CN114832262B - 气推式抑爆器及抑爆系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气推式抑爆器及抑爆系统，涉及工业可燃气体、粉尘爆炸控制技术领域，该气推式抑爆器包括壳体、设置于壳体内的活塞以及设置于壳体的旋喷组件；壳体具有容纳腔；活塞将容纳腔分隔为上腔室和下腔室，并与容纳腔的侧壁滑动连接；上腔室内设有气体发生器；下腔室内设有抑爆介质，下腔室远离活塞的一端设有开口；旋喷组件处于开口处，并与开口之间设有密封开口的封口膜片。该抑爆系统包括气推式抑爆器。通过该气推式抑爆器，解决了产气药剂产生的明火气体进入到外部空间的技术问题，提高了抑爆器本身的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及工业可燃气体、粉尘爆炸控制技术领域，尤其是涉及一种气推式抑爆器及抑爆系统。
背景技术
抑爆器作为一种即时性的灭火抑爆装置，被广泛应用于各种领域，如粮食饲料加工、金属部件抛光、煤炭开采瓦斯抽放、化工和纺织加工等。在探测到火源或爆炸火焰信号时，抑爆器被触发，瞬间喷射抑爆介质，以与周围受限空间共同构成抑爆带，阻断爆炸火焰传播。
目前，大多数抑爆器采用产气药剂作为喷射动力源，如专利号为CN201310206494.4的中国专利公开了一种定向爆喷阻燃抑爆器，其弹筒内设有灭火剂包壳和炸药包壳，触发机构引爆炸药后破坏灭火剂包壳，使灭火剂喷射出去，以完成灭火和抑爆任务，但在喷射的瞬间，爆炸明火也将会随之喷射到外界；专利号为CN201420440097.3的中国专利公开了一种管道式抑爆器及其翻转架，其通过电信号触发低温气体发生器的化学产气药剂产生化学反应，以瞬间生成高压气体，使压力冲破封口膜片，从而将ABC超细干粉从喷嘴喷出，形成抑爆屏障，以降低温度，消除火焰，该设计同样存在产气药剂产生的明火气体进入外界空间的情况，大大降低了使用安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气推式抑爆器及抑爆系统，以缓解相关技术中产气药剂产生的明火气体进入到外部空间的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术手段为：
第一方面，本发明提供的气推式抑爆器包括：壳体、设置于所述壳体内的活塞以及设置于所述壳体的旋喷组件；
所述壳体具有容纳腔；
所述活塞将所述容纳腔分隔为上腔室和下腔室，并与所述容纳腔的侧壁滑动连接；
所述上腔室内设有气体发生器；
所述下腔室内设有抑爆介质，所述下腔室远离所述活塞的一端设有开口；
所述旋喷组件处于所述开口处，并与所述开口之间设有密封所述开口的封口膜片。
进一步地，所述壳体包括依次连接的第一贮存段、第二贮存段以及过渡段；
其中，所述第二贮存段自所述第一贮存段至所述过渡段，其直径逐渐减小；
所述旋喷组件设置于所述过渡段。
进一步地，所述第一贮存段的侧壁设有注料孔；
所述注料孔配设有密封堵头，所述密封堵头与所述第一贮存段可拆卸连接。
进一步地，所述过渡段远离所述第二贮存段的端部设有上夹持法兰盘以及与所述上夹持法兰盘连接的下夹持法兰盘；
所述封口膜片紧密夹持于所述上夹持法兰盘与所述下夹持法兰盘之间。
进一步地，所述活塞包括半球形壳；
所述半球形壳的内弧面与所述容纳腔的壁面围设形成所述上腔室，外弧面与所述第二贮存段的壁面相适配。
进一步地，所述活塞设有出气孔，所述出气孔连通所述上腔室和所述下腔室。
进一步地，所述下腔室内固设有固定架，所述固定架靠近所述开口；
所述固定架与所述出气孔之间设有输气软管，所述输气软管用于输射气体至开口以冲破所述封口膜片。
进一步地，所述旋喷组件包括滚动轴承、螺旋叶片和半球形喷嘴；
所述螺旋叶片设置于所述滚动轴承的内圈；
所述半球形喷嘴设置于所述螺旋叶片，所述半球形喷嘴的半球形壳上均布有多个喷孔。
进一步地，所述抑爆介质包括水抑制物，所述水抑制物含有防冻剂和增效剂。
与现有技术相比，本发明提供的气推式抑爆器的有益效果为：
在本申请中，活塞将容纳腔分隔为上腔室和下腔室，并与容纳腔的侧壁滑动连接，当上腔室中的气体发生器被触发时，其将瞬间产生大量高能气体，从而推动活塞向靠近开口的方向滑动，活塞将推压下腔室中的抑爆介质，使封口膜片被压破，此时旋喷组件可将抑爆介质喷出，使其与周围受限空间共同构成抑爆带，从而完成灭火和抑爆任务。
由以上可以看出，该气推式抑爆器在使用时，气体发生器产生的高能气体完全被隔离在容纳腔内，不会进入到外部空间，从而提高了抑爆器本身的安全性。
第二方面，本发明提供的抑爆系统包括所述的气推式抑爆器。
本发明提供的一种抑爆系统的有益效果为：
本发明提供的抑爆系统包括气推式抑爆器，由此，该抑爆系统所达到的技术优势及效果同样包括上述气推式抑爆器所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的气推式抑爆器的剖视图；
图2为本发明实施例提供的抑爆系统的电控图。
图标：
100-壳体；110-容纳腔；120-第一贮存段；130-第二贮存段；140-过渡段；111-上腔室；112-下腔室；121-注料孔；
200-活塞；210-出气孔；
300-旋喷组件；310-滚动轴承；320-螺旋叶片；330-半球形喷嘴；331-喷孔；
400-气体发生器；410-触发接口；
500-封口膜片；600-上夹持法兰盘；700-下夹持法兰盘；800-固定架；900-输气软管；1000-密封端盖。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1，本实施例提供的气推式抑爆器包括壳体100、设置于壳体100内的活塞200以及设置于壳体100的旋喷组件300；壳体100具有容纳腔110；活塞200将容纳腔110分隔为上腔室111和下腔室112，并与容纳腔110的侧壁滑动连接；上腔室111内设有气体发生器400；下腔室112内设有抑爆介质，下腔室112远离活塞200的一端设有开口；旋喷组件300处于开口处，并与开口之间设有密封开口的封口膜片500。
参考图1，活塞200将容纳腔110分隔为上腔室111和下腔室112，并与容纳腔110的侧壁滑动连接，当上腔室111中的气体发生器400被触发时，其将瞬间产生大量高能气体，从而推动活塞200向靠近开口的方向滑动，活塞200将推压下腔室112中的抑爆介质，使封口膜片500被压破，此时旋喷组件300可将抑爆介质喷出，使其与周围受限空间共同构成抑爆带，从而完成灭火和抑爆任务。
由以上可以看出，该气推式抑爆器在使用时，气体发生器400产生的高能气体完全被隔离在容纳腔110内，不会进入到外部空间，从而提高了抑爆器本身的安全性。
在本申请的一种实施例中，参考图1，壳体100包括依次连接的第一贮存段120、第二贮存段130以及过渡段140；其中，第二贮存段130自第一贮存段120至过渡段140，其直径逐渐减小，过渡段140的内径与第二贮存段130的最小内径相等；旋喷组件300设置于过渡段140。
继续参考图1，第一贮存段120的上端开口，密封端盖1000盖设于该开口处，并与第一贮存段120螺栓连接，且密封端盖1000与第一贮存段120之间加设有金属垫片密封，其中，开口口径和容纳腔110的体积可根据抑爆介质用量确定；气体发生器400顶部的触发接口410固定于密封端盖1000的中心处，其用于接收外部电信号，气体发生器400的外壳设有大量气孔，其内装有化学药剂，当外部电信号输入触发接口410时，该化学药剂能瞬间剧烈反应，产生大量高能气体，气体可经气孔进入上腔室111，从而对活塞200施加向下的推力。
抑爆介质可选用水抑制物，并同时在其中添加防冻剂和如氢氧化物、盐类等的增效剂，以提高灭火性能。活塞200在气体的推动下向下滑动时，其将推压水抑制物，水抑制物在流经第二贮存段130时，由于第二贮存段130的内径逐渐减小，水抑制物的流速将增大，从而能够以更大的冲击力冲破封口膜片500，然后通过旋喷组件300喷洒到外界。
进一步地，参考图1，第一贮存段120的侧壁设有注料孔121，通过注料孔121可充装抑爆介质，在充填完成后，再用密封堵头密封，该设计使得气推式抑爆器能够重复使用。
进一步地，继续参考图1，过渡段140远离第二贮存段130的端部设有上夹持法兰盘600以及与上夹持法兰盘600连接的下夹持法兰盘700；封口膜片500紧密夹持于上夹持法兰盘600与下夹持法兰盘700之间。
具体的，上夹持法兰盘600、过渡段140、第二贮存段130以及第一贮存段120一体成型构成壳体100，上夹持法兰盘600与下夹持法兰盘700二者螺栓连接，封口膜片500夹紧于二者之间，实现对开口的密封。上夹持法兰盘600与下夹持法兰盘700可作配装接口，与抑爆对象的配套法兰盘相接，实现气推式抑爆器的安装固定。
请继续参考图1，活塞200包括半球形壳；半球形壳的内弧面与容纳腔110的壁面围设形成上腔室111，外弧面与第二贮存段130的壁面相适配。
具体的，半球形壳的外径尺寸与第一贮存段120的内径一致，半球形壳上端部的侧面套设有密封圈，密封圈抵接于第一贮存段120的侧壁与半球形壳之间，从而实现了密封，避免了高能气体从二者之间溢出而造成浪费，保证了高能气体对半球形壳具有足够的推力。另外，将半球形壳的内弧面包围气体发生器400设置，使得产生的高能气体能够汇聚在一起，然后共同作用于半球形壳，使推力更加集中，从而能够更有效地推动半球形壳向下滑动。
进一步地，参考图1，活塞200设有出气孔210，出气孔210连通上腔室111和下腔室112。具体的，气体发生器400被触发后，其产生的部分高能气体将经出气孔210进入下腔室112中的水抑制物中，从而产生大量活化气泡，提高了水抑制物的活性。
进一步地，继续参考图1，下腔室112内固设有固定架800，固定架800靠近开口；固定架800与出气孔210之间设有输气软管900，输气软管900用于输射气体至开口以冲破封口膜片500。
具体的，气推式抑爆器启动时，输气软管900将上腔室111中的部分高能气体输入到下腔室112内靠近开口的位置，形成冲击气流，该冲击气流辅助水抑制物冲击封口膜片500，使开口打开，水抑制物进入旋喷组件300；另外，该部分高能气体输入到水抑制物中，将产生大量活化气泡，同时依赖于高能气体的高温高压特性，还将产生雾滴，旋喷组件300将该水抑制物喷洒到外界时，将达到雾化效果，从而提高抑爆范围。
在这里，输气软管900可采用耐高压橡胶钢丝软管，其上端口与出气孔210通过标准管螺纹连接，下端口与固定架800同样通过标准管螺纹连接。
进一步地，参考图1，旋喷组件300包括滚动轴承310、螺旋叶片320和半球形喷嘴330；螺旋叶片320设置于滚动轴承310的内圈；半球形喷嘴330设置于螺旋叶片320，半球形喷嘴330的半球形壳上均布有多个喷孔331。
具体的，上夹持法兰盘600与下夹持法兰盘700之间围设形成有固定空间，其中，滚动轴承310、固定架800底端的环形底座均设置于固定空间，且二者还与上夹持法兰盘600、下夹持法兰盘700抵接，封口膜片500抵接于滚动轴承310和环形底座之间。如此，即实现了对封口膜片500、固定架800以及旋喷组件300的固定。
水抑制物冲破封口膜片500后，形成的急流将冲击螺旋叶片320，在滚动轴承310的支承转动作用下，螺旋叶片320将发生转动并同步带动半球形喷嘴330转动，如此急流将由喷孔331喷出，且依赖于喷孔331的分布，急流将形成180度喷射面，从而进一步增大了抑爆范围。
参考图2，气推式抑爆器在使用时，可由多个抑爆器构成抑爆器群组，该抑爆器群组与控制单元电连接，控制单元还与信号处理单元电连接，信号处理单元与爆炸探测器电连接。具体的，爆炸探测器可探测火星信号，并将探测信息传递至信号处理单元，信号处理单元确认有火星时，将该信息传递至控制单元，控制单元进而控制抑爆器群组触发，喷射抑爆介质。在这里，抑爆器群组、控制单元、信号处理单元、爆炸探测器可形成一个系统，该系统可设置多组，并分别应用于不同空间，同时所有系统的控制单元均电连接或信号连接至控制中心，由控制中心统一控制。
另外，可根据使用环境、被保护体的几何尺寸和形状来选择布置抑爆器位置和数量，并通过上夹持法兰盘600和下夹持法兰盘700将抑爆器安装在设定地点的固定支持物、容器或管道上的法兰接口上。在临近区域内可布置多个抑爆器，使保护空间内有足够的水抑制物喷出，以确保整个抑爆系统的可靠性。
可根据使用环境来选择爆炸探测器，例如选取紫外/红外辐射传感器、压电传感器、温度传感器等单一或者组合传感器，以要求反应时间尽可能短，至少在ms级及以下，以保证灭火的即时性。
本实施例还提供一种抑爆系统，包括气推式抑爆器，由此，该抑爆系统所达到的技术优势及效果同样包括上述气推式抑爆器所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种气推式抑爆器，其特征在于，包括：壳体(100)、设置于所述壳体(100)内的活塞(200)以及设置于所述壳体(100)的旋喷组件(300)；
所述壳体(100)具有容纳腔(110)；所述活塞(200)将所述容纳腔(110)分隔为上腔室(111)和下腔室(112)，并与所述容纳腔(110)的侧壁滑动连接；
所述上腔室(111)内设有气体发生器(400)；
所述下腔室(112)内设有抑爆介质，所述下腔室(112)远离所述活塞(200)的一端设有开口；所述抑爆介质包括水抑制物，所述水抑制物含有防冻剂和增效剂；
所述旋喷组件(300)处于所述开口处，并与所述开口之间设有密封所述开口的封口膜片(500)；
所述活塞(200)设有出气孔(210)，所述出气孔(210)连通所述上腔室(111)和所述下腔室(112)；所述下腔室(112)内固设有固定架(800)，所述固定架(800)靠近所述开口；所述固定架(800)与所述出气孔(210)之间设有输气软管(900)，所述输气软管(900)用于输射气体至所述开口以冲破所述封口膜片(500)；所述输气软管(900)的上端口与所述出气孔(210)螺纹连接，所述输气软管(900)的下端口与所述固定架(800)螺纹连接；
所述壳体(100)包括依次连接的第一贮存段(120)、第二贮存段(130)以及过渡段(140)；
其中，所述第二贮存段(130)自所述第一贮存段(120)至所述过渡段(140)，其直径逐渐减小；
所述旋喷组件(300)设置于所述过渡段(140)。
2.根据权利要求1所述的气推式抑爆器，其特征在于，所述第一贮存段(120)的侧壁设有注料孔(121)；
所述注料孔(121)配设有密封堵头，所述密封堵头与所述第一贮存段(120)可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的气推式抑爆器，其特征在于，所述过渡段(140)远离所述第二贮存段(130)的端部设有上夹持法兰盘(600)以及与所述上夹持法兰盘(600)连接的下夹持法兰盘(700)；
所述封口膜片(500)紧密夹持于所述上夹持法兰盘(600)与所述下夹持法兰盘(700)之间。
4.根据权利要求1所述的气推式抑爆器，其特征在于，所述活塞(200)包括半球形壳；
所述半球形壳的内弧面与所述容纳腔(110)的壁面围设形成所述上腔室(111)，外弧面与所述第二贮存段(130)的壁面相适配。
5.根据权利要求1所述的气推式抑爆器，其特征在于，所述旋喷组件(300)包括滚动轴承(310)、螺旋叶片(320)和半球形喷嘴(330)；
所述螺旋叶片(320)设置于所述滚动轴承(310)的内圈；所述半球形喷嘴(330)设置于所述螺旋叶片(320)，所述半球形喷嘴(330)的半球形壳上均布有多个喷孔(331)。
6.一种抑爆系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的气推式抑爆器。
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