CN108917510B - 一种全密封复合材料抗爆容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全密封复合材料抗爆容器，包括端盖组件和容器主体，端盖组件与容器主体通过多齿结构啮合连接，所述端盖组件包括盖板，其下部设有不锈钢包套，所述不锈钢包套内由下至上依次设有高密度泡沫铝层、隔板、低密度泡沫铝层和球面膜；所述容器主体包括复合材料外层，所述复合材料外层内部为金属内筒，所述金属内筒上部设有环形泡沫铝层，所述环形泡沫铝层底部设有隔板层。本发明提供的一种全密封复合材料抗爆容器，采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料缠绕筒体，结构强度高，质量轻。本发明的抗爆容器结构简单、启闭快速、密封可靠、爆炸时无喷火现象，口部半径30cm内超压低，小于人体可承受阈值20kPa；质量轻便，一人可轻松搬动。

Description

一种全密封复合材料抗爆容器

技术领域

本发明涉及抗爆容器技术领域，尤其涉及一种全密封复合材料抗爆容器。

背景技术

抗爆容器能限制容器内部炸药爆炸产生冲击波、爆轰产物和破片的作用范围，有效保护人员、设备和环境的安全，在警用排爆、火工品储运、公共安全应急等国防和公共安全领域有着重要的作用，是一种典型的高端爆炸防护装备。

目前使用的便携式抗爆容器多数均为金属开口式抗爆容器，开口式抗爆容器能够有效防止爆炸产生的破片和冲击波横向飞散和传播，保护侧面一定距离之外的人和设备不受损害。然而，当其使用在飞机、火车等空间狭窄、高度有限、人员密集的场所时，无法保证开口式抗爆容器的爆炸安全距离；开口式抗爆容器不能限制爆炸产生的破片和冲击波在竖向上传播，对车厢顶部造成损害。因此，金属开口式抗爆容器不适用于交通工具和室内等场所，需要设计密封式抗爆容器，完全限制内部爆炸产物和爆炸冲击波对设备与人员起到近距离、全方位保护作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于引入碳纤维复合材料、泡沫防护材料以及高强钢等先进防护材料，提供一种轻质高强、结构简单、安全可靠、全密封复合材料抗爆容器，该种抗爆容器能够对人员和设备起到近距离、全方位保护作用，可应用于火车、飞机和其他空间有限、人员密集的场所。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

一种全密封复合材料抗爆容器，包括端盖组件和容器主体，端盖组件与容器主体通过多齿结构啮合连接，

所述端盖组件包括盖板，所述盖板上设有把手，其下部设有不锈钢包套，所述不锈钢包套内由下至上依次设有高密度泡沫铝层、隔板、低密度泡沫铝层和球面膜；

所述容器主体包括复合材料外层，所述复合材料外层内部为金属内筒，所述金属内筒上部设有环形泡沫铝层，所述环形泡沫铝层底部设有隔板层；

所述容器主体顶部设有法兰，所述法兰内壁下部凸起形成圆形的第一挡圈，所述法兰内壁上部凸起形成多齿结构的第二挡圈，所述法兰内壁中部凹陷形成环形卡槽以容纳所述盖板。

更进一步的方案是：

所述球面膜与所述盖板固定连接。

更进一步的方案是：

所述盖板为六齿或八齿结构，所述第二挡圈与所述盖板形状相适应。

更进一步的方案是：

所述复合材料外层由碳纤维增强环氧树脂复合材料组成，复合材料缠绕在金属内筒上形成复合材料外层，缠绕方式为环向和/或螺旋方向交替缠绕。

更进一步的方案是：

所述盖板、金属内筒和法兰均由高强度钢材料制造而成。

更进一步的方案是：

所述的把手为U形把手，其设置在所述端盖中央位置。

更进一步的方案是：

所述不锈钢包套厚度为0.5mm～1mm。

本发明具有如下优点：

本发明提供的一种全密封复合材料抗爆容器，采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料缠绕筒体，结构强度高，质量轻。本发明的抗爆容器结构简单、启闭快速、密封可靠、爆炸时无喷火现象，口部半径30cm内超压低，小于人体可承受阈值20kPa；质量轻便，一人可轻松搬动。该抗爆容器特别适合在飞机、火车等空间狭窄、高度有限、人员密集的场所使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的端盖组件结构示意图；

图3为本发明的容器主体结构示意图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如附图1-3所示，本发明提供的一种全密封复合材料抗爆容器，包括端盖组件1和容器主体2，端盖组件1与容器主体2通过多齿结构啮合连接，

所述端盖组件1包括盖板21，所述盖板21上设有把手11，其下部设有不锈钢包套71，所述不锈钢包套71内由下至上依次设有高密度泡沫铝层61、隔板51、低密度泡沫铝层41和球面膜31；

所述容器主体2包括复合材料外层13，所述复合材料外层13内部为金属内筒12，所述金属内筒12上部设有环形泡沫铝层15，所述环形泡沫铝层15底部设有隔板层14；

所述容器主体顶部设有法兰，所述法兰内壁下部凸起形成圆形的第一挡圈25，所述法兰内壁上部凸起形成多齿结构的第二挡圈23，所述法兰内壁中部凹陷形成环形卡槽24以容纳所述盖板21。

金属内筒12分段焊接而成，焊缝参照GB150-2011《压力容器》中III类容器B类焊缝进行制造和检验。容器主体2上端为与盖板21配合的法兰多齿结构，配合间隙保证端盖组件在容器主体中滑动顺畅。

金属内筒12上部设有环形泡沫铝层15，不仅能避免冲击波在此发生汇聚，而且还能起到缓冲吸能的效果。

根据本发明的一种全密封复合材料抗爆容器，一个可选的实施例，所述球面膜31与所述盖板21固定连接。

根据本发明的一种全密封复合材料抗爆容器，一个可选的实施例，所述盖板21为六齿或八齿结构，所述第二挡圈23与所述盖板21形状相适应。盖板21采用高强度钢材料制造，加工后进行热处理，获得优良的综合力学性能，主要承受爆炸产生的冲击载荷。盖板21采用多齿结构设计，在其他结构尺寸和爆炸载荷相同的情况下，齿数越多，端盖变形越小，启闭可靠性越低，本发明中的抗爆容器采用六齿或八齿结构。

根据本发明的一种全密封复合材料抗爆容器，一个可选的实施例，复合材料外层13是本抗爆容器承受爆炸冲击载荷的主要受力构件，所述复合材料外层13由碳纤维增强环氧树脂复合材料组成，复合材料缠绕在金属内筒12上形成复合材料外层，缠绕方式为环向和/或螺旋方向交替缠绕，缠绕角度为±30°。

相对于金属抗爆容器，复合材料抗爆容器具有重量轻和强度高等特点。当承载相同爆炸当量时，纤维复合材料抗爆容器的重量仅为金属抗爆容器重量的1/10～1/5。

根据本发明的一种全密封复合材料抗爆容器，一个可选的实施例，所述盖板21、金属内筒12和法兰均由高强度钢材料制造而成。

根据本发明的一种全密封复合材料抗爆容器，一个可选的实施例，所述的把手11为U形把手，其设置在所述端盖中央位置。

根据本发明的一种全密封复合材料抗爆容器，一个可选的实施例，所述不锈钢包套71厚度为0.5mm～1mm。

高密度泡沫铝层61、隔板51、低密度泡沫铝层41和球面膜31放置于厚度为0.5mm～1mm的圆柱形不锈钢包套71内，形成一个封闭的密封吸能组件。其中球面膜31厚度与泡沫铝密度的匹配以及各材料之间的叠放顺序对吸能组件的吸能效果影响很大，本发明中采用叠放顺序下至上依次设有高密度泡沫铝层61、隔板51、低密度泡沫铝层41和球面膜31；这样放置的目的是保证在爆炸载荷的冲击作用下，高密度泡沫铝层61、低密度泡沫铝层41和球面膜31依次均匀压缩，达到最大的吸能效果。

密封吸能组件的工作原理：在爆炸载荷的冲击作用下，高密度泡沫铝层61、低密度泡沫铝层41和球面膜31依次均匀压缩，吸收大量能量；由于泡沫材料爆炸载荷的冲击作用下产生很大的轴向压缩变形，但基本不能产生径向变形。不锈钢包套71依附于泡沫材料，在爆炸冲击波作用下发生轴向屈曲的同时，产生较大的横向变形，与容器主体紧密贴合，实现密封效果。同样，透过低密度泡沫铝的冲击波作用在球面膜上，使得球面膜产生压缩变形，径向均匀增大，与筒体表面贴合良好，进一步加强密封效果。本发明中所用的球面膜采用不锈钢制造，厚度在2～4mm范围内，高度一般选为盖板有效直径的1/8～1/6，这样能保证球面膜在爆炸载荷下具有足够的协调变形能力，实现盖板的密封。

本发明的抗爆容器结构简单、启闭快速、密封可靠、爆炸时无喷火现象，口部半径30cm内超压低，小于人体可承受阈值20kPa；质量轻便，一人可轻松搬动。该抗爆容器特别适合在飞机、火车等空间狭窄、高度有限、人员密集的场所使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种全密封复合材料抗爆容器，包括端盖组件和容器主体，其特征在于：端盖组件与容器主体通过多齿结构啮合连接，

所述端盖组件包括盖板，所述盖板上设有把手，其下部设有不锈钢包套，所述不锈钢包套内由下至上依次设有高密度泡沫铝层、隔板、低密度泡沫铝层和球面膜；

所述容器主体包括复合材料外层，所述复合材料外层内部为金属内筒，所述金属内筒上部设有环形泡沫铝层，所述环形泡沫铝层底部设有隔板层；

所述容器主体顶部设有法兰，所述法兰内壁下部凸起形成圆形的第一挡圈，所述法兰内壁上部凸起形成多齿结构的第二挡圈，所述法兰内壁中部凹陷形成环形卡槽以容纳所述盖板；

所述复合材料外层由碳纤维增强环氧树脂复合材料组成，复合材料缠绕在金属内筒上形成复合材料外层，缠绕方式为环向和/或螺旋方向交替缠绕；

所述不锈钢包套厚度为0.5mm～1mm。

2.如权利要求1所述的一种全密封复合材料抗爆容器，其特征在于，所述球面膜与所述盖板固定连接。

3.如权利要求1所述的一种全密封复合材料抗爆容器，其特征在于，所述盖板为六齿或八齿结构，所述第二挡圈与所述盖板形状相适应。

4.如权利要求1所述的一种全密封复合材料抗爆容器，其特征在于，所述盖板、金属内筒和法兰均由高强度钢材料制造而成。

5.如权利要求1所述的一种全密封复合材料抗爆容器，其特征在于，所述的把手为U形把手，其设置在所述端盖中央位置。

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