ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

На фиг. 1 показано устройство дляисследований инициирования взрываметановоздушной смеси искрением вплане, на фиг. 2 - то же, вид спереди в разрезе.

Устройство содержит рабочую камеру 1, размещенный в ней силовой механизм для нагружения образца 2 горной порода, систему 3 нагрева и охлаждения, средство 4 регистрации светового излучения, смонтированное на фланце 5 камеры 1, источник 6 облучения материала образца 2, установленный на фланце 7 камеры 1, коллектор 8 электронов, размещенный в камере 1 и электрически связанный с металлокерамическими вводами фланца 9 камеры 1, два электрода 10, установленные в камере 1 с возможностью перемещения, объектив 11 с держателем 12, установленный в камере 1 напротив фланца 5, смотровые кварцевые окна 13, средство (на чертеже не показано) откачки, сообщенное с фланцем 14 камеры 1, и средство (на чертеже не показано) напуска газовой смеси, соединенное с фланцем 15 камеры 1.

Силовой механизм выполнен в виде двух соосно расположенных цилиндров 16, 17 из которых цилиндр 16 установлен на дне камеры 1, а цилиндр 17 установлен с возможностью осевого перемещения и герметично соединен с верхней частью камеры 1 посредством сильфона 18. Нагрузка на образец 2 передается через цилиндры 16, 17 от пуансонов 19 пресса (на чертеже не показан). Для защиты сильфона 18 в камере 1 установлены опорные стойки 20.

Система 3 нагрева и охлаждения включает нагреватель 21 и фланец 22 с вводами 23 охлаждения парами жидкого азота. На системе 3 установлен экспериментальный столик 24.

Средство 4 регистрации светового излучения содержит набор световодов 25 и фотоумножитель 26. Для исследования спектральных ха­рактеристик фотоумножитель 26 заменяется монохрома тором.

Перемещение электродов 10 осуществляется с помощью винтов 27, связанных со стойками 28, установленными на направляющих 29. Перемещением электродов 10 достигается установка заданного расстояния между ними.

Устройство содержит также приборы и средства (на чертеже не показаны) для исследования характеристик электромагнитного излучения, акустической эмиссии, деформации, экзоэмиссии, фотоэмиссии материала образца 2, подсоединяемые к электрическим вводам фланцев 9 и 30 камеры 1. Фланец 31 служит для подсоединения выводов термопары. Фланец 32 предназначен для смены образца 2 и установка электродов 10.

Устройство работает следующим образом.

При исследовании процессов инициирования взрыва газовой смеси от искрений, фланцы 7, 9, 30 и 31 заменяются на заглушки, объектив 11 с держателем 12 убираются. Снимают фланец 32, и образец 2 размещается между цилиндрами 16 и 17, передающими нагружение от пуансонов 19. Из камеры 1 откачивается воздух через фланец 14 до давления 10 ^-5-10 ^-6 тор. Затем вводят исследуемый газ нужной концентрации через фланец 15. Нагружая образец 2 с помощью пресса до раскалывания и трения, и меняя взрывоопасные газы и концентрацию газов, находят параметры опасных концентраций и нагрузок для данного литотипа пород, например песчаника. Одновременно через световоды 25 во фланце 5 производится скоростное фотографирование, исследование информации с помощью ФЭУ 26 и анализатора импульсов, измерение мощности излучения.

Конструкция силового механизма позволяет проводить нагружение значительных по размерам образцов 2 горных пород, что обеспечивает появление искрений, достаточных по мощности для инициирования взрыва газа.

При исследовании параметров искрений объектив 11 устанавливают на держателе 12. Фланец 5 меняют на фланец с окном из фтористого магния. Устанавливают фланец 7 с источником 6 облучения. Бомбардируя осколки разрушенного образца 2 гамма и электронной пушками источника 6, по квантовому выходу и регистрации с коллектора 8 эмиссии электронов изучают спектральные и энергетические характеристики кристаллических решеток кристаллов и прочность химических связей минералов, составляющих данный образец 2. Затем исследуются параметры искусственного искрения, инициирующего взрыв газовой смеси опасной концентрации. Искусственное искрение и взрыв достигают с помощью подвода друг к другу электродов 10. Регулирование винтами 27 промежутка проскакивания искры позволяет точно определять энергетические параметры искр, оцениваемые по квантовому световоду. И, наконец, определяют температуру взрывания газовых смесей с помощью плавного повышения температуры нагревателем 21. При достижении температуры, равной температуре критического искрения, происходит взрыв смеси. Затем исследуют физические свойства минералов и кристаллов, составляющих породу образца 2, размещенную на столике 24, при разных температурных режимах, при этом исследуются спектральные характеристики электромагнитного излучения, акустической эмиссии, деформации, экзоэмиссии, фотоэмиссии и электрические свойства.

Закончив последовательное выполнение исследований, делают выводы о параметрах инициирования взрыва метановоздушной смеси от искрений при проявлении динамической активности массива горных пород для шахт, опасных по взрыву метановоздушной смеси и содержащих данные литотипы вешающих пород.

Температура измеряется с помощью термопары (хромель-алюмель с пределами -50 и +1100°С).

Камера 1 изготовлена из нержавеющей стали Х18Н10Т. Все сварные швы выполнены с внутренней стороны камеры. Фланцевые соединения симметрично сопрягаемы с трапецеидальной формой зуба. В качестве уплотняющего материала используются прокладки из меди МОБ толщиной 2 мм. Окна уплотняются с помощью расплавленного стеклообразного материала из сплава Н47ХР (на фланцах из стали Х18Н10Т) и с помощью аргонно-дуговой сварки. Сильфон, используемый в качестве гибкого подвижного уплотнения, изготовлен из стали 36НХТ10.

В камере 1 размещен силовой механизм для нагружения образца 2 горной породы, выполненный в виде двух цилиндров, один из которых установлен на дне камеры 1, а другой установлен соосно первому с возможностью осевого перемещения и герметично соединен с верхней частью камеры 1 посредством сильфона. С фланцами 14, 15, 5, 7 камеры 1 соединены соответственно средство откачки, средство напуска газовой смеси, средство 4 регистрации светового излучения и источник 6 облучения образца 2. В полости камеры 1 размещены система нагрева и охлаждения, коллектор 8 электронов и два электрода 10, установленных с возможностью перемещения. В откачанную камеру напускают исследуемую на взрыв газовую смесь и нагружают образец 2 до раскаливания и трения обломков. Одновременно с нагружением средством 4 регистрируют параметры искрения. Затем бомбардируют осколки образца 2 источником 6 и исследуют физико-химические свойства материала образца 2. 2 ил.

На фиг. 3 представлена функциональная схема системы откачки.

Фиг. 3. Функциональная схема системы откачки