【摘要】：在敞開空間開展了容積為2 L及5 L的超細(xì)粉體抑爆裝置瞬態(tài)噴射參數(shù)研究,重點(diǎn)介紹了5種典型裝配條件下的噴射性能,并對(duì)相關(guān)特征參數(shù)進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明:抑爆劑噴射所形成的超細(xì)粉體云幕特性由氣體發(fā)生器裝配結(jié)構(gòu)和膜片開啟壓力共同決定,但兩者之間必須恰當(dāng)配置,作用在膜片上的能量份額較大時(shí),膜片開啟狀態(tài)惡化,抑爆器腔體聚壓不足,抑爆劑二次噴射嚴(yán)重,反之膜片不能正常開啟。裝配優(yōu)化后的I型抑爆器在觸發(fā)后10 ms內(nèi)腔體聚壓達(dá)到峰值,膜片破裂后5 ms內(nèi)抑爆劑全部噴射,噴射動(dòng)態(tài)性能較好,在第1個(gè)100 ms內(nèi)擴(kuò)散速度達(dá)到15 m/s,在第2個(gè)100 ms內(nèi)擴(kuò)散速度約13 m/s,0~1 000 ms內(nèi)平均擴(kuò)散速度約8 m/s,擴(kuò)散過程較為連續(xù),不存在二次噴射現(xiàn)象,噴射距離可達(dá)到7.5 m,抑爆劑質(zhì)量分布呈漸進(jìn)增長,產(chǎn)生的超細(xì)粉體云幕特征參數(shù)優(yōu)良。Ⅱ型抑爆器兩種裝配的噴射表明:當(dāng)抑爆裝置中壓力上升歷程及壓力峰值較為接近時(shí),抑爆劑粉體噴射特性無顯著差異。上述結(jié)論的可重復(fù)性得到了數(shù)百次噴射實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。
【圖文】：

在高強(qiáng)度殼體內(nèi)，封裝成抑爆裝置(抑爆器)，輔以爆炸檢測、觸發(fā)部件而構(gòu)成的主動(dòng)式抑爆系統(tǒng)備受關(guān)注。該類抑爆裝置噴射出的抑爆劑在時(shí)間和空間上的瞬態(tài)分布及彌散特性，對(duì)于抑爆劑與爆炸火焰相互作用的全過程至關(guān)重要，是決定爆炸抑制效果的控制因素之一。本文利用自主研制的兩種型號(hào)抑爆裝置，以超細(xì)ABC粉體為噴射介質(zhì)，闡述了若干裝配條件下的粉體抑爆劑瞬態(tài)噴射特征參量，以期為抑爆裝置的參數(shù)優(yōu)化及主動(dòng)式抑爆系統(tǒng)的現(xiàn)場恰當(dāng)使用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。1裝置結(jié)構(gòu)及工作原理抑爆裝置為自主研制開發(fā)，其結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示，圖1(b)為抑爆裝置實(shí)物。由殼體、氣體發(fā)生器、抑爆劑、金屬膜片、噴頭等組成。抑爆器有I，Ⅱ兩種類型，容積分別為2L及5L，抑爆器殼體承壓25Pa，用法蘭及雙頭螺柱與帶夾持具的金屬隔離膜片及下部的抑爆劑導(dǎo)流罩連接，金屬隔離膜片為正拱刻槽型爆破片。氣體發(fā)生器由點(diǎn)火頭、發(fā)生劑儲(chǔ)存腔、上堵頭、導(dǎo)氣管及下堵頭組成，與殼體頂部螺紋裝配。抑爆劑放置在殼體內(nèi)，下部的金屬密封膜片將氣體發(fā)生器、與外界隔離。圖1爆器結(jié)構(gòu)示意及實(shí)物Fig.1Chematicdiagramofexplosionsuppressor1—?dú)怏w發(fā)生器點(diǎn)火頭;2—發(fā)生劑儲(chǔ)存腔;3—上堵頭;4—導(dǎo)氣管;5—下堵頭;6—抑爆劑;7—膜片;8—噴頭;9—抑爆劑導(dǎo)流管;10—抑爆器殼體;11—壓力傳感器抑爆裝置的工作原理為:當(dāng)傳感器檢測到初始爆炸特征信號(hào)后，觸發(fā)部件給抑爆裝置上的氣體發(fā)生器引火頭通電，氣體發(fā)生劑快速燃燒并在瞬間產(chǎn)生大量惰性氣體，通過導(dǎo)氣管和下堵頭上的小孔排出，經(jīng)導(dǎo)氣管排出的氣體主要用于給抑爆器腔體充壓，而下堵頭的氣流一方面將抑爆劑卷揚(yáng)，以便在腔體內(nèi)形成高壓氣體/抑爆劑混合物，同時(shí)其直接沖擊力也是開啟金屬膜片的動(dòng)力源之一，在該動(dòng)力源

煤炭學(xué)報(bào)2015年第40卷2裝置瞬態(tài)噴射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)抑爆裝置的抑爆劑噴射性能直接影響抑爆效果，為此在敞開空間中開展了一系列冷態(tài)噴射性能測試，測試系統(tǒng)如圖2所示。由抑爆器(安裝在支架上)、受計(jì)算機(jī)控制的觸發(fā)、壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及高速攝像系統(tǒng)組成。壓力采集系統(tǒng)用于檢測抑爆裝置觸發(fā)后、抑爆劑噴射過程中抑爆器腔體內(nèi)的壓力瞬態(tài)變化歷程，壓力傳感器為6013CA型壓電石英壓力傳感器，靈敏度為21pc/105Pa，經(jīng)電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣，采樣頻率500kHz，攝像型號(hào)MenrecamGX－8型，拍攝頻率1000frame/s，用以記錄噴射出的抑爆劑在自由空間的運(yùn)動(dòng)過程。圖2裝置噴射性能測試系統(tǒng)Fig.2Schematicdiagramofdischargecharacteristicsexperimentsystem實(shí)驗(yàn)流程為:根據(jù)試驗(yàn)工況，裝配相應(yīng)的氣體發(fā)生器，安裝到抑爆裝置腔體內(nèi)部，并保證結(jié)合面密封良好，確定一定參數(shù)、帶專用夾持具的膜片，將腔體、膜片及導(dǎo)流罩裝配成如圖1所示的抑爆裝置。通過抑爆器頂部的灌裝孔向腔體內(nèi)充裝一定量的超細(xì)ABC粉體抑爆劑。抑爆裝置裝配工作全部完成后，安裝壓力傳感器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、觸發(fā)控制系統(tǒng)預(yù)演。上述準(zhǔn)備工作全部就緒后，周邊100m范圍內(nèi)人員清場，，操作人員倒計(jì)時(shí)讀秒，計(jì)算機(jī)發(fā)出觸發(fā)指令，觸發(fā)氣體發(fā)生器，產(chǎn)生的氣體一部分使抑爆器腔體聚壓，另一部分則直接形成沖擊力膜片開啟，抑爆劑噴射，與此同時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步采集抑爆裝置內(nèi)的壓力變化，高速攝像也同步觸發(fā)，記錄抑爆器噴射超細(xì)粉體云幕的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)過程。3結(jié)果及分析研究工作在初步探索的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和優(yōu)化，針對(duì)兩種型號(hào)的抑爆器，開展了21個(gè)裝配結(jié)構(gòu)共計(jì)279次噴射實(shí)驗(yàn)，限于篇幅，現(xiàn)將其中較具典型的5種裝配結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果予以介紹，各裝配結(jié)構(gòu)的
【作者單位】： 中國計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院;Institute
【基金】：國家國際科技合作專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2013DFG71760) 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51174182)
【分類號(hào)】：TD712.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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【共引文獻(xiàn)】

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

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【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2547148