CN104407013B - 测量气体爆炸对结构影响的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量气体爆炸对结构影响的实验装置，主要解决现有技术中无法在同一容器产生多种超压值的问题。本发明通过采用一种测量气体爆炸对结构影响的实验装置，耐压密闭容器(1)的一端设有至少两个进气口，氧气储罐(6)经氧气计量仪(8)、氧气增压泵(20)后与其中一个进气口相连，爆炸气体储罐(7)经爆炸气体计量仪(17)、爆炸气体增压泵(18)后与另一个进气口相连，在容器(1)内沿气体流动方向上依次设有点火装置(5)、火焰加速装置(11)、压力传感器(4)、固定在容器(1)上的待测物体(12)的技术方案较好地解决了上述问题，可用于带压气体爆炸对结构影响的实验中。

Description

测量气体爆炸对结构影响的实验装置
技术领域
本发明涉及一种测量气体爆炸对结构影响的实验装置。
背景技术
石化企业容器内带压气体燃烧爆炸事故频繁发生，且往往会产生极为严重的装置、设备及内结构破坏，研究测试带压气体爆炸对不同结构构建的破坏情况需要相应的实验装置。《Combustion Science Technology》杂志(1987，52，121-137页)介绍了一种采用单排管状障碍物增大火焰速度及超压的爆炸实验装置，但该装置尺寸过大(30×20×10m)，不适合利用该装置进行小尺度实验测试，且障碍物的排列空间过大，无法满足产生较低气体爆炸超压到较高气体爆炸超压范围的要求。中北大学硕士学位论文(20060228)“管道式可燃气体-粉尘爆炸试验装置设计”介绍了一种既可以做单纯的气体或粉尘爆炸也可以做气体粉尘混合爆炸的爆炸研究装置，但也仅限于研究爆炸现象却没有测试爆炸冲击的措施，且无法进行带压气体燃烧爆炸的测试，也无法随时监测里面发生的现象。中国专利申请号200810246230.0的“采用细水雾抑制气体及粉尘爆炸的实验装置”提供的长方柱燃烧器无法进行带压燃气的燃爆测试，且不具备测试爆炸对结构的冲击。
本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中无法在同一容器产生多种超压值的问题，提供一种新的测量气体爆炸对结构影响的实验装置。该装置用于带压气体爆炸对结构影响的实验中，具有可以在同一容器产生多种超压值的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种测量气体爆炸对结构影响的实验装置，耐压密闭容器(1)的一端设有至少两个进气口，氧气储罐(6)经氧气计量仪(8)、氧气增压泵(20)后与其中一个进气口相连，爆炸气体储罐(7)经爆炸气体计量仪(17)、爆炸气体增压泵(18)后与另一个进气口相连，在容器(1)内沿气体流动方向上依次设有点火装置(5)、火焰加速装置(11)、压力传感器(4)、固定在容器(1)上的待测物体(12)，容器(1)的另一端设有泄压口(2)和抽真空管线；所述氧气计量仪(8)、爆炸气体计量仪(17)、点火装置(5)、压力传感器(4)均与控制计算机(10)相连，所述容器(1)器壁上设有透明观察窗口(13)。
上述技术方案中，优选地，所述容器(1)由四片不锈钢板用螺栓和橡胶垫片固定密封而成。
上述技术方案中，优选地，所述透明观察窗口(13)设置在靠近火焰加速装置(11)及待测物体(12)附近的壁面上。
上述技术方案中，优选地，所述泄压口(2)上设有防爆片，抽真空管线上接有真空泵(16)。
上述技术方案中，优选地，所述容器(1)的器壁上设有压力表(21)。
上述技术方案中，优选地，所述火焰加速装置(11)与器壁经螺栓固定相连接。
上述技术方案中，优选地，所述固定待测物体(12)的固定装置(3)与器壁之间经导轨连接，两侧均可调节，实验时按照待测物体(12)厚度调整到位后固定螺栓。
上述技术方案中，优选地，所述点火装置采用脉冲点火器，压力测量采用快速响应压力传感器。
上述技术方案中，优选地，所述火焰加速装置(11)由多个单体组合成三维网状立体结构，所述单体结构包括三个横管、三个细管和三个孔洞，每根细管位于每根横管的一端，其直径小于横管，且细管长度方向的中心线与横管长度方向的中心线重合，每根横管的另一端均设有一个孔洞，孔洞深度方向的中心线与横管长度方向的中心线重合，孔洞直径等于细管外径，所述三个横管相互垂直，且设有孔洞的一端交接在一起，三个孔洞中的其中任意两个孔洞位于同一平面上，所述位于同一平面上的两个孔洞连接其它单体的细管，形成单体层，剩余一个孔洞与另一单体层的细管相连，构成所述三维网状立体结构的火焰加速装置。
本发明提供一种用于测量测量气体爆炸对结构影响的实验装置，为研究测试模拟不同的初压气体爆炸超压对各类结构破坏情况提供技术条件保障，可按照需求研究具有不同初压条件下燃气爆炸后果及进行结构破坏测试，可实现对带压及低压燃气爆炸后果的测试，同时通过精确的燃料控制达到提供超压稳定的效果，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图。
图2为火焰加速装置11的三维结构示意图；
图3为火焰加速装置11的单体层结构拆解示意图；
图4为火焰加速装置11的单体前后视图；
1为容器；2为泄压口；3为固定装置；4为压力传感器；5为点火装置；6为氧气储罐；7为爆炸气体储罐；8为氧气计量仪；9为阀门；10为控制计算机；11为火焰加速装置；12为待测物体；13为透明观察窗口；14为阀门；15为阀门；16为真空泵；17为爆炸气体计量仪；18为爆炸气体增压泵；19为压力传感器与计算机连接数据线；20为氧气增压泵；21为压力表；22为横管；23为细管；24为孔洞。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
本发明提供一种用于测量带初压气体爆炸影响的实验装置，如图1所示，包括：由四片不锈钢板用螺栓和橡胶垫片固定密封组成的耐压密闭的器壁1，靠近火焰加速装置11及待测物体12附近壁面上设置有透明观察窗口13，靠近器壁右侧尾部设有泄压口2，一旦超压，泄压口2上的防爆片就会自动破裂实现安全泄压，容器1尾端有管道经截止阀15与真空泵16相连接，容器1器壁上布设压力表21，可对容器内的可燃气体初压进行监控；氧气储罐6经氧气计量仪8、氧气增压泵20后与其中一个进气口相连，爆炸气体储罐7经爆炸气体计量仪17、爆炸气体增压泵18后与另一个进气口相连；容器1内设有温度传感器、压力传感器4和点火装置5，测试传感器通过固定在器壁上的导线与控制计算机10相连接；容器内安置有火焰加速装置11及经固定装置3固定的待测物体12，火焰加速装置11呈三维网状立体结构并与器壁经螺栓固定相连接，固定装置3与器壁之间经导轨连接，两侧均可调节，实验时按照待测物体12厚度调整到位后固定螺栓。
所述火焰加速装置11由多个单体组合成三维网状立体结构，所述单体结构包括三个横管、三个细管和三个孔洞，每根细管位于每根横管的一端，其直径小于横管，且细管长度方向的中心线与横管长度方向的中心线重合，每根横管的另一端均设有一个孔洞，孔洞深度方向的中心线与横管长度方向的中心线重合，孔洞直径等于细管外径，所述三个横管相互垂直，且设有孔洞的一端交接在一起，三个孔洞中的其中任意两个孔洞位于同一平面上，所述位于同一平面上的两个孔洞连接其它单体的细管，形成单体层，剩余一个孔洞与另一单体层的细管相连，构成所述三维网状立体结构的火焰加速装置。
燃气采用甲烷，点火装置采用脉冲点火器，压力测量采用快速响应压力传感器。
实验分不加待测物体12及加待测物体12两个阶段。第一阶段，首先需要确定待测物体12附近超压，实验时先检查经螺栓和橡胶垫片固定密封组成的耐压密闭器壁1是否完好，螺栓是否拧紧，检查泄压孔2上的防爆片是否完好，各阀门是否均已关闭，选择适当的火焰加速装置11，并与器壁连接固定好；打开截止阀15，启动真空泵抽真空后，关闭截止阀；打开氧气储罐6与器壁连接管上的调节阀14，及氧气储罐6上的调节阀，启动增压泵20把氧气泵入容器内，当氧气达到实验要求的数值时，关闭氧气储罐6上的调节阀，再关闭氧气储罐6与器壁连接管上的调节阀14；按照同样流程打开并甲烷储罐7与器壁连接管上的调节阀9，及甲烷储罐7上的调节阀，启动增压泵18，待燃气量达到实验要求时，观察并记录好压力表21显示数据，分别关闭调节阀9和甲烷储罐7上的调节阀，关闭增压泵18。待甲烷与氧气混合均匀后，启动点火装置5进行点火。压力传感器4显示测试段附近的压力值，当容器1内的压力超过防爆片的耐压值时，器壁右侧尾部的泄压口2会自动破裂，实现安全泄放。第二阶段，打开尾部泄压口2，把待测物体12放置在固定装置3的卡槽内，移动调节固定装置3上的导轨，调整到位后固定螺栓，重复第一阶段实验过程，即可得到实验超压情况下待测物体12的破坏情况。

Claims (8)

1.一种测量气体爆炸对结构影响的实验装置，耐压密闭容器(1)的一端设有至少两个进气口，氧气储罐(6)经氧气计量仪(8)、氧气增压泵(20)后与其中一个进气口相连，爆炸气体储罐(7)经爆炸气体计量仪(17)、爆炸气体增压泵(18)后与另一个进气口相连，在容器(1)内沿气体流动方向上依次设有点火装置(5)、火焰加速装置(11)、压力传感器(4)、固定在容器(1)上的待测物体(12)，容器(1)的另一端设有泄压口(2)和抽真空管线；所述氧气计量仪(8)、爆炸气体计量仪(17)、点火装置(5)、压力传感器(4)均与控制计算机(10)相连，所述容器(1)器壁上设有透明观察窗口(13)；所述火焰加速装置(11)由多个单体组合成三维网状立体结构，所述单体结构包括三个横管、三个细管和三个孔洞，每根细管位于每根横管的一端，其直径小于横管，且细管长度方向的中心线与横管长度方向的中心线重合，每根横管的另一端均设有一个孔洞，孔洞深度方向的中心线与横管长度方向的中心线重合，孔洞直径等于细管外径，所述三个横管相互垂直，且设有孔洞的一端交接在一起，三个孔洞中的其中任意两个孔洞位于同一平面上，所述位于同一平面上的两个孔洞连接其它单体的细管，形成单体层，剩余一个孔洞与另一单体层的细管相连，构成所述三维网状立体结构的火焰加速装置。
2.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于所述容器(1)由四片不锈钢板用螺栓和橡胶垫片固定密封而成。
3.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于所述透明观察窗口(13)设置在靠近火焰加速装置(11)及待测物体(12)附近的壁面上。
4.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于所述泄压口(2)上设有防爆片，抽真空管线上接有真空泵(16)。
5.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于所述容器(1)的器壁上设有压力表(21)。
6.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于所述火焰加速装置(11)与器壁经螺栓固定相连接。
7.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于固定待测物体(12)的固定装置(3)与器壁之间经导轨连接，两侧均可调节，实验时按照待测物体(12)厚度调整到位后固定螺栓。
8.根据权利要求1所述测量气体爆炸对结构影响的实验装置，其特征在于所述点火装置采用脉冲点火器，压力测量采用快速响应压力传感器。
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