分腔式气体爆炸实验装置的制作方法

本实用新型属于安全工程防护实验技术领域，具体涉及一种分腔式气体爆炸实验装置。

背景技术：

随着气体能源在人们生活中得到广泛应用，受限空间内的气体爆炸事故已经给人们的生产生活带来了巨大危害。当前，防护设计中面对气爆事故最常使用的方法为泄爆，即通过泄爆构件的击穿将爆炸空间内的气体泄放引入到邻室空间或外界环境中。由此可见，对于密闭或泄放条件下气体爆炸荷载的再现及研究对于气爆灾害的防护具有重要意义。基于此，当前迫切需要一种安全、高效，可模拟多种工况的气体爆炸实验装置。

现有的气体爆炸实验装置多为球形或柱形容器，一般只能模拟密闭爆炸或泄放爆炸这种单一工况，且泄放一般是将气体泄放到外部空间中，较少涉及受限泄放的情况。研究者通过在这些实验容器中进行实验，主要研究不同条件下气体爆炸引起的压力变化，缺少便于工业使用的泄爆构件检测装置。

由此可见，现存的技术问题是：当前的实验装置只能模拟单一工况下的气体爆炸现象，缺乏安全性与便捷性。同时，工业生产中缺乏可以便捷的进行泄爆构件检测的实验装置。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种分腔式气体爆炸实验装置，用于模拟多种工况下的气体爆炸现象，并提供一种便于工业应用的泄爆构件检测平台，为工程防护提供理论参考与技术支持。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种分腔式气体爆炸实验装置，包括金属爆炸罐、环形隔框、泄爆薄膜、防爆风扇和至少6个螺旋式封盖，所述金属爆炸罐包括可燃气体爆炸腔外壳、空气邻腔外壳和顶盖，可燃气体爆炸腔外壳顶部与顶盖固连，底部与空气邻腔外壳固连，泄爆薄膜固定在环形隔框上，空气邻腔外壳内壁设有一圈环形凸起，环形隔框设置在所述环形凸起上，至少两个防爆风扇对称设置在可燃气体爆炸腔外壳内，可燃气体爆炸腔外壳上呈环形均匀分布至少6个安装孔，每个安装孔上固连一个螺旋式封盖。

所述可燃气体爆炸腔外壳、空气邻腔外壳为圆筒形，两者直径相等，空气邻腔外壳底部为封口平面。

所述空气邻腔外壳内壁的环形凸起位于其顶部。

所述的分腔式气体爆炸实验装置，还包括密闭垫圈，所述密闭垫圈设置在可燃气体爆炸腔外壳与顶盖的连接面处以及可燃气体爆炸腔外壳与空气邻腔外壳的连接面处。

所述分腔式气体爆炸实验装置，还包括减震垫层，减震垫层位于空气邻腔外壳与地面之间。

所述空气邻腔外壳内设有均质细沙层和压力传感器，均质细沙层的厚度根据实验要求铺设，用来调整空气邻腔内空气的体积，压力传感器埋设在均质细沙层顶面。均质细沙层同时对压力传感器起到保护作用。

所述可燃气体爆炸腔外壳外部呈环形等距分布安装孔洞，通过法兰与螺旋式封盖连接；螺旋式封盖上均开有连接口，分别与防爆抽气泵、气瓶、真空压力表、点火器、浓度分析仪连接，组成配气系统、浓度控制系统与点火系统。

为了保证实验过程的安全可靠，金属爆炸罐最大可抵抗1.2MPa的爆炸超压。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）能够方便的进行气体密闭爆炸、受限泄放爆炸等多种工况的气体爆炸实验。

（2）通过在空气邻腔外壳内部铺设沙层可以调节受限泄放空间的体积，更加便捷。

（3）可燃气体爆炸腔外壳与空气邻腔外壳之间的泄爆薄膜以及等距分布在可燃气体爆炸腔外壳上的可更换的螺旋封盖相当于增加了多种形式的泄爆口，使实验更加安全高效。

（4）空气邻腔的设计为泄爆构件的检测提供了空间，使本实验装置可以作为便于工业应用的泄爆构件检测平台。

附图说明

图1为本实用新型分腔式气体爆炸实验装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型分腔式气体爆炸实验装置的俯视图（去顶盖）。

其中1.金属爆炸罐；2.减震垫层；3.底座；4.均质细沙层；5.压力传感器； 6.密闭垫层；7.螺栓连接件；8.螺旋式封盖；9.顶盖；10.挂钩；11.泄爆薄膜；12.法兰；13. 防爆风扇；14.防爆抽气泵；15.真空压力表；16.点火器；17.浓度分析仪；18.气瓶；19.环形隔框；20.可燃气体爆炸腔外壳；21.空气邻腔外壳

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1和图2，一种分腔式气体爆炸实验装置，包括金属爆炸罐1、环形隔框19、泄爆薄膜11、防爆风扇13和至少6个螺旋式封盖8。所述金属爆炸罐1包括可燃气体爆炸腔外壳20、空气邻腔外壳21和顶盖9，可燃气体爆炸腔外壳20、空气邻腔外壳21和顶盖9沿周长方向均均匀分布有螺栓口。

可燃气体爆炸腔外壳20与空气邻腔外壳21均为圆筒形，两者直径相等。可燃气体爆炸腔外壳20底部与空气邻腔外壳21采用螺栓连接，连接处铺有环状密闭垫层6，保证实验过程中的气密性。实验过程中可燃气体爆炸腔外壳20底部与空气邻腔外壳21采用螺栓连接后不再拆卸。

可燃气体爆炸腔外壳20与圆形顶盖9直径相等，两者采用螺栓连接，连接处铺有环状密闭垫层6，保证实验过程中的气密性与安全性。

顶盖9上方中心处焊接有挂钩10方便吊装移动。每次实验后均需要将顶盖9吊起以更换环形隔框19内的泄爆薄膜11。

空气邻腔外壳21底部为封口平面，底部设有底座3以保证金属爆炸罐1的平稳，并减轻对地面的压力。在空气邻腔外壳21底部的底座3与底面之间铺设有减震垫层2，以减小实验过程中金属爆炸罐1的振动，同时减小对地面的损坏。

空气邻腔外壳21内部根据实验需求铺设不同厚度的均质细沙层4。压力传感器5埋设在砂层4内部，顶面与沙层表面平齐。均质细沙层4在调整空气邻腔外壳21内部容积的同时也可以对压力传感器5起到保护作用。

可燃气体爆炸腔外壳20、空气邻腔外壳21和顶盖9均由高强度金属制成，最大可抵抗1.2MPa的爆炸超压。

空气邻腔外壳21内壁顶部焊接有一圈环形金属凸起，环形隔框19水平放置在环形凸起上，利用自身自重固定，凸起与环形隔框19接触处铺设有密闭垫层，环形隔框19上根据实验需求铺有不同击穿压力的泄爆薄膜11将两腔体隔开。

环形隔框19分为上下两层子框，沿环形周长均匀分布有螺栓口，操作过程中将泄爆薄膜11夹在上下两层子框之间，并用螺栓将上下两层子框拧紧。环形隔框19的上层子框的上表面均匀焊接有四个挂钩，用来进行实验过程中环形隔框19的吊装移动。

在可燃气体爆炸腔外壳20内部至少对称设置两个防爆风扇13。防爆风扇13通过钢丝绑扎在可燃气体爆炸腔外壳20内壁上，风向水平设置。

可燃气体爆炸腔外壳20外部呈环形等距分布至少6个安装孔洞，每个安装口均通过法兰12与螺旋式封盖8连接。螺旋式封盖8中心均开有螺旋连接口，与防爆抽气泵14、气瓶18、真空压力表15、浓度分析仪17组成配气系统。螺旋式封盖8中心开设的连接口上绑有密封胶带，在与防爆抽气泵14、气瓶18、真空压力表15、浓度分析仪17螺旋连接后采用乳胶密封，保证气密性。气瓶18通过细长进气管将可燃气体送至可燃气体爆炸腔外壳20内部，细长进气管上密布细小进气孔，结合防爆风扇13可保证内部气体浓度的均匀性。

可燃气体爆炸腔外壳20外部的一个螺旋式封盖8与点火器螺旋连接组成点火系统，点火头器的点火头深入可燃气体爆炸腔外壳20内部进行点火，根据实验需求可以选用电火花点火头或电阻丝点火头。

本实用新型分腔式气体爆炸实验装置的操作步骤如下：

步骤1、将可燃气体爆炸腔外壳20、空气邻腔外壳21和顶盖9吊装至指定场地，并运用螺栓连接件7将可燃气体爆炸腔外壳20与空气邻腔外壳21连接成整体。

步骤2、根据实验需求在空气邻腔外壳21内部铺设不同厚度的均质细沙层4，将压力传感器5埋设于其中，传感器5表面与沙层4表面平齐。根据需求可将待测试的泄爆构件水平置于沙层4上。

步骤3、根据实验需求将不同击穿压力的泄爆薄膜11夹在环形隔框19的上下两层子框之间，并将沿环形隔框19的周长均匀分布的螺栓拧紧，使泄爆膜11与环形隔框19成为整体。利用龙门吊将该带有泄爆膜的环形框架19置于空气邻腔外壳21顶部内壁的环形凸起上，凸起与环形框架19之间铺设有密闭垫层。

步骤4、将防爆风扇13利用铁丝绑扎在可燃气体爆炸腔外壳20内壁，利用龙门吊将顶盖9吊至可燃气体爆炸腔外壳20上，并利用螺栓连接固定。

步骤5、可燃气体爆炸腔外壳20腔体上的孔洞通过法兰与带有孔洞的螺旋式封盖8连接。螺旋式封盖8中心开有螺旋连接口，分别与防爆抽气泵14、气瓶18、真空压力表15、浓度分析仪17与点火器16连接。连接后在各接口处涂抹乳胶密封。实验时先开启防爆抽气泵14将可燃气体爆炸腔20内部抽至负压，然后关闭抽气泵，打开气瓶18进气，浓度由真空压力表15、浓度分析仪17控制。

步骤6、达到指定浓度后关闭配气系统，将与配气系统连接的螺旋式封盖8拆下，根据实验需求换成全密闭的封盖或带有泄爆膜的环状螺旋盖。

步骤7、开启绑扎在可燃气体爆炸腔20内壁的防爆风扇13。3分钟后关闭风扇，将一个孔洞通过螺旋式封盖8与点火器16连接，人员及气瓶立场，点火实验。

综上所述，本实用新型能够进行密闭及不同泄爆条件下的多种气体爆炸实验，并用于工业上泄爆构件的检测，具有较好的安全性与便捷性。