CN202870014U

CN202870014U - 一种火焰感度测试装置

Info

Publication number: CN202870014U
Application number: CN 201220550861
Authority: CN
Inventors: 程新丽; 赵孝彬; 李军; 王晨雪; 程立国; 秦超; 王宁
Original assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Current assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-10-25

Abstract

一种火焰感度测试装置，包括燃烧室、送样机构、测试系统；燃烧室内设有火焰喷头、温度测试仪；用于安装试样的托架装于托盘上；测试系统包括用于记录点火延迟时间的计时仪，设置于燃烧室内的光电管；还包括置于托架上用于放置浆状、粉体、液体含能材料的试样池。本实用新型用于开展含能材料火焰感度测试，试验时固体试样直接安装在托架上，浆状、液体及粉体试样平整的充满试样池后安装在托架上，将装有试样的托架放在托盘上，通过控制系统，送样机构将试样缓缓送到火焰上方后自动停止，测试系统测试并记录试样从接触火焰到点火燃烧所用的时间为试样的点火延滞时间。本实用新型操作简单，数据可靠，可以定量的表示含能材料火焰感度的高低。

Description

一种火焰感度测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种火焰感度测试装置，可以用此装置开展含能材料火焰感度测试，评估其热安全性，属于含能材料技术领域。

背景技术

武器弹药在存储、运输和使用过程中经常会遇到意外热刺激。如战场上突发的火灾事故、发射或飞行过程中的摩擦生热及核爆炸时的强辐射加热等。这些热刺激有可能导致武器弹药在正常使用前发生点火、燃烧甚至爆炸事故。炸药、推进剂及烟火药剂等含能材料是武器系统中的敏感部分，外部的热刺激促使武器弹药中的含能材料发生化学反应，因此研究含能材料在火焰作用下的敏感性，对评估武器弹药的热安全性具有十分重要的意义。

火焰感度测试装置是开展含能材料火焰感度测试的基础，美国陆军武器研究和发展委员会（ARRADCOM）的火焰燃烧试验方法只能定性地描述试样的火焰感度，无法定量进行表征。《火焰感度黑火药法》（GJB 770B-2005方法604.1）、《火焰感度导火索法》（GJB 770B-2005方法604.2）只适用于粉状、粒状或能制成粉状的含能材料，对于浆状、液体含能材料的火焰感度无法测试。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种火焰感度测试装置，该火焰感度测试装置对于固体、粉体、浆状及液体含能材料均能测试其火焰感度，并通过软件控制系统自动送样、退样、计时、抽风及测温，操作简单，省时省力，大大提高了工作效率。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：包括燃烧室、送样机构、测试系统；燃烧室内设有火焰喷头、用于测试火焰温度的温度测试仪；送样机构包括托盘、方形导轨和步进电机；用于安装试样的托架装于托盘上；测试系统包括用于记录点火延迟时间的计时仪，设置于燃烧室内的用于将试样燃烧时发出的光转化为电信号输送到计时仪、送样机构和风机的光电管和温度测试仪；还包括置于托架上用于放置浆状、粉体、液体含能材料的试样池。

所述光电管安装在燃烧室左侧壁垂直中心线上，与试样位于同一水平面，便于第一时间捕捉试样发出的光并进行点火判别。

所述送样机构位于燃烧室一侧，方形导轨一端与托盘相连，另一端与步进电机相连。

所述托盘和托架上有缺口，该缺口为一段65°±1°弧，该缺口朝向光电管。

所述试样池为条状结构，条状结构上有一凹池。

所述燃烧室上设有有机玻璃视窗。

所述燃烧室与风机相连通。

本实用新型还包括一个接收光电管传输来的电信号，进行数据处理，分别对温度测试仪、送样机构、计时仪、风机发出工作指令的控制系统；控制系统分别与温度测试仪、送样机构的步进电机、计时仪中的光电传感器、风机相连接。

控制系统发出“测温开”指令后，温度测试仪测温端自动到达火焰喷头的外焰处，通过调节火焰大小使火焰温度达到测试温度后，控制系统发出“测温关”指令，温度测试仪复位，把装有试样的托架（a）或（b）放在托盘上，控制系统发出“送样”指令，送样机构将试样缓缓送到火焰上方，计时仪开始计时，当试样着火燃烧时，发出的光被光电管接收转化为电信号，并将电信号传输到计时仪、送样机构和风机，计时仪停止计时，送样机构自动退样，风机自动开启，控制系统记录试样此次的点火延滞时间。每个试样进行五次试验，经过异常值剔除并补充相应试验后，可自动计算出五次有效数据的平均点火延滞时间，即为试样的火焰感度。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果。

（1）本实用新型火焰感度测试装置对于固体、液体、粉体及浆状含能材料均可测试其火焰感度。

（2）本实用新型火焰感度测试装置通过控制系统实现自动送样、退样、计时、抽风、火焰顶点温度的测试及数据的处理，操作简单，省时省力。

（3）本实用新型火焰感度测试装置通过数据处理系统直接计算出平均点火延滞时间，从而可以定量的描述试样火焰感度的高低。

（4）本实用新型火焰感度测试装置试样直接在火焰上方被加热，真实反映了试样在热作用下的危险性，对于研究含能材料的热安全性具有先进性。

附图说明

图1为本实用新型火焰感度试验装置结构示意图。

图2为本实用新型火焰感度试验装置中托架俯视图。

图3为本实用新型火焰感度试验装置中托架正视图。

图4为本实用新型火焰感度试验装置中试样池俯视图。

图5为本实用新型火焰感度试验装置中试样池正视图。

图6为本实用新型火焰感度试验装置中固体（a）试样在托架上的安装示意图。

图7为本实用新型火焰感度试验装置中浆状、粉体及液体（b）试样在托架上的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型不仅限于该实例。

图1中，火焰感度测试装置包括燃烧室2、托架4、试样池、送样机构、测试系统和控制系统9等。燃烧室2中安装有光电管1、火焰喷头3、托盘5和温度测试仪6。送样机构位于燃烧室2一侧，包括步进电机8、方形导轨7和托盘5；步进电机8通过与控制系统、计时仪相连接来控制方形导轨7的前进（伸入燃烧室中）和后退（从燃烧室中退出）；方形导轨7另一端与托盘5相连，托盘5上放置安装有试样的托架。测试系统包括光电管1、温度测试仪6和计时仪10。还包括置于托架4上用于放置浆状、粉体、液体含能材料的试样池。光电管1安装在燃烧室左侧壁垂直中心线上，与试样等高，便于试样发出的光第一时间被其捕捉并进行点火判别。温度测试仪6量程为0℃～1100℃，精度优于1℃，用于火焰温度的校准。计时仪10用于点火延迟时间的计时。燃烧室2前面安装有可随意开关的有机玻璃视窗，后面与抽风机相通，试验时视窗关闭，防止火焰喷出伤人。试样着火燃烧时，风机自动开启，将燃烧物抽走，减少对人体伤害。托盘5和托架4正对光电管1部分有缺口。

所述控制系统9可直接进行数据处理。一个试样进行五次试验后，点击控制系统9中的“火焰感度数据处理”，首先进行“异常值检查”，若检验后存在异常值，则最多可补充两次试验；如果补充试验后仍然存在异常值，则该组试验结果作废，应重新进行试验。一个试样五次试验结果均无异常值，则计算“发火延滞时间平均值（T _d，s）”、“标准偏差（S，s）”和“变异系数（C _v, % ）”。变异系数C _v应不大于10%，否则应重新进行试验。

图2、图3中，托架4（及托盘）正对光电管1部分有一缺口，该缺口是一去掉65°±1°弧，防止挡住试样点燃时发出的光，以便准确测试点火延滞时间。

图4、图5中试样池11为宽4mm的条状结构，两端为弧，弧所在圆的直径为22mm。试样池11上有一凹池。浆状、粉体、液体含能材料需平整的充满试样池11。粉体试样压平，试样池翻转180°时粉体不会散落。

图6中，固体含能材料切制成的尺寸为5.0mm×5.0mm×22.0mm，放到托架4开孔的直径处。安装好的固体试样如（a）所示。

图7中，浆状、粉体、液体试样放在托架4的试样池11中，如（b）所示。

试验时，将装有试样（a）或（b）放在托盘5上。

固体和浆状试样火焰感度测试过程。

首先，进行试样准备。对于固体制成尺寸为5.0mm×5.0mm×22.0mm的试样，安装好的试样如图6（a）所示，放入干燥器中备用。对于浆状试样，用药勺填充至试样池11中，药浆表面平整并充满试样池11，安装好的试样如图7（b）所示，放入干燥器中备用。

其次，打开控制系统和液化石油气开关，采用自动电子点火装置在火焰喷头3处点火。控制系统9发出“测温开”指令后，温度测试仪6测温端自动到达火焰喷头3的外焰处，通过调节火焰的大小使火焰温度达到测试温度后，控制系统9发出“测温关”指令，温度测试仪6复位。

再次，准备试验，具体试验步骤如下。

（Ⅰ）将图6（a）所示的试样直接安装在如图1所示的托盘5上，图7（b）所示的试样翻转180°后安装在托盘5上，托架4缺口应垂直朝向光电管，试样表面与光电管处于同一水平面，试样中心应与火焰顶点同心。关闭燃烧室视窗，防止燃烧物喷出。

（Ⅱ）控制系统9发出“送样”指令后，送样机构缓缓将试样送至火焰上方，并与火焰顶点接触，同时计时仪计时启动。试样点燃后，光电管1触发，计时停止，控制系统记录试样此次点火延滞时间t _d，此时，风机自动开启，送样机构自动退样。

（Ⅲ）重复（Ⅰ）、（Ⅱ）程序，每个试样进行5次试验。

（Ⅳ）试验结束后，点击控制系统中的“火焰感度数据处理”，首先进行“异常值检查”，若检验后存在异常值，则最多可补充两次试验；如果补充试验后仍然存在异常值，则该组试验结果作废，应重新进行试验。

（Ⅴ）每组试样得到5次有效试验值后，可自动计算出平均延滞时间t _d、标准偏差S和变异系数C _V。若变异系数大于10%，应按照上述试验步骤（Ⅰ～Ⅴ）重新进行试验和计算。

最后，进行试验数据的保存或打印。固体及浆状试样试验结果见表1。

表1 火焰感度测试结果

试样	，s	，s	，s	，s	，s	，s	S，s	C _V，%
									固体试样	1.0300	0.9681	0.9995	0.9856	0.9389	0.9844	0.0341	5.6
浆状试样	1.1720	1.2000	1.1760	1.3580	1.1660	1.2140	0.0814	6.7

Claims

1.一种火焰感度测试装置，其特征在于：包括燃烧室（2）、送样机构、测试系统；燃烧室（2）内设有火焰喷头（3）、用于测试火焰温度的温度测试仪（6）；送样机构包括托盘（5）、方形导轨（7）和步进电机（8）；用于安装试样的托架（4）装于托盘（5）上；测试系统包括用于记录点火延迟时间的计时仪（10），设置于燃烧室（2）内的用于将试样燃烧时发出的光转化为电信号输送到计时仪（10）、送样机构和风机的光电管（1）；还包括置于托架（4）上用于放置浆状、粉体、液体含能材料的试样池（11）。

2.根据权利要求1所述火焰感度测试装置，其特征在于：所述光电管（1）安装在燃烧室左侧壁垂直中心线上，与试样位于同一水平面。

3.根据权利要求1所述火焰感度测试装置，其特征在于：所述送样机构位于燃烧室（2）一侧，方形导轨（7）一端与托盘（5）相连，另一端与步进电机（8）相连。

4.根据权利要求1所述火焰感度测试装置，其特征在于：所述托盘（5）和托架（4）上有缺口，该缺口为一段65°±1°弧，该缺口朝向光电管。

5.根据权利要求1所述火焰感度测试装置，其特征在于：所述试样池（11）为条状结构，条状结构上有一凹池。

6.根据权利要求1所述火焰感度测试装置，其特征在于：所述燃烧室（2）上设有有机玻璃视窗。

7.根据权利要求1所述火焰感度测试装置，其特征在于：所述燃烧室（2）与风机相连通。

8.根据权利要求1所述的一种火焰感度测试装置，其特征在于：还包括一个接收光电管（1）传输来的电信号，进行数据处理，分别对温度测试仪（6）、送样机构、计时仪（10）、风机发出工作指令的控制系统（9）；控制系统（9）分别与温度测试仪（6）、送样机构的步进电机（8）、计时仪（10）中的光电传感器、风机相连接。