一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于火災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器。
【背景技術(shù)】
[0002]阻火器現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣及許多化工領(lǐng)域。阻火器的結(jié)構(gòu)分為阻火芯、阻火器外殼及部件。在阻火芯的兩側(cè)存在長(zhǎng)數(shù)十厘米的空腔，空腔內(nèi)壁可添加附屬物。阻火器旨在在流阻一定的前提下，盡可能提高阻火速度。
[0003]可燃?xì)怏w在管道內(nèi)被點(diǎn)燃時(shí)，產(chǎn)生向前傳播的燃燒波，與管道壁面碰撞會(huì)產(chǎn)生反射波。當(dāng)速度較低時(shí)，反射波會(huì)干擾波陣面，使湍流燃燒的強(qiáng)度增大，火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆僭黾?。?dāng)速度很高時(shí)，燃燒波為爆轟波，反射波(橫波)的產(chǎn)生和發(fā)展能夠促進(jìn)爆轟波的穩(wěn)定傳播，從而使火焰速度增加。
[0004]泡沫金屬材料具有一定的強(qiáng)度，具有“迷宮式”的空隙，且孔隙率很高，能夠在極大程度上吸收反射波。金屬泡沫材料具有大量的三維貫通孔隙結(jié)構(gòu)，燃燒波波沿迷宮式的小孔道進(jìn)入到多孔材料內(nèi)部，在其傳播過(guò)程中引起包含在孔隙內(nèi)部氣體的振動(dòng)，與粗糙的孔筋發(fā)生摩擦，將一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能；一部分能量傳播至管道剛性壁面又被反射回到多孔材料內(nèi)部，反射波進(jìn)入小孔道結(jié)構(gòu)中，再次帶動(dòng)孔道內(nèi)氣體震動(dòng)與多孔材料粗糙孔筋發(fā)生摩擦，能量被繼續(xù)轉(zhuǎn)化、消耗。如此反復(fù)循環(huán)，與反射、散射等效應(yīng)相互作用，有效地消耗燃燒波能，起到抑制反射波產(chǎn)生和發(fā)展的作用。
[0005]爆燃至爆轟的轉(zhuǎn)化過(guò)程是由沖擊波壓縮導(dǎo)致的，現(xiàn)有阻火器壁面對(duì)沖擊波沒(méi)有吸收作用，因此并不能阻止此過(guò)程的發(fā)展。某些特定的情況下，阻火器雖然阻火，但是由于爆轟波的傳播與高溫氣體的通過(guò)，阻火器下游的氣體仍可能被點(diǎn)燃，這種情況下，阻火芯后方的泡沫金屬可吸收橫波，破壞其爆轟波的結(jié)構(gòu)，使其壓力降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于:由于現(xiàn)有阻火器對(duì)爆燃轉(zhuǎn)爆轟的過(guò)程沒(méi)有抑制作用，且對(duì)爆轟波結(jié)構(gòu)無(wú)破壞作用，因此無(wú)法降低火焰速度。針對(duì)此不足，在阻火器空腔內(nèi)壁鑲嵌泡沫金屬材料，提供一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，能夠吸收管道壁面產(chǎn)生的反射波，降低火焰速度，從而使阻火器的性能得到優(yōu)化，在工業(yè)生產(chǎn)中安全性得到提升。
[0007]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，該阻火器由外殼、阻火芯及泡沫金屬層組成，外殼內(nèi)部為阻火器空腔，泡沫金屬層鑲嵌在阻火器空腔內(nèi)壁上，泡沫金屬層為吸能部件，與阻火器空腔內(nèi)壁保持齊平或略微凸出；阻火芯由外殼的中心部位，并由兩側(cè)擠壓固定。
[0008]本實(shí)用新型的泡沫金屬層3為吸能部件，其由泡沫金屬材料構(gòu)成，如現(xiàn)今應(yīng)用較為廣泛的泡沫鋁、鎳及其合金。泡沫金屬材料從結(jié)構(gòu)上可以分為閉孔和通孔兩類。由于通孔型泡沫金屬具有大量的三維貫通孔隙結(jié)構(gòu)，對(duì)反射波的吸收性能優(yōu)于閉孔型泡沫金屬，因此選擇通孔型泡沫金屬。而不同對(duì)孔徑尺寸對(duì)能量的吸收性能不同，總體上說(shuō)，孔徑尺寸越大，對(duì)反射波的吸收性能越差。但是孔徑尺寸很小會(huì)導(dǎo)致表面波阻抗與氣體波阻抗失調(diào)，絕大部分燃燒波會(huì)在進(jìn)入空隙之前反射掉。研究表明，孔徑尺寸在亞毫米級(jí)最佳。
[0009]該阻火器的工作原理如下:當(dāng)管道內(nèi)的燃燒波傳至管壁貼有泡沫金屬層3的位置時(shí)，反射波可被吸收，從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣取?duì)于低速燃燒波，泡沫金屬層3將反射波吸收，從而使湍流火焰的發(fā)展程度降低，火焰速度降低；對(duì)于爆轟波，其反射波(橫波)被吸收，導(dǎo)致沖擊波與化學(xué)反應(yīng)區(qū)完全解耦，爆轟波速將降低，在某些情況下甚至?xí)霈F(xiàn)逆DDT過(guò)程，即爆轟波衰減為爆燃波，從而使火焰速度在很大程度上降低。
[0010]本發(fā)明所涉及的吸能部件尺寸需要根據(jù)所使用的阻火器來(lái)合理設(shè)計(jì)。為減少阻火器本身的流阻，泡沫金屬層3需要鑲嵌的阻火器空腔壁內(nèi)，而不是直接固定。為保證阻火器本身的強(qiáng)度，泡沫金屬層3厚度為阻火器外殼1厚度的1/5?1/3。理論上講，泡沫金屬層3越長(zhǎng)，火焰速度降低程度越大。但是阻火芯2兩側(cè)的空腔長(zhǎng)度是一定的，因此設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)阻火器空腔長(zhǎng)度來(lái)確定泡沫金屬層的長(zhǎng)度。在保證阻火器強(qiáng)度等性能的情況下，其長(zhǎng)度越大，阻火效果越好。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述的泡沫金屬層由泡沫金屬材料構(gòu)成，泡沫金屬材料為泡沫鋁、泡沫鎳或泡沫招鎳合金。
[0012]進(jìn)一步的，泡沫金屬層厚度為阻火器外殼厚度的1/5?1/3。
[0013]進(jìn)一步的，根據(jù)阻火器空腔長(zhǎng)度來(lái)確定泡沫金屬層的長(zhǎng)度。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015](1)、本實(shí)用新型在流阻不變的前提下，可降低火焰速度，換言之，阻火性能提升。
[0016](2)、本實(shí)用新型在火焰速度一定的前提下，可以縮短阻火芯的厚度，節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中附圖標(biāo)記含義為:1為外殼，2為阻火芯，3為泡沫金屬層，4為鐵絲線圈，5為厚度加倍的泡沫鋁材料。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]如圖2所示，本實(shí)用新型一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，該阻火器由外殼1、阻火芯2及泡沫金屬層3組成。外殼1內(nèi)部為阻火器空腔，泡沫金屬層3為開(kāi)孔型泡沫鋁材料，孔徑為30um，鑲嵌在阻火器空腔內(nèi)壁上，與空腔內(nèi)壁保持齊平或略微凸出，厚度為阻火器外殼1厚度的1/5?1/3 ;阻火芯2由外殼1的大約中心部位，并由兩側(cè)擠壓固定。阻火器入口直徑可設(shè)計(jì)為d = 50mm,芯片直徑為D = 100mm,即擴(kuò)張比為2.0 ;縱向尺寸 h = 15mm, Η = 180mmo
[0025]實(shí)施例2:
[0026]另一種方式，如圖3所示，在原有的基礎(chǔ)上，將泡沫金屬層改為鐵絲線圈，由于線圈的易折疊性，可按4所示進(jìn)行斜面加厚，并由一層鐵網(wǎng)進(jìn)行包覆加固。這種情況下，阻火器的流阻不會(huì)發(fā)生明顯變化，但由于吸能層的加厚，阻火效果提高。阻火器入口直徑可設(shè)計(jì)為d = 100mm,芯片直徑為D = 260mm,即擴(kuò)張比為2.6 ;縱向尺寸h = 20mm，Η = 260mm。
[0027]實(shí)施例3:
[0028]如圖4所示第三種實(shí)施方式，將3為泡沫鋁材料，并在原有基礎(chǔ)上，在擴(kuò)張部分將厚度加倍，即5處厚度為阻火器壁厚的2/3_2/5。這種情況下，由于多孔材料的加厚，阻火能力增加。阻火器入口直徑可設(shè)計(jì)為d = 150mm，芯片直徑為300mm，擴(kuò)張比為2.0 ;縱向尺寸h = 25mm, Η = 30mmo
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，其特征在于:該阻火器由外殼(1)、阻火芯(2)及泡沫金屬層(3)組成，外殼(1)內(nèi)部為阻火器空腔，泡沫金屬層(3)鑲嵌在阻火器空腔內(nèi)壁上，泡沫金屬層(3)為吸能部件，與阻火器空腔內(nèi)壁保持齊平或略微凸出；阻火芯⑵由外殼⑴的中心部位，并由兩側(cè)擠壓固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，其特征在于:所述的泡沫金屬層(3)由泡沫金屬材料構(gòu)成，泡沫金屬材料為泡沫鋁、泡沫鎳或泡沫鋁鎳合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，其特征在于:泡沫金屬層(3)厚度為阻火器外殼(1)厚度的1/5?1/3。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，其特征在于:根據(jù)阻火器空腔長(zhǎng)度來(lái)確定泡沫金屬層(3)的長(zhǎng)度。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于泡沫金屬材料吸收反射波的阻火器，該阻火器由外殼(1)、阻火芯(2)及泡沫金屬層(3)組成，外殼(1)內(nèi)部為阻火器空腔，泡沫金屬層(3)鑲嵌在阻火器空腔內(nèi)壁上，泡沫金屬層(3)為吸能部件，與阻火器空腔內(nèi)壁保持齊平或略微凸出；阻火芯(2)由外殼(1)的中心部位，并由兩側(cè)擠壓固定，同時(shí)保證氣密性。本實(shí)用新型能夠吸收管道壁面產(chǎn)生的反射波，降低火焰速度，從而使阻火器的性能得到優(yōu)化。
【IPC分類】A62C4/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204996025
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520729400
【發(fā)明人】馬宏昊, 王魯慶, 薛冰, 沈兆武
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日