CN110575635A - 一种使用3d打印曲线通孔阻火盘的阻火器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器，属于阻火器新技术领域，其包括上壳体和下壳体，阻火盘安装槽内设置有至少2个阻火盘，阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置，它是采用3D打印技术加工的阻火盘，是一块带有曲线通孔的实体金属盘，即增大了阻火盘通道合理阻力系数，也减小了自由基与分子之间的碰撞几率，又增加了传热作用；于此同时增加了通道长度进而增加了自由基与通道壁的接触面积，反而增加了自由基与通道壁的碰撞几率，而且3D打印技术使得阻火盘的通道沿阻火盘的厚度方向上呈曲线设置提高了通道的曲线复杂度，进一步增加了自由基与通道壁的碰撞几率，最终降低了自由基反应并提高了阻火效果。

Description

一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器

技术领域

本发明涉及阻火器技术领域，尤其涉及一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器。

背景技术

阻火器是用来阻止管道内易燃气体或易燃液体蒸气因意外引燃，火焰沿管道蔓延引起爆炸的安全装置，广泛应用于火炬系统、加热炉燃料气系统、石油气体回收系统或其它易燃气体系统等输送或排放易燃气体的管道上，能有效地保证整个系统装置及使用点的安全。

管道阻火器分为防爆燃阻火器和防爆轰阻火器，在管道上或者储罐顶端安装阻火器是用于阻止火焰的传播。非技术性的说：爆燃是指快速燃烧，燃烧速度低于音速；爆轰是指爆炸或者气体传播速度高于音速。阻火盘是阻火器阻止火焰传播的主要构件，已有技术中的管道阻火器采用的阻火盘滤芯常用的有金属网滤芯和波纹型滤芯两种，金属网滤芯和波纹型滤芯均无法实现有规则复杂管路。金属网型滤芯用直径0.23~0.315mm的不锈钢或铜网，多层重叠组成。国内的阻火器通常采用16~22目金属网，为4~12层。通道尺寸的缩小遇到了瓶颈。此外，传统打孔工艺相对比较成熟，包括电火花、机加工等，但是由于加工孔深孔径比以及刀头的限制，无法加工复杂曲线的阻火盘管路，导致已有技术中的阻火盘管路达不到合理阻力系数，阻火效果不理想。因此，现有阻火器的阻火层结构有金属丝网型或波纹型，这两大类型阻火器受到传统加工工艺的限制，其抗爆轰冲击能力差，也无法再提高传热效应和器壁效应。

发明内容

本发明提供一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器，通过采用3D打印技术加工阻火盘增大了阻火盘的通道合理阻力系数进而减小了自由基与分子之间的碰撞几率，于此同时增加了通道长度，进而增加了自由基与通道壁的接触面积，反而增加了自由基与通道壁的碰撞几率，而且3D打印技术提高了通道的曲线复杂度，进一步增加了自由基与通道壁的碰撞几率，最终降低了自由基反应并提高了阻火效果。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器包括上下对称设置的带有连接法兰的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体采用连接法兰相互固定，所述上壳体和所述下壳体的内壁靠近壳体连接法兰的位置设置有阻火盘安装槽，所述阻火盘安装槽内设置有至少2个阻火盘，相邻的所述阻火盘之间设置有空隙，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置。

可选的，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线螺旋状设置，且所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上至少具有一个弯曲弧度。

可选的，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上均匀分布，且所述阻火盘的通道直径≧0.3mm。

可选的，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的圆周方向上均匀阵列分布，所述阻火盘采用3D打印技术制造。

可选的，相邻的所述阻火盘之间上下间距4~8mm，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向呈S型曲线设置。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例提供一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器包括上下对称设置的带有连接法兰的上壳体和下壳体，上壳体和下壳体采用连接法兰相互固定，上壳体和下壳体的内壁靠近壳体连接法兰的位置设置有阻火盘安装槽，阻火盘安装槽内设置有至少2个阻火盘，相邻的阻火盘之间设置有空隙，阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置，采用3D打印技术加工的阻火盘，是一块带有曲线通孔的实体金属盘，即增大了阻火盘通道合理阻力系数，也减小了自由基与分子之间的碰撞几率，又增加了传热作用；于此同时增加了通道长度进而增加了自由基与通道壁的接触面积，反而增加了自由基与通道壁的碰撞几率，而且3D打印技术使得阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置提高了通道的曲线复杂度，进一步增加了自由基与通道壁的碰撞几率，最终降低了自由基反应并提高了阻火效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使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发明的一些实施例，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为本发明实施例的一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种阻火盘的等轴侧结构示意图；

图3为本发明实施例的一种阻火盘的剖视结构示意图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合图1~图3对本发明实施例的一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器进行详细的说明。

参考图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器包括上下对称设置的带有连接法兰1的上壳体2和下壳体3，上壳体2和下壳体3采用连接法兰1相互固定，上壳体2和下壳体3的内壁靠近壳体连接法兰的位置设置有阻火盘安装槽4，阻火盘安装槽4内设置有至少2个阻火盘5，2个相邻的阻火盘5之间设置有空隙，也即相邻的2个阻火盘的相对表面之间并不接触，在相邻的2个阻火盘之间设置空气间隙可以提高本发明实施例的阻火器的阻火效果，阻火盘5的通道沿阻火盘5的厚度方向上呈曲线设置。优选的，相邻的阻火盘5之间上下间距4~8mm，也即相邻的两个阻火盘相对的两个表面之间的间距为4~8mm，该距离可以进一步提高本发明实施例的阻火盘的阻火效果。

进一步的，参考图2和图3所示，本发明实施例的阻火盘5的通道沿阻火盘5的厚度方向上呈曲线螺旋状设置，且阻火盘5的通道沿阻火盘5的厚度方向上至少具有两个弯曲弧度，其中，具体的，阻火盘5的通道沿阻火盘5的厚度方向上呈S型曲线设置，可以是多段S型曲线组成，每一段S型曲线至少有1个弯曲弧度。参考图2和图3所示，本发明实施例的阻火盘5的通道沿阻火盘5的圆周方向上均匀阵列分布，阻火盘5采用3D打印技术制造，3D打印技术可以实现加工具有复杂曲线管路的阻火盘。3D打印的具有曲线通孔的阻火盘不仅能提高阻火盘的强度，还可以充分满足抗爆轰冲击能力，从而进一步提高阻火器的传热效应和器壁效应。

示例的，本发明实施例使用3D打印技术中已有的选区激光熔化技术加工具有复杂曲线管路的阻火盘，通过采用较高的激光能量密度和更细小的光斑直径，保证成型件的力学性能、尺寸精度等均较好，只需简单后处理即可投入使用，并且成型所用原材料无需特别配制。选区激光熔化技术具有如下的优点：（1）直接制造金属功能件件，无需中间工序；（2）可直接制造出复杂几何形状的功能件；（3）良好的光束质量，可获得细微聚焦光斑，从而可以直接制造出较高尺寸精度和较好表面粗糙度的功能件；（4）粉末材料可为单一材料也可为多组元材料，原材料无需特别配制；（5）金属粉末完全熔化，所直接制造的金属功能件具有冶金结合组织，致密度较高，具 有较好的力学性能，无需后处理；（6）选区激光熔化成型技术可以获得冶金结合、致密组织、高尺寸精度和良好力学性能的成型件，是近年来快速成型的主要发展趋势。

进一步的，参考图2和图3所示，阻火盘5的通道沿阻火盘5的厚度方向上均匀分布，且阻火盘5的通道直径在0.3mm，通过增大阻火盘5的通道合理阻力系数，进而增加自由基与通道壁的接触面积。

阻火器在使用的过程中，只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下，就可以阻止火焰的蔓延。当火焰通过阻火盘的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰。设计阻火器内部的阻火盘时,则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热，使火焰温度降到着火点以下，从而阻止火焰蔓延。本发明实施例的阻火器使用的阻火盘通过采用3D打印技术实现了阻火盘的通道合理阻力系数，进而实现了扩大细小火焰和通道壁的接触面积，提高了阻火盘的传热效率，可以迅速使火焰温度降到着火点以下，从而阻止火焰蔓延。

燃烧与爆炸并不是分子间直接反应，而是受外来能量的激发，分子键遭到破坏，产生活化分子，活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基，自由基与其它分子相撞，生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。当燃烧的可燃气通过阻火盘的狭窄通道时，自由基与通道壁的碰撞几率增大，参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时，自由基与通道壁的碰撞占主导地位，由于自由基数量急剧减少，反应不能继续进行，也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。

随着阻火器通道尺寸的减小, 自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少，而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加, 这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减少到某一数值时, 这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件, 火焰即被阻止。因此器壁效应是防止火焰的主要机理。因此，本发明实施例的阻火盘的通道沿阻火盘5的厚度方向上呈曲线螺旋状设置，且阻火盘5的通道沿阻火盘5的厚度方向上至少具有一个弯曲弧度，进而火焰在通道内传播的过程中，由于通道的弯曲复杂度高，自由基与通道壁的碰撞几率高，进一步促使自由基反应减低，可以很好的阻止火焰传播。

本发明实施例提供一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器包括上下对称设置的带有连接法兰的上壳体和下壳体，上壳体和下壳体采用连接法兰相互固定，上壳体和下壳体的内壁靠近壳体连接法兰的位置设置有阻火盘安装槽，阻火盘安装槽内设置有至少2个阻火盘，相邻的阻火盘之间设置有空隙，阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置，采用3D打印技术加工的阻火盘，是一块带有曲线通孔的实体金属盘，即增大了阻火盘通道合理阻力系数，也减小了自由基与分子之间的碰撞几率，又增加了传热作用；于此同时增加了通道长度进而增加了自由基与通道壁的接触面积，反而增加了自由基与通道壁的碰撞几率，而且3D打印技术使得阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置提高了通道的曲线复杂度，进一步增加了自由基与通道壁的碰撞几率，最终降低了自由基反应并提高了阻火效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种使用3D打印曲线通孔阻火盘的阻火器，其特征在于，所述阻火盘包括上下对称设置的带有连接法兰的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体采用连接法兰相互固定，所述上壳体和所述下壳体的内壁靠近壳体连接法兰的位置设置有阻火盘安装槽，所述阻火盘安装槽内设置有至少2个阻火盘，相邻的所述阻火盘之间设置有空隙，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线设置。

2.根据权利要求1所述的阻火器，其特征在于，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上呈曲线螺旋状设置，且所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上至少具有一个弯曲弧度。

3.根据权利要求1所述的阻火器，其特征在于，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向上均匀分布，且所述阻火盘的通道直径≧0.3mm。

4.根据权利要求1所述的阻火器，其特征在于，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的圆周方向上均匀阵列分布，所述阻火盘采用3D打印技术制造。

5.根据权利要求4所述的阻火器，其特征在于，相邻的所述阻火盘之间上下间距4~8mm，所述阻火盘的通道沿所述阻火盘的厚度方向呈S型曲线设置。