CN115930716A 审中 一种柔性防爆罐及其制作工艺
技术领域 [0001]本发明涉及防爆技术领域,尤其涉及一种柔性防爆罐及其制作工艺。 背景技术 [0002]爆炸造成伤害主要通过两种方式,一是爆炸产生的超压,二是爆炸产生的碎片,因此,防爆制品需要具备衰减冲击波、阻止爆炸碎片飞溅及防爆制品本身不产生爆炸碎片的的特性。柔性防爆罐为一种重量轻、便于移动、不含刚性材料的防爆罐,相比硬质材料加工而成的防爆罐结构,在衰减冲击波、阻止爆炸碎片飞溅及防止刚性防爆罐自身产生二次破片伤害方面更具优势。 [0003]例如:CN114234752A公开了一种圆柱形高分子材料复合柔性防爆罐及其制备方法,包括圆柱形罐体,圆柱形罐体包括由内向外依次设置的第一防爆结构单元和第二防爆结构单元,第一防爆结构单元和第二防爆结构单元均包括第一柔性防爆层、第二柔性防爆层和第三柔性防爆层;第二柔性防爆层设置于第一柔性防爆层和第二柔性防爆层之间。第一柔性防爆层为浸胶无纺布,第二柔性防爆层为浸胶芳纶或浸胶无纬布,第三柔性防爆层为SMC软片。其卸爆结构单元为无卤阻燃聚氨酯硬泡。 [0004]上述方案中SMC虽然是非金属材料,但其仍属于硬质材料,其主体结构在爆炸后破坏比较严重,不能保持主体结构爆炸前的形态,爆炸后仍存在硬质飞溅碎片的可能;而且上述方案存在起火隐患。 发明内容 [0005]针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种柔性防爆罐及其制作工艺,通过多功能层复合结构及成型工艺设计,实现在保证罐体整体结构的完整的前提下,有效阻止爆炸碎片穿透罐体、在爆炸中心3米以外爆炸产生的超压衰减至不大于0.03MPa。 [0006]为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现: [0007]第一方面,本发明的实施例提供了一种柔性防爆罐,包括罐体和盖体,盖体通过其底部固定的定位圈与罐体内壁贴合; [0008]所述罐体包括第一外套布层和第二外套布层,第一外套布层和第二外套布层之间从外向内依次设有弹性吸能层、冲击波衰减层、碎片吸收层和防火层,其中弹性吸能层外侧或内部设有纤维增强层。 [0009]作为进一步的实现方式,所述盖体底面间隔设置多个液体灭火包,且液体灭火包位于定位圈内侧。 [0010]作为进一步的实现方式,所述第二外套布层内侧设定高度处设有液体灭火包,液体灭火包沿罐体周向间隔设置多个。 [0011]作为进一步的实现方式,所述液体灭火包包括可热合材料层和填充于可热合材料层内的灭火液体; [0012]所述液体灭火包的厚度范围为5-20mm。 [0013]作为进一步的实现方式,所述弹性吸能层的厚度范围为20-120mm,纤维增强层的厚度范围为0.5-15mm。 [0014]作为进一步的实现方式,所述碎片吸收层的厚度范围为5-60mm,防火层厚度范围为5-15mm。 [0015]作为进一步的实现方式,所述纤维增强层优选超高分子量聚乙烯纤维二维织物或芳纶纤维二维织物或PBO纤维二维织物,或上述纤维采用缠绕工艺形成纤维增强层。 [0016]作为进一步的实现方式,弹性吸能层优选含氨基甲酸酯基团或脲基基团的高分子弹性材料,硬度优选邵A65-邵A95。 [0017]作为进一步的实现方式,冲击波衰减层优选聚氨酯类开孔或闭孔硬质泡沫。 [0018]作为进一步的实现方式,防火层优选气凝胶毡、阻燃泡沫等轻质阻燃材料。 [0019]作为进一步的实现方式,所述盖体和定位圈分别包括布料层和填充于布料层内的泡沫层。 [0020]作为进一步的实现方式,所述定位圈通过粘扣或双面胶与盖体固定。 [0021]第二方面,本发明的实施例还提供了一种柔性防爆罐的制作工艺,包括: [0022]将超高分子量聚乙烯纤维单向布或芳纶单向布或PBO单向布裁成设计宽度和长度,在设定涨紧力下缠绕于模芯,形成碎片吸收层; [0023]在缠绕好的碎片吸收层外层粘覆冲击波衰减层的泡沫材料; [0024]当增强层在弹性吸能层外侧时,向模具内分步浇注弹性体料,固化后,缠绕纤维增强层,形成罐体; [0025]当增强层在弹性吸能层中间时,向模具内分步浇注弹性体料,固化后,缠绕纤维增强层,再置入模具中,浇注弹性体料,形成罐体; [0026]制作盖体和定位圈,将盖体安装于罐体顶部形成柔性防爆罐。 [0027]作为进一步的实现方式,在盖体底面和罐体内侧面粘贴液体灭火包。 [0028]本发明的有益效果如下: [0029](1)本发明罐体主体结构包括由外至内依次设置的纤维增强层、弹性吸能层、冲击波衰减层、碎片吸收层和防火层,或弹性吸能层、纤维增强层、弹性吸能层、冲击波衰减层、碎片吸收层和防火层,通过在弹性吸能层内或外侧设置纤维增强层,能够防止弹性吸能层被破坏,炸药在防爆罐内爆炸后,防爆罐的主体结构未破坏,弹性体吸能层保持完整;距爆炸中心3米处,冲击波最大防护(最大超压值)≤0.03MPa,罐体无穿孔,罐体主体结构无破损,提高使用安全性。 [0030](2)本发明的盖体和罐体分别设置液体灭火包,液体灭火包与防火层配合能够防止防爆罐爆炸过程中起火,进一步保证安全性。 [0031](3)本发明的弹性吸能层厚度范围为20-120mm,纤维增强层厚度范围为0.5-15mm,冲击波衰减层厚度范围为5-25mm,碎片吸收层厚度范围为5-60mm,防火层厚度范围为5-15mm,各层的厚度取值可根据爆炸当量设置,以达到不同爆炸当量最佳防爆效果。 附图说明 [0032]构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。 [0033]图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图; [0034]图2是本发明根据一个或多个实施方式的罐体结构示意图; [0035]图3是本发明根据一个或多个实施方式的盖体结构示意图; [0036]图4是本发明根据一个或多个实施方式的定位圈结构示意图; [0037]图5是本发明根据一个或多个实施方式的试验前效果图; [0038]图6是本发明根据一个或多个实施方式的试验后效果图。 [0039]其中,1、盖体,2、罐体,3、定位圈,4、第一外套布层,5、纤维增强层,6、弹性吸能层,7、冲击波衰减层,8、碎片吸收层,9、防火层,10、第二外套布层,11、液体灭火包,12、布料层,13、泡沫层。 具体实施方式 [0040]实施例一: [0041]本实施例提供了一种柔性防爆罐,如图1所示,包括罐体2和盖体1,罐体2内部具有贯穿的空腔,其可以为柱形结构、锥台形结构或其他形状;本实施例以柱形结构为例进行详细说明。 [0042]盖体1安装于罐体2顶部,形成有盖无底结构;盖体1形状与罐体2相适应,在本实施例中,盖体1为圆盘结构。盖体1底面固定有定位圈3,定位圈3为圆环结构,通过定位圈3与罐体2内壁贴合实现盖体1安装,保证防爆罐的封闭性。其中,定位圈3与盖体1采用粘扣或双面胶连接,避免因采用拉链等结构造成爆炸后存在硬块。 [0043]图3图4所示,盖体1和定位圈3分别包括泡沫层13和布料层12,布料层12包覆于泡沫层13外侧;二者区别在于盖体1的泡沫层13为圆盘形结构,定位圈3的泡沫层13为圆环结构,通过以泡沫结构为主体的盖体1和定位圈3保证防爆罐盖体质量较轻,且能够与罐体2紧密配合。 [0044]在本实施例中,泡沫层13为具有一定变形能力和强度的高分子泡沫材料,如聚丙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫等。 [0045]罐体2包括第一外套布层4和第二外套布层10,二者之间填充有多层复合结构;如图2所示,第一外套布层4位于最外层,第二外套布层10位于第一外套布层4内侧,且同轴布置,二者之间具有一定的填充空间,以设置多层复合结构。 [0046]在本实施例中,第一外套布层4和第二外套布层10之间从外向内依次设有纤维增强层6、弹性吸能层5、冲击波衰减层7、碎片吸收层8和防火层9;或者,从外向内依次设有弹性吸能层5、冲击波衰减层7、碎片吸收层8和防火层9,纤维增强层6设于弹性吸能层5内部;其中弹性吸能层5的厚度大于其他各层厚度。 [0047]本实施例的纤维增强层6设置于弹性吸能层5外侧或内部,用于束缚弹性体在受爆炸冲击是瞬间的拉伸,防止弹性体破裂,同时阻止可能穿透碎片吸收层8、冲击波衰减层7和弹性吸能层6的爆炸碎片,确保罐体2完全阻止爆炸碎片,且本身不产生碎片。 [0048]纤维增强层6距罐体2底部有一定距离,即不延伸到底,保证围住炸点即可。由于爆炸瞬间力很大,通过纤维增强层6防止弹性吸能层5被破坏,以保证整体结构的完整性。 [0049]在本实施例中,纤维增强层6采用高强玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、玄武岩纤维、PBO纤维或其织物;纤维增强层6的厚度范围为0.5-15mm。采用伸长率大于50%的胶黏剂预浸后缠绕到罐体上。 [0050]第一外套布层4和第二外套布层10可采用玻纤布、帆布、芳纶布、皮革等制成,通过裁好内圈和外圈的长方形布、提手布、上圆环布和下圆环布,用缝纫机缝合,接口留在罐底,用粘扣粘合。第一外套布层4和第二外套布层10起装饰作用,厚度不做要求。 [0051]弹性吸能层5的主要作用是利用其受冲击后产生弹性变形进一步吸收冲击波能量,采用含有氨基甲酸酯基团或脲基基团的弹性体材料,通过浇注工艺制成;其厚度范围为20-120mm。 [0052]冲击波衰减层7用于衰减爆炸冲击波,其采用聚丙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫等,厚度范围为5-25mm,密度在50-500kg/m3,优选开孔泡沫。 [0053]碎片吸收层8采用超高分子量聚乙烯纤维单向布或芳纶单向布,采用缠绕预成型工艺;碎片吸收层8厚度范围为5-60mm。碎片吸收层8主要功能是吸收爆炸产生的碎片,确保爆炸碎片不穿出罐体2。 [0054]防火层9具有防火特性的粘类,如气凝胶毡等;厚度范围为5-15mm。 [0055]图1所示,本实施例的盖体1和罐体2还设置液体灭火包11,避免在爆炸过程中起火。盖体1底面间隔设置多个液体灭火包11,液体灭火包11整体设置于定位圈3内侧,液体灭火包11为长条状,并沿同一方向设置于盖体1底面;液体灭火包11的长度适应定位圈3,即液体灭火包11的端部可与定位圈3内侧相接触。 [0056]第二外套布层10内侧设有多个液体灭火包11,液体灭火包11的延伸方向与罐体2高度方向一致,并沿罐体2周向间隔设置多个。液体灭火包11布置于罐体2内一定高度处,主要对应于爆炸点的上侧;液体灭火包11的厚度范围为5-15mm。防火层9与液体灭火包11配合使用,防止爆炸火焰引燃罐体。 [0057]本实施例的液体灭火包11可用聚乙烯、聚氨酯、涂敷聚乙烯或聚氨酯的布料经热合形成,内部填充灭火液体。 [0058]本实施例通过上述各层的厚度范围设置,能够保证距爆炸中心3米处,冲击波最大防护(最大超压值)≤0.03MPa,罐体2无穿孔。 [0059]本实施例根据不同的爆炸当量设置对应参数,如表1所示: [0060]表1罐体各层参数 [0061] [0062]本实施例通过表1的数据进行爆炸试验,试验前的效果图如图5所示,试验后如图6所示;可以看出,炸药在防爆罐内爆炸后,防爆罐的结构基本未破坏,弹性吸能层5保持相对完整,防爆级别最高可防5公斤TNT,距爆炸中心3米处,冲击波最大防护(最大超压值)≤0.03MPa,罐体无穿孔,使用安全性得到了提高。 [0063]所述实施例二: [0064]本实施例提供了一种柔性防爆罐的制作工艺,包括以下步骤: [0065]步骤1:将超高分子量聚乙烯纤维单向布裁成设计宽度和长度,在一定涨紧力下缠绕到模芯上,形成碎片吸收层;缠绕过程中用玻纤增强压敏胶带固定。 [0066]步骤2:在缠绕好的碎片吸收层外层粘覆设计好的泡沫材料,可用双面胶、胶黏剂等固定。 [0067]步骤3:组装模具。 [0068]步骤4:采用浇注机分步浇注,首先浇注总量的三分之一,半小时后在浇注剩余弹性体料,形成弹性吸能层;通过分步浇注避免一次性浇满导致上浮。 [0069]步骤5:固化后,缠绕纤维增强层。 [0070]步骤6:浇注最外层弹性吸能层。 [0071]步骤7:用高压水切割盖体和定位圈。 [0072]步骤8:裁剪外套布;裁好内圈和外圈的长方形布、提手布、上圆环布和下圆环布,用缝纫机缝合,接口留在罐底,用粘扣粘合。 [0073]步骤9:固定爆炸物网兜。 [0074]以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。 [0075]所述实施例二: [0076]本实施例提供了一种柔性防爆罐的制作工艺,包括以下步骤: [0077]步骤1:将超高分子量聚乙烯纤维单向布裁成设计宽度和长度,在一定涨紧力下缠绕到模芯上,形成碎片吸收层;缠绕过程中用玻纤增强压敏胶带固定。 [0078]步骤2:在缠绕好的碎片吸收层外层粘覆设计好的泡沫材料,可用双面胶、胶黏剂等固定。 [0079]步骤3:组装模具。 [0080]步骤4:采用浇注机分步浇注,首先浇注总量的三分之一,半小时后在浇注剩余弹性体料,形成弹性吸能层;通过分步浇注避免一次性浇满导致上浮。 [0081]步骤5:固化后,缠绕纤维增强层。 [0082]步骤6:用高压水切割盖体和定位圈。 [0083]步骤7:裁剪外套布;裁好内圈和外圈的长方形布、提手布、上圆环布和下圆环布,用缝纫机缝合,接口留在罐底,用粘扣粘合。 [0084]步骤8:固定爆炸物网兜。 [0085]以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
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