CN109147523A - 一种模拟粉尘爆炸的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟粉尘爆炸的装置，涉及实验教学技术领域。包括电发火管、粉尘、打气装置、盖板、腔体、弹簧、套筒、O型密封圈、隔板和锁定销。通过远程控制打气装置吹扬粉尘，使得粉尘布满由盖板和腔体构成的封闭空间，并同时远程给电发火管供电，电发火管产生火焰，使得机构具备粉尘爆炸条件而爆炸。本发明还设置有弹簧和锁定销，用于出现故障时，远程解除锁定销，弹簧推动盖板运动，然后通过打气装置不断吹扬粉尘，同时，对电发火管进行短路，使得本机构不具备爆炸条件，保证排除故障时没有安全风险。本发明解决了现有的粉尘爆炸实验成功率低的问题,一旦出现故障，还可以远程故障排除，具有良好的演示效果和安全性。

Description

一种模拟粉尘爆炸的装置

技术领域

本发明公开了一种模拟粉尘爆炸的装置，涉及实验教学技术领域。

背景技术

粉尘爆炸，指的是悬浮于空气里的可燃性粉尘达到燃烧爆炸的粉尘浓度范围时，遇到有足够的热量和温度的火源，火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，随即氧化燃烧放出大量的热，引起气体压力的突增和无法控制的膨胀效应，产生第一次爆炸，如果空间密闭，将产会以超音速1000m/s和650KPa速度传播，引起连锁反应爆炸。系统的能量转化为机械能以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。

粉尘爆炸多在伴有铝粉、锌粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等产生的生产加工场所。

粉尘爆炸的危害极大，教训也惨痛。为了使公众意识到这种危害，同时使公众更加重视易燃物和易爆物的安全知识，对公众进行一场模拟粉尘爆炸的演示最为直观，也会使公众的印象深刻。

人教版《义务教育课程标准教科书化学》九年级上册第128页，安排了一个关于粉尘爆炸的演示实验，该粉尘爆炸实验装置是用金属罐和小塑料瓶简单制成，这种粉尘爆炸实验装置包括罐口处设有盖体的罐体，在该罐体内装有一个粉尘容器，这个容器通过橡皮管与打气筒连通。实验时，先将点燃的蜡烛放入罐体内，再将盖体盖在罐体上，然后通过打气筒向容器内打气引爆容器内的粉尘。而该粉尘爆炸实验装置在实验中存在以下缺陷：使用打气筒打气时，蜡烛上燃烧的火苗容易熄灭，往往需要反复多次操作才能将粉尘引爆，成功率低。且操作人员使用打气筒打气时，距离实验装置较近，具有一定的危险性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种模拟粉尘爆炸的装置，具有远程控制功能，安全性高；火源不容易熄灭，扬尘效果好，演示成功率高；一旦出现故障，还可以远程控制，进行故障排除处理，具有良好的演示效果和安全性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种模拟粉尘爆炸的装置，包括电发火管和粉尘，其特征在于，还包括：打气装置、盖板、腔体、弹簧、套筒、O型密封圈、隔板和锁定销；

所述电发火管置于盖板内，电发火管的输出火焰端对应着一个水平方向通孔和一个竖直方向通孔，且竖直方向通孔和水平方向通孔贯通，竖直方向通孔与盖板和腔体围成的腔室相连通，电发火管的输入端连接两根长导线，两根长导线平时处于短接状态，防止电发火管意外作用，且电发火管的输入端用灌封胶灌封，如此设置，一旦出现故障，弹簧推动盖板运动时，电发火管也和盖板一起运动，从而远离粉尘；

所述粉尘置于隔板与腔体围成的空间内；

所述打气装置出气端斜置于粉尘的上方，出气端打气装置打气端和出气端通过远距离软管相连；

所述盖板底端具有放置弹簧的盲孔，该弹簧在盖板安装到位时处于压缩状态，盖板的一侧还具有侧孔，锁定销在盖板安装到位后，插入盖板的相应侧孔内，将盖板锁定在该状态，盖板的底部还具有环形凹槽，O型密封圈置于该环形凹槽内，O型密封圈的设置保证了盖板和腔体的密封性；

所述隔板与水平方向呈30°～45°固定放置在腔体的底部，隔板与腔体围成的空间内放置粉尘，之所以选择隔板与水平方向呈30°～45°，是因为隔板与腔体构成漏斗状结构，一方面是便于粉尘向上空运动，在盖板和腔体构成的空间短暂形成具有一定浓度的粉尘空间，有利于粉尘爆炸；另一方面，当万一出现故障时，有利于将腔体中的粉尘排出。在腔体上放置粉尘的部位具有一侧向通孔与打气装置连通，所述打气装置与腔体连接部位用密封胶密封，如此设置，使得打气装置提供的吹扬粉尘的能量不泄露，有利于粉尘迅速布满盖板和腔体构成的密闭空间。

所述弹簧的底部还具有套筒，固定于腔体的底部，且套筒的中轴线与盖板底端放置弹簧的盲孔的中轴线重合，如此设置，使得弹簧的导向性更好，有利于在锁定销解除后，弹簧推动盖板运动。

进一步的，所述粉尘可以为塑料粉末、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等的任意一种或其混合物。所述粉尘的质量与盖板和腔体构成的容积比不低于80g/m³。如此设置，是因为粉尘爆炸需要具有一定的浓度，此外，通过资料分析，上述材料均容易形成粉尘爆炸，且均为常见材料，取材方便。因此从提高粉尘爆炸的可靠性和便于取材的角度考虑，粉尘选用上述材料。

进一步的，所述盖板和腔体为透明塑料或玻璃制成。如此设置，便于观看人员查看整个粉尘爆炸的过程，加深印象。

进一步的，所述O型密封圈在盖板和腔体内的压缩量为5％～10％，如此设置，在保证密封的情况下，减小盖板在腔体内运动的摩擦力，有利于盖板被弹簧推出。

进一步的，所述打气装置出气端距离粉尘的距离为2mm～5mm。如此设置，有利于吹扬粉尘，使之布满腔体内部。

本发明的有益技术效果如下：

1、由于在腔体内设置漏斗形隔板，隔板与水平方向呈30°～45°，可以使粉尘在腔体中快速达到一定浓度并且也有利于故障出现时排除粉尘；

2、电发火管平时处于短路状态，当准备演示时，远程通过打气装置吹扬粉尘，待粉尘布满盖板和腔体构成的密闭空间，立即给电发火管供电，电发火管输出火焰，火焰通过盖板上的水平方向通孔和竖直方向通孔传输到布满粉尘的密闭空间，此时机构具备爆炸条件而爆炸，本发明可实现远程点火操作，更安全和方便；

3、本发明设置了锁定销和弹簧，用于万一出现故障时，通过远程解除锁定销，处于压缩状态的弹簧将盖板推起，从而由盖板和腔体围成的密闭空间不再密闭，再通过打气装置不断给粉尘打气，从而将粉尘排出，使之不具备爆炸的条件，提高了排除故障时的操作人员的安全性；

4、电点火管固定在盖板上，当出现故障时，解除锁定销，弹簧推动盖板运动，与盖板关联的电点火管一起运动，电点火管远离粉尘，即使电点火管意外作用，也不至于导致粉尘爆炸；

5、盖板和腔体为透明塑料或玻璃制成，便于观看人员查看整个粉尘爆炸的过程，加深印象。

附图说明

图1为本发明粉尘爆炸模拟演示装置原始状态图；

图2为本发明粉尘爆炸模拟演示装置排除故障时的状态图。

图1和图2中：1—电发火管、2—粉尘、3—打气装置、4—盖板、5—腔体、6—弹簧、7—套筒、8—O型密封圈、9—隔板、10—锁定销。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明一种模拟粉尘爆炸的装置一种较佳实施方式，如图1和图2所示。其特征在于，包括电发火管1和粉尘2，其特征在于，还包括：打气装置3、盖板4、腔体5、弹簧6、套筒7、O型密封圈8、隔板9和锁定销10；

所述电发火管1置于盖板4内，电发火管1的输出火焰端对应着一个水平方向通孔和一个竖直方向通孔，且竖直方向通孔和水平方向通孔贯通，竖直方向通孔与盖板4和腔体5围成的腔室相连通，电发火管1的输入端连接两根长导线，两根长导线平时处于短接状态，防止电发火管1意外作用，且电发火管1的输入端用阻燃型环氧树脂灌封AB胶灌封；

粉尘2置于隔板9与腔体5围成的空间内；

所述打气装置3出气端斜置于粉尘2的上方，出气端打气装置3打气端和出气端通过远距离软管相连；

盖板4底端具有放置弹簧6的盲孔，该弹簧6在盖板4安装到位时处于压缩状态，盖板4的一侧还具有侧孔，锁定销10在盖板4安装到位后，插入盖板4的相应侧孔内，将盖板4锁定在该状态，盖板4的底部还具有环形凹槽，O型密封圈8置于该环形凹槽内；

所述隔板9与水平方向呈30°固定放置在腔体5的底部，隔板9与腔体5围成的空间内放置粉尘2，在腔体5上放置粉尘2的部位具有一侧向通孔与打气装置3连通，所述打气装置3与腔体5连接部位用DG-3S密封胶密封；

所述弹簧6的底部还具有套筒7，固定于腔体5的底部，且套筒7的中轴线与盖板4底端放置弹簧6的盲孔的中轴线重合。

进一步的，所述粉尘2可以为塑料粉末、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等的任意一种或其混合物。本实施例优选便于取材的小麦粉，所述粉尘2的质量与盖板4和腔体5围成的腔室构成的容积比不低于80g/m³。

进一步的，所述盖板4和腔体5为玻璃制成。

进一步的，所述O型密封圈8在盖板4和腔体5内的压缩量为5％～10％，本实施例优选5％。

进一步的，所述打气装置3出气端距离粉尘2的距离为2mm～5mm，本实施例优选3mm。

本发明安装完成后的原始状态如图1所示，此时电发火管1输入端部的两根导线处于短接状态。当需要演示验证时，先通过打气装置3给粉尘2提供气源，粉尘2扬起，布满由盖板4和腔体5构成的密闭空间，在粉尘2布满整个空间的同时，通过电源远程给电发火管1供电，电发火管1输出火焰，火焰通过盖板4上的水平方向通孔和竖直方向通孔传输到布满粉尘的密闭空间，此时整个装置具备爆炸条件而爆炸。

一旦本发明出现不爆炸的故障，远程解除锁定销10，盖板4在弹簧6的推力作用下被推动到腔体5的上方，此时的装置的状态如图2所示，此时，盖板4和腔体5构成的腔室不再封闭，电点火管1远离粉尘2，在排除故障之前，远程通过打气装置3不断的给粉尘2吹气，粉尘2顺着盖板4和腔体5上的缺口排出，与此同时对电发火管1进行短路，此时整个装置就不再具备爆炸所具有的火焰和一定浓度的密闭空间这两个必备条件，这样在分解产品进行故障分析时，不存在安全风险。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种模拟粉尘爆炸的装置，包括电发火管(1)和粉尘(2)，其特征在于，还包括：打气装置(3)、盖板(4)、腔体(5)、弹簧(6)、套筒(7)、O型密封圈(8)、隔板(9)和锁定销(10)；

所述电发火管(1)置于盖板(4)内，电发火管(1)的输出火焰端对应着一个水平方向通孔和一个竖直方向通孔，且竖直方向通孔和水平方向通孔贯通，竖直方向通孔与盖板(4)和腔体(5)围成的腔室相连通，电发火管(1)的输入端连接两根长导线，两根长导线平时处于短接状态，防止电发火管(1)意外作用，且电发火管(1)的输入端用灌封胶灌封；

粉尘(2)置于隔板(9)与腔体(5)围成的空间内；

所述打气装置(3)出气端斜置于粉尘(2)的上方，出气端打气装置(3)打气端和出气端通过远距离软管相连；

所述盖板(4)底端具有放置弹簧(6)的盲孔，该弹簧(6)在盖板(4)安装到位时处于压缩状态，盖板(4)的一侧还具有侧孔，锁定销(10)在盖板(4)安装到位后，插入盖板(4)的相应侧孔内，将盖板(4)锁定在该状态，盖板(4)的底部还具有环形凹槽，O型密封圈(8)置于该环形凹槽内；

所述隔板(9)与水平方向呈30°～45°固定放置在腔体(5)的底部，隔板(9)与腔体(5)构成的空间呈漏斗状，在腔体(5)放置粉尘(2)的部位具有一侧向通孔与打气装置(3)连通，所述打气装置(3)与腔体(5)连接部位用密封胶密封；

所述弹簧(6)的底部还具有套筒(7)，固定于腔体(5)的底部，且套筒(7)的中轴线与盖板(4)底端放置弹簧(6)的盲孔的中轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种模拟粉尘爆炸的装置，其特征在于，所述粉尘(2)可以为塑料粉末、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等的任意一种或其混合物。所述粉尘(2)的质量与盖板(4)和腔体(5)围成的腔室构成的容积比不低于80g/m³。

3.根据权利要求1所述的一种模拟粉尘爆炸的装置，其特征在于，所述盖板(4)和腔体(5)为透明塑料或玻璃制成。

4.根据权利要求1所述的一种模拟粉尘爆炸的装置，其特征在于，所述O型密封圈(8)在盖板(4)和腔体(5)内的压缩量为5％～10％。

5.根据权利要求1所述的一种模拟粉尘爆炸的装置，其特征在于，所述打气装置(3)出气端距离粉尘(2)的距离为2mm～5mm。