气体爆炸压力产生及加载实验装置的制作方法

本发明属于安全工程试验领域，具体涉及一种气体爆炸压力产生及加载实验装置。

背景技术：

建筑物内部可燃性气体混合物爆炸已成为当前工业生产和民用生活领域的多发事故之一，多数以气体爆燃形式发生，对建筑结构、室内设备、设施造成严重的破坏。气体爆炸事故产生的破坏效应主要与房间内部气体爆燃压力及其对结构的作用有关，室内压力受到气体类型、浓度、爆室空间几何特性、形状、内部环境以及室内气体泄放等诸多因素影响，与化学爆炸、核爆炸荷载相比，室内气体爆燃压力具有上升时间长、峰值多、压力形式多样等特点，也必将影响着结构的动力响应特性。开展室内气体爆燃压力发展及该条件下结构破坏效应的研究，对气体爆炸事故的防护和结构损伤评估具有重要意义，而室内气体爆炸压力发生及对结构加载的试验装置则是必要的研究手段。

现有对建筑结构进行爆炸加载的试验装置，主要模拟化学爆炸或核爆炸冲击波，比如核爆炸模拟器、激波管等，这种荷载形式与室内气体爆燃压力在本质上是有区别的；而相关的受限空间内气体爆炸试验，重点在于研究气体爆炸火焰速度传播、压力的发展、空间泄爆、以及气体浓度、种类的影响等，主要在管道、球形或柱形爆炸容器等单个爆室内或连通器中进行，实验工况与实际方形的建筑屋室内气体爆炸情况相差较大，且均未考虑对建筑构件的加载。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种气体爆炸压力产生及加载实验装置，用于模拟受限空间内部气体爆炸压力产生及其对建筑构件的加载影响。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种气体爆炸压力产生及加载实验装置，其特征在于：包括点火装置、爆炸气室、压力测试装置、封闭装置、真空压力表和N个底座，N≥2，N个底座均匀分布固定在爆炸气室底部；压力测试装置设置在爆炸气室顶部，点火装置与封闭装置分别设置在爆炸气室的两端，真空压力表设置在爆炸气室的顶面。

所述爆炸气室的长度大于高度，长度方向的两个端面，一端设有通孔，另一端无端盖，无端盖端设有待测受载构件，可燃气体填充在爆炸气室的内腔中；爆炸气室的侧壁上开有一个抽气孔和若干个进气孔，抽气孔位于所述侧壁的中心，若干个进气孔依次对称分布在抽气孔的两侧，进气孔通过输气管道与气瓶相连；抽气孔通过输气管道与防爆真空泵相连；爆炸气室的顶面沿直线设有一个真空压力表安装孔和若干个传感器安装孔，真空压力表设置在真空压力表安装孔内。

所述抽气孔和若干个进气孔的圆心位于同一条直线。

所述侧壁不为顶面、底面和长度方向的两个端面。

所述爆炸气室为长方体。

上述爆炸气室外壁上开孔装配部件后，均要填充密封胶进行密封。

所述点火装置包括点火控制器、法兰盘和点火电阻丝，法兰盘与爆炸气室的端部通孔固连，点火电阻丝一端与点火控制器连接，另一端自法兰盘中心伸入爆炸气室的内腔中，点火控制器通过电流加热点火电阻丝，使其达到点火温度，引燃内腔中的可燃气体。

所述压力测试装置包括数据采集器和若干个压力传感器，若干个压力传感器分别设置在所述传感器安装孔内，所述压力传感器的基座与爆炸气室的内壁平齐，若干个压力传感器分别与数据采集器连接，数据采集器显示并记录采集到的压力变化值。

所述封闭装置包括压框和密封垫层，压框设置在爆炸气室的无盖端，压框一侧与爆炸气室转动连接，密封垫层设置在待测受载构件与爆炸气室的连接处，压框压住待测受载构件后，通过螺栓将待测受载构件和爆炸气室压紧，实现爆炸气室的密封。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）能够通过调节初始条件（可燃气体的种类和浓度）产生不同形式的气体爆燃荷载。

（2）爆炸气室为长方体，能够更真实的模拟方形建筑空间内部燃气爆炸的压力特征。

（3）可以用于对建筑构件（即受载构件）进行爆炸加载。

附图说明

图1为本发明气体爆炸压力产生及加载实验装置的整体结构示意图。

图2为本发明气体爆炸压力产生及加载实验装置的侧视图。

图3为本发明实施例1实验时的压力变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，一种气体爆炸压力产生及加载实验装置，包括点火装置、爆炸气室14、压力测试装置、封闭装置、真空压力表7和N个底座6，N≥2，N个底座6均匀分布固定在爆炸气室14底部，对爆炸气室14起支撑作用。压力测试装置设置在爆炸气室14顶部，点火装置与封闭装置分别设置在爆炸气室14的两端，真空压力表7设置在爆炸气室14的顶面。

所述爆炸气室14由高强度钢制成，其长度大于高度，长度方向的两个端面，一端设有通孔，另一端无端盖，无端盖端设有待测受载构件11，可燃气体充入爆炸气室14的内腔中，与空气混合。爆炸气室14的侧壁上开有一个抽气孔5和若干个进气孔4，抽气孔5位于所述侧壁的中心，若干个进气孔4依次对称分布在抽气孔5的两侧，所述抽气孔5和若干个进气孔4的圆心位于同一条直线，以保证可燃气体混合均匀，进气孔4通过输气管道与气瓶相连；抽气孔5通过输气管道与防爆真空泵相连。所述侧壁不为顶面、底面和长度方向的两个端面。爆炸气室14的顶面沿直线设有一个，真空压力表安装孔和若干个传感器安装孔，真空压力表7设置在真空压力表安装孔内，使用密封胶封闭以保证爆炸气室14的密闭性，实时显示腔体内部压力情况。

所述爆炸气室14为长方体。

所述点火装置包括点火控制器1、法兰盘2和点火电阻丝3，法兰盘2与爆炸气室14的端部通孔通过法兰固连，点火电阻丝3一端与点火控制器1连接，另一端自法兰盘2中心伸入爆炸气室14的内腔中，点火控制器1通过电流加热点火电阻丝3，使其达到点火温度，引燃内腔中的可燃气体。

所述压力测试装置包括数据采集器15和若干个压力传感器8，若干个压力传感器8分别设置在所述传感器安装孔内，用于采集爆炸气室14内腔的压力变化值，所述压力传感器8的基座与爆炸气室14的内壁平齐，并用密封胶密封以保证密闭性。若干个压力传感器8分别与数据采集器15连接，数据采集器15显示并记录采集到的压力变化值。

结合图2，所述封闭装置包括压框12和密封垫层，压框12设置在爆炸气室14的无盖端，压框12一侧与爆炸气室14通过合页转动连接，密封垫层设置在待测受载构件11与爆炸气室14的连接处，压框12压住待测受载构件11后，通过螺栓将待测受载构件11和爆炸气室14压紧，实现爆炸气室14的密封。

实施例1

结合图1，一种气体爆炸压力产生及加载实验装置，包括点火装置、爆炸气室14、压力测试装置、封闭装置、真空压力表7和3个底座6，3个底座6均匀分布焊接在爆炸气室14底部，对爆炸气室14起支撑稳定作用。压力测试装置设置在爆炸气室14顶部，点火装置与封闭装置分别设置在爆炸气室14的两端，真空压力表7设置在爆炸气室14的顶面。

所述爆炸气室14由高强度钢制成，为长方体，长度方向的两个端面，一端设有通孔，另一端无端盖，无端盖端设有待测受载构件11，可燃气体（乙烯，浓度8%）填充在爆炸气室14的内腔中。爆炸气室14的侧壁上开有一个抽气孔5和6个进气孔4，抽气孔5位于所述侧壁的中心，6个进气孔4依次对称分布在抽气孔5的两侧，所述抽气孔5和6个进气孔4的圆心位于同一条直线，以保证可燃气体混合均匀，进气孔4通过输气管道与气瓶相连，燃气自输气管道进入爆炸气室14，与其中的空气混合；抽气孔5通过输气管道与防爆真空泵相连。所述侧壁不为顶面、底面和长度方向的两个端面。爆炸气室14的顶面沿直线设有一个，真空压力表安装孔和4个传感器安装孔，真空压力表7设置在真空压力表安装孔内，使用密封胶封闭以保证爆炸气室14的密闭性，实时显示腔体内部压力情况。

所述点火装置包括点火控制器1、法兰盘2和点火电阻丝3，法兰盘2与爆炸气室14的端部通孔通过法兰固连，点火电阻丝3一端与点火控制器1连接，另一端自法兰盘2中心伸入爆炸气室14的内腔中，点火控制器1通过电流加热点火电阻丝3，使其达到点火温度，引燃内腔中的可燃气体。

所述压力测试装置包括数据采集器15和4个压力传感器8，4个压力传感器8分别设置在所述传感器安装孔内，用于采集爆炸气室14内腔的压力变化值，所述压力传感器8的基座与爆炸气室14的内壁平齐，并用密封胶密封以保证密闭性。若干个压力传感器8分别与数据采集器15连接，数据采集器15显示并记录采集到的压力变化值。

结合图2，所述封闭装置包括压框12和密封垫层，压框12为长方形，设置在爆炸气室14的无盖端，压框12一侧与爆炸气室14通过合页转动连接，密封垫层设置在待测受载构件11与爆炸气室14的连接处，压框12压住待测受载构件11后，通过螺栓将待测受载构件11和爆炸气室14压紧，实现爆炸气室14的密封。

压力产生及加载实验步骤：

步骤1、将压力传感器8和真空压力表7安装在爆炸气室14顶面，并检查其气密性。

步骤2、将密封垫层13、待测受载构件11、压框12依次置于爆炸气室14的无盖端，并将封闭螺栓拧紧，并检查气密性。

步骤3、开启防爆真空泵进行抽气，通过真空压力表7控制内部负压数值，达到目标压力停止抽气，开启进气阀通过进气孔4均匀进气，达到目标浓度停止进气。

步骤4、关闭真空压力表7阀门，断开进气接口，接通点火装置，人员撤离。

步骤5、点火，点火控制器1通过电流加热点火电阻丝3，使其达到点火温度，引燃内腔中的可燃气体，对待测受载构件11进行爆炸加载。

步骤6、压力传感器8采集爆炸气室14内腔的压力变化值，数据采集器15显示并记录采集到的压力变化值，如图3所示。同时实时观察待测受载构件11的破坏情况。

综上所述，本发明能够通过调节初始条件（可燃气体的种类和浓度）产生不同形式的气体爆燃荷载，爆炸气室为长方体，能够更真实的模拟方形建筑空间内部燃气爆炸的压力特征，并可以用于对建筑构件（即受载构件）进行爆炸加载。