新型碳纤维自救器的研究.pdf

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1、总第174期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．02．019新型碳纤维自救器的研究连朝阳，崔智明，姜宁(潞安矿业集团公司，山西长治046204)摘要：针对目前常用自救器性能的不足，以军用化学生氧技术为基础，采用碳纤维材料缠绕等技术，设计出一种体积小、供氧时间长且携带方便的新型碳纤维自救器，延长了事故发生时工人的逃生时间，降低了劳动强度，能满足大型煤矿安全高效的生产需要。关键词：碳纤维；自救器；安全高效中图分类号：TD793文献标识码：B文章编号：1005．2798(2014)02—0041．0

2、2随着煤矿井下工作面的延伸．作业地点离移动应力分析设计，采用优质碳纤维和进口环氧树脂，经救生舱、紧急避难硐室和矿井出口的位置越来越远。缠绕和高温固化等十几道工序精加工而成，气瓶工现有的煤矿用自救器有效防护时问短，一旦遇到火作压力达到30MPa，从而增加了储气量，重量比同灾和煤与瓦斯突出等危险事故时，井下工作人员需容积的金属气瓶减轻75％，该气瓶也是电的不良导要很长时间才能逃至移动救生舱、紧急避难硐室和体，在侵蚀和腐蚀场合下呈现中和性。因此更加安安全逃生出口。目前煤矿的用自救器主要有化学式全。和压缩式两种。化学式自救器具有携带

3、重量轻、使当前储存氧气的容器有：焊接钢瓶、无缝钢瓶、用方便等特点，是目前井下主要使用的自救器．缺点铝合金气瓶和碳纤维缠绕瓶。经过对四种氧气容器是吸气温度高、稳定性差，长期存放容易失效：压缩的压力试验，得出的数据如表1所示。式自救器(隔绝再生式闭路呼吸保护装置)具有供表1测试对照氧稳定和速度可调等优点，缺点是太重且携带不方气瓶名称承压力／MPa爆破压力／MPa容积／L重量／kg便llj。因此研发一种新型碳纤维自救器十分必要。1关键技术分析基于当前国内外最常用的隔绝式压缩氧自救器的整体布局，采用碳纤维气瓶缠绕技术、氢氧化锂运从测

4、试数据得出：碳纤维缠绕瓶承压性能稳定．用技术、氧气释放控制技术、呼吸面罩与气囊组合技耐高压能力强，重量轻，是碳纤维隔绝式压缩氧气自术和聚碳酸酯外壳成型技术进行自救器的改进。救器所采用的最佳氧气储存容器。1．1碳纤维气瓶缠绕技术1．2氢氧化锂运用技术碳纤维是一种由有机纤维经碳化及石墨化处理二氧化碳吸收剂作为自救器中吸收二氧化碳的而得到的微晶石墨材料，是一种力学性能优异的新物质．应具有存放不易板结、不易加大通气阻力、不材料，比重不到钢的1／4，抗拉强度是钢的7—9倍，产生有毒有害(刺激性气味)物质的特点。当前我抗拉弹性模量也高于

5、钢，不仅具有碳材料的固有本国采用的二氧化碳吸收剂多为氢氧化钙．其吸收率征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代较低、装填药量多、吸收效果差且呼气阻力大。为减增强纤维。早在2O世纪60年代初，由于它具有强轻碳纤维隔绝式压缩氧气自救器的重量，在二氧化度高、重量轻、安全性好的特点。首先被用于宇航和碳吸收剂的选择上采用吸收率最高的氢氧化锂。化军用部门；20世纪70年代后被逐步推广用于民用学方式为：部门；20世纪80年代即广泛应用于航空、消防、救Ca(OH)2+c02=CaCO3J，+H20护、医疗、造船和化工等各类产业和公用事

6、业部门，2LiOH十CO2=Li2CO3+H20。形成巨大的市场J。可以看出，采用氢氧化锂吸收剂后，二氧化碳吸碳纤维缠绕气瓶是应用ANSYS软件进行缠绕收量是同质量的氢氧化钙的2．5倍。收稿日期：2014-01-07作者简介：连朝阳(1984一)，男，山西长治人，硕士，助理工程师，从事机电管理工作。41连朝阳等：新型碳纤维自救器的研究第23卷第2期氢氧化锂在吸附二氧化碳的过程中会产生大量1．5聚碳酸酯外壳成型技术的热量，所以仅仅局限于军用。该自救器采用氢氧当前煤矿使用的自救器外壳材料有金属外壳和降化钙、氢氧化锂和变色剂的混合

7、吸收剂，降低呼吸聚乙烯外壳两种。金属材料重且不易携带；聚乙烯温度、减轻自救器重量的同时，可以通过视觉直接观材料由于其强度低，在矿井下使用易出现划痕和破察吸收剂是否失效。裂。聚碳酸酯作为一种新型材料主要使用在军用枪1．3氧气释放控制技术械的枪托位置，具有透明度、机械性能、硬度较强的减压阀作为控制气体流量的器具，其流量的稳优点(目前应用航空和军事领域)。作为自救器外定性决定工人呼吸舒适性、产品的供氧时间，确保使壳使用可以在较恶劣的环境内工作。碳纤维隔绝式用自救器更加安全。目前常用的减压阀球头所用弹压缩氧气自救器外壳采用聚碳酸酯材

8、料的原因有：簧材料落后，高压气体经过时，因热胀冷缩，导致气①强度是ABS材料的7倍，不会因撞击和振动等现体流量不稳定[3]。在整体性能试验中对减压器的象造成自救器损坏：②外壳具有透明效果，可以直接流量进行监控，在气瓶压力逐渐降低的过程中，减压观测药剂是否失效。器流量也在降表2，减压阀测试三