一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置。它包括爆炸激波管、罐外预混气体供给系统、压力信号采集系统、火焰信号采集系统、东华数据采集系统、高压点火系统和同步控制系统；其中，爆炸激波管包括首尾相连的多个实验管道和1个可视化观察窗实验段管道；爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构；同步控制系统用于对火焰信号采集系统、压力信号采集系统、东华数据采集系统和高压点火系统进行同步控制。本发明专利技术瓦斯/空气预混气体爆燃实验中放置金属铜网多孔结构消波吸能的装置，减少人员伤亡和财产损失。

【技术实现步骤摘要】
一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置
本专利技术涉及一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，属于安全科学与

技术介绍
在煤矿开采过程中，瓦斯是一种从煤岩中涌出的气体，主要成分为甲烷，当瓦斯聚集到一定的浓度时，遇到点火源就会爆炸，造成煤矿事故，对矿井地下人员和设备造成巨大的伤害和损坏。目前，新型能源的开发越来越受到重视，但煤炭依然占有很大的比例，占一次能源生产和消费结构的70％～75％。虽然煤炭机械化程度越来越高，采用大型综合设备开采，但随着开采深度的增加，高瓦斯矿井的增多，瓦斯爆炸事故依旧很突出，一直为煤矿安全领域内亟需研究的前沿问题。瓦斯/空气预混气体爆燃时，预混气体瞬间转化为高温、高压的爆炸产物并且迅速膨胀，致使压力和密度降低，形成稀疏波，而爆炸产物的迅速膨胀，进而压缩巷道中的空气形成爆炸冲击波。爆炸冲击波形成后，与爆炸产物分离，独立在空气中传播，在遇到巷道中的障碍物时与壁面发生碰撞产生反射、透射和绕射现象。由于瓦斯/空气预混气体爆燃中的反射现象是一个复杂的过程，因此不分析多次的反射过程，只分析初始冲击波和首次反射的破坏性。如果冲击波与一个光滑的刚性平面发生碰撞，会在平面上反射全部能力，同时反射波的超压成倍数增加，为入射波超压的2～8倍。同时，由于煤矿巷道为密闭空间，冲击波在巷道中的传播与露天传播有着显著的区别，处于巷道密闭空间中时，冲击波的衰减速率更慢、传播距离也将更长。目前，已有研究表明，冲击波在经过固壁反射后，反射波的超压呈倍数增加，是矿井瓦斯爆炸事故中加重人员伤亡和财产损失的重要原因。故研究一种装置达到消波吸能的作用将对抑制瓦斯爆炸事故的进一步扩大具有重要的工程应用价值。通过查阅文献可知，学者对冲击波的研究较多，大多数通过数值模拟和模型试验的方式进行，均取得了显著的成果。其中，模型试验通过搭建实验平台的方式，借助压力、火焰速度测试系统获得瓦斯/空气预混气体爆燃流场中多个单一的点源信息，从理论分析的角度进行宏观分析压力峰值和火焰速度在巷道内的变化趋势以此获得瓦斯/空气预混气体爆燃过程中激波的演化过程及火焰的微观结构。但这些研究主要集中在爆炸所产生的冲击波的破坏方面，对于冲击波撞击壁面形成的反射波对人员的伤害和设备的破坏研究较少。而经研究发现，冲击波在经过固壁反射后，反射波的超压呈倍数增加反射波比入射波的伤害要大，破坏作用也比入射波要强，因此需要加强对反射波及消波吸能的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，本专利技术瓦斯/空气预混气体爆燃实验中放置金属铜网多孔结构消波吸能的装置，减少人员伤亡和财产损失。本专利技术提供的一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，包括爆炸激波管、罐外预混气体供给系统、压力信号采集系统、火焰信号采集系统、东华数据采集系统、高压点火系统和同步控制系统；所述爆炸激波管包括首尾相连的多个实验管道和1个可视化观察窗实验段管道；所述爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构；所述罐外预混气体供给系统与所述爆炸激波管内部连通，用于根据实验要求产生预设当量比的预混气体并输入所述爆炸激波管内；所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统布置在每段所述实验管道的侧壁上，用于对所述爆炸激波管内全程的压力和火焰传播速度的规律进行测量，测量结果经所述数据采集系统发送到所述同步控制系统；所述东华数据采集系统与所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统连接，用于对所述爆炸激波管内全程数据采集和DHDAS动态信号采集分析；所述高压点火系统与所述激波管端部连接，用于对所述激波管内的预混气体进行点火；所述同步控制系统用于对所述火焰信号采集系统、压力信号采集系统、东华数据采集系统和高压点火系统进行同步控制。上述的装置中，所述爆炸激波管由首尾相连的多节实验管道、1节可视化观察窗实验段管道和3节首尾相连的外增管相连接构成；所述爆炸激波管的末端的外增管壁面设置金属铜网多孔结构；所述罐外预混气体供给系统包括预混罐系统、抽真空系统和控制柜系统；所述预混罐系统包括预混罐、甲烷气瓶和空压机，所述抽真空系统包括两个相连的真空泵，所述控制柜系统包括相连接的第一控制柜和第二控制柜；所述预混罐通过所述第一控制柜控制的供气管路与所述甲烷气瓶、所述空压机和所述真空泵相连，以将所述预混罐中预混气体通过所述供气管路输入与之相连的所述爆炸激波管；所述真空泵还与所述爆炸激波管连接；所述第二控制柜与所述爆炸激波管上的3个进气端口连接；所述压力信号采集系统包括多个压电式压力传感器；各所述压电式压力传感器布置在所述首尾相连的多个实验管道上，通过数据线将采集到的压力信号输送到所述东华数据采集系统；所述火焰信号采集系统包括依次连接的光纤、光纤传感器、光电集成器和数据采集系统，设置在所述首尾相连的多节实验管道上，将光信号转换为电信号，并将电信号输送到所述东华数据采集系统；具体过程如下：通过瓦斯/空气预混气体爆燃参数的火焰光到达所述光纤传感器座部位时，光信号则从所述光纤传感器座的空隙中传入所述光纤中，再通过所述光纤导入所述光纤传感器中光电二极管(GT101)中，光的变化引起所述光电二极管(GT101)电流变化，通过所述光电集成器这就可以把光信号转换成电信号；电信号输入所述数据采集系统，再根据采集的不同位置的所述光纤传感器火焰电压信号出现的时间，计算产生的时间差，再用布置所述光纤传感器时记录的相应所述光纤传感器之间的距离与时间差相除，得到相应的火焰传播速度；所述东华数据采集系统包括16通道的数据采集卡和DHDAS动态信号采集分析系统；所述高压点火系统包括电容和二极管组成，设置于所述首尾相连的多个实验管道的最前端，所述电容的正极和所述二极管负极与220V电源连接，所述电容的负极和所述二极管的正极与地线连接，所述电容的正极作为所述高压点火系统的高压正极，地线与所述同步控制系统输出的低压正极产生放电，由低压正极和地线产生放电，击穿高压正极和地线间的空气介质，完成瓦斯/空气预混气体点火；所述同步控制系统包括函数信号发生器、时间延时器、固态继电器组成，所述函数信号发生器的输出端口与所述时间延时器的输入端口相连，所述时间延时器的各输出端口分别与所述火焰信号采集系统、所述压力信号采集系统、所述东华数据采集系统和所述固体继电器相连，所述固体继电器的输出端口与所述高压点火系统相连。本专利技术中，“所述爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构”和“爆炸激波管的末端”中的“末端”位置指的是装置使用时瓦斯/空气预混气体爆燃通过此段时最后经过的位置；“所述高压点火系统包括电容和二极管组成，设置于所述首尾相连的多个实验管道的最前端”中“最前端”位置指的是装置使用时瓦斯/空气预混气体爆燃通过此段时先经过的位置。上述的装置中，所述多个实验管道均为冷拔管道，截面形状均可为方形，因为方形截面管道的同轴度容易保证，截面面积具体可为200mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，其特征在于：该装置包括爆炸激波管、罐外预混气体供给系统、压力信号采集系统、火焰信号采集系统、东华数据采集系统、高压点火系统和同步控制系统；/n所述爆炸激波管包括首尾相连的多个实验管道和1个可视化观察窗实验段管道；所述爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构；/n所述罐外预混气体供给系统与所述爆炸激波管内部连通，用于根据实验要求产生预设当量比的预混气体并输入所述爆炸激波管内；/n所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统布置在每段所述实验管道的侧壁上，用于对所述爆炸激波管内全程的压力和火焰传播速度的规律进行测量，测量结果经所述数据采集系统发送到所述同步控制系统；/n所述东华数据采集系统与所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统连接，用于对所述爆炸激波管内全程数据采集和DHDAS动态信号采集分析；/n所述高压点火系统与所述激波管端部连接，用于对所述激波管内的预混气体进行点火；/n所述同步控制系统用于对所述火焰信号采集系统、压力信号采集系统、东华数据采集系统和高压点火系统进行同步控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现瓦斯/空气预混气体爆燃实验中金属铜网多孔结构消波吸能的装置，其特征在于：该装置包括爆炸激波管、罐外预混气体供给系统、压力信号采集系统、火焰信号采集系统、东华数据采集系统、高压点火系统和同步控制系统；
所述爆炸激波管包括首尾相连的多个实验管道和1个可视化观察窗实验段管道；所述爆炸激波管的末端设置金属铜网多孔结构；
所述罐外预混气体供给系统与所述爆炸激波管内部连通，用于根据实验要求产生预设当量比的预混气体并输入所述爆炸激波管内；
所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统布置在每段所述实验管道的侧壁上，用于对所述爆炸激波管内全程的压力和火焰传播速度的规律进行测量，测量结果经所述数据采集系统发送到所述同步控制系统；
所述东华数据采集系统与所述压力信号采集系统和火焰信号采集系统连接，用于对所述爆炸激波管内全程数据采集和DHDAS动态信号采集分析；
所述高压点火系统与所述激波管端部连接，用于对所述激波管内的预混气体进行点火；
所述同步控制系统用于对所述火焰信号采集系统、压力信号采集系统、东华数据采集系统和高压点火系统进行同步控制。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置中，所述爆炸激波管依次由首尾相连的多节实验管道、1节可视化观察窗实验段管道和3节首尾相连的外增管相连接构成；所述爆炸激波管的末端的外增管壁面设置金属铜网多孔结构；
所述罐外预混气体供给系统包括预混罐系统、抽真空系统和控制柜系统；所述预混罐系统包括预混罐、甲烷气瓶和空压机，所述抽真空系统包括两个相连的真空泵，所述控制柜系统包括相连接的第一控制柜和第二控制柜；所述预混罐通过所述第一控制柜控制的供气管路与所述甲烷气瓶、所述空压机和所述真空泵相连，以将所述预混罐中预混气体通过所述供气管路输入与之相连的所述爆炸激波管；所述真空泵还与所述爆炸激波管连接；所述第二控制柜与所述爆炸激波管上的3个进气端口连接；
所述压力信号采集系统包括多个压电式压力传感器；各所述压电式压力传感器布置在所述首尾相连的多个实验管道上，通过数据线将采集到的压力信号输送到所述东华数据采集系统；
所述火焰信号采集系统包括依次连接的光纤、光纤传感器、光电集成器和数据采集系统，设置在所述首尾相连的多节实验管道上，将光信号转换为电信号，并将电信号输送到所述东华数据采集系统；
所述东华数据采集系统包括16通道的数据采集卡和DHDAS动态信号采集分析系统；
所述高压点火系统包括电容和二极管组成，设置于所述首尾相连的多个实验管道的最前端，所述电容的正极和所述二极管负极与220V电源连接，所述电容的负极和所述二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡洋，吴秋遐，杨雨欣，秦汉圣，张延炜，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：北京;11