[發(fā)明專利]一種模擬煤礦井下巷道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸的實驗裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610028133.9
• 申請日: 2016-01-16
• 公開（公告）號: CN105548254A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳強;張保勇;劉傳海;張強
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江科技大學(xué)
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳昕

1.一種模擬煤礦井下巷道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸的實驗裝置，其特征在于，它包括高能點火 柜(1)、真空泵(2)、高速數(shù)據(jù)采集器(3)、爆炸腔體(4)、點火電極(5)、增壓泵(6)、 空氣壓縮機(7)、高壓儲氣瓶(8)、t個粉室(9)、電磁閥(10)、m個壓力傳感器(11)、截 止閥(12)、火焰?zhèn)鞲衅靼惭b口(13)、n個火焰?zhèn)鞲衅?14)、瓦斯爆炸擴散管路(15)、壓 力傳感器安裝口(16)、瓦斯爆炸擴散支路(17)、連接管(18)和瓦斯鋼瓶(19)；n、m和 t均為正整數(shù)；

爆炸腔體(4)的一端設(shè)置有點火電極(5)；點火電極(5)的點火信號輸入端連接高能 點火柜(1)的點火信號輸出端；爆炸腔體(4)的另一端連通瓦斯爆炸擴散管路(15)；爆炸 腔體(4)的腔體上開有t個煤塵進口，且該t個煤塵進口分別與t個粉室(9)的一端一一連 通；粉室(9)用于放置煤塵；t個粉室(9)的另一端均通過連接管(18)與高壓儲氣瓶(8) 的出氣口連通；高壓儲氣瓶(8)的出氣口與每個粉室(9)之間均設(shè)置有截止閥(12)；

高壓儲氣瓶(8)的入氣口與增壓泵(6)的增壓端連通；增壓泵(6)的增壓端與瓦斯鋼 瓶(19)的瓦斯輸出端連通；增加泵(6)的另一端與空氣壓縮機(7)的一端連通；

瓦斯爆炸擴散管路(15)上垂直設(shè)置有p個瓦斯爆炸擴散支路(17)，p為正整數(shù)；瓦斯 爆炸擴散支路(17)用于減緩?fù)咚贡óa(chǎn)生的氣體或粉塵的沖擊，還用于瓦斯爆炸產(chǎn)生的氣 體或粉塵的擴散；

瓦斯爆炸擴散管路(15)上開有壓力傳感器安裝口(16)，壓力傳感器安裝口(16)用于 安裝m-1個壓力傳感器(11)；m-1個壓力傳感器(11)用于實時監(jiān)測瓦斯爆炸擴散管路(15) 內(nèi)的壓力；

瓦斯爆炸擴散管路(15)上還開有火焰?zhèn)鞲衅靼惭b口(13)，火焰?zhèn)鞲衅靼惭b口(13)用 于安裝n個火焰?zhèn)鞲衅?14)；n個火焰?zhèn)鞲衅?14)用于監(jiān)測瓦斯爆炸擴散管路(15)內(nèi)的 火焰作用參數(shù)；

m-1個壓力傳感器(11)的壓力信號輸出端和n個火焰?zhèn)鞲衅?14)的火焰信號輸出端 同時連接高速數(shù)據(jù)采集器(3)的數(shù)據(jù)輸入端；

高速數(shù)據(jù)采集器(3)的數(shù)據(jù)采集信號輸出端連接高能點火柜(1)的數(shù)據(jù)采集信號輸入 端；

高能點火柜(1)的控制信號輸出端連接真空泵(2)的控制信號輸入端；真空泵(2)的 輸出端連通爆炸腔體(4)；一個壓力傳感器(11)設(shè)置在真空泵(2)和爆炸腔體(4)的管 路上，用于監(jiān)測爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力，且將監(jiān)測的爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力發(fā)送至高速數(shù) 據(jù)采集器(3)；電磁閥(10)設(shè)置在壓力傳感器(11)和爆炸腔體(4)之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬煤礦井下巷道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸的實驗裝置，其特征 在于，爆炸腔體(4)和瓦斯爆炸擴散管路(15)的連接處設(shè)置有聚四氟乙烯薄膜，該薄膜用 于密封。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬煤礦井下巷道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸的實驗裝置，其特征 在于，高能點火柜(1)包括顯示單元(1-1)、處理單元(1-2)、點火控制單元(1-3)、存儲 單元(1-4)、采集單元(1-5)和控制單元(1-6)；

采集單元(1-5)用于采集高速數(shù)據(jù)采集器(3)發(fā)送的壓力信號和火焰信號；

處理單元(1-2)用于將采集單元(1-5)采集的爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力值與外部大氣壓 力值進行比較，并將比較結(jié)果輸入至顯示單元(1-1)；還用于控制真空泵(2)啟動、關(guān)閉， 控制電磁閥(10)開、關(guān)以及控制電磁閥開啟延遲；

顯示單元(1-1)用于顯示處理單元(1-2)的比較結(jié)果；

點火控制單元(1-3)用于根據(jù)處理單元(1-2)的比較結(jié)果控制點火電極(5)點火；

存儲單元(1-4)用于存儲采集單元(1-5)接收的壓力信號和火焰信號；

控制單元(1-6)用于控制真空泵(2)啟動和停止。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬煤礦井下巷道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸的實驗裝置，其特征 在于，爆炸腔體(4)、瓦斯爆炸擴散管路(15)和瓦斯爆炸擴散支路(17)均由高強度鋼管 制成。

5.基于權(quán)利要求4所述的一種模擬煤礦井下巷道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸的實驗裝置的實驗方 法，該方法包括下述步驟：

步驟一、打開電磁閥(10)，高能點火柜(1)通過控制真空泵(2)，抽出爆炸腔體(4) 中的部分空氣；關(guān)閉電磁閥(10)，保證爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力值小于外部大氣壓力值；

步驟二、啟動增壓泵(6)和空氣壓縮機(7)，增壓泵(6)和空氣壓縮機(7)共同作用 將瓦斯鋼瓶(19)中的瓦斯氣體壓入高壓儲氣瓶(8)中，高壓儲氣瓶(8)中儲存預(yù)設(shè)壓力 的瓦斯氣體以后，關(guān)閉瓦斯鋼瓶(19)增壓泵(6)和空氣壓縮機(7)，停止供給瓦斯；

步驟三、打開截止閥(12)，高壓儲氣瓶(8)中的瓦斯氣體通過連接管(18)通入粉室 (9)內(nèi)，瓦斯氣體和粉室(9)內(nèi)的煤塵一起進入爆炸腔體(4)內(nèi)；壓力傳感器(11)監(jiān)測 爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力，并將壓力通過高速數(shù)據(jù)采集器(3)發(fā)送至高能點火柜(1)，并在 顯示單元(1-1)顯示；

步驟四、高能點火柜(1)中的處理單元(1-2)將接收的爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力值與外 部大氣壓力值進行比較，當爆炸腔體(4)內(nèi)的壓力值與爆炸腔體(4)外部的壓力值相等時， 高能點火柜(1)的顯示單元(1-1)上顯示值為0；

步驟五、高能點火柜(1)中的點火控制單元(1-3)控制點火電極(5)點火；安裝在瓦 斯爆炸擴散管路(15)上的壓力傳感器(11)和火焰?zhèn)鞲衅?14)，分別監(jiān)測爆炸時瓦斯爆炸 擴散管路(15)內(nèi)的壓力和火焰，并將壓力和火焰通過高速數(shù)據(jù)采集器(3)發(fā)送至高能點火 柜(1)中的存儲單元(1-4)儲存。