【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置及实验方法，属于爆破领域。
技术介绍
1、氮氧混合相变气体破岩是一种新技术，目前越来越多地被用在矿山和其他相关岩体开挖施工。其基本原理是利用氮氧液态混合体在一定条件下激发产生相变，瞬间气化膨胀做功，实现矿山开采或岩体开挖施工的岩石致裂、破碎和剥离。然而，目前没有关于液态气体能量的激发及破岩机理的相关研究和报道。且储能筒内部可燃物的种类、氮氧液态混合体的含氧量以及充液量等因素都与储能筒的燃烧速率以及燃烧程度有关。而可燃物的燃烧状态直接影响了热量的释放以及储能筒内液态气体的相变过程和体积，最终影响储能筒的破岩能力。因此，设计实验研究储能筒内可燃物的燃烧状态、燃烧速率以及燃烧程度等，对揭示液态气体能量破岩技术的激发及破岩机理至关重要。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置及实验方法，
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，包括储能筒，储能筒的上端通过连接管与混合罐连接，在储能筒的侧壁上开设有透明窗口，在透明窗口一侧设有高速摄像机，在储能筒上方设有温度传感器，在下方设有压力传感器，温度传感器与压力传感器均与计算机分析处理器信号连接，储能筒上设有激发器。
3、作为优选，所述储能筒位于金属壳模拟器上，金属壳模拟器通过固定件垂直固定在支座上，其中支座预装于试验场地，金属壳模拟器具有下支架、
4、作为优选，所述顶部封板设于上支架顶侧，顶部封板与上支架顶侧开口涂胶连接。
5、作为优选，所述支座中间设有凸起，固定件包括固定板、锁紧螺栓、压盖螺栓、固定侧板与小螺栓，其中固定板一体成型于下支架底端。
6、作为优选，所述固定板两侧边设有腰型孔，腰型孔内穿设有与凸起锁固的锁紧螺栓。
7、作为优选，所述固定侧板分布于固定板侧边，固定侧板上端呈阶梯状，其下端呈t形状。
8、作为优选，所述固定侧板下端通过小螺栓与支座边沿连接，固定侧板上端扣接于固定板上，固定侧板中间通过压盖螺栓与凸起连接。
9、作为优选，所述储能筒包括生物质成型可燃物装置、排气管，在上支架内安装生物质成型可燃物装置，在生物质成型可燃物装置内设有连接外激发器的发火元件，在上支架与生物质成型可燃物装置之间设置有排气管。
10、作为优选，所述生物质成型可燃物装置包括若干个可燃物单元、分流器和盖板，所述可燃物单元依次堆叠，可燃物单元上端设有不通的第一凹槽，在可燃物单元周向设有若干个第一通孔，在可燃物单元上端设有连通第一通孔的环状凹槽，环状凹槽与第一凹槽通过十字状的第二凹槽连通，在可燃物单元上设有连通第一凹槽和第一通孔的第一斜孔，所述分流器位于最上端的可燃物单元上。
11、一种上述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置的实验方法，包括以下步骤：
12、（1）将金属壳模拟器竖直放立；
13、（2）将生物质成型可燃物装置、发火元件放入上支架内；
14、（3）架设高速摄像机、压力传感器和温度传感器；
15、（4）连接充液管并充气，充液量8kg，按重量比氧浓度70%；
16、（5）开启高速摄像机和压力测量并点火。
17、在本专利技术中，将储能筒放入设计的储能筒内，储能筒上开孔装入温度传感器、压力传感器和可视化窗口。温度传感器和压力传感器连接至计算机进行数据收集和分析，高速摄影机用来通过可视化窗口拍摄储能筒内可燃物燃烧面的传播。通过设计专用可视化的模拟炮孔实验设备，用来模拟储能筒在炮孔内的激发和破岩过程，在发火元件所在可燃物区域的设备外部、燃烧传播的轴向方向以及设备四周位置上设置多个高速摄像头，用来拍摄发火元件点燃可燃物局部瞬间燃烧、轴向传播直至可燃物全面燃烧的现象、燃烧速度等；在发火元件所在可燃物区域的设备内部、燃烧传播的轴向方向以及设备四周位置内部设置温度传感器、压力传感器等，检测可燃物燃烧过程中产生的温度、压力变化。
18、有益效果：本专利技术的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，具有以下优点：
19、1、在发火元件所在可燃物区域的设备外部、燃烧传播的轴向方向以及设备四周位置上设置多个高速摄像头，用来拍摄发火元件点燃可燃物局部瞬间燃烧、轴向传播直至可燃物全面燃烧的现象、燃烧速度，可操作性强；
20、2、通过设置固定件与支座连接，固定件采用固定板、锁紧螺栓以及固定侧板、压盖螺栓、小螺栓的配置，由固定板、锁紧螺栓将下支架预先固定，并通过固定侧板、压盖螺栓、小螺栓将其进一步固定，进而保证装置具有较好的稳固性；
21、3、生物质可燃物采用的花生壳、稻壳或秸秆等属于农村常见的典型废弃资源，这些环保材料的有效利用不仅可以变废为宝，还可以大幅降低储能筒内可燃物成本，有利于气体破岩技术的推广应用；本专利技术中储能筒破岩装置解决了氮氧液态混合体在可燃物中分散不均导致的可燃物燃烧不充分、能量释放不均等问题，有利于提高破岩能量利用效率，改善破岩效果。
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1.一种液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：包括金属壳模拟器、无塑料外壳的储能筒，金属壳模拟器的上端通过充液管与混合罐连接，在金属壳模拟器的侧壁上开设有透明窗口，在透明窗口一侧设有高速摄像机，在金属壳模拟器上部设有温度传感器，在金属壳模拟器中下方设有压力传感器，温度传感器与压力传感器均与计算机分析处理器信号连接，储能筒内部设有发火元件，和外部激发器连接。
2.根据权利要求1所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：所述无塑料外壳的储能筒安装于金属壳模拟器上，金属壳模拟器通过固定件垂直固定在支座上，其中支座预装于试验场地，金属壳模拟器具有下支架、上支架与顶部封板，其中下支架、上支架均为矩形支架，下支架、上支架相套接且其通过螺栓锁固，上支架外侧设置槽口，上支架内设有用于置放储能筒的安装腔；所述上支架外侧面设有加强板，上支架上预设有开孔并装有温度传感器、压力传感器，上支架一侧边设置传感器接头。
3.根据权利要求2所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：所述顶部封板设于上支架顶侧，顶部封板与上支架顶侧开口涂胶连接。
4.根据权利要求2所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于，所述支座中间设有凸起，固定件包括固定板、锁紧螺栓、压盖螺栓、固定侧板与小螺栓，其中固定板一体成型于下支架底端。
5.根据权利要求4所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于，所述固定板两侧边设有腰型孔，腰型孔内穿设有与凸起锁固的锁紧螺栓。
6.根据权利要求4所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于，所述固定侧板分布于固定板侧边，固定侧板上端呈阶梯状，其下端呈T形状。
7.根据权利要求6所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于，所述固定侧板下端通过小螺栓与支座边沿连接，固定侧板上端扣接于固定板上，固定侧板中间通过压盖螺栓与凸起连接。
8.根据权利要求2所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：所述储能筒包括生物质成型可燃物装置、排气管，在上支架内安装生物质成型可燃物装置，在生物质成型可燃物装置内设有连接外激发器的发火元件，在上支架与生物质成型可燃物装置之间设置有排气管。
9.根据权利要求8所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：所述生物质成型可燃物装置包括若干个可燃物单元、分流器和盖板，所述可燃物单元依次堆叠，可燃物单元上端设有不通的第一凹槽，在可燃物单元周向设有若干个第一通孔，在可燃物单元上端设有连通第一通孔的环状凹槽，环状凹槽与第一凹槽通过十字状的第二凹槽连通，在可燃物单元上设有连通第一凹槽和第一通孔的第一斜孔，所述分流器位于最上端的可燃物单元上。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：包括金属壳模拟器、无塑料外壳的储能筒，金属壳模拟器的上端通过充液管与混合罐连接，在金属壳模拟器的侧壁上开设有透明窗口，在透明窗口一侧设有高速摄像机，在金属壳模拟器上部设有温度传感器，在金属壳模拟器中下方设有压力传感器，温度传感器与压力传感器均与计算机分析处理器信号连接，储能筒内部设有发火元件，和外部激发器连接。
2.根据权利要求1所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：所述无塑料外壳的储能筒安装于金属壳模拟器上，金属壳模拟器通过固定件垂直固定在支座上，其中支座预装于试验场地，金属壳模拟器具有下支架、上支架与顶部封板，其中下支架、上支架均为矩形支架，下支架、上支架相套接且其通过螺栓锁固，上支架外侧设置槽口，上支架内设有用于置放储能筒的安装腔；所述上支架外侧面设有加强板，上支架上预设有开孔并装有温度传感器、压力传感器，上支架一侧边设置传感器接头。
3.根据权利要求2所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于：所述顶部封板设于上支架顶侧，顶部封板与上支架顶侧开口涂胶连接。
4.根据权利要求2所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速率实验装置，其特征在于，所述支座中间设有凸起，固定件包括固定板、锁紧螺栓、压盖螺栓、固定侧板与小螺栓，其中固定板一体成型于下支架底端。
5.根据权利要求4所述的液态气体能量破岩储能筒燃烧速...
【专利技术属性】
技术研发人员：张娟，李运潮，王建波，向拓宇，易丽平，张明敏，
申请(专利权)人：中材南京矿山研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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