本發(fā)明涉及一種瓦斯爆炸金屬絲網(wǎng)抑爆實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)和自由基淬熄作用測(cè)試裝置和方法，用于定量研究金屬絲網(wǎng)熱傳導(dǎo)和自由基淬熄作用抑爆機(jī)理。

背景技術(shù)：

瓦斯爆炸是造成煤礦工作人員群死群傷的主要事故之一。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)多層金屬絲網(wǎng)對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑ゾ哂休^好的抑制效果。金屬絲網(wǎng)對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ囊种茩C(jī)理分別是“冷壁效應(yīng)”和“器壁效應(yīng)”兩個(gè)方面的綜合作用。“冷壁效應(yīng)”是指絲網(wǎng)熱傳導(dǎo)作用對(duì)火焰降溫，抑制爆炸火焰?zhèn)鞑?。“器壁效?yīng)”是指爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的自由基與多孔材料器壁碰撞，導(dǎo)致一部分自由基銷毀，使自由基的數(shù)量減少，抑制爆炸火焰的傳播。但是爆炸火焰通過(guò)金屬絲網(wǎng)時(shí)，熱傳導(dǎo)作用以及自由基壁面淬熄作用分別對(duì)爆炸火焰?zhèn)鞑サ挠绊懗潭饶壳斑€沒(méi)有人做定量研究。本裝置主要定量研究金屬絲網(wǎng)的熱傳導(dǎo)作用和自由基壁面淬熄作用分別對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ挠绊憽?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)和自由基淬熄作用測(cè)試裝置和方法，用于定量研究金屬絲網(wǎng)熱傳導(dǎo)作用和自由基淬熄作用分別對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑ビ绊憽?/p>

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)和自由基淬熄作用測(cè)試裝置，包括試驗(yàn)管道系統(tǒng)、管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)、管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、爆炸溫度測(cè)量系統(tǒng)、平面激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、絲網(wǎng)電加熱系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、管道控制系統(tǒng)；

所述的試驗(yàn)管道系統(tǒng)包括管道一和管道二，所述管道一和管道二為耐高壓有機(jī)透明玻璃圓形管道，所述管道一和管道二的一端完全密閉，另一端開(kāi)口并設(shè)有所述管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，所述管道二的開(kāi)口端裝有所述管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)，在管道一和管道二未完全對(duì)接的狀態(tài)下，所述自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)處于完全閉合狀態(tài)；

所述的點(diǎn)火系統(tǒng)包括布置在管道二的密閉端中部的火花塞，所述火花塞連接有靜電點(diǎn)火電路，所述點(diǎn)火電路設(shè)有電壓調(diào)節(jié)裝置；

所述的爆炸溫度測(cè)量系統(tǒng)包括溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置，所述溫度傳感器固定在所述管道一和管道二的內(nèi)部；

所述的平面激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)包括激光器、倍頻鏡、iccd相機(jī)，所述iccd相機(jī)布置在所述管道一的一側(cè)；

所述絲網(wǎng)電加熱系統(tǒng)包括加熱控制裝置、高熔點(diǎn)鎢絲、自動(dòng)下落裝置，所述的自動(dòng)下落裝置包括固定架、夾子、開(kāi)關(guān)傳感器、加熱線，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)傳感器接收到所述自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)，控制所述夾子的開(kāi)合和所述加熱線的斷開(kāi)，同時(shí)通過(guò)控制兩根和金屬絲網(wǎng)相連的控制線的快速收縮實(shí)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)的快速準(zhǔn)確定位下落，下落到指定地點(diǎn)后兩根控制線和金屬絲網(wǎng)快速脫離，并收回到控制線盒中。

本發(fā)明的上述的金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)作用和自由基淬熄作用測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)作用和自由基淬熄作用測(cè)試的方法，通過(guò)逐漸提高金屬絲網(wǎng)溫度，減少絲網(wǎng)與火焰的熱傳導(dǎo)作用，直至絲網(wǎng)與火焰溫度相同，兩者之間不存在熱傳導(dǎo)，通過(guò)對(duì)比分析空管和不同絲網(wǎng)溫度時(shí)，通過(guò)絲網(wǎng)后自由基、溫度的變化，定量研究在爆炸過(guò)程中熱傳導(dǎo)和自由基的淬熄對(duì)瓦斯爆炸的抑制作用。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)和自由基淬熄作用測(cè)試裝置和方法，在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，首先對(duì)管道二抽真空，待抽到一定真空度時(shí)停止，采用配氣系統(tǒng)充入一定量的瓦斯空氣混合氣體，然后靜置一個(gè)小時(shí)等待氣體混合均勻。同時(shí)開(kāi)始采用加熱裝置對(duì)金屬絲網(wǎng)加熱至一定溫度。在啟動(dòng)點(diǎn)火前啟動(dòng)管道一和管道二的自動(dòng)對(duì)接裝置，在管道對(duì)接過(guò)程中觸發(fā)金屬絲網(wǎng)的下落裝置，保證在點(diǎn)火前被加熱的金屬絲網(wǎng)落在管道一和管道二之間強(qiáng)力磁鐵的卡槽里，之后管道一和管道二通過(guò)強(qiáng)力磁鐵和接口連接在一起。管道一和管道二連接到一起之后，啟動(dòng)點(diǎn)火，點(diǎn)火后瓦斯爆炸火焰到達(dá)閉合隔板前，管道二的自動(dòng)閉合系統(tǒng)快速打開(kāi)。瓦斯爆炸火焰通過(guò)加熱的金屬絲網(wǎng)，激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)拍攝自由基的熒光圖像，溫度采集系統(tǒng)分別采集爆炸經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)前后的溫度。金屬絲網(wǎng)的溫度越高，火焰經(jīng)過(guò)金屬絲網(wǎng)時(shí)熱傳導(dǎo)作用越??；如果金屬絲網(wǎng)的溫度和火焰溫度相同，金屬絲網(wǎng)和火焰之間幾乎沒(méi)有熱傳導(dǎo)作用，此時(shí)絲網(wǎng)對(duì)火焰的抑制主要是通過(guò)自由基淬熄作用實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)金屬絲網(wǎng)的溫度，獲得不同溫度條件下火焰通過(guò)金屬絲網(wǎng)后的自由基分布圖像，以及爆炸的溫度，可實(shí)現(xiàn)定量研究金屬絲網(wǎng)的熱傳導(dǎo)作用和自由基壁淬熄作用對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ挠绊憽?/p>

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中管道一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中管道二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中金屬絲網(wǎng)加熱下落裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)和自由基淬熄作用測(cè)試裝置，其較佳的具體實(shí)施方式是：

包括試驗(yàn)管道系統(tǒng)、管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)、管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、爆炸溫度測(cè)量系統(tǒng)、平面激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、絲網(wǎng)電加熱系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、管道控制系統(tǒng)；

所述的試驗(yàn)管道系統(tǒng)包括管道一和管道二，所述管道一和管道二為耐高壓有機(jī)透明玻璃圓形管道，所述管道一和管道二的一端完全密閉，另一端開(kāi)口并設(shè)有所述管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，所述管道二的開(kāi)口端裝有所述管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)，在管道一和管道二未完全對(duì)接的狀態(tài)下，所述自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)處于完全閉合狀態(tài)；

所述的點(diǎn)火系統(tǒng)包括布置在管道二的密閉端中部的火花塞，所述火花塞連接有靜電點(diǎn)火電路，所述點(diǎn)火電路設(shè)有電壓調(diào)節(jié)裝置；

所述的爆炸溫度測(cè)量系統(tǒng)包括溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置，所述溫度傳感器固定在所述管道一和管道二的內(nèi)部；

所述的平面激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)包括激光器、倍頻鏡、iccd相機(jī)，所述iccd相機(jī)布置在所述管道一的一側(cè)；

所述絲網(wǎng)電加熱系統(tǒng)包括加熱控制裝置、高熔點(diǎn)鎢絲、自動(dòng)下落裝置，所述的自動(dòng)下落裝置包括固定架、夾子、開(kāi)關(guān)傳感器、加熱線，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)傳感器接收到所述自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)，控制所述夾子的開(kāi)合和所述加熱線的斷開(kāi)，同時(shí)通過(guò)控制兩根和金屬絲網(wǎng)相連的控制線的快速收縮實(shí)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)的快速準(zhǔn)確定位下落，下落到指定地點(diǎn)后兩根控制線和金屬絲網(wǎng)快速脫離，并收回到控制線盒中。

所述的管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)包括：

所述管道一的接口包括強(qiáng)力磁鐵、金屬絲網(wǎng)卡槽、自動(dòng)伸縮卡箍、開(kāi)關(guān)傳感器、位置傳感器；

所述管道二的接口內(nèi)徑與所述管道一的接口內(nèi)徑相同、外徑大于管道一的外徑，所述管道二的接口包括緊鎖卡槽、位置傳感器；

當(dāng)所述的位置傳感器會(huì)感知到管道一和管道二的距離為0時(shí)說(shuō)明已對(duì)接，把信號(hào)傳給所述自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)再把該信號(hào)傳給位于管道一的開(kāi)關(guān)傳感器，所述的開(kāi)關(guān)傳感器當(dāng)收到管道對(duì)接好的信號(hào)后控制自動(dòng)伸縮卡箍快速伸出實(shí)現(xiàn)和管道二的緊鎖。

所述的金屬絲網(wǎng)卡槽涂有隔熱材料，所述隔熱材料正好卡住金屬絲網(wǎng)。

所述的管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)包括能伸縮的隔絕氣體板、開(kāi)關(guān)傳感器，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)傳感器接收到所述自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)，控制可伸縮的隔絕氣體板的快速打開(kāi)，同時(shí)要保證在管道閉合完成后才觸發(fā)可伸縮的隔絕氣體板打開(kāi)。

所述的配氣系統(tǒng)包括瓦斯氣瓶、壓縮空氣氣瓶、閥門、流量控制器，并通過(guò)分壓配氣儀與所述管道二連接。

所述的抽真空系統(tǒng)與所述管道二連接，包括真空泵、真空傳感器、閥門。

所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)包括工控機(jī)、數(shù)據(jù)信號(hào)接收發(fā)送裝置。

所述的管道控制系統(tǒng)包括支架、滑軌、驅(qū)動(dòng)裝置。

本發(fā)明的上述的金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)作用和自由基淬熄作用測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)抑爆熱傳導(dǎo)作用和自由基淬熄作用測(cè)試的方法，其較佳的具體實(shí)施方式是：

通過(guò)逐漸提高金屬絲網(wǎng)溫度，減少絲網(wǎng)與火焰的熱傳導(dǎo)作用，直至絲網(wǎng)與火焰溫度相同，兩者之間不存在熱傳導(dǎo)，通過(guò)對(duì)比分析空管和不同絲網(wǎng)溫度時(shí)，通過(guò)絲網(wǎng)后自由基、溫度的變化，定量研究在爆炸過(guò)程中熱傳導(dǎo)和自由基的淬熄對(duì)瓦斯爆炸的抑制作用。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1、圖2、圖3所示：

包括試驗(yàn)管道系統(tǒng)、管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)、管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、爆炸溫度測(cè)量系統(tǒng)、平面激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、絲網(wǎng)電加熱系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、管道控制系統(tǒng)。

所述的試驗(yàn)管道系統(tǒng)由管道一和管道二組成，其中試驗(yàn)管道為耐高壓有機(jī)透明玻璃圓形管道。

所述的試驗(yàn)管道一和管道二的一端采用法蘭完全密閉；管道二未密封端裝有管道自動(dòng)快速閉合裝置，只要管道一和管道二未完全對(duì)接，管道二未密封端的管道自動(dòng)快速閉合裝置處于完全閉合狀態(tài)。

所述的點(diǎn)火系統(tǒng)采用靜電點(diǎn)火，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓的方式調(diào)節(jié)點(diǎn)火能量的大小，火花塞布置在管道二的密閉端的中部。

所述的爆炸溫度測(cè)量系統(tǒng)由溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，溫度傳感器固定在管道一和管道二的內(nèi)部。

所述的平面激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)由激光器、倍頻鏡、iccd相機(jī)組成，iccd相機(jī)布置在管道一的一側(cè)。

所述的配氣系統(tǒng)由瓦斯氣瓶、壓縮空氣氣瓶、閥門、流量控制器組成，采用分壓原理進(jìn)行配氣。

所述的抽真空系統(tǒng)由真空泵、真空傳感器、閥門等組成。

所述絲網(wǎng)電加熱系統(tǒng)主要包括加熱控制裝置、熔點(diǎn)較高的鎢絲、自動(dòng)下落裝置等。

所述的自動(dòng)下落裝置是在管道快速閉合對(duì)接的過(guò)程中觸發(fā)自動(dòng)下落系統(tǒng)，把金屬絲網(wǎng)快速下落到指定位置，實(shí)現(xiàn)和管道對(duì)接后匹配到一起，主要由固定架、夾子、開(kāi)關(guān)傳感器、加熱線等組成，開(kāi)關(guān)傳感器當(dāng)接收到自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)，控制夾子的開(kāi)合和加熱線的斷開(kāi)，同時(shí)通過(guò)控制兩根和金屬絲網(wǎng)相連的控制線，快速收縮實(shí)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)的快速準(zhǔn)確定位下落，下落到指定地點(diǎn)后兩根控制線和金屬絲網(wǎng)快速脫離，并收回到控制線盒中。

所述的管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)是點(diǎn)燃瓦斯瞬間前觸發(fā)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管道的快速對(duì)接，主要由強(qiáng)力磁鐵、自動(dòng)伸縮卡箍、接口組成。

所述的自動(dòng)伸縮卡箍安裝在管道一未密封端口的上部，當(dāng)管道二和管道一對(duì)接后，自動(dòng)伸縮卡箍伸出卡箍實(shí)現(xiàn)和管道二的緊鎖。

所述的接口是指管道一和管道二對(duì)接口的特殊設(shè)計(jì)。管道一的接口由強(qiáng)力磁鐵、金屬絲網(wǎng)卡槽、自動(dòng)伸縮卡箍、開(kāi)關(guān)傳感器、位置傳感器等組成；管道二的接口內(nèi)徑和管道一的接口內(nèi)徑是一樣的，但外徑大于管道一的外徑，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)管道對(duì)接后的緊鎖；管道二的接口主要由緊鎖卡槽、位置傳感器等組成。

所述的位置傳感器會(huì)感知到管道一和管道二的距離，當(dāng)距離為0時(shí)說(shuō)明已對(duì)接，把信號(hào)傳給自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)再把該信號(hào)傳給位于管道一的開(kāi)關(guān)傳感器。

所述的開(kāi)關(guān)傳感器當(dāng)收到管道對(duì)接好的信號(hào)后控制自動(dòng)伸縮卡箍快速伸出。

所述的金屬絲網(wǎng)卡槽涂有特制的隔熱材料，其正好可以卡住金屬絲網(wǎng)。

所述的管道自動(dòng)快速閉合系統(tǒng)是在管道自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)對(duì)接完成后快速打開(kāi)隔絕氣體板，主要由可伸縮的隔絕氣體板、開(kāi)關(guān)傳感器等組成，開(kāi)關(guān)傳感器當(dāng)接收到自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)，控制可伸縮的隔絕氣體板的快速打開(kāi)，同時(shí)要保證在管道閉合完成后才觸發(fā)可伸縮的隔絕氣體板打開(kāi)。隔絕氣體板涂有特制的隔熱材料，保證在火焰到達(dá)絲網(wǎng)前溫度較高的絲網(wǎng)不會(huì)點(diǎn)燃瓦斯。

所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由工控機(jī)、數(shù)據(jù)信號(hào)接收發(fā)送裝置等組成。

所述的管道控制系統(tǒng)主要由支架、滑軌、驅(qū)動(dòng)裝置等組成。

具體實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是：

在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，首先對(duì)管道二抽真空，待抽到一定真空度時(shí)停止，采用配氣系統(tǒng)充入一定量的瓦斯空氣混合氣體，然后靜置一個(gè)小時(shí)等待氣體混合均勻。同時(shí)開(kāi)始采用加熱裝置對(duì)金屬絲網(wǎng)加熱至一定溫度。在準(zhǔn)備點(diǎn)火前啟動(dòng)管道一和管道二的自動(dòng)對(duì)接裝置，在管道對(duì)接過(guò)程中觸發(fā)金屬絲網(wǎng)的下落裝置，保證在點(diǎn)火前被加熱的金屬絲網(wǎng)落在管道一和管道二之間強(qiáng)力磁鐵的卡槽里，之后管道一和管道二通過(guò)強(qiáng)力磁鐵和接口連接在一起。管道一和管道二連接到一起之后，啟動(dòng)點(diǎn)火，點(diǎn)火后瓦斯爆炸火焰到達(dá)閉合隔板前，管道二的自動(dòng)閉合系統(tǒng)快速打開(kāi)。瓦斯爆炸火焰通過(guò)加熱的金屬絲網(wǎng)，激光誘導(dǎo)熒光系統(tǒng)拍攝自由基的熒光圖像，并且溫度采集系統(tǒng)采集爆炸經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)后的溫度。

本發(fā)明的工作原理是：

金屬絲網(wǎng)通過(guò)熱傳導(dǎo)作用和自由基淬熄作用兩種途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ囊种啤Ｍㄟ^(guò)逐漸提高金屬絲網(wǎng)溫度，減少絲網(wǎng)與火焰的熱傳導(dǎo)作用，直至絲網(wǎng)與火焰溫度相同，兩者之間不存在熱傳導(dǎo)。通過(guò)對(duì)比分析空管和不同絲網(wǎng)溫度時(shí)，通過(guò)絲網(wǎng)后自由基和火焰溫度的變化，定量研究在爆炸過(guò)程中熱傳導(dǎo)和自由基的淬熄對(duì)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ囊种谱饔谩?/p>

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。