微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，屬于煤礦礦井下瓦斯爆炸研宄領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國工業(yè)生產(chǎn)的70%以上能源來自于煤炭，并且在從現(xiàn)在之后很長時間內(nèi)，煤炭還將作為極其重要的戰(zhàn)略資源，在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。盡管如此，與其他主要煤炭生產(chǎn)國家比較，中國的煤炭生產(chǎn)中還有許多亟待解決的嚴(yán)峻問題，在這其中，就有煤炭的安全生產(chǎn)問題，煤礦生產(chǎn)過程中的瓦斯爆炸災(zāi)害事故持續(xù)增長，嚴(yán)重阻礙了國民經(jīng)濟(jì)的良性增長和社會的穩(wěn)定。
[0003]因此，開展瓦斯氣體爆燃轉(zhuǎn)爆轟機(jī)理研宄不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義，而且對煤礦生產(chǎn)過程中瓦斯爆炸災(zāi)害預(yù)警和防護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國內(nèi)進(jìn)行瓦斯氣體爆燃轉(zhuǎn)爆轟研宄的實(shí)驗(yàn)管道直徑一般大于100mm，不屬于微尺度管道條件，如聶百勝對瓦斯爆炸火焰圖像的研宄采用的是斷面為200mmX200mm的方形管道【聶百勝，何學(xué)秋，楊春麗等.瓦斯爆炸火焰圖像增強(qiáng)及傳播特征研宄[C].//第四屆全國計(jì)算爆炸力學(xué)會議論文集.2008:622-627.】;通常不便更換試驗(yàn)管道；同時只能通過有限大小的可視窗口來觀察部分管道內(nèi)的瓦斯火焰，無法觀測到整個管道內(nèi)部的火焰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在實(shí)驗(yàn)尺度較大、尺度不可調(diào)以及無法實(shí)現(xiàn)整體可視化的問題，提供一種微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，包括背面板、微尺度管道板、鋼化玻璃板以及前面板；背面板包括點(diǎn)火頭孔，氧氣或空氣輸入口，瓦斯氣體輸入口，壓力表孔，壓力傳感器孔，密封墊片，螺孔，排氣口。
[0007]連接關(guān)系:
[0008]背面板四周分布有螺孔，在背面板橫向中軸線上布置孔洞，孔洞依次為點(diǎn)火頭孔，氧氣或空氣輸入口，瓦斯氣體輸入口，壓力表孔，壓力傳感器孔，排氣口 ；密封墊片放置于螺孔與中軸線上布置的孔洞之間；
[0009]背面板、微尺度管道板與前面板材質(zhì)為45號鋼；所述螺孔的數(shù)量至少為四個；所述壓力傳感器孔數(shù)量至少為四個，且壓力傳感器孔之間的距離均等；
[0010]微尺度管道板四周分布有螺孔，在微尺度管道板橫向中軸線上布置有鏤空的微尺度管道；微尺度管道板的厚度以及管道的寬度可以進(jìn)行人為控制，以達(dá)到控制微尺度管道尺度的目的。
[0011]鋼化玻璃板的材質(zhì)為K9玻璃，厚度至少為12_ ;能夠觀察和記錄整個管道中瓦斯爆炸火焰的傳播情況；
[0012]前面板四周分布有螺孔，在前面板橫向中軸線上鏤空觀察口以及鋼化玻璃板放置槽，鏤空邊緣呈階梯狀，以固定鋼化玻璃板位置；鋼化玻璃板放置槽的深度需保證在12mm以下；
[0013]鋼化玻璃板放置在前面板的鋼化玻璃板放置槽上；背面板、微尺度管道板與放置了鋼化玻璃板的前面板依次通過螺栓連接；安裝完畢后通過觀察口能看見背面板橫向中軸線上布置的孔洞。
[0014]工作過程:
[0015]將點(diǎn)火頭、氧氣或空氣輸入頭、瓦斯氣體輸入頭、壓力表以及壓力傳感器安裝到背面板橫向中軸線上所布置的孔洞中。并且將排氣口與真空泵相連接。
[0016]將氧氣或空氣輸入頭及瓦斯氣體輸入頭處閥門關(guān)閉。
[0017]將真空泵開關(guān)打開，將管道內(nèi)氣壓抽至-1大氣壓。關(guān)閉真空泵。靜置，觀察壓力表值的變化，以檢查實(shí)驗(yàn)裝置氣密性。
[0018]在實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好的情況下，先后打開瓦斯氣體輸入頭開關(guān)和氧氣或空氣輸入頭開關(guān)，輸入一定量的瓦斯氣體和氧氣或空氣。靜置10小時以上。打開點(diǎn)火頭開關(guān)，將本發(fā)明中微尺度管道中一定濃度的瓦斯與氧氣或空氣的混合物點(diǎn)燃。
[0019]利用高速攝影裝置記錄整個管道中瓦斯火焰的變化情況。利用壓力傳感器及相關(guān)處理系統(tǒng)記錄整個管道中壓力的變化數(shù)據(jù)。
[0020]待實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉瓦斯氣體輸入頭、氧氣或空氣輸入頭的閥門，打開真空泵，將管道內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物及時清除。
[0021]有益效果
[0022]1、為了進(jìn)行微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研宄，本發(fā)明提供了一種微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置中管道截面為正方形，最小尺度能夠達(dá)到10_，完全可以滿足微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)的要求，同時可以測量瓦斯在管道中爆炸時的爆速、爆壓等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0023]2、尺度可調(diào)性，由于微尺度管道板根據(jù)管道尺度的需要可以制作成不同的形狀，而且本發(fā)明整體由螺栓連接固定，易于更換微尺度管道板，故本發(fā)明的一大優(yōu)勢在于能夠隨意根據(jù)需求調(diào)節(jié)微尺度管道的尺度。
[0024]3、整體可視性，該裝置在試驗(yàn)中利用高速攝影裝置能夠獲得整個管道中瓦斯在爆燃轉(zhuǎn)爆轟時的火焰圖像。利用完整的火焰圖像數(shù)據(jù)，能夠?qū)ν咚乖谖⒊叨裙艿乐斜嫁D(zhuǎn)爆轟過程中的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫约盎鹧嫘螤钭兓M(jìn)行更為準(zhǔn)確的計(jì)算和研宄。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明中的背面板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中的微尺度管道板示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明中的鋼化玻璃板示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明中前面板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為本發(fā)明中各部分連接示意圖。
[0030]其中，1-背面板包括點(diǎn)火頭孔，2-氧氣或空氣輸入口，3-瓦斯氣體輸入口，4-壓力表孔，5-壓力傳感器孔，6-密封墊片，7-螺孔，8-排氣口。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0032]實(shí)施例1
[0033]微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，包括背面板、微尺度管道板、鋼化玻璃板以及前面板；背面板包括點(diǎn)火頭孔1，氧氣或空氣輸入口 2，瓦斯氣體輸入口 3，壓力表孔4，壓力傳感器孔5，密封墊片6，螺孔7，排氣口 8 ；
[0034]連接關(guān)系:
[0035]背面板厚度為20mm，寬度為120mm，長度為2120mm ;四周分布有螺孔7，在背面板橫向中軸線上布置直徑為5mm的孔洞，孔洞依次為一個點(diǎn)火頭孔1，一個氧氣或者空氣入口 2，一個瓦斯氣體入口 3，一個壓力表孔4，十七個壓力傳感器孔5，一個排氣口 8 ;密封墊片6放置于螺孔7與中軸線上布置的孔洞之間；所述壓力傳感器孔5之間的距離均等，為10mm ;如圖1所示。
[0036]微尺度管道板寬度為120mm，長度為2120mm，厚度為1mm ;四周分布有螺孔7，在微尺度管道板橫向中軸線上布置有鏤空的微尺度管道，微尺度管道寬度為10mm，長度為2000mm ;如圖2所示
[0037]鋼化玻璃板的材質(zhì)為K9玻璃，厚度為20mm，寬度為50mm，長度為2060mm ;如圖3所不O
[0038]前面板四周分布有螺孔7，在前面板橫向中軸線上鏤空觀察口以及鋼化玻璃板放置槽，鏤空邊緣呈階梯狀，以固定鋼化玻璃板位置；所述鋼化玻璃板放置槽的深度為1mm ;所述鏤空觀察口寬度為30mm，長度為2040mm ;如圖4所示。
[0039]背面板、微尺度管道板與前面板材質(zhì)均為45號鋼，且四周分布的螺孔7數(shù)量皆為四十六個；所述螺孔?的直徑為1mm ;
[0040]鋼化玻璃板放置在前面板階梯狀上；背面板、微尺度管道板與放置了鋼化玻璃板的前面板依次通過螺栓連接；安裝完畢后通過鋼化玻璃板能夠看見背面板橫向中軸線上布置孔洞；如圖5所示。
[0041]工作過程:
[0042]將點(diǎn)火頭、氧氣或空氣輸入頭、瓦斯氣體輸入頭、壓力表以及壓力傳感器安裝到背面板橫向中軸線上所布置的孔洞中。并且將排氣口 8與真空泵相連接。
[0043]將氧氣或空氣輸入頭及瓦斯氣體輸入頭處閥門關(guān)閉。
[0044]將真空泵開關(guān)打開，將管道內(nèi)氣壓抽至-1大氣壓。關(guān)閉真空泵。靜置，觀察壓力表值的變化，以檢查實(shí)驗(yàn)裝置氣密性。
[0045]在實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好的情況下，先后打開瓦斯氣體輸入頭開關(guān)和氧氣或空氣輸入頭開關(guān)，輸入一定量的瓦斯氣體和氧氣或空氣。靜置10小時以上。打開點(diǎn)火頭開關(guān)，將本發(fā)明中微尺度管道中一定濃度的瓦斯與氧氣或空氣的混合物點(diǎn)燃。
[0046]利用高速攝影裝置記錄整個管道中瓦斯火焰的變化情況。利用壓力傳感器及相關(guān)處理系統(tǒng)記錄整個管道中壓力的變化數(shù)據(jù)。
[0047]待實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉瓦斯氣體輸入頭、氧氣或空氣輸入頭的閥門，打開真空泵，將管道內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物及時清除。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括背面板、微尺度管道板、鋼化玻璃板以及前面板；背面板包括點(diǎn)火頭孔(1)，氧氣或空氣輸入口(2)，瓦斯氣體輸入口(3)，壓力表孔(4)，壓力傳感器孔(5)，密封墊片(6)，螺孔(7)，排氣口(8)； 背面板四周分布有螺孔(7)，在背面板橫向中軸線上布置孔洞，孔洞依次為點(diǎn)火頭孔I，氧氣或空氣輸入口(2)，瓦斯氣體輸入口(3)，壓力表孔(4)，壓力傳感器孔(5)，排氣口(8);密封墊片(6)放置于螺孔(7)與中軸線上布置的孔洞之間； 微尺度管道板四周分布有螺孔(7)，在微尺度管道板橫向中軸線上布置有鏤空的微尺度管道；微尺度管道板的厚度以及管道的寬度可以進(jìn)行人為控制，以達(dá)到控制微尺度管道尺度的目的； 前面板四周分布有螺孔(7)，在前面板橫向中軸線上鏤空觀察口以及鋼化玻璃板放置槽，鏤空邊緣呈階梯狀，以固定鋼化玻璃板位置；鋼化玻璃板放置槽的深度需保證在12mm以下； 鋼化玻璃板放置在前面板的鋼化玻璃板放置槽上；背面板、微尺度管道板與放置了鋼化玻璃板的前面板依次通過螺栓連接。
2.如權(quán)利要求1所述的微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述背面板、微尺度管道板與前面板材質(zhì)為45號鋼。
3.如權(quán)利要求1所述的微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述螺孔⑵的數(shù)量至少為四個。
4.如權(quán)利要求1所述的微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述壓力傳感器孔(5)數(shù)量至少為四個，且壓力傳感器孔(5)之間的距離均等。
5.如權(quán)利要求1所述的微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:鋼化玻璃板的材質(zhì)為K9玻璃，厚度至少為12mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)裝置，屬于煤礦礦井下瓦斯爆炸研究領(lǐng)域。包括背面板、微尺度管道板、鋼化玻璃板以及前面板；背面板包括點(diǎn)火頭孔，氧氣或空氣輸入口，瓦斯氣體輸入口，壓力表孔，壓力傳感器孔，密封墊片，螺孔，排氣口。該實(shí)驗(yàn)裝置中管道截面為正方形，最小尺度能夠達(dá)到10mm，完全可以滿足微尺度管道中瓦斯爆燃轉(zhuǎn)爆轟實(shí)驗(yàn)的要求，同時可以測量瓦斯在管道中爆炸時的爆速、爆壓等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G01N31-12
【公開號】CN104698121
【申請?zhí)枴緾N201510056215
【發(fā)明人】王成, 胡斌斌, 趙永耀, 丁建旭, 畢湧
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月3日