CN113007444B - 一种爆炸缓冲保护装置、方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供：一种爆炸缓冲保护装置、方法及应用,包括：底座组件、托盘组件、抬升组件以及缓冲组件；其中，托盘组件设置在所述底座组件上方；抬升组件设置在所述托盘组件上，与所述底座组件接触，用于将爆炸产生的横波和/或纵波转化为所述抬升组件的竖直向运动；缓冲组件设置在所述抬升组件上，用于吸收所述抬升组件竖直向运动产生的能量。本发明将所述平移抬升体水平方向移动或竖直方向运动转化为所述顶柱的竖直运动；通过所述缓冲组件与所述顶柱进行配合，进行碰撞吸能，将爆炸产生的冲击波，包括横向冲击波以及纵向冲击波均转化为顶柱的竖直运动，并通过碰撞吸能，将冲击波形成的能量进行释放，保护输送管道的安全。

Description

一种爆炸缓冲保护装置、方法及应用

技术领域

本发明涉及爆炸缓冲保护领域，尤其涉及一种用于解决爆炸或连续爆炸对市政管线系统造成冲击的保护装置、方法及应用。

背景技术

市政管线系统无论对于民用还是军用都具有非常重要的意义。对于地震的防护而言，现有技术做了较多的研究，但是，对于特殊的场景，如爆炸，的研究很少。高能炸药的爆炸将释放巨大的能量，同时产生高温高压气体以及对地面的强烈冲击。这种冲击对周围的设施及环境将带来毁灭性影响，极有可能致使周围的输送系统失效。

为避免爆炸过程对周围输送系统的破坏作用，需要专门设计一种应对爆炸冲击的防护装置，将爆炸产生的冲击进行能量转换，保证爆炸周围输送系统的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供：一种爆炸缓冲保护装置、方法及应用；通过本发明所述的装置及方法能够有效缓冲爆炸产生的冲击，而且本发明所述的装置结构简单，工作可靠。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种爆炸缓冲保护装置，包括：

底座组件；

托盘组件，设置在所述底座组件上方；

抬升组件，设置在所述托盘组件上，与所述底座组件接触，用于将爆炸产生的横波和/或纵波转化为所述抬升组件的竖直向运动；

缓冲组件，设置在所述抬升组件上，用于吸收所述抬升组件竖直向运动产生的能量。

所述底座组件，包括：

T形感应体；

弹簧，设置在所述T形感应体上，用于使所述T形感应体复位；

所述T形感应体的水平段与地面可拆卸的连接；

所述T形感应体的竖直段与所述托盘组件通过导向结构连接，用于对受到纵向冲击的所述T形感应体的运动进行导向。

所述托盘组件，包括：

支撑体，设置在所述底座组件的底部；

壳体，设置在所述支撑体上；

平滑机构，设置在所述壳体与所述支撑体之间，用于在受到横波冲击时发生横向移动；

所述抬升组件设置在所述壳体内，并且与所述底座组件连接，用于接收从所述底座组件传递而来的纵向冲击。

所述平滑机构，包括：

第一橡胶板，设置在所述支撑体上；

钢板，设置在所述第一橡胶板上；

第二橡胶板，设置在所述钢板上；

所述第二橡胶板与所述壳体的端面压接。

所述壳体上设置限制所述抬升组件运动方向的导向结构。

所述抬升组件，包括：

平移抬升体，设置在所述托盘组件上，用于感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；

顶柱，设置在所述平移抬升体上，用于在所述平移抬升体水平方向移动或竖直方向运动时均作竖直运动，并与所述缓冲组件进行撞击吸能；

所述平移抬升体朝向所述顶柱的一侧设置有球面凹槽；

所述顶柱朝向所述平移抬升体的一侧设置有球形凸起；

所述球面凹槽的直径大于所述球形凸起的直径。

所述缓冲组件，包括：

顶帽，设置在所述托盘组件上方，用于对纵向运动的抬升组件进行缓冲。

上述的一种爆炸缓冲保护装置，还包括：

L形限位件；

所述L形限位件的竖直段与地面连接；所述L形限位件的水平段朝向所述缓冲组件设置，用于对所述缓冲组件进行竖直方向的限位。

一种爆炸缓冲方法，包括：

通过平移抬升体感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；

将所述平移抬升体水平方向移动或竖直方向运动转化为所述顶柱的竖直运动；

通过所述缓冲组件与所述顶柱进行配合，进行碰撞吸能。

一种如上所述的爆炸缓冲方法在市政管线系统方向的应用。

本发明所带来的有益效果为：本发明通过平移抬升体感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；将所述平移抬升体水平方向移动或竖直方向运动转化为所述顶柱的竖直运动；通过所述缓冲组件与所述顶柱进行配合，进行碰撞吸能，将爆炸产生的冲击波，包括横向冲击波以及纵向冲击波均转化为顶柱的竖直运动，并通过碰撞吸能，将冲击波形成的能量进行释放，保护输送管道的安全。

本发明所述的装置结构简单，可靠性高，使用效果好，尤其适合使用在输送管道防爆方面，可以起到很好的保护效果，能够有效解决爆炸震动或地震对市政管线造成的毁伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明的主视图。

图2是图1的E处放大图。

图3是图1中F处放大图。

图4是本发明的另一种实施例。

图5是本发明中的平移抬升体的再一种实施方式。

图6是本发明的另一种实施方式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

与地震不同，爆炸所产生的纵波强度要大于横波的强度，在解决爆炸冲击的过程中，要着重考虑纵波的影响，然后再考虑横波的影响。

本发明的核心思想是：一种爆炸缓冲方法，通过平移抬升体4感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；将所述平移抬升体4水平方向移动或竖直方向运动转化为所述顶柱2的竖直运动；通过所述缓冲组件与所述顶柱2进行配合，进行碰撞吸能。

通过平移抬升体4与顶柱2配合使用，无论发生横向冲击或者纵向冲击或者横向与纵向同时冲击，都是在平移抬升体4的作用下使顶柱2竖直运动，从而解决爆炸所产生的冲击波的问题。

具体实施例I：

为了实施上述方法，如图1～3，所述的一种爆炸缓冲保护装置，包括：底座组件、托盘组件、抬升组件以及缓冲组件；其中，托盘组件设置在所述底座组件上方；抬升组件设置在所述托盘组件上，与所述底座组件接触，用于将爆炸产生的横波和/或纵波转化为所述抬升组件的竖直向运动；缓冲组件设置在所述抬升组件上，用于吸收所述抬升组件竖直向运动产生的能量。

所述底座组件，包括：T形感应体10、弹簧9；其中，弹簧9设置在所述T形感应体10上，用于使所述T形感应体10复位；所述T形感应体10的水平段与地面可拆卸的连接；所述T形感应体10的竖直段与所述托盘组件通过第一导向结构连接，用于对受到纵向冲击的所述T形感应体10的运动进行导向。

优选的，上述的第一导向机构可以是：

T形感应体10的竖直段上设置花键；托盘组件与T形感应体10连接部分设置有对应的凹槽，以实现导向；也可以采用直线轴承、直线导轨以实现托盘组件与T形感应体10之间的导向。

所述托盘组件，包括：支撑体8、壳体3以及平滑机构；支撑体8设置在所述底座组件的底部；壳体3设置在所述支撑体8上；平滑机构设置在所述壳体3与所述支撑体8之间，用于在受到横波冲击时发生横向移动；所述抬升组件设置在所述壳体3内，并且与所述底座组件连接，用于接收从所述底座组件传递而来的纵向冲击。

优选的，为了保证可靠性，防止破碎，所述平滑机构，包括：第一橡胶板5、钢板6以及第二橡胶板7；其中，第一橡胶板5设置在所述支撑体8上；钢板6设置在所述第一橡胶板5上；第二橡胶板7设置在所述钢板6上；所述第二橡胶板7与所述壳体3的端面压接。

所述抬升组件，包括：平移抬升体4和顶柱2；平移抬升体4设置在所述托盘组件上，用于感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；顶柱2设置在所述平移抬升体4上，用于在所述平移抬升体4水平方向移动或竖直方向运动时均作竖直运动，并与所述缓冲组件进行撞击吸能；优选的，所述平移抬升体4朝向所述顶柱2的一侧设置有球面凹槽；所述顶柱2朝向所述平移抬升体4的一侧设置有球形凸起；所述球面凹槽的直径大于所述球形凸起的直径。

优选的，所述壳体3上设置限制所述抬升组件运动方向的第二导向结构；该第二导向机构，可以是：壳体3上设置花键；所述抬升组件中的顶柱2上设置由对应的凹槽，以实现导向；也可以采用设置直线轴承、直线导轨的形式实现壳体3与顶柱2之间的导向。

由于球面凹槽的存在，使平移抬升体4在平移时，顶柱2由于重力作用，产生惯性，动作迟滞于平移抬升体4；平移抬升体4的平移使球形凸起在球面凹槽的位置由最低点移动至位置较高的一点，从而使顶柱2向上移动。

所述缓冲组件，包括：顶帽1；所述顶帽1设置在所述托盘组件上方，用于对纵向运动的抬升组件进行缓冲。

为了方便分析，本文将爆炸产生的冲击波分为横向冲击以及纵向冲击。

对于具体实施例I而言，其工作过程如下：

在遇到横向冲击波时，类似地震的横波，进行往复横移的特点；由于T形感应体10可以通过螺栓固定在地面上；所以，当地面受到横向冲击波时，T形感应体10将通过其竖直段带动支撑体8沿平滑机构横向同频率移动；T形感应体10竖直段顶部与平移抬升体4的底部焊接或通过其他手段进行连接，使平移抬升体4随T形感应体10一同横移；使T形感应体10、平移抬升体4以及支撑体8成为一个整体；平移抬升体4在横移的过程中，由于顶柱2与平移抬升体4通过球形凸起和球面凹槽的结构匹配连接，导致平移抬升体4在水平移动的时候，顶柱2由于重力的惯性，移动滞后于平移抬升体4，促使顶柱2向上移动，与顶帽1发生碰撞，进行能量释放。需要明确的是，在横移过程中，壳体3一方面提供一定的重量，提升本发明所述装置的重力惯性，另一方面，壳体3的内侧壁可以作为平移抬升体4左右横移的限位机构，壳体3的内径可以根据实际情况自行设定；同时，由于平滑机构采用了钢板与橡胶的组合，提升了其耐磨性和可靠性。

在遇到纵向冲击波时，类似地震的纵波，具有上下移动的特点；由于T形感应体10可以通过螺栓固定在地面上；弹簧9设置在T形感应体10和支撑体8之间；在地面的纵向冲击到来时，使T形感应体10快速向上运动，压缩弹簧9；此时，T形感应体10、平移抬升体4以及顶柱2同时向上运动，成为一个整体，使顶柱2快速上升，顶柱2由于重力的惯性，移动滞后于平移抬升体4，促使顶柱2向上移动，与顶帽1发生碰撞，进行能量释放。

在实际使用时，横向冲击波与纵向冲击波可能同时或相隔很短的间隔传递至本发明所述的装置，但是，无论发生何种情况，T形感应体10采集地面情况后，都将使顶柱2竖直运动，从而实现缓冲保护作用。

在具体实施例I中，由于采用了重力造成的惯性，所以，顶帽1需要较大的质量；这也导致了成本的上升。

具体实施例II：如图4，与具体实施例I相比，一种爆炸缓冲保护装置，还包括：L形限位件15；所述L形限位件15的竖直段与地面连接；所述L形限位件15的水平段朝向所述缓冲组件设置，用于对所述缓冲组件进行竖直方向的限位。在使用时，可以适当减轻顶帽1的重量，降低部分成本。

具体实施例III：在使用过程中，除了考虑爆炸产生的横向冲击和纵向冲击外，还要考虑连续爆炸的情况。

如果发生连续爆炸，如图5，本发明所述的装置中的T形感应体10连续的向上或者水平平移，使顶柱2始终位于高位，此时，为了保证本发明所述的装置可以连续使用，如图5，可以在球面凹槽上设置若干滚珠4A；在顶柱2位于球面凹槽的中部时，可以在无爆炸时，通过重力和滚珠4A的作用，重新滑落至球面凹槽的最底部；同时，由于弹簧9的存在，使T形感应体10可以很好的复位，保证多次使用。

需要明确的是：图5中的滚珠4A的数量可以根据实际情况设定。

优选的，顶帽1与壳体3通过螺栓14连接；如果发生损坏，可以快速的更换顶帽1。

具体实施例IV：一种如上所述的爆炸缓冲方法可以应用在市政管线系统保护方向；在应用到市政管线系统的保护方向时，顶帽1可以通过螺栓与连接件11连接；连接件11与水管箍12连接，水管箍12设在水管13外部，保证连接可靠；能够在发生爆炸时，对冲击波进行缓冲，最大限度的保护市政管线系统的安全，保证输水畅通。

具体实施例V：

如图6，为了保证生产的可靠性，将具体实施例IV中的顶帽1与连接件11制成连接体1-1；连接体1-1一方面具有顶帽的作用，另一方面具有连接水管箍12的作用；优选的，连接体1-1与水管箍12焊接或通过螺栓连接；其他技术方案不变。

具体实施例VI：

在具体实施例I～V中，由于壳体3与支撑体8之间通过重力压接；所以，在遇到爆炸冲击时，可能会出现壳体3脱出的情况；鉴于此，在壳体3与T形感应体10的水平段之间通过钢丝绳或锁链或其他软连接进行勾连，防止壳体3脱出。

上述的设置在壳体3与T形感应体10的水平段之间的勾连物，除了采用钢丝绳或锁链或其他软连接以外，还可以采用其他技术手段，本文不做限定，只要能保证防止壳体3脱出即可。

需要明确的是：本文其他未详尽技术均为现有技术。

以上所述仅为发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种爆炸缓冲保护装置，其特征在于，包括：

底座组件；

托盘组件，设置在所述底座组件上方；

抬升组件，设置在所述托盘组件上，与所述底座组件接触，用于将爆炸产生的横波和/或纵波转化为所述抬升组件的竖直向运动；

缓冲组件，设置在所述抬升组件上，用于吸收所述抬升组件竖直向运动产生的能量；

所述抬升组件，包括：

平移抬升体，设置在所述托盘组件上，用于感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；

顶柱，设置在所述平移抬升体上，用于在所述平移抬升体水平方向移动或竖直方向运动时均作竖直运动，并与所述缓冲组件进行撞击吸能；

所述平移抬升体朝向所述顶柱的一侧设置有球面凹槽；

所述顶柱朝向所述平移抬升体的一侧设置有球形凸起；

所述球面凹槽的直径大于所述球形凸起的直径；

所述底座组件，包括：

T形感应体；

弹簧，设置在所述T形感应体上，用于使所述T形感应体复位；

所述T形感应体的水平段与地面可拆卸的连接；

所述T形感应体的竖直段与所述托盘组件通过第一导向结构连接，用于对受到纵向冲击的所述T形感应体的运动进行导向；

所述托盘组件，包括：

支撑体，设置在所述底座组件的顶部；

壳体，设置在所述支撑体上；

平滑机构，设置在所述壳体与所述支撑体之间，用于在受到横波冲击时发生横向移动；

所述抬升组件设置在所述壳体内，并且与所述底座组件连接，用于接收从所述底座组件传递而来的纵向冲击；

所述壳体与所述底座组件之间通过软连接进行勾连。

2.根据权利要求1所述的一种爆炸缓冲保护装置，其特征在于，所述平滑机构，包括：

第一橡胶板，设置在所述支撑体上；

钢板，设置在所述第一橡胶板上；

第二橡胶板，设置在所述钢板上；

所述第二橡胶板与所述壳体的端面压接。

3.根据权利要求1所述的一种爆炸缓冲保护装置，其特征在于：

所述壳体上设置限制所述抬升组件运动方向的第二导向结构。

4.根据权利要求1所述的一种爆炸缓冲保护装置，其特征在于，所述缓冲组件，包括：

顶帽，设置在所述托盘组件上方，用于对纵向运动的抬升组件进行缓冲。

5.根据权利要求1所述的一种爆炸缓冲保护装置，其特征在于，还包括：

L形限位件；

所述L形限位件的竖直段与地面连接；所述L形限位件的水平段朝向所述缓冲组件设置，用于对所述缓冲组件进行竖直方向的限位。

6.一种如权利要求1所述爆炸缓冲保护装置的爆炸缓冲方法，其特征在于，包括：

通过平移抬升体感知所述底座组件传递的横向冲击和/或纵向冲击；

将所述平移抬升体水平方向移动或竖直方向运动转化为所述顶柱的竖直运动；

通过所述缓冲组件与所述顶柱进行配合，进行碰撞吸能。

7.一种如权利要求6所述的爆炸缓冲方法在市政管线系统保护方向的应用。