[發明專利]一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202011268310.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112444537A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 劉天奇;王寧;李雨成;蔡之馨;孫睿成
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置，其特征在于，包括煤塵噴射裝置、點火裝置、管體吹掃裝置、彎管接頭及分叉管接頭，所述煤塵噴射裝置通過管體與分叉管接頭Ⅰ的第一接頭連接，分叉管接頭Ⅰ與煤塵噴射裝置之間的管體上安裝有點火裝置，分叉管接頭Ⅰ的第二接頭和第三接頭分別通過管體與彎管接頭Ⅰ和彎管接頭Ⅱ一端連接，另一端通過中間管體分別與彎管接頭Ⅲ和彎管接頭Ⅳ一端連接，彎管接頭Ⅲ和彎管接頭Ⅳ另一端分叉管接頭Ⅱ的第二接頭和第三接頭連接，分叉管接頭Ⅱ第一接頭通過管體與管體吹掃裝置連接，點火裝置至管體吹掃裝置之間的管體及中間管體上設置有傳感器組。

2.根據權利要求1所述的一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置，其特征在于：兩個所述中間管體之間設置有角聯分支管，角聯分支管通過支架導軌固定。

3.根據權利要求1所述的一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置，其特征在于：所述煤塵噴射裝置包括煤塵擴散葉片、罩體、煤塵進料箱、煤塵進料控制閥、固定支架、電機、螺旋輸送器、驅動軸及驅動軸支撐架，所述驅動軸支撐架底端設置有固定支架，驅動軸支撐架一端固定安裝有電機，電機驅動軸貫穿驅動軸支撐架與螺旋輸送器一端連接，驅動軸支撐架另一端與罩體連接，罩體內設置有煤塵擴散葉片，煤塵擴散葉片的旋轉軸穿過驅動軸支撐架與螺旋輸送器另一端連接，驅動軸支撐架空心圓柱段頂端設置有與其貫通連接的煤塵進料箱，煤塵進料箱外側壁底端設置有煤塵進量控制閥，煤塵噴射裝置的罩體另一端與管體連接，煤塵噴射裝置用于向管道內以一定壓力噴射煤塵，從而在點火裝置作用下形成一次爆炸。

4.根據權利要求1所述的一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置，其特征在于：所述點火裝置包括不銹鋼套和點火電極，所述不銹鋼套對稱設置于管體頂端和管體底端，且在不銹鋼套內孔安裝有點火電極，點火電極的端部位于管體內，且兩個點火電極正對設置。

5.根據權利要求1所述的一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置，其特征在于：所述管體吹掃裝置包括第一隔膜閥、壓力表、第二隔膜閥、煤塵收集罐、第三隔膜閥、分支管路及真空泵，所述分支管路分別與第一隔膜閥、第二隔膜閥及第三隔膜閥一端連接連接，且在分支管路上設置有壓力表，第二隔膜閥另一端與煤塵收集罐連接，第三隔膜閥另一端與真空泵，第一隔膜閥另一端通過管體與分叉管接頭Ⅱ第一接頭連接，管體吹掃裝置通過負壓吸塵原理可收集角聯管道內的殘余煤塵。

6.根據權利要求1所述的一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置，其特征在于：所述傳感器組包括壓力傳感器、火焰溫度傳感器及CO濃度傳感器，所述壓力傳感器位于管體內壁頂部設置，CO濃度傳感器位于管體內壁底部設置，且壓力傳感器與CO濃度傳感器正對設置，壓力傳感器與CO濃度傳感器之間設置有火焰溫度傳感器，火焰溫度傳感器、CO濃度傳感器及壓力傳感器位于同一平面內。

7.根據權利要求1所述的一種角聯結構礦井煤塵爆炸傳播特性測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在煤塵噴射裝置的煤塵進料箱內加入試驗需要的煤塵；啟動煤塵噴射裝置后，電機帶動驅動軸、螺旋輸送器、煤塵擴散葉片開始工作，打開煤塵進料箱的煤塵進量控制閥，煤塵從煤塵進料箱底部出口呈線狀流到螺旋輸送器上，并隨著螺旋輸送器被送入罩體，煤塵擴散葉片給罩體內的煤塵提供額外的動力并從罩體出口飛出，可在一定空間內形成具有一定濃度的懸浮煤塵云，通過點火裝置提供足夠的點火能，將形成的懸浮煤塵云點爆，從而讓爆炸沿角聯管道或并聯管道傳播下去；對于角聯管道中分叉管接頭Ⅰ分叉管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅰ、彎管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅲ和彎管接頭Ⅳ的設計可實現煤塵爆炸沿分叉管接頭Ⅰ分叉管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅰ、彎管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅲ和彎管接頭Ⅳ傳播；角聯分支管是角聯結構爆炸裝置的標志性管道，將上下兩條中間管體連通，由于角聯分支管內氣流的流動方向具有不確定性，因此可以在使用裝置測試煤塵爆炸傳播特性過程中，在角聯分支管中鋪設沉積煤塵，以此實現角聯空間煤塵二次爆炸傳播特性研究；對于并聯管道中分叉管接頭Ⅰ分叉管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅰ、彎管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅲ和彎管接頭Ⅳ的設計可實現粉塵爆炸沿分叉管接頭Ⅰ分叉管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅰ、彎管接頭Ⅱ、彎管接頭Ⅲ和彎管接頭Ⅳ傳播；并聯分支管是上下兩條互相連通的管道，因此可以在使用裝置測試粉塵爆炸傳播特性過程中，在并聯中間管體中鋪設沉積粉塵，以此實現并聯空間粉塵二次爆炸傳播特性研究；

步驟2，測試過程結束后，通過管體吹掃裝置對管道內的殘余煤塵進行清理；先關閉第一隔膜閥，打開第二隔膜閥和第三隔膜閥，然后啟動真空泵；觀察壓力表的壓力值，當壓力表的壓力值穩定時，先關閉第三隔膜閥，后打開第一隔膜閥，使殘余煤塵充入煤塵收集罐。