[发明专利]一种真空爆炸罐及其工程应用

说明书

本发明公开了一种真空爆炸罐，包括球型罐主体，所述球型罐主体的顶部设有排气口、底部设有支座，所述球型罐主体的一侧设有密封门，所述球型罐主体上与密封门对应的一侧设有观察窗，所述球型罐主体内设有压力传感器、温度传感器、光敏传感器，所述压力传感器、温度传感器、光敏传感器均与控制系统电性连接。本发明提供一种在人为创设的真空环境下，利用炸药在真空中爆炸由于与空气隔绝和负压等条件而产生的热力学、冲击动力学等方面的特殊效应，使物料快速变形、切断、复合、相变或发生化学变化等的一种方法，实现常规爆炸无法达到的效果，同时大幅减少了现有技术中爆炸产生的噪声和振动危害以及对环境产生的污染。

技术领域

本发明涉及真空爆炸技术领域，尤其涉及一种真空爆炸罐及其工程应用。

背景技术

真空爆炸是指在真空环境下发生的爆炸，所谓的真空是指在给定的空间内形成低于一个大气压力的气体状态。由于真空环境中没有空气的存在，因此爆炸产生的冲击波和噪声因失去传播介质而无法传播，而且爆炸过程中不与空气接触，避免了空气的阻力和氧化等的影响。现代许多高精密的产品在制造过程中的某些阶段必须使用不同真空度的真空环境才能达到要求的效果，如半导体、硬盘、镜片等。而且许多产品的加工合成需要借助于爆炸来实现。爆炸在极短时间内能释放出大量能量、产生高温，同时对周围介质造成强烈的压缩作用，利用爆炸的这种特点可以实现常规方法不能完成的加工或操作。真空爆炸同时结合了真空环境和爆炸的双重特点，可以开展一系列的工程应用和理论研究。

传统非真空状态的爆炸在工程实践中会存在一些问题，如：在传统爆炸焊接过程中，由于基覆板间隙中空气的存在，经常会导致爆炸焊接的复合板内部出现鼓包、结合强度低甚至复合失败等情况，并且，因炸药爆炸而造成的振动和噪声灾害，对周围的环境和建(构)筑物造成严重影响，从而限制了爆炸复合产地的选址。传统非真空状态条件下含有的空气不仅是机械波的传播介质，同时由于空气中含有氧气、氮气、二氧化碳和其他稀有气体，可能会参与研究对象的化学反应过程。如果要排除外界空气的影响，则需要人为制造一种真空环境，从而可以开展真空爆炸理论和试验、爆炸产物分析、爆炸有害效应防控等相关研究。

在实验室和工厂中制造真空的方法是利用真空泵在密闭的空间中抽出空气以达到某种程度的真空，而关于真空爆炸的相关基础理论研究还严重不足，特别是有关真空爆炸作用下加工材料在高温、高速、高压等作用下性态变化的研究，作用部位的微观变化和性能研究，以及真空爆炸机理等。因此，需要设计一种可快速建立真空环境，能反复承受负压条件下进行爆炸试验的装备系统及方法，以便开展真空爆炸理论和相关试验研究。

CN200810190904.X公开了一种局部真空爆炸焊接的方法，使基复板间隙中形成局部真空的爆炸焊接环境来生产复合板，该发明的效果与益处是经济、简单的一次性密封形式构成包含基板与复板间隙的密闭空间，对该空间进行抽空，降低和阻止了爆炸焊接射流微粒与空气反应，提高了焊接质量并增大了爆炸焊接窗口，实现了大板面稳定爆炸焊接。但是该方法只是提供了局部的真空环境，爆炸加工过程中还是会受到周围空气的影响，不能完全达到预期的爆炸效果。

CN201621118154.1公布了一种真空态金属复合材料爆炸焊接装置，通过该装置无需到远离居民居住点的露天爆场进行爆炸加工，在本单位的采矿爆场即可进行，不会对周围居民造成干扰，但是该方法仅适用于少量金属板材的爆炸复合，且不能快速建立真空环境，也不能实现真空度可调，无法长期反复使用。

文献《真空环境下铝粉粒度与形状对RDX基炸药爆炸场压力和温度的影响》(黄亚峰，含能材料，2016)研究了真空环境对含铝RDX爆炸性能的影响，但是上述对真空环境下的爆轰机理和爆轰波传播规律的理论研究未涉及。

发明内容