CN214129982U - 一种可燃性气体抑爆消音装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可燃性气体抑爆消音装置，包括箱体、叶片、隔片、压紧板；箱体气体入口端与可燃性气体释放装置相连接，气体出口端与外界大气相连通；叶片包括一体式向后突出的锥形侧板，引导气流偏转以充斥整个腔室；叶片表面具有周向均匀间隔开的一系列孔，对气流进行分流；锥形侧板窄端部具有导气管，作为气流的主通路；导气管进气端设置有挡片，用于引导气流向外偏转，同时对进入导气管的气流进行一次膨胀；相邻两层叶片之间形成膨胀室；当气流从导气管进入膨胀室时，气流发生二次膨胀；膨胀室的具体形状和数量依据所述可燃性气体抑爆消音装置的预期用途来选择。本实用新型可以在可燃性气体爆炸后发挥高效的消声和消焰作用。

Description

一种可燃性气体抑爆消音装置

技术领域

本实用新型涉及抑爆、消音技术领域，具体为一种可燃性气体抑爆消音装置。

背景技术

易燃易爆气体是石油、化工等产业在生产、储存、运输、使用过程中常见的介质。其与氧气混合达到一定的浓度范围，遇到点火源或自发着火时会发生燃烧爆炸事故，造成严重的人员伤亡和财产损失，如加氢站氢气爆炸事故，天然气管道爆炸事故等。在易燃易爆气体的安全生产、储存、运输和使用过程中，往往需对释放的易燃易爆气体，如排出的尾气等，进行抑爆处理。同时，可燃性气体安全事故频发说明某些重大的可燃性气体爆炸理论及其抑制技术仍未研究透彻，为从根本上解决这一问题，许多学者开展基于对可燃性气体爆炸及其抑制技术研究的实验；在实验过程中，可燃性实验气体爆炸往往会造成声量较大的噪音和喷射的火焰，对周围环境造成影响。本实用新型即是为解决上述问题而设计的一种方法及装置。

目前市场上多供应组合式的阻抗消声器，即抗性结构和阻性部分合为一体，使用时具有一定的局限性。在不使用吸声材料的情况下，抗性消声器往往成为消除低中频噪声的优选。现有的抗性消声器一般用于小管道排气消声，如汽车、轮船、柴油机等排气消声，其普遍存在消声器结构不牢固、消声管体布置灵活性不足等问题，造成实际消声、消焰效果不理想；另外，现有的抗性消音器存在安装、维护方面不方便，运输困难等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种消声效率高、安装简单、结实耐用和保养方便的可燃性气体抑爆消音装置，其具有高效的抑爆、消声和消焰效果。该装置采用锥形叶片的设计，可满足不同类型和压力的可燃性气体抑爆及爆炸时的声音和火焰抑制要求。本实用新型的另一个目的是提供一种可燃性气体抑爆消音装置，该装置不需要对叶片的设计进行重大修改，仅需要叶片层间隔、叶片上孔的数量等设计的微小变化即可实现消音箱对特定类型和压力的可燃性气体抑爆、消声和消焰的作用。本实用新型的另一个目的是提供一种在不使用吸声材料的情况下产生高效的消声效果的可燃性气体抑爆消音装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种可燃性气体抑爆消音装置，由箱体、叶片、隔片、压紧片组成，箱体由顶板、底板、两个侧板组成；气体入口端与可燃性气体释放装置相连接；气体出口端与外界大气相连通；箱体水平轴线与可燃性气体释放装置的孔同轴。箱体内设置至少一层叶片，所述叶片与箱体在同一水平中心线，用于引导膨胀的气体和声波通过抑爆消音箱体向外部传输；各层叶片由相同类型的部件构成，包括叶片侧板、叶片顶板、导气管、挡片和边板；叶片侧板构成截头方锥形状，截头方锥较窄的端部面向气体入口端，其较宽的端部面向气体出口端；叶片侧板的表面按一定间隔均匀地开设一系列孔；叶片顶板固定在截头方锥的窄端部，将截头方锥和导气管连接在一起，导气管与箱体轴线同心；挡片固定在导气管的进气端；边板固定在截头方锥的宽端部外表面，便于每层叶片与隔片对接。隔片放置在相邻两层叶片边板之间，以使相邻两层叶片与箱体对接，并使相邻两层叶片之间保持一定的距离。压紧片放置在第一层叶片和气体入口端之间，用于将第一层叶片压紧；后面各层叶片之间通过隔片压紧。

进一步的，相邻两层叶片之间的区域形成一个膨胀室，依据所述可燃性气体抑爆消音装置的预期用途选择数量可变的腔室部件和腔室形状。面对特定类型和压力的可燃性气体抑爆、消声和消焰要求，通过调节叶片的数量、间隔、角度、导气管长度、叶片上孔的数量来调整总的抑爆、消音和消焰效率，控制特定频率的噪声，以得到最佳的效果。

进一步的，叶片侧板表面周向均匀分布的一系列孔具有基本一致的尺寸；沿箱体轴线下游方向，锥形叶片侧板上的孔尺寸不断减小，最后一层叶片侧板上可不设置气孔。

进一步的，固定在导气管进气端的挡片中心设置圆形气体通路，该开口直径小于导气管的内径；挡片与箱体轴线同心；沿箱体轴线下游方向，挡片的开口直径不断减小。

进一步的，各层叶片均由相同类型的部件组成，形成一体式结构。可燃性气体抑爆消音装置在每种情况下，根据需要可选地从多个合适的叶片部件中进行组装，以使它对于特定的可燃性气体类型和压力所需的抑爆和静音效果进行优化。具有特殊设计的叶片部件可以以简单且价格合理的方式制造。在组装过程中，可以使用模块化原理通过适当组合一体式叶片和隔片来组装不同的可燃性气体抑爆消音装置。

进一步的，除可燃性气体入口和出口外，所述抑爆消音装置的箱体壁面具有良好的气密性。

进一步的，所述可燃性气体抑爆消音装置的部件材料优选耐高温、强度高、可焊性好的不锈钢。

采用如上技术方案的本实用新型，具有如下有益效果：抑爆及消声效率高，安装简单，结实耐用。可燃性气体抑爆消音装置用来满足不同类型和压力的可燃性气体释放过程中的抑爆要求，并可以在可燃性气体爆炸后发挥高水平的消声和消焰作用。除此之外，本实用新型提供一种在不适用吸声材料的情况下产生高水平消声效果的可燃性气体抑爆消音装置。

附图说明

图1为本实用新型实施例的纵向截面图；

图2为图1所示实施例的第一层叶片立体图以及第一层叶片侧视图，其中，图2(a)为图1所示实施例的第一层叶片立体图，图2(b)为图1所示实施例的第一层叶片侧视图；

图3为本实用新型的挡片主视图；

图4为本实用新型的压紧片立体图；

图5为图1所示实施例位于高压氢气泄漏自燃及激波诱导点火试验装置末端的示意图。

附图中本实用新型各部件名称和编号对应表

编号	名称	编号	名称
				1	顶板	2	底板
3	侧板	4	第一层叶片
				5	第二层叶片	6	第三层叶片
7	第四层叶片	8	第五层叶片
				9	隔片	10	压紧片
11	叶片侧板	12	侧板孔
				13	叶片顶板	14	导气管
15	挡片	16	边板
				17	氢气瓶	18	真空泵
19	高压储罐	20	压力变送器
				21	爆破片	22	光电二极管
23	ICP压力传感器	24	下游管道
				25	数据采集仪	26	高速摄像系统
27	防护箱	28	可燃性气体抑爆消音装置

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一种实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1，本实用新型提供一种可燃性气体抑爆消音装置，包括箱体、叶片、隔片、压紧片。所述箱体由顶板1、底板2、两个侧板3组成；气体入口端与可燃性气体释放装置相连接；气体出口端与外界大气相连通；箱体水平轴线与可燃性气体释放装置的孔同轴。箱体内至少设置一层叶片，所述叶片与箱体在同一水平中心线，用于引导膨胀的气体和声波通过抑爆消音箱体向外部传输；在图1显示的实施例中，箱体内设置五层叶片，分别为第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7和第五层叶片8；所述第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8依次沿箱体轴线同心地定位。隔片9放置在相邻两层叶片之间，以使相邻两层叶片与箱体对接，并使相邻两层叶片之间保持一定的距离。如图1和图4所示，压紧片10放置在第一层叶片4和气体入口端之间，用于将第一层叶片4压紧；后面各层叶片之间通过隔片9压紧。

参考图2，叶片与箱体轴线同心，由叶片侧板11、叶片顶板13、导气管14、挡片15和边板16构成；叶片侧板11构成截头方锥形状，截头方锥较窄的端部面向气体入口端，其较宽的端部面向气体出口端；叶片侧板11的表面按一定间隔均匀地开设一系列孔12；叶片顶板13固定在截头方锥的窄端部，将截头方锥和导气管14连接在一起，导气管14与箱体轴线同心；挡片15固定在导气管14的进气端；边板16固定在截头方锥的宽端部外表面，便于每层叶片与隔片9对接。需要说明的是，附图1显示的叶片数量和每层叶片侧板系列孔的数量仅出于该实施例的具体需要而设计；实际上需设置至少一层叶片和至少一个叶片侧板孔。

相邻两层叶片之间的区域形成一个膨胀室，依据所述可燃性气体抑爆消音装置的预期用途选择数量可变的所述腔室部件和腔室形状。面对特定类型和压力的可燃性气体抑爆、消声和消焰要求，通过调节叶片的数量、间隔、角度、导气管长度、叶片上孔的数量来调整总的抑爆、消音和消焰效率，控制特定频率的噪声，以得到最佳的效果。

参考图1和图2，第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7和第五层叶片8为锥形叶片，第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7表面有按一定间隔均匀分布的一系列孔12，每层叶片的侧板孔12具有基本一致的尺寸；沿箱体轴线下游方向，第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7表面的孔尺寸不断减小，最后一层叶片，即第五层叶片8表面不设置气孔。需要说明的是，本实施例中的叶片侧板孔的数量和尺寸仅出于该实施例的具体需要而设计，实际上需设置至少一个叶片侧板孔。

参考图1和图3，第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8的导气管14的进气端皆固定有挡片15，挡片15中心设置圆形气体通路，其开口直径小于导气管内径；挡片15与箱体轴线同心；沿箱体轴线下游方向，挡片15的开口尺寸不断减小。

参考图1和图2，第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8均由相同类型的部件组成，形成一体式结构。可燃性气体抑爆消音装置在每种情况下，根据需要可选地从多个合适的叶片部件中进行组装，以使它对于特定的可燃性气体类型和压力所需的抑爆和静音效果进行优化。具有特殊设计的叶片部件可以以简单且价格合理的方式制造。在组装过程中，可以使用模块化原理通过适当组合一体式叶片层和隔片来组装不同的可燃性气体抑爆消音装置。

本可燃性气体抑爆消音装置的工作过程如下：

步骤(1)、若可燃性气体释放进入所述可燃性气体抑爆消音装置前未发生爆炸，气体由气体入口端进入初始气体膨胀室；气体继续向前运动，通过第一层叶片4的挡片15和导气管14进入下一个膨胀室，同时部分气体通过叶片侧板11的系列孔12进入下一个膨胀室，形成额外的气体通路。叶片侧板11的锥形外部形状和导气管进气端的挡片15有助于引导气体离开叶片中心通路，使气体充满整个膨胀室，部分气体通过叶片侧板11的系列孔12进入下一个膨胀室。第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8对气体的分流能够增加气体滞留的时间，降低气体的流速；叶片侧板11，挡片15和导气管14的结合表面为膨胀气体的冷却提供了较大的表面积，从而通过将热能从气体转移到第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8组成的叶片层来帮助降低气体的流速；同时，因为挡片15的开口直径小于导气管14的内径，当气体通过挡片15进入导气管14时，气体发生第一次膨胀冷却；当气体继续前进，从导气管14进入膨胀室时，气体发生第二次膨胀冷却。因此，高速前进的可燃性气体通过所述可燃性气体抑爆消音装置后，气体流速和温度将会大幅衰减，从而达到较好的抑爆、消音效果。

步骤(2)、若可燃性气体释放进入所述可燃性气体抑爆消音装置前发生爆炸，爆炸产生的高压气流和声波由气体入口端进入初始膨胀室。叶片侧板11的锥形外部形状和导气管进气端的挡片15将流动的气体和声波由第一层叶片4向外偏转，气体和声波先后通过叶片侧板11的系列孔12进入下一个膨胀室。由于沿箱体轴线下游方向的叶片侧板孔12的尺寸逐渐减小，以及第五层叶片8无气孔，当偏转的气体和声波穿过多层叶片侧板系列孔12后，其通过第五层叶片8的导气管14重新汇聚。由于偏转的气体和声波经过第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8的延迟作用，其与直接通过导气管14传输的气体和声波不同相。当两股气流和声波在第五层叶片8的导气管14相遇时，它们互相碰撞以减弱对方，实现了消除噪音的目的。同时，在此过程中，火焰不断减弱，无法向前传播。最终，爆炸产生的气体和声波通过所述可燃性气体抑爆消音装置后大幅衰减，从而达到较好的消音、消焰效果。

本实用新型有多种实施方式，下面以高压氢气泄漏自燃实验为例，说明一种实施方式：

如图5所示，实验设备为高压氢气泄漏自燃试验装置。将本实用新型通过防护箱27与该装置连接，可燃性实验气体为氢气。实验装置的简要工作过程为：通过氢气瓶17将氢气输送至高压储罐19，充装氢气至一定压力，模拟氢气高压储存；爆破片21与高压储罐19相连，当储罐压力高于爆破片21承受压力时，爆破片破裂，氢气通过下游管道24泄放到防护箱27中；若氢气在下游管道内发生自燃(自发着火)，其往往会在防护箱27内发生氢气爆炸，产生巨大的噪音和强烈的火焰；随后，爆炸产生的气流和声音泄放到如图1所示的本实用新型实施例28中，通过所述实施例向外界传播。下游管道中压力和自燃情况由压力传感器23和光电二极管22测量，防护箱内氢气爆炸火焰结构由高速系统26测量，将数据传送至数据采集仪25中。该装置为高压可燃气体实验装置，可燃气类型为活性较高的氢气，实验压力范围为2-10MPa，因此要求本实施例装置具有高气密性和高强度。结合该实验设备，本实用新型的工作过程如下：

通过氢气瓶17将氢气输送至高压储罐19，当储罐压力高于爆破片21承受压力时，爆破片破裂，氢气泄放到下游管道24中；氢气在下游管道内发生自燃，自燃的火焰和未燃的氢气传播到防护箱27中，在防护箱内发生氢气爆炸；爆炸产生的高压气流和声波进入本实用新型实施例28中，通过本实用新型实施例的气体入口端进入初始膨胀室；叶片侧板11的外部形状(锥形)和导气管进气端的挡片15将流动的气体和声波由第一层叶片4向外偏转，气体和声波先后通过叶片侧板11的系列孔12进入下一个膨胀室。由于沿箱体轴线下游方向的叶片侧板孔12的尺寸逐渐减小，以及第五层叶片8无气孔，当偏转的气体和声波穿过多层叶片侧板系列孔12后，其通过第五层叶片8的导气管14重新汇聚。由于偏转的气体和声波经过第一层叶片4、第二层叶片5、第三层叶片6、第四层叶片7、第五层叶片8的延迟作用，其与直接通过导气管14传输的气体和声波不同相。当两股气流和声波在第五层叶片8的导气管14相遇时，它们互相碰撞以减弱对方，从而实际上消除了噪音。同时，在此过程中，火焰不断减弱，无法向前传播。最终，爆炸产生的气体和声波通过本可燃性气体抑爆消音装置后大幅衰减，从而达到较好的消音、消焰效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本实用新型中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本实用新型所示的这些实施例，而是要符合与本实用新型所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：所述装置包括箱体、叶片、隔片(9)、压紧片(10)；所述箱体由顶板(1)、底板(2)、两个侧板(3)组成；气体入口端与可燃性气体释放装置相连接，气体出口端与外界大气相连通；箱体水平轴线与可燃性气体释放装置的孔同轴；箱体内设置至少一层叶片，所述叶片与箱体在同一水平中心线，用于引导膨胀的气体和声波通过抑爆消音箱体向外部传输；所述隔片(9)放置在相邻两层叶片之间，以使相邻两层叶片与箱体对接，并使相邻两层叶片之间保持一定的距离；所述压紧片(10)放置在第一层叶片(4)和气体入口端之间，用于将第一层叶片(4)压紧；后面各层叶片之间通过隔片(9)分隔、压紧；所述叶片与箱体轴线同心，由叶片侧板、叶片顶板、导气管、挡片和边板构成；叶片侧板构成截头方锥形状，截头方锥较窄的端部面向气体入口端，其较宽的端部面向气体出口端；叶片侧板的表面按一定间隔均匀地开设一系列孔；叶片顶板固定在截头方锥的窄端部，将截头方锥和导气管连接在一起；导气管与箱体轴线同心；挡片固定在导气管的进气端；边板固定在截头方锥的宽端部外表面，便于每层叶片与隔片对接。

2.根据权利要求1所述的一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：相邻两层叶片之间的区域形成一个膨胀室。

3.根据权利要求1所述的一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：所述叶片侧板表面周向均匀分布的一系列孔具有基本一致的尺寸；沿箱体轴线下游方向，锥形叶片侧板上的孔尺寸不断减小，最后一层叶片侧板不设置气孔。

4.根据权利要求1所述的一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：所述挡片固定在导气管的进气端，其中心设置圆形气体通路，该通路开口直径小于导气管的内径；所述挡片与箱体轴线同心；沿箱体轴线下游方向，挡片的开口直径不断减小。

5.根据权利要求1所述的一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：所述叶片均由相同类型的部件组成，形成一体式结构。

6.根据权利要求1所述的一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：除气体入口、出口外的箱体壁面具有气密性。

7.根据权利要求1所述的一种可燃性气体抑爆消音装置，其特征在于：所述可燃性气体抑爆消音装置的部件材料选择耐高温、强度高、可焊性好的不锈钢。

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