将传火管25、传火管底座21、传火管紧固螺22及传火具堵头27与传火具座23连接在一起，组成传火具部件。在传火具座的另一端放置一个点火器19，点火器的材质为金属。点火器密封金属圆锥16周边放置密封O型圈，点火器密封金属圆锥16与点火器19绝缘相连。在实际点火操作中，点火器内5放置点火头17、点火药18，传火管25与传火具座23间的间隙10处放置传火药，传火具座23外放置待燃的高压环境下凝聚火炸药。点火端封头15将点火器19、传火具部件(传火管封头26、传火管25、传火管底座21、传火管紧固螺22、传火具堵头27、传火具座23)与盛装高压环境凝聚火炸药的容器连接在一起。点火头17的两根起爆线分别和点火器密封金属圆锥16、金属点火器19相接。实际点火时，让点火头17、点火药18处于常压环境中(即传火管25内部为常压)，传火药处于高压环境中(即传火管25与传火具座23之间的间隙10为高压)。这时，将起爆器的两根起爆线分别和点火器密封金属圆锥16、金属点火器19相接，先点燃点火器19内的点火头17，点火头17点燃点火药18，点火药18的火焰将传火管25烧热，进而点燃高压环境下的传火药24。高压环境下传火药24的火焰通过传火具堵头27的通孔29、传火管封头26的喷火孔28点燃高压环境下凝聚火炸药。高压环境的密封靠密封O型圈20及点火器密封金属圆锥16。

本实施例中，选择材料55Si2MnB弹簧钢制作传火具座、点火端封头、点火器、传火管底座、传火管紧固螺、传火管封头、传火具堵头。选择材料为2A06的铝管作为传火管。点火器密封金属圆锥为黄铜件。O型圈选择聚四氟乙烯材料制作。点火器密封金属圆锥周边放置密封靠密封O型圈，点火器密封金属圆锥利用聚四氟乙烯O型圈与点火器绝缘相连。

在利用本发明提供的高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置进行测试实验时，先将待测试的凝聚火炸药装入实验圆柱的实验槽内，再将实验圆柱放进厚壁圆筒内。点火具内放置点火头、黑火药。黑火药外放置传火药。用点火具封头将点火具安装在厚壁圆筒的一端。用调压封头将调压装置安装在厚壁圆筒的另一端。测试前先通过抽气管把厚壁圆筒内抽成真空，然后通过注液管注入油，通过厚壁圆筒一端的活塞压缩油实现调压，用压力表监视厚壁圆筒内压力，以满足实验的高压要求。通过温度控制仪进行温度控制，使厚壁圆筒内的实验环境温度可以在120℃以下可调。利用点火头点燃黑火药，黑火药点燃传火药，传火药点燃凝聚火炸药，最终实现凝聚火炸药的点火。用压力传感器测量凝聚火炸药爆燃实验中的压力。通过在不同位置小孔上放置的光敏二极管测量凝聚火炸药的爆燃速度。当凝聚火炸药的爆燃阵面到达时，由于火炸药化学反应发光，光敏二极管可以测到光信号；通过计算不同位置光敏二极管的光信号到达时刻，可以计算凝聚火炸药的爆燃速度。

实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于：把实施例1中在不同位置的小孔上放置的光敏二极管换成热电偶。而其余部分与实施例1相同。

本实施例中，当凝聚火炸药的爆燃阵面到达时，由于火炸药化学反应放热，热电偶可以测到温度信号。通过计算不同位置热电偶的温度信号到达时刻，可以计算凝聚火炸药的爆燃速度。

实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于：把实施例1中在不同位置的小孔上放置的光敏二极管换成金属探针。而其余部分与实施例1相同。

本实施例中，当凝聚火炸药的爆燃阵面到达时，由于火炸药化学反应，火炸药反应产物电离导电，这样金属探针可以测到火炸药反应产物电离导电信号。通过计算不同位置金属探针的导电信号到达时刻，可以计算凝聚火炸药的爆燃速度。

Claims (7)

1、一种高温高压环境下凝聚火炸药爆燃性质测试装置，包括实验筒(8)，插入实验筒(8)中的带有开槽(14)的试验圆柱(13)，位于实验筒(8)一端的点火具(9)及将点火具(9)固定在实验筒(8)端口的点火具封头(10)，其特征在于，所述凝聚火炸药爆燃性质测试装置还包括安装在实验筒(8)另一端的调压部件，该调压部件包括调压缸(2)，位于调压缸(2)内的调压活塞(1)，及将调压缸(2)固定在实验筒(8)端口的调压封头(3)；所述调压缸(2)与实验筒(8)密封连接，实验筒(8)内的空腔与调压缸(2)内的空腔相通；所述凝聚火炸药爆燃性质测试装置还包括包裹在实验筒(8)外的加热片(11)和围绕在加热片(11)外的隔热层(12)；所述实验筒(8)为圆筒形，其外径至少是内径的2倍；所述实验筒(8)的侧壁上具有若干测试孔；所述测试孔中分别插入抽气管(4)、注液管(5)、压力传感器(6)和一组测速传感器(7)。

2、按权利要求1所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置，其特征在于，所述点火具(9)包括点火部件和传火部件，所述传火部件与实验筒(8)内的试验圆柱(13)相连。

3、按权利要求1所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置，其特征在于，所述调压活塞(1)的调节体积至少为实验筒(8)内部空腔体积与试验圆柱(13)体积差的5％。

4、按权利要求1所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置，其特征在于，所述实验筒(8)，其长度至少为1米。

5、按权利要求4所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置，其特征在于，所述测速传感器是通过测量爆燃阵面到达各测量点的时刻来计算凝聚火炸药的爆燃速度。

6、按权利要求4所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置，其特征在于，所述测速传感器可以是光敏二极管、热电偶或金属探针。

7、按权利要求1所述的凝聚火炸药爆燃性质测试装置，其特征在于，还包括温度控制仪，该温度控制仪与加热片相连接，可控制加热片中电流的通断。

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