CN109900740B - 一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，设计了尺寸可变的可收缩框架，可开展不同结构受限空间中可燃气云燃爆过程模型实验，并增加了液体雾化模块，亦可开展不同结构受限空间中可燃蒸汽云燃爆过程模型实验，通过在装置的安装孔上各类测试传感器，且爆炸装置的5个面均具有透明的特点，结合适当的光测技术即可研究不同结构的受限空间中可燃气云、蒸汽云的燃爆机理。

Description

一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置

技术领域

本发明涉及爆炸测试装置技术领域，尤其涉及一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置。

背景技术

在工业生产中，易燃易爆气体、可燃液体应用非常广泛。易燃易爆气体、可燃液体在输送、贮存和使用过程中发生泄漏，形成可燃气云、可燃蒸汽云，尤其在受限空间更易发生爆炸事故，造成重大的财产损失和人员伤亡。各类型受限空间中可燃气云、可燃蒸汽云燃爆特性的研究对预防和控制可燃气云、可燃蒸汽云爆炸事故有着重要的意义。

目前，国内外对受限空间可燃气云、可燃蒸汽云燃爆特性的研究主要采用各种尺寸的管道来模拟，受限于管道的结构特征，只能较好的模拟较大长径比的受限空间中可燃气云爆炸，而对于长径比较小、长宽高尺寸均较大的受限空间采用管道开展模拟研究的结果与实际偏差较大。因此，需要发明一种能够模拟各种结构受限空间的实验装置，以便科学高效的开展受限空间中可燃气云、可燃蒸汽云爆炸机理研究，为事故防治提供支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术之不足，本发明提供一种尺寸可变，可根据需求开展不同长径比受限空间中可燃气运燃爆过程模拟实验，亦可开展不同结构受限空间中可燃蒸汽云燃爆过程模型实验的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，包括模拟箱体，所述的模拟箱体呈长方体结构，包括可收缩框架、组装密封在可收缩框架内的面板部分，所述的面板部分包括设置在长方体结构底面位置处的防爆钢板和设置在长方体其他五面处的透明面板，所述的可收缩框架包括顶角固定架、可收缩钢柱和调节阀，所述的顶角固定架分别位于长方体结构的顶角位置处，由从长方体结构顶角分别沿长方体结构的长宽高方向延伸的三条边棱组成，所述的三条边棱上均内嵌具有安装卡槽，所述安装卡槽上开有供面板部分插接的插接口；所述长方体结构位于同一条边上两端的边棱的相对面上，均对应开有插槽，所述插槽内配合插入有收缩钢柱，所述边棱外侧面上还具有可将收缩钢柱与边棱锁紧固定的调节阀；所述的防爆钢板内表面上固定有点火系统、防爆钢板上还连接有泄压阀。当空间超压时，泄压阀可打开进行泄压，保证装置的安全性。长方体结构其中一侧的透明面板上连接有进气口，另一侧的透明面板上则连接有出气口，所述的进气口和出气口上均设有电子阀门。电子阀门可实现远程控制对应进气口和出气口的阀门开关。长方体结构位于顶面的透明面板上接入有雾化模块；任意一侧的透明面板上还连接有若干个与长方体结构内部相通的安装接头。

进一步的，所述的雾化模块包括导管、流量控制器和雾化器，所述导管一端与外部盛放可燃液体的容器连接、另一端则伸入长方体结构位于顶面的透明面板内并且端部与雾化器管路连通，所述的流量控制器安装在导管未接入透明面板的位置处。通过雾化可燃液体产生可燃蒸汽云，可对应开展可燃蒸汽燃烧特性实验。

优选的，所述的边棱为槽钢结构，所述的的安装卡槽内嵌在边棱的槽钢结构内；所述插接口内还具有将透明面板与安装卡槽和收缩钢柱之间配合密封的橡胶套，所述橡胶套包括设置在插接口内的橡胶皮套和密封连接在收缩钢柱与面板部分之间空位处的橡胶凹槽。进一步的，所述的顶角固定架与安装卡槽为一体结构。

进一步的，所述的透明面板为钢化玻璃面板。透明面板也可设计为防弹玻璃面板。

进一步的，所述的防爆钢板为316型不锈钢板。

在上述方案中，通过可收缩框架，可有效根据实验要求调节出合适的尺寸，安装卡槽与面板部分间通过橡胶套密封，构造出一个密封空间，供可燃云燃爆实验进行，受限空间中接入了雾化模块，则可便于研究受限空间中可燃蒸汽云燃爆过程的模拟实验。而面板部分中采用了部分的透明面板和安装接头，透明面板可便于使用适当的光侧技术进行研究，安装接头可便于各类测试长安旗的接入，便于获取实验数据。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，设计了尺寸可变的可收缩框架，可开展不同结构受限空间中可燃气云燃爆过程模型实验，增加了液体雾化模块，亦可开展不同结构受限空间中可燃蒸汽云燃爆过程模型实验，通过在装置的安装孔上各类测试传感器，且爆炸装置的5个面均具有透明的特点，结合适当的光测技术即可研究不同结构的受限空间中可燃气云、蒸汽云的燃爆机理。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明最优实施例的结构示意图。

图2是不含前侧的透明面板后的结构示意图。

图3是透明面板连接处的结构示意图。

图4是调节阀与收缩钢柱处的结构示意图。

图中1、顶角固定架2、透明面板3、进气口4、电子阀门5、流量控制器6、导管7、雾化器8、泄压阀9、防爆钢板10、安装接头11、出气口12、橡胶凹槽13、点火系统14、调节阀15、收缩钢柱16、安装卡槽17、橡胶皮套18、钢套管19、密封条。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1至图4所示的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，是本发明最优实施例，包括模拟箱体，所述的模拟箱体呈长方体结构，包括可收缩框架、组装密封在可收缩框架内的面板部分。所述的面板部分包括设置在长方体结构底面位置处的防爆钢板9和设置在长方体其他五面处的透明面板2。防爆钢板9为316型不锈钢板。透明面板2为钢化玻璃面板或防弹玻璃面板。

所述的可收缩框架包括顶角固定架1、可收缩钢柱15和调节阀14，所述的顶角固定架1分别位于长方体结构的顶角位置处，由从长方体结构顶角分别沿长方体结构的长宽高方向延伸的三条边棱组成，所述的三条边棱上均内嵌具有安装卡槽16，所述安装卡槽16上开有供面板部分插接的插接口；所述长方体结构位于同一条边上两端的边棱的相对面上，均对应开有插槽，所述插槽内配合插入有收缩钢柱15，所述边棱外侧面上还具有可将收缩钢柱15与边棱锁紧固定的调节阀14。插槽内可内套有钢套管18，收缩钢柱15插接在钢套管18内，调节阀14通过边棱并插入钢套管18后抵住收缩钢柱15侧面，收缩钢柱15对应与调节阀14接触侧面的相对侧与钢套管18内壁之间则设有密封条19。当收缩钢柱15插接到位后，转动调节阀14调节松紧，通过调节阀14与密封条19的相互作用实现收缩钢柱在边棱内的伸缩与固定作用。

所述的边棱为槽钢结构，所述的的安装卡槽16内嵌在边棱的槽钢结构内；所述插接口内还具有将透明面板2与安装卡槽16和收缩钢柱15之间配合密封的橡胶套，所述橡胶套包括设置在插接口内的橡胶皮套17和密封连接在收缩钢柱15与面板部分之间空位处的橡胶凹槽12。进一步的，所述的顶角固定架1与安装卡槽16为一体结构。

所述的防爆钢板9内表面上固定有点火系统13、防爆钢板9上还连接有泄压阀8。当空间超压时，泄压阀8可打开进行泄压，保证装置的安全性。长方体结构其中一侧的透明面板2上连接有进气口3，另一侧的透明面板2上则连接有出气口11，所述的进气口3和出气口11上均设有电子阀门4。电子阀门4可实现远程控制对应进气口3和出气口11的阀门开关。长方体结构位于顶面的透明面板2上接入有雾化模块；任意一侧的透明面板2上还连接有若干个与长方体结构内部相通的安装接头10。

所述的雾化模块包括导管6、流量控制器5和雾化器7，所述导管6一端与外部盛放可燃液体的容器连接、另一端则伸入长方体结构位于顶面的透明面板2内并且端部与雾化器7管路连通，所述的流量控制器5安装在导管6未接入透明面板2的位置处。通过雾化可燃液体产生可燃蒸汽云，可对应开展可燃蒸汽燃烧特性实验。

在上述方案中，通过可收缩框架，可有效根据实验要求调节出合适的尺寸，安装卡槽16与面板部分间通过橡胶套密封，构造出一个密封空间，供可燃云燃爆实验进行，受限空间中接入了雾化模块，则可便于研究受限空间中可燃蒸汽云燃爆过程的模拟实验。而面板部分中采用了部分的透明面板2和安装接头10，透明面板2可便于使用适当的光侧技术进行研究，安装接头10可便于各类测试长安旗的接入，便于获取实验数据。

在实验中，可收缩框架可以根据实际情况与实物进行缩比：

式中：a-可收缩框架的实际长，m。

a1-可收缩框架的缩比长，m。

b-可收缩框架的实际宽，m。

b1-可收缩框架的缩比宽，m。

c-可收缩框架的实际高，m。

c1-可收缩框架台的缩比高，m。

n-缩比值，取值为：1～3。

选取可收缩框架的长宽高后，通过调节阀14合理固定收缩钢柱的位置，使实验用的可收缩框架调整到所需大小，而后对应划取相应大小的透明面板2，并对应密封安装。

实验前，根据实验需求调试调节阀14，将透明面板2与可伸缩框架组装，尺寸连接处采用橡胶套进行密封，设置点火系统13位置，合理设置密闭空间，检查其密闭性以及其他设备是否完好。可燃预混气体的配置通过直接配气的方法进行，配气过程中使用两个高灵敏质量流量控制器5控制进气流量。在配气之前，通过分压法计算得到预混气体中不同组分下可燃气体、空气各体积的体积分数，进而计算出各气体相对应的体积流量，密闭空间中可燃气体的配置是由排空气法完成的，即打开进气口3与出气口11的电子阀门4，利用配气管与质量流量控制器5在进气口3处通入4倍密闭空间体积的预混气体，实验中具体通入的气体流量根据密闭空间体积大小而确定，空间中多余的气体将由出气口11通过之相连的排气管排出到室外，整个通气过程持续15-25min左右。利用远程操控点火系统13，点燃空间中的气体。利用光测技术等测试火焰传播规律和火焰结构，并通过安装在安装接头10上的各类传感器记录空间压力、温度等变化规律，同步将测试数据传输到电脑上进行保存。

对于可燃蒸汽云研究，在实验前，根据实验需求调试调节阀14，将透明面板2与可伸缩框架组装，设置点火系统13位置，合理设置密闭空间，检查其密闭性以及其他设备是否完好。将出气口11与真空泵相连接，根据蒸汽云实验的要求，计算出一次实验密闭空间所需可燃液体与空气的量，利用真空泵将密闭空间的多余气体从出气口11排出，关闭出气口11的上的电子阀门4。打开进气口3上的电子阀门44，通入实验所需的空气量，关闭电子阀门4。利用雾化模块中的流量控制器5控制从导管6进入雾化器7的可燃液体量，将可燃液体雾化在密闭空间中，稳定3-5分钟。利用远程操控点火系统13，点燃空间中的气体。利用光测技术等测试火焰传播规律和火焰结构，并通过安装在安装接头10上的各类传感器记录下空间压力、温度等变化规律，同步将测试数据传输到电脑上进行保存。最后利用不同工况下的数据分析受限空间可燃气体的燃爆规律，为可燃气体火灾的预防和控制提供理论支持。

如此设计的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，设计了尺寸可变的可收缩框架，可开展不同结构受限空间中可燃气云燃爆过程模型实验，增加了液体雾化模块，亦可开展不同结构受限空间中可燃蒸汽云燃爆过程模型实验，通过在装置的安装孔上各类测试传感器，且爆炸装置的5个面均具有透明的特点，结合适当的光测技术即可研究不同结构的受限空间中可燃气云、蒸汽云的燃爆机理。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，其特征在于：包括模拟箱体，所述的模拟箱体呈长方体结构，包括可收缩框架、组装密封在可收缩框架内的面板部分，所述的面板部分包括设置在长方体结构底面位置处的防爆钢板(9)和设置在长方体其他五面处的透明面板(2)，所述的可收缩框架包括顶角固定架(1)、可收缩钢柱(15)和调节阀(14)，所述的顶角固定架(1)分别位于长方体结构的顶角位置处，由从长方体结构顶角分别沿长方体结构的长宽高方向延伸的三条边棱组成，所述的三条边棱上均内嵌具有安装卡槽(16)，所述安装卡槽(16)上开有供面板部分插接的插接口；所述长方体结构位于同一条边上两端的边棱的相对面上，均对应开有插槽，所述插槽内配合插入有收缩钢柱(15)，所述边棱外侧面上还具有可将收缩钢柱(15)与边棱锁紧固定的调节阀(14)；所述的边棱为槽钢结构，所述的安装卡槽(16)内嵌在边棱的槽钢结构内；所述插接口内还具有将透明面板(2)与安装卡槽(16)和收缩钢柱(15)之间配合密封的橡胶套，所述橡胶套包括设置在插接口内的橡胶皮套(17)和密封连接在收缩钢柱(15)与面板部分之间空位处的橡胶凹槽(12)；所述的防爆钢板(9)内表面上固定有点火系统(13)、防爆钢板(9)上还连接有泄压阀(8)；长方体结构其中一侧的透明面板(2)上连接有进气口(3)，另一侧的透明面板(2)上则连接有出气口(11)，所述的进气口(3)和出气口(11)上均设有电子阀门(4)；长方体结构位于顶面的透明面板(2)上接入有雾化模块；任意一侧的透明面板(2)上还连接有若干个与长方体结构内部相通的安装接头(10)。

2.如权利要求1所述的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，其特征在于：所述的雾化模块包括导管(6)、流量控制器(5)和雾化器(7)，所述导管(6)一端与外部盛放可燃液体的容器连接、另一端则伸入长方体结构位于顶面的透明面板(2)内并且端部与雾化器(7)管路连通，所述的流量控制器(5)安装在导管(6)未接入透明面板(2)的位置处。

3.如权利要求1所述的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，其特征在于：所述的顶角固定架(1)与安装卡槽(16)为一体结构。

4.如权利要求1所述的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，其特征在于：所述的透明面板(2)为钢化玻璃面板。

5.如权利要求1所述的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，其特征在于：所述的透明面板(2)为防弹玻璃面板。

6.如权利要求1所述的一种模拟受限空间可燃云及蒸汽云燃爆的装置，其特征在于：所述的防爆钢板(9)为316型不锈钢板。

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