RU2123684C1

RU2123684C1 - Process of thermal inspection of multicomponent cord-like articles

Info

Publication number: RU2123684C1
Application number: RU97121111A
Authority: RU
Inventors: В.В. Андреев; С.С. Воронцов
Original assignee: Новосибирский завод "Искра"
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: technology of inspection of cord-like articles, specifically, detonating cords and Bickford fuzes carrying loose substances enclosed in jacket of protective material. SUBSTANCE: article heated in process of manufacture is moved in field of vision of infrared radiometer and thermal field is scanned in longitudinal and lateral directions with frequency equal to relation of movement speed to minimum size of flaw. Frequency of analog-to-digital conversion is chosen equal to relation of scanning frequency to number of elements needed to measure lateral dimensions of object. Digital information is recorded line by line in the form of frame, presence of fallen-out explosive and points with decreased density of explosive is checked by longitudinal distribution and value of temperature, diameter and symmetry of jacket thickness are controlled by cross-section. EFFECT: development of reliable method of inspection of continuity of filling and symmetry of thickness of jacket of detonating cord. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии контроля шнурообразных изделий, в частности таких, как детонирующие и огнепроводные шнуры, содержащие сыпучие вещества, заключенные в оболочку из предохранительного материала. The invention relates to a control technology for cord-shaped products, in particular, such as detonating and fire-resistant cords containing bulk solids enclosed in a sheath of protective material.

Изделия представляют собой пластиковую или плетеную трубку с сердцевиной из бризантного взрывчатого вещества (ВВ). Products are a plastic or wicker tube with a core of blasting explosive (BB).

Технологический процесс производства заключается в заполнении сыпучим веществом полой трубки в процессе ее экструзии. /1/
Вследствие несовершенства технологии шнур может иметь дефекты заполнения в виде пустот или недостаточной удельной плотности, что при его использовании может приводить к отказам во взрывании. На свойства шнура влияет также равномерность толщины оболочки, определяемая качеством наладки технологического оборудования.The manufacturing process consists in filling the hollow tube with bulk material during its extrusion. /one/
Due to the imperfection of the technology, the cord may have filling defects in the form of voids or insufficient specific gravity, which, when used, may lead to failure in the explosion. The properties of the cord are also affected by the uniformity of the shell thickness, determined by the quality of the adjustment of the process equipment.

Существующие методы контроля сплошности (механический по толщине, электрический по диэлектрической проницаемости, рентгеновский, магнитный) не удовлетворяют требованиям производства. Это связано с их недостаточной надежностью обнаружения выпадений и точностью контроля линейной плотности ВВ. Existing methods of continuity control (mechanical in thickness, electric in dielectric permittivity, X-ray, magnetic) do not satisfy production requirements. This is due to their lack of reliable detection of precipitation and the accuracy of controlling the linear density of explosives.

Рентгеновский (как и радиоизотопный) метод малоприемлем ввиду высокой стоимости и по технике безопасности. The X-ray (as well as radioisotope) method is unacceptable due to the high cost and safety precautions.

Известен способ активного теплового контроля, заключающийся в нагреве объекта контроля, сканировании с определенной скоростью теплового поля объекта инфракрасным радиометром вдоль направления его перемещения и аналого-цифровое преобразование сигнала радиометра (авторское свидетельство 1075131) /2/. The known method of active thermal control, which consists in heating the control object, scanning at a certain speed of the thermal field of the object with an infrared radiometer along the direction of its movement and analog-to-digital conversion of the radiometer signal (copyright 1075131) / 2 /.

Этот способ не позволяет контролировать неравномерность толщины оболочки и может давать ложные срабатывания в случае контроля сплошности заполнения трубки ВВ. This method does not allow to control the unevenness of the shell thickness and can give false positives in the case of monitoring the continuity of filling of the explosive tube.

Задача, решаемая изобретением, создание такого способа, который позволил бы контролировать сплошность заполнения шнура и толщину оболочки, в том числе в процессе изготовления шнура. The problem solved by the invention, the creation of such a method that would allow to control the continuity of the filling of the cord and the thickness of the shell, including during the manufacture of the cord.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе, включающем нагрев объекта контроля, перемещение его в поле зрения инфракрасного радиометра, осуществляющего сканирование объекта, и аналого-цифровое преобразование сигнала радиометра, производят нагрев одной или нескольких компонент изделия, построчно сканируют тепловое поле объекта в продольном и поперечном направлении с частотой, равной отношению скорости движения объекта на минимальный размер дефекта, частоту аналого-цифрового преобразования выбирают равной отношению частоты сканирования на число элементов, необходимое для измерения поперечных размеров объекта, цифровую информацию записывают построчно в виде кадра и по продольному распределению и величине температуры контролируют наличие выпадений и мест с пониженной плотностью ВВ, а по поперечному сечению контролируют диаметр шнура и симметричность толщины оболочки. The problem is solved due to the fact that in the known method, which includes heating the test object, moving it into the field of view of an infrared radiometer that scans the object, and analog-to-digital conversion of the radiometer signal, one or more components of the product are heated, the thermal field of the object is scanned line by line in the longitudinal and transverse directions with a frequency equal to the ratio of the speed of the object to the minimum defect size, the frequency of the analog-to-digital conversion is chosen equal to NIJ frequency scanning by the number of elements required for measuring the transverse dimensions of the object, the digital information is recorded line by line in the form of a frame and the longitudinal distribution and temperature value monitor the presence of deletions and places with low density explosives, and the cross section of control cord diameter and the symmetry of the shell thickness.

Сущность изобретения поясняется на примере контроля за качеством детонирующих шнуров в процессе их изготовления. The invention is illustrated by the example of quality control of detonating cords in the manufacturing process.

В технологическом процессе материал оболочки в зоне экструзии нагрет до температуры размягчения, а наполнитель - ВВ - находится при температуре окружающей среды. После экструзии тепло из материала оболочки истекает по двум каналам: в окружающий воздух посредством конвекционного охлаждения и в наполнитель через механизм теплопроводности. На участке между экструдером и охладителем время пребывания шнура мало (около 0,2 с), поэтому за счет конвекции температура снижается незначительно, изменение температуры определяется в основном вторым механизмом. In the technological process, the shell material in the extrusion zone is heated to a softening temperature, and the filler - EXPLOSIVES - is at ambient temperature. After extrusion, heat from the shell material flows through two channels: into the surrounding air by convection cooling and into the filler through the heat conduction mechanism. In the section between the extruder and the cooler, the residence time of the cord is short (about 0.2 s), therefore, due to convection, the temperature decreases slightly, the temperature change is determined mainly by the second mechanism.

При возникновении выпадения или снижении плотности наполнителя на поверхности оболочки возникает зона с повышенной температурой, так как отток тепла в наполнитель резко снижается. Поскольку теплопроводность материала оболочки мала, растекания тепла вдоль шнура по оболочке не происходит, и зона повышенной температуры соответствует зоне выпадения или пониженной плотности наполнителя, при этом ее минимальный размер определяется толщиной оболочки и имеет величину около 1 мм. In the event of a precipitation or a decrease in the density of the filler, a zone with an increased temperature arises on the surface of the shell, since the outflow of heat into the filler decreases sharply. Since the thermal conductivity of the sheath material is small, heat does not spread along the cord along the sheath, and the zone of increased temperature corresponds to the zone of precipitation or reduced density of the filler, while its minimum size is determined by the thickness of the shell and has a value of about 1 mm.

В каждой точке поперечного сечения шнура величина температуры пропорциональна толщине оболочки. At each point of the cross-section of the cord, the temperature is proportional to the thickness of the sheath.

При обработке термограмм по продольному распределению и по величине температуры контролируют наличие мест выпадений и мест с пониженной плотностью ВВ, а по поперечному распределению температуры контролируют размер шнура и симметричность толщины оболочки. When processing thermograms according to the longitudinal distribution and the value of temperature, the presence of places of deposition and places with a reduced density of explosives is controlled, and the size of the cord and the symmetry of the shell thickness are controlled by the transverse distribution of temperature.

Возможности способа иллюстрируют следующие расчеты. The capabilities of the method are illustrated by the following calculations.

Значения теплофизических параметров и удельных расходов материалов оболочки и наполнителя:
удельная теплоемкость: ТЭН - 0,4 кал/г град,
полиэтилен - 0,45 кал/г град,
нить - 0,4 кал/г град
расход: ТЭН - 6,5 г/м, полиэтилен - 10 г/м, нить - 2,58 г/м.Values of thermophysical parameters and specific consumption of shell and filler materials:
specific heat: TEN - 0.4 cal / g hail,
polyethylene - 0.45 cal / g hail,
thread - 0.4 cal / g hail
consumption: heating element - 6.5 g / m, polyethylene - 10 g / m, thread - 2.58 g / m.

Начальная температура полиэтилена 110^oC = 383 К, нити и ТЭНа 20^oC = 293 К.The initial temperature of polyethylene 110 ^o C = 383 K, filament and heater; 20 ^o C = 293 K.

Проведем оценки разности температур для нормального шнура с расходом ТЭНа 6,5 г/м и для шнура с выпадением наполнителя. Let us estimate the temperature difference for a normal cord with a heating element consumption of 6.5 g / m and for a cord with loss of filler.

Удельная теплоемкость на 1 м длины шнура полиэтилена:
W_п = 0,45 • 10 = 4,5 кал/град,
нити: W_н = 0,4 • 2,58 = 1 кал/град,
ТЭНа: W_т = 0,4 • 6,5 = 2,6 кал/град.Specific heat per 1 m of polyethylene cord length:
W _p = 0.45 • 10 = 4.5 cal / hail,
filaments: W _n = 0.4 • 2.58 = 1 cal / hail,
TENA: W _t = 0.4 • 6.5 = 2.6 cal / hail.

Общая теплоемкость 1 м шнура с ТЭНом:
W_ш = W_п + W_н + W_т = 4,5 + 1 + 2,6 = 6,1 кал/град.The total heat capacity of 1 m of the cord with a heater:
W _W = W _p + W _n + W _t = 4.5 + 1 + 2.6 = 6.1 cal / deg.

То же без ТЭНа: W_ш = 5,5 кал/град.The same without TENA: W _W = 5.5 cal / hail.

Теплосодержание полиэтилена: Q_п 4,5 • 383 = 1723 кал, нити Q_н = 1 • 293 = 293 кал, ТЭНа: Q_т = 2,6 • 293 = 761,8 кал.The heat content of polyethylene: Q _p 4,5 • 383 = 1723 cal, threads Q _n = 1 • 293 = 293 cal, TENA: Q _t = 2,6 • 293 = 761.8 cal.

Теплосодержание 1 м шнура с ТЭНом: Q_ш = 1723 + 293 + 761,8 = 2778,3 кал,
То же без ТЭНа: Q_ш = 2016,5 кал.The heat content of 1 m of the cord with a heating element: Q _W = 1723 + 293 + 761.8 = 2778.3 cal,
The same without TEN: Q _W = 2016.5 cal.

Установившаяся температура шнура с ТЭНом: T_ш = 2778,3/8,1 = 1,343 К, то же для шнура без ТЭНа:

= 2016,5/5,5 = 366,6К.The steady-state temperature of the cord with a heating element: T _w = 2778.3 / 8.1 = 1.343 K, the same for a cord without a heating element:

= 2016.5 / 5.5 = 366.6K.

Таким образом, разность температур шнура без выпадений и с выпадением наполнителя составляет Δ T = 366,6 - 343 = 23,6^o.Thus, the temperature difference of the cord without precipitation and with the loss of filler is Δ T = 366.6 - 343 = 23.6 ^o .

Пример реализации способа. An example implementation of the method.

Измерения проводились адаптированной к условиям производства термовизионной системой ТВ-М /3/ на действующей установке в процессе производства изделия. Зона контроля располагалась перед входом шнура в охлаждающую ванну на расстоянии примерно 15 см от поверхности воды. Сканирование производилось в горизонтальной плоскости с частотой около 250 строк в секунду. При скорости движения шнура около 100 см/с распределение собственного температурного излучения в поперечных сечениях шнура считывалось через 4 мм, пространственное разрешение в поперечном сечении при этом составляло около 0,3 мм. Регистрировались серии по 125 строк для характерных состояний шнура. Всего зарегистрировано 25 таких серий. The measurements were carried out adapted to the conditions of production of the thermal imaging system TV-M / 3 / on the existing installation in the process of manufacturing the product. The control zone was located before the cord entered the cooling bath at a distance of about 15 cm from the surface of the water. Scanning was carried out in a horizontal plane with a frequency of about 250 lines per second. At a cord speed of about 100 cm / s, the distribution of intrinsic temperature radiation in the cross sections of the cord was read through 4 mm, and the spatial resolution in the cross section was about 0.3 mm. Series of 125 lines were recorded for the characteristic states of the cord. A total of 25 such series are registered.

На чертеже а, б приведены графики распределения температуры. In the drawing a, b are graphs of the temperature distribution.

На графике а - шнур без наполнителя, на графике б - шнур с наполнителем. Из сравнения графиков можно определить, что при набивке происходит увеличение диаметра шнура, снижение средней температуры на величину около 20 градусов и возникает асимметрия распределения температуры, связанная с неравномерностью толщины оболочки. On the graph a - the cord without filler, on the graph b - the cord with filler. From a comparison of the graphs, it can be determined that when stuffing, an increase in the diameter of the cord occurs, a decrease in the average temperature by about 20 degrees and an asymmetry in the temperature distribution arises due to the unevenness of the shell thickness.

Использованная литература. References.

1. Патент Великобритании 8080876, класс 9/1, C 5 A, МПИ F 07 f. 1. UK patent 8080876, class 9/1, C 5 A, MPI F 07 f.

2. Авторское свидетельство 1075131, МКИ G 01 N 25/72. 2. Copyright certificate 1075131, MKI G 01 N 25/72.

Claims

The method of thermal control of multicomponent cord-shaped products, including heating the test object, moving it into the field of view of an infrared radiometer that scans the object, and analog-to-digital conversion of the radiometer signal, characterized in that they heat one or more components of the product, scanning the object’s thermal field line by line longitudinal and transverse directions with a frequency equal to the ratio of the speed of the object to the minimum defect size, the frequency of analog-to-digital conversion They select equal the ratio of the scanning frequency to the number of elements necessary for measuring the transverse dimensions of the object, digital information is recorded line by line in the form of a frame, and the presence of drops and places with a reduced explosive density are controlled by the longitudinal distribution and temperature, and the cord diameter and symmetry are controlled by the cross section shell thickness.