CN112213211B - 一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构 - Google Patents

一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及爆炸荷载发生器研制技术领域。提供一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构。提出的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构具有预埋于爆炸荷载发生器底部地基结构中的实验段底部装配工装板；所述实验段底部装配工装板的上方固连有实验段筒体底座；自平衡结构还具有环围爆炸荷载发生器均布的长拉杆组件与短拉杆组件。在实验段筒体底座上方，依次固连有爆炸荷载发生器的实验段筒体、爆腔筒体、缓冲元件、顶盖；爆腔筒体内设置有多个爆炸驱动器。长拉杆组件与短拉杆组件的上端均可通过快开门下啮合齿盘与爆腔筒体连接；本发明有效减少了爆炸荷载发生器主体结构的振动和跳动，使之始终处于自平衡状态，保护爆炸荷载发生器不受损伤。

Description

一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构
技术领域
本发明涉及一种平衡装置，尤其涉及一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构。
技术背景
爆炸荷载发生器是精确模拟爆炸冲击波环境的重要实验设备，主要由顶盖、爆室、均压整形段、实验段等结构由上而下组成，爆腔内部设有爆炸驱动器。爆炸驱动器在工作过程中会产生巨大的后坐力。
国内外已建爆炸荷载发生器通常采用反力架和地基锚固来平衡爆炸荷载产生的反作用力，对于大型中高压爆炸荷载发生器反作用力可能高达数万吨至数十万吨，常用方法已无法平衡如此大的动荷载，针对这类爆炸荷载发生器，必须设计相应的自平衡结构对爆炸反作用力进行平衡。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构。
为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：
一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，自平衡结构具有预埋于爆炸荷载发生器底部地基结构中的实验段底部装配工装板，所述的实验段底部装配工装板与地基结构固连形成自平衡结构的基础锚固减震机构；所述实验段底部装配工装板的上方固连有实验段筒体底座；所述的自平衡结构还具有环围爆炸荷载发生器均布的长拉杆组件与短拉杆组件；所述的长拉杆组件与短拉杆组件环向交替设置；所述长拉杆组件的上端、短拉杆组件的上端均与快开门下啮合齿盘固连；所述的长拉杆组件底端、短拉杆组件底端均与实验段底部装配工装板、实验段筒体底座固连；所述长拉杆组件的上端伸出所述的快开门下啮合齿盘与位于快开门下啮合齿盘正上方的启闭组件固定环固连；所述的爆炸荷载发生器具有固连于实验段筒体底座上端的实验段筒体；所述的实验段筒体内填充有用以模拟爆炸环境的介质；所述实验段筒体内设置有均压整形器；所述的均压整形器位于介质的上方；所述的实验段筒体的顶部设置有爆腔筒体；所述的爆腔筒体与套置在其上的所述的快开门下啮合齿盘啮合；所述爆腔筒体的顶部设置有与其相啮合的顶盖；所述的顶盖、爆腔筒体、实验段筒体、实验段筒体底座、自平衡结构构成所述的爆炸荷载发生器；所述的爆腔筒体内设置有多个爆炸驱动器；所述的顶盖与所述的爆腔筒体之间设置有缓冲元件；所述的缓冲元件用以在爆炸荷载发生器爆炸发生时，对向上的爆炸冲击力进行缓冲延时，并将力向上传递至顶盖；所述的顶盖将向上的爆炸冲击力通过与其啮合的爆腔筒体、快开门下啮合齿盘以及长拉杆组件与短拉杆组件传递至底部地基结构中，实现了爆炸荷载发生器自平衡。
所述的实验段底部装配工装板包括工装板、地脚螺栓；所述的工装板上具有拉杆通孔Ⅰ及振捣孔；所述的地脚螺栓上端与工装板固连，下端锚固于混凝土地基中。
所述的实验段筒体底座具有筒体底座；所述的筒体底座上设置有用以长拉杆组件的长拉杆、短拉杆组件的短拉杆穿过的拉杆通孔Ⅱ；所述的实验段筒体底座还具有封闭于实验段筒体下端面开口处的筒体底座衬板，所述的筒体底座衬板具有多个均布的卸压通孔。
所述的长拉杆组件包括长拉杆、限位螺母、液压螺母以及拉杆底部固定螺母；所述的长拉杆顶端穿过快开门下啮合齿盘及启闭组件固定环，并分别通过液压螺母及限位螺母与快开门下啮合齿盘及快开门油缸固定环固定；所述长拉杆的底端与所述的实验段筒体底座固连。
所述的短拉杆组件包括短拉杆、限位螺母、液压螺母及拉杆底部固定螺母；所述的短拉杆顶端穿过快开门下啮合齿盘，通过液压螺母及限位螺母固定；所述短拉杆的底端与所述的实验段筒体底座固连。
所述的快开门下啮合齿盘具有拉杆通孔Ⅲ及沿周向向内均匀分布的齿盘齿；所述的快开门下啮合齿盘通过限位螺母固定于短拉杆上，并通过齿盘齿与爆腔法兰齿啮齿配合，完成与爆腔筒体的连接。
所述启闭组件固定环具有拉杆通孔Ⅳ，供长拉杆组件的长拉杆从中穿过；启闭组件固定环通过限位螺母固定于长拉杆上。
本发明提出的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1.本发明提出了顶部缓冲、底部锚固、主体采用均匀对称分布于爆炸荷载发生器外围的垂直拉杆组件，按照先缓冲上拔力、自平衡内压力、基础锚固减震的方法，使爆炸荷载发生器实验全过程始终保持自我平衡状态，并具有三类组件，作用明确、设计计算可靠、结构简单等特点；
2.拉杆由短杆和长杆组成，均采用液压螺母将其与爆炸荷载发生器快开门下啮合齿盘锁紧，锁紧力由爆腔和高压室的内压及其密封要求确定，在爆炸荷载发生时，可实现结构的强力防松，同时具有安装精准、快捷的特点。
附图说明
图1是爆炸荷载发生器自平衡结构示意图。
图2是本发明实验段底部装配工装板结构示意图。
图3是本发明实验段筒体底座结构示意图。
图4是本发明地上部分结构图。
图5是本发明地下部分结构图。
图6是本发明快开门下啮合齿盘结构图。
图7是本发明快开门油缸固定环结构图。
图中：1、实验段底部装配工装板；2、实验段筒体底座；3、长拉杆组件；4、短拉杆组件；5、快开门下啮合齿盘；6、启闭组件固定环；7、工装板；8、地脚螺栓；9、拉杆通孔Ⅰ；10、振捣孔；11、实验段筒体；12、筒体底座；13、筒体底座衬板；14、筒体加强筋；15、拉杆通孔Ⅱ；16、卸压通孔；17、长拉杆；18、限位螺母；19、液压螺母；20、拉杆底部固定螺母；21、短拉杆；22、拉杆通孔Ⅲ；23、齿盘齿；24、拉杆通孔Ⅳ；25、顶盖；26、缓冲元件；27、爆炸驱动器；28、爆腔筒体；29、均压整形器；30、实验段。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对发明加以说明。
如图1所示，一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构主要包括实验段底部装配工装板1、实验段筒体底座2、长拉杆组件3、短拉杆组件4、快开门下啮合齿盘5、启闭组件固定环6。所述的实验段底部装配工装板1预埋于爆炸荷载发生器底部地基结构中；所述的实验段筒体底座2固连于实验段底部装配工装板1上方；所述的长拉杆组件3与短拉杆组件4环向交替均匀分布于爆炸荷载发生器的外围；所述的长拉杆组件3底端、短拉杆组件4底端与实验段底部装配工装板1、实验段筒体底座2固连；所述的长拉杆组件3上端、短拉杆组件4上端与快开门下啮合齿盘5固连；所述的启闭组件固定环6与长拉杆组件3顶端固连，且置于快开门下啮合齿盘5正上方。
如图2所示，所述的实验段底部装配工装板1包括工装板7、地脚螺栓8等结构；所述的工装板7上开有拉杆通孔Ⅰ9及振捣孔10；所述的地脚螺栓上端与工装板7固连，下端锚固于混凝土地基中。
如图3所示，所述的实验段筒体底座2包括实验段筒体11、筒体底座12、筒体底座衬板13、筒体加强筋14；所述的筒体底座12上设置有多个拉杆通孔Ⅱ15，与工装板7上的拉杆通孔Ⅰ10配合，供拉杆从中穿过；所述的筒体底座衬板13封口于实验段筒体11下端面开口处，并置于筒体底座12的上方；筒体底座衬板13具有多个均匀分布的卸压通孔16。
如图4所示，所述的长拉杆组件3包括长拉杆17、限位螺母18、液压螺母19以及拉杆底部固定螺母20；所述的长拉杆17顶端穿过快开门下啮合齿盘5及启闭组件固定环6，并分别通过液压螺母19及限位螺母18与快开门下啮合齿盘5及快开门油缸固定环6固定；所述的长拉杆17底端穿过筒体底座12及工装板7，并用拉杆底部固定螺母20固定。
如图4所示，所述的短拉杆组件4包括短拉杆21、限位螺母18、液压螺母19及拉杆底部固定螺母20；所述的短拉杆21顶端穿过快开门下啮合齿盘5，通过液压螺母19及限位螺母18固定；所述的短拉杆21底端穿过筒体底座12及工装板7，并用拉杆底部固定螺母20固定。
如图4及图5所示，所述的快开门下啮合齿盘5具有拉杆通孔Ⅲ22及沿周向向内均匀分布的齿盘齿23；所述的快开门下啮合齿盘5通过限位螺母18固定于短拉杆21上，并通过齿盘齿23与爆腔法兰齿啮齿配合，完成与爆腔筒体的连接。
如图4及图6所示，启闭组件固定环6具有拉杆通孔Ⅳ24；启闭组件固定环6通过限位螺母18固定于长拉杆17上。
如图7所示，爆炸荷载发生器由上而下依次为顶盖25、缓冲元件26、爆炸驱动器27、爆腔筒体28、均压整形器29、实验段30、实验段筒体底座2、实验段底部装配工装板1、地脚螺栓8。在爆炸荷载发生器爆炸发生时，爆炸冲击荷载将最先到达爆炸驱动器27顶部，巨大的爆炸冲击力将使其向上运动，缓冲元件26可对向上的爆炸冲击力进行缓冲延时，并将力向上传递至顶盖25；而后通过顶盖25与爆腔筒体28之间的配合、爆腔筒体28与自平衡结构上端的快开门下啮合齿盘5之间的配合、快开门下啮合齿盘5与拉杆17及21之间的螺纹连接、拉杆17及21与实验段筒体底座2和实验段底部装配工装板1之间的固定、实验段底部装配工装板1与地脚螺栓8之间的固定、地脚螺栓8与混凝土地基之间的锚固，最终实现爆炸荷载发生器结构整体自平衡。

Claims (7)

1.一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：自平衡结构具有预埋于爆炸荷载发生器底部地基结构中的实验段底部装配工装板，所述的实验段底部装配工装板与地基结构固连形成自平衡结构的基础锚固减震机构；所述实验段底部装配工装板的上方固连有实验段筒体底座；所述的自平衡结构还具有环围爆炸荷载发生器均布的长拉杆组件与短拉杆组件；所述的长拉杆组件与短拉杆组件环向交替设置；所述长拉杆组件的上端、短拉杆组件的上端均与快开门下啮合齿盘固连；所述的长拉杆组件底端、短拉杆组件底端均与实验段底部装配工装板、实验段筒体底座固连；所述长拉杆组件的上端伸出所述的快开门下啮合齿盘与位于快开门下啮合齿盘正上方的启闭组件固定环固连；所述的爆炸荷载发生器具有固连于实验段筒体底座上端的实验段筒体；所述的实验段筒体内填充有用以模拟爆炸环境的介质；所述实验段筒体内设置有均压整形器；所述的均压整形器位于介质的上方；所述的实验段筒体的顶部设置有爆腔筒体；所述的爆腔筒体与套置在其上的所述的快开门下啮合齿盘啮合；所述爆腔筒体的顶部设置有与其相啮合的顶盖；所述的顶盖、爆腔筒体、实验段筒体、自平衡结构构成所述的爆炸荷载发生器的主体结构；所述的爆腔筒体内设置有多个爆炸驱动器；所述的顶盖与所述的爆腔筒体之间设置有缓冲元件，在爆炸发生时，所述的缓冲元件可将垂直向上的爆炸冲击力向上传递至顶盖；所述的顶盖将向上的爆炸冲击力通过与其啮合的爆腔筒体、快开门下啮合齿盘以及长拉杆组件与短拉杆组件传递至底部地基结构中，实现爆炸荷载发生器的自平衡。
2.根据权利要求1所述的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：所述的实验段底部装配工装板包括工装板、地脚螺栓；所述的工装板上具有拉杆通孔Ⅰ及振捣孔；所述的地脚螺栓上端与工装板固连，下端锚固于混凝土地基中。
3.根据权利要求1所述的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：所述的实验段筒体底座具有筒体底座；所述的筒体底座上设置有用以长拉杆组件的长拉杆、短拉杆组件的短拉杆穿过的拉杆通孔Ⅱ；所述的实验段筒体底座还具有封闭于实验段筒体下端面开口处的筒体底座衬板，所述的筒体底座衬板具有多个均布的卸压通孔。
4.根据权利要求1所述的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：所述的长拉杆组件包括长拉杆、限位螺母、液压螺母以及拉杆底部固定螺母；所述的长拉杆顶端穿过快开门下啮合齿盘及启闭组件固定环，并分别通过液压螺母及限位螺母与快开门下啮合齿盘及快开门油缸固定环固定；所述长拉杆的底端与所述的实验段筒体底座固连。
5.根据权利要求1所述的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：所述的短拉杆组件包括短拉杆、限位螺母、液压螺母及拉杆底部固定螺母；所述的短拉杆顶端穿过快开门下啮合齿盘，通过液压螺母及限位螺母固定；所述短拉杆的底端与所述的实验段筒体底座固连。
6.根据权利要求1所述的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：所述的快开门下啮合齿盘具有拉杆通孔Ⅲ及沿周向向内均匀分布的齿盘齿；所述的快开门下啮合齿盘通过齿盘齿与爆腔法兰齿啮齿配合，完成与爆腔筒体的连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于中高压爆炸荷载发生器的自平衡结构，其特征在于：所述启闭组件固定环具有拉杆通孔Ⅳ，供长拉杆组件的长拉杆从中穿过。
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