[发明专利]一种评估含能材料挤出工艺安全性的装置及方法

说明书

本发明公开了一种评估含能材料挤出工艺安全性的装置，包括：含能材料转动测试系统、含能材料温度测试系统、含能材料压力加载系统，气体传感装置。本发明一种评估含能材料挤出工艺安全性的装置能模拟含能材料在螺杆挤出中螺棱与机筒间隙不同的工况情况，实现含能材料摩擦燃爆热力学参数的在线测试，获得含能材料试样从发生旋转摩擦到燃爆的极限工艺条件，实现含能材料加工的安全性评估，通过该装置与方法获得含能材料加工过程的极限工艺边界条件，对指导实际含能材料加工过程，提高其加工安全性具有重大意义。

技术领域

本发明属于含能材料加工安全性评估领域，具体地涉及一种评估含能材料挤出工艺安全性的装置。

背景技术

含能材料是在没有外界物质参与下可持续反应并在短时间内释放出巨大能量的化合物或混合物，是火药、炸药和火工烟火药剂的总称。含能材料作为当前军事及航天领域极为重要的材料，其生产过程一直备受研究人员重视。在实际的加工过程中，由于含能材料的摩擦感度、热感度、撞击感度等比较高，且容易受工艺条件及外界环境影响而发生热自燃、自爆等问题，含能材料生产的安全性不容忽视。

含能材料的螺杆挤出技术始于20世纪40年代左右，在挤出过程中合理的工艺温度和螺杆转速对含能材料加工安全性的影响至关重要，螺杆转速过低，虽含能材料受到剪切力低，但含能材料在机筒内滞留、摩擦剪切时间加长，可能造成含能材料温度升高；螺杆转速过高，含能材料受到剪切力过大，导致含能材料温度升高，过高的温度和剪切速率影响含能材料挤出的安全性。目前针对含能材料安全性评价主要集中在材料本身的安全性测试，如专利CN204944956U提供了一种摩擦感度自动测试装置，使用自动化及远程控制，降低了危险性，通过噪声监测和气敏检测等手段有效提高了试验结果判断准确性，但其测试手段未能获得含能材料摩擦起火的精确边界条件；专利CN109470635A提供了一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，使用压力传感器产生的脉冲信号和光电传感器获得含能材料试样从发生滑动摩擦到点火爆炸的有效行程，但其没有进行温度条件的测量，含能材料样品的填装体积固定，只能应用于特定加工条件，具有一定局限性，目前尚未有用于评估含能材料挤出加工安全性的测试装置及方法。

发明内容

本发明提供一种评估含能材料挤出工艺安全性的装置以解决现有技术中含能材料加工安全性测试手段难以精确获得测试安全条件，不能实现对实际工况下含能材料的安全加工边界条件下进行有效精确测量的技术问题。

一种评估含能材料挤出工艺安全性的装置，包括：含能材料转动测试系统、含能材料温度测试系统、含能材料压力加载系统，气体传感装置；

所述含能材料转动测试系统包括电机、传动轮、转动式扭力传感器、互相配合的转子、定子，所述转动式扭力传感器的一端通过所述传动轮与所述电机动力连接，另一端与所述转子连接，转子的速度设置为0-500r/min；；

所述含能材料温度测试系统包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述定子上；

所述压力加载系统包括加压气缸、压力传感器垫块、压力传感器，加压气缸的活塞头经压力传感器垫块与定子连接，所述压力传感器设置在定子与传感器垫块之间。

优选为，所述转子的材质设置为黄铜、不锈钢和渗氮合金钢中的一种。

优选为，所述定子的材质设置为铸造铜合金。

优选为，所述的转子与定子之间的间隙设置为0.5-2mm。

优选为，所述转动式扭力传感器由一转动式扭力传感器垫块支撑定位，所述转动式扭力传感器垫块安装在机架上。

优选为，所述电机设置为防爆电机。

优选为，所述的气体传感装置为氮氧化物检测传感器。

优选为，所述气体传感装置设置于所述定子或转子的一侧。