一种带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶及其导电丝设置方法 【技术领域】
本发明涉及一种带有导电丝的防爆钢瓶及其导电丝设置方法，特别是涉及一种带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶及其导电丝设置方法。
背景技术
中国发明专利申请第200710150126.7中公开了一种消防压力钢瓶。图1为这种已有技术的消防压力钢瓶结构示意图。如图1所示，这种已有技术的消防压力钢瓶主要由钢瓶2、安装在钢瓶2的上端开口处，用于密封住储存在钢瓶2内部的灭火剂或驱动气体的容器阀3、相隔间距以螺旋方式缠绕在钢瓶2外壁上的低塑性(低延伸率)导电丝4及与低塑性导电丝4的测量端相连，用于监测低塑性导电丝4断路信息及发出报警信号的报警盒6构成。当钢瓶2的某一处壁面因灭火剂的腐蚀而局部发生塑性变形并向外突出时，由于低塑性导电丝4的塑性变形率小于钢瓶2的塑性变形率，因此低塑性导电丝4将在钢瓶2爆炸前提前出现断路，这时，与低塑性导电丝4相连的报警盒6就会根据监测到的断路信息立即进行报警。一般来说，低塑性导电丝4的断裂延伸率越低，防爆报警的时间越早，越有利于在消防压力钢瓶爆炸前采取措施。当按照一定的充气速率向消防压力钢瓶内充气时，要求低塑性导电丝4的报警时间要早于钢瓶2爆炸的时间，这时可以用钢瓶2爆炸时刻与导电丝4报警时刻之间的时间差(简称爆炸报警时间差)来衡量导电丝4的防爆报警灵敏度。在保证消防压力钢瓶在正常充气压力、正常使用温度及震动等环境条件下，作为防爆报警传感器的导电丝4不发生误报警的前提下，防爆报警灵敏度越高，爆炸报警时间差越大，越利于采取防爆放气等安全措施，消防压力钢瓶越安全。
很显然，提高防爆报警灵敏度可采用设法选用更低塑性(或更小断裂延伸率)的导电丝来作为防爆报警传感器的方法，但这样做仍然存在两个问题：1)无法找到合适的低塑性导电丝，因为塑性小的导电丝往往存在加工困难，脆性太大，因而安装时容易出现折断等问题；2)即使导电丝的延伸率很低，在某些情况下，比如钢瓶内部局部腐蚀很严重的部位很集中，钢瓶发生变形的局部尺寸很小，消防压力钢瓶发生爆炸时局部总的变形量很小，都会导致爆炸报警时间差过小，严重时甚至时间差为零，在上述这些情况下不能正常进行防爆报警，因此，需要进一步设法提高前述装置的防爆报警灵敏度。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够增加爆炸报警时间差，从而有效地提高防爆报警灵敏度的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶。
本发明的另一个目的在于提供一种在上述防爆钢瓶上设置带有预张紧力导电丝的方法。
为了达到上述目的，本发明提供的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶主要由钢瓶、安装在钢瓶的上端开口处，用于密封住储存在钢瓶内部的灭火剂或驱动气体的容器阀、相隔间距以螺旋方式缠绕在钢瓶外壁上的导电丝及与导电丝的测量端相连，用于监测导电丝断路信息及发出报警信号的报警盒构成；其特征在于：所述的导电丝的两端与钢瓶的外壁相固定，并且带有预张紧力，其剩余延伸率低于钢瓶的断裂延伸率，而且导电丝和钢瓶之间还设有绝缘层。
所述的导电丝利用粘合剂或固定卡具沿其长度方向连续或断续地固定在钢瓶的外壁上。
所述的导电丝利用固定卡具沿其长度方向连续或断续地压紧在钢瓶的外壁上。
所述的导电丝的断裂延伸率为处于自由状态的导电丝的断裂延伸率减去处于拉伸状态的导电丝上已经存在的预延伸率，预延伸率δ在0.1～0.95的断裂延伸率范围内选取。
本发明提供的在上述防爆钢瓶上设置带有预张紧力导电丝地方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)在导电丝和钢瓶外壁之间设置一层绝缘层；
2)将导电丝的一端固定在钢瓶的外壁上，然后将导电丝用张力放线装置以恒定张力或拉力相隔间距以螺旋方式缠绕在钢瓶的外壁上，之后将导电丝的另一端与钢瓶的外壁固定；
3)在导电丝和钢瓶之间沿导电丝的长度方向上连续或断续涂抹一层粘合剂并使粘合剂固化，从而将钢瓶与导电丝同定在一起，并且涂胶与固化期间保持导电丝的张力或拉力不变或在导电丝和钢瓶之间沿导电丝的长度方向上设置卡具，从而将钢瓶与导电丝压紧在一起，并且安装卡具期间保持导电丝的张力或拉力不变。
本发明提供的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶能够利用增大爆炸报警时间差的方法来有效地提高防爆报警灵敏度，因此报警可靠性高、安全性好。另外，该设置方法简单易行。
【附图说明】
图1为一种已有技术的消防压力钢瓶结构示意图。
图2为本发明提供的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶结构示意图。
图3为带有放线槽的本发明提供的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施例对本发明提供的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶及其导电丝设置方法进行详细说明。与已有技术相同的部件采用相同的附图标号，并省略对其进行的说明。
如图2、图3所示，本发明提供的带有预张紧力导电丝的防爆钢瓶主要由钢瓶2、安装在钢瓶2的上端开口处，用于密封住储存在钢瓶2内部的灭火剂或驱动气体的容器阀3、相隔间距缠绕以螺旋方式在钢瓶2外壁上的导电丝4及与导电丝4的测量端相连，用于监测导电丝4断路信息及发出报警信号的报警盒6构成；所述的导电丝4的两端与钢瓶2的外壁相固定，并且带有预张紧力，其剩余延伸率低于钢瓶2瓶体的断裂延伸率，而且导电丝4和钢瓶2之间还设有绝缘层5。
在导电丝4与钢瓶2之间设置绝缘层5的具体方法如下：
1)仅仅在导电丝4上设置绝缘层5，导电丝4的直径可以在0.05～5mm之间选取，可通过涂胶、喷胶、包塑或挤塑等常规方法进行。
2)仅仅在钢瓶2上设置绝缘层5，可通过涂胶、喷胶、包塑或喷漆等常规方法进行。
3)仅仅在钢瓶2上与导电丝4的挤压接触面部位设置绝缘层5，方法同上。
所述的绝缘层5的材料可以是橡胶、塑料、陶瓷等绝缘材料，绝缘层5的厚度为0.05～5mm。
另外，将导电丝4的两端与钢瓶2固定在一起是用于防止钢瓶2变形时导电丝4产生移动，这样就会影响报警功能的实现，固定的方式可以是胶粘，也可以利用卡具将两者固定，卡具的一部分与钢瓶2固定，另一部分将导电丝4压紧在钢瓶2上。
所述的导电丝4的剩余延伸率定义为：处于自由状态的导电丝4的断裂延伸率减去处于拉伸状态的导电丝4上已经存在的预延伸率。钢瓶2的延伸率是指钢瓶2材料的延伸率。所谓延伸率是指材料在一定的拉应力作用下而产生的伸长量ΔL与其最初处于自由状态的长度L之比，其拉断时的延伸率为断裂延伸率。
处于拉伸状态的导电丝4的剩余延伸率低于钢瓶2瓶体材料的断裂延伸率是进行防爆报警的前提条件，剩余延伸率越小，防爆报警灵敏度越高，保证钢瓶2在各种使用环境、腐蚀情况下均可以正常进行防爆报警而又不产生误报警的剩余延伸率的具体数值需要通过试验来确定。本发明中导电丝4的剩余延伸率越小，防爆报警灵敏度越高，但同时也容易出现误报现象。最佳剩余延伸率的大小一般通过实验确定，在保证钢瓶2在正常充压(或水压试验)、运输装卸过程、高温、腐蚀、震动等环境条件——即各种正常使用情况下，导电丝4不会因此发生意外断裂而产生误报警的前提下，其剩余延伸率越小越好。防爆报警灵敏度除主要取决于导电丝4本身材料及预紧拉力外，还与设置在钢瓶2与导电丝4之间绝缘层5的硬度(硬度越大越灵敏)、厚度(厚度越小越灵敏)、用于将导电丝4固定在钢瓶2上的粘合剂固化后的强度、塑性变形率等因素有关。
上述具有预张紧力的导电丝4的设置可以在钢瓶2未充气状态下进行，也可以在钢瓶2充填好灭火剂或驱动气体后的正常工作压力状态下进行，两者没有本质区别。此时，导电丝4进行防爆报警的前提条件变为：导电丝4的剩余延伸率小于钢瓶2瓶体的剩余延伸率。导电丝4的剩余延伸率等于导电丝4处于自由状态下的断裂延伸率减去因预紧拉力而产生的预延伸率，钢瓶2瓶体的剩余延伸率等于钢瓶2瓶体材料的断裂延伸率减去因钢瓶2内气体压力而产生的预延伸率。
另外，还可以沿导电丝4的长度方向将其与钢瓶2以连续或断续的方式用粘合剂加以固定，以进一步提高防爆报警灵敏度，这样在钢瓶2局部发生变形时导电丝4与钢瓶2之间就不会发生相对位移，此时，参与变形的导电丝4的长度减小，导电丝4局部延伸增大，因此可以提前导电丝4的断裂时刻。提高粘合剂固化后的强度，减小其固化后的塑性变形率、硬度都有利于防爆报警灵敏度的提高。可利用粘合剂直接将导电丝4与钢瓶2固定，也可以通过钢瓶2与导电丝4之间的绝缘层5进行：即将导电丝4与绝缘层5固定，绝缘层5再与钢瓶2固定，在这种情况下，粘合剂与绝缘层5可以为相同材质，也可以不同。
为了提高钢瓶2与导电丝4之间的结合强度，可选用环氧树脂、铸工胶等高强度粘合剂，并且可在钢瓶2上设置放线槽，将导电丝4置于槽中，并使粘合剂充满槽中，如图3所示，这样可以增大导电丝4与钢瓶2的粘结面积，从而增加粘接强度。放线槽可以直接加工在钢瓶2的表面上，也可以用塑料、陶瓷等材料在钢瓶2的外壁上形成一个放线槽。可以是用这些材料整个覆盖住钢瓶2的表面，再在其表面加工而形成放线槽；也可以是将带状物体缠绕在钢瓶2的部分表面而直接生成放线槽。这样，一方面能够增大粘接强度，另一方面可以防止因外物碰撞钢瓶2的表面而损坏导电丝4。
钢瓶2与导电丝4之间的固定牢靠程度也会影响防爆报警灵敏度，当然，将导电丝4用粘合剂沿长度方向断续固定在钢瓶2上的牢度不如沿长度方向连续固定在钢瓶2上的牢度。
除用粘合剂固定外，也可以使用卡具实现钢瓶2与导电丝4之间的固定：
方法1：在钢瓶2的外表面上套一个弹性塑料袋，将导电丝4压紧在钢瓶2的外壁上；
方法2：沿设置在钢瓶2外壁上的导电丝4的外侧紧绕一个弹性橡胶条，将导电丝4压紧在钢瓶2的外壁上；
方法3：在钢瓶2的外圆周面上每隔10～20mm套一个弹性塑料环，将导电丝4压紧在钢瓶2的外壁上。
在钢瓶2上设置导电丝4的方法按下列顺序进行：
1)在导电丝4和钢瓶2外壁之间设置一层绝缘层5；
2)将导电丝4的一端固定在钢瓶2的外壁上，然后将导电丝4用张力放线装置以恒定张力或拉力相隔间距以螺旋方式缠绕在钢瓶2的外壁上，之后将导电丝4的另一端与钢瓶2的外壁固定；
3)在导电丝4和钢瓶2之间沿导电丝4的长度方向上连续或断续涂抹一层粘合剂并使粘合剂固化，从而将钢瓶2与导电丝4固定在一起，并且涂胶与固化期间保持导电丝4的张力或拉力不变。
一般情况下，作用在导电丝4上的恒定张力或拉力而使其产生的预延伸率δ在0.1～0.95的断裂延伸率范围内选取，最佳预延伸率δ在0.3～0.9断裂延伸率范围内；同样道理，也可以根据导电丝4的抗拉强度σb来确定恒定张力或拉力的大小。
将导电丝4缠绕在钢瓶2外壁上时，所述张力放线装置不仅具有自动机械放线功能，而且具有调节导电丝4在缠绕过程中张力大小的能力。可选用诸如动盘式张力放线架、静盘式张力放线架等张力放线装置，放线架工作时要与排线器、钢瓶2的移动、转动等动作相互配合，以保证将导电丝4置于预定位置。
根据使用条件不同，一般选用低断裂延伸率的导电丝4，也可选用不同断裂延伸率的导电丝4，比如高延伸率、中延伸率导电丝，这时仍可通过改变预张紧力的方法来达到所需的剩余延伸率。
本发明提供的带有预张紧力的防爆钢瓶设置方法也可以采用低温设置方法：将钢瓶2在低温下冷却，然后将导电丝4快速缠绕在钢瓶2上，待钢瓶2的温度恢复到室温时，利用钢瓶2的热胀特性而对导电丝4施加恒定张力或拉力。
本发明提供的带有预张紧力的防爆钢瓶设置方法也可以采用高温设置方法：将导电丝4在高温下加热，然后将导电丝4快速缠绕在钢瓶2上，待导电丝4的温度恢复到室温时，利用导电丝4的冷缩特性而对导电丝4施加恒定张力或拉力。
本发明提供的带有预张紧力的防爆钢瓶设置方法还可以采用抽真空设置方法：将钢瓶2的内部抽真空，然后将导电丝4缠绕在钢瓶2上，待导电丝4固定好后使钢瓶2的内部恢复常压状态，使导电丝4产生拉力。
以上结合附图和实施方案对本发明进行了说明，但应能理解，本领域技术人员可在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下对本发明进行变化或改进。