一种用于爆容测定的自动化装置的制作方法

本实用新型涉及炸药爆容测定技术，更具体地，本实用新型涉及一种用于爆容测定的自动化装置。

背景技术：

与爆热、爆速等参数一样，爆容也是衡量炸药爆轰性能的一个重要标志，对炸药的配方研制、产品设计等具有重要作用，因此，准确获得爆容值，然后研究爆容对爆轰性能的影响也很关键。爆容的获得有实测和理论计算两种方法。爆容测试一般采用压力法，使用理想气体状态方程求出不含水的气体体积，再测定产物的中的水的质量，换算成标准状态下的水蒸气体积。现有市场尚未有成熟自动化爆容测定装置。爆容测定多依赖于手工操作，精度不高。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种用于爆容测定的自动化装置，以期望在基于压力法原理的基础上实现自动化和高测试精度，外在因素干扰减少，确保测试数据真实有效性。

为解决上述的技术问题，本实用新型的一种实施方式采用以下技术方案：

一种用于爆容测定的自动化装置，包括气体置换系统，温控加热冷却系统、爆炸弹、水分吸附系统和PLC控制系统，所述气体置换系统包括真空泵、氮气源、与真空泵连接的阀门YV1、与氮气源连接的阀门YV2、压力传感器，所述阀门YV1和阀门YV2由PLC控制系统控制开关，所述爆炸弹内部具有爆炸容腔，压力传感器设置在爆炸弹上测试爆炸容腔内的实时压力，压力传感器与PLC控制系统信号连接；所述爆炸容腔内固定用于盛装测试炸药的容器，爆炸弹上设置一对起爆电极和两个通入膛内的气体通道，所述起爆电极一端与PLC控制系统的起爆单元连接，另一端与起爆雷管连接，并用雷管起爆测试炸药，每个气体通道上设置截止阀，所述气体置换系统的气体出口与其中一个截止阀连接，所述水分吸附系统与另一个截止阀连接，所述爆炸弹置于所述温控加热冷却系统中，所述截止阀和温控加热冷却系统均由PLC控制系统控制，气体置换系统由PLC控制系统控制能全自动完成预设次数的爆炸弹爆炸容腔中气体组分的置换以及压力的调节。

PLC控制系统控制阀门YV1、阀门YV2和截止阀的开关以及打开时限，从而使得气体置换系统能够实现对爆炸容腔中气体的置换，并可以根据预设的次数多次完成气体的置换，通过调节气体的量达到调节爆炸容腔中压力的目的。

上述用于爆容测定的自动化装置还包括称量装置，所述称量装置与PLC控制系统信号连接将其称量所得数据传输给PLC控制系统。

上述用于爆容测定的自动化装置中，所述爆炸弹采用圆柱形单螺母结构，其弹盖采用单螺母承压结构，所述起爆电极、截止阀和压力传感器三者的接口均设置在弹盖上。

上述用于爆容测定的自动化装置中，所述爆炸弹的密封结构能够耐气体压力≥4MPa，弹体内真空度≤-0.095MPa。爆炸弹能够承受较高的爆炸冲击载荷，爆炸后静态压力也比较高。

上述用于爆容测定的自动化装置中，所述爆炸弹能够承受等效静压为75～85MPa的爆炸冲击载荷，提高了爆炸容腔静态下的压力值，从而提升精度。

上述用于爆容测定的自动化装置中，所述水分吸附系统由多组无水硅胶用通气管道密封串联形成。

所述多组无水硅胶所使用的硅胶材料为含有氯化钴成分的无水变色硅胶，能够对吸附能力通过颜色警示。

氯化钴含有结晶水个数不同时呈现不同的颜色，不含结晶水的时候是蓝色的，随着结晶水的增多会呈现蓝紫、紫红、粉红等颜色，因此含有氯化钴的硅胶材料吸水后会发生颜色变化，当其呈现粉红色时，说明吸水达到饱和，这时候硅胶失去吸水能力，需要烘干使其变成蓝色再用。多组无水硅胶串联，可以确保水分被完全吸收，通过观察硅胶变色情况，确认是否有水分逃逸。

上述用于爆容测定的自动化装置中，所述温控加热冷却系统的温度控制范围为0～100℃，低温用于冷凝气体中的水分，高温用于置换弹内的水分，同时爆炸弹内静态压力测试时始终处于同一温度，提高数据的准确性，即测试气体静压时在0℃，确保气体的水凝结成液态，气体置换时在100℃高温，确保弹体内水汽化后被吸附。

上述用于爆容测定的自动化装置中，所述测试炸药容器位于爆炸弹膛内中部并固定在爆炸弹的弹盖上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：

1、压力测试过程全部为自动化，人为参与少，减少人工造成的误差。

2、爆炸弹的爆炸容腔膛压高，系统测试精度高。

3、爆炸弹的爆炸容腔小，在提升膛压的同时也缩小了爆炸弹体积和质量。

4、温控控制恒定，确保每次读取数据时都处于同一温度，降低了温度对测试过程的影响。

5、通过0℃冷却和100℃加热方式能够确保样品产生的水能够被有效吸收。

6、高效水分串联吸附系统不仅能通过颜色反应出吸附器状态，还能确保水分能够完全被系统。

附图说明

图1为本实用新型用于爆容测定的自动化装置结构示意图。

图2为本实用新型气体置换系统原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型用于爆容测定的自动化装置结构如图1和图2所示，该装置包括气体置换系统1，温控加热冷却系统2、爆炸弹3、水分吸附系统4和PLC控制系统5。气体置换系统采用PLC+触摸屏控制，能够控制两个阀门实现系统进行气体置换和抽真空功能。该气体置换系统包括真空泵11、氮气源12、与真空泵连接的阀门YV1 13、与氮气源连接的阀门YV2 14、压力传感器15，阀门YV1和阀门YV2由PLC控制系统控制开关，所述爆炸弹内部具有爆炸容腔，压力传感器设置在爆炸弹上测试爆炸弹爆炸容腔内的实时压力，压力传感器与PLC控制系统信号连接。爆炸容腔内固定用于盛装测试炸药的容器31，爆炸弹上设置一对起爆电极32和两个通入膛内的气体通道33，起爆电极一端与PLC控制系统连接，另一端与起爆雷管连接，并用雷管起爆测试炸药34，实现测试炸药的起爆，每个气体通道上设置截止阀35，包括第一截止阀和第二截止阀，气体置换系统的气体出口36与其中一个截止阀(第一截止阀)连接，水分吸附系统4与另一个截止阀(第二截止阀)连接，爆炸弹置于温控加热冷却系统中。所述截止阀和温控加热冷却系统均由PLC控制系统控制，PLC控制系统控制可以控制截止阀开启和关闭，可以控制温控加热冷却系统根据需要的温度对爆炸弹弹体进行加热或者冷却。

本实用新型所述用于爆容测定的自动化装置还包括称量装置，称量装置能精确称量测试炸药的质量和被水分吸附系统吸收的水蒸气的质量。称量装置与PLC控制系统信号连接将其称量所得数据传输给PLC控制系统。控制系统主要实现对温控加热冷却系统的温控水槽的温度控制、爆炸弹起爆控制、膛压压力监测、采集和分析，读取气体置换系统的压力数据，读取称量装置的称量值。能够实现自动计算测试药品的爆容值并输出合格的试验报告。

上述爆炸弹采用圆柱形单螺母结构，为了提高系统测量精度，采用小爆炸容腔提高静态膛压措施来实现。爆炸弹的弹盖37采用单螺母承压结构，所述起爆电极、截止阀和压力传感器三者的接口均设置在弹盖上。设计合理的密封结构使弹盖不仅能够承受爆炸冲击，同时爆炸弹的密封结构耐气体压力≥4MPa，弹体内真空度≤-0.095MPa。压力传感器接口能够承受起爆瞬间的爆炸冲击，同时能够准确测量弹内膛压。

爆炸弹能够承受等效静压为75～85MPa的冲击载荷。优选的，爆炸弹能够承受等效静压为80MPa以上的冲击载荷。

水分吸附系统主要功能是将爆炸后生产的水分吸附对其进行称量得到爆炸产生的水的质量，并最终换算成爆容。根据本实用新型的一种实施方式，所述水分吸附系统由多组无水硅胶用通气管道密封串联形成。优选的，每组所述无水硅胶装填无水硅胶材料形成。所述无水硅胶材料为含有氯化钴成分的无水变色硅胶，使用前需对无水硅胶进行加热去除氯化钴的结晶水，确保其水分吸附性能。

上述所述温控加热冷却系统的温度控制范围为0～100℃，使装置能够在温控恒定温度下进行气体压力测试，也能够将爆炸弹冷却至0℃，确保爆炸弹内水蒸气凝结成固体。也能够在气体置换过程中将水全部置换成水蒸气由水分吸附系统吸收。

上述测试炸药容器位于爆炸弹膛内中部并固定在爆炸弹的弹盖上。

本实用新型的自动装置工作流程：

先使用称量装置对测试药柱进行称重并记录后，将测试药柱放入爆炸弹的爆炸容腔中的测试炸药容器内并将测试药柱与电极连接后装配爆炸弹。将装配好的爆炸弹与气体置换系统连接，打开与该系统连接的截止阀(第一截止阀)，对爆炸弹爆炸容腔抽真空至-0.095MPa后充入氮气使其内部压力1.0MPa，接着再抽真空至-0.095MPa后关闭第一截止阀。温控加热冷却系统将爆炸弹温度均温在20℃后由PLC控制系统控制测试药柱起爆，起爆后温控加热冷却系统确保爆炸弹始终处20℃状态下，温度传感器记录过程压力。温控加热冷却系统均温一个小时，待爆炸弹温度不发生变化后记录弹体内压力值。启动温控加热冷却系统进行冷却，将系统冷却至0℃，使水蒸气全部变为水，将水分吸附系统与另一个截止阀(第二截止阀)连接，缓慢打开第二截止阀，弹体内气体缓慢经过水分吸附系统，待压力降至常压时，关闭第二截止阀，启动温控加热冷却系统将爆炸弹弹体加热至100℃，使水全部变为水蒸气，然后缓慢打开第一截止阀往爆炸弹膛内缓慢充入氮气，同时打开第二截止阀，膛内气体携带水蒸气缓慢经过水分吸附系统，气体中的水分被吸附，水分吸附完毕后称量水分吸附系统的重量，该重量与水分吸附系统吸附水分前的重量差值即为水的质量。利用均温状态下的压力值和测得水的质量换算出测量药柱的实际爆容。

根据本实用新型的一个具体实施例，所述测试药柱为20gTNT。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。