CN110687162A - 烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置和方法 - Google Patents

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江资成
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Abstract

本发明公开了本发明提供了烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置和方法，其中，装置的内衬纸筒两端利用纸板封住，且内部填充有待测烟火药剂；套筒为一端开口、另一端封口的盲管，套筒的内径与内衬纸筒的外径相匹配，且内衬纸筒活动插装于套筒内部；套筒开口的一端朝下扣置于钢验证板上，且套筒于钢验证板之间留有用以通过电点火头的缝隙，电点火头顺着套筒内壁从内衬纸筒顶部进入内衬纸筒内；钢圈的内径大于套筒的外径，钢验证板放置于钢圈上部，且钢圈与套筒同轴线设置；垫板垫设于钢圈的下部。本发明提供的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置结构简单，操作方便，数据更加准确，用于判定烟花爆竹用烟火药剂是否为白药更为准确。

Description

烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置和方法
技术领域
本发明涉及燃烧转爆轰试验装置和试验方法领域，尤其涉及烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置和方法。
背景技术
烟花爆竹是大众消费品，世界各国民众在节庆日都有燃放烟花爆竹的习惯，同时，烟花爆竹又是一类***危险品，其运输危险等级倍受各国政府的重视。2009年，《***关于危险货物运输的建议书——规章范本》根据英国健康与环境实验室(HSL)的试验结果给出了烟花爆竹运输危险级别默认表，根据默认表可对绝大部分烟花爆竹进行正确的分级，而不需要进行《***关于危险货物运输的建议书——试验和标准手册》(***小橘皮书)系列6试验。默认表中以时间–压力试验(以下简称p–t试验)作为判定烟火药剂是否为白药的根据，当压力从690kPa上升2 070kPa所需时间△t＜6ms时，判定烟火药剂为白药，否则为黑药。但是,发明人通过试验验证了以p–t试验结果作为判定依据会将以硝酸钾为氧化剂的传统黑火药误判为白药。
因此，开发一种烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置和方法，实现对烟花爆竹更准确的性能测试，确保安全性，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和大规模医疗应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。
发明内容
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置和方法，实现对烟花爆竹更准确的性能测试，确保烟花爆竹安全等级的准确区分。
第一方面，本发明提供了烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，包括
内衬纸筒，所述内衬纸筒两端利用纸板封住，且内部填充有待测烟火药剂；
套筒，所述套筒为一端开口、另一端封口的盲管，所述套筒的内径与所述内衬纸筒的外径相匹配，且所述内衬纸筒活动插装于所述套筒内部；
钢验证板，所述套筒开口的一端朝下扣置于所述钢验证板上，且所述套筒于所述钢验证板之间留有用以通过电点火头的缝隙，所述电点火头顺着所述套筒内壁从内衬纸筒顶部进入所述内衬纸筒内；
钢圈，所述钢圈的内径大于所述套筒的外径，所述钢验证板放置于所述钢圈上部，且所述钢圈与所述套筒同轴线设置；
和垫板，所述垫板垫设于所述钢圈的下部。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述套筒外径为63mm，内径为38mm，长度为167mm，材质为不锈钢。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述验证钢板厚度为1.0mm，长、宽都为160mm，材质为45号钢。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述垫圈高度为50mm，外径为100mm，内径为95mm，材质为45号钢。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述垫板厚度为26mm，长、宽都为152mm，材质为45号钢。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述内衬纸筒长为152mm，外径为33mm，内径为25.5mm，两端用纸板压住。
本发明中，作为一种优选的技术方案，本发明还包括三维烟花燃放性能检测***，所述三维烟花燃放性能检测***用以检测烟花的***高度、***范围(面积、半径)、小火箭的发射弹道倾斜角度及相关图像色彩分布等综合指标检测。
第二方面，本发明提供了烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验方法，包括如下步骤：
(1)称量待测烟火药剂，并静置；
(2)内衬纸筒下端封口，将静置后的待测烟火药剂填充进内衬纸筒，并将电点火头伸入待测烟火药剂上方，待用；
(3)将电点火头伸入待测烟火药剂内，并上端封口；
(4)将内衬纸筒扣在钢验证板上，用套筒套住内衬纸筒，并装好钢圈和垫板；
(5)通过远程点火装置点火；
(6)根据破坏程度分为完整、变形、撕裂和破碎，若验证板出现变形深度超过17mm、撕裂和破碎则视试验样品发生燃烧转爆轰。
本发明中，作为一种优选的技术方案，本发明步骤(1)中，待测烟火药剂的称量量为25克。
本发明中，作为一种优选的技术方案，本发明步骤(1)中，待测烟火药剂在室温(20～30℃)下静置20-28h；优选为24h。
本发明中，作为一种优选的技术方案，本发明步骤(3)中，将电点火头伸入待测烟火药剂内部1～2mm。
由于采用以上技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置结构简单，操作方便，数据更加准确，用于判定烟花爆竹用烟火药剂是否为白药更为准确。
本发明提供的方法将试验结果与时间–压力测试结果进行了对比分析，燃烧转爆轰的测试结果可避免对黑火药开爆药的误判。与时间–压力试验相比，燃烧转爆轰试验方法试验药剂量更大，操作更简单，判据更准确。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例1的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，包括内衬纸筒1、套筒2、钢验证板3、钢圈4和垫板5，所述内衬纸筒两端利用纸板封住，且内部填充有待测烟火药剂6；所述套筒为一端开口、另一端封口的盲管，所述套筒的内径与所述内衬纸筒的外径相匹配，且所述内衬纸筒活动插装于所述套筒内部；所述套筒开口的一端朝下扣置于所述钢验证板上，且所述套筒于所述钢验证板之间留有用以通过电点火头7的缝隙，所述电点火头顺着所述套筒内壁从内衬纸筒顶部进入所述内衬纸筒内；所述钢圈的内径大于所述套筒的外径，所述钢验证板放置于所述钢圈上部，且所述钢圈与所述套筒同轴线设置；所述垫板垫设于所述钢圈的下部。本实施例中，所述套筒外径为63mm，内径为38mm，长度为167mm，材质为不锈钢，所述验证钢板厚度为1.0mm，长、宽都为160mm，材质为45号钢，所述垫圈高度为50mm，外径为100mm，内径为95mm，材质为45号钢，所述垫板厚度为26mm，长、宽都为152mm，材质为45号钢，所述内衬纸筒长为152mm，外径为33mm，内径为25.5mm，两端用纸板8压住。
实施例2
烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验方法，包括如下步骤：
(1)称量25g待测烟火药剂，并在室温(20～30℃)下静置24小时；
(2)内衬纸筒下端封口，将静置后的待测烟火药剂填充进内衬纸筒，并将电点火头伸入待测烟火药剂上方，待用；
(3)将电点火头伸入伸入待测烟火药剂内部1～2mm，并上端封口；
(4)将内衬纸筒扣在钢验证板上，用套筒套住内衬纸筒，并装好钢圈和垫板；
(5)通过远程点火装置点火；
(6)根据破坏程度分为完整、变形、撕裂和破碎，若验证板出现变形深度超过17mm、撕裂和破碎则视试验样品发生燃烧转爆轰。
实验实施例
试验装置：
采用实施例1的试验装置。
试验样品：
根据烟花中常用药剂，特别是开爆药的特点，选取8种配方药剂作为试验样品，其中粉末状药剂过0.38mm孔径筛，取筛下物，其他状态的样品以样品原有状态进行试验。试验样品信息见表1。
表1试验样品信息
Figure BDA0002225821960000041
实验方法：
采用实施例2的试验方法。
试验进行3次，如出现可以判定发生燃烧转爆轰的结果，进行1次试验即可。
结果与讨论：
对表1中的样品分别进行DDT试验和p–t试验，测试样品质量分别为25g和0.5g，测试结果见表2。
表2试验结果
Figure BDA0002225821960000042
Figure BDA0002225821960000051
从表2可以看出如下内容。
1)试验1和2结果显示，以KNO3为氧化剂的黑火药发射药和黑火药开爆药的DDT试验验证板变形深度小于17mm，根据判定标准可以定义为黑药而不是白药；但从p–t试验结果看，黑火药开爆药的压力上升时间都在4～5ms，按照***规章范本，将被判定为白药。传统意义上以KNO3、C、S组成的烟火药就是黑火药，从DDT和p–t试验结果看，DDT试验方法不会造成黑火药判为白药的误判，比以p–t试验结果为判据更为准确。
2)试验3和4显示，谷壳开爆药以KClO4为氧化剂，DDT试验结果和p–t试验结果都显示其为白药，KClO4与KNO3相比，能显著提升烟火药的***性能。试验6和7的结果也验证了这一点。
3)按照烟花工作实践，含谷壳药剂的燃烧速度快于不含谷壳的药剂，但试验3和4的结果显示，去谷壳粉末药的p–t试验压力上升时间明显快于含谷壳药，主要是因为p–t测试的药量太小(只有0.5g)，谷壳所占比重较大。以0.5g药量的试验结果衡量整个烟火药剂的燃烧***性能不恰当，这与美国提交的试验报告一致。
4)在试验5和6中，不管是DDT试验还是p–t试验结果都显示以C8H5KO4(对苯二甲酸氢钾)和KClO4为主要成分的笛音开爆药***性能与含金属粉的开爆药相当，行业内以笛音剂为主要成分开发无烟发射药可导致炸筒等致命缺陷，存在较大的安全隐患。
5)在试验8中，p–t试验时压力上升时间较长，DDT试验时验证板的变形较小，试验结果显示焰色剂以燃烧为主。
试验结论：
1)与p–t试验结果相比，烟火药剂DDT试验结果用于判定烟花爆竹用烟火药剂是否为白药更为准确。
2)与KNO3相比，KClO4能显著提升烟火药的***性能，含有KClO4的开爆药，不管其还原剂是否为金属粉，都应定为白药。
3)笛音开爆药的***性能与含金属粉的开爆药***性能相当，如作为无烟发射药用于组合烟花，会有较大的安全隐患。
由以上实施例可以看出，本发明提供的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置结构简单，操作方便，数据更加准确，用于判定烟花爆竹用烟火药剂是否为白药更为准确。本发明提供的方法将试验结果与时间–压力测试结果进行了对比分析，燃烧转爆轰的测试结果可避免对黑火药开爆药的误判。与时间–压力试验相比，燃烧转爆轰试验方法试验药剂量更大，操作更简单，判据更准确。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (9)

1.烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，其特征在于：包括
内衬纸筒，所述内衬纸筒两端利用纸板封住，且内部填充有待测烟火药剂；
套筒，所述套筒为一端开口、另一端封口的盲管，所述套筒的内径与所述内衬纸筒的外径相匹配，且所述内衬纸筒活动插装于所述套筒内部；
钢验证板，所述套筒开口的一端朝下扣置于所述钢验证板上，且所述套筒于所述钢验证板之间留有用以通过电点火头的缝隙，所述电点火头顺着所述套筒内壁从内衬纸筒顶部进入所述内衬纸筒内；
钢圈，所述钢圈的内径大于所述套筒的外径，所述钢验证板放置于所述钢圈上部，且所述钢圈与所述套筒同轴线设置；
和垫板，所述垫板垫设于所述钢圈的下部。
2.如权利要求1所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，其特征在于：所述套筒外径为63mm，内径为38mm，长度为167mm，材质为不锈钢。
3.如权利要求2所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，其特征在于：所述验证钢板厚度为1.0mm，长、宽都为160mm，材质为45号钢。
4.如权利要求3所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，其特征在于：所述垫圈高度为50mm，外径为100mm，内径为95mm，材质为45号钢。
5.如权利要求4所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，其特征在于：所述垫板厚度为26mm，长、宽都为152mm，材质为45号钢。
6.如权利要求5所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验装置，其特征在于：所述内衬纸筒长为152mm，外径为33mm，内径为25.5mm，两端用纸板压住。
7.烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)称量待测烟火药剂，并静置；
(2)内衬纸筒下端封口，将静置后的待测烟火药剂填充进内衬纸筒，并将电点火头伸入待测烟火药剂上方，待用；
(3)将电点火头伸入待测烟火药剂内，并上端封口；
(4)将内衬纸筒扣在钢验证板上，用套筒套住内衬纸筒，并装好钢圈和垫板；
(5)通过远程点火装置点火；
(6)根据破坏程度分为完整、变形、撕裂和破碎，若验证板出现变形深度超过17mm、撕裂和破碎则视试验样品发生燃烧转爆轰。
8.如权利要求7所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验方法，其特征在于：本发明步骤(1)中，待测烟火药剂的称量量为25克。
9.如权利要求8所述的烟花爆竹用烟火药剂燃烧转爆轰试验方法，其特征在于：本发明步骤(1)中，待测烟火药剂在室温(20～30℃)下静置20-28h；优选为24h。
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