CN107998536A - 一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，属于爆炸抑制技术领域。气体发生器结构包括产气单元、上堵头、导气单元、下堵头，产气单元筒体一端装有触发元件压盖，另一端与抑爆装置腔体接口螺纹装配，触发元件电点火药头具有瞬发及防止误触发特性，气体发生剂呈压片形态并以一定的密度梯度填装，导气单元筒体内充填多孔金属泡沫，导气单元壁面通孔与下堵头底部通孔之间的净孔面积比为2:1。保证了抑爆介质喷射及时性，防止环境杂散电流导致的误触发；提高了产气速率，有效控制抑爆装置内的压力聚集进程；防止气体发生剂燃烧飞溅，熄灭气体发生器可能产生的火花，保障本质安全；优化侧、底孔配比，产气能量分配更为合理。

Description

一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构

技术领域

本发明属于可燃气体、粉尘爆炸抑制技术领域，具体涉及一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，安装在爆炸抑制装置上，气体发生器触发后，瞬间产生大量惰性气体驱动抑制介质向发生爆炸的事故现场快速喷射。

背景技术

发生在受限空间的气体、粉尘/空气混合物爆炸事故，会导致严重的人员伤亡和财产损失。爆炸抑制技术是指爆炸发生初期，向爆炸火焰阵面喷洒（抛洒）抑爆介质，减缓、熄灭火焰传播进程，以控制爆炸有害效应。被动式爆炸抑制措施主要依赖爆炸冲击波本身抛洒抑爆介质，由于其可靠性、有效性不断受到质疑，因而主动式爆炸抑制技术日益引起关注。所谓主动式抑爆，是指检测到初始爆炸信号后，触发抑爆装置，快速喷射抑爆介质，在某些应用场景将成为优先选用的爆炸防护措施。

按照抑爆介质喷射方式的不同，主动式爆炸抑制装置或系统又可分为高压储存抑爆装置和常压储存抑爆装置。如CN103252038A（抑爆装置的干粉灭火剂储罐用的干粉灭火剂释放阀结构）介绍了一种高压储存抑爆装置，为保证启动的快速性，采用引爆管开启干粉灭火剂储罐与干粉喷射器之间的通道，而引爆管本身就是潜在的危险源，且粉体抑爆介质长期受压储存将导致团聚、结块，影响爆炸抑制效果。常压储存抑爆装置主要利用气体发生剂燃烧瞬间产生大量惰性气体，经降温后使抑爆装置腔体由常压聚升至数兆帕的压力，从而喷射抑爆介质。由于抑爆装置在非触发状态下，内部为常压，因而便于维护，抑爆装置更加紧凑。

关于利用气体发生器装配爆炸抑制装置，在已公开的中国专利文献中有一定的报道，典型的有CN101940825A（一种受限空间油气爆炸抑制方法）、CN102230389A（粉尘爆炸抑制装置），上述文献均提及气体发生器的概念，但缺少进一步的细节描述。更为典型的有CN103055450A（一种自发式爆炸抑制装置），较为详细的介绍了气体发生器燃烧室结构，但气体发生剂采用无烟火药，且火药未进行密封处理，无降温措施，点火燃烧后产生的火球和高温本身就是危险源，更为严重的是，气体发生器产生的能量未能进行有效分配，特定情形下，将使抑爆装置内充装的粉体抑爆介质在高温作用下烧结固化，无法喷射，因而有进一步改进的必要。

鉴于此，本申请人作了有益的探索与实际尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，提高发生器的瞬态触发特性，降低误触发率，对产气高温进行必要的冷却，改善产气能量分配方式，从而提高抑爆装置的可靠性和及时有效性。

本发明的任务是这样来完成的，一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，所述的抑爆装置包括带法兰的腔体，该腔体顶部设有供安装气体发生器的内螺纹接口，而腔体的下部为抑爆介质储存腔，抑爆介质储存腔与抑爆介质导流罩之间采用法兰连接，上下法兰之间由夹持具夹持正拱形金属膜片，法兰采用双头螺柱紧固。其特征在于所述的气体发生器结构包括产气单元、上堵头、导气单元、下堵头，产气单元的筒体一端以螺纹方式装配构有触发元件压盖，触发元件压盖的另一端与腔体顶部供安装气体发生器的内螺纹接口螺纹配接，触发元件压盖中心部位设有沉孔，电点火药头过盈配合于沉孔内，壁面多孔结构的药头防护罩与触发元件压盖内底面粘接，气体发生剂填装在产气单元的筒体内，上堵头与所述产气单元的筒体背对所述触发元件压盖的一端螺纹配接，所述上堵头的隔离层设有多孔垫片，上堵头的隔离层布有孔位与多孔垫片重合的圆孔，所述导气单元的上部与上堵头下部为螺纹连接，导气单元筒体内充填多孔金属泡沫，导气单元上半部分壁面均布通气孔，下堵头与所述导气单元背向上堵头的一端为螺纹连接，所述下堵头的底面均布通气孔。

所述点火药头为电引发瞬发元件，电压24V条件下，电流大于100mA时，通电后延时不超过2ms的时间内有效点燃气体发生剂，电流小于20mA则无法触发。

进一步的，所述气体发生剂为压片形态，在所述的筒体内呈一定的密度梯度填装。

进一步的，所述多孔金属泡沫为铝镁合金，该金属泡沫由厚度为0.05mm、宽度100mm的带状箔材经加工成型的蜂窝状材料，每个蜂窝为高度1.25mm、边长5mm的正六面空心柱体，保护空间按标称密度35kg/m³充填后，被充填空间的净容积损失率为1.2%-1.4%。

进一步的，所述的导气单元上半部分壁面均布通气孔与所述下堵头的底面均布通气孔之间的净孔面积比为2:1。

进一步的，所有螺纹连接面均涂有高强度密封胶。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1.气体发生器电引火头为瞬发元件，克服了触发延时，保证了抑爆介质喷射的及时性，在低电流条件下不能触发，有效防止环境杂散电流导致的误触发。

2.气体发生剂为压片形态，较散体粉状气体发生剂相比，提高了产气速率，通过改变气体发生剂装药密度梯度，有效控制抑爆装置内的压力聚集进程。

3.产气单元与导气单元隔开，进一步防止气体发生剂燃烧飞溅，导气单元内设有网状泡沫合金，熄灭气体发生器可能产生的火花，保障本质安全的同时，不至于对气体流动造成大的阻碍。

4. 导气单元上半部分壁面均布通气孔与所述下堵头的底面均布通气孔之间的净孔面积比为2:1，较其它比例而言，产气能量分配更为合理。

附图说明

图1是本发明一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构的剖视图；

图2是本发明一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构的分解示意图；

图3是利用本发明所装配的抑爆装置应用实例。

具体实施方式

为使专利审查人员及公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人以实施例的方式对本发明作详细说明。

如图3所示，抑爆装置包括带法兰的腔体1，该腔体1顶部设有供安装气体发生器的内螺纹接口11，而腔体1的下部抑爆介质储存腔12与抑爆介质导流罩6之间采用法兰121、124连接，上下法兰之间由夹持具122夹持正拱形金属膜片123，法兰121、124采用双头螺柱125紧固。

如图1、图2所示，上面提及的作为本发明技术要点的一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，包括产气单元2、上堵头3、导气单元4、下堵头5，产气单元2的筒体21为45x3.6mm无缝钢管，高度80mm，筒体21的上端以螺纹方式装配构有触发元件压盖（211），螺纹规格为M36×1.5，触发元件压盖211的另一端与腔体1顶部供安装气体发生器的内螺纹接口11螺纹配接，螺纹规格为M36×1.5，触发元件压盖211中心部位设有沉孔2111，电点火药头212过盈配合于沉孔2111内，壁面多孔结构的药头防护罩213与触发元件压盖211内底面粘接，气体发生剂214填装在产气单元2的筒体21内，气体发生剂经造粒压成直径2mm、厚1mm的片状，其充装密度呈20%渐增；上堵头3与产气单元2的筒体21背对触发元件压盖211的一端螺纹配接，上堵头3的隔离层31设有多孔垫片311，为12个直径4mm孔均布，上堵头3的隔离层31布有孔位与多孔垫片311重合的圆孔312，导气单元4为45x3.6x140mm无缝钢管，导气单元4的上部与上堵头下部为螺纹连接，螺纹规格为M36×1.5，导气单元4筒体内充填多孔金属泡沫41，导气单元上半部分壁面均布通气孔42，下堵头5与导气单元4背向上堵头的一端为螺纹连接，下堵头5的底面均布通气孔51。

前述电点火药头212为电引发瞬发元件，电压24V条件下，电流大于100mA时，通电后延时不超过2ms的时间内有效点燃气体发生剂，电流小于20mA则无法触发。

作为优选的方案，气体发生剂214为压片形态，在筒体21内呈一定的密度梯度填装。

前述多孔金属泡沫41由厚度为0.05mm、宽度100mm的带状箔材经加工成型的蜂窝状材料，每个蜂窝为高度1.25mm、边长5mm的正六面空心柱体，被保护空间按标称密度35kg/m³充填后，被充填空间的净容积损失率为1.2%-1.4%。

作为优选的方案，导气单元上半部分壁面均布通气孔42与所下堵头5的底面均布通气孔51之间的净孔面积比为2:1。

前述所有螺纹连接面均涂有高强度密封胶。

本发明的工作原理如下：

当爆炸抑制控制系统检测到初始爆炸信号后，通过执行单元给气体发生器电引火头通电，气体发生剂瞬间燃烧产生大量氮气，可能带有明火的高温氮气经多孔泡沫合金吸热降温后，一方面通过导气管侧孔排放，使得抑爆装置腔体瞬间聚压，同时将沉积状态的粉体抑爆介质卷扬形成高压氮气/抑爆介质的混合物，另一方面高压氮气通过下堵头底孔冲击开启膜片，致使高压氮气/抑爆介质混合物以极快的速度向发生爆炸的空间喷射，使得爆炸得以抑制。

由于电引火头为瞬发，极大缩短了喷射延时，同时能够抗环境杂散电流引起的误触发，高温氮气经泡沫合金冷却，有效熄灭气体发生剂燃烧产生的明火，优化的侧向/底孔面积比，使得金属膜片主要依赖冲击力开启，进一步提高了抑爆介质喷射的瞬态特性。

综上所述，本发明提供的技术方案克服了已有技术的欠缺，完成了发明任务，客观上兑现了申请人列出的有益技术效果。

Claims (6)

1.一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，所述的抑爆装置包括带法兰的腔体（1），该腔体（1）顶部设有供安装气体发生器的内螺纹接口（11），而腔体（1）的下部为抑爆介质储存腔（12），该抑爆介质储存腔（12）与抑爆介质导流罩（6）之间采用法兰（121）、（124）连接，上下法兰之间由夹持具（122）夹持正拱形金属膜片（123），法兰（121）、（124）采用双头螺柱（125）紧固；其特征在于所述的气体发生器结构包括产气单元（2）、上堵头（3）、导气单元（4）、下堵头（5），产气单元（2）的筒体（21）一端以螺纹方式装配构有触发元件压盖（211），触发元件压盖（211）的另一端与腔体（1）顶部供安装气体发生器的内螺纹接口（11）螺纹配接，触发元件压盖（211）中心部位设有沉孔（2111），电点火药头（212）过盈配合于沉孔（2111）内，壁面多孔结构的药头防护罩（213）与触发元件压盖（211）内底面粘接，气体发生剂（214）填装在产气单元（2）的筒体（21）内，上堵头（3）与所述产气单元（2）的筒体（21）背对所述触发元件压盖（211）的一端螺纹配接，所述上堵头（3）的隔离层（31）设有多孔垫片（311），上堵头（3）的隔离层（31）布有孔位与多孔垫片（311）重合的圆孔（312），所述导气单元（4）的上部与上堵头下部为螺纹连接，导气单元（4）筒体内充填多孔金属泡沫（41），导气单元上半部分壁面均布通气孔（42），下堵头（5）与所述导气单元（4）背向上堵头的一端为螺纹连接，所述下堵头（5）的底面均布通气孔（51）。

2.根据权利要求1所述的一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，其特征在于所述电点火药头（212）为电引发瞬发元件，电压24V条件下，电流大于100mA时，通电后延时不超过2ms的时间内有效点燃气体发生剂，电流小于20mA则无法触发。

3.根据权利要求1所述的一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，其特征在于所述气体发生剂（214）为压片形态，在所述的筒体（21）内呈一定的密度梯度填装。

4.根据权利要求1所述的一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，其特征在于所述多孔金属泡沫（41）为铝镁合金，该金属泡沫（41）由厚度为0.05mm、宽度100mm的带状箔材经加工成型的蜂窝状材料，每个蜂窝为高度1.25mm、边长5mm的正六面空心柱体，被保护空间按标称密度35kg/m³充填后，被充填空间的净容积损失率为1.2%-1.4%。

5.根据权利要求1所述的一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，其特征在于所述的导气单元上半部分壁面均布通气孔（42）与所述下堵头（5）的底面均布通气孔（51）之间的净孔面积比为2:1。

6.根据权利要求1所述的一种用于装配抑爆装置的气体发生器结构，其特征在于所有螺纹连接面均涂有高强度密封胶。