自动水幕抑燃抑爆系统.pdf

本发明公开了一种自动水幕抑燃抑爆系统，包括传感器、控制单元、供水装置、水幕装置和快速触发装置，传感器与控制单元电连接，快速触发装置上设置有连接通道，连接通道的两端分别与供水装置和水幕装置相连通；连接通道上设置有活动开合装置，该活动开合装置与控制单元电连接；水幕装置包括至少一个水幕环，水幕环上均匀设置有数个喷射头，喷水时形成喷射水幕，多个水幕环喷水时形成一条水幕带，本发明使煤矿采用细水雾抑制瓦斯或瓦斯煤尘爆炸传播成为了现实，其反应速度快，结构紧凑、制造成本低，具有良好的抑燃抑爆效果，可广泛应用

1.  自动水幕抑燃抑爆系统，包括传感器(1)、控制单元(2)、供水装置(3)和水幕装置(4)，所述传感器(1)与控制单元(2)电连接，其特征在于：还包括快速触发装置(5)，所述快速触发装置(5)内部设置有连接通道(6)，所述连接通道(6)的两端分别与供水装置(3)和水幕装置(4)相连通；所述连接通道(6)上设置有活动开合装置，所述活动开合装置与控制单元(2)电连接；
所述水幕装置(4)为一组有序排列的喷雾环(41)，所述喷雾环的上端设置成向下弯曲的弧形喷射带，所述弧形喷射带的内侧面上均匀设置有多个喷射头(42)；
所述喷雾环(41)的下部设置有用于与连接通道(6)的一端相连通的进水口。

2.  根据权利要求1所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述喷雾环(41)根据喷雾范围、现场环境及爆炸规律有序设置，所述喷雾环(41)的进水口通过高压水管与连接通道(6)的一端相连通。

3.  根据权利要求1或2所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述喷射头通过可调节喷射角度的安装座设置在弧形喷射带上。

4.  根据权利要求1所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述活动开合装置包括活塞装置(8)、气体发生器(9)和阻断塞体(10)，所述阻断塞体(10)设置在连接通道(6)上；
所述活塞装置(8)包括连接杆(81)和活塞头(82)，所述连接杆(81)的一端与活塞头(82)的一侧相连，另一端与阻断塞体(10)相连，所述活塞头(82)未连接连接杆(81)的一侧与气体发生器(9)的气体喷出口对应设置，所述气体发生器(9)的信号输入端与控制单元(2)的信号输出端相连接。
所述快速触发装置(5)还包括外壳(11)，所述连接通道(6)和阻断塞体(10)均设置在外壳(11)内部。

5.  根据权利要求4所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述快速触发装置(5)还包括复位弹簧(12)，所述复位弹簧(12)设置在外壳(11)内部，所述复位弹簧(12)的一端与阻断塞体(10)相连，另一端与外壳(11)内壁固定连接，所述复位弹簧(12)回复应力的方向与连接杆(81)在气体发生器(9)作用下的运动方向相反。

6.  根据权利要求5所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述快速触发装置还包括活塞锁紧装置(13)，所述活塞锁紧装置(13)包括弹性锁销(14)，所述弹性锁销(14)的一端通过活塞装置(8)外壁上的开孔伸入活塞装置(8)的内部，另一端连接有压缩弹簧；所述活塞头(82)上设置有与弹性锁销(14)适配的卡槽(83)。

7.  根据权利要求6所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述弹性锁销(14)的顶端设置有导向斜面，所述导向斜面的斜面朝向为活塞头(82)在气体作用下的移动方向，所述阻断塞体(10)为球形体或锥形体。

8.  根据权利要求7所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述气体发生器(9)上设置有放气阀连接通道(15)和安全阀连接通道(16)。

9.  根据权利要求1所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述传感器(1)为火焰传感器、压力传感器和/或机电式燃烧/爆炸传感器。

10.  根据权利要求1所述的自动水幕抑燃抑爆系统，其特征在于：所述传感器(1)与控制单元(2)之间以及控制单元(2)与快速触发装置(3)之间均通过阻燃屏蔽电缆进行电连接。

自动水幕抑燃抑爆系统
技术领域
本发明涉及一种自动水幕抑燃抑爆系统。
背景技术
“安全第一，预防为主”是我国的一项基本国策，是各行各业都应遵守的一条准则。煤矿安全生产是煤炭经济可持续发展的基础和保证.煤矿防爆是煤矿安全生产工作中的重要环节。
因水作为抑爆介质具有简单、方便，且资源充裕的特点，所以水幕抑燃抑爆技术正逐渐受到人们的重视。但目前只能用于稀释、除尘等普通领域，在煤矿防爆抑爆领域，鉴于其防爆所要求的快速性和特殊性，尚没有成型的矿用水幕抑燃抑爆装置投入使用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自动水幕抑燃抑爆系统，能广泛应用于抑燃抑爆等场合。
本发明的自动水幕抑燃抑爆系统，包括传感器、控制单元、供水装置和水幕装置，所述传感器与控制单元电连接，还包括快速触发装置，所述快速触发装置内部设置有连接通道，所述连接通道的两端分别与供水装置和水幕装置相连通；所述连接通道上设置有活动开合装置，所述活动开合装置与控制单元电连接；
所述水幕装置包括多个有序排列的喷雾环，所述喷雾环的上端设置成向下弯曲的弧形喷射带，所述弧形喷射带的内侧面上均匀设置有多个喷射头；
所述喷雾环的下部设置有用于与连接通道的一端相连通的进水口。
进一步，所述喷雾环根据喷雾范围、现场环境及爆炸规律有序设置，所述喷雾环的进水口通过高压水管与连接通道的一端相连通；
进一步，所述喷射头通过可调节喷射角度的安装座设置在弧形喷射带上；
进一步，所述活动开合装置包括活塞装置、气体发生器和阻断塞体，所述阻断塞体设置在连接通道上；
所述活塞装置包括连接杆和活塞头，所述连接杆的一端与活塞头的一侧相连，另一端与阻断塞体相连，所述活塞头未连接连接杆的一侧与气体发生器的气体喷出口对应设置，所述气体发生器的信号输入端与控制单元的信号输出端相连接；
所述快速触发装置还包括外壳，所述连接通道和阻断塞体均设置在外壳内部；
进一步，所述快速触发装置还包括复位弹簧，所述复位弹簧设置在外壳内部，所述复位弹簧的一端与阻断塞体相连，另一端与外壳内壁固定连接，所述复位弹簧回复应力的方向与连接杆在气体发生器作用下的运动方向相反；
进一步，所述快速触发装置还包括活塞锁紧装置，所述活塞锁紧装置包括弹性锁销，所述弹性锁销的一端通过活塞装置外壁上的开孔伸入活塞装置的内部，另一端连接有压缩弹簧；所述活塞头上设置有与弹性锁销适配的卡槽；
进一步，所述弹性锁销的顶端设置有导向斜面，所述导向斜面的斜面朝向为活塞头在气体作用下的移动方向，所述阻断塞体为球形体或锥形体；
进一步，所述气体发生器上设置有放气阀连接通道和安全阀连接通道；
进一步，所述传感器为火焰传感器、压力传感器和/或机电式燃烧/爆炸传感器。
进一步，所述传感器与控制单元之间以及控制单元与快速触发装置之间均通过阻燃屏蔽电缆进行电连接。
本系统的传感器一般在靠近可能发生燃烧或爆炸危险源的位置安装，控制单元安装在较为安全的地方，水幕装置根据燃烧爆炸传播规律与传感器隔开一段距离安装，快速触发装置紧挨水幕装置安装，供水装置一般通过改造工矿企业现有供水系统或排水系统形成。
当有燃烧或爆炸发生时，传感器接收燃烧或爆炸信号，输入控制单元，控制单元对信号经过判别，当确认为危险信号时，触发快速触发装置，快速触发装置瞬间接通供水装置和水幕装置，抑制燃烧或爆炸的传播。
本发明使煤矿采用细水雾抑制瓦斯或瓦斯煤尘爆炸传播成为了现实，丰富了抑制爆炸传播的手段。水幕抑爆系统不但可以抑制煤矿井下发生的一次爆炸，更可以抑制发生的二次爆炸或多次爆炸，系统持续的喷雾不但可以降温，还可以隔绝有毒有害气体的传播，采用细水雾作为抑爆介质，安全环保，不增加额外的安全风险，不给环境造成危害；自动水幕抑燃抑爆系统经过现场模拟实验和工业性实验验证，具有反应速度快，结构紧凑、制造成本低，具有良好的抑爆抑爆效果，可以广泛应用煤矿、石油、化工等多个危险行业，弥补了现有隔(抑)爆技术装备的不足，发展了隔(抑)爆技术，提高了我国的隔(抑)爆技术水平，有着广泛的应用前景。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明控制连接结构图；
图2为本发明的水幕装置结构示意图；
图3为水幕环布置示意图；
图4为快速触发装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
1-传感器；2-控制单元；3-供水装置；4-水幕装置；41-水幕环；42-喷射头；5-快速触发装置；6-连接通道；8-活塞装置；81-连接杆；82-活塞头；83-卡槽；9-气体发生器；10-阻断塞体；11-外壳；12-复位弹簧；13-活塞锁紧装置；14-弹性锁销；15-放气阀连接通道；16-安全阀连接通道。
如图1所示，本发明包括传感器1、控制单元2、供水装置3、水幕装置4和快速触发装置5，快速触发装置5上设置有连接通道6，连接通道6的两端通过高压水管分别与供水装置3和水幕装置4相连通；
如图2所示，水幕装置4包括至少一套水幕环41，水幕环41的上部设置成弧形喷射带，弧形喷射带的内侧面上均匀设置有多个喷射方向朝内的喷射头42；水幕环41的下部设置有进水口，进水口与连接通道6相连。
本实施例中，喷射头42通过可调节喷射角度的安装座设置在弧形喷射带上，该可调节喷射角度的安装座可以采用现有技术制成，如万向节等，通过该安装座可以将喷射头42的喷射角度根据需要进行设置，使之满足不同环境下的应用要求，增加了安装的灵活性。
本实施例中，水幕环41为多套且多套水幕环41根据爆炸规律有序设置在燃烧或爆炸危险源附近，水幕装置是由一系列喷雾环组成的。水幕环41的进水口通过高压水管连接后与快速触发装置5的连接通道6相连接。通过这种布置方式，若干相同性能参数的喷嘴以一定的连接方式成为一个喷雾环，喷雾环在喷雾时形成一道水幕，一组有序排列的喷雾环喷雾时形成一条水幕带，其覆盖面积大，防爆能力得到了较大的提升，图3显示出其中的一种布置方式。
如图4所示，在快速触发装置5上的连接通道6上，还设置有专用于本发明的活动开合装置；活动开合装置包括活塞装置8、气体发生器9和阻断塞体10，阻断塞体10设置在连接通道6上；活塞装置8包括连接杆81和活塞头82，连接杆81的一端与活塞头82的一侧相连，另一端与阻断塞体10对应设置，活塞头82未连接连接杆81的一侧与气体发生器9的气体喷出口对应设置，气体发生器9的信号输入端通过阻燃屏蔽电缆与控制单元2的信号输出端相连接；阻断塞体10根据具体需要，可以设计成球形体、锥形体或柱形体，阻断塞体10可以根据需要将本体全部设置在连接通道6内，也可以将其本体的部分设计成阻断面，阻断连接通道6的开口。
快速触发装置5还包括外壳11，连接通道6和阻断塞体10均设置在外壳11内部，在外壳11内部设置有复位弹簧12，复位弹簧12的一端与阻断塞体10相连，另一端与外壳11内壁固定连接，复位弹簧12回复应力的方向与连接杆81在气体发生器9作用下的运动方向相反。
为使活塞装置8在顶开阻断塞体10后能一直保持施力状态，本装置还设计有活塞锁紧装置13，活塞锁紧装置13包括弹性锁销14，弹性锁销14的一端通过活塞装置8外壁上的开孔伸入活塞装置8的内部，另一端连接有压缩弹簧；弹性锁销14的顶端设置有导向斜面，导向斜面的斜面朝向为活塞头82在气体作用下的移动方向；活塞装置8的活塞头82上设置有与弹性锁销适配的卡槽83。
触发时，当活塞头82移动到弹性锁销14处时，通过导向斜面使弹性锁销14向下移动，待弹性锁销14卡入卡槽83后，通过弹簧弹力的作用使弹性锁销14的顶面顶住卡槽83的内顶面，从而实现锁紧，使活塞头82不再移动。弹性锁销14可以通过外力从卡槽83中退出，从而不会影响多次使用。
本实施例中的快速触发装置的动作时间能达到37.3ms；承压≥7MPa。
气体发生器9上设置有放气阀连接通道15和安全阀连接通道16。
根据实施中的具体需要，传感器1为火焰传感器、压力传感器或机电式燃烧/爆炸传感器中的一种或多种的组合。
本系统的工作过程如下：当有燃烧或爆炸发生时，传感器1接收燃烧或爆炸信号，输入控制单元2，控制单元2对信号经过判别，当确认为危险信号时，触发快速触发装置的气体发生器9，高压气体由气体喷出口喷出，推动活塞装置8内的活塞头82移动，由连接杆81将阻断塞体10顶开，打通触发器进口与触发器出口之间的连接通道6，瞬间接通供水装置3和水幕装置4，喷雾环在喷雾时形成一道水幕，一组有序排列的喷雾环喷雾时形成一条水幕带，在爆炸燃烧发生时抑制爆炸燃烧的传播。
实验证明，本发明不但可以抑制煤矿井下发生的一次爆炸，更可以抑制发生的二次爆炸或多次爆炸，系统持续的喷雾不但可以降温，还可以隔绝有毒有害气体的传播，采用细水雾作为抑爆介质，安全环保，不增加额外的安全风险，不给环境造成危害。
本发明反应速度快，结构紧凑、制造成本低，具有良好的抑燃抑爆效果，可以广泛应用煤矿、石油、化工等多个危险行业。
本实施例的水幕装置的相关参数如下：
喷嘴有效射程：≥4.2m；
喷嘴流量：2.5MPa喷雾压力下≥25.10L/min；
喷嘴条件雾化角为：≥75°；
雾化粒度：约198μm；
在5MPa喷雾压力下形成封闭断面水幕时间＜200ms；
水幕带长度：≥13.5m；
每道水幕最小喷雾强度：2.5MPa喷雾压力下，17.43L/min·m2；
最小水幕间距：1.5m。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。