CN106956847A - 复合材料抗爆容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料抗爆容器，包括容器主体、端盖组件和缓冲防护层，容器主体主要由金属内衬壳体、椭球封头和纤维外层包覆组成，内衬壳体中间部位为加强段，其余部位为薄柱段，其中加强段除了尺寸进行适当加厚以外，还设计了锥形挡流环，并利用加强筋进行加强。椭球封头焊接在内衬壳体的两端，椭球封头上加工有法兰，端盖组件包括盖板、楔条及压块，三者共同组合为全楔结构端盖，可与法兰进行联接。缓冲防护层由泡沫铝和面板组成，泡沫铝夹在面板与椭球封头之间，可对爆炸冲击波进行有效衰减。本发明在不增加容器质量的前提下，可显著提高容器薄弱部位的强度，改善流场，提升了容器整体的抗爆性能。

Description

复合材料抗爆容器
技术领域
本发明涉及防爆技术领域，具体涉及一种高强度复合材料的抗爆容器。
背景技术
抗爆容器在火工品储运、公共安全应急等领域都有着广泛的应用，但以往的抗爆容器设计多为金属材质，存在质量大的问题。基于以上问题，并伴随着先进复合材料的普及推广，复合材料在抗爆容器领域中的应用得到了越来越多的关注，现有的复合材料抗爆容器在设计时，没有考虑对其薄弱部位进行加强及对内部爆炸流场进行衰减设计，因此在试验中存在容器薄弱部位破坏严重，其余部位抗爆能力富余的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种复合材料抗爆容器，旨在不增加容器质量的前提下，提高容器薄弱部位的强度，改善流场，提升容器整体的抗爆性能。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种复合材料抗爆容器，包括容器主体，所述容器主体主要由金属内衬壳体、椭球封头和纤维层组成，所述椭球封头焊接在金属内衬壳体的两端，所述金属内衬壳体和椭球封头外侧设置所述纤维层；所述金属内衬壳体的内壁设置两个挡流环，两个所述挡流环之间用筋板连接，且所述筋板还与所述金属内衬壳体内壁连接。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，两个所述挡流环之间的所述金属内衬壳体设置为增厚的加强段。
根据本发明的另一个实施方案，所述金属内衬壳体的加强段位于占整个复合材料抗爆容器三分之一长度的中间部位。
根据本发明的另一个实施方案，所述金属内衬壳体的加强段外侧的一段纤维层加厚。
根据本发明的另一个实施方案，所述加厚的一段纤维的纤维缠绕方式为环向缠绕。
根据本发明的另一个实施方案，所述金属内衬壳体内设置的设置两个挡流环均呈锥形，且锥角指向爆心方向。
根据本发明的另一个实施方案，还包括缓冲防护层，所述缓冲防护层由泡沫铝和面板组成，所述面板设置于所述金属内衬壳体两端，所述泡沫铝设置于所述面板与椭球封头之间。
根据本发明的另一个实施方案，还包括端盖组件，所述端盖组件包括压块、楔环和端盖，所述椭球封头上设置法兰，所述压块、楔环和端盖组成与所述法兰配合固定的全楔结构端盖。
本发明还可以是：
根据本发明的另一个实施方案，所述法兰上设置带锥角的楔槽，所述楔环安装于所述楔槽上并通过压块及螺钉固定，所述端盖设置于所述楔环内侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种复合材料抗爆容器，对容器薄弱的正对爆心处及端部进行了补强及扰流设计，相较于以往的设计，在不增加容器质量的前提下，可显著提高容器薄弱部位的强度，改善流场，提升了容器整体的抗爆性能。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为根据本发明一个实施例的复合材料抗爆容器沿轴线方向的剖面示意图。
图2为根据本发明一个实施例的复合材料抗爆容器沿垂直于轴线方向的剖面示意图。
图3为图1的Ⅰ处放大示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－纤维层，2－金属内衬壳体，3－爆炸物，4－筋板，5－挡流环，6－面板，7－泡沫铝，8－法兰，9－压块，10－螺钉，11－楔环，12－端盖，13－椭球封头，14－外凸加厚段。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1和图2所示，图1和图2分别示出了本发明一个实施例的复合材料抗爆容器的轴向和径向的剖面结构示，具体地，一种复合材料抗爆容器，包括容器主体，所述容器主体主要由金属内衬壳体2、椭球封头13和纤维层1组成，所述椭球封头13焊接在金属内衬壳体2的两端，所述金属内衬壳体2和椭球封头13外侧设置所述纤维层1；所述金属内衬壳体2的内壁设置两个挡流环5，两个所述挡流环5中心为孔洞，两个所述挡流环5之间用筋板4连接，且所述筋板4还与所述金属内衬壳体2内壁连接。
两个所述挡流环5之间的所述金属内衬壳体2设置为增厚的加强段，其余部位为薄柱段，该加强段可位于占整个复合材料抗爆容器三分之一长度的中间部位(即金属内衬壳体2在中间部位占整个容器三分之一的长度范围进行加厚补强)，并在补强段的两端设计了挡流环5，挡流环5呈锥形，且锥角指向爆心方向。爆炸物3置于抗爆容器的中央，爆炸物3爆炸以后产生的冲击波往四面八方传播，能直接从挡流环5中间的孔洞透过，但从该孔洞透过冲击波占比很小，大部分冲击波会直接作用在金属内衬壳体2的补强段及挡流板5上，且作用在金属内衬2补强段的冲击波会沿着筒壁往两边传播，当遇到锥形的挡流板5时，冲击波则会被反射回来，如此一来到达两端的冲击波则被大幅削减，间接提升了端部的抗爆能力。
本发明还可包括缓冲防护层，所述缓冲防护层由泡沫铝7和面板6组成，所述面板6设置于所述金属内衬壳体2两端，所述泡沫铝7设置于所述面板6与椭球封头13之间，面板6、泡沫铝7和椭球封头13共同组成类似于三明治的夹心结构，从而可对爆炸冲击波进行有效衰减。
如图3所示，其示出了一种放大的端盖组件的结构，所述端盖组件包括压块9、楔环11和端盖12，所述椭球封头13上设置法兰8，所述压块9、楔环11和端盖12三者共同组成与所述法兰8配合固定的全楔结构端盖，该全楔结构端盖的方案可为：法兰8上设置带锥角的楔槽，所述楔环11安装于所述楔槽上并通过压块9及螺钉10固定，所述端盖12设置于所述楔环11内侧。或者采用专利CN201710004311.9公开的方案。
容器主体的外层由纤维进行包覆，内衬补强段对应的纤维层也额外加厚补强，金属内衬壳体2的加强段外侧的一段纤维层1加厚，即如图1所示的外凸加厚段14，该外凸加厚段14的纤维缠绕方式为环向缠绕，复合材料抗爆容器其余部分的纤维层1采用斜向缠绕。通过对金属内衬2及纤维层1正对爆心段的加厚补强，可有针对性的对容器主体薄弱部位进行补强，提升了容器主体的抗爆性能。
综上所述，本发明的复合材料抗爆容器，具有以下特点：
1、容器主体的间部位的金属内衬和外层纤维均进行了有效加强。金属内衬除尺寸进行适当加厚以外，还设计了锥形挡流环，并利用筋板将其联接。外层纤维则进行环向缠绕加厚，以便更好的承受环向爆炸载荷。
2、锥形挡流环的锥角均朝向爆心，并利用横向筋板与金属内衬联接，从而具备较高的强度，可有效阻挡冲击波往两侧盖板进行汇聚，降低盖板处所受的冲量。
3、椭球封头的外围均被纤维层层缠绕，盖板受力时，依次通过楔块和法兰最终传递到纤维层上，可充分发挥纤维的承载能力，另外由于复合材料纤维具有轻质高强的特征，故可在降低装置质量的同时，有效提升端盖部位的抗爆性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种复合材料抗爆容器，其特征在于包括容器主体，所述容器主体主要由金属内衬壳体(2)、椭球封头(13)和纤维层(1)组成，所述椭球封头(13)焊接在金属内衬壳体(2)的两端，所述金属内衬壳体(2)和椭球封头(13)外侧设置所述纤维层(1)；所述金属内衬壳体(2)的内壁设置两个挡流环(5)，两个所述挡流环(5)之间用筋板(4)连接，且所述筋板(4)还与所述金属内衬壳体(2)内壁连接。
2.根据权利要求1所述的复合材料抗爆容器，其特征在于两个所述挡流环(5)之间的所述金属内衬壳体(2)设置为增厚的加强段。
3.根据权利要求2所述的复合材料抗爆容器，其特征在于所述金属内衬壳体(2)的加强段位于占整个复合材料抗爆容器三分之一长度的中间部位。
4.根据权利要求2所述的复合材料抗爆容器，其特征在于所述金属内衬壳体(2)的加强段外侧的一段纤维层(1)加厚。
5.根据权利要求4所述的复合材料抗爆容器，其特征在于加厚的一段纤维层(1)的纤维缠绕方式为环向缠绕。
6.根据权利要求1所述的复合材料抗爆容器，其特征在于所述金属内衬壳体(2)内设置的设置两个挡流环(5)均呈锥形，且锥角指向爆心方向。
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