CN106123710A - 泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其设计性强，造价低重量小，结构简单，操作方便，抗爆能力强。其包括对称的两个半球体；所述的半球体包括分别呈半球面设置的内面板和外面板，以及填充在内面板和外面板之间的泡沫金属；外面板的端面上固定有法兰；两个半球体经相互固定的法兰连接形成密闭的空腔球体，内面板围成的球形空腔用于容置爆炸物，内面板和外面板之间形成均布的泡沫金属夹芯层。本发明的内面板和泡沫金属价芯层可以发生较大的塑性变形，从而吸收掉大量的爆炸冲击能量，降低高速运动爆炸物碎片的速度，从而有效降低了爆炸冲击波对外面板的影响，提高防爆容器的抗冲击性能，大大削弱爆炸冲击波对被防护人员和周围环境的危害。

Description

泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器
技术领域
本发明涉及防爆容器领域，具体为泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器。
背景技术
防爆容器是一种能够削弱爆炸物产生的冲击波和碎片对周围环境造成杀伤效应的装置，是公安、武警、军工等企业的专用设备。目前已经成为飞机场、火车站、体育场等公共领域的必备安检设备。
随着技术的进步和使用要求的提高，防爆容器正朝着轻量化、多功能化、高性能化的方向发展，而且要求结构设计尽可能简单、易于加工制造、价格低廉，具有较高的可靠性。为了实现轻量化，中国实用新型专利CN102620611 A公开了一种泡沫金属夹芯缓冲层的圆柱形防爆容器，该防爆容器具有重量轻，结构简单，成本低、重复使用性强等特点，然而该结构有一个主要泄爆方向，对于一些不允许出现爆炸碎片和爆炸冲击波的环境，该容器不能满足要求。中国实用新型专利CN 202195759 U公开了一种球形防爆容器，然而这种装置使用实体材料制造，容器较为笨重且不易于安装和运输。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其设计性强，造价低重量小，结构简单，操作方便，抗爆能力强。
本发明是通过以下技术方案来实现：
泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，包括对称的两个半球体；所述的半球体包括分别呈半球面设置的内面板和外面板，以及填充在内面板和外面板之间的泡沫金属；外面板的端面上固定有法兰；两个半球体经相互固定的法兰连接形成密闭的空腔球体，内面板围成的球形空腔用于容置爆炸物，内面板和外面板之间形成均布的泡沫金属夹芯层。
优选的，内面板外侧均匀铺设有若干空心金属球；两个半球体连接固定后，在内面板外侧和泡沫金属夹芯层之间形成均布的空心金属球填充层；同一个半球体内的相邻空心球通过胶粘连接。
进一步，空心金属球采用铝合金或不锈钢制成的薄壁空心球。
进一步，所述的空心金属球内嵌在泡沫金属中。
优选的，法兰上设置有若干均匀分布的螺栓孔，两个半球体经穿过螺栓孔的高强度螺栓连接形成密闭的空腔球体。
优选的，外面板的厚度大于内面板的厚度，法兰厚度大于外面板的厚度。
优选的，泡沫金属夹芯层采用闭孔泡沫金属材料。
优选的，法兰与对应的外面板之间采用电弧焊接固定。
优选的，对称的两个内面板采用相互插入的连接方式。
优选的，内面板材料强度不高于外面板材料强度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的内面板和泡沫金属价芯层可以发生较大的塑性变形，从而吸收掉大量的爆炸冲击能量，降低高速运动爆炸物碎片的速度，从而有效降低了爆炸冲击波对外面板的影响，提高防爆容器的抗冲击性能，大大削弱爆炸冲击波对被防护人员和周围环境的危害；泡沫金属芯体可按功能需要，采用不同的相对密度，具有较强的设计性；密闭球形防爆容器能够有效抵御爆炸物碎片和爆炸冲击波的威胁，有效降低或消除爆炸冲击波对被防护对象及相关人员的危害。具有设计性强、自重小、结构简单、造价低廉、可重复使用性强、便于运输等优点。
进一步的，通过将空心金属球填充层内嵌在泡沫金属夹芯层中，有效增大了接触面积，提高了芯层材料的利用率，芯层发生塑性变形后，可吸收掉大量爆炸冲击能量，有效降低爆炸冲击波对外面板的作用，提高防爆容器的抗冲击性能；空心金属球和泡沫金属夹芯层可按功能需要，采用不同的壁厚和孔隙率，具有较强的设计性。
附图说明
图1为本发明实例中所述设置有空心金属球填充层的防爆容器示意图。
图中：11为上球体内面板，21为上球体外面板，12为下球体内面板，22为下球体外面板，3为泡沫金属夹芯层，4为空心金属球填充层，51为上球体法兰，52为下球体法兰，6为高强度螺栓。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，如图1所示，其包括对称的两个半球体，对称的两个半球体采用高强度螺栓连接；连接安装后成密闭球形，且形成球形的爆炸物容置空间。所述半球体由内面板、泡沫金属夹芯层3、空心金属球填充层4、外面板以及固定外面板的法兰构成。具体的，上球体由上球体内面板11、上球体外面板21、泡沫金属夹芯层3、空心金属球填充层4以及固定上球体外面板21的上球体法兰51构成；下球体由下球体内面板12、下球体外面板22、泡沫金属夹芯3、空心金属球填充层4以及固定下球体外面板22的下球体法兰52构成；法兰周向上设置有若干均匀排列分布的螺栓孔，上球体外面板21和下球体外面板22采用高强度螺栓6连接。外面板的厚度大于内面板的厚度，固定外面板的法兰厚度大于外面板的厚度。
其中，泡沫金属夹芯层3为闭孔泡沫金属材料，可根据需要改变泡沫金属的孔隙率；空心金属球填充层4为由铝合金或不锈钢制成的薄壁空心球组成，可根据需要改变空心球的直径和壁厚。固定外面板的法兰与对应的外面板之间采用电弧焊接，固定外面板的法兰的厚度大于外面板的厚度。
为使得泡沫金属夹芯层和空心金属球填充层充分变形而吸收更多能量，其相对称的两个内面板采用相互插入的连接方式。
空心金属球填充层4紧贴内面板外侧，由若干空心球均匀铺设而成，为防止空心球来回滚动，相邻空心球通过环氧树脂连接。通过改变空心球内壁的厚度，可改变芯层吸能性能，从而满足不同的抗爆要求。
泡沫金属夹芯层3由金属材料发泡而成，是一种拥有较长平台应力的多孔结构，具有较强的塑性变形能力和较好的能量吸收性能。
本优选实例中，如图1所示，泡沫金属夹芯层3位于空心金属球填充层4和外面板之间，空心金属球内嵌在泡沫金属中，增大了空心金属球与泡沫金属的接触面积，提高了泡沫金属和空心金属球的利用率。
本发明泡沫金属夹芯球形防爆容器，使得爆炸能量向周围各个方向均匀释放，相当于提升了防护性能，采用泡沫金属夹芯层和空心金属球填充层有效降低了防爆容器的自重。本发明为密闭结构，爆炸碎片被限制在容器内部，不会对周围造成伤害。
在具体的实际应用中，内面板和外面板的材料相同或不同，内面板材料强度不应高于外面板材料强度，这样既能充分发挥芯层的吸能能力，又能提高材料的利用率。本实例中内面板和外面板的材料均为低碳钢。
外面板的厚度大于内面板的厚度，因为较厚的外面板可以约束住内面板、泡沫金属夹芯层3和空心金属球填充层4向外的扩张变形，使得内面板、泡沫金属夹芯层3和空心金属球填充层4变形更加充分，进而使得爆炸能量被充分吸收。
如图1所示的泡沫金属夹芯层3，是由铝发泡而成的一种闭孔泡沫铝材料，可根据需要采用不同的孔隙率。空心金属球填充层4，是由铝合金或不锈钢制成的薄壁空心球，可根据需要改变空心球的壁厚。固定外面板的法兰与外面板之间采用电弧焊接。
当爆炸发生后，依靠内面板、泡沫金属夹芯层3和空心金属球填充层4的变形来吸收爆炸能量和缓冲爆炸碎片，同时空心金属球填充层4内嵌在泡沫金属夹芯层3中，大大增强了球形防爆容器的抗爆性能。防爆容器为密闭结构，爆炸后不会有颗粒物或高温气体从罐内溅射出来。爆炸结束后，只要容器外面板不发生大变形或损坏，更换容器内面板、泡沫金属夹芯层3和空心金属球填充层4即可重复使用。
以上实施方式是对本发明的技术方案的举例说明，对本领域技术人员来讲，对本发明所做的任何显而易见的改进和替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，包括对称的两个半球体；所述的半球体包括分别呈半球面设置的内面板和外面板，以及填充在内面板和外面板之间的泡沫金属；外面板的端面上固定有法兰；两个半球体经相互固定的法兰连接形成密闭的空腔球体，内面板围成的球形空腔用于容置爆炸物，内面板和外面板之间形成均布的泡沫金属夹芯层(3)。
2.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，内面板外侧均匀铺设有若干空心金属球；两个半球体连接固定后，在内面板外侧和泡沫金属夹芯层(3)之间形成均布的空心金属球填充层(4)；同一个半球体内的相邻空心球通过胶粘连接。
3.根据权利要求2所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，空心金属球采用铝合金或不锈钢制成的薄壁空心球。
4.根据权利要求2所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，所述的空心金属球内嵌在泡沫金属中。
5.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，法兰上设置有若干均匀分布的螺栓孔，两个半球体经穿过螺栓孔的高强度螺栓(6)连接形成密闭的空腔球体。
6.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，外面板的厚度大于内面板的厚度，法兰厚度大于外面板的厚度。
7.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，泡沫金属夹芯层(3)采用闭孔泡沫金属材料。
8.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，法兰与对应的外面板之间采用电弧焊接固定。
9.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，对称的两个内面板采用相互插入的连接方式。
10.根据权利要求1所述的泡沫金属夹芯密闭球形防爆容器，其特征在于，内面板材料强度不高于外面板材料强度。
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