一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置及其工作方法。

技术背景

工业生产中，众多设备间通常采用管道相连以输送可燃气体及粉尘等。火源一旦在任一设备内部出现，爆炸火焰便会沿管道传播至其他设备而造成严重的损失；此外，火焰沿管道加速传播过程中可能转变为爆轰，就会造成更大的灾害。因此有必要研究一种快速高效的隔爆装置，阻隔火焰在管道中传播，有效控制爆炸造成的损失。

现有的隔爆装置主要以压缩惰性气体为隔爆介质，此类隔爆装置存在的主要问题为：由于气体密度小导致喷出的质量流量小，因此很难在火焰到达之前在管道中形成有效的隔爆屏障，从而影响隔爆效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置及其工作方法，采用超临界二氧化碳作为隔爆介质，在隔爆时，超临界二氧化碳体积快速膨胀并形成一定厚度的隔爆屏障，从而起到良好的隔爆作用。

本发明的技术方案是：一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置，包括用以储存二氧化碳的储气罐，在储气罐上设置有用以往储气罐内充气的充气阀、用以观测储气罐内压力的压力表、用以测量和调节温度的温度控制装置和控制储气罐内气体喷出的高速电磁阀。

进一步的，还包括控制器和用以检测设备或管道是否发生爆炸的信号探测器。

进一步的，信号探测器、高速电磁阀均与控制器电性连接。

进一步的，在储气罐和高速电磁阀之间设置有连接管a，沿气体喷出方向，在高速电磁阀出气口设置有连接管b，连接管b的出气端与拟隔爆的设备或管道连接。

本发明提供的另一种技术方案是：一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置的工作方法，包括所述的基于超临界二氧化碳的隔爆装置；

（1）通过充气阀向储气罐内充入二氧化碳，在充气的过程中，高速电磁阀关闭，并通过压力表检测储气罐中的压力，通过温度控制装置监测和调整储气罐中的温度，使储气罐内的二氧化碳气体压力大于7.4mpa，温度高于32℃，从而使二氧化碳气体在储气罐内达到超临界状态，当储气罐内的压力和温度均达到设定值时，关闭充气阀，使超临界二氧化碳在储气罐内保压；

（2）当拟隔爆的设备或管道发生爆炸事故时，信号探测器会将探测到的信号传递给控制器，接着控制器发出指令，控制高速电磁阀打开，高速电磁阀开启后，储气罐内的超临界二氧化碳依次通过连接管a、高速电磁阀、连接管b喷入拟隔爆的设备或管道，喷入设备或管道内的超临界二氧化碳吸热并迅速膨胀，就会形成一定厚度的隔爆屏障，从而起到隔爆作用；

（3）在隔爆动作完成后，控制高速电磁阀关闭，重新往储气罐内充入二氧化碳气体，等待下次使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明采用超临界二氧化碳作为隔爆介质，超临界二氧化碳具有粘度和扩散性接近气态、密度接近液态的特点，超临界二氧化碳被快速喷入发生爆炸的设备或管道后，体积快速膨胀并形成一定厚度的隔爆屏障，从而起到良好的隔爆效果；

（2）通过压力表检测储气罐中的压力，通过温度控制装置监测和调整储气罐中的温度，使储气罐内的二氧化碳气体的压力不低于临界压力，温度不低于临界温度。

为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：10-储气罐；20-充气阀；30-压力表；40-温度控制装置；50-高速电磁阀；51-连接管a；52-连接管b；60-信号探测器；70-控制器；80-拟隔爆的设备或管道。

具体实施方式

如图1所示，一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置，包括用以储存二氧化碳的储气罐10，在储气罐10上设置有用以往储气罐10内充气的充气阀20、用以观测储气罐10内压力的压力表30、用以测量和调节温度的温度控制装置40和控制储气罐10内气体喷出的高速电磁阀50。通过充气阀20往储气罐10内充入二氧化碳气体，通过压力表30检测储气罐10中的压力，通过温度控制装置40监测和调整储气罐10中的温度，使储气罐10内的二氧化碳气体的压力不低于临界压力，温度不低于临界温度，通过高速电磁阀50控制储气罐10内的气体喷出，优选的，压力表30优选0~25兆帕抗震压力表，温度控制装置40优选0~100摄氏度自控温电热带，高速电磁阀50采用15兆帕常闭式零泄漏电磁阀。

本实施例中，还包括控制器70和用以检测管道是否发生爆炸的信号探测器60。当信号探测器60检测到爆炸信号时，可以将爆炸信号传递给控制器70，优选的，信号探测器60采用bpv10f高速硅光电二极管，控制器70采用24伏特输出可编程逻辑控制器。

本实施例中，信号探测器60、高速电磁阀50均与控制器70电性连接。控制器70能接受信号探测器60检测到的爆炸信号，控制器70还能控制高速电磁阀50的开闭。

本实施例中，在储气罐10和高速电磁阀50之间设置有连接管a51，沿气体喷出方向，在高速电磁阀50出气口设置有连接管b52，连接管b52的出气端与拟隔爆的设备或管道80连接。

一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置的工作方法，包括所述的基于超临界二氧化碳的隔爆装置；

（1）通过充气阀20向储气罐10内充入二氧化碳，在充气的过程中，高速电磁阀50关闭，并通过压力表30检测储气罐10中的压力，通过温度控制装置40监测和调整储气罐10中的温度，使储气罐10内的二氧化碳气体压力大于7.4mpa，温度高于32℃，从而使二氧化碳气体在储气罐10内达到超临界状态，当储气罐10内的压力和温度均达到设定值时，关闭充气阀20，使超临界二氧化碳在储气罐10内保压；

（2）当拟隔爆的设备或管道80发生爆炸事故时，信号探测器60会将探测到的信号传递给控制器70，接着控制器70发出指令，控制高速电磁阀50打开，高速电磁阀50开启后，储气罐10内的超临界二氧化碳依次通过连接管a51、高速电磁阀50、连接管b52喷入拟隔爆的设备或管道80，喷入拟隔爆的设备或管道80的超临界二氧化碳吸热并迅速膨胀，就会在拟隔爆的设备或管道80内形成一定厚度的隔爆屏障，从而起到隔爆作用；

（3）在隔爆动作完成后，控制高速电磁阀50关闭，重新往储气罐10内充入二氧化碳气体，等待下次使用。

上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置，包括用以储存二氧化碳的储气罐，在储气罐上设置有用以往储气罐内充气的充气阀、用以观测储气罐内压力的压力表、用以测量和调节温度的温度控制装置和控制储气罐内气体喷出的高速电磁阀；本发明还涉及一种基于超临界二氧化碳的隔爆装置的工作方法。本发明结构简单、操作简便，采用超临界二氧化碳作为隔爆介质，在隔爆时，超临界二氧化碳体积快速膨胀并形成一定厚度的隔爆屏障，从而起到良好的隔爆作用。

技术研发人员：郭进;唐泽斯;李佳林
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2018.12.07
技术公布日：2019.04.16