CN201607417U

CN201607417U - 一种测量火药点火温度的装置

Info

Publication number: CN201607417U
Application number: CN2010200205244U
Authority: CN
Inventors: 王英红; 张晓宏; 赵宏利; 孙志华; 鲍福廷; 陈超; 孙美; 王宏
Original assignee: Northwestern Polytechnical University; Xian Modern Chemistry Research Institute
Current assignee: Northwestern Polytechnical University; Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-01-21

Abstract

本实用新型公开了一种测量火药点火温度的装置，包括燃烧器、自动控温加热装置、测温单元、测压单元、搅拌装置以及电脑，燃烧器由燃烧器本体和燃烧器顶盖构成；其上开有测压孔，测压单元通过测压孔探入燃烧器本体内部；自控控温加热装置内装有加热介质；燃烧器本体浸在加热介质中；加热介质的温度由自动控温加热装置控制；测温单元探入加热浴的加热介质中测温；测压单元测得的压强信号与测温单元测试的温度信号传递给电脑；搅拌装置探入加热介质中。本实用新型能够安全准确的测定推进剂发火温度，结构简单，性能稳定可靠，在实际应用中具有广泛的前景。

Description

一种测量火药点火温度的装置

技术领域

本实用新型涉及一种温度测定装置，主要应用于推进剂、火炸药、火工药剂以及相关制品的点火温度的测定。

背景技术

现有技术采用的“发火点等升温速率法”是一种火药、炸药、火工药剂和硝化棉及其制品的安定性测定方法，该方法所采用的爆发温度测量装置主要由以下部分组成：加热浴1，试管2，胶塞3，辅助温度计4，主温度计5，加热器6，加热介质7，电磁搅拌器8和加热器9。利用上述装置进行实验时，粉碎样品到规定的尺寸，称取定量试样(根据样品的性质为0.1g～0.3g)置于专用试管内(耐热硬质玻璃试管)，用胶塞盖在试管口上；将试管放入加热介质中，加热器以规定的升温速率给加热介质加热，采用主温度计和辅助温度计测试加热介质温度；当试管中试样爆燃时，立即读取主温度计的温度值，精确至0.5℃；同时迅速读取第一支和第二支辅助温度计的温度值，精确至1℃；通过公式计算得出该试样的发火温度。

但是现有技术仍存在一些问题：实验采用耐热硬质玻璃试管，由于样品均属火工品，时有试管被炸现象。在现有技术中，发火判据是试样爆燃，而该判据需要试验者通过观察获得，然后再读取温度计指示温度，但是有些试样在加热过程中，从发烟到火焰的出现有个过程，导致判据的出现时间不够明确，容易引入主观误差。发火点的温度一般为200℃以上，操作者与200℃以上的温源近距离接触，不安全也不利于操作者的健康。随着计算机采集存储的普及应用，现有技术还主要靠人工记录，一旦对实验结果有疑义，无从查证。

发明内容

为了克服现有技术中火药发火点测试判定的误差，改善实验者的工作环境，规避实验中可能存在的安全隐患，使实验结果在实验后还具有可查证性，本实用新型采用一种发火温度测量装置实现火药发火温度的安全可靠测试。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括燃烧器、自动控温加热装置、测温单元、测压单元、搅拌装置以及电脑。燃烧器由燃烧器本体11和燃烧器顶盖12构成，燃烧器本体11为中空厚壁圆筒，下端封闭，上端开口，开口一端与燃烧器顶盖12密封连接。燃烧器本体和燃烧器顶盖均由镍铬合金钢或镍铬钼合金钢制成，壁厚为2～8mm。燃烧器本体或顶盖上开有测压孔，测压单元14通过测压孔探入燃烧器本体内部，对燃烧器内部压强进行实时监测。自控控温加热装置的形状为下端封闭、上端开口的中空圆筒，内部装有加热介质。燃烧器本体11应有1/3～3/4的高度浸在加热介质19中。加热介质的温度由自动控温加热装置16控制，自动控温加热装置的加热范围为50℃～400℃，升温速率0℃/min～10℃/min连续可调。测温单元15探入加热浴的加热介质19中测温；测压单元14测得的压强信号与测温单元15测试的温度信号传递给电脑20。搅拌装置17探入加热介质中，通过搅拌使得加热介质19内部温度均匀。

加热介质19依据待测试的火药性质确定，通常在高沸点的油和低熔点的合金二者中选取更换，高沸点油的沸点300～400℃，例如真空泵油、硅油或机油。低熔点合金的熔点一般为50～80℃，沸点为1000℃左右，例如伍德合金。因此如果样品的点火温度在300℃以下，就可以选择高沸点的油为加热介质，如果样品的点火温度为300℃以上，通常选择低熔点的合金。

燃烧器本体11容积为250～350ml，能够通过30MPa耐水压试验。

燃烧器顶盖可以是密闭的，也可以在顶盖12上开孔，安装进气排气阀13，通过进气排气阀13可以实现燃烧器充放气或者抽真空。

燃烧器底部和自动控温加热装置之间放置底座10，底座为一中空支架，通过底座使燃烧器底部充分与自动控温加热装置中的加热介质接触。

自动控温加热装置外可以包裹有隔热功能的真空夹层，减少加热时热量向自动控温加热装置外部散失。

本实用新型工作时，将一定量的样品放置于燃烧器的本体中，与顶盖密封连接。然后把燃烧器放进加热介质中，通过自动控温加热装置16在设定的升温速率和温度范围内给加热介质19加热，测压单元14测试燃烧器中的压强，测温单元15测试温度，并传递给电脑20进行记录及同步显示；置于燃烧器本体11底部的样品随着加热介质19温度的升高而升高，达到点火温度后样品点火燃烧，产生气体，定容燃烧器中压强骤然升高，测压单元14测得的实验曲线中压强拐点所对应的测温单元15测得的温度曲线的温度即为测试样品的点火温度。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在定容条件下通过加热介质对推进剂进行加热直至点火，实验能够隔离操作，利用测压和测温同步测试手段安全准确的测定推进剂发火温度；整个实验数据的记录和采集智能化，并且可以重现化；同时在实验准备过程中对试样外形尺寸没有要求，同时试样的用量可依据现有火药燃烧气相生成量数据进行估算，省去了现有方法对推进剂试样外观尺寸以及用量的苛刻要求，实验操作人性化。本实用新型结构简单，操作安全，性能稳定可靠，在实际应用中具有广泛的前景。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1为现有技术的推进剂发火点测定实验装置示意图；

图中，1--加热浴；2--试管；3--胶塞；4--辅助温度计；5--主温度计；6--加热器；7--加热介质；8--搅拌器；9--加热器。

图2为本实用新型的推进剂发火温度点测定实验装置示意图；

图中，10--底座；11--燃烧器本体；12--燃烧器顶盖；13--进气排气阀13；14--测压单元；15--测温单元；16--自动控温加热装置；17--搅拌装置；18-隔热套；19--加热介质；20--计算机。

图3为实施例1采用本实用新型记录的实验数据图；图中曲线1是加热介质19中的温度随时间的变化，从室温26℃基本等速升温到230℃的过程；曲线2是燃烧器11中的压强随时间的变化，曲线2上的A(3551.308s，0.18MPa)点、B(3551.653s，5.457MPa)点和C(3630.405s，1.305MPa)点分别为样品在燃烧器中点火前的压强、点燃后的压强和样品烧完后压强。A点到B点是明显的压强突升，在不到1s时间的压强突升，曲线1上温度基本不变，为210℃，即认为该温度为样品的热发火点温度。

图4为图3中压强突变处的放大图。

图5为本实用新型实施例2的装置示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图2所示，本实用新型采用了一种新的热值测试装置，包括底座10、燃烧器本体11、燃烧器顶盖12、进气排气阀13、测压单元14、测温单元15、自动控温加热装置16、搅拌装置17、隔热套18、加热介质19和计算机20。燃烧器本体是容积为300毫升的厚壁圆筒，下端封闭，上端开口，开口一端连接有顶盖12，燃烧器本体上端与顶盖12密封连接，燃烧器底部放置底座10，底座10为厚度为1mm的片状金属环，环的内径与燃烧器本体间隙配合，高度为30mm，环被6等份，下部沿6等分切割15mm高度，其中的3份向环内折成直角，托住置于环内的燃烧器，底座靠剩余的3个角与加热装置的底部接触。燃烧器顶盖上安装有进气排气阀13；燃烧器本体11有1/2的高度浸在加热介质19中。燃烧器本体的侧壁上开有测压孔，测压单元14通过测压孔连接燃烧器本体内部，对燃烧器内部压强进行实时监测；测温单元15探入加热浴的加热介质19中测温；测压单元14测得的压强信号与测温单元15测试的温度信号传递给电脑20。加热介质为真空泵油，其温度由自动控温加热装置16控制，升温速率5℃/min；搅拌装置17探入加热介质中，通过搅拌使得加热介质19内部温度均匀；整个加热实验装置外壳为真空夹层，起隔热功能，减少加热浴温度向外部的散失。本实用新型工作时，将一定量的样品放置于燃烧器的本体中，与顶盖密封连接。通过进气排气阀抽真空，关闭阀体，保持燃烧器中的真空度。然后把燃烧器放进加热介质中，通过自动控温加热装置16在设定的升温速率和温度范围内给加热介质19加热，测压单元14测试燃烧器中的压强，测温单元15测试温度，通过数据板卡采集传递给电脑20进行记录并同步显示；置于燃烧器本体11底部的样品随着加热介质19温度的升高而升高，达到点火温度后点火燃烧，产生气体，定容燃烧器中压强骤然升高，测压单元14测得的实验曲线中压强拐点所对应的测温单元15测得的温度曲线的温度即为测试样品的点火温度(具体实验步骤见后)。测得某镁铝富燃料推进剂真空下的发火温度为210℃。

实施例2：

如图5所示，本实用新型采用了一种新的热值测试装置，包括底座10、燃烧器本体11、燃烧器顶盖12、进气排气阀13、测压单元14、测温单元15、自动控温加热装置16、搅拌装置17、隔热套18、加热介质19和计算机20。燃烧器本体是容积为300毫升的厚壁圆筒，下端封闭，上端开口，开口一端连接有顶盖12，燃烧器本体上端与顶盖12密封连接，燃烧器底部放置底座10，底座10为厚度为1mm的片状金属环，环的内径与燃烧器本体间隙配合，高度为30mm，环被6等份，下部沿6等分切割15mm高度，其中的3份向环内折成直角，托住置于环内的燃烧器，底座靠剩余的3个角与加热装置的底部接触。燃烧器本体11有1/2的高度浸在加热介质19中。燃烧器顶盖上开有测压孔，测压单元14通过测压孔连接燃烧器本体内部，对燃烧器内部压强进行实时监测；测温单元15探入加热浴的加热介质19中测温；测压单元14测得的压强信号与测温单元15测试的温度信号传递给电脑20。加热介质为真空泵油，其温度由自动控温加热装置16控制，升温速率5℃/min；搅拌装置17探入加热介质中，通过搅拌使得加热介质19内部温度均匀；整个加热实验装置外壳为真空夹层，起隔热功能，减少加热浴温度向外部的散失。本实用新型工作时，将一定量的样品放置于燃烧器的本体中，与顶盖密封连接。然后把燃烧器放进加热介质中，通过自动控温加热装置16在设定的升温速率和温度范围内给加热介质19加热，测压单元14测试燃烧器中的压强，测温单元15测试温度，通过数据板卡采集传递给电脑20进行记录并同步显示；置于燃烧器本体11底部的样品随着加热介质19温度的升高而升高，达到点火温度后点火燃烧，产生气体，定容燃烧器中压强骤然升高，测压单元14测得的实验曲线中压强拐点所对应的测温单元15测得的温度曲线的温度即为测试样品的点火温度。测得某镁铝富燃料推进剂真空下的发火温度为208℃

本实用新型具体实施步骤：

1)样品质量的确定，首先是根据样品的特性，从安全的角度考虑样品用量，通常常压空气下样品用量为3～5g；

2)将称量好的试样放置在燃烧器本体11底部，拧紧燃烧器顶盖12；

3)装配测压单元14；

4)利用肥皂水检查装置气密性；

5)将安装有测压单元的燃烧器安放在燃烧器底座10上；

6)将自动控温加热装置放入隔热保护套18中；

7)在自动控温装置16内安装搅拌装置17，放入测温单元15，将装配有测压单元14燃烧器放入自动控温装置16内，添加加热介质10直至浸没燃烧器顶盖，打开自动控温加热装置16，设定温度范围以及升温速率；

8)计算机记录监控燃烧室压强和加热浴温度随时间的变化曲线；

9)观察计算机记录压强曲线，当压强曲线突变出现拐点时，该压强拐点对应加热浴的温度即为推进剂的点火温度，保存数据后续处理。

Claims

1.一种测量火药点火温度的装置，包括燃烧器、自动控温加热装置、测温单元、测压单元、搅拌装置以及电脑，其特征在于：燃烧器由燃烧器本体和燃烧器顶盖构成；燃烧器本体为中空厚壁圆筒，下端封闭，上端开口，开口一端与燃烧器顶盖密封连接；燃烧器本体和燃烧器顶盖均由镍铬合金钢或镍铬钼合金钢制成，壁厚为2～8mm；燃烧器本体或燃烧器顶盖上开有测压孔，测压单元通过测压孔探入燃烧器本体内部；自动控温加热装置的形状为下端封闭、上端开口的中空圆筒，内部装有加热介质；燃烧器本体有1/3～3/4的高度浸在加热介质中；加热介质的温度由自动控温加热装置控制，自动控温加热装置的加热范围为50℃～400℃，升温速率0℃/min～10℃/min连续可调；测温单元探入加热浴的加热介质中测温；测压单元测得的压强信号与测温单元测试的温度信号传递给电脑；搅拌装置探入加热介质中。

2.根据权利要求1所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：如果待测火药的点火温度在300℃以下，所述的加热介质选取高沸点的油，高沸点油的沸点为300～400℃；如果待测火药的点火温度在300℃以上，所述的加热介质选取低熔点合金，低熔点合金的熔点为50～80℃，沸点为1000℃左右。

3.根据权利要求2所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：所述的高沸点油为真空泵油、硅油或机油。

4.根据权利要求2所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：所述的低熔点合金为伍德合金。

5.根据权利要求1所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：所述的燃烧器本体容积为250～350ml，能够通过30MPa耐水压试验。

6.根据权利要求1所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：所述的燃烧器顶盖上开孔，安装进气排气阀。

7.根据权利要求1所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：所述的燃烧器底部和自动控温加热装置之间放置底座，底座为一中空支架。

8.根据权利要求1所述的测量火药点火温度的装置，其特征在于：所述的自动控温加热装置外包裹有真空夹层。