阅读说明：本技术 一种泄爆顶机构及使用方法 (Explosion venting top mechanism and using method thereof ) 是由 周伟 吕洪 陈树飞 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种泄爆顶机构,包括定位套、定位基架、泄爆顶盖、泄爆驱动机构、复位驱动机构及驱动电路,定位基架嵌于定位套内,定位基架为上均布若干泄爆口,且每个泄爆口上端面均设一个泄爆顶盖,泄爆顶盖上端面通过至少一个泄爆驱动机构与定位套外表面连接,通过至少一个复位驱动机构与定位套侧壁内表面连接,驱动电路与定位套外侧面连接。其用方法包括设备预制,被动泄爆及自主泄爆等三个功能步骤。本发明一方面泄爆顶便于快速释放内部压力并采用轻质泄爆面,保护集装箱侧壁免遭爆破的破坏,减轻爆破对附近的操作人员带来的危害程度；另一方面具有良好的监控能力及信息反馈能力,有效的提高泄爆响应迅速,提高泄爆效率和可靠性。(The invention relates to an explosion venting top mechanism which comprises a positioning sleeve, a positioning base frame, an explosion venting top cover, an explosion venting driving mechanism, a reset driving mechanism and a driving circuit, wherein the positioning base frame is embedded in the positioning sleeve, the positioning base frame is provided with a plurality of explosion venting ports uniformly, the upper end surface of each explosion venting port is provided with one explosion venting top cover, the upper end surface of each explosion venting top cover is connected with the outer surface of the positioning sleeve through at least one explosion venting driving mechanism and is connected with the inner surface of the side wall of the positioning sleeve through at least one reset driving mechanism, and the driving circuit is connected with the outer side surface of the positioning sleeve. The method comprises three functional steps of equipment prefabrication, passive explosion venting, automatic explosion venting and the like. On one hand, the explosion venting top is convenient for quickly releasing internal pressure, and a light explosion venting surface is adopted, so that the side wall of the container is protected from being damaged by explosion, and the damage degree of the explosion to nearby operators is reduced; on the other hand, the explosion venting device has good monitoring capability and information feedback capability, effectively improves explosion venting response speed, and improves explosion venting efficiency and reliability.)

一种泄爆顶机构及使用方法

技术领域

本发明涉及一种泄爆顶装置，特别是涉及一种应用于集装箱泄爆顶机构及使用方法。

背景技术

随着时代的进步及科技的发展，集装箱在易燃易爆场景的应用日益增多。比如在目前发展迅速的氢能领域，集装箱广泛应用于承载电解制氢设备、氢压缩机、撬装式加氢站、储氢瓶（组）等。由于氢气易泄漏、易燃、易爆的特性，采用集装箱式箱体安置这些涉氢设备时，为安全起见，除了箱体上部空间应通风良好。顶部内表面应平整，避免死角，或设强制排风口，确保箱体内不滞留和聚积氢气，在易于聚积氢气处应设置氢气浓度超限报警装置外，集装箱式箱体顶部要采用泄爆和排爆机构，避免万一发生***时箱体内部瞬间压力增大导致箱体多方位解体，造成次生灾害，酿成严重的人员伤害。

现有的集装箱在应用于易燃易爆场合时，通常在封闭的箱体内安装防爆风机，通过强制排风换气来避免箱体内积聚易燃易爆气体从而防止***的发生；或者在箱体四周设计通风口，通过箱体内外自然的对流通风，达到避免箱体内积聚易燃易爆气体从而防止***的目的。然而这些设计都是采取主动防爆的措施，没有考虑箱体内因意外，发生燃爆时，箱体因缺乏泄爆设计所带来的潜在危害。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的泄爆机构及使用方法，在集装箱体内因意外发生燃爆时，可将***产生的冲击力通过集装箱顶部得到有效、快速的释放，以保护集装箱侧壁免遭***的破坏，减轻***对附近的操作人员带来的危害程度。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种全新的应用于集装箱顶盖的泄爆装置，以克服传统设备在运行中的缺陷，提高设备运行的稳定性、安全性和可靠性。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种泄爆顶机构，包括定位套、定位基架、泄爆顶盖、泄爆驱动机构、复位驱动机构、可燃气体浓度传感器及驱动电路，定位套为横断面呈矩形的柱状框状金属结构，定位基架为与定位套同轴分布的框架结构，嵌于定位套内，定位基架为上均布若干泄爆口，泄爆口对称分布在定位基架中线两侧，泄爆顶盖数量与泄爆口数量一致，且每个泄爆口上端面均设一个泄爆顶盖，泄爆顶盖侧表面与定位套内侧间通过铰链铰接并包覆在泄爆口上端面，泄爆顶盖上端面通过至少一个泄爆驱动机构与定位套外表面连接，通过至少一个复位驱动机构与定位套侧壁内表面连接，泄爆顶盖下端面与定位套上端面呈0°—90°夹角，且当泄爆顶盖下端面与定位套上端面呈0°时，泄爆顶盖与泄爆口同轴分布，可燃气体浓度传感器分别与各定位基架侧面连接，驱动电路与定位套外侧面连接，并分别与各泄爆驱动机构、可燃气体浓度传感器电气连接。

进一步的，所述的泄爆驱动机构包括升降驱动机构、导向套、主连杆、压簧及倾角传感器，所述升降驱动机构侧表面与定位套外表面连接并与定位套轴线平行分布，所述升降驱动机构上端面与导向套下端面垂直连接，所述导向套为横断面呈矩形框状金属结构，其轴线与定位套上端面平行分布，所述主连杆后端面嵌于导向套内并与导向套侧壁内表面铰接，前端面与泄爆顶盖上端面铰接，且主连杆前端面与泄爆顶盖连接交点与泄爆顶盖后端面间间距不小于泄爆顶盖长度的1/3，且所述主连接杆轴线与泄爆顶盖上端面及导向套轴线呈0°—75°夹角，所述压簧至少一个，其后端面嵌于导向套内并与导向套顶部连接，前端面位于导向套为并与主连接杆上端面连接，所述压簧轴线与主连接杆轴线呈0°—75°夹角，所述倾角传感器与主连杆下端面连接并位于主连杆中点位置，所述升降驱动机构、倾角传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的升降驱动机构为电动机驱动的偏心轮机构、电动伸缩杆机构、电动机驱动齿轮齿条机构及电磁伸缩杆机构中的任意一种。

进一步的，所述的复位驱动机构包括牵引弹簧、导向杆及导向套，其中所述导向杆通过导向套与泄爆顶盖下端面连接并与泄爆顶盖下端面平行分布，所导向杆两端分别通过牵引弹簧与泄爆顶盖下端面及定位套侧壁内表面连接铰接，且牵引弹簧总长度为导向杆长度的1/3—2/3，且牵引弹簧与泄爆顶盖交点与泄爆顶盖后端面间间距不小于泄爆顶盖长度的1/3。

进一步的，所述泄爆顶盖所连接的泄爆驱动机构为两个及两个以上时，各泄爆驱动机构沿定位套轴线方向均布，且相邻两个泄爆驱动机构之间设一个复位驱动机构。

进一步的，所述定位套下端面设横断面呈“冂”字形的定位槽，所述定位槽深度为定位套高度的10%—60%，所述定位槽底部及侧壁均设至少一条阻燃性弹型密封条，且定位套外侧面对应的定位槽槽壁上设至少4个高强度定位销，所述高强度定位销环绕定位套轴线均布，其轴线与定位套外侧面垂直分布。

进一步的，所述的泄爆顶盖上端面与泄爆顶盖下端面闭合时存在倾角，且当泄爆顶盖上端面与泄爆顶盖下端面夹角大于0°时，泄爆顶盖厚度自定位套外侧向中心位置逐级增加，所述泄爆顶盖下端面及侧表面均设阻燃型弹性密封环，并通过阻燃型弹型密封环分别与定位套侧表面及定位基架上端面连接。

进一步的，所述的定位基架上端面比定位套上端面低0—10毫米，下端面位于定位套内并与定位套下端面间间距不小与10毫米，且所述定位基架上端面及下端面均设阻燃型弹性密封垫，且所述定位基架的泄爆口高度不小于1厘米。

进一步的，所述的定位套、定位基架均采用金属质地框架，所述泄爆顶盖均包括硬质层、硬质内衬层及弹性保温衬层，其中所述硬质层包覆在硬质内衬层外，且硬质层、硬质内衬层间通过筋板连接，并构成厚度不小于3毫米、整体重量不超过的保温腔，所述弹性保温衬层嵌于保温腔内，并分别与硬质护套层、硬质内衬层表面相抵，其中所述硬质层、硬质内衬层均采用重量轻的轻质材料和弹性保温衬层采用阻燃性材质。

一种泄爆顶机构的使用方法，包括以下步骤：

S1，设备预制，首先根据高压承载箱体设备的结构和体积，设计和制备相应的定位套及泄爆顶盖的结构和泄爆顶盖数量，然后对定位套、定位基架、泄爆顶盖、泄爆驱动机构、复位驱动机构、可燃气体浓度传感器及驱动电路进行组装，并使各泄爆顶盖均包覆在泄爆口外侧，得到成品泄爆机构，然后将组装后的泄爆机构通过定位套下端面的定位槽包覆在高压承载箱体设备上端面，将驱动电路与外部监控管理系统建立电气及数据通讯连接；最后一方面为驱动电路录入主动泄爆控制临界值，其临界值国标规定为氢含量的0.6%-2%之间，另一方面调整泄爆驱动机构中压簧与主连杆间的弹力最大值为临界值的1.2—1倍，即可完成设备预制；

S2，自主泄爆，在承载箱体设备运行过程中，由可燃气体传感器对承载箱体设备内的气体浓度进行连续检测，并当泄爆顶盖的可燃气体浓度传感器检测到浓度升高至S1步骤设定的临界值时，由驱动电路直接驱动泄爆驱动机构的升降驱动机构运行，由升降驱动机构驱动主连杆打开相应泄爆顶盖实现泄压泄爆目的，并在完成液压后使泄爆顶盖在泄爆驱动机构、复位驱动机构共同驱动下复位并对泄爆口进行密封防护。

S3，被动泄爆，在承载箱体设备运行过程中，当泄爆顶盖的可燃气体浓度传感器检测到浓度升高并***时产生冲击压力超过S1步骤设定的泄爆驱动机构中压簧弹力时，在气体冲击压力驱动下泄爆顶盖打开实现快速释放内部压力泄爆。

本发明结构简单、使用灵活方便，通用性好，可以在非密闭和密闭的环境领域使用，也可以在危险和***环境下使用，本发明一方面泄爆顶便于快速释放内部压力并采用轻质泄爆面，保护集装箱侧壁免遭***的破坏，减轻***对附近的操作人员带来的危害程度；另一方面具有良好的监控能力及信息反馈能力，在有效的提高泄爆响应迅速，提高泄爆效率和可靠性的同时，有效的实现了主动降压和对泄爆过程全程全程监控，在提高泄爆效率的同时，及时发现设备运行故障隐患，从而极大的提高了泄爆作业的可靠性和安全性，除此之外承压、抗压能力好，有效解决传统泄爆机构采用固定螺栓作为牵引绞索的不安全性，并可对泄爆时的冲击力进行有效的缓冲，从而极大的提高了泄爆作业的安全性、可靠性及稳定性。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

来详细说明本发明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明横断面局部结构示意图；

图3为泄爆驱动机构结构示意图；

图4为复位驱动机构结构示意图；

图5为定位套、定位基架局部结构示意图；

图6为本发明使用方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，以氢气为例进一步阐述本发明。

如图1—5所示，一种泄爆顶机构，包括定位套1、定位基架2、泄爆顶盖3、泄爆驱动机构4、复位驱动机构5、可燃气体浓度传感器6及驱动电路7，定位套1为横断面呈矩形的柱状框状金属结构，定位基架2为与定位套1同轴分布的框架结构，嵌于定位套1内，定位基架2为上均布若干泄爆口8，泄爆口8对称分布在定位基架2中线两侧，泄爆顶盖3数量与泄爆口8数量一致，且每个泄爆口8上端面均设一个泄爆顶盖3，泄爆顶盖3侧表面与定位套1内侧间通过铰链铰接并包覆在泄爆口8上端面，泄爆顶盖3上端面通过至少一个泄爆驱动机构4与定位套1外表面连接，通过至少一个复位驱动机构5与定位套1侧壁内表面连接，泄爆顶盖3下端面与定位套1上端面呈0°—90°夹角，且当泄爆顶盖3下端面与定位套上端面呈0°时，泄爆顶盖3与泄爆口8同轴分布，可燃气体浓度传感器6分别与各定位基架2侧面连接，驱动电路7与定位套1外侧面连接，并分别与各泄爆驱动机构4、可燃气体浓度传感器6电气连接。

重点说明的，所述的泄爆驱动机构4包括升降驱动机构41、导向套42、主连杆43、压簧44及倾角传感器45，所述升降驱动机构41侧表面与定位套1外表面连接并与定位套1轴线平行分布，所述升降驱动机构41上端面与导向套42下端面垂直连接，所述导向套42为横断面呈矩形框状结构，其轴线与定位套1上端面平行分布，所述主连杆43后端面嵌于导向套42内并与导向套42侧壁内表面铰接，前端面与泄爆顶盖3上端面铰接，且主连杆43前端面与泄爆顶盖3连接交点与泄爆顶盖3后端面间间距不小于泄爆顶盖3长度的1/3，且所述主连接杆43轴线与泄爆顶盖3上端面及导向套轴线呈0°—75°夹角，所述压簧44至少一个，其后端面嵌于导向套42内并与导向套42顶部连接，前端面位于导向套42为并与主连接杆43上端面连接，所述压簧44轴线与主连接杆43轴线呈0°—75°夹角，所述倾角传感器45与主连杆43下端面连接并位于主连杆43中点位置，所述升降驱动机构41、倾角传感器45均与驱动电路7电气连接。

进一步优化的，所述的升降驱动机构41为电动机驱动的偏心轮机构、电动伸缩杆机构、电动机驱动齿轮齿条机构及电磁伸缩杆机构中的任意一种。

同时，所述的复位驱动机构5包括牵引弹簧51、导向杆52及导向套42，其中所述导向杆52通过导向套42与泄爆顶盖3下端面连接并与泄爆顶盖3下端面平行分布，所导向杆52两端分别通过牵引弹簧51与泄爆顶盖3下端面及定位套1侧壁内表面连接铰接，且牵引弹簧51总长度为导向杆52长度的1/3—2/3，且牵引弹簧51与泄爆顶盖3交点与泄爆顶盖3后端面间间距不小于泄爆顶盖3长度的1/3。

此外，所述泄爆顶盖3所连接的泄爆驱动机构4为两个及两个以上时，各泄爆驱动机构4沿定位套1轴线方向均布，且相邻两个泄爆驱动机构4之间设一个复位驱动机构5。

需要进一步说明的，所述定位套1下端面设横断面呈“冂”字形的定位槽101，所述定位槽101深度为定位套1高度的10%—60%，所述定位槽101底部及侧壁均设至少一条阻燃型弹性密封条102，且定位套1外侧面对应的定位槽101槽壁上设至少4个高强度定位销103，所述高强度定位销103环绕定位套1轴线均布，其轴线与定位套1外侧面垂直分布。

同时，所述的泄爆顶盖3上端面与泄爆顶盖3下端面闭合时存在倾角，且当泄爆顶盖3上端面与泄爆顶盖3下端面夹角大于0°时，泄爆顶盖3厚度自定位套1外侧向中心位置逐级增加，所述泄爆顶盖3下端面及侧表面均设阻燃型弹型密封环9，并通过阻燃型弹性密封环9分别与定位套1侧表面及定位基架2上端面连接。

进一步优化的，所述的定位基架2上端面比定位套1上端面低0—10毫米，下端面位于定位套1内并与定位套1下端面间间距不小与10毫米，且所述定位基架2上端面及下端面均设阻燃型弹性密封垫10，且所述定位基架2的泄爆口8高度不小于1厘米。

特别说明的，所述的定位套1、定位基架2、均采用金属质地架，保证框架强度， 泄爆顶盖3均包括硬质层111、硬质内衬层112及弹性保温衬层113，其中所述硬质层111包覆在硬质内衬层112外，且硬质层111、硬质内衬层112间通过筋板114连接，并构成厚度不小于3毫米的保温腔115及整体重量不得超过，所述弹性保温衬层113嵌于保温腔115内，并分别与硬质护套层111、硬质内衬层112表面相抵，并其中所述硬质层111、硬质内衬层112均采用重量轻的轻质材料和弹性保温衬层115采用阻燃型材质。

特别说明的，所述泄爆顶盖3数量超过两个以上至少泄爆盖之间采用阻燃型异性密封条12固定，一侧与泄爆盖铆接或者粘接，另一侧因密封条有凸糟与泄爆盖密封，防止漏水和灰尘。

此外，所述驱动电路为基于工业单片机为基础的电路系统，且其电气元件和传感器均采用防爆结构

如图6所示，一种泄爆顶机构的使用方法，包括以下步骤：

S1，设备预制，首先根据承载箱体设备的结构和体积，设计和制备相应的定位套及泄爆顶盖的结构和泄爆顶盖数量，然后对定位套、定位基架、泄爆顶盖、泄爆驱动机构、复位驱动机构、气压传感器、氢浓度传感器及驱动电路进行组装，并使各泄爆顶盖均包覆在泄爆口外侧，得到成品泄爆机构，然后将组装后的泄爆机构通过定位套下端面的定位槽包覆在高压氢承载箱体设备上端面，将驱动电路与外部监控管理系统建立电气及数据通讯连接；最后一方面为驱动电路录入主动泄爆控制临界值，其临界值国标规定为氢含量的0.6%-2%之间，另一方面调整泄爆驱动机构中压簧与主连杆间的弹力最大值为临界值的1.2—1倍，即可完成设备预制；

S2，自主泄爆，在承载箱体设备运行过程中，由可燃气体传感器对承载箱体设备内的气体浓度进行连续检测，并当泄爆顶盖的可燃气体浓度传感器检测到浓度升高至S1步骤设定的临界值时，由驱动电路直接驱动泄爆驱动机构的升降驱动机构运行，由升降驱动机构驱动主连杆打开相应泄爆顶盖实现泄压泄爆目的，并在完成液压后使泄爆顶盖在泄爆驱动机构、复位驱动机构共同驱动下复位并对泄爆口进行密封防护。

S3，被动泄爆，在承载箱体设备运行过程中，当泄爆顶盖的可燃气体浓度传感器检测到浓度升高并***时产生冲击压力超过S1步骤设定的泄爆驱动机构中压簧弹力时，在气体冲击压力驱动下泄爆顶盖打开实现快速释放内部压力泄爆，并在完成泄爆后泄爆顶盖在复位驱动机构驱动下复位并对泄爆口进行密封防护。

本发明结构简单、使用灵活方便，通用性好，可以在非密闭和密闭的环境领域使用，也可以在危险和***环境下使用，本发明一方面泄爆顶便于快速释放内部压力并采用轻质泄爆面，保护集装箱侧壁免遭***的破坏，减轻***对附近的操作人员带来的危害程度；另一方面具有良好的监控能力及信息反馈能力，在有效的提高泄爆响应迅速，提高泄爆效率和可靠性的同时，有效的实现了主动降压和对泄爆过程全程全程监控，在提高泄爆效率的同时，及时发现设备运行故障隐患，从而极大的提高了泄爆作业的可靠性和安全性，除此之外承压、抗压能力好，有效解决传统泄爆机构采用固定螺栓作为牵引绞索的不安全性，并可对泄爆时的冲击力进行有效的缓冲，从而极大的提高了泄爆作业的安全性、可靠性及稳定性。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。