量热仪氧弹安全性能检验规范
氧弹是量热仪中点燃样品的燃烧室,按国家标准GB 213《煤的发热量测定方法》规定,在测定煤炭发热量时,氧弹内须充入氧气至压力约3.0MPa(30atm)。在煤样品燃烧时氧弹内有气体急剧膨胀使氧弹内压力显著增高,故氧弹安全性能关系着量热仪是否能安全使用,因而有必要制定一种氧弹安全性能的检验方法以衡量氧弹的安全性能。
1.范围本标准规定了氧弹安全检验的技术要求、检验条件、检验方法和检验结果的处理。本标准适用于新制造和使用中的量热仪氧弹(以下简称氧弹)。
2.技术要求
氧弹结构中(以单头氧弹为例)与安全检验有关的部分如图1所示,其中气嘴、阀门和压盖等由连接环固定到氧弹上,连接环与弹筒为螺纹配合。
图1 氧弹结构示意图
1——气嘴；2——阀门；3——压盖；4——连接环；5——弹筒2.1弹体与连接环螺纹松动度应满足以下要求:经向松动度不大于0.45 mm;轴向松动度不大于0.27mm。2.2耐压强度和密封性应满足以下要求:2.2.1水压试验氧弹在施加20MPa水压下无泄漏(10min内压力降不大于0.1MPa),泄压后弹体1/2高度处的直径变化和底部中心至弹体上口的高度变化均小于0.13mm,气嘴无反向泄漏,其他零件无性形变。2.2.2点火试验(2.0±0.2)g苯甲酸,在充氧3.0MPa的氧弹内燃烧后,气嘴无反向泄漏,其他零件无性形变。
3.检验条件
3.1设备和材料3.1.1压力试验机:介质为水,配有量程为0MPa~40 MPa,1.5级的压力表。3.1.2测量平台:结构见图2。3.1.3试验环:作螺纹松动度检验时用于移动连接环的工具,塑料制,依据氧弹型号不同应备有不同尺寸的塑料试验环。3.1.4防护柜:长×宽×高约为400mm×400mm×900mm,顶部厚5mm,四壁厚4mm,钢板焊接，柜门应能牢固闭锁。3.1.5充氧装置。3.1.6点火装置:交(或直)流12V~24V,3A~5A可调。3.1.7氧弹固定架(图3)。3.1.8千分表:量程为0mm~1mm,分度值0.001mm。3.1.9游标卡尺:量程为0mm~200mm,分度值0.02mm。3.1.10毛刷。3.1.11三角板。3.1.12氧气:99.5%纯度,不含可燃成分。3.1.13苯甲酸。
图2 测量平台
1——卡盘；2——弹体；3——试验环；4——连接环；5——千分表；6——横杆；7——立杆；8——千分表；9——磁性表座；10——平台3.2环境条件3.2.1水压试验在室温下进行。3.2.2点火试验在防护柜内进行。3.2.3点火装置放置在防护柜外2m远处。
4.检验方法
4.1弹体与连接环松动度检验4.1.1用毛刷将弹体上螺纹与连接环螺纹清剧干净,仔细检查有无裂纹,无裂纹方可进行试验。4.1.2如图2所示,在测量平台上安放好测景架(图2的5-9),调节磁性表座(9),使横杆(6)水平。4.1.3将弹体安装到平台的卡盘上,卡紧。套上试验环,再将连接环装到弹体上,拧4~5。调整磁性表摩和横杆的位置,使两个千分表(5)和(8)分别与连接环顶部和侧面平滑部分刚好4.1.4接触。4.1.5手圆试验环(3),使其缓慢上下移动并带动连接环也上下移动。读取并记录连接环沿弹体向移动的上下极限位置的千分表(5)读数,其上、下读数之差即为轴向松动度。重复测定10次,取平均值。4.1.6缓慢转动卡盘(1),使弹体带动连接环旋转一周,读取并记录连接环转动时千分表(8)的读数,其读数之极差即为径向松动度。重复测定10次,取平均值。4.2耐压强度和密封性检验4.2.1水压试验4.2.1.1用游标卡尺测进并记录弹体1/2高度处直径和底部中心处至弹体上口的高度。4.2.1.2下氧弹气嘴,将氧弹与压力试验机连接，用压力试验机将水打入氧弹至压力为20MPa,维持10min,检査有无泄。如无泄则泄除水压,从压力试验机上卸下氧弹,重新安好气嘴。4.2.1.3将氧弹充满水,拧紧弹,装到固定架(图3)上。用压力试验机将水打入氧弹,同时旋动固定架上的丝杠(2)使之下移,使进水阀与氧弹上的气嘴逐渐压紧,以驱除压力试验机至氧弹通路中的空气。
图3 氧弹固定架示意图
1——接压力试验机；2——丝杠；3——两通；4——进水阀；5——氧弹固定架；6——氧弹4.2.1.4维续向氧弹打水至压力为20 MPa,维持10 min,观察是否泄。4.2.1.5港压后,卸下氧弹,按4.2.1.1条进行测最和记录。4.2.1.6检查各零件有无性形变，4.2.2点火试验4.2.2.1在坩埚内称取(2.0±0.1)g苯甲酸,放入氧弹,拧紧弹盖,充入3.0MPa氧气。将氧弹放入防护拒里的冷却水槽内,并使氧弹全都浸没在水中,仅电极引出端露出水面。4.2.2.2检査确认不气后方可点火:否则应重新安装氧弹或更换损坏零件再行试验。4.2.2.3点火10min后,观察是否泄。4.2.2.4取出氧弹,泄压,按4.2.1.6进行检査。
5.检验结果的处理
5.1弹体与连接环螺纹松动度不合格的氧弹为不合格。5.2耐压强度和密封性检验两项试验中有一项不合格的氧弹为不合格。5.3发生性形变的零件应更换或修理，并重作有关检验。5.4经检验合格的氧弹,应在压盖、连接环和弹体上用钢字码打上印记,并发给检验合格证。
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