[發明專利]一種實現瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置

在審

• 申請號: 202011177513.1
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112213463A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 胡洋;吳秋遐;楊雨欣;秦漢圣;張延煒
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G09B23/06;B01F3/02;B01F13/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種實現瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置。它包括爆炸激波管、罐外預混氣體供給系統、壓力信號采集系統、火焰信號采集系統、東華數據采集系統、高壓點火系統和同步控制系統；其中，爆炸激波管包括首尾相連的多個實驗管道和1個可視化觀察窗實驗段管道；爆炸激波管的末端設置金屬銅網多孔結構；同步控制系統用于對火焰信號采集系統、壓力信號采集系統、東華數據采集系統和高壓點火系統進行同步控制。本發明瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中放置金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置，減少人員傷亡和財產損失。

技術領域

本發明涉及一種實現瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置，屬于安全科學與技術領域。

背景技術

在煤礦開采過程中，瓦斯是一種從煤巖中涌出的氣體，主要成分為甲烷，當瓦斯聚集到一定的濃度時，遇到點火源就會爆炸，造成煤礦事故，對礦井地下人員和設備造成巨大的傷害和損壞。目前，新型能源的開發越來越受到重視，但煤炭依然占有很大的比例，占一次能源生產和消費結構的70％～75％。雖然煤炭機械化程度越來越高，采用大型綜合設備開采，但隨著開采深度的增加，高瓦斯礦井的增多，瓦斯爆炸事故依舊很突出，一直為煤礦安全領域內亟需研究的前沿問題。

瓦斯/空氣預混氣體爆燃時，預混氣體瞬間轉化為高溫、高壓的爆炸產物并且迅速膨脹，致使壓力和密度降低，形成稀疏波，而爆炸產物的迅速膨脹，進而壓縮巷道中的空氣形成爆炸沖擊波。爆炸沖擊波形成后，與爆炸產物分離，獨立在空氣中傳播，在遇到巷道中的障礙物時與壁面發生碰撞產生反射、透射和繞射現象。由于瓦斯/空氣預混氣體爆燃中的反射現象是一個復雜的過程，因此不分析多次的反射過程，只分析初始沖擊波和首次反射的破壞性。如果沖擊波與一個光滑的剛性平面發生碰撞，會在平面上反射全部能力，同時反射波的超壓成倍數增加，為入射波超壓的2～8倍。同時，由于煤礦巷道為密閉空間，沖擊波在巷道中的傳播與露天傳播有著顯著的區別，處于巷道密閉空間中時，沖擊波的衰減速率更慢、傳播距離也將更長。目前，已有研究表明，沖擊波在經過固壁反射后，反射波的超壓呈倍數增加，是礦井瓦斯爆炸事故中加重人員傷亡和財產損失的重要原因。故研究一種裝置達到消波吸能的作用將對抑制瓦斯爆炸事故的進一步擴大具有重要的工程應用價值。

通過查閱文獻可知，學者對沖擊波的研究較多，大多數通過數值模擬和模型試驗的方式進行，均取得了顯著的成果。其中，模型試驗通過搭建實驗平臺的方式，借助壓力、火焰速度測試系統獲得瓦斯/空氣預混氣體爆燃流場中多個單一的點源信息，從理論分析的角度進行宏觀分析壓力峰值和火焰速度在巷道內的變化趨勢以此獲得瓦斯/空氣預混氣體爆燃過程中激波的演化過程及火焰的微觀結構。但這些研究主要集中在爆炸所產生的沖擊波的破壞方面，對于沖擊波撞擊壁面形成的反射波對人員的傷害和設備的破壞研究較少。而經研究發現，沖擊波在經過固壁反射后，反射波的超壓呈倍數增加反射波比入射波的傷害要大，破壞作用也比入射波要強，因此需要加強對反射波及消波吸能的研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種實現瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置，本發明瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中放置金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置，減少人員傷亡和財產損失。

本發明提供的一種實現瓦斯/空氣預混氣體爆燃實驗中金屬銅網多孔結構消波吸能的裝置，包括爆炸激波管、罐外預混氣體供給系統、壓力信號采集系統、火焰信號采集系統、東華數據采集系統、高壓點火系統和同步控制系統；

所述爆炸激波管包括首尾相連的多個實驗管道和1個可視化觀察窗實驗段管道；所述爆炸激波管的末端設置金屬銅網多孔結構；

所述罐外預混氣體供給系統與所述爆炸激波管內部連通，用于根據實驗要求產生預設當量比的預混氣體并輸入所述爆炸激波管內；

所述壓力信號采集系統和火焰信號采集系統布置在每段所述實驗管道的側壁上，用于對所述爆炸激波管內全程的壓力和火焰傳播速度的規律進行測量，測量結果經所述數據采集系統發送到所述同步控制系統；