一种自发式爆炸抑制装置.pdf

一种自发式爆炸抑制装置，在主体外壳内有周壁带有排气孔燃烧室，燃烧室内装有火药，燃烧室下端有带有喷孔的喷嘴和喷头，在距离喷头下端5mm处安装由铝合金制成、表面有划痕的隔膜，在隔膜上部、喷嘴和喷头与主体外壳间有灭火材料，隔膜下面通过管道与半球形双层喷头连接。当抑爆系统检测到潜在的爆炸信号时，燃烧室内的火药被点燃，瞬间产生的高压气体经喷嘴和喷头喷出，冲破隔膜，灭火材料在燃烧室排气孔排出的气体压力下从破裂的隔膜进入管道，与气体混合后经半球形双层喷头喷出，与被保护容器内的爆炸物混合，阻止火焰发生和传播，起到抑爆作用。该装置对爆炸反应时间短、维护成本低、性能安全稳定。

权利要求书一种自发式爆炸抑制装置，包括主体外壳（3）、燃烧室（4）、隔膜（9）、灭火材料（6）和喷头（15）；其特征在于：主体外壳为圆柱形筒体，顶部为半球形封顶；燃烧室为圆柱形，与主体外壳同轴安装在主体外壳内部，其周壁设有多个排气孔，燃烧室顶盖（1）与主体外壳顶部相接，燃烧室内装有无烟火药，火药中置有与点火引信（10）相接的点火源（2），燃烧室下端与圆锥形喷嘴（5）相接，喷嘴下端与圆柱形气体喷头（8）相接，气体喷头四周有多个喷孔；所述隔膜（9）通过与主体外壳下端相接的法兰（11）安装在距离气体喷头下端5mm处，该隔膜由铝合金制成，厚2.5mm，表面刻有划痕；所述灭火材料（6）置于由隔膜、喷嘴（5）、气体喷头（8）和主体外壳（3）形成的空间中；隔膜下面通过法兰（11）与变径管道（12）相接，变径管道通过连接管道（13、13＇）与喷头（15）连接。
根据权利要求1所述的自发式爆炸抑制装置，其特征在于：所述喷头（15）为带有喷孔的半球形双层结构。
根据权利要求1或2所述的自发式爆炸抑制装置，其特征在于：在所述喷头（15）的内层中心部位有一圆锥形的蘑菇头（14）。
根据权利要求1所述的自发式爆炸抑制装置，其特征在于：所述灭火材料（6）为水或干粉。

说明书一种自发式爆炸抑制装置
技术领域
本发明涉及安全防爆技术，特别是一种用于工业管道、反应釜、料仓等容器内的自发式爆炸抑制装置。
背景技术
工业生产中的抑爆技术是指在容器等具有爆炸危险的环境中安装传感器，在检测到爆炸信号之后快速喷射灭火剂，在爆炸初期限制爆炸的发展，以防止压力的进一步升高，从而避免设备破坏的技术。抑爆技术可将被保护容器内的破坏程度降到最小，甚至可以不影响工业生产的进行。
目前，常见的火灾与爆炸监控式防护设备主要有自动喷水灭火系统、储压式爆炸抑制装置和分体式爆炸抑制装置等。
自动喷水灭火系统是由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置等组件及管道和供水设施组成，通过传感器检测，在火灾发生的初期，对容器或建筑内按设定好的喷水强度进行喷水的灭火系统。自动喷水灭火系统主要用于消防。由于爆炸通常在几百毫秒内完成，自动喷水灭火系统不能用于爆炸抑制。
储压式爆炸抑制装置由储气室和储粉室组成，储粉室内装有灭火材料和起爆火药，储气室内装有高压气体，储粉室一端和储气室之间设有储气隔膜，储粉室另一端设有喷粉隔膜。装置通过感应火球产生的前置压力波检测到产生爆燃的早期信号后，发出触发信号，激活装置。装置激活时，由点火引信点燃储粉室内的火药，将储气隔膜打破，储气室内的高压气体进入储粉室中，携带灭火材料一起冲破喷粉隔膜，喷射到被保护的场所中。该装置的缺点是：由于使用高压气体，存在一定的安全隐患；为保持气体的压力，需要定期对储气室进行充气，后期维护成本较高；装置长时间静置，储粉室内的灭火材料易发生板结，导致装置启动时灭火材料颗粒较大，且不均匀，喷到被保护场所内无法形成有效的阻火屏障，使抑爆效果下降。
分体式爆炸抑制装置与储压式爆炸抑制装置原理基本相同，该装置由气体发生器和灭火单元组成；气体发生器内装有火药；灭火单元置于一主体外壳中，内装灭火材料，上层有隔膜；气体发生器通过设有隔膜的主体法兰和与灭火单元上端相接，灭火单元下端通过主体外壳下端的法兰与喷头连接。装置激活时，由点火引信点燃气体发生器内的火药，产生大量压缩空气，压缩空气依次冲破主体法兰上的隔膜和灭火单元的上层隔膜，进入灭火单元，携带灭火单元内的灭火材料通过喷头喷入被保护场所。该装置的优点是，未启动时气体发生器内为常压，不需定期充气，相比储压式爆炸抑制装置无因使用压缩空气而带来的安全隐患，简化了后期维护工作；主体法兰和喷头法兰可以打开，置于主体外壳内的灭火单元可以随时更换，避免灭火材料因发生板结而导致抑爆效果降低。但该种装置也存在缺点，一是需要定期更换灭火单元，后期维护工作仍较繁琐，维护成本较高；二是由于装置启动时压缩空气需冲破多层隔膜，导致装置对爆炸的反应速度下降，反应时间较长，抑爆效果不理想。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种对爆炸反应时间短、维护成本低、无安全隐患、性能稳定可靠的自发式爆炸抑制装置。
为实现上述目的，本发明提供的自发式爆炸抑制装置，包括主体外壳、燃烧室、隔膜、灭火材料和喷头；其中主体外壳为圆柱形筒体，顶部为半球形封顶；燃烧室为圆柱形，与主体外壳同轴安装在主体外壳内部，其周壁设有多个排气孔，燃烧室顶盖与主体外壳顶部相接，燃烧室内装有无烟火药，火药中置有与点火引信相接的点火源，燃烧室下端与圆锥形喷嘴相接，喷嘴下端与圆柱形气体喷头相接，气体喷头四周有多个喷孔；所述隔膜通过与主体外壳下端相接的法兰安装在距离气体喷头下端5mm处，该隔膜由铝合金制成，厚2.5mm，表面刻有划痕；所述灭火材料置于由隔膜、喷嘴、气体喷头和主体外壳形成的空间中；隔膜下面通过法兰与变径管道相接，变径管道通过连接管道与喷头连接。
所述喷头为带有喷孔的半球形双层结构。
在所述喷头的内层中心部位有一圆锥形的蘑菇头。
所述灭火材料为水或干粉。
与现有技术相比较，本发明的优点如下：
(1) 燃烧室直接安装在存放灭火材料的主体外壳内，装置工作时，燃烧室产生的高压气体分成两路，其中一路只需冲破一层隔膜，在冲破隔膜的同时，另一路则与灭火材料迅速混合，通过管道从喷头喷出，成雾时间小于50ms，对爆炸的反应速度远快于分体式爆炸抑制装置和储压式爆炸抑制系统，爆炸抑制效果好。
(2) 灭火材料散装在主体外壳中，上部不封闭，且中间插有管形喷嘴，使其不易发生板结，抑爆性能稳定，首次安装后一般无需定期更换灭火材料，维护成本极低。
(3) 装置未发生作用时内部压力为常压，不需充压，无安全隐患，后续维护工作量少。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体结构剖视图；
图2为本发明实施例2的整体结构剖视图；
图3为本发明实施例1的应用示意图；
图4为本发明实施例2的应用示意图；
图中，1.燃烧室顶盖，2.点火源，3.主体外壳，4.燃烧室，5.喷嘴，6.灭火材料，7.喷气孔，8.气体喷头，9.隔膜，10.点火引信，11.法兰，12.变径管道，13.连接管道A，13＇.连接管道B，14.蘑菇头，15.喷头。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例自发式爆炸抑制装置，如图1所示，为直形。其主体外壳3为圆柱形筒体，顶部为半球形封顶；圆柱形燃烧室4与主体外壳同轴安装在主体外壳内部，其周壁设有多个排气孔；燃烧室顶盖1与主体外壳顶部相接，其周边对称分布四个与水平成45°角的排气孔（图中未显示）；燃烧室内装有用塑料袋包装的无烟火药，火药中置有点火源2，点火源通过点火引信10与装置外部的爆炸信号检测系统相接；燃烧室下端与圆锥形喷嘴5相接，喷嘴下部四周有喷孔7，喷嘴下端与圆柱形气体喷头8相接，气体喷头四周有多个喷孔；利用与主体外壳下端相接的法兰11在距离气体喷头下端5mm左右安装隔膜9，该隔膜由铝合金制成，厚2.5mm左右，表面刻有划痕（类似于泄爆片）；根据抑爆场所的特点，选择由水或粉末构成的灭火材料6填充在由隔膜9、喷嘴5和气体喷头8与主体外壳3形成的空间内；隔膜下面通过法兰11与变径管道12相接，变径管道通过直形连接管道13与半球形双层喷头15连接，喷头15的内层喷雾孔孔径较大，外层喷雾孔孔径较小，当灭火材料为粉末时，为防止灭火材料因放置时间过长而发生板结，降低灭火抑爆效果，在喷头的内层中心部位设一圆锥形的蘑菇头14，用于灭火材料喷射时将其二次粉碎。 
如图3所示，本实施例爆炸抑制装置使用时置于被保护容器外，垂直安装在容器的上方，前端密封置于容器内。当控制器的火焰探头和压力探头检测到火星、火焰或压力突升等潜在的爆炸危险时，会发出一个系统工作的触发电信号。自发式爆炸抑制装置接收到该信号时，会立即点燃燃烧室内的火药，火药燃烧爆炸，瞬间产生大量气体，伴随着压力的升高，这些气体被燃烧室分为两部分：一部分流向燃烧室下端的喷嘴，从气体喷头喷向隔膜；另一部分从燃烧室周壁的排气孔和燃烧室顶盖周边的排气孔排出，挤压主体外壳内的灭火材料。其中流向隔膜方向的气体受圆锥形喷嘴的作用，流速增加，瞬时产生的压力最高可到16MPa，铝合金隔膜在如此大压力气体冲击下，沿着表面的划痕迅速破裂；从燃烧室周壁和上端排出的气体则将灭火材料顺着破裂的隔膜推入变径管道和连接管道，与火药爆炸产生的气体混合后到达双层喷头，经喷头内层上的蘑菇头进一步破碎后与压缩气体充分混合，最后经喷头外层较小的喷孔雾化成颗粒极小的粉末云或水雾喷出，在喷头前段区域与被保护容器内的爆炸物混合，阻止火焰的发生和传播，起到灭火抑爆作用。
实施例2
本实施例如图2所示，为弯曲形自发式爆炸抑制装置。除连接管道采用90°弯管外，其余结构均与实施例1相同，灭火抑爆原理也相同。如图4所示，本实施例抑制装置使用时，安装在被保护容器的侧面，前端密封置于容器内。工作时，灭火材料从被保护容器的侧面水平喷入容器内。该实施例适用于大型料仓、圆柱形反应釜或通径较大的管道等环境的抑爆。