防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置的制作方法

1.本发明涉及防爆内燃机测试的技术领域，特别是涉及一种防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置。


背景技术：

2.防爆内燃机由于功率大，使用维护方便而被广泛应用于石油化工、煤矿等爆炸性危险环境中。一直以来进排气系统的阻爆性能都是影响防爆内燃机安全性能的关键因素，为避免防爆内燃机成为外部爆炸性环境的点燃源，一般在防爆内燃机进气和排气端加装阻火器以阻止内燃机内部的火焰传播到外部。因此，阻火器是进排气系统中最关键的安全设备。
3.目前，对于阻火器试验装置的研究主要集中于石油管道阻火器，对于防爆内燃机阻火器试验装置研究相对较少。国内防爆内燃机进排气系统一般参照爆标准gb 20800.1－2006进行试验，试验项目主要有最大爆炸压力试验、动态过压试验、内部点燃不传爆试验、管道气密性试验，其中以最大爆炸压力试验、过压试验、内部点燃不传爆试验三个项目最为关键。然而gb 20800.1－2006内规定的方法为一般性的指导和要求，在实际测试应用中，测试装置需要根据标准的指导进行设计和优化。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：设计一种测试装置用于检测防爆内燃机进排气系统的阻爆性能。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置，包括一端具有开口的抗爆罐体、配气系统和控制器，所述配气系统设于所述抗爆罐体外，所述抗爆罐体设有用于密封所述开口的薄膜，所述抗爆罐体内设有试验样机，所述配气系统设有第一管道，所述第一管道穿过所述抗爆罐体的侧壁设于所述抗爆罐体内且与所述试验样机连接，所述配气系统与所述控制器电连接。
6.作为优选方案，所述开口处设有环形端盖，所述环形端盖的边缘设有密封圈，所述环形端盖的一端与所述抗爆罐体铰接，所述环形端盖的另一端设有扣锁，所述扣锁包括扣环和把手，所述抗爆罐体设有与所述扣锁配合锁紧所述端盖的锁钩，所述扣环扣接于所述锁钩并通过所述把手拉紧，所述环形端盖设有用于所述薄膜穿过的通孔。
7.作为优选方案，所述试验样机包括模拟气缸、内燃机进气阻火器、第二管道和内燃机排气阻火器，所述模拟气缸包括燃烧室、进气歧管和排气歧管，所述内燃机进气阻火器通过连接管道与所述进气歧管连接，所述第二管道的一端与所述排气歧管连接，所述第二管道的另一端与所述内燃机排气阻火器连接。
8.作为优选方案，所述燃烧室设有点火器、第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器设于所述点火器的两侧，所述第一压力传感器与所述点火器之间的距离小于所述第二压力传感器与所述点火器之间的距离，所述第一压力传感器
和第二压力传感器与所述控制器电连接。
9.作为优选方案，还包括点火模块，所述点火模块设于所述抗爆罐体外，所述点火模块与所述点火器和控制器电连接。
10.作为优选方案，所述试验样机还包括第三压力传感器，所述第三压力传感器设于所述连接管道或所述第二管道靠近所述内燃机排气阻火器的一端。
11.作为优选方案，所述抗爆罐体的侧壁设有第四压力传感器，所述第四压力传感器与所述控制器电连接。
12.作为优选方案，所述配气模块包括空气通道、爆炸气体通道、混合气体通道和气体检测通道，所述空气通道和爆炸气体通道与所述混合气体通道连接，所述混合气体通道与所述第一管道连接，所述空气通道从空气进气口到所述混合气体通道依次设有过滤器、压缩机、空气储罐、第一电磁减压阀、第一质量流量控制器、第一电磁阀和第一单向阀，所述爆炸气体通道包括气瓶，所述爆炸气体通道从所述气瓶到所述混合气体通道依次设有第一手动阀、第二电磁减压阀、第二质量流量控制器、第二电磁阀和第二单向阀，所述混合气体通道设有混气室，所述空气通道和爆炸气体通道与所述混气室连接，所述混合气体通道从所述混气室到所述第一管道依次设有第三单向阀、第一安全阻火器和第二手动阀，所述气体检测通道设于所述抗爆罐体外靠近所述开口，所述气体检测通道依次连接有第三电磁阀、气体分析仪、第四单向阀和第二安全阻火器，所述第一电磁减压阀、第一质量流量控制器、第一电磁阀、第二电磁减压阀、第二质量流量控制器、第二电磁阀、第三电磁阀和气体分析仪与所述控制器电连接。
13.作为优选方案，所述抗爆罐体的侧壁设有排气口，所述排气口与所述气体检测通道连通。
14.作为优选方案，所述内燃机进气阻火器与所述连接管道、所述第二管道与所述排气歧管以及所述第二管道与所述内燃机排气阻火器均采用法兰连接。
15.本发明实施例与现有技术相比，其有益效果在于：
16.本发明实施例的防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置，包括一端封闭的抗爆罐体、配气系统和控制器，配气系统设于抗爆罐体外，且与控制器电连接，可通过控制器控制配气系统实现自动配气，通过第一管道通入抗爆罐体内的试验样机，抗爆罐体的开口处设有薄膜，在爆炸时可泄放压力，因而可降低抗爆罐体的强度要求，还可对试验结果进行观测。
附图说明
17.图1是本发明实施例的整体结构示意图；
18.图2是本发明实施例的a部放大图；
19.图3是本发明实施例的模拟气缸仰视图；
20.图4是本发明实施例进气端试验的试验样机结构图。
21.图中：
22.1、抗爆罐体；1a、锁钩；1b、排气口；2、控制器；3、薄膜；4、第一管道；5、环形端盖；5a、通孔；6、密封圈；7、扣锁；7a、扣环；7b、把手；8、模拟气缸；8a、燃烧室；8b、进气歧管；8c、排气歧管；9、第二管道；10、内燃机排气阻火器；11、点火器；12、第一压力传感器；13、第二压
力传感器；14、第三压力传感器；15、点火模块；16、连接管道；17、内燃机进气阻火器；18、第三电磁阀；19、气体分析仪；20、第四单向阀；21、第二安全阻火器；22、第四压力传感器；23、过滤器；24、压缩机；25、空气储罐；26、第一电磁减压阀；27、第一质量流量控制器；28、第一电磁阀；29、第一单向阀；30、气瓶；31、第一手动阀；32、第二电磁减压阀；33、第二质量流量控制器；34、第二电磁阀；35、第二单向阀；36、混合室；37、第三单向阀；38、第一安全阻火器；39、第二手动阀；40、法兰。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
24.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中采用术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置，包括一端具有开口的抗爆罐体1、配气系统和控制器2，配气系统设于抗爆罐体1外，抗爆罐体1设有用于密封开口的薄膜3，抗爆罐体1内设有试验样机，配气系统设有第一管道4，第一管道4穿过抗爆罐体1的侧壁设于抗爆罐体1内且与试验样机连接，配气系统与控制器2电连接。具体的，控制器2包括计算机和数据采集及控制模块。
27.在本发明的防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置，包括一端封闭的抗爆罐体1、配气系统和控制器2，配气系统设于抗爆罐体1外，且与控制器2电连接，可通过控制器2控制配气系统实现自动配气，通过第一管道4通入抗爆罐体1内的试验样机，抗爆罐体1的开口处设有薄膜3，在爆炸时可泄放压力，因而可降低抗爆罐体1的强度要求，还可对试验结果进行观测。
28.进一步的，如图2所示，开口处设有环形端盖5，环形端盖5的边缘设有密封圈6，环形端盖5的一端与抗爆罐体1铰接，环形端盖5的另一端设有扣锁7，扣锁7包括扣环7a和把手7b，抗爆罐体1设有与扣锁7配合锁紧端盖的锁钩1a，扣环7a扣接于锁钩1a并通过把手7b拉紧，环形端盖5设有用于薄膜3穿过的通孔5a。通过扣锁7和锁钩1a的连接方式，便于打开和关闭环形端盖5，薄膜3通过环形端盖5和密封圈6压紧，实现对抗爆罐体1的密封，且环形端盖5设有通孔5a，在爆炸后薄膜3可穿过通孔5a进行扩张从而释放压力，因此可降低对抗爆罐体2结构的要求，进而降低成本，也便于对内部点燃不传爆试验结果的观测。具体的，通孔5a的轴向投影形状为圆形。
29.进一步的，试验样机包括模拟气缸8、内燃机进气阻火器17、第二管道9和内燃机排
气阻火器10，模拟气缸8包括燃烧室8a、进气歧管8b和排气歧管8c，内燃机进气阻火器17通过连接管道16与进气歧管连接8b，第二管道9的一端与排气歧管8c连接，第二管道9的另一端与内燃机排气阻火器10连接。试验样机的结构符合国标要求，最大爆炸压力试验包括内燃机进气端试验和排气端试验，在进行进气端试验时，第一管道4连接于第二管道9靠近内燃机排气阻火器10的一端，在进行排气端试验时，第一管道4连接于连接管道16，且在进行试验前，可通过第一管道4向模拟气缸8和抗爆罐体1通入混合气体，满足试验条件。
30.进一步的，如图1、图3和图4所示，燃烧室8a设有点火器11、第一压力传感器12和第二压力传感器13，第一压力传感器12和第二压力传感器13设于点火器11的两侧，第一压力传感器12与点火器11之间的距离小于第二压力传感器13与点火器11之间的距离，第一压力传感器12和第二压力传感器13与控制器2电连接。具体的，在进行内燃机进气端试验时，点火器11和第一压力传感器12应设置在模拟气缸的燃烧室8a上靠近排气歧管8c处，第二压力传感器13设置在模拟气缸的燃烧室8a上靠近进气歧管8b处；进行内燃机排气端试验时，点火器11和第一压力传感器12应设置在模拟气缸的燃烧室8a上靠近进气歧管8b处，第二压力传感器13设置在模拟气缸的燃烧室8a上靠近排气歧管8c处；通过第一压力传感器12和第二压力传感器13检测试验样机内的爆炸压力，并由控制器2采集数据，便于进行多个试验。
31.进一步的，还包括点火模块15，点火模块15设于抗爆罐体1外，点火模块15与点火器11和控制器2电连接。点火模块15内设有高压包(图中未示出)，将点火模块15设于抗爆罐体1外，有助于保护高压包，通过控制器2控制点火模块15从而控制点火器11点火，进行试验。
32.进一步的，如图1和图4所示，试验样机还包括第三压力传感器14，第三压力传感器14设于连接管道16或第二管道9靠近内燃机排气阻火器10的一端。当进行内燃机进气端试验时，第三压力传感器17设于连接管道16；当进行内燃机排气端试验时，第三压力传感器14设于第二管道9靠近内燃机排气阻火器10的一端，用于检测爆炸时的压力。
33.进一步的，抗爆罐体1的侧壁设有第四压力传感器22，第四压力传感器22与控制器2电连接。第四压力传感器22可检测抗爆罐体1的压力，当抗爆罐体1的压力达到试验要求，即可进行试验。
34.进一步的，配气模块包括空气通道、爆炸气体通道、混合气体通道和气体检测通道，空气通道和爆炸气体通道与混合气体通道连接，混合气体通道与第一管道4连接，空气通道从空气进气口到混合气体通道依次设有过滤器23、压缩机24、空气储罐25、第一电磁减压阀26、第一质量流量控制器27、第一电磁阀28和第一单向阀29，爆炸气体通道包括气瓶30，爆炸气体通道从气瓶30到混合气体通道依次设有第一手动阀31、第二电磁减压阀32、第二质量流量控制器33、第二电磁阀34和第二单向阀35，混合气体通道设有混气室36，空气通道和爆炸气体通道与混气室连接，混合气体通道从混气室36到第一管道4依次设有第三单向阀37、第一安全阻火器38和第二手动阀39，气体检测通道设于抗爆罐体1外靠近开口，气体检测通道依次连接有第三电磁阀18、气体分析仪19、第四单向阀20和第二安全阻火器21，第一电磁减压阀26、第一质量流量控制器27、第一电磁阀28、第二电磁减压阀32、第二质量流量控制器33、第二电磁阀34、第三电磁阀18和气体分析仪19与控制器2电连接。过滤器23、压缩机24、空气储罐25用于过滤、压缩和存储空气；第一电磁减压阀26和第二电磁减压阀32用于对空气和爆炸性气体进行减压，达到试验要求；第一质量流量控制器27和第二质量流
量控制器33集成质量流量计和质量流量控制执行器，可实现对气体的质量流量测量和流量控制；第一电磁阀28、第二电磁阀34和第三电磁阀18用于控制气体的通断；第一单向阀29、第二单向阀35、第三单向阀37和第四单向阀20用于防止气体回流；第一手动阀31和第二手动阀39用于手动控制气体的通断，第一安全阻火器38和第二安全阻火器21可防止火焰蔓延，气体分析仪19可检测气体浓度。空气和爆炸性气体经减压和流量控制后进入混合室36，混合成满足要求的混合气体后，打开第二手动阀39使混合气体通过第一管道4进入试验样机和抗爆罐体1内，通过气体检测通道检测抗爆罐体1内混合气体浓度，直至抗爆罐体1内的混合气体浓度及压力达到要求，关闭第二手动阀39。
35.进一步的，抗爆罐体1的侧壁设有排气口1b，排气口1b与气体检测通道连通。在试验前进行配气时，打开第三电磁阀18，使抗爆罐体1的内部的气体通向排气口1b，气体分析仪19可检测混合气体的浓度，当达到试验要求的浓度时，气体分析仪19的数据被控制器2采集并控制第三电磁阀18关闭，说明抗爆罐体1已达到试验要求的浓度。
36.进一步的，内燃机进气阻火器17与连接管道16、第二管道9与排气歧管8b以及第二管道9与第一阻火器10均采用法兰40连接。在进行最大爆炸压力试验时，可通过盲法兰封闭内燃机排气阻火器10或内燃机进气阻火器17，从而分别进行内燃机进气端试验或排气端试验。
37.本发明的测试过程为：第一，先进行最大爆炸压力试验，包括内燃机进气端试验和排气端试验，若进行进气端实验时，用盲法兰封闭内燃机排气阻火器10，将第一管道4连接于第二管道9靠近内燃机排气阻火器10的一端，将点火器11和第一压力传感器12设置在模拟气缸的燃烧室8a上靠近排气歧管8c处，第二压力传感器13设置在模拟气缸8的燃烧室8a上靠近进气歧管8b处，第三压力传感器14设于连接管道16；若进行排气端实验时，用盲法兰封闭内燃机进气阻火器17，将第一管道4连接于连接管道16，将点火器11和第一压力传感器12设置在模拟气缸8的燃烧室8a上靠近进气歧管8b处，第二压力传感器13设置在在模拟气缸的燃烧室8a上靠近排气歧管8c处，第三压力传感器14设于第二管道9靠近内燃机排气阻火器10的一端。试验样机上的接合面与抗爆罐体1的距离要大于300mm，接好后用薄膜3封闭抗爆罐体1的开口。试验前，将控制器2设置成采用5
×
(1
±
10％)khz的低通滤波，保证环境温度(0～40℃)，抗爆罐体1内的压力为0mpa，当配气完成后点火，先进行进气端最大爆炸压力试验2次，再进行排气端最大爆炸压力试验2次，如果排气端的最大爆炸压力大于进气端的最大爆炸压力，则排气端增加3次试验，反之则进气端增加3次试验。试验压力的最大值为最大爆炸压力。以至少为样机6倍体积的试验气体吹扫样机，以确保试验样机内的试验气体浓度均匀。
38.第二，进行动态过压试验，在出现最大爆炸压力处进行试验，接好试验样机后，通过控制器控制第一电磁减压阀26、第二电磁减压阀32、第一质量流量控制器27和第二质量流量控制器33，使抗爆罐体1内填充有初始压力为50kpa的混合气体，初始压力由第四传感器测量22，完成配气后点火测压。动态过压试验只进行一次，iic类设备需要进行三次试验，试验后罐体不应有影响防爆能力的变形和损坏。
39.第三，进行内部点燃不传爆试验，在最大爆炸压力试验和动态过压试验后，按照要求分别对进气端和排气端的阻火器进行试验，试验安装和连接与最大爆炸压力试验相同。对于进气增压装置的受压部件，应用在大气压力乘以压力比的压力下的试验气体混合物进
行内部点燃不传爆试验。所有内部点燃不传爆试验都不应发生传爆，试验结果可由两种方法进行判定，第一种为通过肉眼或高速摄像机进行观测薄膜处是否有火焰传播，第二种为通过采集第四压力传感器22的压力值进行判定。
40.综上，本发明实施例提供一种防爆内燃机进排气系统阻爆性能测试装置，在抗爆壳体的开口处设有薄膜，通过端盖和密封圈将薄膜压紧实现密封，端盖通过扣锁脱开或扣接在抗爆壳体的锁钩上实现开闭，操作简单，通过薄膜可释放压力，从而降低抗爆壳体结构的要求，还可通过薄膜查看试验结果。在抗爆罐体内设有试验样机，试验样机上设有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，还设有点火器，试验样机符合标准要求，可用于进行最大爆炸压力试验、动态过压试验以及内部点燃不传爆试验，通过三个压力传感器可以测量爆炸压力，试验样机还设有内燃机进气阻火器和内燃机排气阻火器可在试验时查看是否能阻止火焰蔓延。抗爆罐体还设有第四压力传感器用于测量抗爆罐体内压力，在抗爆罐体的出气口设有气体分析仪，可检测抗爆罐体内的压力以及混合气体的浓度，以达到试验要求，便于进行试验。配气系统通过第一电磁减压阀、第二电磁减压阀、第一质量流量控制器和第二质量流量控制器对空气和爆炸性气体减压和流量控制并输送到混合室进行混合，再通过第一管道输送到试验样机和抗爆罐体，配气系统由控制器控制，可实现自动配气。
41.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。