CN113813529A - 具有阻火板的阻火器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阻火器，包括具有入口和出口的阻火器壳体，以及设置在阻火器壳体内的阻火芯。其中，阻火器壳体形成为圆柱体，并通过两侧的连接段分别与入口和出口相连。在阻火器壳体中设有用于阻止火焰直接冲击阻火芯的中心区域的阻火板组件。阻火板组件包括位于阻火芯与入口之间的至少两块阻火板。

Description

具有阻火板的阻火器

技术领域

本发明涉及管道阻火抑爆的领域，具体地涉及一种阻火器。

背景技术

阻火器是一种用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置。阻火器一般安装在输送可燃气体的管道中，用于阻止传播火焰通过。

现有的阻火器通常包括大致圆柱形的阻火器壳体，以及设置在阻火器壳体内的阻火芯。阻火芯包含有大量的细小通道，因而可将从阻火器壳体内通过的火焰分成大量的细小火焰束。这样，基于传热作用和器壁效应，阻火器能够将火焰的温度降到着火点以下，或者使得燃烧反应不能继续进行，从而导致火焰无法传播通过阻火器。

然而，在火灾中常常会发生爆燃或爆轰现象。因此，在管道中传播的火焰经常会包括爆燃或爆轰火焰。现有的阻火器对这种爆燃或爆轰火焰的抑制效果不够。即使增加阻火芯的厚度或者减小阻火芯的微孔尺寸，仍无法全面有效地达到阻止爆轰和爆燃的目的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种改进的阻火器，其能够有效地抑制爆燃或爆轰火焰。

根据本发明，提供了一种阻火器，包括具有入口和出口的阻火器壳体，以及设置在所述阻火器壳体内的阻火芯。其中，所述阻火器壳体形成为圆柱体，并通过两侧的连接段分别与所述入口和出口相连。在所述阻火器壳体中设有用于阻止火焰直接冲击所述阻火芯的中心区域的阻火板组件，其中，所述阻火板组件包括位于所述阻火芯与所述入口之间的至少两块阻火板。

在一个优选的实施例中，所述阻火板组件至少包括沿轴向间隔开的第一阻火板和第二阻火板。所述第一阻火板和第二阻火板沿周向错开地安装在所述阻火器壳体的内壁上，但在所述阻火器壳体的中心截面区域形成交叠。

在一个具体的实施例中，所述第一阻火板和第二阻火板均形成为由优弧段和直线段所限定的部分圆板。其中，所述第一阻火板和第二阻火板的优弧段均安装在所述阻火器壳体的内壁上，而所述第一阻火板和第二阻火板的直线段彼此平行，且相向地延伸超过所述阻火器壳体的纵向中心线。

在一个具体的实施例中，所述第一和第二阻火板与所述阻火器壳体的横截面之间形成一个大于等于0度且小于等于45度的夹角，优选形成一个大于等于0度且小于等于25度的夹角。

在一个具体的实施例中，所述第一阻火板和第二阻火板的靠近所述阻火器壳体的内壁的区域内设置有通孔，所述通孔与所述阻火器壳体的纵向中心线优选地形成一个小于90度的夹角。

在一个具体的实施例中，所述第一阻火板和/或第二阻火板上设置有加强筋。

在一个具体的实施例中，所述加强筋形成为凸条或凸肋。

在一个具体的实施例中，所述阻火器满足下述关系：1.5d≥h1≥d；1.5d≥h2≥d；D≥2d；h1＞0.5D；h2＞0.5D，其中D为所述本体的直径，d为所述连接段的直径，h1和h2分别为第一阻火板和第二阻火板在所述阻火器壳体的横截面方向上的投影长度。

在一个具体的实施例中，所述第一阻火板和第二阻火板之间的间距小于或等于0.5h1或0.5h2，并且最靠近所述阻火芯的那个阻火板与阻火芯的间距小于或等于0.5h1或0.5h2。

在一个优选的实施例中，所述阻火板组件包括一个设置在所述阻火器壳体的轴向中心线上的中心阻火板，以及三个相对于所述轴向中心线呈等边三角形布置的外围阻火板，其中，所述中心阻火板和所述外围阻火板均构造为弧形板。

在一个具体的实施例中，所述中心阻火板和所述外围阻火板均顺应着介质流动方向弯曲，且所述中心阻火板在介质流动方向上处于所述外围阻火板之前。

在一个具体的实施例中，所述中心阻火板和所述外围阻火板均逆着介质流动方向弯曲，且所述中心阻火板在介质流动方向上处于所述外围阻火板之后。

在一个具体的实施例中，所述中心阻火板和所述外围阻火板在所述阻火芯上的投影的外接圆的面积大于所述阻火器的连接段的横截面积，并且所述中心阻火板和所述外围阻火板在所述阻火芯上的投影至少部分重合。

在一个具体的实施例中，所述中心阻火板在所述阻火芯上的投影面积应大于所述连接段的横截面积的0.5倍。

在一个具体的实施例中，在所述阻火器壳体内相对于所述阻火芯对称地布置了两个阻火板组件。

在一个优选的实施例中，在所述阻火板组件与所述入口或所述出口之间设有阻火筒。所述阻火筒的一端与所述入口或所述出口连通而另一端封闭，并且在所述阻火筒的周向壁上设有供介质流通的通道。

附图说明

下面将参照附图并通过示意性的示例性实施例来对本发明进行更加详细的说明。在图中：

图1显示了根据本发明的第一实施例的阻火器的整体结构，其中使用了阻火板组件；

图2是用于图1所示阻火器的具有平直板面的阻火板的平面示意图，显示了阻火板上所开设的通孔的分布；

图3是图2的A-A剖视图；

图4显示了根据本发明的第一实施例的阻火器的第一种变型的整体结构；

图5显示了根据本发明的第一实施例的阻火器的第二种变型的整体结构；

图6示意性显示了图5所示的阻火器中的四个阻火板的排列位置关系；

图7显示了根据本发明的第一实施例的阻火器的第三种变型的整体结构；

图8显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的整体结构，其中使用了阻火筒；

图9显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的第一种变型的整体结构；

图10显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的第二种变型的整体结构；

图11显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的第三种变型的整体结构；

图12显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的第四种变型的整体结构；

图13显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的第五种变型的整体结构；

图14显示了根据本发明的第二实施例的阻火器的第六种变型的整体结构；

图15显示了根据本发明的第三实施例的阻火器的整体结构。

在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件。附图并未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面将结合说明书附图来对本发明作进一步的描述。在下文中，方向性用语如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”和“外”等通常是指参考附图所示的上、下、左、右以及相关部件本身的内、外，用语“轴向”或“纵向”指相关部件的长度方向，用语“径向”指的是与“轴向”或“纵向”垂直的方向。另外，除非另有明确说明，否则用语“爆燃”和“爆轰”通常可以互换使用。

图1显示了根据本发明的第一实施例的阻火器100。如图1所示，根据本发明的第一实施例的阻火器100包括阻火器壳体101，以及设置在阻火器壳体101内的阻火芯200。阻火器壳体101为大致圆柱形，包括本体102，以及分别设置在本体102的两侧的连接段103。这两个连接段103分别具有入口110和出口120，它们均与介质输送管道400相连接(图1仅显示出了入口110与介质输送管道400相连接)。通常来说，本体102和连接段103均构造为大致圆柱形，分别具有直径D和直径d，其中D>d。在实践中，D通常为d的2-4倍，尤其是2倍左右。另外，本体102通常通过过渡段105与连接段103相连接，并且阻火芯200一般设置在阻火器壳体101的轴向中心位置。

阻火芯200可以采用多种结构，例如采用波纹板、金属丝网、烧结金属填料、金属泡沫、金属丸、填充填料等形式。需要注意的是，根据气体介质的不同，对于阻火芯200的单元特征尺寸要求有所不同。同时，阻火芯200本身应包括具有一定支撑能力的结构，以防止阻火芯200在受到爆燃或爆轰的冲击时遭到破坏。阻火芯200的设计是本领域的技术人员所熟知的，在此不再赘述。

本申请的发明人通过大量的试验惊奇地发现，在管道中发生爆燃或爆轰现象时，处于管道中心部位的阻火芯区域受到爆燃或爆轰火焰的冲击最大，在迎爆面上呈现由中心向四周逐步扩大的迹象。基于此创造性的发现，本申请的发明人对传统的阻火器进行了改进，在阻火器内增设了能够避免爆燃或爆轰火焰的冲击阻火芯的中心区域的阻火机构。

根据本发明的第一实施例，在阻火器壳体101的本体102内，在入口110和阻火芯200之间设置了阻火板组件300。阻火板组件300设置成能够避免来自介质输送管道400的爆燃或爆轰火焰直接冲击在阻火芯200的中心区域。具体地说，在图1所示的实施例中，阻火板组件300包括第一阻火板301和第二阻火板306。第一阻火板301和第二阻火板306沿阻火器壳体101的纵向轴线一前一后的布置，彼此间隔开一定的距离。同时，第一阻火板301和第二阻火板306在阻火器壳体101的本体102的周向上径向相对地布置，它们的径向外侧与本体102的内表面相连，而径向内侧在阻火器壳体101的中心部位至少部分地重叠。

通过这种结构，在阻火器壳体101形成了供火焰通过的蜿蜒曲折的流动通道，如图1中的箭头所示。这样，当来自介质输送管道400的爆燃或爆轰火焰从入口110进入阻火器100时，在阻火板组件300中的第一阻火板301和第二阻火板306的阻挡和导向的作用下会改变传播方向(如图1中的箭头所示)，并由此降低传播速度。随后，火焰再经过阻火芯200，使得火焰熄灭，而介质从出口120流出。

由上述可知，根据本发明，通过在阻火器壳体101内在阻火芯200与入口110之间设置阻火板组件300，能够实现对爆燃或爆轰火焰的导流，减少了爆燃或爆轰火焰对阻火芯200的中心区域的冲击，同时降低了爆燃或爆轰火焰的传播速度，从而有效地达到了阻止爆轰或爆燃的目的。同时，这一结构紧凑轻巧，制造方便，并且成本较低。

另一方面，根据本发明的第一实施例的阻火器100，阻火板组件300的第一阻火板301和第二阻火板306彼此间隔开地布置在阻火器壳体101的本体102内，使得介质依旧能较佳地流过阻火器壳体101。因此，相比于传统结构的阻火器，根据本发明的第一实施例的阻火器100在能够有效地阻止爆轰或爆燃的同时还具备较高的介质流通效率。

此外，根据本发明的第一实施例的阻火器100，减少了爆燃或爆轰火焰对阻火芯200的中心区域的冲击，使得爆燃或爆轰火焰更多地冲击在阻火芯200的周边区域。这样，一方面，由于周边区域的面积较大，吸热能力强，从而能有效地实现阻火效果。另一方面，由于周边区域所受到的支撑更强，导致阻火芯200的抗冲击能力得以提高。因此，根据本发明的第一实施例的阻火器100中的阻火芯200的使用寿命和阻火性能也得到显著的提高。

下面以第一阻火板301为例来介绍用于根据本发明的第一实施例的阻火器100中的阻火板的具体结构。图2是第一阻火板301的示意性平面图。如图2所示，第一阻火板301构造为直径与阻火器壳体101的本体102的内径相匹配的平直圆板，但被切除了一部分区域。即，第一阻火板301的横截面由优弧段304和直线段303围成。这样，第一阻火板301的面积大于本体102的横截面面积的一半，但小于本体102的横截面面积。

另外，阻火板需要承受来自爆轰压力的冲击。通常情况下，阻火板应当确保在20倍的阻火器设计压力冲击下形变量小于5％，且无结构破坏。因此，阻火板的壁厚应根据不同阻火介质和压力进行设定。在本实施例中，第一阻火板301的壁厚应大于或等于5mm。在必要时，还可以在第一阻火板301上适当设置加强筋(未示出)。加强筋通常为不锈钢或碳钢材质，可采用焊接、铆接或一体成型等连接形式设置在阻火板上，从而在阻火板的表面上形成凸条或凸肋的形状。加强筋的耐压范围也应当不小于阻火器设计压力的20倍。

为了在进一步便于介质流通的同时又能够有效阻爆轰和阻爆燃，提高阻火器的流通效率，如图2所示，在第一阻火板301的远离直线段303的区域(即靠近阻火器壳体101的本体102的内壁的区域，也即图2中的上半部区域)内开设有多个间隔开的通孔302。在一个优选的实施例中，如图3所示，各个通孔302的中心线与第一阻火板301的厚度方向所形成的夹角α小于或等于90°。也就是说，通孔302可以形成为开设在第一阻火板301的平直板面上的斜孔，从而将火焰朝向远离阻火芯的中心部位引导。

尽管没有进行详细的说明，然而可以理解，第二阻火板306具有与第一阻火板301相同的结构，仅安装方位相反。

结合图1所示，为了在保证阻爆轰有效的前提下满足流降尽量小的条件，第一阻火板组件300的尺寸需满足以下要求：

1.5d≥h1≥d；1.5d≥h2≥d；D≥2d；h1＞0.5D；h2＞0.5D；

其中：d为连接段103的直径，D为本体102的直径，而h1和h2分别为第一阻火板301和第二阻火板306在阻火器壳体101的横截面方向上的投影长度。由于在本实施例中第一阻火板301和第二阻火板306均为平直面板，因此这里h1为第一阻火板301的长度，即第一阻火板301的直线段303到第一阻火板301的周边上任一点的最远距离。h2的定义类似。

第一阻火板301和第二阻火板306之间的间距可以根据本体102的实际尺寸大小进行选择。通常情况下，第一阻火板301和第二阻火板306之间的间距应小于或等于0.5h1或0.5h2。同时，最靠近阻火芯200的那个阻火板、即第二阻火板306与阻火芯200的间距同样应小于或等于0.5h1或0.5h2。

下面结合图1至图3来介绍根据本实施例的阻火器100的工作过程。在正常工况下，来自介质输送管道400内的气体从入口110进入阻火器100，沿着图1中的箭头方向经连接段103和阻火板组件300而穿过阻火芯200，之后经出口120进入到出口侧的介质输送管道(未示出)中。

在阻火工况下，来自介质输送管道400内的爆轰火焰从入口110经连接段103进入到阻火器100的阻火器壳体101中。在阻火器壳体101中，爆轰火焰的中心部分会在阻火板组件300的沿周向交替布置的第一阻火板301和第二阻火板306作用下沿着图1中的箭头方向进入阻火芯200，而不会对阻火芯200的中心区域造成直接的冲击。与此同时，爆轰火焰的外围部分会直接穿过第一阻火板301和第二阻火板306上的靠近阻火器壳体101的内壁布置的通孔302而进入阻火芯200，从而也不会对阻火芯200的中心区域造成直接的冲击。此外，由于爆轰火焰的中心部分沿着蜿蜒的路径前进，在第一阻火板301和第二阻火板306的平直板面的阻挡下，爆轰火焰的中心部分的传播速度显著地降低。同时，经过通孔302的爆轰火焰的外围部分的火焰速度同样在一定程度上得到了削减。在此基础上，再通过阻火芯200的作用，爆轰火焰的威力得到进一步的削减，直至熄灭。

一般来说，根据易燃气体和蒸汽爆炸级别，阻火器可以分为：

a)适用于ⅡA1级气体(代表气体为甲烷)的阻火器；

b)适用于ⅡA级气体(代表气体为丙烷)的阻火器；

c)适用于ⅡB1级气体(代表气体为乙烯)的阻火器；

d)适用于ⅡB2级气体(代表气体为乙烯)的阻火器；

e)适用于ⅡB3级气体(代表气体为乙烯)的阻火器；

f)适用于ⅡB级气体(代表气体为氢)的阻火器；

g)适用于ⅡC级气体(代表气体为氢)的阻火器。

以下将通过具体的示例并按照阻爆等级来对本发明的技术方案进行详细地说明。

在现有技术中，乙烯空气的测试压力通常为1.1bar，爆轰冲击瞬间压力达70bar以上，平均压力达13-16bar左右。测试管道规格不同，压力也会有所不同，对于DN100管道，其爆轰冲击瞬间压力达72bar以上，平均压力达13.4bar。

根据本发明的第一实施例所提出的结构，提供了一种用于乙烯在空气中传播的阻火器F1。具体来说，该阻火器F1适用于DN100管道，整个阻火器的长度为500mm。阻火芯200为用于阻乙烯的阻火芯，采用波纹板阻火盘加支撑件，总厚度为50mm。阻火器的连接段103的直径为100mm，本体102的直径为220mm，阻火器壳体101的壁厚为6mm。阻火板301和306的长度h1＝h2＝120mm，两个阻火板的间距为50mm，阻火芯200200与最接近的第二阻火板301的间距为50mm。根据大量试验证实，该阻火器F1可承受高于常压的乙烯空气爆轰冲击，并成功阻火。乙烯空气的测试压力高达1.5bar，爆轰冲击瞬间压力达121bar以上，平均压力达20.2bar，承受的爆轰冲击压力提高了72％以上，平均压力提高了51％，且成功实现了阻火。

同样，根据本发明的第一实施例所提出的结构，提供了一种用于氢气在空气中传播的阻火器F2。阻火器F2与阻火器F1的区别仅在于，阻火芯200替换为用于阻氢气的阻火芯。在现有技术中，氢气空气的压力通常为1.1bar，爆轰冲击瞬间压力达65.4bar，平均压力达8.2bar。根据大量试验证实，该阻火器F2可承受高于常压的氢气空气爆轰冲击，并成功阻火。氢气空气的压力高达1.5bar，爆轰冲击瞬间压力达95.6bar以上，平均压力达12.4bar，承压能力提高51％。

另外，根据本发明的第一实施例所提出的结构，提供了一种用于丙烷在空气中传播的阻火器F3。阻火器F3与阻火器F1的区别仅在于，阻火芯200替换为用于阻丙烷的阻火芯。在现有技术中，丙烷空气的压力通常为1.1bar，爆轰冲击瞬间压力达87.6bar以上，平均压力达13.1bar。根据大量试验证实，该阻火器F3可承受高于常压的丙烷空气爆轰冲击，并成功阻火。丙烷空气的测试压力高达1.6bar，爆轰冲击瞬间压力达126.4bar以上，平均压力达21.3bar，较现有阻火器承受平均压力提高62％。

除了乙烯、氢气之外，通常可燃气体还包括有：甲烷、丙烯或者混合气体等可燃气体。使用现有阻火器时，承受的爆轰冲击平均压力为11-13bar之间；而采用了根据本实施例中提供的阻火器，承受的爆轰冲击平均压力一般在16-20bar之间，较现有阻火器承压提高40-60％左右。

另外，在现有技术中，进入阻火器中的火焰对阻火芯的冲击力一般为爆轰冲击平均压力的25％左右。而根据本实施例，火焰对阻火芯的冲击力大约为爆轰冲击平均压力的17％-20％，冲击力较现有技术进一步降低了20-35％左右。

由上述具体实施例的阻爆轰过程和试验数据可知，根据本发明的第一实施例所提供的阻火器100，从外部介质输送管道中进入阻火器中的爆轰或爆燃火焰在阻火板组件的作用下无法对阻火芯造成正面冲击。因此，用于本发明的阻火器100中的阻火芯200的结构强度等均可以较现有阻火芯更为灵活，其整体孔隙率也可以更大，从而提高流通性能，更便于清洗。

需要说明的是，基于本发明的第一实施例所提出的基本思想，还可以对上述阻火器100的具体结构进行进一步的修改。例如，阻火板组件可以包括三个或更多个彼此间隔开的阻火板。

此外，除了选择平直板之外，在不影响结构稳定性的前提下，阻火板亦可采用其他形式，如弧面板、曲面波纹板、斜板等。在一个优选的实施例中，阻火板为斜板。在这种情况下，阻火板的设置方向与阻火器壳体的横截面方向之间形成的夹角α’应满足下述关系：0°≤α’≤45°，优选0°≤α’≤25°。

图4显示了根据本发明的第一实施例的第一种变型的阻火器100A。为简单、清楚起见，在图4中，与图1到3中相同的结构或部件均采用相同的附图标记来表示，且在此不再重复描述。此外，针对阻火器100所描述的技术效果，均适用于阻火器100A，在此也不再重复描述。

如图4所示，阻火器100A与阻火器100的区别在于，除了设置在阻火器壳体101的入口110与阻火芯200的一个阻火板组件300以外，在阻火器壳体101的出口120与阻火芯200之间同样设置了一个阻火板组件300。两个阻火板组件300的结构相同，并相对于阻火芯200对称地设置。

通过在阻火器壳体101内在阻火芯200两侧对称地设置两个阻火板组件300，可以实现以下技术效果。一方面，无论爆轰或爆燃火焰从阻火器100的哪一个方向(即从入口110或从出口120)袭来，都能够有效地阻止爆轰或爆燃火焰冲击阻火芯200的中心部位。另一方面，以爆轰或爆燃火焰从阻火器100的入口100袭来为例，在如结合图1所述地削减了爆轰或爆燃火焰的威力之后，离开阻火芯200的剩余火焰会通过设置在阻火器壳体101的出口120与阻火芯200之间的那个阻火板组件300而进一步得到削减，并且很可能被熄灭。

图5显示了根据本发明的第一实施例的第二种变型的阻火器100B。为简单、清楚起见，在图中，与图1到3中相同的结构或部件均采用相同的附图标记来表示，且在此不再重复描述。此外，针对阻火器100所描述的技术效果，均适用于阻火器100B，在此也不再重复描述。

如图5和6所示，阻火器100B与阻火器100的区别在于，阻火板组件310构造成由若干个弧形板组成。具体地说，在阻火器100B中，阻火板组件310包括四个阻火板310A-310D，它们安装在与阻火芯200固定连接的支架315(示意性示出)上。其中一个阻火板310A设置在阻火器壳体101的轴向中心线上，并处于更靠近入口110的位置。因此，阻火板310A也称为中心阻火板。另外三个阻火板310B-310D相对于所述轴向中心线成等边三角形设置，并处于更靠近阻火芯200的位置。因此，阻火板310B-310D也称为外围阻火板。这样，四个阻火板310A-310D在所述阻火器100内形成一个类似三角椎体的结构。如图5所示，所有四个阻火板310A-310D的弧形均顺应地介质流动方向(即图中的箭头方向)而弯曲。

另外，如图5所示，在阻火芯200的两侧分别设置一个阻火板组件310，它们相对于阻火芯200对称地布置。然而可以理解，仅在阻火器壳体101的入口110和阻火芯200之间设置一个阻火板组件310也是可行的。

根据本发明，三个外围阻火板310B-310D在阻火芯200上的投影的外接圆S的面积应当大于阻火器100B的连接段103的横截面积。另外，中心阻火板310A和外围阻火板310B-310D在阻火芯200上的投影应至少部分重合。另外，中心阻火板310A在阻火芯200上的投影面积应大于连接段103的横截面积的0.5倍。

通过这种布置，四个弧形的阻火板的板面能够有效地将阻火芯200的中心区域遮挡住，防止爆轰火焰直接对阻火芯200的中心区域进行冲击。同时，除了被反射的爆轰火焰外，流向阻火芯200的火焰会沿着阻火板301的弧形板面方向流动。

下面来介绍根据本发明的第一实施例的第二种变型的阻火器100B的工作过程。在正常工况下，来自介质输送管道内的气体从入口110进入阻火器100B，沿着图5中的箭头方向经连接段经左侧的阻火板组件310而到达阻火芯200，之后穿过阻火芯200经图5中右侧的阻火板组件310和出口120进入到出口侧的介质输送管道中。

在阻火工况下，来自介质输送管道内的爆轰火焰从入口110进入到阻火器100B。在阻火器壳体101中，爆轰火焰的中心部分会接触到阻火板组件310的中心阻火板310A，沿着中心阻火板310A的弧形板面改变传播方向且降低速度，从而接触到阻火板组件310的三个外围阻火板310B-310D。之后，爆轰火焰的中心部分会沿着三个外围阻火板310B-310D的弧形板面流动，最后以分散的形式到达阻火芯200。通过这种方式，阻火芯200的中心区域受到爆轰火焰的直接冲击显著降低。爆轰火焰的外周部分也会在三个外围阻火板310B-310D的周边部分的引导下，进入到阻火芯200的周边区域。之后，经过阻火芯200的爆轰火焰再经过右侧的阻火板组件310及出口120流出。

根据本发明的第一实施例的第二种变型所提出的结构，提供了一种用于乙烯在空气中传播的阻火器F4。具体来说，该阻火器F4适用于DN200管道，整个阻火器的长度为700mm。在阻火芯200的两侧均设置一个阻火板组件310。每个阻火板组件310中的中心阻火板310A的投影直径为120mm，板面弧度为60°，弧顶距离阻火芯200为150mm。三个外围阻火板310B-310D的投影直径为90mm，板面弧度为90°，弧顶距离阻火芯200为120mm。四个阻火板的投影外接圆直径为220mm。支架315采用截面直径为15mm的高强度螺杆，一端与阻火板焊接连接，另一端与阻火芯螺纹连接。阻火芯200采用波纹板阻火盘加支撑件，总厚度为100mm。更具体地，阻火器壳体的连接段的直径为200mm，本体的直径为430mm。

在现有技术中，乙烯空气的测试压力通常为1.1bar，爆轰冲击瞬间压力达98.3bar，平均压力达16.2bar。而根据该阻火器F4，成功实现了1.65bar的乙烯空气爆轰阻火测试，爆轰冲击瞬间压力达142.7bar，平均压力达24.9bar，较现有技术平均承压提高了53％。

图7显示了根据本发明的第一实施例的第三种变型的阻火器100C。为简单、清楚起见，在图中，与图5中相同的结构或部件均采用相同的附图标记来表示，且在此不再重复描述。此外，针对阻火器100B所描述的技术效果，均适用于阻火器100C，在此也不再重复描述。

如图7所示，阻火器100C与阻火器100B的区别在于，阻火板组件320的弧形阻火板的弯曲方向相反，即，所有四个阻火板的弧形均逆着介质流动方向(即图中的箭头方向)而弯曲。由此，中心阻火板320A设置在沿轴向更靠近阻火芯200的位置，而三个外围阻火板320B和320C(另一个在图7中未示出)设置在沿轴向更远离阻火芯200的位置。需要说明的是，对于图7所示的阻火器100C这一变型来说，介质从出口120进入而从入口110流出。

容易理解，通过这种设置的阻火板组件320，阻火器100C能够实现与阻火器100B基本上相同的技术效果。

根据本发明的第一实施例的第三种变型所提出的结构，提供了一种用于丙烷在空气中传播的阻火器F5。具体来说，该阻火器F5的各项参数与阻火器F4相同，仅阻火芯200替换为用于阻丙烷的阻火芯。

在现有技术中，丙烷空气的测试压力通常为1.1bar，爆轰冲击瞬间压力达92.1bar，平均压力达15.3bar。而根据该阻火器F5，成功实现了1.6bar的丙烷空气爆轰阻火测试，爆轰冲击瞬间压力达131.5bar，平均压力达23.3bar，较现有技术平均承压提高了52％。

图8显示了根据本发明的第二实施例的阻火器500。为简单、清楚起见，在该实施例中，与第一实施例相同的结构或部件均采用相同的附图标记来表示，且在此不再重复描述。

在根据本发明的第二实施例中，阻火器500内采用了阻火筒510来作为能够避免爆燃或爆轰火焰的冲击阻火芯的中心区域的装置。具体地说，在阻火器壳体101的本体102与连接段103之间设置有过渡段105，在该过渡段105内设置了阻火筒510。阻火筒510为一端敞开而一端封闭的空心圆柱体，其封闭端朝向阻火芯200，敞开端与连接段103相连。优选地，阻火筒510的直径选择成与连接段103的直径相等，以利于连接。阻火筒510的周向壁上开设有若干纵向的栅格通道520。在图8所示的实施例中，该栅格通道520构造为纵向狭缝。

在图8所示实施例中，在阻火器500内布置了两个阻火筒510和530，它们相对于阻火芯200对称地设置。然而可以理解，仅设置一个阻火筒510的结构也包含在本发明的范围内。

这样，在正常工况下，来自介质输送管道400的气体沿着如图8所示的箭头方向经入口110和连接段103进入阻火器500，首先进入到阻火筒510中。由于阻火筒510的朝向阻火芯200的一端为封闭端，因此气体会从设置在阻火筒510上的栅格通道520中流出，沿着箭头所示的方向进入阻火器壳体101的内部。然后，气体通过阻火芯200、阻火筒530和出口120，进入另一侧的介质输送管道(未示出)中。

在阻火工况下，爆轰或爆燃火焰从介质输送管道400经入口110和连接段103进入阻火器500。由于阻火筒510的朝向阻火芯200的一端为封闭端，其能够用于承受来自爆轰或爆燃火焰的压力冲击。这样，气流和火焰就将从多条栅格通道520中穿过并进入阻火器壳体101的空腔中。在受到阻火筒510的上述作用后，爆轰或爆燃的横波结构受到破坏，火焰传播速度急剧下降。同时，在火焰进入阻火器壳体101的空腔中时，由于体积瞬间膨胀，火焰的传播速度进一步降低。另外，由于阻火筒510的朝向阻火芯200的一端为封闭端，导致气流和火焰不得不沿径向从栅格通道520中穿过并进入阻火器壳体101的空腔的周边区域中，因此火焰对阻火芯200的中心区域的冲击显著降低。在介质经过阻火芯200后，再经过阻火筒530的进一步衰减，火焰基本上能彻底被熄灭。

特别是，本发明的发明人通过试验惊奇地发现，根据本发明的第二实施例的阻火器500尤其适用于爆轰火焰的情况。试验证明，高速爆轰火焰在经过阻火器500的阻火筒510后，速度可由原来的1800m/s以上迅速衰减到400-500m/s，也就是说，爆轰火焰衰减为爆燃火焰。同时还观测到，压力由原来的12-16bar衰减到2-3bar，其对阻火芯等的冲击大幅降低。此外，容易理解，在根据本发明的第二实施例的阻火器500中，阻火筒510的侧壁上设有若干栅格通道520，使得介质依旧能较佳地流过阻火器500。因此，相比于传统结构的阻火器，根据本发明的第二实施例的阻火器500在能够有效地阻止爆轰或爆燃的同时还具备较高的介质流通效率。

根据本发明的第二实施例所提出的结构，提供了一种用于乙烯在空气中传播的阻火器G1。在阻火器G1中设置了两个阻火筒，各阻火筒中的栅格宽度为5mm，长度为100mm；阻火器壳体101的壁厚为3mm。另外，阻火芯采用的是专用于阻爆燃的波纹板结构的阻火盘。在使用阻火器G1时，阻火筒能够破坏爆轰的横波结构，使爆轰火焰转变为爆燃火焰。之后，该爆燃火焰在经过阻火芯后被进一步降低，甚至熄灭。

根据本发明的第二实施例，分别设置了用于阻爆轰和阻爆燃的阻火筒和阻火芯，从而针对性地进行阻火处理。其中，作为阻爆轰单元的阻火筒能够针对爆轰特性，使爆轰迅速转变为爆燃，而作为阻爆燃单元的阻火芯的整体流通性好于传统的阻爆轰阻火器的阻火单元，压降更小。同时，阻火芯的厚度可以选择成更薄，整体孔隙率更大，从而更易清洗。

图9显示了根据本发明的第二实施例的第一种变型的阻火器500A。该阻火器500A与阻火器500的不同之处仅在于阻火筒。因此，为简单、清楚起见，图9仅清楚显示了阻火筒的结构，而阻火器500A的其它部件未清楚示出。容易理解，针对阻火器500所描述的技术效果，均适用于阻火器500A，在此也不再重复描述。

如图9所示，根据本发明的第二实施例的第一种变型的阻火器500A的阻火筒510A具有多条宽度不同的栅格通道520A。本发明的发明人通过试验发现，栅格通道520A的宽度不应超过爆轰横波结构S的0.5倍，优选为不超过爆轰横波结构S的0.25倍。当栅格通道520A的宽度满足上述要求时，阻火筒510A能够有效地破坏爆轰横波结构，显著衰减爆轰火焰。

根据本发明的该实施例的变型，多条栅格通道520A的宽度可以设置成彼此相同，也可以设置成彼此不同。同时，为了强化对爆轰横波结构的破坏，栅格通道310除了可以是直通道外，也可以形成为其他形状的通道，例如锯齿状通道、弧形通道等。此外，为了强化阻火筒的结构强度，栅格通道除了如图8和9所示的为连续的以外，也可以设置成多段的非连续形式。例如，在一个未示出的优选变型中，在阻火筒的周向壁上沿轴向的不同位置处间断地设置若干个栅格通道。

图10显示了根据本发明的第二实施例的第二种变型的阻火器500B。该阻火器500B与阻火器500的不同之处仅在于阻火筒。因此，为简单、清楚起见，图10仅清楚显示了阻火筒的结构，而阻火器500B的其它部件未清楚示出。容易理解，针对阻火器500所描述的技术效果，均适用于阻火器500B，在此也不再重复描述。

如图10所示，在本实施例的这一变型中，在阻火器500B的阻火筒510B中不再设置多条栅格通道，而是在阻火筒510B中的壁上开设有多个通孔520B。即，阻火筒510B构造成多孔件。由此，爆轰或爆燃火焰能够经通孔520B进入到阻火器的内腔中。

本发明的发明人通过试验发现，当阻火器500B的阻火筒510B中的通孔520B的总面积选择成大于与阻火器相连的介质输送管道的横截面积的2倍时，能够获得非常有效的阻爆轰的效果。

图11显示了根据本发明的第二实施例的第三种变型的阻火器500C。该阻火器500C与阻火器500B的不同之处仅在于阻火筒。因此，为简单、清楚起见，图11仅清楚显示了阻火筒的结构，而阻火器的其它部件未清楚示出。容易理解，针对阻火器500所描述的技术效果，均适用于阻火器500B，在此也不再重复描述。

如图11所示，在本实施例的这一变型中，阻火器500C的阻火筒510C的周向壁构造成具有若干个网眼520C。即，阻火筒510C构造成网格件。由此，爆轰或爆燃火焰能够经网眼520C进入到阻火器的内腔中。

同样，本发明的发明人通过试验发现，当阻火器500C的阻火筒510C中的网眼520C的总面积选择成大于与阻火器相连的介质输送管道的横截面积的2倍时，能够获得非常有效的阻爆轰的效果。

图12显示了根据本发明的第二实施例的第四种变型的阻火器500D。该阻火器500D与阻火器500B的不同之处仅在于阻火筒。因此，为简单、清楚起见，图12仅清楚显示了阻火筒的结构，而阻火器的其它部件未清楚示出。容易理解，针对阻火器500所描述的技术效果，均适用于阻火器500D，在此也不再重复描述。

如图12所示，在本实施例的这一变型中，阻火器500D的阻火筒510D的周向壁构造成包括沿轴向相邻布置的网眼部分521D和通孔部分522D，其中网眼部分521D包括若干个网眼，而通孔部分522D包括若干个通孔。由此，爆轰或爆燃火焰能够经网眼和通孔进入到阻火器的内腔中。

同样，本发明的发明人通过试验发现，当阻火器500D的阻火筒510D中的网眼和通孔的总面积选择成大于与阻火器相连的介质输送管道的横截面积的2倍时，能够获得非常有效的阻爆轰的效果。

尽管图12中显示的是网眼部分521D布置在通孔部分522D的上游(相对于介质流动方向)，然而可以理解，网眼部分521D也可以布置在通孔部分522D的下游。

图13显示了根据本发明的第二实施例的第五种变型的阻火器500E。该阻火器500E与阻火器500D的不同之处仅在于阻火筒。因此，为简单、清楚起见，图12仅清楚显示了阻火筒的结构，而阻火器的其它部件未清楚示出。容易理解，针对阻火器500所描述的技术效果，均适用于阻火器500E，在此也不再重复描述。

如图13所示，在本实施例的这一变型中，阻火器500E的阻火筒510E的周向壁构造成包括沿径向重叠布置的网眼部分521E和通孔部分522E，其中网眼部分521E包括若干个网眼，而通孔部分522E包括若干个通孔。由此，爆轰或爆燃火焰能够经网眼和通孔进入到阻火器的内腔中。

同样，本发明的发明人通过试验发现，当阻火器500E的阻火筒510E中的网眼和通孔的总面积选择成大于与阻火器相连的介质输送管道的横截面积的2倍时，能够获得非常有效的阻爆轰的效果。

尽管图13中显示的是网眼部分521E布置在通孔部分522E的径向内侧(即，通孔部分522E包覆着网眼部分521E)，然而可以理解，网眼部分521E也可布置在通孔部分522E的径向内外侧(即，网眼部分521E包覆着通孔部分522E)。

图14显示了根据本发明的第二实施例的第六种变型的阻火器500F。该阻火器500F与阻火器500的不同之处仅在于阻火筒。因此，为简单、清楚起见，图12仅清楚显示了阻火筒的结构，而阻火器的其它部件未清楚示出。容易理解，针对阻火器500所描述的技术效果，均适用于阻火器500F，在此也不再重复描述。

如图14所示，在本实施例的这一变型中，阻火器500F的阻火筒510F构造成圆锥体而非圆柱体。具体地说，阻火筒510F的体积在轴向上沿朝向阻火芯(未示出)的方向逐渐增大。

在这种阻火器500F中，由于阻火器壳体在沿着介质的流向上体积逐渐变大，因此气流和火焰会在体积加大的同时从多条栅格通道520F中穿过并进入阻火器的内腔。在受到阻火筒510F的上述作用后，爆轰横波结构受到破坏，由于体积瞬间膨胀，导致火焰传播速度进一步降低。

容易理解，根据本发明的第二实施例的这一种变型，可以构思出多种不同于圆锥体的阻火筒的结构，只要阻火筒的体积沿介质流动方向逐渐增大即可。

基于本发明的第二实施例所提供的创造性概念，即可以对火焰进行分级处理，逐步减弱其威力，本申请还提出了一种新型的阻火器的结构。

图15显示了根据本发明的第三实施例的阻火器800。从图15中可以看到，在根据本发明的第三实施例的阻火器800的阻火器壳体内设有根据本发明的第二实施例的阻火筒510，以及根据本发明的第一实施例的阻火板组件300。

在根据本发明的第三实施例的阻火器800中，阻火筒510用于减缓将来自介质输送管道的爆轰火焰的速度和压力，并使之无法冲击到阻火芯200的中心部位，而是沿着阻火筒510的径向进入到阻火器壳体101的周边区域中。这样，可以有效地使爆轰火焰转变为爆燃火焰。之后，爆燃火焰经过阻火板组件300，进一步降低了火焰的速度，并使火焰更多地冲击阻火芯200的周边部位而非中心部位。然后，火焰经过阻火芯200，被进一步地降低。试验证明，根据本发明的第三实施例的阻火器800能够良好地熄灭爆轰火焰。

因此，根据本发明的第三实施例，首先通过阻火筒来使爆轰火焰进入阻火器壳体的周边区域，并使爆轰火焰转变成爆燃火焰，之后通过阻火板组件来进一步降低爆燃火焰的威力，最后通过阻火芯使爆燃火焰熄灭。这一实施例是第一实施例和第二实施例的组合运用，并创造性地提出了阶梯式地来削减爆轰火焰的威力，从而实现了特别令人满意的阻火效果。同时，容易理解，根据本发明的第三实施例的阻火器也具备良好的介质流通效率。

需要说明的是，尽管没有详细说明，然而本领域的技术人员可以理解，在一些未示出的本发明的第三实施例的变型中，可以使用根据本发明的第一实施例的各种变型的阻火板组件和根据本发明的第一实施例的各种变型的阻火筒的任意组合。这同样能够达到类似于阻火器800的技术效果。

在本实施例中虽然已经参考优选地对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，在不存在结构冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (16)

1.一种阻火器，包括具有入口和出口的阻火器壳体，以及设置在所述阻火器壳体内的阻火芯，其中，所述阻火器壳体形成为圆柱体，并通过两侧的连接段分别与所述入口和出口相连，

其特征在于，在所述阻火器壳体中设有用于阻止火焰直接冲击所述阻火芯的中心区域的阻火板组件，其中，所述阻火板组件包括位于所述阻火芯与所述入口之间的至少两块阻火板。

2.根据权利要求1所述的阻火器，其特征在于，所述阻火板组件包括沿轴向间隔开布置的第一阻火板和第二阻火板，所述第一阻火板和第二阻火板沿周向错开地安装在所述阻火器壳体的内壁上，但在所述阻火器壳体的中心截面区域形成交叠。

3.根据权利要求2所述的阻火器，其特征在于，所述第一阻火板和第二阻火板均形成为由优弧段和直线段所限定的部分圆板，

其中，所述第一阻火板和第二阻火板的优弧段均安装在所述阻火器壳体的内壁上，而所述第一阻火板和第二阻火板的直线段彼此平行，且相向地延伸超过所述阻火器壳体的纵向中心线。

4.根据权利要求3所述的阻火器，其特征在于，所述第一和第二阻火板与所述阻火器壳体的横截面之间形成一个大于等于0度且小于等于45度的夹角，优选形成一个大于等于0度且小于等于25度的夹角。

5.根据权利要求4所述的阻火器，其特征在于，所述第一阻火板和第二阻火板的靠近所述阻火器壳体的内壁的区域内设置有通孔，所述通孔与所述阻火器壳体的纵向中心线形成一个小于90度的夹角。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的阻火器，其特征在于，所述第一阻火板和/或第二阻火板上设置有加强筋。

7.根据权利要求6所述的阻火器，其特征在于，所述加强筋形成为凸条或凸肋。

8.根据权利要求2到7中任一项所述的阻火器，其特征在于，所述阻火器满足下述关系：1.5d≥h1≥d；1.5d≥h2≥d；D≥2d；h1＞0.5D；h2＞0.5D，其中D为所述本体的直径，d为所述连接段的直径，h1和h2分别为第一阻火板和第二阻火板在所述阻火器壳体的横截面方向上的投影长度。

9.根据权利要求2到7中任一项所述的阻火器，其特征在于，所述第一阻火板和第二阻火板之间的间距小于或等于0.5h1或0.5h2，并且最靠近所述阻火芯的那个阻火板与阻火芯的间距小于或等于0.5h1或0.5h2，其中h1和h2分别为第一阻火板和第二阻火板在所述阻火器壳体的横截面方向上的投影长度。

10.根据权利要求1所述的阻火器，其特征在于，所述阻火板组件包括一个设置在所述阻火器壳体的轴向中心线上的中心阻火板，以及三个相对于所述轴向中心线呈等边三角形布置的外围阻火板，其中，所述中心阻火板和所述外围阻火板均构造为弧形板。

11.根据权利要求10所述的阻火器，其特征在于，所述中心阻火板和所述外围阻火板均顺应着介质流动方向弯曲，且所述中心阻火板在介质流动方向上处于所述外围阻火板之前。

12.根据权利要求10所述的阻火器，其特征在于，所述中心阻火板和所述外围阻火板均逆着介质流动方向弯曲，且所述中心阻火板在介质流动方向上处于所述外围阻火板之后。

13.根据权利要求10到12中任一项所述的阻火器，其特征在于，所述中心阻火板和所述外围阻火板在所述阻火芯上的投影的外接圆的面积大于所述阻火器的连接段的横截面积，并且所述中心阻火板和所述外围阻火板在所述阻火芯上的投影至少部分重合。

14.根据权利要求10到13中任一项所述的阻火器，其特征在于，所述中心阻火板在所述阻火芯上的投影面积应大于所述连接段的横截面积的0.5倍。

15.根据权利要求1到14中任一项所述的阻火器，其特征在于，在所述阻火器壳体内相对于所述阻火芯对称地布置了两个阻火板组件。

16.根据权利要求1到15中任一项所述的阻火器，其特征在于，在所述阻火板组件与所述入口或所述出口之间设有阻火筒，所述阻火筒的一端与所述入口或所述出口连通而另一端封闭，并且在所述阻火筒的周向壁上设有供介质流通的通道。

Images