一种多参数可调的可燃气体爆炸可视化实验装置的制作方法

本发明属于可燃气体爆炸技术领域，特别涉及一种多参数可调的可燃气体爆炸可视化实验装置。

背景技术：

危险化学品仓库顶部具有泄压顶板，内部发生爆炸时，泄压顶板可能会被掀开，从而将内部已燃气体和未然气体泄放至仓库外部。泄压顶板质量、位置和大小对可燃气体爆炸灾害程度具有显著影响，若增加泄压顶板面积或减小泄压顶板质量，可降低爆炸冲击波对仓库壁面及仓库结构的冲击，达到削减爆炸灾害效应目的。

实验室环境下难以完成大型可燃气体爆炸实验，小尺寸实验成为开展研究的首要选择。目前可燃气体爆炸实验装置在使用过程中存在以下问题：

(1)装置内部爆炸过程难以观测

可燃气体爆炸过程中，不同火焰形态下的冲击波在强度上存在差异，有必要针对装置内部火焰发展和泄压时的火焰形态进行观测。如专利cn200610040578.5公开了一种多功能气体爆炸实验系统，但其采用钢制材料，内部火焰形态无法观测。

(2)装置结构单一，不能满足多参数的研究需要

泄压口大小、位置、质量是影响爆炸危害程度的关键参数，多影响参数下的爆炸灾害是当前研究热点。单一参数对爆炸灾害的影响研究日趋成熟，如专利cn201020617559.6公开了带有泄爆口的薄壁气体爆炸实验装置，但装置仅有单一泄爆口，泄爆口拆卸、更换过程复杂，且无法根据实验场景需求进行调整。

针对以上不足，提出了一套可调节长径比、泄压面积、泄压位置、泄压材料质量的可燃气体爆炸可视化实验装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多参数可调的可燃气体爆炸可视化实验装置，通过调节泄压板数量、质量及位置，模拟危险化学品仓库可燃气体泄漏爆炸场景下的爆炸过程，该装置为长径比、泄压面积、泄压位置、泄压材料质量可调节的可燃气体爆炸可视化实验装置。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种多参数可调的可燃气体爆炸可视化实验装置，包括主体、球阀、脉冲点火器、压力传感器、c字型紧固夹具、实心泄压口夹板、泄压板、密封垫圈凹槽；所述主体主要由亚克力板构成，所述主体的顶部设置有两个以上的开口即泄压口；所述实心泄压口夹板和泄压板分别安装在开口上，并均用c字型紧固夹具固定；球阀和脉冲点火器均安装于主体的侧面；压力传感器安装于主体上，主体上设有排气口。

进一步地，所述主体包括第一主体和第二主体；所述第一主体和第二主体均为透明的亚克力板构成的长方体，每个主体的顶部设置为有两个以上的开口，第一主体和第二主体通过法兰连接，法兰的连接处用紧固螺栓进行固定。

进一步地，所述第一主体上设有球阀和脉冲点火器，第二主体设有排气口。

进一步地，所述法兰为方形结构，将第一主体和第二主体固定。

进一步地，所述泄压板通过空心泄压口夹板安装在主体的开口上，并用c字型紧固夹具固定。

进一步地，所述压力传感器共有若干个，通过贯通的螺纹孔等距固定于主体上，用于采集可燃气体爆炸过程的压力变化。

进一步地，所述脉冲点火器的点火能大小能够调节，根据装置内不同预混可燃气体的最小点火能而改变。

进一步地，所述泄压板为轻质泄压材料，用于未燃气体和已燃气体的泄放，爆炸发生后其表面压力达到固定值时呈现破碎效应；所述轻质泄压材料为不同厚度的聚乙烯薄膜或碳酸钙薄板。

进一步地，所述主体开口处设有密封垫圈凹槽，用于放置密封垫圈。

进一步地，所述密封垫圈为方形，位于空心泄压口夹板与密封垫圈凹槽之间，保证装置具有良好的密封性。

进一步地，所述c字型紧固夹具均匀对称分布于空心泄压口夹板和实心泄压口夹板的两侧，c字型紧固夹具上有调节紧固程度的螺纹，将夹板固定在主体上。

进一步地，所述泄压板为顶部泄压口封堵材料，用于装置内气体的泄放约束，爆炸发生后其表面压力达到固定值时呈现破碎效应。

进一步地，所述实心泄压口夹板用于封堵泄压口，防止内部气体逸出。

与现有的技术相比，本发明有益效果为：

本发明在同一装置内通过改变泄压面积、泄压位置、轻质泄压材料和长径比实现不同工况的调节，实验过程具有良好的可视化效果。具体表现如下：

1.在泄压面积和泄压位置参数方面，可通过改变装置上方实心泄压口夹板与空心泄压口夹板的数量和位置的来调节。在改变长径比参数方面，可通过法兰连接增加或缩短装置长度，得到不同长径比的实验工况。在泄压材质参数方面，可通过更换不同强度的泄压材料，并用空心泄压口夹板固定于装置泄压口，得到不同泄压口开启压力实验工况。本发明操作便捷，可灵活组合，实现多实验工况的调整；

2.本装置在装置主体顶部开有密封垫圈凹槽，通过密封垫圈进行密封，并用c字型紧固夹具进行固定，使本发明能够保证在预混可燃气体置换时具有良好的气密性；

3.本装置采用透明亚克力板材质，便于点火初期、火焰加速发展阶段、泄放阶段全过程的观测。

附图说明

图1为本实施例一种多参数可调的可燃气体爆炸可视化实验装置结构示意图；

图2为本实施例c字型紧固夹具、空心泄压口夹板、泄压板安装剖面图；

其中，1-球阀、2-脉冲点火器、3-压力传感器、4-c字型紧固夹具、5-实心泄压口夹板、6-空心泄压口夹板、7-泄压板、8-螺栓、9-法兰、10-排气口、11-亚克力板、12-密封垫圈、13-密封垫圈凹槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种多参数可调的可燃气体爆炸可视化实验装置，包括主体、球阀1、脉冲点火器2、压力传感器3、c字型紧固夹具4、实心泄压口夹板5、空心泄压口夹板6、泄压板7、螺栓8、法兰9、排气口10、亚克力板11、密封垫圈12、密封垫圈凹槽13。所述主体包括第一主体、第二主体；所述第一主体和第二主体均为透明的亚克力板11构成的矩形，每个主体的顶部设置有两个开口即泄压口，所述实心泄压口夹板5和泄压板7分别安装在开口上，所述实心泄压口夹板5和泄压板7的安装位置可以互换。

第一主体和第二主体由法兰9连接，所述紧固螺栓8对法兰9的连接处进行固定。亚克力板11为装置主体材质，实现爆炸过程的可视化，便于观测记录火焰加速发展过程。根据需要可增加多个主体，主体之间通过法兰连接。

泄压板7通过空心泄压口夹板6被固定于主体的开口上和空心泄压口夹板5间，且根据需要可更换成不同厚度的聚乙烯薄膜或碳酸钙薄板。

如图2所示，密封垫圈12位于主体上的密封垫圈凹槽13与空心泄压口夹板6之间，用于密封；c字型紧固夹具4将泄压板7与密封垫圈12、空心泄压口夹板6夹紧，进一步增强实验装置的密封性。

c字型紧固夹具4用于固定实心泄压口夹板5和空心泄压口夹板6，c字型紧固夹具4均匀对称分布于空心泄压口夹板5、实心泄压口夹板6和泄压板7的两侧，夹具4上有调节紧固程度的螺纹。

脉冲点火器2和球阀1均通过螺纹安装于第一主体的侧面；出气口10设置在第二主体上。

进气口的球阀1控制预混可燃气体进入装置内部，待装置内部空气均已置换为可燃气体和空气的预混气体后关闭出气口10。

所述脉冲点火器2可根据可燃气体特性设置最低点火能大小，引燃内部预混可燃气体。

所述压力传感器3共5个，其中1个位于脉冲点火器2附近，可监测点火端的压力变化，其余4个压力传感器3等距用贯通的螺纹孔固定于主体的后壁面，压力传感器3探测端与装置内壁面重合。

使用本发明进行可燃气体爆炸实验时，首先将密封垫圈12放置于主体的顶部密封垫圈凹槽13中，同时把泄压板7覆盖住泄压口，盖上空心泄压口夹板6并用c字型紧固夹具4固定；在剩余的泄压口处采用实心泄压口夹板5覆盖，并用c字型紧固夹具4固定；打开进气口球阀1将预混可燃气体放入装置内部，待装置内部空气均已置换为预混可燃气体后关闭出气口10和进气口的球阀1；通过计算器控制脉冲点火器2点火，同时压力传感器3开始采集压力数据，高速摄影仪透过亚克力板11记录装置内部点火、火焰加速发展、泄放全过程。

由于本发明中的泄压口数量、泄压口位置、泄压板7均可根据需求灵活调整，可模拟不同工况下危险化学品仓库内可燃气体爆炸泄压现象。通过压力传感器3和高速摄影仪可捕捉爆炸过程瞬态压力大小和火焰传播速度参数，以供研究火焰加速发展与衰退机理，对于可燃气体爆炸的削减效应具有重要意义。

以上所述，仅是本发明的具体实施案例，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出某些更动或修改而成为等同变化的等效实施案例。