CN103163179B - 一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，包括气体配置及管路组件、气体组分分析组件、气体反应管组件和外置电控单元组件，本发明主要是利用两套平行的反应管构成的气体反应管组件，通过外置电控单元控制的切换阀引导混合气体在两套反应管中间歇式切换，并通过流量传感器进行实时反馈，方便的控制可燃气体-空气组分比例，并在其连续变化过程中，实现扫描式连续切换点火测定，在实际应用中可以大大节约混合气体可燃性连续测定试验的平衡时间，并可有效的节约试验气体。

Description

一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置

技术领域

本发明涉及一种气体可燃性测定装置，尤其是涉及一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置。

背景技术

爆炸极限应用于可燃气体危险性的分类。有爆炸性危险的工艺设备内允许可燃气体的浓度、爆炸性气体环境的通风条件、供热系统的计算模拟、动火作业时的安全浓度等的确定都同这一参数密切相关。可燃气体和空气混合气的爆炸极限与可燃气体的种类及化学性质、可燃气体的浓度、可燃气体和空气混合气的均匀性、点火源的形式、能量及点火位置、爆炸测试容器的几何形状和尺寸、可燃气-空气混合气的温度、压力及湿度等诸多因素有关。空气中可燃气体的爆炸极限测定一直是科研人员研究的方向之一。

目前，中国国家标准GB/T12474-90《空气中可燃气体爆炸极限测定方法以及国际标准ISO 10156：1999“Gases and gas mixtures-Determination of fire potentialand oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets”中分别描述了一种单管式混合气体可燃性测定装置，这类设备共同的问题包括：

(1)对于二元混合气体只能采取逐点测定的方式，其间需要通过调整不同气体流量或者分压来达到调整混合气体比例的目的。

(2)测定过程中需要关闭整个气路，只对反应管中保留的气体静态点火，操作和再平衡的时间比较长：这是由于关闭进入反应管的气路时，前段气体的压力会升高，如果设置旁路使其保持稳定，则需要浪费部分气体；如果不设置旁路，采取关闭所有阀门的方式，测定完毕后重新取得气体浓度均匀和压力平衡需要较长的稳定时间。

(3)对于三元以上乃至多元混合气体的测定非常困难，因为多个气体压力变量会使得操作变得极其繁琐。

综上所述，目前亟待解决的问题是制作能够提高空气中可燃气体的爆炸极限测定效率的装置。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高效率的，能够在测定间隙改变空气-可燃气体比例，以连续不间断测定空气中可燃气体的爆炸极限的装置。以解决现有的空气中可燃气体爆炸极限装置对于二元混合气体只能采取逐点测定、每次测定间隙平衡气压耗时长、对气体浪费较多、效率不高、操作繁琐等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，包括气体配置及管路组件、气体组分分析组件、气体反应管组件和外置电控单元组件。

所述的气体配置及管路组件由压缩空气瓶、待测气体气瓶，以及与压缩空气瓶及待测气体气瓶连接的两套分别串联有稳流阀、流量调节阀、流量传感器的气体管路，旋流气体混合器，以及用于气体切换的切换阀组成。

所述的气体组分分析组件是从旋流气体混合器后部接出的旁路引入待测气体，实现对待测混合气体组份的实时动态分析或对某个点的气体组分进行较为详细的分析的在线分析仪。

所述的气体反应管组件为两个平行设置的三段式反应容器，最下段底部通过活塞经气路与切换阀相连，最下段的内部安装有点火电极和温度传感器，在该段的顶部通过大口径的微压差单向阀与次级管路相连，所述的次级管路采用膨胀节结构，其中设置有多层金属阻燃网，该次级管路的上端是用于排气的末端，其上方与尾气抽气泵相连，作用是在试验结束后从反应管中将废气排出。

所述的电控单元组件通过电缆和数据线与气体配置及管路组件、气体组分分析组件、气体反应管组件连接，全面监测并实时控制装置中各传感器、阀门及电极的工作情况。

所述的旋流气体混合器为待测气体与压缩空气预混合的设备，用来替代现有中国国家标准GB/T12474-90《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》中提到的搅拌混合室及无油搅拌泵。

所述的旋流气体混合器将需要混合的待测气体和压缩空气一起旋流泵入旋流蜗壳，高速旋转的气流在离心力下充分混合，并且逐步进入外腔，再沿切线方向排出，完成一个周期的混合过程。

所述的切换阀为三通式阀门，其下端与旋流气体混合器出口通过不锈钢管路相连，切换阀门控制混合气体进入气体反应管组件中。

利用两个平行设置的三段式反应容器和控制混合气体流向的切换阀进行双管连续切换点火测定，从而大大节约连续试验的平衡时间并可以节约试验气体。

压缩空气与待测气体的比例预先设定并由电控单元操纵旋流混合器及切换阀执行，通过流量传感器实时反馈并进行扫描式连续切换点火测定。

所述的三段式反应容器的的最下段的顶部为大口径微压差单向阀结构，不进气时阀门封闭，保持反应容器中气体的静止并与大气压力相平衡，进气时阀门开启，使气流通过；反应容器中点火产生气体爆燃时阀盖上升到锥体顶端，产生最大气流通径迅速泄压。

所述的三段式反应容器的次级管路采用膨胀节设计，并在其中设置多层金属阻燃网，在发生爆燃时，火焰传递到金属网层，由于金属良好的导热特性会被快速降温，并且膨胀节可以起到降低气体流速的作用，也有良好的阻燃效应，可以防止排气管路中的气体被连续点燃，引起爆炸事故。

与现有技术相比，本发明主要是利用两套平行的反应管系统，通过外置电控单元控制的切换阀引导混合气体在两套反应管中间歇式切换，并通过流量传感器进行实时反馈，方便的控制可燃气体-空气组分比例，并在其连续变化过程中，实现扫描式连续切换点火测定。在实际应用中可以大大节约混合气体可燃性连续测定试验的平衡时间，并可有效的节约试验气体。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1为压缩空气瓶、2为待测气体气瓶、3为稳流阀、4为流量调节阀、5为流量传感器、6为旋流气体混合器、7为切换阀、8为点火电极、9为温度传感器、10为微压差单向阀、11为阻燃网、12为气体组分分析组件、13为气体反应管组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，其结构如图1所示，包括气体配置及管路组件、气体组分分析组件12、外置电控单元组件以及最关键的气体反应管组件13。

气体配置及管路组件由压缩空气瓶1、待测气体气瓶2，以及与压缩空气瓶1及待测气体气瓶2连接的两套分别串联有稳流阀3、流量调节阀4、流量传感器5的气体管路、旋流气体混合器6以及用于气体切换的切换阀7组成。

旋流气体混合器6为待测气体与压缩空气预混合的设备，用来替代现有中国国家标准GB/T12474-90《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》中提到的搅拌混合室及无油搅拌泵。在工作时旋流气体混合器6将需要混合的待测气体和压缩空气一起旋流泵入旋流蜗壳，高速旋转的气流在离心力下充分混合，并且逐步进入外腔，再沿切线方向排出，完成一个周期的混合过程。使用的切换阀7为三通式阀门，其下端与旋流气体混合器6的出口通过不锈钢管路相连，切换阀门7控制混合气体进入气体反应管组件13中。

气体组分分析组件12是从旋流气体混合器6后部接出的旁路引入待测气体，可以使用针对特定气体的在线分析仪，实现对待测混合气体组份的实时动态分析，也可使用GC，对某个点的气体组分进行较为详细的分析。

本装置最关键的部分为气体反应管组件13，由两个平行设置，采用较厚的玻璃制成的三段式反应容器组成，最下段底部通过活塞经气路与切换阀7相连，最下段的内部安装有点火电极8和温度传感器9，在该段的顶部通过大口径的微压差单向阀10与次级管路相连，次级管路采用膨胀节结构，其中设置有多层金属阻燃网11，该次级管路的上端是用于排气的末端，其上方与尾气抽气泵相连，作用是在试验结束后从反应管中将废气排出。

微压差单向阀10在不进气时阀门封闭，保持气体反应管组件13中气体的静止并与大气压力相平衡，进气时阀门开启，使气流通过；气体反应管组件13中点火产生气体爆燃时阀盖上升到锥体顶端，产生最大气流通径迅速泄压。次级管路采用膨胀节设计，并在其中设置多层金属阻燃网11，在发生爆燃时，火焰传递到阻燃网11，由于金属良好的导热特性会被快速降温，并且膨胀节可以起到降低气体流速的作用，也有良好的阻燃效应，可以防止排气管路中的气体被连续点燃，引起爆炸事故。由于利用两个平行设置的三段式反应容器和控制混合气体流向的切换阀7进行双管连续切换点火测定，大大节约连续试验的平衡时间并可以节约试验气体。

电控单元组件通过电缆和数据线与气体配置及管路组件、气体组分分析组件、气体反应管组件连接，全面监测并实时控制装置中各传感器、阀门及电极的工作情况。压缩空气与待测气体的比例预先设定并由电控单元操纵旋流混合器及切换阀执行，通过流量传感器实时反馈并进行扫描式连续切换点火测定。

具体操作时，先检查整个装置的密封性，然后使用与压缩空气瓶1和待测气体气瓶2相连的流量调节阀4进行设定，按流量比例进行混合气体的配制。为了使进入气体反应管组件13的可燃气体均匀，两路气体应该通过旋流气体混合器6混合均匀。

使用切换阀7实现气体反应管组件13交替点火的功能：首先利用切换阀7将混合气体引入第一个反应容器中(以下简称A管)，待A管充满反应混合气，气压刚刚超过标准大气压并微微顶开其顶部的微压差单向阀10，此时A管达到试验点火要求，可以开始进行试验。迅速的利用切换阀7将混合气体引入另一个反应容器中(以下简称B管)，此时A管中气体相对静止，立即打开外置电控单元上控制点火电极8的开关，在A管中进行一次点火试验。同时B管内新的混合气体的预充也基本可以完成，从而可以进行下一步点火试验。如此，利用切换阀7在A、B两管之间进行切换，可以实现连续切换点火测定，既能实现静态点火，又可以大大节约连续试验的平衡时间并可以节约试验气体。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的具体实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述具体实施方式的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，其特征在于，该测定装置包括气体配置及管路组件、气体组分分析组件、气体反应管组件和外置电控单元组件，

所述的气体配置及管路组件由压缩空气瓶、待测气体气瓶，以及与压缩空气瓶及待测气体气瓶连接的两套分别串联有稳流阀、流量调节阀、流量传感器的气体管路，旋流气体混合器，以及用于气体切换的切换阀组成；

所述的气体组分分析组件是从旋流气体混合器后部接出的旁路引入待测气体，实现对待测混合气体组份的实时动态分析或对某个点的气体组分进行分析的在线分析仪；

所述的气体反应管组件为两个平行设置的三段式反应容器，最下段底部通过活塞经气路与切换阀相连，最下段的内部安装有点火电极和温度传感器，在该段的顶部通过大口径的微压差单向阀与次级管路相连，所述的次级管路采用膨胀节结构，其中设置有多层的金属阻燃网，该次级管路的上端是用于排气的末端，通过外延管路直通室外；

所述的电控单元组件通过电缆和数据线与气体配置及管路组件、气体组分分析组件、气体反应管组件连接，全面监测并实时控制装置中各传感器、阀门及电极的工作情况；

利用两个平行设置的三段式反应容器和控制混合气体流向的切换阀进行双管连续切换点火测定，压缩空气与待测气体的比例预先设定并由电控单元操纵旋流混合器及切换阀执行，通过流量传感器实时反馈并进行扫描式连续切换点火测定。

2.根据权利要求1所述的一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，其特征在于，所述的旋流气体混合器为待测气体与压缩空气预混合的设备，将需要混合的待测气体和压缩空气一起旋流泵入旋流蜗壳，高速旋转的气流在离心力下充分混合，并且逐步进入外腔，再沿切线方向排出，完成一个周期的混合过程。

3.根据权利要求1所述的一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，其特征在于，所述的切换阀为三通式阀门，其下端与旋流气体混合器出口通过不锈钢管路相连，切换阀门控制混合气体进入气体反应管组件中。

4.根据权利要求1所述的一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，其特征在于，所述的三段式反应容器的的最下段的顶部为大口径微压差单向阀结构，不进气时阀门封闭，保持反应容器中气体的静止并与大气压力相平衡，进气时阀门开启，使气流通过；反应容器中点火产生气体爆燃时阀盖上升到锥体顶端，产生最大气流通径迅速泄压。

5.根据权利要求1所述的一种交替吹扫式双管点火多元混合气体可燃性测定装置，其特征在于，所述的三段式反应容器的次级管路为具有降低气体流速的作用膨胀节结构，所述的次级管路中设置多层的金属阻燃网，在发生爆燃时，火焰传递到金属网被快速降温。