CN110748699A - 管路用零压损双向高速爆炸阻断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,属于气体输送安全防护技术领域,具体涉及一种气体管路阻爆装置;提供了毫秒级关闭、气动复位、全通径零压损、可双向防护阻断爆炸传播的装置;技术方案为:管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,包括:蓄能机构、缸体执行器、阻爆闸阀和瞬开阀、开启阀A、开启阀B、针阀A和针阀B;蓄能机构通过管路与缸体执行器连通,管路上设置有瞬开阀,缸体执行器下方固定有阻爆闸阀;蓄能机构与瞬开阀之间的管路上还设置有开启阀A,缸体执行器与阻爆闸阀连接处设置有开启阀B,缸体执行器与管路连接处设置有针阀A,缸体执行器下端通过细管与蓄能机构与瞬开阀之间的管路连通,且细管设置有针阀B。
Description
技术领域
本发明管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,属于气体输送安全防护技术领域,具体涉及一种气体管路阻爆装置。
背景技术
当前不论是天然气、瓦斯、煤层气、氢气、可燃性粉尘、化工气体等易燃易爆介质的管路输送均存在爆炸的安全防护需求。现有的爆炸防护多采用干式阻火器、泄爆器、防回火、抑爆装置等,这些技术可适用不同的防护需求,但是存在过火阻隔爆炸失效的风险,要想实现有效的物理阻断需采用阀门类型的关断传输的装置。
现有的阀门通常分手动或电动,但关闭时间较长,从爆炸防护来说不具备阻爆效果。还有一种矿用瓦斯管路阻爆阀门,为达到较快的关闭效果,而采取缩小阀芯行程的方式,因此又造成了日常输送时阻力较大,压力损耗严重的问题。
另外,很多爆炸防护装置长期待机,导致内部储能机构失效且不能及时补充,造成爆炸防护装置失去应有作用,成为摆设。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足,提供了毫秒级关闭、气动复位、全通径零压损、可双向防护阻断爆炸传播的装置。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,包括:蓄能机构、缸体执行器、阻爆闸阀和瞬开阀、开启阀A、开启阀B、针阀A和针阀B;所述蓄能机构通过管路与缸体执行器连通,所述管路上设置有瞬开阀,所述缸体执行器下方固定有阻爆闸阀;
所述蓄能机构与瞬开阀之间的管路上还设置有开启阀A,所述缸体执行器与阻爆闸阀连接处设置有开启阀B,所述缸体执行器与管路连接处设置有针阀A,所述缸体执行器下端通过细管与蓄能机构与瞬开阀之间的管路连通,且所述细管设置有针阀B。
所述瞬开阀包括:阻爆卡绊主轴、外罩、卡绊活塞芯轴、叶片、电子触发器、阀体和压缩弹簧;所述阻爆卡绊主轴竖直设置于阀体上,所述阻爆卡绊主轴与阀体之间设置有压缩弹簧,所述阻爆卡绊主轴可相对于阀体上下往复运行,所述阻爆卡绊主轴上部设置有卡槽;
所述阀体上部固定有外罩,所述外罩内水平设置有卡绊活塞芯轴,所述卡绊活塞芯轴可相对于外罩水平往复运行,且卡绊活塞芯轴可自转,所述卡绊活塞芯轴一端设置有倾斜端面,且所述卡绊活塞芯轴一端可卡接于卡槽内,所述卡绊活塞芯轴上固定有叶片,所述外罩上设置有电子触发器,所述电子触发器与叶片相配合,所述电子触发器可推动卡绊活塞芯轴转动。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括密封圈,所述密封圈固定设置于卡绊活塞芯轴上,所述密封圈外圈与外罩相配合,所述密封圈可相对于外罩往复滑行,所述密封圈将外罩分为两个腔体,所述两个腔体分别为外腔和内腔,所述卡绊活塞芯轴一端、叶片和电子触发器均位于内腔中。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括限位片,所述限位片固定于外罩内壁上,所述卡绊活塞芯轴上设置有与限位片相配合的凸起,所述卡绊活塞芯轴转动180°后所述凸起卡死至限位片上。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括手柄杆,所述卡绊活塞芯轴另一端设置有凹槽,所述手柄杆一端端头的形状与凹槽相配合,所述手柄杆一端端头可插接于卡绊活塞芯轴另一端的凹槽内且可带动卡绊活塞芯轴旋转,所述手柄杆上设置有外螺纹,所述手柄杆贯穿外罩,所述外螺纹可拧接于外罩上且手柄杆上还设置有紧固螺母。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括弹簧,所述弹簧套装于手柄杆上,且所述弹簧一端与外罩接触,所述弹簧另一端与卡绊活塞芯轴接触。
所述手柄杆上设置有锁止凹槽,所述外罩上设置有锁止螺栓,所述锁止螺栓与锁止凹槽相配合,所述锁止螺栓拧下后可插接于锁止凹槽内,所述锁止螺栓用于紧固卡绊活塞芯轴防止转动。
所述外腔的外罩上设置有安全泄压片,所述安全泄压片为片状结构,所述外罩上设置有通气孔,所述安全泄压片覆盖于通气孔上,且安全泄压片一端与外罩固定。
所述电子触发器包括:外壳、加热桥丝、起爆药和航空插头,所述外壳为一端开口的管状结构,所述加热桥丝和起爆药均设置于外壳内,所述外壳一端设置有封盖,所述航空插头固定于外罩外壁上,所述加热桥丝与航空插头连接。
所述卡绊活塞芯轴一端的倾斜端面与水平的夹角为45°~60°。
所述手柄杆外侧末端装有手轮,所述手轮与外罩间距不小于15mm。
所述蓄能机构包括储气瓶和蓄能瓶,所述储气瓶和蓄能瓶内填充有氮气,所述储气瓶和蓄能瓶通过气管连通,且所述气管上设置有电磁阀,所述蓄能瓶与上述管路连通。
储气瓶和蓄能瓶均设有压力变送器和机械压力表,用于监测气压,确保装置的正常使用。
所述缸体执行器包括管状的缸体和设置于缸体内的活塞。
所述阻爆闸阀包括两个闸阀主体和设置于两个闸阀主体的闸板芯,两个闸阀主体相固定,且两个闸阀主体之间设置有腔体,所述闸板芯可在腔体内活动,所述闸板芯上端与活塞固定连接;
两个闸板主体与闸板芯均开有主管路相同直径的通孔,且两个主体与闸板芯之间设置有密封软体垫层,用于密封;所述腔体内壁上设置有线性导轨,所述闸板芯上设置有相适应的凹槽,所述线性导轨可相对于凹槽滑动。
所述阻爆闸阀还包括脆性柱,两个闸阀主体上部均设置有定位孔,所述脆性柱两端一一对应的设置于两个闸阀主体的定位孔内,所述脆性柱上设置有环形槽。
所述闸板芯的行程大于闸板主体的通孔直径的1.2倍。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是:
一、本发明采用氮气蓄能,通过电子触发器瞬间击破膜片的瞬开阀技术,2ms内打通气路,实现管径每100mm耗时10-20ms的高速关闭,阻断爆炸传播的作用。
二、本发明配有蓄能机构,氮气加压到1-2mpa,配有储气瓶,氮气加压到3-5mpa,两个气瓶中间有电磁阀,用于蓄能瓶内压力降低后,由储气瓶自动补压到蓄能瓶,一个储气瓶可确保蓄能瓶3-5次紧急关闭和复位使用。
四、本发明的阻爆闸阀开有与主管路相同直径的通孔,可减少管路压力损耗。
五、本发明采用脆性柱,该脆性柱用于待机阀体开启时闸板芯准备归位,用脆性柱销贯穿与闸板主体和闸板芯,该柱销需要大于0.35Mpa的剪切力即可脆断,待机时确保闸板芯不会受重力而自行下滑,启动时也不会造成关闭阻力。
六、所述闸板芯的行程大于闸板主体的通孔直径的1.2倍。,冗余设计20%行程,可有效防止闸板芯的微小反弹,同时蓄能气瓶的压力持续供给给执行缸内的活塞芯杆来尽可能的消除反弹,双重设计可有效杜绝漏火风险。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明图1中A-A的剖视图。
图3为本发明图1中B-B的剖视图。
图4为本发明图1中C-C的剖视图。
图5为本发明在管路防爆系统中应用示意图。
图6为本发明瞬开阀的结构示意图。
图7为本发明瞬开阀的局部结构示意图。
图8为本发明瞬开阀外罩部分示意图。
图中:1为蓄能机构,2为缸体执行器,3为阻爆闸阀,4为瞬开阀,5为开启阀A,6为开启阀B,7为针阀A,8为针阀B,31为脆性柱,41为阻爆卡绊主轴,42为外罩,43为卡绊活塞芯轴,44为叶片,45为电子触发器,47为阀体,48为压缩弹簧。
具体实施方式
如图1至图8所示,本发明管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,包括:蓄能机构1、缸体执行器2、阻爆闸阀3和瞬开阀4、开启阀A5、开启阀B6、针阀A7和针阀B8;所述蓄能机构1通过管路与缸体执行器2连通,所述管路上设置有瞬开阀4,所述缸体执行器2下方固定有阻爆闸阀3;
所述蓄能机构1与瞬开阀4之间的管路上还设置有开启阀A5,所述缸体执行器2与阻爆闸阀3连接处设置有开启阀B6,所述缸体执行器2与管路连接处设置有针阀A7,所述缸体执行器2下端通过细管与蓄能机构1与瞬开阀4之间的管路连通,且所述细管设置有针阀B8。
所述瞬开阀4包括:阻爆卡绊主轴41、外罩42、卡绊活塞芯轴43、叶片44、电子触发器45、阀体47和压缩弹簧48;所述阻爆卡绊主轴41竖直设置于阀体47上,所述阻爆卡绊主轴41与阀体47之间设置有压缩弹簧48,所述阻爆卡绊主轴41可相对于阀体47上下往复运行,所述阻爆卡绊主轴41上部设置有卡槽;
所述阀体47上部固定有外罩42,所述外罩42内水平设置有卡绊活塞芯轴43,所述卡绊活塞芯轴43可相对于外罩42水平往复运行,且卡绊活塞芯轴43可自转,所述卡绊活塞芯轴43一端设置有倾斜端面,且所述卡绊活塞芯轴43一端可卡接于卡槽内,所述卡绊活塞芯轴43上固定有叶片44,所述外罩42上设置有电子触发器45,所述电子触发器45与叶片44相配合,所述电子触发器45可推动卡绊活塞芯轴43转动。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括密封圈,所述密封圈固定设置于卡绊活塞芯轴上,所述密封圈外圈与外罩相配合,所述密封圈可相对于外罩往复滑行,所述密封圈将外罩分为两个腔体,所述两个腔体分别为外腔和内腔,所述卡绊活塞芯轴一端、叶片和电子触发器均位于内腔中。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括限位片,所述限位片固定于外罩内壁上,所述卡绊活塞芯轴上设置有与限位片相配合的凸起,所述卡绊活塞芯轴转动180°后所述凸起卡死至限位片上。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括手柄杆,所述卡绊活塞芯轴另一端设置有凹槽,所述手柄杆一端端头的形状与凹槽相配合,所述手柄杆一端端头可插接于卡绊活塞芯轴另一端的凹槽内且可带动卡绊活塞芯轴旋转,所述手柄杆上设置有外螺纹,所述手柄杆贯穿外罩,所述外螺纹可拧接于外罩上且手柄杆上还设置有紧固螺母。
所述冲击旋转式限位移除瞬开阀还包括弹簧,所述弹簧套装于手柄杆上,且所述弹簧一端与外罩接触,所述弹簧另一端与卡绊活塞芯轴接触。
所述手柄杆上设置有锁止凹槽,所述外罩上设置有锁止螺栓,所述锁止螺栓与锁止凹槽相配合,所述锁止螺栓拧下后可插接于锁止凹槽内,所述锁止螺栓用于紧固卡绊活塞芯轴防止转动。
所述外腔的外罩上设置有安全泄压片,所述安全泄压片为片状结构,所述外罩上设置有通气孔,所述安全泄压片覆盖于通气孔上,且安全泄压片一端与外罩固定。
所述电子触发器包括:外壳、加热桥丝、起爆药和航空插头,所述外壳为一端开口的管状结构,所述加热桥丝和起爆药均设置于外壳内,所述外壳一端设置有封盖,所述航空插头固定于外罩外壁上,所述加热桥丝与航空插头连接。
所述卡绊活塞芯轴一端的倾斜端面与水平的夹角为45°~60°。
所述手柄杆外侧末端装有手轮,所述手轮与外罩间距不小于15mm。
所述蓄能机构1包括储气瓶和蓄能瓶,所述储气瓶和蓄能瓶内填充有氮气,所述储气瓶和蓄能瓶通过气管连通,且所述气管上设置有电磁阀,所述蓄能瓶与上述管路连通。
储气瓶和蓄能瓶均设有压力变送器和机械压力表,用于监测气压,确保装置的正常使用。
所述缸体执行器2包括管状的缸体和设置于缸体内的活塞。
所述阻爆闸阀3包括两个闸阀主体和设置于两个闸阀主体的闸板芯,两个闸阀主体相固定,且两个闸阀主体之间设置有腔体,所述闸板芯可在腔体内活动,所述闸板芯上端与活塞固定连接;
两个闸板主体与闸板芯均开有主管路相同直径的通孔,且两个主体与闸板芯之间设置有密封软体垫层,用于密封;所述腔体内壁上设置有线性导轨,所述闸板芯上设置有相适应的凹槽,所述线性导轨可相对于凹槽滑动。
所述阻爆闸阀3还包括脆性柱31,两个闸阀主体上部均设置有定位孔,所述脆性柱31两端一一对应的设置于两个闸阀主体的定位孔内,所述脆性柱31上设置有环形槽。
所述闸板芯的行程大于闸板主体的通孔直径的1.2倍。
本发明与火焰探测器、主动阻爆隔离系统、声光报警器、控制器、氮气控制阀和爆炸抑制器等设备配合使用。
当火焰探测器探测到火焰信号时,火焰探测器将火焰信号反馈给控制器,控制器快速精准判断后,驱动喷洒组件灭火(喷洒组件持续启动,直到人工干预停止),同时启动本发明中管路用0压损双向高速爆炸阻断装置,切断管路,隔离双向气体流动,泄爆阀同时释放爆炸压力,阻止火焰蔓延,且启动声光报警器与主控室声光报警器进行预警提醒,并通过CAN总线将现场状态实时显示于显控终端上,达到熄灭明火并阻断爆炸和泄爆冲击压力的作用。
本发明启动过程如下:
当设备入口管道发生爆炸时,控制器接收信号并分析处理后,控制瞬开阀启动,释放蓄能机构1中蓄能瓶的压力,从而推动阻爆闸阀3迅速关断通道,介质即断流,起到隔爆的效果。
本发明在待机状态:针阀A7和针阀B8为常闭,开启阀A5、开启阀B6为常开;一旦瞬开阀4启动,阻爆闸阀3闭合。
本发明在重启状态:针阀A7开启,开启阀A5和开启阀B6关闭,缓慢打开针阀B8,蓄能瓶充气使活塞抬升,闸板芯复位。当闸板复位锁定后再将所有阀体回复到待机状态。查看蓄能箱体中的执行气瓶内部压力值,如果低于最低设定值则打开储气瓶与执行气瓶间的手阀,对执行气瓶进行补压,补压到位后关闭手阀。储气瓶可对执行气瓶充气>3次,如储气瓶压力低于1.5mpa时,需对储气瓶进行补压,补压到5Mpa。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于,包括:蓄能机构(1)、缸体执行器(2)、阻爆闸阀(3)和瞬开阀(4)、开启阀A(5)、开启阀B(6)、针阀A(7)和针阀B(8);所述蓄能机构(1)通过管路与缸体执行器(2)连通,所述管路上设置有瞬开阀(4),所述缸体执行器(2)下方固定有阻爆闸阀(3);
所述蓄能机构(1)与瞬开阀(4)之间的管路上还设置有开启阀A(5),所述缸体执行器(2)与阻爆闸阀(3)连接处设置有开启阀B(6),所述缸体执行器(2)与管路连接处设置有针阀A(7),所述缸体执行器(2)下端通过细管与蓄能机构(1)与瞬开阀(4)之间的管路连通,且所述细管设置有针阀B(8)。
2.根据权利要求1所述管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于:所述瞬开阀(4)包括:阻爆卡绊主轴(41)、外罩(42)、卡绊活塞芯轴(43)、叶片(44)、电子触发器(45)、阀体(47)和压缩弹簧(48);所述阻爆卡绊主轴(41)竖直设置于阀体(47)上,所述阻爆卡绊主轴(41)与阀体(47)之间设置有压缩弹簧(48),所述阻爆卡绊主轴(41)可相对于阀体(47)上下往复运行,所述阻爆卡绊主轴(41)上部设置有卡槽;
所述阀体(47)上部固定有外罩(42),所述外罩(42)内水平设置有卡绊活塞芯轴(43),所述卡绊活塞芯轴(43)可相对于外罩(42)水平往复运行,且卡绊活塞芯轴(43)可自转,所述卡绊活塞芯轴(43)一端设置有倾斜端面,且所述卡绊活塞芯轴(43)一端可卡接于卡槽内,所述卡绊活塞芯轴(43)上固定有叶片(44),所述外罩(42)上设置有电子触发器(45),所述电子触发器(45)与叶片(44)相配合,所述电子触发器(45)可推动卡绊活塞芯轴(43)转动。
3.根据权利要求2所述管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于:所述蓄能机构(1)包括储气瓶和蓄能瓶,所述储气瓶和蓄能瓶内填充有氮气,所述储气瓶和蓄能瓶通过气管连通,且所述气管上设置有电磁阀,所述蓄能瓶与上述管路连通。
4.根据权利要求2或3所述管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于:所述缸体执行器(2)包括管状的缸体和设置于缸体内的活塞。
5.根据权利要求4所述管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于:所述阻爆闸阀(3)包括两个闸阀主体和设置于两个闸阀主体的闸板芯,两个闸阀主体相固定,且两个闸阀主体之间设置有腔体,所述闸板芯可在腔体内活动,所述闸板芯上端与活塞固定连接;
两个闸板主体与闸板芯均开有主管路相同直径的通孔,且两个主体与闸板芯之间设置有密封软体垫层,用于密封;所述腔体内壁上设置有线性导轨,所述闸板芯上设置有相适应的凹槽,所述线性导轨可相对于凹槽滑动。
6.根据权利要求5所述管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于:所述阻爆闸阀(3)还包括脆性柱(31),两个闸阀主体上部均设置有定位孔,所述脆性柱(31)两端一一对应的设置于两个闸阀主体的定位孔内,所述脆性柱(31)上设置有环形槽。
7.根据权利要求6所述管路用零压损双向高速爆炸阻断装置,其特征在于:所述闸板芯的行程大于闸板主体的通孔直径的1.2倍。
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