CN205426830U - 一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，包括顺次连接的模拟瓦斯爆炸室和模拟粉尘爆炸室；瓦斯爆炸室的端口由前端法兰密封，法兰盘面上设有安装瓦斯进气钢管和空气进气钢管的孔，瓦斯进气钢管通过三通阀连接一个真空泵和一个瓦斯气瓶，空气进气钢管通过转换头连接一个空气压缩机，室内设有点火电极，外部安装有真空压力表和瓦斯浓度传感器；粉尘爆炸室的端口由尾法兰密封，盘面中心焊接有排气钢管，粉尘爆炸室外部安装有安全阀，室内铺设有煤粉尘；瓦斯爆炸室和粉尘室的侧壁分别安装有视窗法兰，上方均设置有爆炸压力传感器。不仅可以演示煤矿井下瓦斯爆炸，还可以演示由于瓦斯爆炸而引发的煤尘二次爆炸，使用简单、安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟煤矿井下瓦斯爆炸后引发煤尘二次爆炸的装置，具体为一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置。
背景技术
瓦斯爆炸是含瓦斯矿井在生产过程中可能发生的一大灾害，当井下含有一定浓度的瓦斯、充足的氧气和高温火源时，就构成了瓦斯爆炸的条件。瓦斯爆炸产生的高温高压，会促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施。煤尘爆炸是在高温热源的作用下，空气中的氧气与煤尘急剧氧化的反应过程。
瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的原因是当发生井下瓦斯爆炸时，其爆炸产生的冲击波的传播速度要高于高温火焰的传播速度，瓦斯爆炸冲击波会在高温火焰到来之前将距离瓦斯爆炸起爆点一定距离处巷道内积聚的煤尘卷扬，与空气相互混合，形成煤粉尘云，当瓦斯爆炸产生的高温火焰传播到此处时，恰好点燃空气中悬浮的煤尘，从而引发煤尘爆炸，会产生更大的破坏力。由于井下巷道长度都在数千米以上，局部瓦斯爆炸往往会引发连续式的煤尘爆炸，因此煤矿井下煤尘爆炸比瓦斯爆炸会造成更严重的危害。
现有的实验装置只是单纯的演示瓦斯爆炸或者煤尘爆炸，不具备演示瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的功能，给教学与研究工作带来了困难。通过建立一种由爆炸管道、配气系统、点火系统和爆炸压力检测系统组成的模拟装置,能够更好地研究煤矿井下瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的机理，演示其发生、发展过程。
实用新型内容
为了系统研究瓦斯、煤尘的爆炸特性,克服现有的瓦斯爆炸模拟装置不能演示瓦斯爆炸后引发煤尘爆炸的不足，研制了一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，其不仅可以演示煤矿井下瓦斯爆炸，还可以演示由于瓦斯爆炸而引发的煤尘二次爆炸，该装置使用简单、安全。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，包括顺次连接的模拟瓦斯爆炸室和模拟粉尘爆炸室；所述瓦斯爆炸室的端口由前端法兰密封，法兰盘面上设有用于安装瓦斯进气钢管和空气进气钢管的孔，瓦斯进气钢管通过三通阀分别连接一个真空泵和一个瓦斯气瓶，空气进气钢管通过转换头连接一个空气压缩机，瓦斯爆炸室内设有点火电极，外部安装有真空压力表和瓦斯浓度传感器；所述粉尘爆炸室的端口由尾法兰密封，尾法兰的盘面中心焊接有排气钢管，粉尘爆炸室外部靠近其端口的部位安装有安全阀，室内沿其长度铺设有煤粉尘；所述瓦斯爆炸室和粉尘室的侧壁分别安装有视窗法兰，上方均设置有爆炸压力传感器。
所述瓦斯爆炸室与粉尘爆炸室之间设有密封的铜箔片
所述瓦斯爆炸室和粉尘爆炸室均由圆形钢管构成，各圆形钢管之间由法兰连接。
所述圆形钢管的内径均为0.14m。
本实用新型的有益效果是：首先将三通阀连接到真空泵端，启动真空泵通过瓦斯进气钢管将瓦斯爆炸室抽至真空后，关闭真空泵阀门，将三通阀连接至瓦斯气瓶端，打开瓦斯气瓶阀门通过瓦斯进气钢管向瓦斯爆炸室注入瓦斯气体。在注入瓦斯气体的同时，打开空气压缩机阀门，通过空气进气钢管向瓦斯爆炸室注入空气。通过对瓦斯与空气进气流量的调节，可以控制瓦斯爆炸室内的瓦斯浓度，当瓦斯爆炸室上部瓦斯浓度传感器显示的数值为8%-10%且真空压力表显示瓦斯爆炸室内压力达到一个标准大气压时，同时关闭瓦斯气瓶阀门与空气压缩机阀门，停止向瓦斯爆炸室注气。通过点火电极引爆瓦斯爆炸室内的瓦斯，完成瓦斯爆炸的模拟过程。瓦斯爆炸后产生的冲击波首先会冲破隔绝瓦斯爆炸室与煤尘爆炸室之间的铜箔片，随后卷扬煤尘爆炸室底部积聚的煤尘，使其迅速扩散至整个煤尘爆炸室。紧随而至的高温火焰会引爆煤尘爆炸室内的弥散煤尘，造成煤尘爆炸，完成煤尘爆炸的模拟过程。通过视窗法兰可以观察到爆炸的发生、发展过程，爆炸压力传感器可以记录下爆炸压力随时间的变化关系，通过改变煤粉尘的浓度和粒径，可研究瓦斯爆炸引发沉积煤粉尘爆炸的爆炸压力与煤粉尘性质的关系。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1.第一圆形钢管，2.第二圆形钢管，3.第三圆形钢管，4.前端法兰，5.尾端法兰，6.第一连接法兰，7.第二连接法兰，8.真空压力表，9.瓦斯浓度传感器，10.第一爆炸压力传感器，11.第二爆炸压力传感器，12.第三爆炸压力传感器，13.第一视窗法兰，14.第二视窗法兰，15.第三视窗法兰，16.真空泵，17.瓦斯气瓶，18.空气压缩机，19.三通阀，20.转换接头，21.瓦斯进气钢管，22.空气进气钢管，23.排气钢管，24.点火电极，25.铜箔片，26.安全阀，27.煤粉尘，28.瓦斯爆炸室，29煤尘爆炸室。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步说明。
在附图中，一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，由第一圆形钢管（1）、第二圆形钢管（2）、第三圆形钢管（3）、前端法兰（4）、尾端法兰（5）、第一连接法兰（6）、第二连接法兰（7）、真空压力表（8）、瓦斯浓度传感器（9）、第一爆炸压力传感器（10）、第二爆炸压力传感器（11）、第三爆炸压力传感器（12）、第一视窗法兰（13）、第二视窗法兰（14）、第三视窗法兰（15）、真空泵（16）、瓦斯气瓶（17）、空气压缩机（18）、三通阀（19）、转换接头（20）、瓦斯进气钢管（21）、空气进气钢管（22）、排气钢管（23）、点火电极（24）、铜箔片（25）、安全阀（26）、煤粉尘（27）、瓦斯爆炸室（28）、煤尘爆炸室（29）组成。
其中,第一圆形钢管（1）内腔为瓦斯爆炸室，第二圆形钢管（2）内腔、第三圆形钢管（3）内腔为煤尘爆炸室。第一圆形钢管（1）上部设置有真空压力表（8）、瓦斯浓度传感器（9）和第一爆炸压力传感器（10）。第一圆形钢管（1）首端通过带孔的前端法兰（4）密闭，瓦斯进气钢管（21）、空气进气钢管（22）分别与前端法兰（4）外孔边缘通过焊接连接。瓦斯进气钢管（21）通过三通阀（19）分别与真空泵（16）和瓦斯气瓶（17）连接。空气进气钢管（22）通过转换接头（20）与空气压缩机（18）连接。第一圆形钢管（1）内腔设置有点火电极（24），第一圆形钢管（1）与第二圆形钢管（2）、第三圆形钢管（3）依次用连接法兰（6、7）连接。在各段钢管的侧面分别安设有第一视窗法兰（13）、第二视窗法兰（14）、第三视窗法兰（15）,可以观察爆炸火焰的传播过程。在第一圆形钢管（1）与第二圆形钢管（2）的连接处用铜箔片（25）阻隔，用来代表井下的风门与密闭。在第二圆形钢管（2）、第三圆形钢管（3）的上部设置有第二爆炸压力传感器（11）、第三爆炸压力传感器（12）用来监测爆炸压力与时间的变化关系，在煤尘爆炸室（29）的底部铺设有适量的煤粉尘（27）。在第三圆形钢管（3）的上部设置有安全阀（26），当管道中的气体压力大于2MPa时会自动卸压。第三圆形钢管（3）的尾端通过中心带孔的尾端法兰（5）密闭，排气钢管（23）与尾端法兰（5）中心孔的外侧边缘通过焊接连接,用于排放爆炸产生的气体。
所述真空泵（16）、瓦斯气瓶（17）、空气压缩机（18）的出口端均设有阀门。实验时将爆炸性煤粉尘（27）均匀地铺设于煤尘爆炸室（29）的底部，并依次连接好各段管道。将连接瓦斯进气钢管（21）的三通阀（19）连接到真空泵（16）接口端，启动真空泵（16）抽取瓦斯爆炸室（28）内的气体，待真空压力表（8）显示为真空时，停止抽气，并关闭真空泵（16）阀门。将三通阀（19）连接至瓦斯气瓶端（17），打开瓦斯气瓶（17）阀门通过瓦斯进气钢管（21）向瓦斯爆炸室（28）注入瓦斯气体。在注入瓦斯气体的同时，打开空气压缩机（18）阀门，通过空气进气钢管（22）向瓦斯爆炸室（28）注入空气。通过对瓦斯与空气进气流量的调节，可以控制瓦斯爆炸室（28）内的瓦斯浓度，当瓦斯爆炸室上部瓦斯浓度传感器（9）显示的数值为8%-10%且真空压力表（8）显示瓦斯爆炸室内的压力达到一个标准大气压时，同时关闭瓦斯气瓶（17）阀门与空气压缩机（18）阀门，停止向瓦斯爆炸室注气。通过点火电极（24）引爆瓦斯爆炸室内的瓦斯，完成瓦斯爆炸的模拟过程。瓦斯爆炸后产生的冲击波首先会冲破隔绝在瓦斯爆炸室与煤尘爆炸室之间的铜箔片（25），随后卷扬煤尘爆炸室（29）底部积聚的煤粉尘（27），使其迅速扩散至整个煤尘爆炸室。紧随而至的高温火焰会引爆煤尘爆炸室内的弥散煤尘，造成煤尘爆炸，完成煤尘爆炸的模拟过程。
Claims (4)
1.一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，其特征在于，包括顺次连接的模拟瓦斯爆炸室和模拟粉尘爆炸室；所述瓦斯爆炸室的端口由前端法兰密封，法兰盘面上设有用于安装瓦斯进气钢管和空气进气钢管的孔，瓦斯进气钢管通过三通阀分别连接一个真空泵和一个瓦斯气瓶，空气进气钢管通过转换头连接一个空气压缩机，瓦斯爆炸室内设有点火电极，外部安装有真空压力表和瓦斯浓度传感器；所述粉尘爆炸室的端口由尾法兰密封，尾法兰的盘面中心焊接有排气钢管，粉尘爆炸室外部靠近其端口的部位安装有安全阀，室内沿其长度铺设有煤粉尘；所述瓦斯爆炸室和粉尘室的侧壁分别安装有视窗法兰，上方均设置有爆炸压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，其特征在于，所述瓦斯爆炸室与粉尘爆炸室之间设有密封的铜箔片。
3.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，其特征在于，所述瓦斯爆炸室和粉尘爆炸室均由圆形钢管构成，各圆形钢管之间由法兰连接。
4.根据权利要求3所述的一种瓦斯爆炸引发煤尘爆炸的模拟装置，其特征在于，所述圆形钢管的内径均为0.14m。
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Granted publication date: 20160803 Termination date: 20170323 |