本實用新型屬于安全工程試驗領(lǐng)域，具體涉及一種氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置。

背景技術(shù)：

建筑物內(nèi)部可燃性氣體混合物爆炸已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和民用生活領(lǐng)域的多發(fā)事故之一，多數(shù)以氣體爆燃形式發(fā)生，對建筑結(jié)構(gòu)、室內(nèi)設(shè)備、設(shè)施造成嚴(yán)重的破壞。氣體爆炸事故產(chǎn)生的破壞效應(yīng)主要與房間內(nèi)部氣體爆燃壓力及其對結(jié)構(gòu)的作用有關(guān)，室內(nèi)壓力受到氣體類型、濃度、爆室空間幾何特性、形狀、內(nèi)部環(huán)境以及室內(nèi)氣體泄放等諸多因素影響，與化學(xué)爆炸、核爆炸荷載相比，室內(nèi)氣體爆燃壓力具有上升時間長、峰值多、壓力形式多樣等特點，也必將影響著結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性。開展室內(nèi)氣體爆燃壓力發(fā)展及該條件下結(jié)構(gòu)破壞效應(yīng)的研究，對氣體爆炸事故的防護(hù)和結(jié)構(gòu)損傷評估具有重要意義，而室內(nèi)氣體爆炸壓力發(fā)生及對結(jié)構(gòu)加載的試驗裝置則是必要的研究手段。

現(xiàn)有對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆炸加載的試驗裝置，主要模擬化學(xué)爆炸或核爆炸沖擊波，比如核爆炸模擬器、激波管等，這種荷載形式與室內(nèi)氣體爆燃壓力在本質(zhì)上是有區(qū)別的；而相關(guān)的受限空間內(nèi)氣體爆炸試驗，重點在于研究氣體爆炸火焰速度傳播、壓力的發(fā)展、空間泄爆、以及氣體濃度、種類的影響等，主要在管道、球形或柱形爆炸容器等單個爆室內(nèi)或連通器中進(jìn)行，實驗工況與實際方形的建筑屋室內(nèi)氣體爆炸情況相差較大，且均未考慮對建筑構(gòu)件的加載。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是提供一種氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置，用于模擬受限空間內(nèi)部氣體爆炸壓力產(chǎn)生及其對建筑構(gòu)件的加載影響。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置，其特征在于：包括點火裝置、爆炸氣室、壓力測試裝置、封閉裝置、真空壓力表和N個底座，N≥2，N個底座均勻分布固定在爆炸氣室底部；壓力測試裝置設(shè)置在爆炸氣室頂部，點火裝置與封閉裝置分別設(shè)置在爆炸氣室的兩端，真空壓力表設(shè)置在爆炸氣室的頂面。

所述爆炸氣室的長度大于高度，長度方向的兩個端面，一端設(shè)有通孔，另一端無端蓋，無端蓋端設(shè)有待測受載構(gòu)件，可燃?xì)怏w填充在爆炸氣室的內(nèi)腔中；爆炸氣室的側(cè)壁上開有一個抽氣孔和若干個進(jìn)氣孔，抽氣孔位于所述側(cè)壁的中心，若干個進(jìn)氣孔依次對稱分布在抽氣孔的兩側(cè)，進(jìn)氣孔通過輸氣管道與氣瓶相連；抽氣孔通過輸氣管道與防爆真空泵相連；爆炸氣室的頂面沿直線設(shè)有一個真空壓力表安裝孔和若干個傳感器安裝孔，真空壓力表設(shè)置在真空壓力表安裝孔內(nèi)。

所述抽氣孔和若干個進(jìn)氣孔的圓心位于同一條直線。

所述側(cè)壁不為頂面、底面和長度方向的兩個端面。

所述爆炸氣室為長方體。

上述爆炸氣室外壁上開孔裝配部件后，均要填充密封膠進(jìn)行密封。

所述點火裝置包括點火控制器、法蘭盤和點火電阻絲，法蘭盤與爆炸氣室的端部通孔固連，點火電阻絲一端與點火控制器連接，另一端自法蘭盤中心伸入爆炸氣室的內(nèi)腔中，點火控制器通過電流加熱點火電阻絲，使其達(dá)到點火溫度，引燃內(nèi)腔中的可燃?xì)怏w。

所述壓力測試裝置包括數(shù)據(jù)采集器和若干個壓力傳感器，若干個壓力傳感器分別設(shè)置在所述傳感器安裝孔內(nèi)，所述壓力傳感器的基座與爆炸氣室的內(nèi)壁平齊，若干個壓力傳感器分別與數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器顯示并記錄采集到的壓力變化值。

所述封閉裝置包括壓框和密封墊層，壓框設(shè)置在爆炸氣室的無蓋端，壓框一側(cè)與爆炸氣室轉(zhuǎn)動連接，密封墊層設(shè)置在待測受載構(gòu)件與爆炸氣室的連接處，壓框壓住待測受載構(gòu)件后，通過螺栓將待測受載構(gòu)件和爆炸氣室壓緊，實現(xiàn)爆炸氣室的密封。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：

（1）能夠通過調(diào)節(jié)初始條件（可燃?xì)怏w的種類和濃度）產(chǎn)生不同形式的氣體爆燃荷載。

（2）爆炸氣室為長方體，能夠更真實的模擬方形建筑空間內(nèi)部燃?xì)獗ǖ膲毫μ卣鳌?/p>

（3）可以用于對建筑構(gòu)件（即受載構(gòu)件）進(jìn)行爆炸加載。

附圖說明

圖1為本實用新型氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置的側(cè)視圖。

圖3為本實用新型實施例1實驗時的壓力變化曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1和圖2，一種氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置，包括點火裝置、爆炸氣室14、壓力測試裝置、封閉裝置、真空壓力表7和N個底座6，N≥2，N個底座6均勻分布固定在爆炸氣室14底部，對爆炸氣室14起支撐作用。壓力測試裝置設(shè)置在爆炸氣室14頂部，點火裝置與封閉裝置分別設(shè)置在爆炸氣室14的兩端，真空壓力表7設(shè)置在爆炸氣室14的頂面。

所述爆炸氣室14由高強度鋼制成，其長度大于高度，長度方向的兩個端面，一端設(shè)有通孔，另一端無端蓋，無端蓋端設(shè)有待測受載構(gòu)件11，可燃?xì)怏w充入爆炸氣室14的內(nèi)腔中，與空氣混合。爆炸氣室14的側(cè)壁上開有一個抽氣孔5和若干個進(jìn)氣孔4，抽氣孔5位于所述側(cè)壁的中心，若干個進(jìn)氣孔4依次對稱分布在抽氣孔5的兩側(cè)，所述抽氣孔5和若干個進(jìn)氣孔4的圓心位于同一條直線，以保證可燃?xì)怏w混合均勻，進(jìn)氣孔4通過輸氣管道與氣瓶相連；抽氣孔5通過輸氣管道與防爆真空泵相連。所述側(cè)壁不為頂面、底面和長度方向的兩個端面。爆炸氣室14的頂面沿直線設(shè)有一個，真空壓力表安裝孔和若干個傳感器安裝孔，真空壓力表7設(shè)置在真空壓力表安裝孔內(nèi)，使用密封膠封閉以保證爆炸氣室14的密閉性，實時顯示腔體內(nèi)部壓力情況。

所述爆炸氣室14為長方體。

所述點火裝置包括點火控制器1、法蘭盤2和點火電阻絲3，法蘭盤2與爆炸氣室14的端部通孔通過法蘭固連，點火電阻絲3一端與點火控制器1連接，另一端自法蘭盤2中心伸入爆炸氣室14的內(nèi)腔中，點火控制器1通過電流加熱點火電阻絲3，使其達(dá)到點火溫度，引燃內(nèi)腔中的可燃?xì)怏w。

所述壓力測試裝置包括數(shù)據(jù)采集器15和若干個壓力傳感器8，若干個壓力傳感器8分別設(shè)置在所述傳感器安裝孔內(nèi)，用于采集爆炸氣室14內(nèi)腔的壓力變化值，所述壓力傳感器8的基座與爆炸氣室14的內(nèi)壁平齊，并用密封膠密封以保證密閉性。若干個壓力傳感器8分別與數(shù)據(jù)采集器15連接，數(shù)據(jù)采集器15顯示并記錄采集到的壓力變化值。

結(jié)合圖2，所述封閉裝置包括壓框12和密封墊層，壓框12設(shè)置在爆炸氣室14的無蓋端，壓框12一側(cè)與爆炸氣室14通過合頁轉(zhuǎn)動連接，密封墊層設(shè)置在待測受載構(gòu)件11與爆炸氣室14的連接處，壓框12壓住待測受載構(gòu)件11后，通過螺栓將待測受載構(gòu)件11和爆炸氣室14壓緊，實現(xiàn)爆炸氣室14的密封。

實施例1

結(jié)合圖1，一種氣體爆炸壓力產(chǎn)生及加載實驗裝置，包括點火裝置、爆炸氣室14、壓力測試裝置、封閉裝置、真空壓力表7和3個底座6，3個底座6均勻分布焊接在爆炸氣室14底部，對爆炸氣室14起支撐穩(wěn)定作用。壓力測試裝置設(shè)置在爆炸氣室14頂部，點火裝置與封閉裝置分別設(shè)置在爆炸氣室14的兩端，真空壓力表7設(shè)置在爆炸氣室14的頂面。

所述爆炸氣室14由高強度鋼制成，為長方體，長度方向的兩個端面，一端設(shè)有通孔，另一端無端蓋，無端蓋端設(shè)有待測受載構(gòu)件11，可燃?xì)怏w（乙烯，濃度8%）填充在爆炸氣室14的內(nèi)腔中。爆炸氣室14的側(cè)壁上開有一個抽氣孔5和6個進(jìn)氣孔4，抽氣孔5位于所述側(cè)壁的中心，6個進(jìn)氣孔4依次對稱分布在抽氣孔5的兩側(cè)，所述抽氣孔5和6個進(jìn)氣孔4的圓心位于同一條直線，以保證可燃?xì)怏w混合均勻，進(jìn)氣孔4通過輸氣管道與氣瓶相連，燃?xì)庾暂敋夤艿肋M(jìn)入爆炸氣室14，與其中的空氣混合；抽氣孔5通過輸氣管道與防爆真空泵相連。所述側(cè)壁不為頂面、底面和長度方向的兩個端面。爆炸氣室14的頂面沿直線設(shè)有一個，真空壓力表安裝孔和4個傳感器安裝孔，真空壓力表7設(shè)置在真空壓力表安裝孔內(nèi)，使用密封膠封閉以保證爆炸氣室14的密閉性，實時顯示腔體內(nèi)部壓力情況。

所述點火裝置包括點火控制器1、法蘭盤2和點火電阻絲3，法蘭盤2與爆炸氣室14的端部通孔通過法蘭固連，點火電阻絲3一端與點火控制器1連接，另一端自法蘭盤2中心伸入爆炸氣室14的內(nèi)腔中，點火控制器1通過電流加熱點火電阻絲3，使其達(dá)到點火溫度，引燃內(nèi)腔中的可燃?xì)怏w。

所述壓力測試裝置包括數(shù)據(jù)采集器15和4個壓力傳感器8，4個壓力傳感器8分別設(shè)置在所述傳感器安裝孔內(nèi)，用于采集爆炸氣室14內(nèi)腔的壓力變化值，所述壓力傳感器8的基座與爆炸氣室14的內(nèi)壁平齊，并用密封膠密封以保證密閉性。若干個壓力傳感器8分別與數(shù)據(jù)采集器15連接，數(shù)據(jù)采集器15顯示并記錄采集到的壓力變化值。

結(jié)合圖2，所述封閉裝置包括壓框12和密封墊層，壓框12為長方形，設(shè)置在爆炸氣室14的無蓋端，壓框12一側(cè)與爆炸氣室14通過合頁轉(zhuǎn)動連接，密封墊層設(shè)置在待測受載構(gòu)件11與爆炸氣室14的連接處，壓框12壓住待測受載構(gòu)件11后，通過螺栓將待測受載構(gòu)件11和爆炸氣室14壓緊，實現(xiàn)爆炸氣室14的密封。

壓力產(chǎn)生及加載實驗步驟：

步驟1、將壓力傳感器8和真空壓力表7安裝在爆炸氣室14頂面，并檢查其氣密性。

步驟2、將密封墊層13、待測受載構(gòu)件11、壓框12依次置于爆炸氣室14的無蓋端，并將封閉螺栓擰緊，并檢查氣密性。

步驟3、開啟防爆真空泵進(jìn)行抽氣，通過真空壓力表7控制內(nèi)部負(fù)壓數(shù)值，達(dá)到目標(biāo)壓力停止抽氣，開啟進(jìn)氣閥通過進(jìn)氣孔4均勻進(jìn)氣，達(dá)到目標(biāo)濃度停止進(jìn)氣。

步驟4、關(guān)閉真空壓力表7閥門，斷開進(jìn)氣接口，接通點火裝置，人員撤離。

步驟5、點火，點火控制器1通過電流加熱點火電阻絲3，使其達(dá)到點火溫度，引燃內(nèi)腔中的可燃?xì)怏w，對待測受載構(gòu)件11進(jìn)行爆炸加載。

步驟6、壓力傳感器8采集爆炸氣室14內(nèi)腔的壓力變化值，數(shù)據(jù)采集器15顯示并記錄采集到的壓力變化值，如圖3所示。同時實時觀察待測受載構(gòu)件11的破壞情況。

綜上所述，本實用新型能夠通過調(diào)節(jié)初始條件（可燃?xì)怏w的種類和濃度）產(chǎn)生不同形式的氣體爆燃荷載，爆炸氣室為長方體，能夠更真實的模擬方形建筑空間內(nèi)部燃?xì)獗ǖ膲毫μ卣?，并可以用于對建筑?gòu)件（即受載構(gòu)件）進(jìn)行爆炸加載。