[發(fā)明專利]一種模擬原地二次爆炸的實驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510034100.0
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104655817B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張增亮;江艷;劉建波;唐玉寶
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 北京雙收知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 陳磊;黃玉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可燃?xì)怏w、液體蒸氣的爆炸實驗研究領(lǐng)域，具體涉及一種模擬原地二次爆炸的實驗裝置及實驗方法。

背景技術(shù)

在我國煤礦井中，瓦斯爆炸危險普遍存在，而“二次爆炸”是瓦斯爆炸事故的主要表現(xiàn)形式，且危害嚴(yán)重，往往會導(dǎo)致群死群傷，摧毀巷道，毀壞設(shè)備，甚至毀掉整個礦井，給國家和人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。

從各種文獻(xiàn)和報道中得知，國內(nèi)外專家對“二次爆炸”的研究較少，其中“原地二次爆炸(即俗稱的“返回風(fēng)式二次爆炸”)”更是近幾年才提出的理論，目前尚缺乏實驗研究，其形成機制及影響因素也并不十分清楚。只有真正徹底、全面地搞清其機理，才能有的放矢，對癥下藥，從而有效地預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮镃N201210386681.0公開了一種激波管式可燃?xì)怏w爆炸實驗裝置，包括管狀爆炸測試筒，爆炸測試筒的前端開口且設(shè)有將開口密封的防爆膜。實驗時，向測試筒內(nèi)充入可燃?xì)怏w，開啟點火器，測試筒內(nèi)的氣體爆炸，火焰沖破前端的防爆膜而噴出火焰，產(chǎn)生二次爆炸。該技術(shù)方案，初次爆炸和二次爆炸發(fā)生在不同的位置，無法研究原地二次爆炸。另外，該實驗裝置二次爆炸時，火焰沖破防爆膜從測試筒內(nèi)沖出，雖有防沖擊擋板的阻擋，但是仍對操作環(huán)境要求很高，有一定的危險。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，針對目前國內(nèi)外對“原地二次爆炸”尚缺乏實驗研究，以及對“原地二次爆炸”形成機制及影響因素并不十分清楚的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種可進(jìn)行原地二次爆炸的實驗裝置及方法，通過本裝置及方法進(jìn)行實驗研究，可形象、科學(xué)地再現(xiàn)“原地二次爆炸”的發(fā)展過程，并進(jìn)一步探索“原地二次爆炸”的機理，據(jù)此提出科學(xué)合理的防治措施，為工業(yè)安全生產(chǎn)特別是煤礦安全生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是：

一種模擬原地二次爆炸的實驗裝置，包括爆炸管道，及與爆炸管道連接的進(jìn)氣裝置、點火裝置、數(shù)據(jù)采集裝置。與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之處在于：所述爆炸管道的中間設(shè)有阻火器，所述阻火器將爆炸管道分成兩部分，分別為第一管道和第二管道；所述點火裝置與第一管道連接。

如上所述的技術(shù)方案，當(dāng)點火器對管道內(nèi)混合氣體點火時，第一管道內(nèi)的氣體發(fā)生初次?爆炸，由于阻火器的阻火作用，第二管道內(nèi)的氣體不會發(fā)生爆炸。第一管道內(nèi)初次爆炸后會產(chǎn)生較大負(fù)壓，第一管道由于負(fù)壓將部分第二管道內(nèi)的氣體吸入，形成新的爆炸條件，同時在初次爆炸產(chǎn)生的能量點燃作用下在“原地”發(fā)生二次爆炸，通過數(shù)據(jù)采集裝置采集各項信息進(jìn)行分析，可以用于研究“原地二次爆炸”的形成機制及影響因素。一次爆炸與二次爆炸均在爆炸管道內(nèi)進(jìn)行，火焰不會從爆炸管道內(nèi)瀉出，安全系數(shù)高，對實驗環(huán)境的要求較低。

分別位于阻火器兩端的所述第二管道比第一管道體積大，容納的氣體多，可保證第一管道因初次爆炸產(chǎn)生的負(fù)壓所吸入的第二管道氣體濃度達(dá)到爆炸極限，為二次爆炸的發(fā)生提供必要條件。同時，為了使第一管道更容易吸入第二管道中的新鮮氣體，所述第二管道的橫向截面直徑大于等于第一管道的橫向截面直徑。

優(yōu)選的，所述第二管道的橫向截面直徑至少為第一管道的橫向截面直徑的兩倍，此時二次爆炸成功率更高。

所述進(jìn)氣裝置包括進(jìn)氣口、貯氣囊、真空泵，所述進(jìn)氣口、真空泵分別與爆炸管道連接，貯氣囊通過進(jìn)氣口與爆炸管道相連。其中貯氣囊內(nèi)的氣體是可燃?xì)怏w(或可燃液體蒸氣)與空氣的混合氣體。真空泵主要用于管道內(nèi)的混合氣體配置：先用真空泵將整個管道抽成真空狀態(tài)，然后借助真空吸力將貯氣囊內(nèi)的混合氣體吸入到爆炸管道。

為了對管道內(nèi)已吸入的氣體進(jìn)行機械循環(huán)，從而使其濃度均一化，所述爆炸管道還與循環(huán)泵連接。

所述點火裝置包括設(shè)于第一管道的點火頭和點火器。

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括分別用于檢測管道內(nèi)壓力和火焰信號變化的壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳎糜诓杉头治鎏幚砀鱾鞲衅餍盘柕臄?shù)據(jù)采集儀，用于記錄和保存數(shù)據(jù)的計算機。管道上不同部位分別設(shè)有壓力傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳎謩e用于測試管道內(nèi)壓力和火焰信號的變化情況，各傳感器的信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀對各傳感器的信號進(jìn)行分析處理，然后傳輸?shù)接嬎銠C記錄并保存。壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅髋c數(shù)據(jù)采集儀之間，及數(shù)據(jù)采集儀與計算機之間均采用數(shù)據(jù)傳輸線傳輸；所述壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅髋c數(shù)據(jù)采集儀之間的數(shù)據(jù)傳輸線采用集線板進(jìn)行收納整理。

一種利用上述的裝置模擬原地二次爆炸的實驗方法，包括以下步驟：

A.將一定濃度的可燃?xì)怏w與空氣的混合氣體或可燃液體蒸氣與空氣的混合氣體通入爆炸管道內(nèi)；