一种角度和间距可调的可燃气体管道喷射火实验装置的制作方法

本实用新型涉及实验装置领域，特别是涉及一种角度和间距可调的可燃气体管道喷射火实验装置。

背景技术：

受限于地理因素和经济因素，天然气管道采取并行或交叉敷设的现象越来越多。在并行或交叉管道运行过程中，若其中一条管道失效发生喷射火事故，在产生的持续火焰冲击或近场强热辐射作用下很可能会导致相邻管道发生失效，引发事故多米诺效应，造成更为严重的事故后果。因此分析初始失效管道喷射火事故对临近目标管道的影响，对管道敷设设计和运行方面的安全至关重要。

在研究过程中为简化实验流程，一般实验装置包括有储气装置和金属软管，将储气装置内的天然气通过金属软管输送至喷头，将喷头对准管材，在喷头处点燃气体产生喷射火，令其作用于目标管道，以模拟初始失效管道的喷射火对目标管道的影响。考虑到初始失效管道发生喷射火事故时，其泄漏孔位置难以确定，同时火焰会受到风向的影响，导致喷射火火焰冲击目标管道的角度可能不同。此外，由于并行或交叉管道的间距不同，导致初始失效管道发生喷射火事故时火焰与目标管道的距离也有所差异，因此有必要对不同角度和间距的喷射火火焰对目标管道的影响进行研究。目前可燃气体管道喷射火实验装置存在无法调整喷头喷射角度或难以调整喷头与目标管道的距离的技术问题，所研究的事故场景较为单一。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种角度和间距可调的可燃气体管道喷射火实验装置，其能够同时调整喷头的喷射角度以及喷头与喷射目标的间距，可模拟不同工况下初始失效管道泄漏发生喷射火事故后对邻管的破坏作用，有助于研究不同工况中目标管道在喷射火作用下的热失效机理以及相关参数优化设计。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种角度和间距可调的可燃气体管道喷射火实验装置，包括下支撑件和对准喷射目标的喷头，下支撑件上方设有距离调节装置，喷头可拆卸地连接于距离调节装置，距离调节装置用于调节喷头与喷射目标之间距离，距离调节装置一端铰接于下支撑件一端，距离调节装置另一端活动连接于下支撑件另一端，下支撑件一侧固接有角度调节装置，距离调节装置转动连接于角度调节装置一侧，沿距离调节装置转动行程，角度调节装置依次设有多个用于固定距离调节装置和角度调节装置的角度锁止位。

进一步，距离调节装置包括上支撑件和中支撑件，中支撑件一端铰接于下支撑件一端，中支撑件另一端活动连接于下支撑件另一端，中支撑件与角度锁止位配合固定中支撑件和角度调节装置，上支撑件设于中支撑件上方，上支撑件包括上连接件和下连接件，喷头连接于上连接件上端，上连接件下端固接于下连接件一端，下连接件滑动连接于中支撑件，沿下连接件的行程方向，中支撑件依次设有多个用于固定下连接件和中支撑件的距离锁止位。

进一步，距离调节装置包括上支撑件和中支撑件，中支撑件一端铰接于下支撑件，中支撑件与角度锁止位配合固定中支撑件和角度调节装置，上支撑件设于中支撑件上方，上支撑件包括上连接件和下连接件，喷头连接于上连接件上端，上连接件下端固接于下连接件一端，下连接件滑动连接于中支撑件，沿下连接件的行程方向，中支撑件依次设有多个用于固定下连接件和中支撑件的距离锁止位。

进一步，下连接件另一端设有第一限距螺孔，距离锁止位为中支撑件设置的第二限距螺孔，多个第二限距螺孔分别与第一限距螺孔滑动对应，下连接件与中支撑件通过穿过第一限距螺孔与第二限距螺孔的第一螺栓固定连接。

进一步，上支撑件为l形支撑件。

进一步，下支撑件一侧设有第一连接螺孔，角度调节装置底部设有第二连接螺孔，第二连接螺孔与第一连接螺孔对应，下支撑件与角度调节装置通过穿过第一连接螺孔和第二连接螺孔的第二螺栓连接。

进一步，中支撑件侧部设有角度固定螺孔，角度锁止位为角度调节装置设置的角度限位螺孔，角度限位螺孔与中支撑件一端之间距离等于角度固定螺孔与中支撑件一端之间距离，角度调节装置与中支撑件通过穿过角度固定螺孔和角度限位螺孔的第三螺栓连接。

进一步，中支撑件设有圆柱形接头，中支撑件一端固接于圆柱形接头圆周侧壁，下支撑件两侧设有侧翼，圆柱形接头设于下支撑件两侧的侧翼之间，圆柱形接头转动连接于下支撑件两侧的侧翼。

进一步，圆柱形接头设有接头通孔，接头通孔穿设有转轴，下支撑件两侧的侧翼分别设有侧翼通孔，圆柱形接头与下支撑件两侧的侧翼通过穿过接头通孔和侧翼通孔的转轴连接。

进一步，中支撑件一端的下部倒有圆角。

进一步，喷头出口处装有脉冲式点火器。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

由于喷头可拆卸地连接于距离调节装置，通过距离调节装置能够调节喷头与喷射目标之间距离。由于距离调节装置设于下支撑件上方，角度调节装置与下支撑件一侧固接，距离调节装置一端铰接于下支撑件一端，当距离调节装置绕与下支撑件的铰接处转动时，改变了距离调节装置与下支撑件之间夹角，距离调节装置带动喷头旋转，从而调整了喷头的喷射角度。通过角度调节装置沿距离调节装置转动行程依次设置的多个角度锁止位分别与距离调节装置配合，可以方便地将喷头固定在不同的角度进行喷射。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例另一使用状态下的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的下支撑件、中支撑件和角度调节装置的立体结构示意图。

附图标记说明：

1-下支撑件、2-中支撑件、3-螺母、4-喷头接头、5-脉冲式点火器、6-喷头、7-法兰、8-l形支撑架、9-金属软管、10-角度限位螺孔、11-角度固定板、12-圆柱形接头、13-转轴、14-轴端螺母、15-第二限距螺孔、16-第一限距螺孔、17-第一连接螺孔、18-侧翼通孔、19-接头通孔、20-角度固定螺孔、21-第二连接螺孔、22-固定板通孔。

具体实施方式

下面来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1～图3所示，一种角度和间距可调的可燃气体管道喷射火实验装置，包括下支撑件1和对准喷射目标的喷头6，下支撑件1上方设有距离调节装置，喷头6可拆卸地连接于距离调节装置，距离调节装置用于调节喷头6与喷射目标之间距离，距离调节装置一端铰接于下支撑件1一端，距离调节装置另一端活动连接于下支撑件1另一端，下支撑件1一侧固接有角度调节装置，距离调节装置转动连接于角度调节装置一侧，沿距离调节装置转动行程，角度调节装置依次设有多个用于固定距离调节装置和角度调节装置的角度锁止位。

由于喷头6可拆卸地连接于距离调节装置，通过距离调节装置能够调节喷头6与喷射目标之间距离。由于距离调节装置设于下支撑件1上方，角度调节装置与下支撑件1一侧固接，距离调节装置一端铰接于下支撑件1一端，当距离调节装置绕与下支撑件1的铰接处转动时，改变了距离调节装置与下支撑件1之间夹角，距离调节装置带动喷头6旋转，从而调整了喷头6的喷射角度。通过角度调节装置沿距离调节装置转动行程依次设置的多个角度锁止位分别与距离调节装置配合，可以方便地将喷头6固定在不同的角度进行喷射。

本实用新型实施例能够同时调整喷头6的喷射角度以及喷头6与喷射目标的间距，可模拟不同工况下初始失效管道泄漏发生喷射火事故后对邻管的破坏作用，对于研究不同工况中目标管道在喷射火作用下的热失效机理以及相关参数优化设计具有重要意义。

距离调节装置包括上支撑件和中支撑件2，中支撑件2一端铰接于下支撑件1一端，中支撑件2另一端活动连接于下支撑件1另一端，中支撑件2与角度锁止位配合固定中支撑件2和角度调节装置，上支撑件设于中支撑件2上方，上支撑件包括上连接件和下连接件，喷头6连接于上连接件上端，上连接件下端固接于下连接件一端，下连接件滑动连接于中支撑件2，沿下连接件的行程方向，中支撑件2依次设有多个用于固定下连接件和中支撑件2的距离锁止位。

具体地，金属软管9一端连接储气装置，另一端穿过上连接件并通过螺母3固定。上连接件垂直于下连接件，金属软管9不会影响上连接件与下连接件的滑动。喷头接头4通过法兰7与喷头6连接。金属软管9便于改变安装角度，方便调整喷头6的初始喷射角度。

中支撑件2绕与下支撑件1的铰接处转动时，能够将喷头6调整到不同的喷射角度，并且通过中支撑件2与不同位置的角度锁止位配合固定中支撑件2和角度调节装置。

下连接件在中支撑件2上滑动时，中支撑件2沿下连接件的行程方向依次设置的多个距离锁止位能够固定下连接件和中支撑件2，因此可以根据需要使用不同位置的距离锁止位，方便调整喷头6与喷射目标之间的距离。

下连接件另一端设有第一限距螺孔16，距离锁止位为中支撑件2设置的第二限距螺孔15，多个第二限距螺孔15分别与第一限距螺孔16滑动对应，下连接件与中支撑件2通过穿过第一限距螺孔16与第二限距螺孔15的第一螺栓固定连接。

下连接件在中支撑件2上滑动时，将第一限距螺孔16分别与不同位置的第二限距螺孔15对准并通过第一螺栓锁紧，即可调整喷头6与喷射目标之间的距离。

本实施例中，下连接件设有2组第一限距螺孔16，每组包含2个第一限距螺孔16；中支撑件2设有4组第二限距螺孔15，每组包括2个第二限距螺孔15。每次通过2个第一螺栓固定下连接件与中支撑件2，连接更牢固。

优选地，上支撑件为l形支撑件。

下支撑件1一侧设有第一连接螺孔17，角度调节装置底部设有第二连接螺孔21，第二连接螺孔21与第一连接螺孔17对应，下支撑件1与角度调节装置通过穿过第一连接螺孔17和第二连接螺孔21的第二螺栓连接。

通过将角度调节装置固定于下支撑件1一侧，当中支撑件2绕与下支撑件1铰接处转动时，由于角度调节装置保持不动，中支撑件2便能够转动到角度调节装置上的不同位置，能够与角度调节装置配合调整喷头6与下支撑件1之间的夹角，从而调整喷头6的喷射角度。

中支撑件2侧部设有角度固定螺孔20，角度锁止位为角度调节装置设置的角度限位螺孔10，角度限位螺孔10与中支撑件2一端之间距离等于角度固定螺孔20与中支撑件2一端之间距离，角度调节装置与中支撑件2通过穿过角度固定螺孔20和角度限位螺孔10的第三螺栓连接。

由于角度限位螺孔10与中支撑件2一端之间距离等于角度固定螺孔20与中支撑件2一端之间距离，当中支撑件2转动时，中支撑件2上的角度固定螺孔20与角度调节装置的角度限位螺孔10能够重叠在一起，并通过第三螺栓固定连接。

本实施例中，角度调节装置为一扇面的角度固定板11，角度固定板11上设置有7个角度限位螺孔10，7个角度限位螺孔10依次沿扇面弧形间隔布置。7个角度限位螺孔10和扇面圆心的连线分别与水平面之间形成夹角0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，能够满足不同角度的喷射要求。

中支撑件2设有圆柱形接头12，中支撑件2一端固接于圆柱形接头12圆周侧壁，下支撑件1两侧设有侧翼，圆柱形接头12设于下支撑件1两侧的侧翼之间，圆柱形接头12转动连接于下支撑件1两侧的侧翼。

通过在中支撑件2一端设置圆柱形接头12，中支撑件2在下支撑件1两侧的侧翼之间转动更轻松。

圆柱形接头12设有接头通孔19，接头通孔19穿设有转轴13，下支撑件1两侧的侧翼分别设有侧翼通孔18，圆柱形接头12与下支撑件1两侧的侧翼通过穿过接头通孔19和侧翼通孔18的转轴13连接。

本实施例中，角度固定板11靠近圆柱形接头12的一端设有固定板连接通孔22，转轴13穿过固定板连接通孔22、接头通孔19和侧翼通孔18与轴端螺母14连接，使角度固定板11与下支撑件1连接更牢固。

通过将圆柱形接头12连接于下支撑件1两侧的侧翼，当中支撑件2转动时，圆柱形接头12在下支撑件1两侧的侧翼之间形成的凹槽内转动，圆柱形接头12转动方向与中支撑件2转动方向一致。

本实施例中，下支撑件1和中支撑件2均为长方体结构。第一连接螺孔17设于下支撑件1长边侧面。角度固定螺孔20设于中支撑件2长边侧面，圆柱形接头12设于中支撑件2短边侧面，第二限距螺孔15设于中支撑件2上表面。

圆柱形接头12直径等于中支撑件2厚度与下支撑件1厚度。较大的圆柱形接头12直径使得中支撑件2转动更轻松，同时能够有力地支撑上方的部件，延长了使用寿命。

圆柱形接头12数量为2个，2个圆柱形接头12间隔设置。相应地，凹槽数量也为2个。2个圆柱形接头12分别位于2个凹槽内。转轴13穿过2个凹槽与2个圆柱形接头12连接于下支撑件1两侧部。

中支撑件2一端的下部倒有圆角。

由于中支撑件2一端铰接于下支撑件1，中支撑件2一端的下部倒有圆角，圆角的弧形结构使得中支撑件2一端更容易绕与下支撑件1铰接处转动。

喷头6出口处装有脉冲式点火器5，便于点燃可燃气体进行喷射火实验。

可根据实验所研究的火焰形状设计不同开口形状的喷头6，如矩形、圆形等，分析不同喷射火火焰形状的影响。

脉冲点火器5的点火能大小能够改变，可根据喷头6中内不同可燃气体的最小点火能进行调整。

工作过程：

首先根据预定的喷头6与喷射目标之间的距离，将l形支撑架8在中支撑件2滑动至相应的位置，通过第一螺栓锁紧第一限距螺孔16与第二限距螺孔15。根据预定的喷头6喷射角度，转动中支撑件2至相应角度，通过第三螺栓锁紧角度固定螺孔20与角度限位螺孔10，从而实现喷头6与喷射目标间距以及喷射角度的调整。然后将金属软管9固定在l形支撑架8上，连接金属软管9与储气装置，连接喷头6与喷头接头4，进行气密性检验；打开输气阀门，通过计算机控制脉冲式点火器5，点燃喷头6中喷出的气体，产生喷射火，进而研究初始失效管道泄漏后的喷射火对目标管道的作用。

由于喷头6角度以及与目标管道的间距均可根据需求灵活调整，可模拟不同工况下初始失效管道泄漏发生喷射火事故后对邻管的破坏作用，对于研究不同工况中目标管道在喷射火作用下的热失效机理以及相关参数优化设计具有重要意义。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

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