一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法与流程

本发明涉及一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法，特别涉及一种甲a类可燃气体爆燃火焰的阻燃通道的设计方法。

背景技术：

阻燃器是工业上广泛应用的一种安全设备，用于输送可燃气体的管道系统、油气回收系统和可燃气体排放系统等领域，以免发生爆炸事故。在船舶行业，船舶火灾被认为是航海产业最凶残的“天敌”之一，尤其是船舶在海上航行时发生的火灾，消防船艇难以及时到达火灾现场实施有效救助；且由于船舶机构复杂、空间狭小，仓内通道很容易被大火阻断，船上人员难以疏散；此外船上货物复杂、密集，火势容易迅速蔓延，一旦失去控制，船舶就会被熊熊大火包围并烧毁。船舶的机械舱室，由于距离高温热源或易燃物体较近，是船舶火灾的高发区域，如柴油机曲轴箱的爆炸。因此，国际船级社颁发了新规iacsurm66明确规定，自2008年7月1日起，安装在新建船上的柴油机防爆阀，必须带阻燃器结构，确保阻燃器外部没有出现燃烧情况。对之前已安装传统防爆阀的船舶柴油机，也必须全部逐步更换带阻燃器结构的防爆阀。中国船级社（ccs）入级建造处也在2008年的总第038号通函中明确，将采用iacsurm66文件。目前已有关于阻燃器的专利，都是具体设计一种阻燃器结构，缺乏通用性的设计方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种能够快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法。其中所述的甲a类可燃气体是指根据gb50160-2008火灾危险类别中的甲a类可燃气体，包括甲烷等。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：

一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法，包括以下步骤：

1）根据阻燃要求和流场特性，设计阻燃通道的阻燃凸台的基本几何形状；

2）在二维平面上，对阻燃凸台进行迷宫式布局，得到阻燃通道的基本单元，相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道；

3）将阻燃通道的基本单元作为基本模块，根据阻燃要求和尺寸约束，在二维平面上进行模块化组合，得到阻燃通道的阻燃片结构；

4）在三维方向上，将阻燃片层层叠加，得到单个的三维的阻燃通道结构；

5）根据阻燃要求和空间约束，可再对三维的阻燃通道结构进行三维方向上的组合，最终得到高效的甲a类可燃气体爆燃火焰的阻燃通道。

所述的步骤1）中阻燃凸台的基本几何形状采用圆形，矩形和六边形中的一种。

所述的步骤1）中阻燃凸台为实心凸台或空心凸台。

所述的步骤2）中迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台居中错位或相邻两排的阻燃凸台对边错位分布。

所述的步骤4）中将阻燃片层层叠加时，采用沿阻燃凸台的凸起方向一致依次叠加，或者采用两个相邻的阻燃片两两相对叠加。

本发明的有益效果是：本发明提出一种能够设计出快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的模块化迷宫式阻燃通道的设计方法，其阻燃凸台的基本几何形状可根据具体的阻燃要求和流场要求，设计多种基本形状，结构灵活多变，适应性强。其次，阻燃通道的基本单元、阻燃片和单个的三维阻燃通道结构，均可根据需求和空间约束进行模块化组合，可满意各种阻燃要求的阻燃通道的设计。而且阻燃片层层叠加，也可以层层拆卸，方便后期的维护。此外，阻燃片为标准模块，方便更换，降低了加工成本。

附图说明

图1为本发明模块化迷宫式阻燃通道的设计方法的流程图；

图2为实施例1中矩形阻燃凸台的结构示意图；

图3为实施例1中相邻两排矩形阻燃凸台居中错位分布时的基本单元结构示意图；

图4为实施例1中相邻两排矩形阻燃凸台对边错位分布时的基本单元结构示意图；

图5为实施例1中将图3所得到基本单元模块化组合后得到的阻燃片结构示意图；

图6为图5中当阻燃片上的矩形阻燃凸台是实心凸台时的a-a剖视立体图；

图7为图5中当阻燃片上的矩形阻燃凸台是空心凸台时的a-a剖视立体图；

图8为实施例1中以矩形为阻燃凸台基本形状且沿阻燃凸台的凸起方向一致依次叠加的单个的三维阻燃通道的结构示意图；

图9为实施例1中以矩形为阻燃凸台基本形状的两个相邻的阻燃片两两相对叠加的单个的三维阻燃通道的结构示意图；

图10为实施例2中六边形阻燃凸台的结构示意图；

图11为实施例2中相邻两排六边形阻燃凸台居中错位分布时的基本单元结构示意图；

图12为实施例2中相邻两排六边形阻燃凸台对边错位分布时的基本单元结构示意图；

图13为实施例2中将图11所得到的基本单元模块化组合得到的阻燃片结构示意图；

图14为图13中当阻燃片上的六边形阻燃凸台是实心凸台时的b-b剖视立体图；

图15为图13中当阻燃片上的六边形阻燃凸台是空心凸台时的b-b剖视立体图；

图16为实施例2中以六边形为阻燃凸台基本形状且沿阻燃凸台的凸起方向一致依次叠加的单个的三维阻燃通道的结构示意图；

图17为实施例2中以六边形为阻燃凸台基本形状的两个相邻的阻燃片两两相对叠加的单个的三维阻燃通道的结构示意图；

图18为实施例3中圆形阻燃凸台的结构示意图；

图19为实施例3中相邻两排圆形阻燃凸台居中错位分布时的基本单元结构示意图；

图20为实施例3中相邻两排圆形阻燃凸台对边错位分布时的基本单元结构示意图；

图21为实施例3中将图19所得到的基本单元模块化组合得到的阻燃片结构示意图；

图22为图21中当阻燃片上的圆形阻燃凸台是实心凸台时的c-c剖视立体图；

图23为图21中当阻燃片上的圆形阻燃凸台是空心凸台时的c-c剖视立体图；

图24为实施例3中以圆形为阻燃凸台基本形状且沿阻燃凸台的凸起方向一致依次叠加的单个的三维阻燃通道的结构示意图；

图25为实施例3中以圆形为阻燃凸台基本形状的两个相邻的阻燃片两两相对叠加的单个的三维阻燃通道的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-9所示，本实施例的一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法，如图1所示，包括以下步骤：

1）根据阻燃要求和流场特性，设计阻燃通道的阻燃凸台的基本几何形状，为矩形阻燃凸台1；如图2所示。

2）在二维平面上，对矩形阻燃凸台1进行迷宫式布局，当迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台居中错位分布时；如图3所示，得到阻燃通道的基本单元2，且使相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道4；当迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台对边错位分布时，如图4所示，得到阻燃通道的基本单元3，且使相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道4。

3）此时将图3所得到的阻燃通道的基本单元2作为基本模块，根据阻燃要求和尺寸约束，在二维平面上进行模块化组合，得到阻燃通道的阻燃片5结构，如图5所示。所述的阻燃片5上的矩形阻燃凸台1可以是实心凸台，如图6所示；或是空心凸台，如图7所示。

4）在三维方向上，将阻燃片5层层叠加，当采用沿矩形阻燃凸台1的凸起方向一致依次叠加时，得到如图8所示的单个的三维阻燃通道6结构，当采用两个相邻的阻燃片5两两相对叠加时，得到如图9所示的单个的三维阻燃通道6结构。

5）根据阻燃要求和空间约束，再对单个的三维阻燃通道6结构进行三维方向上的组合，由于本实施例应用于出口为矩形的甲烷混合气体排放系统，爆燃气体以40m/s的速度通过本实施例提出的模块化迷宫式阻燃通道，甲烷混合气体的引燃温度为500℃，排放时间为10s，则需要在气体排放方向设置3-4个单个的三维阻燃通道6结构的组合，在高度方向，需要设置9-12个单个的三维阻燃通道6结构的组合。最终得到能够快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的甲a类可燃气体爆燃火焰的阻燃通道。

本实施例是一种能够设计出快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的模块化迷宫式阻燃通道的设计方法；其阻燃凸台的基本几何形状可根据具体的阻燃要求和流场要求，设计多种基本形状，结构灵活多变，适应性强。其次，阻燃通道的基本单元、阻燃片和单个的三维阻燃通道结构，均可根据需求和空间约束进行模块化组合，可满足各种阻燃要求的阻燃通道的设计。而且阻燃片层层叠加，也可以层层拆卸，方便后期的维护。此外，阻燃片为标准模块，方便更换，降低了加工成本。

实施例2

如图1、10-17所示，本实施例的一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法，如图1所示，包括以下步骤：

1）根据阻燃要求和流场特性，设计阻燃通道的阻燃凸台基本几何形状为六边形阻燃凸台7；如图10所示。

2）在二维平面上，对六边形阻燃凸台7进行迷宫式布局，当迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台居中错位分布时；如图11所示，得到阻燃通道的基本单元8，且使相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道9；当迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台对边错位分布时，如图12所示，得到阻燃通道的基本单元10，且使相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道9。

3）此时将图11所得到的阻燃通道的基本单元8作为基本模块，根据阻燃要求和尺寸约束，在二维平面上进行模块化组合，得到阻燃通道的阻燃片11基本结构，如图13所示。所述的阻燃片11上的六边形阻燃凸台7可以是实心凸台，如图14所示；或是空心凸台，如图15所示。

4）在三维方向上，将阻燃片11层层叠加采用沿六边形阻燃凸台7的凸起方向一致依次叠加时得到如图16所示的单个的三维阻燃通道12结构，当采用两个相邻的阻燃片11两两相对叠加时得到如图17所示的单个的三维阻燃通道12结构。

5）根据阻燃要求和空间约束，再对单个的三维阻燃通道12结构进行三维方向上的组合，由于本实施例应用于出口为矩形的甲烷混合气体排放系统，爆燃气体以50m/s的速度通过本实施例的模块化迷宫式阻燃通道，甲烷混合气体的引燃温度为500℃，排放时间为8s，则需要在气体排放方向设置2-3个单个的三维阻燃通道12结构的组合，在高度方向，需要设置10-14个单个的三维阻燃通道12结构的组合。最终得到能够快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的甲a类可燃气体爆燃火焰的阻燃通道。

本实施例是一种能够设计出快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的模块化迷宫式阻燃通道的设计方法；其阻燃凸台的基本几何形状可根据具体的阻燃要求和流场要求，设计多种基本形状，结构灵活多变，适应性强。其次，阻燃通道的基本单元、阻燃片和单个的三维阻燃通道结构，均可根据需求和空间约束进行模块化组合，可满足各种阻燃要求的阻燃通道的设计。而且阻燃片层层叠加，也可以层层拆卸，方便后期的维护。此外，阻燃片为标准模块，方便更换，降低了加工成本。

实施例3

如图1、18-25所示，本实施例的一种模块化迷宫式阻燃通道的设计方法，如图1所示，包括以下步骤：

1）根据阻燃要求和流场特性，设计阻燃通道的阻燃凸台基本几何形状为圆形阻燃凸台13；如图18所示。

2）在二维平面上，对圆形阻燃凸台13进行迷宫式布局，当迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台居中错位分布时；如图19所示，得到阻燃通道的基本单元14，且使相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道15；当迷宫式布局为相邻两排的阻燃凸台对边错位分布时，如图20所示，得到阻燃通道的基本单元16，且使相邻两个阻燃凸台之间的间隙形成气道15。

3）此时将图19所得到的阻燃通道的基本单元14作为基本模块，根据阻燃要求和尺寸约束，在二维平面上进行模块化组合，得到阻燃通道的阻燃片17基本结构，如图21所示。所述的阻燃片17上的圆形阻燃凸台13可以是实心凸台，如图22所示；或是空心凸台，如图23所示。

4）在三维方向上，将阻燃片17层层叠加采用沿圆形阻燃凸台13的凸起方向一致依次叠加时得到如图24所示的单个的三维阻燃通道18结构，当采用两个相邻的阻燃片17两两相对叠加时得到如图25所示的单个的三维阻燃通道18结构。

5）根据阻燃要求和空间约束，再对单个的三维阻燃通道18结构进行三维方向上的组合，由于本实施例应用于出口为矩形的甲烷混合气体排放系统，爆燃气体以60m/s的速度通过本实施例的模块化迷宫式阻燃通道，甲烷混合气体的引燃温度为500℃，排放时间为6s，则需要在气体排放方向设置3-5个单个的三维阻燃通道18结构的组合，在高度方向，需要设置10-16个单个的三维阻燃通道18结构的组合。最终得到能够快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的甲a类可燃气体爆燃火焰的阻燃通道。

本实施例是一种能够设计出快速、高效地熄灭火焰，且结构紧凑、性能稳定、便于维护的模块化迷宫式阻燃通道的设计方法；其阻燃凸台的基本几何形状可根据具体的阻燃要求和流场要求，设计多种基本形状，结构灵活多变，适应性强。其次，阻燃通道的基本单元、阻燃片和单个的三维阻燃通道结构，均可根据需求和空间约束进行模块化组合，可满足各种阻燃要求的阻燃通道的设计。而且阻燃片层层叠加，也可以层层拆卸，方便后期的维护。此外，阻燃片为标准模块，方便更换，降低了加工成本。