申请/专利权人：河南理工大学

申请日：2019-02-22

公开（公告）日：2020-05-01

公开（公告）号：CN109630199B

主分类号：E21F17/12(20060101)

分类号：E21F17/12(20060101);E21F17/18(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.05.01#授权;2019.05.10#实质审查的生效;2019.04.16#公开

摘要：本发明涉及一种基于仿生学的发明防爆门，包括钢筋混凝土墙、泄爆盖、防爆门、防爆膜、弹簧铰链、自动锁扣及防爆管、压力传感器及控制电路，钢筋混凝土墙与防爆门相互连接并构成轴向截面呈“Π”字型的槽状结构，泄爆盖嵌于钢筋混凝土墙内，并通过弹簧铰链与钢筋混凝土墙内表面铰接，泄爆盖内均设一个防爆管，防爆管由若干横断面为矩形且相互并联的金属方管构成，防爆膜沿构成防爆管的金属方管轴线均布在各金属方管内且每个金属方管内均设四个防爆膜。本发明较传统的防爆门有效的简化了设备结构，降低了设备的自重，从而极大的提高了防爆门设备安装、使用和维护作业的灵活性和可靠性。

主权项：1.一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的一种基于仿生学的发明防爆门包括钢筋混凝土墙、泄爆盖、防爆门、防爆膜、弹簧铰链、自动锁扣及防爆管、压力传感器及控制电路，其中所述钢筋混凝土墙为空心圆柱状结构，其上端面与防爆门相互连接并同轴分布，所述钢筋混凝土墙与防爆门共同构成轴向截面呈“Π”字型的槽状结构，所述钢筋混凝土墙有效高度不低于150毫米，所述泄爆盖均为与钢筋混凝土墙半径相同的半圆结构，且所述泄爆盖共两个，嵌于钢筋混凝土墙内，以钢筋混凝土墙轴线对称分布，并通过弹簧铰链与钢筋混凝土墙内表面铰接，且两个泄爆盖为对开式结构并通过至少一个自动锁扣连接，泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线间呈0°—90°夹角，且当两个泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线夹角为0°时，两个泄爆盖共同构成与钢筋混凝土墙同轴分布的圆柱体结构，同时泄爆盖侧表面与钢筋混凝土墙侧表面相抵，所述泄爆盖内均设一个防爆管，所述防爆管轴线与钢筋混凝土墙轴线平行分布，且当两个泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线夹角为0°时，两个泄爆盖内的防爆管构成与钢筋混凝土墙同轴分布的正四棱柱结构，所述防爆管长度为90—110毫米，由若干横断面为矩形且相互并联的金属方管构成，所述防爆膜若干，沿构成防爆管的金属方管轴线均布在各金属方管内且每个金属方管内均设四个防爆膜，其中位于同一金属方管内的四个防爆膜中，每两个防爆膜构成一个防爆组，两个防爆组沿金属方管轴线方向将金属方管自上而下均分为三段管腔，所述防爆组中，各防爆膜后端面均与金属方管侧壁间通过弹簧铰链相互铰接，且防爆膜轴线与金属方管轴线呈0°—90°夹角，且当防爆膜轴线与金属方管轴线夹角为0°时，同防爆组中的两个防爆膜共同构成与金属方管同轴且横断面为矩形的板状结构，同时防爆膜侧表面与金属方管内侧壁相抵，所述压力传感器若干，分别位于各弹簧铰链位置处并与控制电路电气连接，所述控制电路嵌于钢筋混凝土墙外表面，并分别与各压力传感器电气连接。

全文数据：一种基于仿生学的发明防爆门技术领域本发明涉及一种防爆门结构，属防暴隔爆设备技术领域。背景技术近年来，受国民经济快速发展的推动，我国的煤炭产量和消费呈增长的势头。在国内外发生的煤矿重大爆炸事故中，因防爆门造成的事故时有发生，而每一次的爆炸事故都会造成巨大的设备损坏，人员伤亡，环境破坏，严重威胁着人们的生命财产安全，因此要减少瓦斯煤尘爆炸带来的伤害，防爆门起着非常重要的作用，当前的防爆门往往均采用的传统的高强度结构的隔爆门主体及嵌于隔爆门主体上的紧急泄压阀等结构构成，虽然一定程度可以满足使用的需要，但一方面导致当前的防爆门结构复杂，体积和自重均相对较大，安装使用的灵活性严重不足，同时，一方面极易导致隔爆和泄爆功能不足等造成爆炸损害增加现象，另一方面也极易导致因矿井等爆炸泄爆后内部气压过低而造成外部气流涌入到矿井内而造成次生灾害发生，与此同时，当前的防爆门在进行隔爆和泄爆作业同时，也无法有效的对爆炸产生的气流强度、成份进行检测，从而导致爆炸后的应急救护无法获取及时准确的矿井内部爆炸损害及灾后环境数据，给应急救护工作造成了极大的不便。因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的防爆门结构，以满足实际使用的需要。发明内容针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种基于仿生学的发明防爆门，该发明较传统的防爆门有效的简化了设备结构，降低了设备的自重，从而极大的提高了防爆门设备安装、使用和维护作业的灵活性和可靠性；同时，一方面可有效的实现隔爆和泄爆作业控制的灵活性和便捷性，并同时对爆炸时产生的冲击力及爆炸后现场环境的空气质量成份进行精确检测，为后续救护工作提供可靠的数据参考，另一方面可有效的杜绝泄爆后因爆炸部位气压下降而导致外部气流通过防爆门倒灌至爆炸范围内的情况发生，从而有效防止因气流倒灌而造成爆炸现场风流紊乱等造成的次生灾害发生，此外还可有效在无动力驱动状态下实现对爆炸现场进行有效通风作业的能力，提高爆炸现场灾后救援及恢复作业的安全性和效率。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于仿生学的发明防爆门，包括钢筋混凝土墙、泄爆盖、防爆门、防爆膜、弹簧铰链、自动锁扣及防爆管、压力传感器及控制电路，其中钢筋混凝土墙为空心圆柱状结构，其上端面与防爆门相互连接并同轴分布，钢筋混凝土墙与防爆门共同构成轴向截面呈“Π”字型的槽状结构，钢筋混凝土墙有效高度不低于150毫米，泄爆盖均为与钢筋混凝土墙半径相同的半圆结构，且泄爆盖共两个，嵌于钢筋混凝土墙内，以钢筋混凝土墙轴线对称分布，并通过弹簧铰链与钢筋混凝土墙内表面铰接，两个泄爆盖为对开式结构并通过至少一个自动锁扣连接，泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线间呈0°—90°夹角，且当两个泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线夹角为0°时，两个泄爆盖共同构成与钢筋混凝土墙同轴分布的圆柱体结构，同时泄爆盖侧表面与钢筋混凝土墙侧表面相抵，泄爆盖内均设一个防爆管，防爆管轴线与钢筋混凝土墙轴线平行分布，且当两个泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线夹角为0°时，两个泄爆盖内的防爆管构成与钢筋混凝土墙同轴分布的正四棱柱结构，防爆管长度为90—110毫米，由若干横断面为矩形且相互并联的金属方管构成，防爆膜若干，沿构成防爆管的金属方管轴线均布在各金属方管内且每个金属方管内均设四个防爆膜，其中位于同一金属方管内的四个防爆膜中，每两个防爆膜构成一个防爆组，两个防爆组沿金属方管轴线方向将金属方管自上而下均分为三段管腔，防爆组中，各防爆膜后端面均与金属方管侧壁间通过弹簧铰链相互铰接，防爆膜轴线与金属方管轴线呈0°—90°夹角，且当防爆膜轴线与金属方管轴线夹角为0°时，同防爆组中的两个防爆膜共同构成与金属方管同轴且横断面为矩形的板状结构，同时防爆膜侧表面与金属方管内侧壁相抵，压力传感器若干，分别位于各弹簧铰链位置处并与控制电路电气连接，控制电路嵌于钢筋混凝土墙外表面，并分别与各压力传感器电气连接。进一步的，所述的防爆管上端面和下端面与泄爆盖上端面和下端平齐分布。进一步的，所述的泄爆盖中，每个泄爆盖内的防爆管均包括至少八个金属方管，且各金属方管横断面面积相同，金属方管上端面和下端面面积为泄爆盖上端面和下端面面积的30%—80%。进一步的，所述的防爆管的各金属方管之间均通过至少两条滑槽相互连接，所述滑槽与金属方管轴线平行分布，且相邻两个金属方管之间间距为0—5毫米。进一步的，所述的金属方管之间间距大于0时，相邻两个金属方管之间设弹性垫层。进一步的，所述的防爆膜为横断面呈“凵”字型槽状结构，其槽底为圆弧状结构，且同一防爆组内的两个防爆膜轴线与金属方管轴线呈0°夹角时，两个防爆膜下端面的轴向截面为“W”型结构或两个连续的下弦波两种结构中的任意一种。进一步的，所述的防爆膜包括记忆合金金属龙骨和韧性凯夫拉包覆层，所述的记忆合金金属龙骨为框架结构，所述韧性凯夫拉包覆层包覆在记忆合金金属龙骨外表面，且所述韧性凯夫拉包覆层厚度不低于3毫米。进一步的，所述的金属方管中，位于两个防爆组之间的金属方管内表面设至少一个空气质量传感器，且所述空气质量传感器与控制电路电气连接。进一步的，所述的控制电路为基于工业单片机为基础的电路系统，且控制电路另设至少一个数据通讯端口。本发明较传统的防爆门有效的简化了设备结构，降低了设备的自重，从而极大的提高了防爆门设备安装、使用和维护作业的灵活性和可靠性；同时，一方面可有效的实现隔爆和泄爆作业控制的灵活性和便捷性，并同时对爆炸时产生的冲击力及爆炸后现场环境的空气质量成份进行精确检测，为后续救护工作提供可靠的数据参考，另一方面可有效的杜绝泄爆后因爆炸部位气压下降而导致外部气流通过防爆门倒灌至爆炸范围内的情况发生，从而有效防止因气流倒灌而造成爆炸现场风流紊乱等造成的次生灾害发生，此外还可有效在无动力驱动状态下实现对爆炸现场进行有效通风作业的能力，提高爆炸现场灾后救援及恢复作业的安全性和效率。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为防爆膜结构示意图；图3为防爆膜无爆炸气流通过及有爆炸气流通过时工作状态对比示意图。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，进一步阐述本发明。如图1—3所述的一种基于仿生学的发明防爆门，包括钢筋混凝土墙1、泄爆盖2、防爆门3、防爆膜4、弹簧铰链5、自动锁扣6及防爆管7、压力传感器8及控制电路9，其中钢筋混凝土墙1为空心圆柱状结构，其上端面与防爆门3相互连接并同轴分布，钢筋混凝土墙1与防爆门3共同构成轴向截面呈“Π”字型的槽状结构，钢筋混凝土墙1有效高度不低于150毫米，泄爆盖2均为与钢筋混凝土墙1半径相同的半圆结构，且泄爆盖2共两个，嵌于钢筋混凝土墙1内，以钢筋混凝土墙1轴线对称分布，并通过弹簧铰链5与钢筋混凝土墙1内表面铰接，两个泄爆盖2为对开式结构并通过至少一个自动锁扣6连接，泄爆盖2轴线与钢筋混凝土墙1轴线间呈0°—90°夹角，且当两个泄爆盖2轴线与钢筋混凝土墙1轴线夹角为0°时，两个泄爆盖2共同构成与钢筋混凝土墙1同轴分布的圆柱体结构，同时泄爆盖2侧表面与钢筋混凝土墙1侧表面相抵，泄爆盖2内均设一个防爆管7，防爆管7轴线与钢筋混凝土墙1轴线平行分布，且当两个泄爆盖2轴线与钢筋混凝土墙1轴线夹角为0°时，两个泄爆盖2内的防爆管7构成与钢筋混凝土墙1同轴分布的正四棱柱结构，防爆管7长度为90—110毫米，由若干横断面为矩形且相互并联的金属方管71构成，防爆膜4若干，沿构成防爆管7的金属方管71轴线均布在各金属方管71内且每个金属方管71内均设四个防爆膜4，其中位于同一金属方管71内的四个防爆膜4中，每两个防爆膜4构成一个防爆组，两个防爆组沿金属方管71轴线方向将金属方管71自上而下均分为三段管腔，防爆组中，各防爆膜4后端面均与金属方管71侧壁间通过弹簧铰链5相互铰接，防爆膜4轴线与金属方管71轴线呈0°—90°夹角，且当防爆膜4轴线与金属方管71轴线夹角为0°时，同防爆组中的两个防爆膜4共同构成与金属方管71同轴且横断面为矩形的板状结构，同时防爆膜4侧表面与金属方管71内侧壁相抵，压力传感器8若干，分别位于各弹簧铰链5位置处并与控制电路9电气连接，控制电路9嵌于钢筋混凝土墙1外表面，并分别与各压力传感器8电气连接。其中，所述的防爆管7上端面和下端面与泄爆盖2上端面和下端平齐分布，同时所述的泄爆盖2中，每个泄爆盖2内的防爆管均包括至少八个金属方管71，且各金属方管71横断面面积相同，金属方管71上端面和下端面面积为泄爆盖2上端面和下端面面积的30%—80%。此外，所述的防爆管7的各金属方管71之间均通过至少两条滑槽72相互连接，所述滑槽72与金属方管71轴线平行分布，且相邻两个金属方管71之间间距为0—5毫米，且当所述的金属方管71之间间距大于0时，相邻两个金属方管71之间设弹性垫层73。需要重点指出得，所述的防爆膜4为横断面呈“凵”字型槽状结构，其槽底为圆弧状结构，且同一防爆组内的两个防爆膜4轴线与金属方管71轴线呈0°夹角时，两个防爆膜4下端面的轴向截面为“W”型结构或两个连续的下弦波两种结构中的任意一种，且所述的防爆膜4包括记忆合金金属龙骨41和韧性凯夫拉包覆层42，所述的记忆合金金属龙骨41为框架结构，所述韧性凯夫拉包覆层42包覆在记忆合金金属龙骨41外表面，且所述韧性凯夫拉包覆层42厚度不低于3毫米。进一步优选的，所述的金属方管71中，位于两个防爆组之间的金属方管71内表面设至少一个空气质量传感器10，且所述空气质量传感器10与控制电路9电气连接。本实施例中，所述的控制电路9为基于工业单片机为基础的电路系统，且控制电路另设至少一个数据通讯端口。本发明在具体实施中，首先将钢筋混凝土墙建设在排爆位置处，然后对泄爆盖、防爆门、防爆膜、弹簧铰链、自动锁扣及防爆管、压力传感器及控制电路进行组装，并将控制电路与外部得监控系统电气连接，即可完成本发明装配作业。本发明在运行过程中，当未发生爆炸时，则泄爆盖、防爆门均处于与钢筋混凝土墙同轴分布状态、防爆膜轴线与钢筋混凝土墙轴线平行分布，从而实现对钢筋混凝土墙进行多重密封并满足防爆隔爆得需要，其中隔爆和防爆的承载能力主要来源与泄爆盖、防爆门、防爆膜、弹簧铰链、自动锁扣的结构强度和自重。此外当发生爆炸时，且当爆炸气流压力大于弹簧铰链的弹力和防爆膜自重时，爆炸气流首先驱动防爆膜向上进行翻转，从而将爆炸气流通过防爆管进行初步泄爆，当随着爆炸能力增加，且爆炸压力大于弹簧铰链的弹力、泄爆盖自重及自动锁扣连接强度时，则泄爆盖向上翻转，实现全面泄爆，防爆门则在泄爆气流动力大于防爆门自重和连接定位驱动力时打开，从而实现泄爆作业。当完成泄爆后，在弹簧铰链弹力和防爆门、防爆膜的自重作用下，防爆门、防爆膜自动复位，实现对钢筋混凝土墙进行密封，防止外部气流倒灌到爆炸区域内而引发此生灾害；此外，在爆炸发生时喝爆炸发生后，一方面可通过各压力传感器对泄爆盖和防爆膜承受的压力进行精确检测，从而实现对爆炸危害进行预判得需要，另一方面通过各空气质量传感器对爆炸时和爆炸后现场空气成份进行检测，从而为现场救护工作提供可靠得参考数据，提高现场救护工作的安全性和可靠性。本发明在具体运行中，防爆膜均采用的记忆合金金属龙骨和韧性凯夫拉包覆层相结合的结构，从而在确保防爆膜结构强度的同时，也后效提高了防爆膜的韧性，从而一方面提高防爆膜的抗高温损害和抗冲击损耗性能，另一方面实现在爆炸发生后无需外部动力即可实现对爆炸现场进行保护的效果。同时本发明中得防爆膜结构于人体血管得“静脉瓣”结构和原理一致，在发生爆炸时，爆炸冲击波管口方向流动的情况下，防爆膜贴附在管壁上，金属方管通畅无阻。管内压力降低时，引起爆炸冲击波逆向流动。在逆向冲击波的冲击下，两个防爆膜张开靠拢，来阻止冲击波逆流。因此，防爆膜的功能就是使爆炸冲击波单向向管口方向流动，也就是起单向阀门的作用。在主要通风机停止运行期间，打开井口防爆门盖利用自然风压通风时，通过上下转换改变仿生“静脉瓣”的方向，同样的原理都能达到防止倒流的目的。同时，每个金属方管内均沿轴线方向均布两组防爆膜的阻隔结构，从而有效的提高了防爆膜结构的抗故障能力。本发明较传统的防爆门有效的简化了设备结构，降低了设备的自重，从而极大的提高了防爆门设备安装、使用和维护作业的灵活性和可靠性；同时，一方面可有效的实现隔爆和泄爆作业控制的灵活性和便捷性，并同时对爆炸时产生的冲击力及爆炸后现场环境的空气质量成份进行精确检测，为后续救护工作提供可靠的数据参考，另一方面可有效的杜绝泄爆后因爆炸部位气压下降而导致外部气流通过防爆门倒灌至爆炸范围内的情况发生，从而有效防止因气流倒灌而造成爆炸现场风流紊乱等造成的次生灾害发生，此外还可有效在无动力驱动状态下实现对爆炸现场进行有效通风作业的能力，提高爆炸现场灾后救援及恢复作业的安全性和效率。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。

权利要求：1.一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的种基于仿生学的发明防爆门包括钢筋混凝土墙、泄爆盖、防爆门、防爆膜、弹簧铰链、自动锁扣及防爆管、压力传感器及控制电路，其中所述钢筋混凝土墙为空心圆柱状结构，其上端面与防爆门相互连接并同轴分布，所述钢筋混凝土墙与防爆门共同构成轴向截面呈“Π”字型的槽状结构，所述钢筋混凝土墙有效高度不低于150毫米，所述泄爆盖均为与钢筋混凝土墙半径相同的半圆结构，且所述泄爆盖共两个，嵌于钢筋混凝土墙内，以钢筋混凝土墙轴线对称分布，并通过弹簧铰链与钢筋混凝土墙内表面铰接，且两个泄爆盖为对开式结构并通过至少一个自动锁扣连接，泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线间呈0°—90°夹角，且当两个泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线夹角为0°时，两个泄爆盖共同构成与钢筋混凝土墙同轴分布的圆柱体结构，同时泄爆盖侧表面与钢筋混凝土墙侧表面相抵，所述泄爆盖内均设一个防爆管，所述防爆管轴线与钢筋混凝土墙轴线平行分布，且当两个泄爆盖轴线与钢筋混凝土墙轴线夹角为0°时，两个泄爆盖内的防爆管构成与钢筋混凝土墙同轴分布的正四棱柱结构，所述防爆管长度为90—110毫米，由若干横断面为矩形且相互并联的金属方管构成，所述防爆膜若干，沿构成防爆管的金属方管轴线均布在各金属方管内且每个金属方管内均设四个防爆膜，其中位于同一金属方管内的四个防爆膜中，每两个防爆膜构成一个防爆组，两个防爆组沿金属方管轴线方向将金属方管自上而下均分为三段管腔，所述防爆组中，各防爆膜后端面均与金属方管侧壁间通过弹簧铰链相互铰接，且防爆膜轴线与金属方管轴线呈0°—90°夹角，且当防爆膜轴线与金属方管轴线夹角为0°时，同防爆组中的两个防爆膜共同构成与金属方管同轴且横断面为矩形的板状结构，同时防爆膜侧表面与金属方管内侧壁相抵，所述压力传感器若干，分别位于各弹簧铰链位置处并与控制电路电气连接，所述控制电路嵌于钢筋混凝土墙外表面，并分别与各压力传感器电气连接。2.根据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的防爆管上端面和下端面与泄爆盖上端面和下端平齐分布。3.据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的泄爆盖中，每个泄爆盖内的防爆管均包括至少八个金属方管，且各金属方管横断面面积相同，金属方管上端面和下端面面积为泄爆盖上端面和下端面面积的30%—80%。4.据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的防爆管的各金属方管之间均通过至少两条滑槽相互连接，所述滑槽与金属方管轴线平行分布，且相邻两个金属方管之间间距为0—5毫米。5.据权利要求1或4所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的金属方管之间间距大于0时，相邻两个金属方管之间设弹性垫层。6.据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的防爆膜为横断面呈“凵”字型槽状结构，其槽底为圆弧状结构，且同一防爆组内的两个防爆膜轴线与金属方管轴线呈0°夹角时，两个防爆膜下端面的轴向截面为“W”型结构或两个连续的下弦波两种结构中的任意一种。7.据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的防爆膜包括记忆合金金属龙骨和韧性凯夫拉包覆层，所述的记忆合金金属龙骨为框架结构，所述韧性凯夫拉包覆层包覆在记忆合金金属龙骨外表面，且所述韧性凯夫拉包覆层厚度不低于3毫米。8.据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的金属方管中，位于两个防爆组之间的金属方管内表面设至少一个空气质量传感器，且所述空气质量传感器与控制电路电气连接。9.据权利要求1所述的一种基于仿生学的发明防爆门，其特征在于：所述的控制电路为基于工业单片机为基础的电路系统，且控制电路另设至少一个数据通讯端口。

百度查询： 河南理工大学 一种基于仿生学的发明防爆门

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