气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，包括爆炸发生器和外场破坏效应检测机构。爆炸发生器一个侧面上设有火焰形态观察窗口并安装有高耐性有机玻璃，与其相邻的侧面上设有泄爆口并安装有泄爆构件。爆炸发生器底面设有一个抽气孔与至少4个进气孔，分别与真空泵和气瓶连接构成配气系统。爆炸发生器顶面及一个侧面分别安装有数个压力传感器与温度传感组件。泄爆口外部空间设有铺垫了均匀细沙的弧形区域，该区域上设置有压力传感器及混凝土板。在弧形区域边缘设置红外高速摄影仪与红外温度测量仪。本发明专利技术用于模拟研究气体爆炸条件下结构内、外的热力耦合破坏效应，可以综合再现实际气体爆炸产生的多种损伤形式。

Experimental device for thermal-mechanical coupling damage effect of gas explosion

The invention discloses an experimental device for thermal-mechanical coupling damage effect of gas explosion, including an explosion generator and a field damage effect detection mechanism. One side of the explosion generator is equipped with a flame shape observation window and high-endurance organic glass. The side adjacent to the explosion generator is equipped with an explosion vent and explosion relief components. The bottom of the explosion generator is provided with a suction hole and at least four intake holes, which are connected with the vacuum pump and the cylinder respectively to form a valve distribution system. Several pressure sensors and temperature sensors are installed on the top and one side of the explosion generator. The outer space of the explosion vent is provided with an arc area paved with uniform fine sand, in which pressure sensors and concrete slabs are installed. An infrared high-speed camera and an infrared temperature measuring instrument are set at the edge of the arc region. The invention is used to simulate and study the thermal-mechanical coupling damage effect inside and outside the structure under the condition of gas explosion, and can synthetically reproduce various damage forms produced by actual gas explosion.

【技术实现步骤摘要】
气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置
本专利技术属于安全工程防护实验
，具体涉及一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置。
技术介绍
随着气体能源在人们生活中得到广泛应用，建筑结构内的气体爆炸灾害已经成为人们生产生活中面临的主要灾害之一。结构内部气体爆炸会引起空间内的压力增大，温度升高。建筑结构、内部设施以及室内人员在超压与高温的热力耦合破坏效应下会受到严重损伤。同时，建筑结构内的气体爆炸往往伴随着薄弱构件的击穿与泄放，由此引起的压力泄放、火焰泄放以及击穿构件的破片均会对周边人员设施产生破坏效应。由此可见，对于气体爆炸在内、外场产生的热力耦合破坏效应进行研究对于气体爆炸灾害的防护具有重要意义。基于此，当前迫切需要一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置。现有的气体爆炸实验装置多为球形或柱形容器，与实际建筑结构差别较大。研究者通过在这些实验容器中进行实验，主要研究受限空间内气体爆炸引起的压力变化，而对于爆炸引起的温度效应研究较少，对于高温与高压的相互影响及热力耦合破坏效应更是很少涉及。同时，现有研究主要集中在建筑结构内部，对于周边建筑结构因泄爆引起的超压、热辐射、击穿碎片产生的耦合破坏效应很少关注。由此可见，现存的技术问题是：当前研究只关注气体爆炸产生的某一单独的破坏效应，与实际情况差别较大，无法对真实工况进行再现与研究。现在需要一种综合考虑气体爆炸对建筑结构内、外产生的多种破坏效应的实验装置，以对气爆产生的实际耦合破坏效应进行研究。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，用于模拟实际气体爆炸环境下产生的多种破坏效应的耦合作用，为工程防护提供理论参考与技术支持。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，包括爆炸发生器和外场破坏效应检测机构，所述爆炸发生器包括爆炸发生器外壳、防爆风扇、配气组件、固定组件、泄爆构件、浓度分析仪、点火装置、高速摄影、真空泵、气瓶、2-5个压力传感器和2-5个温度传感组件，所述爆炸发生器外壳为方形，其内部为爆炸发生腔，爆炸发生器外壳一个侧面上设有火焰形态观察窗口，高速摄影位于爆炸发生器外壳外部，正对火焰形态观察窗口进行拍摄记录，与设有火焰形态观察窗口相邻的侧面上设有泄爆口，泄爆构件固定在爆炸发生器外壳外壁并封住泄爆口，防爆风扇、配气组件、压力传感器、温度传感组件均设置在爆炸发生器外壳内，爆炸发生器外壳底面中心设有一个抽气孔，爆炸发生器外壳底面环绕抽气孔至少对称分布4个进气孔，位于爆炸发生器外壳外部的真空泵与抽气孔连接，位于爆炸发生器外壳外部的气瓶通过进气管与进气孔连接，爆炸发生器外壳顶面设有2-5个压力传感器安装孔，每个压力传感器安装孔内安装有一个压力传感器，爆炸发生器外壳与设有火焰形态观察窗口的侧面相对的侧面上设有一个点火器安装孔和2-5个温度传感组件安装孔，每个温度传感组件安装孔内固定一个温度传感组件，固定组件设置在爆炸发生器外壳外部，将爆炸发生器外壳固定在地面上，点火装置固定在点火器安装孔内，爆炸发生器外壳顶面设有气体采集孔，浓度分析仪通过抽气软管与气体采集孔连接。所述温度传感组件包括温度传感器和绝热套筒，温度传感器设置在绝热套筒内，温度传感器的探测头伸出绝热套筒，温度传感器与外接的数据采集器相连，所述压力传感器外壁设有隔热层。所述爆炸发生外壳采用钢结构，火焰形态观察窗口上固定有高耐性有机玻璃。所述配气组件包括至少4根竖直细长进气管，竖直细长进气管上密布细小气孔，竖直细长进气管与进气孔连接。所述泄爆构件包括压框和泄爆板，泄爆板的尺寸大于泄爆口的尺寸，挡住泄爆口并通过压框与爆炸发生器外壳外壁固定，泄爆板表面画有网格并涂成不同颜色。所述泄爆构件包括压框和泄爆膜，泄爆膜的尺寸大于泄爆口的尺寸，挡住泄爆口并通过压框与爆炸发生器外壳外壁固定。所述固定组件包括四个金属底座和4n组拉索机构，n≥1，四个金属底座对称分布在爆炸发生器外壳底部外壁，并与地面锚固，爆炸发生器外壳的每一个侧面固连一组拉索机构。所述拉索机构包括固定接头、柔性钢索、调节环扣和铆钉，固定接头固连在爆炸发生器外壳的侧面外壁，柔性钢索一端与固定接头固连，另一端通过铆钉与地面固连。所述外场破坏损伤检测机构包括铺垫有均匀细沙的弧形区域、安装在可调节支座上的压力传感器、安装在金属支架上的混凝土板、红外高速摄影仪、红外温度测量仪和位移计，红外高速摄影仪和红外温度测量仪设置在在弧形区域边缘，所述弧形区域位于泄爆口外侧，位移计固定在混凝土板的背爆面上，红外高速摄影仪拍摄泄放到外场的火焰状态，同时红外温度测量仪记录外场的热辐射情况。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）能够真实再现实际气体爆炸在建筑结构内、外场产生的热力耦合破坏效应。（2）表面密布细孔的细长进气管与底面进气孔相连，进气过程中防爆风扇始终开启，顶面开设气体采集通道与浓度分析仪相连进行浓度检测，可以保证内部气体的均匀性。（3）所述泄爆板表面画有网格并涂成不同颜色，弧形实验区域铺有均匀细沙对飞散的碎片起到缓冲作用。通过这个方法结合高速摄影可以记录碎片的飞散路径、飞散速度与破坏效应，提高记录数据的准确性与便捷性。（4）通过温度测试仪、压力传感器与透明观察窗，研究建筑空间内部气体爆炸产生的超压效应、温度效应及火焰传播规律，评估气爆内场的热力耦合破坏效应。（5）通过压力传感器、红外高速摄影仪、红外温度测量仪与位移计，研究泄爆引起的爆炸超压、热辐射、飞散碎片对外场建筑结构产生的综合破坏效应。附图说明图1为本专利技术气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置的整体结构示意图。图2为本专利技术气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置的正视图。其中，钢结构爆炸发生器外壳1、柔性钢索2、调节环扣3、固定接头4、固定铆5、金属底座6、进气孔7、竖直细长进气管8、抽气孔9、防爆风扇10、观察窗11、气体采集孔12、浓度分析仪13、压力传感器14、温度传感组件15、点火装置16、固定压框17、转动合页18、泄爆板19、高速摄影20、气瓶21、红外温度测量仪22、红外高速摄影仪23、支座24、压力传感器25、金属支架26、混凝土板27、位移计28、铺垫了均匀细沙的弧形区域29。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1和图2，气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，包括钢结构爆炸发生器外壳1，外壳各侧面外部焊接有固定接头4，通过柔性钢索2与地面的固定铆钉5连接，柔性钢索2的松紧度由调节环扣3控制；钢结构爆炸发生器外壳1底部四个角处分布有4个金属底座6，通过膨胀螺丝与地面固定。爆炸发生器外壳底面中心设有一个抽气孔9与真空泵连接，环绕抽气孔9对称分布多个进气孔7与钢结构爆炸发生器外壳1外部的气瓶21连接，在爆炸发生器外壳内部进气孔7与分布有细孔的竖直细长进气管8连接。防爆风扇10安装在爆炸发生器内部底面，风向垂直向上。爆炸发生器外壳上侧面安装有压力传感器14与气体采集通道12，采集的气体通过软管传送至浓度分析仪13以确定内部浓度。腔体一个侧面上安装有观察窗11，观察窗11上覆盖有机玻璃，并通过玻璃胶固定以保证腔体的气密性。爆炸发生器外壳1内部的火焰形态变化由位于爆炸发生器外壳1外部正对火焰形态观察窗口11的高速摄影20记录。爆炸发生器外壳1上正对观察窗的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，其特征在于：包括爆炸发生器和外场破坏效应检测机构，所述爆炸发生器包括爆炸发生器外壳（1）、防爆风扇（10）、配气组件、固定组件、泄爆构件、浓度分析仪（13）、点火装置（16）、高速摄影（20）、真空泵、气瓶（21）、2‑5个压力传感器（14）和2‑5个温度传感组件（15），所述爆炸发生器外壳（1）为方形，其内部为爆炸发生腔，爆炸发生器外壳（1）一个侧面上设有火焰形态观察窗口（11），高速摄影（20）位于爆炸发生器外壳（1）外部，正对火焰形态观察窗口（11）进行拍摄记录，与设有火焰形态观察窗口（11）相邻的侧面上设有泄爆口，泄爆构件固定在爆炸发生器外壳（1）外壁并封住泄爆口，防爆风扇（10）、配气组件、压力传感器（14）、温度传感组件（15）均设置在爆炸发生器外壳（1）内，爆炸发生器外壳（1）底面中心设有一个抽气孔（9），爆炸发生器外壳（1）底面环绕抽气孔（9）至少对称分布4个进气孔（7），位于爆炸发生器外壳（1）外部的真空泵与抽气孔（9）连接，位于爆炸发生器外壳（1）外部的气瓶（21）通过进气管与进气孔（7）连接，爆炸发生器外壳（1）顶面设有2‑5个压力传感器安装孔，每个压力传感器安装孔内安装有一个压力传感器（14），爆炸发生器外壳（1）与设有火焰形态观察窗口（11）的侧面相对的侧面上设有一个点火器安装孔和2‑5个温度传感组件安装孔，每个温度传感组件安装孔内固定一个温度传感组件（15），固定组件设置在爆炸发生器外壳（1）外部，将爆炸发生器外壳（1）固定在地面上，点火装置（16）固定在点火器安装孔内，爆炸发生器外壳（1）顶面设有气体采集孔（12），浓度分析仪（13）通过抽气软管与气体采集孔（12）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，其特征在于：包括爆炸发生器和外场破坏效应检测机构，所述爆炸发生器包括爆炸发生器外壳（1）、防爆风扇（10）、配气组件、固定组件、泄爆构件、浓度分析仪（13）、点火装置（16）、高速摄影（20）、真空泵、气瓶（21）、2-5个压力传感器（14）和2-5个温度传感组件（15），所述爆炸发生器外壳（1）为方形，其内部为爆炸发生腔，爆炸发生器外壳（1）一个侧面上设有火焰形态观察窗口（11），高速摄影（20）位于爆炸发生器外壳（1）外部，正对火焰形态观察窗口（11）进行拍摄记录，与设有火焰形态观察窗口（11）相邻的侧面上设有泄爆口，泄爆构件固定在爆炸发生器外壳（1）外壁并封住泄爆口，防爆风扇（10）、配气组件、压力传感器（14）、温度传感组件（15）均设置在爆炸发生器外壳（1）内，爆炸发生器外壳（1）底面中心设有一个抽气孔（9），爆炸发生器外壳（1）底面环绕抽气孔（9）至少对称分布4个进气孔（7），位于爆炸发生器外壳（1）外部的真空泵与抽气孔（9）连接，位于爆炸发生器外壳（1）外部的气瓶（21）通过进气管与进气孔（7）连接，爆炸发生器外壳（1）顶面设有2-5个压力传感器安装孔，每个压力传感器安装孔内安装有一个压力传感器（14），爆炸发生器外壳（1）与设有火焰形态观察窗口（11）的侧面相对的侧面上设有一个点火器安装孔和2-5个温度传感组件安装孔，每个温度传感组件安装孔内固定一个温度传感组件（15），固定组件设置在爆炸发生器外壳（1）外部，将爆炸发生器外壳（1）固定在地面上，点火装置（16）固定在点火器安装孔内，爆炸发生器外壳（1）顶面设有气体采集孔（12），浓度分析仪（13）通过抽气软管与气体采集孔（12）连接。2.根据权利要求1所述的气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，其特征在于：所述温度传感组件（15）包括温度传感器和绝热套筒，温度传感器设置在绝热套筒内，温度传感器的探测头伸出绝热套筒，温度传感器与外接的数据采集器相连，所述压力传感器（14）外壁设有隔热层。3.根据权利要求1所述的气体爆炸热力耦合破坏效应实验装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙松，王明洋，邱艳宇，赵越堂，高康华，邢化岛，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32