CN116944148A - 一种用于爆炸脉冲装置的活塞和基于爆炸脉冲的清灰装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于爆炸脉冲装置的活塞和基于爆炸脉冲的清灰装置，活塞包括顺次且同轴设置的第一塞柱和第二塞柱，自第二塞柱中远离第一塞柱的一端向内凹陷形成的内腔，以及设置于内腔外侧，且位于第一塞柱和/或第二塞柱中的内爆室；其中，第一塞柱的直径大于第二塞柱的直径；内爆室朝向内腔的开口端所在的一端向外贯通形成有连通至外部的喷嘴；内爆室形成有多个，且多个内爆室沿周向方向环绕内腔设置。本发明通过引入内爆室，采用内外爆破同步结合的方式，在满足活塞整体密封功能的同时，更为有效和方便地实现快速开启活塞的效果，并且，基于该活塞能够更好地实现爆炸脉冲过程的清灰操作。

Description

一种用于爆炸脉冲装置的活塞和基于爆炸脉冲的清灰装置

技术领域

本发明实施例涉及爆炸装置的活塞结构领域，具体涉及一种用于爆炸脉冲装置的活塞和基于爆炸脉冲的清灰装置。

背景技术

在爆炸装置中，一般通过设置活塞对爆破口进行止挡，并通过爆破来冲击活塞从而释放爆破口。例如，专利(WO2010/025574A3)提供了一种用于产生爆炸的装置和方法，由点火装置点燃独立于活塞外的辅助爆炸室的爆炸性气体驱动活塞克服气弹簧的压力而移动。专利(CN112074897A)公开了一种用于产生高振幅的压力波、特别是用于清洁锅炉的设备，该装置以活塞闭合排出开口以进行定向排出并且通过弹簧装置返回到起始位置。当触发点火时，在活塞外燃烧室发生可燃或爆炸性的混合组分的受控燃烧或受控爆炸，并且在那特别是在中间区域上施加压力，这导致活塞抵抗气体弹簧的压力而沿活塞纵向方向的运动，同时该运动使燃烧室与排气漏斗之间的连接快速被打开。

基于上述现有技术可以看出，一般都是通过外部爆破产生的爆破冲击力而将活塞进行推动，从而开放爆破口。但是，这样的活塞开放方式受外部爆破影响大，在需要迅速开放爆破口的需求下，往往对外部爆破要求参数较高。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种用于爆炸脉冲装置的活塞和基于爆炸脉冲的清灰装置，通过引入内爆室，采用内外爆破同步结合的方式，在满足活塞整体密封功能的同时，更为有效和方便地实现快速开启活塞的效果，并且，基于该活塞能够更好地实现爆炸脉冲过程的清灰操作。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种用于爆炸脉冲装置的活塞，包括顺次且同轴设置的第一塞柱和第二塞柱，自所述第二塞柱中远离所述第一塞柱的一端向内凹陷形成的内腔，以及设置于所述内腔外侧，且位于所述第一塞柱和/或所述第二塞柱中的内爆室；其中，

所述第一塞柱的直径大于所述第二塞柱的直径；

所述内爆室朝向所述内腔的开口端所在的一端向外贯通形成有连通至外部的喷嘴；

所述内爆室形成有多个，且多个所述内爆室沿周向方向环绕所述内腔设置。

作为本发明的一种优选方案，所述第一塞柱的外周面上沿周向方向向内凹陷形成有环槽，所述环槽中可嵌合地设置有用于密封和/或防磨损的环圈。

作为本发明的一种优选方案，所述第一塞柱沿轴线方向的两端各自形成有至少两圈所述环槽，且位于靠近端部的所述环槽中的所述环圈用于防磨损，位于靠近中心的所述环槽中的所述环圈用于密封。

作为本发明的一种优选方案，所述第二塞柱中远离所述第一塞柱的一端的端面形成为环形密封曲面，且所述环形密封曲面包括位于中部且形成为密封抵触面的中心环面，以及自所述中心环面的两侧沿径向方向向内弯曲的内曲面。

作为本发明的一种优选方案，所述第二塞柱的外周面上还设置有导向圆环，所述导向圆环用于使得所述第二塞柱沿轴线方向上进行限位移动；

所述第二塞柱的外周面上还设置有耐磨圈。

作为本发明的一种优选方案，所述内爆室由沿所述第一塞柱的轴线方向延伸的第一槽体，以及与所述第一槽体连通，且延伸方向与所述第一塞柱的轴线方向相垂直的第二槽体组成；

多个所述内爆室沿周向方向阵列排布，且多个所述内爆室的阵列中心形成为加强支撑。

作为本发明的一种优选方案，所述内爆室位于所述第一塞柱中，所述喷嘴自所述内爆室沿轴线方向延伸至所述第二塞柱中远离所述第一塞柱的一端。

作为本发明的一种优选方案，所述第一塞柱和所述第二塞柱为分体式连接，且所述第一塞柱与所述第二塞柱之间形成有移动间隙。

作为本发明的一种优选方案，所述第一塞柱与所述第二塞柱相接触的内壁上凹陷形成有至少一个移动槽，所述第二塞柱的外侧壁上凸起形成有与所述移动槽相对应的立柱；

所述移动槽沿所述第一塞柱的轴线方向上的宽度大于所述立柱沿轴线方向上的宽度。

作为本发明的一种优选方案，所述移动槽沿轴线方向上间隔延伸形成为一组，且多组所述移动槽沿周向方向上阵列排布。

在本发明实施例的另一个方面，还提供了一种基于爆炸脉冲的清灰装置，采用根据上述所述的用于爆炸脉冲装置的活塞。

本发明的实施方式具有如下优点：

在触发点火操作前，基于喷嘴的设置，内爆室与爆炸脉冲装置中的爆炸室(位于活塞外部，即活塞处于的环境空间)是处于连通状态，内爆室与爆炸室中均充满可流动、可爆炸的材料；而后点火触发爆炸时，内爆室与爆炸室几乎同步爆炸，活塞整体在受到爆炸室的爆炸冲击的同时，也同步因内爆室爆炸产生的脉冲压力而驱动活塞整体向气弹簧室(即第一塞柱远离第二塞柱的一端所在的一侧)方向移动，从而受到内外双重作用的加成，可以更快速地开启活塞整体与阀座之间的密封。

进一步地，基于活塞的快速开启，爆炸室内更大脉冲压力无阻碍地快速通过泄爆口传输到清灰空间，从而可以对垃圾焚烧装置、燃煤发电锅炉等设备清除传热元件上的灰污或沉积物等进行快速且冲击力更大的有效清灰，提高设备传热元件的传热效率，从而达到节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的活塞的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的活塞的剖视图；

图3为本发明实施例1提供的活塞的侧视图；

图4为本发明实施例2提供的活塞的剖视图；

图5为本发明实施例3提供的活塞的剖视图；

图6为本发明实施例3提供的活塞的侧视图；

图7为本发明实施例4提供的活塞的剖视图。

图中：

100-第一塞柱；200-第二塞柱；

1-活塞顶；2-活塞大裙；3-内爆室；4-第一环槽；5-喷嘴；6-环平盖；7-活塞小裙；8-内曲面；9-中心环面；10-内腔；11-第二环槽；12-加强支撑；13-活动内顶；14-活塞内小裙；15-引爆口；16-第一槽体；17-第二槽体；18-移动槽；19-立柱。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。

以下结合附图对本发明的具体实施例进行进一步的说明。

实施例1

如图1-图3所示，活塞由活塞顶1、活塞大裙2、活塞小裙7以及内爆室3等组成(需要说明的是，这里的具体实施例中，是以组成第一塞柱100和第二塞柱200的各个面进行具体的说明，例如，如图2所示，活塞顶1、活塞大裙2和环平盖6组成第一塞柱100；活塞顶1和活塞小裙7组成第二塞柱)。所述活塞顶1在爆炸脉动清灰装置中处于气弹簧室，受气弹簧室内气体(例如，可以为氮气)压力保持内曲面8与阀座的密封。所述活塞大裙2与活塞顶1连接，活塞大裙2上布置有耐磨铜环和O形橡胶密封圈，耐磨铜环布置在活塞大裙2的第一环槽4中，O型橡胶密封圈布置在活塞大裙2的第二环槽11中。所述内爆室3由活塞大裙2和活塞小裙7组成内外夹套，活塞顶1封闭一端，环平盖6封闭另外一端组成，同时在环平盖6上布置有内外相通的喷嘴5。所述活塞小裙7为一端被活塞顶1封闭的圆管状体，外壁面承受预混燃气的外压力。活塞小裙7的内壁面与内腔10接触。需要说明的是，活塞小裙7的密封端面与泄爆口处阀座在气弹簧压力下处于密封状态，保持爆炸室内预混燃气不从泄爆口泄漏溢出。

如果活塞小裙7长度比较长，为了降低爆炸发生时活塞活动的过大非轴向偏移量，可以在活塞小裙7上设置导向圆环，同时在活塞小裙7上设置槽道，上面布置耐磨圈。

实施例2

如图4所示，活塞由活塞顶1、活塞大裙2、环平盖6、活塞小裙7、活塞内顶13以及加强支撑12等组成。所述活塞顶1在爆炸脉动清灰装置中处于气弹簧室，受气弹簧室内气体压力保持内曲面8与阀座的密封。所述活塞大裙2与活塞顶1连接，活塞大裙2上布置有耐磨铜环和O形橡胶密封圈，耐磨铜环布置在活塞大裙2的第一环槽4中，O型橡胶密封圈布置在活塞大裙2的第二环槽11中。所述内爆室3包括活塞大裙2和活塞小裙7组成内外夹套空间，以及用于活塞小裙7的封闭的一端的端部与活塞顶1平行封闭的平行空间而组成的“凹”型空间(具体的，其截面形成为直角空间)。活塞顶1中间布置加强支撑12。活塞顶1封闭一端，环平盖6封闭夹套的另外一端组成，同时在环平盖6上布置有内外相通的喷嘴5。所述活塞小裙7为一端被活塞顶1封闭的圆管状体，外壁面承受预混燃气的外压力。活塞小裙7的内壁面与内腔10接触。

如果活塞小裙7长度比较长，为了降低爆炸发生时活塞活动的过大非轴向偏移量，可以在活塞小裙7上设置导向圆环，同时在活塞小裙7上设置槽道，上面布置耐磨圈。

实施例3

如图5和图6所示，活塞由活塞顶1、活塞大裙2、环平盖6、活塞小裙7、活塞内小裙14组成。所述活塞内小裙14与活塞顶1连接，与活塞小裙7处于相同轴心线，活塞小裙7与活塞内小裙14为内外套筒结构。所述活塞顶1处于利用爆炸脉动清灰装置气弹簧室气压力中。所述活塞大裙2两端外侧设置第一环槽4，上面配套安装耐磨铜环，两第一环槽4内侧设置2道第二环槽11，上面配套安装O型橡胶密封圈。内爆室3为活塞顶1外连活塞大裙2、环平盖6、活塞小裙7，以及活塞顶1内连活塞内小裙14组成的空间(需要说明的是，活塞内小裙14的密封端面或曲面与阀座保持密封，防止内爆室或爆炸室内预混的可燃气体从阀座泄爆口泄漏。)。为了顺利引爆内爆室3中的预混燃气，在活塞小裙7的外端设置3个方形槽引爆口15，3个方形槽引爆口15沿活塞小裙7圆周壁面均匀布置。活塞与阀座的密封设置在活塞内小裙14的密封环曲面8上。活塞内小裙14的内壁面接触空间为内腔10，爆炸前后与清灰空间连通。经点火电极点燃爆炸活塞小裙7外侧预混燃气产生爆炸，由于活塞小裙7外侧空间与引爆口15以及内爆室3为连通连续空间，所以内爆室3同时发生爆炸，其爆炸产生的高压冲击波克服气弹簧室气压力，推动活塞向活塞顶1方向快速移动，阀座的泄爆口因此被打开，爆炸产生激波被释放到清灰空间，达到清灰目的。

实施例4

如图7所示，在实施例1的基础上，进一步将第一塞柱100和第二塞柱200之间设置为分体式结构，并在此基础上，在第一塞柱100和第二塞柱200的接触面上对应设置配合的移动槽18和立柱19。所述第一塞柱100左侧的活塞顶1在爆炸脉动清灰装置中处于气弹簧室，受气弹簧室内气体压力，立柱19与移动槽18的左侧抵触连接(以图7所示的方位为例)。经点火电极点燃爆炸，活塞小裙7外侧预混燃气产生爆炸，由于活塞小裙7外侧空间与内爆室3为连通连续空间，所以内爆室3同时发生爆炸，其爆炸产生的高压冲击波克服气弹簧室气压力，推动活塞向活塞顶1方向快速移动(即向左侧移动)，此时，由于第一塞柱100和第二塞柱200为分体式结构，且移动槽18的右侧具有一定的空间，因此，会促使第一塞柱100优先移动，由于第一塞柱100相较于整个活塞的重量较小，因此，其瞬时加速度会增大，从而使得第一塞柱100向左侧移动的速度增加；当达到移动槽18右侧与立柱19接触时，则会同步带动第二塞柱200移动，由于其前期加速度较高，因此，这里惯性力会更大，从而能够使得整个活塞的移动速度更快，从而在不增加爆燃参数的前提下，进一步提高整个活塞的移动速度，实现更快地打开阀门的效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，包括顺次且同轴设置的第一塞柱(100)和第二塞柱(200)，自所述第二塞柱(200)中远离所述第一塞柱(100)的一端向内凹陷形成的内腔(10)，以及设置于所述内腔(10)外侧，且位于所述第一塞柱(100)和/或所述第二塞柱(200)中的内爆室(3)；其中，

所述第一塞柱(100)的直径大于所述第二塞柱(200)的直径；

所述内爆室(3)朝向所述内腔(10)的开口端所在的一端向外贯通形成有连通至外部的喷嘴(5)；

所述内爆室(3)形成有多个，且多个所述内爆室(3)沿周向方向环绕所述内腔(10)设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述第一塞柱(100)的外周面上沿周向方向向内凹陷形成有环槽，所述环槽中可嵌合地设置有用于密封和/或防磨损的环圈；

优选地，所述第一塞柱(100)沿轴线方向的两端各自形成有至少两圈所述环槽，且位于靠近端部的第一环槽(4)中的所述环圈用于防磨损，位于靠近中心的第二环槽(11)中的所述环圈用于密封。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述第二塞柱(200)中远离所述第一塞柱(100)的一端的端面形成为环形密封曲面，且所述环形密封曲面包括位于中部且形成为密封抵触面的中心环面(9)，以及自所述中心环面(9)的两侧沿径向方向向内弯曲的内曲面(8)。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述第二塞柱(200)的外周面上还设置有导向圆环，所述导向圆环用于使得所述第二塞柱(200)沿轴线方向上进行限位移动；

所述第二塞柱(200)的外周面上还设置有耐磨圈。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述内爆室(3)由沿所述第一塞柱(100)的轴线方向延伸的第一槽体(16)，以及与所述第一槽体(16)连通，且延伸方向与所述第一塞柱(100)的轴线方向相垂直的第二槽体(17)组成；

多个所述内爆室(3)沿周向方向阵列排布，且多个所述内爆室(3)的阵列中心形成为加强支撑(12)。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述内爆室(3)位于所述第一塞柱(100)中，所述喷嘴(5)自所述内爆室(3)沿轴线方向延伸至所述第二塞柱(200)中远离所述第一塞柱(100)的一端。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述第一塞柱(100)和所述第二塞柱(200)为分体式连接，且所述第一塞柱(100)与所述第二塞柱(200)之间形成有移动间隙。

8.根据权利要求7所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述第一塞柱(100)与所述第二塞柱(200)相接触的内壁上凹陷形成有至少一个移动槽(18)，所述第二塞柱(200)的外侧壁上凸起形成有与所述移动槽(18)相对应的立柱(19)；

所述移动槽(18)沿所述第一塞柱(100)的轴线方向上的宽度大于所述立柱(19)沿轴线方向上的宽度。

9.根据权利要求8所述的一种用于爆炸脉冲装置的活塞，其特征在于，所述移动槽(18)沿轴线方向上间隔延伸形成为一组，且多组所述移动槽(18)沿周向方向上阵列排布。

10.一种基于爆炸脉冲的清灰装置，其特征在于，采用根据权利要求1-9中任意一项所述的用于爆炸脉冲装置的活塞。