一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置，涉及高压气爆试验领域。该实验装置包括：气爆介质源，用于存储气爆介质；增压设备，与气爆介质源连接，用于对气爆介质进行增压，得到增压气体；气体释放阀，与增压设备连接，用于控制增压气体释放；气体检测设备，位于气体释放阀的喷射口处，用于获取增压气体的流量数据、温度数据和压力数据；试件检测设备，位于目标试件中，用于获取目标试件的应力应变数据；上位机，分别与气体检测设备和试件检测设备连接，用于根据上述数据确定目标试件破裂过程中的流量变化情况、温度变化情况、压力变化情况和应力应变情况。本发明专利技术能够定量分析气爆致裂过程中爆生气体单独作用的效果。爆致裂过程中爆生气体单独作用的效果。爆致裂过程中爆生气体单独作用的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置


[0001]本专利技术涉及高压气爆试验领域，特别是涉及一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置。

技术介绍

[0002]爆生气体是一种高速气体，主要是由爆破、爆燃、高速冲击等方式产生的高能冲击体，对裂纹的扩展、岩层的劈裂等具有重要的影响。爆生气体在岩体开挖和石油开采的应用研究较多，掌握爆生气体的特性，对高能冲击体的控制和应用具有重大的意义。特别是在爆破过程中，爆生气体对岩石裂缝的扩展具有重要的影响，而爆破破坏很重要的一个因素就是裂缝的扩展问题。对此，研究高速气体驱动裂缝扩展的作用机理具有重要意义。
[0003]由于气爆过程历时极为短暂，爆破致裂区域裂纹分布具有随机性，给直接测定气爆过程中爆生气体压力沿破裂面分布规律造成极大的困难。目前，人们普遍接受的岩石爆破破岩理论是爆生气体膨胀推力和爆炸冲击波所引起的应力波共同作用理论，现有的对爆破过程的观测成果也都是基于应力波和爆生气体共同作用后的结果。通常认为，岩体在爆破过程的破裂是在爆炸应力波和高压爆生气体共同作用下产生的，在整个裂隙扩展过程中，爆生气体起主导作用。但目前对爆生气体单独作用下的破岩过程仍缺乏直接的试验资料。
[0004]在相关试验研究中，由于炸药试验的危险性，以及爆炸影响的综合性和复杂性，导致实体试验相对受限，因此前人通过较多的方式对爆炸产生的高能冲击体进行了模拟替代。如：利用爆燃、高速冲击、高压气体突然释放等形式产生高能冲击体进行替代试验。但由于爆生气体的特殊性，即其主要是伴随着爆破、爆燃等高能量释放过程产生，属于危险试验，并且爆破、爆燃过程中往往伴随着应力波、温度变化、爆生气体冲击、颗粒物崩飞等复杂物理、化学变化，不容易提取爆生气体单独作用的效果，不符合室内试验的要求。且在爆破设计中，往往是用过量的能量直接将打靶目标崩碎，在爆炸的瞬间应力波的能量级比爆生气体的能量级高出很多，往往在冲击方面将爆生气体的作用忽略。因此，爆生气体致裂作用的理论研究，特别是试验研究仍相对较少。
[0005]此外，现有的实验装置往往不能在很快的时间内进行二次冲击或者多次冲击，在爆破问题上，不能满足延迟爆破、毫秒时差爆破等实际问题的研究。且装置在速度上达不到爆破瞬间能达到的加速度，也就是说爆炸瞬间属于毫秒级，能够瞬间产生出高速运动的气体，但是现有实验装置在冲击过程所产生的反应时间过长且产生的压力值有限，导致加速度不能满足要求，对爆炸瞬间的模拟效果不是很好。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置，以定量分析气爆致裂过程中爆生气体单独作用的效果。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置，所述实验装置包括：
[0009]气爆介质源，用于存储气爆介质；
[0010]增压设备，与所述气爆介质源连接，用于对所述气爆介质进行增压，得到增压气体；
[0011]气体释放阀，与所述增压设备连接，用于控制所述增压气体释放；释放后的所述增压气体作用于目标试件上，使所述目标试件发生破裂；
[0012]气体检测设备，位于所述气体释放阀的喷射口处，用于获取所述增压气体的流量数据、温度数据和压力数据；
[0013]试件检测设备，位于所述目标试件中，用于获取所述目标试件的应力应变数据；
[0014]上位机，分别与所述气体检测设备和所述试件检测设备连接，用于根据所述流量数据、所述温度数据、所述压力数据和所述应力应变数据确定所述目标试件破裂过程中的流量变化情况、温度变化情况、压力变化情况和应力应变情况。
[0015]可选地，所述增压设备包括：
[0016]空气压缩机，用于压缩空气，得到动力源气体；
[0017]增压泵，分别与所述气爆介质源、所述空气压缩机和所述气体释放阀连接，用于在所述动力源气体的驱动下对所述气爆介质进行增压，得到增压气体。
[0018]可选地，所述实验装置还包括：
[0019]减压阀，分别与所述增压泵和所述气体释放阀连接，用于将所述增压气体的压力调节至目标值；所述气体释放阀用于控制调节后的所述增压气体释放。
[0020]可选地，所述实验装置还包括：
[0021]储能器，分别与所述增压泵和所述减压阀连接，用于存储所述增压气体。
[0022]可选地，所述气体检测设备包括：
[0023]流量计，位于所述气体释放阀的喷射口处，且与所述上位机连接，用于获取所述增压气体的流量数据和温度数据；
[0024]压力传感器，位于所述气体释放阀的喷射口处，且与所述上位机连接，用于获取所述增压气体的压力数据。
[0025]可选地，所述试件检测设备包括：
[0026]应力应变片，位于所述目标试件中，且与所述上位机连接，用于获取所述目标试件的应力应变数据。
[0027]可选地，所述增压泵上设有数显压力表，所述数显压力表用于设置所述增压泵的高压上限压力和低压下限压力，所述高压上限压力大于所述低压下限压力；当所述增压泵的增压压力低于所述低压下限压力时，所述增压泵开始增压；当所述增压泵的增压压力达到所述高压上限压力时，所述增压泵停止增压。
[0028]可选地，所述增压泵为活塞式增压泵；所述气体释放阀为先导式电磁阀。
[0029]可选地，所述减压阀为节流元件；通过调节所述节流元件的节流面积使所述增压气体的压力达到目标值。
[0030]可选地，所述气爆介质源为氮气钢瓶，所述气爆介质为氮气。
[0031]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0032]本专利技术提供一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置，通过设置气体释放阀控
制增压气体的释放，能够瞬间产生出高速运动的气体，且其在速度上可以达到爆破瞬间能达到的加速度，因此本专利技术相对现有技术作用时间更短，爆炸瞬间的模拟效果也更好；其次，由于本专利技术完全采用物理方法产生高压气体(即增压气体)，没有化学爆炸时高温高压的爆轰过程，因而不会产生冲击波，使得在对目标试件的气爆致裂过程中只有高压气体的膨胀做功，因此能够用于分析爆生气体单独作用的效果；最后，由于本专利技术设置有气体检测设备和试件检测设备，能够实时获取实验过程中气体的温度数据、流量数据和压力数据对目标试件开裂情况的影响，因此能够实现对气爆致裂过程的定量分析。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术提供的定量分析爆生气体作用过程的实验装置的结构图。
[0035]符号说明：
[0036]气爆介质源—1，空气压缩机—2，增压泵—3，储能器—4，减压阀—5，气体释放阀—6，流量计—7，压力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定量分析爆生气体作用过程的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：气爆介质源，用于存储气爆介质；增压设备，与所述气爆介质源连接，用于对所述气爆介质进行增压，得到增压气体；气体释放阀，与所述增压设备连接，用于控制所述增压气体释放；释放后的所述增压气体作用于目标试件上，使所述目标试件发生破裂；气体检测设备，位于所述气体释放阀的喷射口处，用于获取所述增压气体的流量数据、温度数据和压力数据；试件检测设备，位于所述目标试件中，用于获取所述目标试件的应力应变数据；上位机，分别与所述气体检测设备和所述试件检测设备连接，用于根据所述流量数据、所述温度数据、所述压力数据和所述应力应变数据确定所述目标试件破裂过程中的流量变化情况、温度变化情况、压力变化情况和应力应变情况。2.根据权利要求1所述的定量分析爆生气体作用过程的实验装置，其特征在于，所述增压设备包括：空气压缩机，用于压缩空气，得到动力源气体；增压泵，分别与所述气爆介质源、所述空气压缩机和所述气体释放阀连接，用于在所述动力源气体的驱动下对所述气爆介质进行增压，得到增压气体。3.根据权利要求1所述的定量分析爆生气体作用过程的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：减压阀，分别与所述增压泵和所述气体释放阀连接，用于将所述增压气体的压力调节至目标值；所述气体释放阀用于控制调节后的所述增压气体释放。4.根据权利要求3所述的定量分析爆生气体作用过程的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：储能器，分别与所述增压泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雁冰，孔维文，杨仁树，李正宽，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：