CN112305022B - 一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，包括：测试气缸：包括测试缸体、第一活塞、进气管路、出气管路、以及点火元件等；双作用气缸：包括双作用缸体和第二活塞，所述第二活塞活动设置在双作用缸体内，并将双作用缸体内部空腔分隔为互不连通的两个子腔体；连接所述第一活塞和第二活塞的连杆。与现有技术相比，本发明能够进行连续变压的气体爆炸性测试，且在爆炸发生时能够实现压力缓冲。

Description

一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置
技术领域
本发明属于测试装置技术领域，涉及一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置。
背景技术
在气体的燃烧性或爆炸性测试中，测试气的配置是重要步骤。目前大致有两种配置方法，一种称为静态法，一种称为动态法。静态法就是将测试容器抽到接近真空，然后根据压力指示逐次导入各气体组分，气体组分的百分比可根据分压得出。这种方法设备计较简单，但如果需要测试压力较高时，气源的压力也要求高。同时，如何使气体混合均匀也是一个难点。
动态法配气是将各组分分别通过流量计和调节阀之后先通过一个混合器混合均匀，再流过测试容器。在达到测试条件要求后，关闭测试容器的出口和进口，进行点火试验。该法解决了测试气体的均匀性问题，但是无法测试高压下混合气的燃烧性或爆炸性。
专利CN107449799A公布了一种混合气体爆炸性现场测试装置及测定方法，包括设置在箱体内的气体自动采样系统、爆炸腔体及阻火泄压系统、超高温点火系统、智能控制及数据采集分析系统、电源，自动采样系统将现场的混合气体自动吸入爆炸腔体，通过超高温点火系统对爆炸腔体内的未知混合气体进行引燃测试，测定爆炸腔体内的压力和温度变化进行爆炸性快速判定，并提出了燃爆过程最大爆炸压力和最高温度的增量的双重判定指标。但是，该装置在测试过程中的安全性等方面仍有待改进。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，以解决目前装置无法简便、高效、安全地在增压或减压情况下对混合气体进行爆炸性测试的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，包括：
测试气缸：包括测试缸体、第一活塞、进气管路、出气管路、以及点火元件，其中，所述第一活塞滑动设置在测试缸体内部，并与测试缸体之间组成以密闭的测试腔体，所述的进气管路与排气管路分别连接所述测试缸体，并与测试腔体连通，所述的点火元件安装在测试缸体上，并用于对测试腔体内的待测气体进行点火；
双作用气缸：包括双作用缸体和第二活塞，所述第二活塞活动设置在双作用缸体内，并将双作用缸体内部空腔分隔为互不连通的两个子腔体，所述的双作用缸体上还设有连接两个子腔体的压缩空气调节管路，并通过调节压缩空气调节管路调节进入两个子腔体的压缩空气量，控制第二活塞在双作用缸体内移动；
连接所述第一活塞和第二活塞的连杆。
进一步的，沿进气方向，所述进气管路上依次设置有一个或若干并排设置的配气阀、以及混合器和进气阀，在配气阀与混合器之间还设有流量计，所述配气阀的前端还连接一独立的气体供应设备。
更进一步的，所述的配气阀包括并排设置的两组。
进一步的，所述的测试缸体上还设有安全阀与温压传感器，其中，温压传感器用于检测测试腔体内的温度与压力情况。
进一步的，在测试气缸旁还设有一悬在空中的悬垂和滑轮组，且所述悬垂还通过一绕过所述滑轮组的连接绳来连接所述第一活塞。
更进一步的，所述的悬垂旁还固定安装有一带刻度的行程尺，通过行程尺来测定悬垂的行程变化值，以得到第一活塞的行程变化值，由于无法直观看到第一活塞的位置，通过行程尺观察活塞位置，从而掌握剩余的可增压强量。
进一步的，所述的第二活塞的侧面积大于第一活塞的侧面积。
更进一步的，第二活塞与第一活塞的侧面积之比为9-64:1。
进一步的，所述的压缩空气调节管路的两端分别连接两个子腔体，在压缩空气调节管路上设置有二位四通换向阀，所述二位四通换向阀还连接设置有一压缩空气调节阀。
进一步的，所述的测试气缸在变压前后的压缩比为0.1～10，以满足一般气体爆炸性测试的压力要求。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)装置能够进行连续变压的气体爆炸性测试，包括连续加压和连续减压。
(2)装置能够在发生爆炸时实现压力缓冲。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中标记说明：
1-点火元件，2-安全阀，3-温压传感器，4-进气阀，5-排气阀，6-配气阀一，7-配气阀二，8-流量计，9-混合器，10-测试气缸，11-第一活塞，12-连杆，13-行程尺，14-悬垂，15-密封圈，16-双作用气缸，17-第二活塞，18-二位四通换向阀，19-压缩空气调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施方式或实施例中，如点火元件可以采用本领域常规的进行气体燃烧或爆炸点火用的器件，同时，温压传感器也采用本领域常用的可同时实现温度与压力信号采集的传感器元件，其余如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或结构。
为了解决目前装置无法简便、高效、安全地在增压或减压情况下对混合气体进行爆炸性测试的问题，本发明提供了一种双作用气缸16驱动的变压气体爆炸性测试装置，其结构参见图1所示，包括：
测试气缸10：包括测试缸体、第一活塞11、进气管路、出气管路、以及点火元件1，其中，所述第一活塞11滑动设置在测试缸体内部，并与测试缸体之间组成以密闭的测试腔体，所述的进气管路与排气管路分别连接所述测试缸体，并与测试腔体连通，所述的点火元件1安装在测试缸体上，并用于对测试腔体内的待测气体进行点火；
双作用气缸16：包括双作用缸体和第二活塞17，所述第二活塞17活动设置在双作用缸体内，并将双作用缸体内部空腔分隔为互不连通的两个子腔体，所述的双作用缸体上还设有连接两个子腔体的压缩空气调节管路，并通过调节压缩空气调节管路调节进入两个子腔体的压缩空气量，控制第二活塞17在双作用缸体内移动；
连接所述第一活塞11和第二活塞17的连杆12。
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，沿进气方向，所述进气管路上依次设置有一个或若干并排设置的配气阀、以及混合器9和进气阀4，在配气阀与混合器9之间还设有流量计8，所述配气阀的前端还连接一独立的气体供应设备。更具体的实施方式中，所述的配气阀包括并排设置的两组，即分别为配气阀一6和配气阀二7。
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的测试缸体上还设有安全阀2与温压传感器3，其中，温压传感器3用于检测测试腔体内的温度与压力情况。
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，在测试气缸10旁还设有一悬在空中的悬垂14和滑轮组，且所述悬垂14还通过一绕过所述滑轮组的连接绳来连接所述第一活塞11。更具体的实施方式中，所述的悬垂14旁还固定安装有一带刻度的行程尺13，通过行程尺13来测定悬垂14的行程变化值，以得到第一活塞11的行程变化值，从而掌握剩余的可增压强量。
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的第二活塞17的侧面积大于第一活塞11的侧面积。更具体的实施方式中，第二活塞17与第一活塞11的侧面积之比为9-64:1。
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的压缩空气调节管路的两端分别连接两个子腔体，在压缩空气调节管路上设置有二位四通换向阀18，所述二位四通换向阀18还连接设置有一压缩空气调节阀19。
在一种具体的实施方式中，所述的测试气缸10在变压前后的压缩比为0.1～10，能够满足一般气体爆炸性测试的压力要求。
以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
实施例1：
为了解决目前装置无法简便、高效、安全地在增压或减压情况下对混合气体进行爆炸性测试的问题，本实施例提供了一种双作用气缸16驱动的变压气体爆炸性测试装置，其结构参见图1所示，包括：
测试气缸10：包括测试缸体、第一活塞11、进气管路、出气管路、以及点火元件1，其中，第一活塞11滑动设置在测试缸体内部，并与测试缸体之间组成以密闭的测试腔体，进气管路与排气管路分别连接测试缸体，并与测试腔体连通，点火元件1安装在测试缸体上，并用于对测试腔体内的待测气体进行点火；
双作用气缸16：包括双作用缸体和第二活塞17，第二活塞17活动设置在双作用缸体内，并将双作用缸体内部空腔分隔为互不连通的两个子腔体，双作用缸体上还设有连接两个子腔体的压缩空气调节管路，并通过调节压缩空气调节管路调节进入两个子腔体的压缩空气量，控制第二活塞17在双作用缸体内移动；
连接第一活塞11和第二活塞17的连杆12，同时，为了确保双作用缸体的密封，双作用缸体上在供连杆12穿过以连接第二活塞17的部位还设有密封圈15，以实现连杆12与双作用缸体的滑动密封。
请再参见图1所示，沿进气方向，进气管路上依次设置有一个或若干并排设置的配气阀、以及混合器9和进气阀4，在配气阀与混合器9之间还设有流量计8，配气阀的前端还连接一独立的气体供应设备。配气阀包括并排设置的两组，即分别为配气阀一6和配气阀二7。另外，出气管路上则设置有排气阀5。
请再参见图1所示，测试缸体上还设有安全阀2与温压传感器3，其中，温压传感器3用于检测测试腔体内的温度与压力情况。
请再参见图1所示，在测试气缸10旁还设有一悬在空中的悬垂14和滑轮组，且悬垂14还通过一绕过滑轮组的连接绳来连接第一活塞11。更具体的实施方式中，悬垂14旁还固定安装有一带刻度的行程尺13，通过行程尺13来测定悬垂14的行程变化值，以得到第一活塞11的行程变化值，从而掌握剩余的可增压强量。
请再参见图1所示，第二活塞17的侧面积大于第一活塞11的侧面积。更具体的实施方式中，第二活塞17与第一活塞11的侧面积之比为9-64:1。
请再参见图1所示，压缩空气调节管路的两端分别连接两个子腔体，在压缩空气调节管路上设置有二位四通换向阀18，二位四通换向阀18还连接设置有一压缩空气调节阀19。
测试气缸10在变压前后的压缩比为0.1～10，能够满足一般气体爆炸性测试的压力要求。
本装置的具体工作过程如下：
加压气体爆炸性测试：两路气体通过配气阀一6和配气阀二7在混合器9中混合均匀后再经进气阀4进入测试气缸10内，此时第一活塞11处于较右端的位置。然后，调节压缩空气调节阀19，使得压缩空气推动双作用气缸16内的第二活塞17向左运动，同时第一活塞11亦向左运动，对位于测试腔体内的测试气体进行加压。设第二活塞17与第一活塞11的侧面积比为9：1，则双作用气缸16与测试气缸10内的压强比为1：9，也就是说，双作用气缸16内压强每增加1bar，测试气缸10内压强增加9bar。两气缸的活塞面积比确定、并由连杆连接，所以双作用气缸与测试气缸之间的压力关系遵循一个确定的函数关系。由于双作用气缸的压力改变是连续的，因此，测试气缸的压力改变也是连续的。
可在测试气缸10达到设定压力后进行点火测试，也可在持续变压的情况下对测试气缸10进行连续点火测试，无需如常规加压点火测试装置需要重新充气、重新加压至新的设定压力点。
在爆炸发生时，测试气缸10内的超压通过连杆12传递到双作用气缸16内，由于设大第一活塞11的面积比为9：1，则双作用气缸16与测试气缸10内的压强比为1：9，测试气缸10内压强降低9bar，双作用气缸16内压强只需降低1bar，所以通过设置双作用气缸16，可具备较好的压力缓冲能力。
减压气体爆炸性测试：两路气体同样通过配气阀一6和配气阀二7在混合器9中混合均匀后进入测试气缸10，此时第一活塞11处于较左端的位置。然后调节压缩空气推动双作用气缸16内的第二活塞17向右运动，同时第一活塞11亦向右运动，对测试气体进行右压。设大第一活塞11的面积比为9：1，则双作用气缸16与测试气缸10内的压强比为1：9，双作用气缸16内压强每减少1bar，测试气缸10内压强减少9bar。两气缸的活塞面积比确定、并由连杆12连接，所以双作用气缸16与测试气缸10之间的压力关系遵循一个确定的函数关系。由于双作用气缸16的压力改变是连续的，容易知道测试气缸10的压力改变也是连续的。可在测试气缸10达到设定压力后进行点火测试，也可在持续变压的情况下对测试气缸10进行连续点火测试。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，包括：
测试气缸：包括测试缸体、第一活塞、进气管路、出气管路、以及点火元件，其中，所述第一活塞滑动设置在测试缸体内部，并与测试缸体之间组成以密闭的测试腔体，所述的进气管路与排气管路分别连接所述测试缸体，并与测试腔体连通，所述的点火元件安装在测试缸体上，并用于对测试腔体内的待测气体进行点火；
双作用气缸：包括双作用缸体和第二活塞，所述第二活塞活动设置在双作用缸体内，并将双作用缸体内部空腔分隔为互不连通的两个子腔体，所述的双作用缸体上还设有连接两个子腔体的压缩空气调节管路，并通过调节压缩空气调节管路调节进入两个子腔体的压缩空气量，控制第二活塞在双作用缸体内移动；
连接所述第一活塞和第二活塞的连杆；
所述的第二活塞的侧面积大于第一活塞的侧面积；
所述的压缩空气调节管路的两端分别连接两个子腔体，在压缩空气调节管路上设置有二位四通换向阀，所述二位四通换向阀还连接设置有一压缩空气调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，沿进气方向，所述进气管路上依次设置有一个或若干并排设置的配气阀、以及混合器和进气阀，在配气阀与混合器之间还设有流量计，所述配气阀的前端还连接一独立的气体供应设备。
3.根据权利要求2所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，所述的配气阀包括并排设置的两组。
4.根据权利要求1所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，所述的测试缸体上还设有安全阀与温压传感器，其中，温压传感器用于检测测试腔体内的温度与压力情况。
5.根据权利要求1所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，在测试气缸旁还设有一悬在空中的悬垂和滑轮组，且所述悬垂还通过一绕过所述滑轮组的连接绳来连接所述第一活塞。
6.根据权利要求5所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，所述的悬垂旁还固定安装有一带刻度的行程尺，通过行程尺来测定悬垂的行程变化值，以得到第一活塞的行程变化值。
7.根据权利要求1所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，第二活塞与第一活塞的侧面积之比为9-64:1。
8.根据权利要求1所述的一种双作用气缸驱动的变压气体爆炸性测试装置，其特征在于，所述的测试气缸在变压前后的压缩比为0.1～10。
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