專利名稱：用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種管道實驗?zāi)M裝置。
背景技術(shù)：
在對瓦斯爆炸理論和傳播過程的研究結(jié)合煤礦瓦斯爆炸事故案例進行分析，可以知道煤礦瓦斯爆炸過程中的主要影響因素為瓦斯爆炸沖擊的最大壓力和瓦斯爆炸過程中的火焰溫度及其傳播過程，瓦斯爆炸傳播過程中，沖擊波壓力是導(dǎo)致煤礦井下工作人員死亡、摧毀設(shè)備和巷道的主要原因，爆炸火焰則可以嚴(yán)重灼燒工人，能夠使瓦斯連續(xù)爆炸并可能引起煤塵的二次爆炸，是連續(xù)爆炸的主要誘因。因此，就需要確定多孔材料對瓦斯爆炸過程中壓力的變化、火焰溫度的變化及火焰的連續(xù)傳播情況進行研究。目前，由于缺少大孔徑、高質(zhì)量的實驗管道，多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗獲得的結(jié)果準(zhǔn)確底較低。

實用新型內(nèi)容本實用新型是為了適應(yīng)多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的需求，從而提供一種用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置。用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，它包括一端開口的起爆管道、N節(jié)兩端開口的主管道、N個法蘭盤和阻隔層；所述N節(jié)主管道之間通過N-I個法蘭盤連為一個爆炸波傳播管道，且所述爆炸波傳播管道的一端通過一個法蘭盤與起爆管道的開口端連通形成實驗管道；所述阻隔層將起爆管道的開口端或一個法蘭盤上的一個開口端密封；起爆管道和N節(jié)主管道上均開有一個溫度傳感器安裝孔和一個壓力傳感器安裝孔；起爆管道上開有注氣孔、真空泵連接孔和起爆器連接孔；N為正整數(shù)。它還包括橡膠墊，所述N節(jié)主管道之間、爆炸波傳播管道與起爆管道之間均采用橡膠墊密封。它還包括實驗管道的側(cè)壁上開有四個循環(huán)泵安裝孔。它還包括真空表，所述真空表設(shè)置在起爆管道上。本實用新型提供了一種用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，可以根據(jù)需要模擬不同位置的多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果，滿足了多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的需求。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是注氣孔、真空泵連接孔和起爆器連接孔在起爆管道上的分布示意圖；圖3是具體實施方式
一中建造的實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一、結(jié)合圖I說明本具體實施方式
，用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，它包括一端開口的起爆管道I、N節(jié)兩端開口的主管道2、N個法蘭盤3和阻隔層；所述N節(jié)主管道2之間通過N-I個法蘭盤3連為一個爆炸波傳播管道，且所述爆炸波傳播管道的一端通過一個法蘭盤與起爆管道I的開口端連通形成實驗管道；所述阻隔層將起爆管道I的開口端或一個法蘭盤3上的一個開口端密封；起爆管道I和N節(jié)主管道2上均開有一個溫度傳感器安裝孔4和一個壓力傳感器安裝孔5 ;起爆管道I上開有注氣孔6、真空泵連接孔7和起爆器連接孔8 ；N為正整數(shù)。本實施方式的實驗管道為大斷面30c mX30cm方形實驗管道。本實用新型的特點抗沖擊能力強、抗高溫能力強；具有較高的氣密性；具有良好的機動性和組合性；實驗管道能夠需要開設(shè)足夠數(shù)量的安裝孔。本實施方式在實驗中所采用的配氣系統(tǒng)和點火系統(tǒng)A、配氣系統(tǒng)設(shè)計原則(I)配氣過程安全快速；(2)能夠根據(jù)要求配置不同體積分?jǐn)?shù)的瓦斯空氣混合氣體；(3)配氣設(shè)備便于操作，設(shè)備易于購買。方案該配氣系統(tǒng)由100%濃度甲烷氣體鋼瓶、氣體流量閥、甲烷濃度傳感器、防爆循環(huán)泵和單項逆止閥組成。其主要工作原理為根據(jù)濃度要求，計算出管道內(nèi)所需的甲烷體積分?jǐn)?shù)，利用氣體流量閥向?qū)嶒灩艿纼?nèi)注入定量的甲烷氣體，然后開啟循環(huán)泵，使管道內(nèi)的氣體進行循環(huán)，當(dāng)位于單項逆止閥后的瓦斯?jié)舛葌鞲衅魇緮?shù)均達到一定值時關(guān)閉循環(huán)泵和逆止閥，進行實驗。在開始實驗前，已經(jīng)將注氣軟管內(nèi)、流量閥、循環(huán)泵可能存在甲烷氣體殘留的空間的體積進行了計算，在向管道內(nèi)注氣時進行修正，以達到準(zhǔn)確的目的。B、點火系統(tǒng)設(shè)計原則(I)點火能量大于O. 28mJ ；(2)點火頻率大于10次/s ；(3)穩(wěn)定性高，保證點火能量變化在±5%之間，并能夠持續(xù)供電保證實驗連續(xù)進行；(4)安全系數(shù)高，能夠保證操作人員的安全。方案考慮到設(shè)備費用、使用方便及實驗可持續(xù)性等問題，點火裝置最終選定為江蘇南通市華達電子廠生產(chǎn)的電子點火器，點火能量為60J，點火頻率為10-15次/s，采用兩節(jié)5號AAl. 5V供。本實施方式在實驗中所采用的測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理該實驗系統(tǒng)主要對瓦斯爆炸壓力、火焰溫度及火焰?zhèn)鞑バЧM行實驗研究，這三種信號均能被轉(zhuǎn)換為電壓信號，因此對這三種數(shù)據(jù)信號的采集均采用一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。I、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計原則(I)能夠準(zhǔn)確快速反應(yīng)出實驗數(shù)據(jù)；(2)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或采集卡采集某一通道激發(fā)數(shù)據(jù)；(3)能夠持續(xù)穩(wěn)定工作，對硬件要求較低，性價比高；[0035](4)配套數(shù)據(jù)處理工具資源廣，易于操作。方案動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為四臺套，為本人按照實驗需求自行選購配置。分別由電腦四臺、四通道數(shù)據(jù)采集卡四塊及八塊調(diào)理模塊組成。電腦為方正商祺N720，主要參數(shù)如下處理器為酷睿E6700主頻2. 6Hz，2OTDR3內(nèi)存，硬盤為500G。數(shù)據(jù)采集卡采用臺灣凌華科技生產(chǎn)的型號為PCI-9812，如圖3. 3，主要參數(shù)如下32位PCI總線，即插即用，每通道最高20MHz采樣頻率，8個單端同步輸入通道，12位模擬量輸入分辨率，8個A/D轉(zhuǎn)換器，為每一個模擬量通道提供一個轉(zhuǎn)換器，板上帶有32k字的FIFO，雙極性模擬量輸入范圍，五種A/D觸發(fā)方式軟件觸發(fā)、前觸發(fā)、后觸發(fā)、中觸發(fā)與延時觸發(fā)，采樣頻率可編程設(shè)定。本次實驗采用數(shù)據(jù)采集卡的首測點觸發(fā)功能，數(shù)據(jù)采集卡共有十六個通道，其中一通道為采集通道和觸發(fā)通道，通過一通道觸發(fā)采集卡開始數(shù)據(jù)采集工作。2、數(shù)據(jù)處理軟件·[0039]設(shè)計原則(I)軟件能夠充分兼容本次實驗所采用的凌華PCI9812的數(shù)據(jù)采集卡；(2)軟件能夠長時間穩(wěn)定運行，并對電腦硬件要求相對較低；(3)對于采集卡采集數(shù)據(jù)識別能力強，采樣長度及采樣時間長，并能通過軟件本身排出一定外界對實驗的干擾；(4)軟件對數(shù)據(jù)處理容易，易于數(shù)據(jù)處理人員操作，并具有一定擴展性和可開發(fā)性。方案考慮到軟件成本及軟件兼容性及可開發(fā)性等因素，本次實驗所采用的數(shù)據(jù)處理軟件為與凌華PCI9812配套的數(shù)據(jù)采集軟件凌華科技AD-Logger。凌華科技AD-Logger是一款即用型軟件記錄器，它為數(shù)據(jù)采集應(yīng)用提供了豐富靈活的解決方案。通過凌華科技DAQPilot交互式向?qū)Э梢暂p松配置采樣條件而不需任何編程。系統(tǒng)只要兼容凌華科技DAQ設(shè)備并安裝了 AD-Logger，即可即時啟動數(shù)據(jù)采集和顯示的功能。主要特點如下基于DAQPilot任務(wù)配置的數(shù)據(jù)記錄；支持實時和歷史數(shù)據(jù)查看；支持即時可用的直觀用戶界面；支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出功能，并用于第三方應(yīng)用程序，包括Microsoft Excel、NI DIADem和MathWorks MATLAB 的離線分析。利用凌華科技AD-Loggert軟件可輕松在每套采集系統(tǒng)上建立起16通道數(shù)據(jù)采集方案，完成對壓力和火焰溫度采集的基礎(chǔ)編程工作。本實施方式在實驗中所采用的壓力采集系統(tǒng)設(shè)計原則(I)響應(yīng)時間短,對于壓力敏感度強；(2)壓力傳感器量程大于瓦斯爆炸最大壓力值10% ；(3)連接方便，配套的信號調(diào)理及信號放大設(shè)備易于購買；(4)傳感器結(jié)實耐用，抗腐蝕，抗沖擊能力強，外界環(huán)境影響小。方案由于考慮到壓力傳感器量程及其配套設(shè)備的購買情況，本實驗系統(tǒng)最終采用的壓力測試系統(tǒng)由壓力傳感器和傳感器調(diào)理模塊組成。所用傳感器為美國Dytarn公司生產(chǎn)，型號為2300V1,量程為250psi (注=Ipsi=I磅/英寸=6894. 76帕，250psi合
I.723625MPa)，分度為20mV/psi，10-32個頂部連接器，具有加速度補償功能，傳感器響應(yīng)時間為毫秒級。單通道調(diào)理模塊為美國Dytran壓力傳感器配套生產(chǎn)，型號為ElectronicsSignal Conditioners_4110C主要技術(shù)參數(shù)為外部電源供電,2_20mA調(diào)理,有效過濾外界對電流的影響。本實施方式在實驗中所采用的火焰溫度采集系統(tǒng)設(shè)計原則( I)對于溫度變化敏感，響應(yīng)時間為毫秒級；(2)溫度傳感器量程大于230CTC ;(3)傳感器抗擊沖擊能力強，能夠抗擊瓦斯爆炸產(chǎn)生火焰的灼燒；(4)對于瓦斯爆炸產(chǎn)生的氣體及其他影響有一定的消除能力，傳感器可重復(fù)使用。方案火焰?zhèn)鞲衅鳛槊绹鳱ANMAC公司生產(chǎn)，型號為E12-1-C-U，主要技術(shù)參數(shù)如下量程0-2300°C，響應(yīng)時間達微秒級，熱電偶結(jié)置于探頭端面上，可以加工成任何形狀， 測量過程中受侵蝕或磨損會自動更新其熱電偶結(jié)，可測量內(nèi)壁表面(熱接地?zé)犭娕?或室內(nèi)的兩種不同的溫度非熱接地?zé)犭娕?。熱電偶外部保護材料為不銹鋼，具有專門連接接頭、連接線及固定螺母。本實施方式在實驗中所采用的火焰?zhèn)鞑ガF(xiàn)象觀測系統(tǒng)設(shè)計原則(I)響應(yīng)時間短，能夠快速捕捉火焰信號；(2)具有較高的抗干擾能力，有效避免震動、電磁所產(chǎn)生的干擾；(3)在低火焰照度較低的情況下也能夠采集到火焰信號。設(shè)計方案根據(jù)上述要求，本實驗系統(tǒng)擬采用高速攝像機作為火焰?zhèn)鞑ガF(xiàn)象的觀察儀器。高速攝像機能在照度較低的情況下采集到火焰的傳播情況，有效的避免了其他干擾。實驗方案I、空管實驗方案利用自行設(shè)計制作的30cmX30cm方形實驗管道進行瓦斯爆炸實驗研究，為了驗證阻隔爆裝置的效果，本文選用7. 68%瓦斯爆炸濃度，并設(shè)計了實驗方案全管充瓦斯混合氣體，前端點火，后端封閉，本方案可模擬礦井內(nèi)局部巷道全部充滿瓦斯爆炸氣體，而且巷道斷面大部分壅塞或有風(fēng)門及密閉等障礙物存在條件下的瓦斯爆炸過程。方案設(shè)計主要目的是進行瓦斯爆炸過程的傳播規(guī)律研究，同時也為阻隔爆技術(shù)的實驗研究提供對比的依據(jù)。2、瓦斯阻隔爆實驗方案利用自行設(shè)計制作的30CmX30Cm方形實驗管道進行多孔材料對瓦斯爆炸傳播影響規(guī)律的實驗研究。在管道3. 5m處利用固定架安設(shè)多孔材料。選擇7. 68%的瓦斯爆炸濃度條件，全管充瓦斯混合氣體，在管道的固定架上插入多孔材料，前端點火，后端封閉，根據(jù)多孔材料的參數(shù)，利用正交實驗法確定阻爆實驗組數(shù)及順序。本方案可模擬礦井內(nèi)局部受限空間巷道全部充滿瓦斯爆炸氣體，阻隔爆裝置被達到爆炸界限的瓦斯混合氣體包圍，一端點火發(fā)生爆炸通過阻隔爆裝置向另外一側(cè)傳播情況，測試多孔材料淬熄火焰和衰減沖擊波的作用。傳感器的布置[0076]共配備8組16個傳感器進行實驗測試，每節(jié)管道布置有傳感器安裝孔2組4個，起爆氣室上布置傳感器安裝孔I組2個，具體參數(shù)如下表I所示表I :
權(quán)利要求1.用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征是它包括一端開口的起爆管道(1)、N節(jié)兩端開口的主管道(2)、N個法蘭盤(3)和阻隔層；所述N節(jié)主管道(2)之間通過N-I個法蘭盤(3)連為一個爆炸波傳播管道，且所述爆炸波傳播管道的一端通過一個法蘭盤與起爆管道(I)的開口端連通形成實驗管道；所述阻隔層將起爆管道(I)的開口端或一個法蘭盤(3 )上的一個開口端密封；起爆管道(I)和N節(jié)主管道(2 )上均開有一個溫度傳感器安裝孔(4)和一個壓力傳感器安裝孔(5);起爆管道(I)上開有注氣孔(6)、真空泵連接孔(7)和起爆器連接孔(8) ；N為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于它還包括橡膠墊，所述N節(jié)主管道(2)之間、爆炸波傳播管道與起爆管道(I)之間均采用橡膠墊密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于實驗管道的側(cè)壁上開有四個循環(huán)泵安裝孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于它還包括真空表(11)，所述真空表(11)設(shè)置在起爆管道(I)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于阻隔層為牛皮紙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于N=4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于每節(jié)主管道(2)均為長度是I. 55米的管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，其特征在于起爆管道(I)為長度是O. 3米的管道。
專利摘要用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的模擬裝置，涉及一種管道實驗?zāi)M裝置。它是為了適應(yīng)多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗的需求。它的N節(jié)主管道之間通過N-1個法蘭盤連為一個爆炸波傳播管道，且所述爆炸波傳播管道的一端通過一個法蘭盤與起爆管道的開口端連通形成實驗管道；所述阻隔層將起爆管道的開口端或其中一個法蘭盤上的一個開口端密封；起爆管道和N節(jié)主管道上均開有一個溫度傳感器安裝孔和一個壓力傳感器安裝孔；起爆管道上開有注氣孔、真空泵連接孔和起爆器連接孔。本實用新型適用于多孔材料抑制瓦斯爆炸傳播效果實驗中。
文檔編號G01N33/22GK202693574SQ201220394430
公開日2013年1月23日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者魏春榮, 孫建華, 邢書仁, 趙建華, 曲征, 楊慶江, 劉振文, 李艷霞, 黃東輝, 李珺 申請人:黑龍江科技學(xué)院