CN111210704A - 一种用于气体爆炸实验演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气体爆炸实验演示装置，涉及实验设备技术领域。本发明包括真空室、气袋、真空泵和点火器；真空室上设置有密封门；真空室与真空泵连通；真空室内部固定有一个底座；底座上固定安装有电源连接头A；气袋上设置有充气孔；气袋上设置有与电源连接头A相配合的电源连接头B；电源连接头B连通至气袋内部，并与点火器中的火花塞电性连接，点火器位于气袋内部；点火器通过电源连接头A和电源连接头B与火花塞电性连接。本发明通过真空室、气袋、真空泵和点火器的作用，具有极高的实验安全保障、除了一次性的气袋均可以重复使用，直观的观看并了解到爆炸过程，以及爆炸过程中所产生的现象等优点。

Description

一种用于气体爆炸实验演示装置

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，特别是涉及一种用于气体爆炸实验演示装置。

背景技术

实验教学是化学教学的重要组成部分，它可以激发学生学习化学的兴趣，帮助学生形成化学概念，获得化学知识和实验技能。在初中化学教材中有涉及到可燃性气体爆炸和氢气爆炸的内容，其中只有氢气爆炸通过课本提供的实验方法完成氢气的爆炸实验，但这氢气爆炸实验有一定的难度且不易成功；对于可燃性气体爆炸，只能根据教材中的内容向学生描述可燃性气体爆炸和危害性，没有相关的实验演示内容，学生不易理解，无法使学生从感官上加深对可燃性气体爆炸危害性的认识。如何通过一种实验教具和实验演示使学生对可燃性气体爆炸和氢气爆炸的危害性有所认识并提高防范意识，是教育工作者亟待解决的难题。

爆炸会产生冲击波、飞散物和地震波。对周围建筑物和人员等目标的破坏主要是爆炸空气冲击波作用，以及产生高温高压和碎片。由于实验中的爆炸，采用的是气体量很小，其爆炸发生时的高温相对较低。

本发明的一种用于气体爆炸实验演示装置，通过真空室、气袋、真空泵和点火器的作用，将用于包裹爆炸混合气体的气袋放置于真空室中，然后进行抽真空；虽然不能达到绝对真空，但是在相对真空状态下，爆炸产生的冲击波在真空室内，急剧减小；真空度越高，真空室内的气体越稀薄，爆炸所产生后的冲击波也就急剧越小的越快；即冲击波达到真空室内壁的程度越低；爆炸所产生的气袋碎片对真空室内壁的破坏程度也是有限的，只要混合气体的量控制的相对较低，真空室内壁的强度相对较高，其气袋碎片对真空室内壁的破坏程度几乎可以忽略不计；同时通过还设置了防护板A、防护板B、注满纯净水的空腔室作为安全防护，均可以抵御冲击波和碎片的伤害，又采用了透明材质和气袋设计为圆饼型便于观察，其中，橡胶片的状态可以反应爆炸时的压强变化，该压强变化相对弱化的N倍，具有极高的实验安全保障、除了一次性的气袋均可以重复使用，直观的观看并了解到爆炸过程，以及爆炸过程中所产生的现象等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于气体爆炸实验演示装置，通过真空室、气袋、真空泵和点火器的作用，具有极高的实验安全保障、除了一次性的气袋均可以重复使用，直观的观看并了解到爆炸过程，以及爆炸过程中所产生的现象等优点，解决了气体爆炸实验时的危险性和难以进行气体爆炸试验演示的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用于气体爆炸实验演示装置，包括真空室、气袋、真空泵和点火器；所述真空室上设置有密封门；所述真空室与真空泵连通；所述真空室内部固定有一个底座；所述底座上固定安装有电源连接头A；所述气袋上设置有充气孔；所述气袋上设置有与电源连接头A相配合的电源连接头B；所述电源连接头B连通至气袋内部，并与点火器中的火花塞电性连接，所述点火器位于气袋内部；所述点火器通过电源连接头A和电源连接头B与火花塞电性连接。

现有的点火器的组成主要由电源、点火线圈、分电器、点火开关、火花塞、附加电阻及其短接装置、高低压导线等组成。点火器能在一瞬间提供足够的能量点燃煤粉、油或气燃料并能稳定火焰的装置。

该充气孔与现有中的篮球或者足球上的充气孔结构特征相同，可以进行充气，需要时，也可以通过其进行放气。

进一步地，所述真空室的左右两侧密封固定有隔离缓冲板；所述隔离缓冲板为平板结构；所述隔离缓冲板采用钢化玻璃材质或者钢板材质；所述隔离缓冲板一表面均匀阵列有贯穿孔；所述贯穿孔密封固定有橡胶片；所述橡胶片为半球结构；

所述真空室内为正常大气压或者爆炸演示时，所述橡胶片为外凸状态；所述真空室内为真空状态下时，所述橡胶片为内凹状态。

进一步地，所述真空室后侧面开设有两个卡槽；所述卡槽和密封门位于同一表面；所述卡槽内滑动连接有防护板A；所述防护板A为U型结构；所述真空室的上表面、下表面、左侧面、右侧面均固定有防护板B；

虽然真空室的安全强度和防护，已经可以具有安全试验的要求，所述防护板A和防护板B为真空室周侧增设防护措施，还是进一步提高爆炸演示安全的稳定性，尽量确保安全保障。

进一步地，所述真空室前侧面固定有空腔室；所述空腔室内注满纯净水；所述空腔室和注满纯净水不影响观察的前提下，还能防止动能的碎片在纯净水中急剧减速，确保爆炸演示时的人员安全。

进一步地，所述电源连接头B周侧面固定有U型棒；所述气袋处于正常大气压下时，所述U型棒位于气袋的前侧和后侧；所述气袋处于真空室内的真空状态下时，所述U型棒夹在气袋的前侧和后侧；

由于真空中，没有了大气压，气袋的体积会由瘪的状态变为相对饱满的状态。

进一步地，所述电源连接头B周侧面固定有U型板；所述U型板表面均匀开设有减压槽；所述气袋处于正常大气压下时，所述U型板内侧均匀固定有圆棒，所述圆棒位于气袋的前侧和后侧；所述气袋处于真空室内的真空状态下时，所述U型板内侧通过圆棒夹在气袋的前侧和后侧；

由于真空中，没有了大气压，气袋的体积会由瘪的状态变为相对饱满的状态。

进一步地，所述气袋内充入最佳比例的混合爆炸气体，所述混合爆炸气体为氢气与氧气、甲烷与氧气中的一种；在处于正常大气压下时，所述气袋充入的爆炸气体的体积为饱满状态下气袋的体积的0.01-0.6；其中，最佳的范围控制在0.01-0.2内。

进一步地，所述气袋为圆饼型结构；所述气袋为圆饼型、U型棒、U型板的圆棒均是将气袋变为形似圆饼结构，使得在相同体积情况下，其为圆饼型的状态相对于常规的球型状态，该圆饼型的表面积相对较大，也就扩散越快，所造成的破坏力越小；且由气袋中心的点火器引燃所有的气体速度也相对会慢一点点，因为圆饼型周侧面的气体与中心的点火器距离相对会远一些。

进一步地，所述气袋的前侧面部分设置有相对薄弱层，前侧是用于观察的方位；前侧面部分的薄弱层先被破坏后，其余的气袋碎片会相对的向两侧和后侧等方位扩散，且前侧还有透明的U型板进行抵消破坏力。

进一步地，所述真空室和气袋均采用透明材质。

进一步地，所述真空室内的体积远大于气袋的体积，即气体爆炸实验演示，真空室内壁并不会收到较大的冲击。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过真空室、气袋、真空泵和点火器的作用，具有极高的实验安全保障、除了一次性的气袋均可以重复使用，直观的观看并了解到爆炸过程，以及爆炸过程中所产生的现象等优点，解决了气体爆炸实验时的危险性和难以进行气体爆炸试验演示的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于气体爆炸实验演示装置的透明主视图；

图2为本发明的一种用于气体爆炸实验演示装置处于俯视视角的结构示意图；

图3为本发明的一种用于气体爆炸实验演示装置的透明俯视图；

图4为气袋的结构示意图；

图5为隔离缓冲板的结构示意图；

图6为外凸状态的隔离缓冲板的结构侧视图；

图7为内凹状态的隔离缓冲板的结构侧视图；

图8为设有U型棒的气袋的的结构示意图；

图9为设有U型板的气袋的的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-真空室，2-气袋，3-真空泵，4-点火器，101-密封门，102-底座，103-电源连接头A，104-隔离缓冲板，105-卡槽，106-防护板A，107-防护板B，108-空腔室，201-充气孔，202-电源连接头B，203-U型棒，204-U型板，205-减压槽，206-薄弱层，207-圆棒，1041-贯穿孔，1042-橡胶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-9所示，本发明为一种用于气体爆炸实验演示装置，包括真空室1、气袋2、真空泵3和点火器4；真空室1上设置有密封门101；真空室1与真空泵3连通；真空室1内部固定有一个底座102；底座102上固定安装有电源连接头A103；气袋2上设置有充气孔201；气袋2上设置有与电源连接头A103相配合的电源连接头B202；电源连接头B202连通至气袋2内部，并与点火器4中的火花塞电性连接，点火器4位于气袋2内部；点火器4通过电源连接头A103和电源连接头B202与火花塞电性连接。

现有的点火器4的组成主要由电源、点火线圈、分电器、点火开关、火花塞、附加电阻及其短接装置、高低压导线等组成。点火器4能在一瞬间提供足够的能量点燃煤粉、油或气燃料并能稳定火焰的装置。

优选地，真空室1的左右两侧密封固定有隔离缓冲板104；隔离缓冲板104为平板结构；隔离缓冲板104采用钢化玻璃材质或者钢板材质；隔离缓冲板104一表面均匀阵列有贯穿孔1041；贯穿孔1041密封固定有橡胶片1042；橡胶片1042为半球结构；

真空室1内为正常大气压或者爆炸演示时，橡胶片1042为外凸状态；真空室1内为真空状态下时，橡胶片1042为内凹状态。

优选地，真空室1后侧面开设有两个卡槽105；卡槽105和密封门101位于同一表面；卡槽105内滑动连接有防护板A106；防护板A106为U型结构；真空室1的上表面、下表面、左侧面、右侧面均固定有防护板B107；

虽然真空室1的安全强度和防护，已经可以具有安全试验的要求，防护板A106和防护板B107为真空室1周侧增设防护措施，还是进一步提高爆炸演示安全的稳定性，尽量确保安全保障。

优选地，真空室1前侧面固定有空腔室108；空腔室108内注满纯净水；空腔室108和注满纯净水不影响观察的前提下，还能防止动能的碎片在纯净水中急剧减速，确保爆炸演示时的人员安全。

优选地，电源连接头B202周侧面固定有U型棒203；气袋2处于正常大气压下时，U型棒203位于气袋2的前侧和后侧；气袋2处于真空室1内的真空状态下时，U型棒203夹在气袋2的前侧和后侧；

由于真空中，没有了大气压，气袋2的体积会由瘪的状态变为相对饱满的状态。

优选地，电源连接头B202周侧面固定有U型板204；U型板204表面均匀开设有减压槽205；气袋2处于正常大气压下时，U型板204内侧均匀固定有圆棒207，圆棒207位于气袋2的前侧和后侧；气袋2处于真空室1内的真空状态下时，U型板204内侧通过圆棒207夹在气袋2的前侧和后侧；

由于真空中，没有了大气压，气袋2的体积会由瘪的状态变为相对饱满的状态。

优选地，气袋2内充入最佳比例的混合爆炸气体，混合爆炸气体为氢气与氧气、甲烷与氧气中的一种；在处于正常大气压下时，气袋2充入的爆炸气体的体积为饱满状态下气袋2的体积的0.01-0.6；其中，最佳的范围控制在0.01-0.2内。

优选地，气袋2为圆饼型结构；气袋2为圆饼型、U型棒203、U型板204的圆棒207均是将气袋2变为形似圆饼结构，使得在相同体积情况下，其为圆饼型的状态相对于常规的球型状态，该圆饼型的表面积相对较大，也就扩散越快，所造成的破坏力越小；且由气袋2中心的点火器4引燃所有的气体速度也相对会慢一点点，因为圆饼型周侧面的气体与中心的点火器4距离相对会远一些。

优选地，气袋2的前侧面部分设置有相对薄弱层206，前侧是用于观察的方位；前侧面部分的薄弱层206先被破坏后，其余的气袋2碎片会相对的向两侧和后侧等方位扩散，且前侧还有透明的U型板204进行抵消破坏力。

优选地，真空室1和气袋2均采用透明材质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种用于气体爆炸实验演示装置，包括真空室(1)、气袋(2)、真空泵(3)和点火器(4)；所述真空室(1)上设置有密封门(101)；其特征在于：

所述真空室(1)与真空泵(3)连通；所述真空室(1)内部固定有一个底座(102)；所述底座(102)上固定安装有电源连接头A(103)；

所述气袋(2)上设置有充气孔(201)；所述气袋(2)上设置有与电源连接头A(103)相配合的电源连接头B(202)；所述电源连接头B(202)连通至气袋(2)内部，并与点火器(4)中的火花塞电性连接，所述点火器(4)位于气袋(2)内部；

所述点火器(4)通过电源连接头A(103)和电源连接头B(202)与火花塞电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述真空室(1)的左右两侧密封固定有隔离缓冲板(104)；所述隔离缓冲板(104)为平板结构；所述隔离缓冲板(104)采用钢化玻璃材质或者钢板材质；

所述隔离缓冲板(104)一表面均匀阵列有贯穿孔(1041)；所述贯穿孔(1041)密封固定有橡胶片(1042)；所述橡胶片(1042)为半球结构。

3.根据权利要求1所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述真空室(1)后侧面开设有两个卡槽(105)；所述卡槽(105)和密封门(101)位于同一表面；所述卡槽(105)内滑动连接有防护板A(106)；所述防护板A(106)为U型结构；

所述真空室(1)的上表面、下表面、左侧面、右侧面均固定有防护板B(107)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述真空室(1)前侧面固定有空腔室(108)；所述空腔室(108)内注满纯净水。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述电源连接头B(202)周侧面固定有U型棒(203)；所述气袋(2)处于正常大气压下时，所述U型棒(203)位于气袋(2)的前侧和后侧；所述气袋(2)处于真空室(1)内的真空状态下时，所述U型棒(203)夹在气袋(2)的前侧和后侧。

6.根据权利要求1或4所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述电源连接头B(202)周侧面固定有U型板(204)；所述U型板(204)表面均匀开设有减压槽(205)；所述气袋(2)处于正常大气压下时，所述U型板(204)内侧均匀固定有圆棒(207)，所述圆棒(207)位于气袋(2)的前侧和后侧；所述气袋(2)处于真空室(1)内的真空状态下时，所述U型板(204)内侧通过圆棒(207)夹在气袋(2)的前侧和后侧。

7.根据权利要求1所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述气袋(2)内充入最佳比例的混合爆炸气体，所述混合爆炸气体为氢气与氧气、甲烷与氧气中的一种；在处于正常大气压下时，所述气袋(2)充入的爆炸气体的体积为饱满状态下气袋(2)的体积的0.01-0.6。

8.根据权利要求1所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述气袋(2)为圆饼型结构。

9.根据权利要求1所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述气袋(2)的前侧面部分设置有相对薄弱层(206)。

10.根据权利要求1所述的一种用于气体爆炸实验演示装置，其特征在于，所述真空室(1)和气袋(2)均采用透明材质。

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