CN114575719A - 一种泄爆口面积可调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种泄爆口面积可调节装置，包括主动机构、上镂空面板和若干移动面板，上镂空面板上具有镂空区域，若干移动面板环绕镂空区域设置，且移动面板之间相互拼接并对应镂空区域位置处形成泄爆开口，上镂空面板上则设有带动移动面板运动从而调节泄爆开口面积的从动机构，从动机构由主动机构带动。本发明结构设计合理，实现了泄爆口面积的大小的可连续变动调节，能够根据实际的实验需求调整泄爆口面积的大小，且结构简单，操作方便，可有效解决目前泄爆面积对受限空间中可燃物质燃爆特性的影响的实验中泄爆口面积难以连续改变的难题。

Description

一种泄爆口面积可调节装置
技术领域
本发明涉及爆炸实验测试技术领域，尤其涉及一种泄爆口面积可调节装置。
背景技术
随着当今工业生产中，可燃液体、易燃易爆气体在使用、运输过程中随处可见，而可燃液体、易燃易爆气体由于其自身的特性，容易发生泄漏，形成可燃气云、可燃蒸汽云与可燃液体喷雾，极易产生火灾爆炸，造成重大的财产损失、人员伤亡。因此，在各类受限空间中研究可燃气云、可燃蒸汽云与可燃液体喷雾的燃爆机理有着重要的意义，而在实际安全管理中设置泄爆口是有效抑制受限空间内火灾爆炸的手段，被用于各类受限空间作业安全管理中。
综合考虑经济和安全，为了确保安全，必须有泄爆口；为了经济，泄爆口不能过大。一直以来，泄爆条件对受限空间中可燃物质燃爆特性影响的实验研究中是一个研究热点，通过研究泄爆口不同位置与不同大小在不同可燃物质在受限空间发生爆燃之后的泄压效果，可以确定适应不同工况中最合适泄爆口位置与大小。
例如，CN104502208B公开了一种泄爆门试验及测试装置，采用气密式可伸缩硬质气爆壁能使门扇处于不同的开启角度；泄爆容器能使气爆室内密闭，通过调整混合气体中甲烷的比例，能模拟真实发生的各种环境下的泄爆状态。上述的泄爆门测试装置，提供了将泄爆门设计为不同的开启角度的试验方法。但是在实际实验操作中，需要经常在实验装置中不断变换泄爆口面积用以改变实验工况。仅调整开启角度的泄爆口并不能满足试验需求。并且，泄爆口的开设和更换会对实验装置的结构造成影响，为保持结构不受影响，研究不同泄爆开口对泄爆效果的影响往往需要建设多个试验舱，成本高昂。因此，需要申请一种可变泄爆口面积的装置，为实际实验操作、实验设计提供支持。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种泄爆口面积可调节装置，可根据需求开展不同泄爆口面积对受限空间中可燃物质燃爆特性影响的实验，解决实际实验中改变实验工况困难的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种泄爆口面积可调节装置，包括主动机构、上镂空面板和若干移动面板，所述的上镂空面板上具有镂空区域，若干移动面板环绕镂空区域设置，且移动面板之间相互拼接并对应镂空区域位置处形成泄爆开口，所述的上镂空面板上则设有带动移动面板运动从而调节泄爆开口面积的从动机构，所述的从动机构由主动机构带动。
所述的主动机构包括主动齿轮和主动轴，主动轴带动主动齿轮转动，所述的从动机构包括齿轮组和连杆组；所述的齿轮组包括一类齿轮和二类齿轮，所述的一类齿轮数量与移动面板数量对应，所述的一类齿轮在同一平面上相对于镂空区域环绕分布，除首位两个一类齿轮之间外、相邻两个一类齿轮通过二类齿轮啮合传动，所述的主动齿轮与任意一个二类齿轮啮合传动；所述的连杆组包括连杆、轴台、移动面板连杆轴和齿轮连杆轴，所述的轴台固定在上镂空面板上且轴台数量与一轮齿轮和二类齿轮的数量对应，每个一类齿轮和每个二类齿轮中心均对应传动连接有一轴台，每块移动面板上则固定有移动面板连杆轴，所述的镂空面板上对应每块移动面板的运动轨迹分别开有镂空凹槽，每块移动面板的移动面板连接轴分别对应限位滑动连接在镂空凹槽内，所述的齿轮连杆轴数量与一类齿轮数量对应，每个一类齿轮的轮辐上均固定有齿轮连杆轴，所述的连杆数量与移动面板数量对应，所述连杆一端与一移动面板的移动面板连接轴传动连接、另一端则与该移动面板对应的一类齿轮的齿轮连杆轴传动连接。
优选的，所述的移动面板数量为四，移动面板为矩形，相邻的移动面板的宽边与长边彼此相连，并拼接形成矩形的泄爆开口。
进一步的，对应泄爆开口的矩形形状，所述的镂空凹槽的纵向延伸方向与该镂空凹槽对应的移动面板一边的夹角为45°。
进一步的，所述的镂空凹槽在其纵长延伸方向上的中点与该镂空凹槽对应的相邻两个一类齿轮连接的轴台连线的中点位置对齐。
为了进一步提高该可调节装置的防爆性能，移动面板被夹设在上镂空面板与下镂空面板之间，即一种泄爆口面积可调节装置还包括下镂空面板，所述的上镂空面板固定在下镂空面板上并与下镂空面板在厚度方向上具有间隙，所述的移动面板则设置在上镂空面板与下镂空面板之间间隙内，所述的下镂空面板上对应上镂空面板的镂空区域也镂空具有镂空区域。
为了便于的上镂空面板与下镂空面板的固定安装，所述的上镂空面板与下镂空面板外围均匀分布有螺孔，并通过螺孔将上镂空面板与下镂空面板固定。
进一步的，所述的上镂空面板与移动面板之间、移动面板和下镂空面板之间具有耐高温的滑动密封材料，相邻移动面板的相邻面也附有耐高温的滑动密封材料。
优选的，为了便于移动面板在移动时相互配合连接并且连接紧密形成互相压接稳定的平面，相邻移动面板的相邻面之间相互平行，且移动面板与相邻移动面板的相邻面与镂空面板所在平面之间为倾斜设置。
优选的，所述的泄爆开口的可调节面积范围与镂空区域、移动面板的尺寸关系如下，
S∈[Smost,Sleast]
Smost＝min2(a,l)
Sleast＝min[(a-2b)2,Smost]
式中，S表示为可调节的面积，单位为m2，
Smost表示为可调节的面积最大值，单位为m2，
Sleast表示为可调节的面积最小值，单位为m2，
l表示为镂空区域的边长，单位为m，
a表示为移动面板长边的边长，单位为m，
b表示为移动面板宽边的边长，单位为m。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种泄爆口面积可调节装置，通过齿轮组与多个连杆带动多块每个连杆所对应的移动面板运动，实现泄爆口面积的可连续性变动，从而可以根据需求开展不同泄爆口面积对不同实验舱内不同可燃物质燃爆特性影响实验。装置操作简单，可有效解决目前泄爆面积对受限空间中可燃物质燃爆特性的影响的实验中泄爆口面积难以连续改变的难题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明最优实施例的立体图。
图2是本发明最优实施例的爆炸示意图。
图3是本发明最优实施例的左视图。
图4是本发明最优实施例的上视图。
图5是本发明最优实施例中连杆、一类齿轮、移动面板连接示意图。
图6是本发明最优实施例中移动面板排列示意图。
图7是本发明最优实施例中面积调节到最大时四块移动面板排列示意图。
图8是本发明最优实施例中移动面板覆盖镂空面板时四块移动面板排列示意图。
图9是本发明最优实施例安装在实验舱上时，包括上镂空面板、下镂空面板、相邻移动面板与实验舱在相邻移动面板覆盖镂空孔的断面图。
图中1、一类齿轮 2、二类齿轮 3、轴承 4、轴台 5、螺钉 6、移动面板连杆轴 7、移动面板 8、主动轴 9、主动齿轮 10、镂空区域 11、上镂空面板 12、连杆 13、镂空凹槽 14、轴承座 15、下镂空面板 16、齿轮连杆轴 S、中央矩形开口面积 P1、实验舱舱内压力 P2、实验舱舱外压力
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1至图5所示的一种泄爆口面积可调节装置，包括上镂空面板11、移动面板7和下镂空面板15。移动面板7设置在上镂空面板11与下镂空面板15叠加构成的间隙内。上镂空面板11与下镂空面板15外围设置有均匀分布螺孔，通过螺钉5将两块面板进行固定。
该调节装置还包括齿轮组、连杆组和带动齿轮组、连杆组动作的主动齿轮和主动轴，齿轮组位于上镂空面板11上，并通过连杆12与移动面板7相连。
上镂空面板11与下镂空面板15中央具有等面积的矩形镂空区域10，上镂空面板11具有镂空凹槽13，并焊有轴台4。
移动面板7，每块移动面板7上焊接有移动面板连杆轴6，移动面板连杆轴6与上镂空面板11上的镂空凹槽13滑动连接，且部分裸露在外。
齿轮组由多个齿轮构成，分为一类齿轮1、二类齿轮2。一类齿轮1与二类齿轮2交错排列成线状并互相啮合，一类齿轮1靠近上镂空面板11一侧的轮辐上焊有齿轮连杆轴16，一类齿轮1通过轴台4安装在镂空面板上，主动齿轮9与主轴8固定配合，通过轴承座14安装在上镂空面板11上，与一类齿轮1啮合。
连杆12通过两端的连杆头与移动面板连杆轴6、齿轮连杆轴16进行滑动连接。
镂空凹槽13、移动面板7与连杆12数量相等，每个镂空凹槽13与每个移动面板7、连杆12三者构成一一对应关系。
如图6所示，移动面板7有四块，相邻移动面板7的宽边长边彼此相连，拼接成正矩形结构。镂空区域10优选使用正矩形。
镂空凹槽13的方向为对应移动面板7的移动方向。在本实施例中，如图7和图8所示，该调节装置面积调节到最大时其中一块移动面板7的重心与一块移动面板7覆盖镂空区域10时一块移动面板7的重心所连成的直线为一块移动面板调节的运动轨迹，与一块移动面板夹角为45度；以此类推，每个镂空凹槽13纵长延伸方向与对应移动面板7一边夹角为45度。镂空凹槽13在其纵长延伸方向上的中点与其对应的两个轴台4的中点在纵长延伸方向上相对齐。
进一步的，齿轮组中一类齿轮1可通过传动带动多块移动面板7沿着镂空凹槽13方向进行同步移动，当一类齿轮1通过连杆12带动移动面板连杆轴6沿镂空凹槽13方向运动时，多块移动面板7通过移动可以完全覆盖镂空面板上的镂空区域10，完成图7至图8所示的面积覆盖转变过程。
具体的，一类齿轮1内置轴承3，轴承3与一类齿轮1配合采用基轴制，与轴台4配合采用基孔制。
上镂空面板11与移动面板7之间、移动面板7与下镂空面板15之间具有耐高温的滑动密封材料。相邻移动面板的相邻面也附有耐高温的滑动密封材料，在本实施例中，使用陶瓷纤维作为密封材料，但不限于此种材料。
相邻移动面板7的相邻面之间相互平行，且移动面板7与相邻移动面板7的相邻面与上镂空面板11或者下镂空面板15所在平面之间为倾斜设置。在移动面板7移动并拼接形成泄爆开口的过程中，倾斜设置的相邻面相互接触并挤压配合，在爆炸实验中形成稳定的配合面。
本发明的工作原理及工作过程：
当需要进行泄爆口面积对受限空间内易燃易爆物质爆燃特性影响实验时，将泄爆口面积可调节装置通过螺钉5安装在实验舱的开口处，安装完毕后。使用多功能扳手通过主轴8调节主动齿轮9，也可以采用电机等动力源进行驱动。主轴8转动之后带动与主动齿轮9啮合的一类齿轮1转动，进而带动二类齿轮2转动，实现一类齿轮1的同时同向转动，在一类齿轮1转动时，通过连接齿轮与移动面板7的连杆12，带动四块移动面板7从镂空凹槽13的一端沿镂空凹槽13纵长方向同时移动；随着主动齿轮9的转向变化，一类齿轮1运动的方向也会发生改变，通过连杆12带动的移动面板7的运动方向也会发生改变。
如图6所示，本实施例中移动面板7有四块，相邻移动面板7的宽边长边彼此相连，拼接成矩形结构，且中央可构成一块矩形开口；如图6，7，8所示，通过四块移动面板7的组合运动，可以在一定面积大小范围内控制中央矩形开口面积S，如图7所示的四块矩形面板的排列，可将中央矩形开口面积S调整到最大；假设当需要将中央矩形开口面积S调小时，四块移动面板的排列如图7所示，通过传动不断调小中央矩形开口面积S的过程中，四块移动面板的排列在某时刻会呈现出图6所示状态，假设目前已经将四块移动面板的排列调整到图6所示状态，此时继续将中央矩形开口面积S调小，最终四块移动面板会覆盖镂空区域10，此时四块移动面板的排列如图8所示，且中央矩形开口面积S为最小值零。
在本实施例中，泄爆口面积可调节装置可调节的面积范围与镂空区域、移动面板尺寸有如下关系：
S∈[Smost,Sleast]
Smost＝min2(a,l)
Sleast＝min[(a-2b)2,Smost]
式中，S表示为中央矩形开口面积，单位为m2
Smost表示为可调节的面积最大值，单位为m2
Sleast表示为可调节的面积最小值，单位为m2
l表示为镂空区域10的边长，单位为m。
a表示为移动面板7长边的边长，单位为m。
b表示为移动面板7宽边的边长，单位为m。
在本实施例中，上镂空面板11与移动面板7之间、移动面板7与下镂空面板15之间加装了具有耐火性能的滑动密封材料，采用动密封的密封方式，在安装泄爆口面积可调节装置时将螺钉5拧紧，可使得移动面板7与上镂空面板11、下镂空面板15之间密封。
如图9所示，相邻的移动面板7在拼接处可以构成相互堆叠的关系，四块移动面板堆叠的关系如图2中移动面板7零件所示。在本实施例中，移动面板7与移动面板7相邻面与上镂空面板11所在平面构成倾斜，且相邻移动面板7的相邻面互相平行，相邻移动面板7的相邻面加装有具有耐火性能的滑动密封材料。通过这种结构设计，在实验过程中，当实验舱内发生爆燃、爆轰或爆炸现象时，当因爆炸产生正压时，实验舱内的压力P1大于实验舱外的压力P2，而因爆炸产生负压现象时，实验舱内的压力P1小于实验舱外的压力P2，两种情况均可对实验舱内外形成的压力差，通过压力差形成的冲击力或吸力，可作用到移动面板7上，与相邻的移动面板7在拼接处形成挤压，在相邻移动面板7的拼接处达到密封效果。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：包括主动机构、上镂空面板(11)和若干移动面板(7)，所述的上镂空面板(11)上具有镂空区域(10)，若干移动面板(7)环绕镂空区域(10)设置，且移动面板(7)之间相互拼接并对应镂空区域(10)位置处形成泄爆开口，所述的上镂空面板(11)上则设有带动移动面板(7)运动从而调节泄爆开口面积的从动机构，所述的从动机构由主动机构带动。
2.如权利要求1所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的主动机构包括主动齿轮(9)和主动轴(8)，主动轴(8)带动主动齿轮(9)转动，所述的从动机构包括齿轮组和连杆组；
所述的齿轮组包括一类齿轮(1)和二类齿轮(2)，所述的一类齿轮(1)数量与移动面板(7)数量对应，所述的一类齿轮(1)在同一平面上相对于镂空区域(10)环绕分布，除首位两个一类齿轮(1)之间外、相邻两个一类齿轮(1)通过二类齿轮(2)啮合传动，所述的主动齿轮(9)与任意一个二类齿轮(2)啮合传动；
所述的连杆组包括连杆(12)、轴台(4)、移动面板连杆轴(6)和齿轮连杆轴(16)，所述的轴台(4)固定在上镂空面板(11)上且轴台(4)数量与一轮齿轮和二类齿轮(2)的数量对应，每个一类齿轮(1)和每个二类齿轮(2)中心均对应传动连接有一轴台(4)，每块移动面板(7)上则固定有移动面板连杆轴(6)，所述的镂空面板上对应每块移动面板(7)的运动轨迹分别开有镂空凹槽(13)，每块移动面板(7)的移动面板(7)连接轴分别对应限位滑动连接在镂空凹槽(13)内，所述的齿轮连杆轴(16)数量与一类齿轮(1)数量对应，每个一类齿轮(1)的轮辐上均固定有齿轮连杆轴(16)，所述的连杆(12)数量与移动面板(7)数量对应，所述连杆(12)一端与一移动面板(7)的移动面板(7)连接轴传动连接、另一端则与该移动面板(7)对应的一类齿轮(1)的齿轮连杆轴(16)传动连接。
3.如权利要求2所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的移动面板(7)数量为四，移动面板(7)为矩形，相邻的移动面板(7)的宽边与长边彼此相连，并拼接形成矩形的泄爆开口。
4.如权利要求3所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的镂空凹槽(13)的纵向延伸方向与该镂空凹槽(13)对应的移动面板(7)一边的夹角为45°。
5.如权利要求3所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的镂空凹槽(13)在其纵长延伸方向上的中点与该镂空凹槽(13)对应的相邻两个一类齿轮(1)连接的轴台(4)连线的中点位置对齐。
6.如权利要求1所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：包括下镂空面板(15)，所述的上镂空面板(11)固定在下镂空面板(15)上并与下镂空面板(15)在厚度方向上具有间隙，所述的移动面板(7)则设置在上镂空面板(11)与下镂空面板(15)之间间隙内，所述的下镂空面板(15)上对应上镂空面板(11)的镂空区域(10)也镂空具有镂空区域(10)。
7.如权利要求6所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的上镂空面板(11)与下镂空面板(15)外围均匀分布有螺孔，并通过螺孔将上镂空面板(11)与下镂空面板(15)固定。
8.如权利要求7所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的上镂空面板(11)与移动面板(7)之间、移动面板(7)和下镂空面板(15)之间具有耐高温的滑动密封材料，相邻移动面板(7)的相邻面也附有耐高温的滑动密封材料。
9.如权利要求1所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：相邻移动面板(7)的相邻面之间相互平行，且移动面板(7)与相邻移动面板(7)的相邻面与镂空面板所在平面之间为倾斜设置。
10.如权利要求3所述的一种泄爆口面积可调节装置，其特征在于：所述的泄爆开口的可调节面积范围与镂空区域(10)、移动面板(7)的尺寸关系如下，
S∈[Smost,Sleast]
Smost＝min2(a,l)
Sleast＝min[(a-2b)2,Smost]
式中，S表示为可调节的面积，单位为m2，
Smost表示为可调节的面积最大值，单位为m2，
Sleast表示为可调节的面积最小值，单位为m2，
l表示为镂空区域(10)的边长，单位为m，
a表示为移动面板(7)长边的边长，单位为m，
b表示为移动面板(7)宽边的边长，单位为m。
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