CN111624228A - 一种粉尘爆炸实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉尘爆炸实验装置，包括装置架；粉尘分散装置；安装在所述装置架上的燃爆球体、抽真空装置、混尘装置以及进气装置；所述进气装置与所述混尘装置内连通，所述混尘装置出口通过管道连通所述粉尘分散装置，所述抽真空装置与所述燃爆球体内连通，所述粉尘分散装置能够将进入所述燃爆球体内的粉尘均匀分散开；所述粉尘分散装置包括螺旋喷头、粉尘喷嘴以及连接在所述螺旋喷头和粉尘喷嘴之间的均流器；且所述粉尘喷嘴为倒锥体。本发明从球体两端对称进尘，可使粉尘迅速均匀布满球体，且使气体吹散在锥体混尘罐内已放置好的粉尘，并通过螺旋喷头和均流器将粉尘分布的更均匀，确保了数据的准确性。
Description
技术领域
本发明属于粉尘爆炸测试技术领域，尤其涉及一种粉尘爆炸实验装置。
背景技术
粉尘爆炸实验装置主要应用在矿山生产、水泥生产、化工生产、有机物生产(面粉加工)、金属加工等企业的易燃易爆粉尘爆炸规律的研究，粉尘爆炸危险潜伏在粉末处理的操作过程中及加工过程中产生的粉末，其影响可能是灾难性，会导致巨大的财产损失，并对人员生命造成严重的威胁，对易燃性、点火灵敏度和爆炸强度的全面了解是安全处理粉尘的关键，实验室测定时对相关参数定性定量分析的一个重要部分，主要是对kst爆炸指数、Pmax最大爆炸压力、粉尘云爆炸性测试、爆炸压力上升速率测试、最低爆炸极限等参数的测定，准确的实验室测试数据有助于选择防止粉尘爆炸的方法以及保护措施将粉尘爆炸的灾害降低到可控的范围。
现今粉尘爆炸实验装置，在做粉尘实验时主要出现的问题就是燃爆粉尘进入到球体内不能快速均匀的分布在球体内，导致爆炸的压力分布不够均匀，从而使得测试数据并不准确。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种粉尘爆炸实验装置，包括装置架；粉尘分散装置；安装在所述装置架上的燃爆球体、抽真空装置、混尘装置以及进气装置；所述进气装置与所述混尘装置内连通，所述混尘装置出口通过管道连通所述粉尘分散装置，所述粉尘分散装置设置在所述燃爆球体两侧，所述抽真空装置与所述燃爆球体内连通，所述粉尘分散装置能够将进入所述燃爆球体内的粉尘均匀分散开。
优选的，所述粉尘分散装置包括螺旋喷头、粉尘喷嘴以及连接在所述螺旋喷头和粉尘喷嘴之间的均流器；所述螺旋喷头与所述管道连接，所述粉尘喷嘴与所述燃爆球体内连通。
优选的，所述粉尘喷嘴为倒锥体，且所述粉尘喷嘴靠近所述燃爆球体内侧的外端口大、内端口小。
优选的，所述进气装置包括气泵和第一电磁阀，所述气泵通过进气管与所述混尘装置内连通，所述第一电磁阀连接在所述进气管上。
优选的，所述管道上从靠近所述混尘装置一端到另一端依次连接有手动闸阀、第二电磁阀以及单向截止阀。
优选的，所述抽真空装置包括第三电磁阀和真空泵，所述真空泵通过抽气管与所述燃爆球体内连通，所述第三电磁阀连接在所述抽气管上。
优选的，所述管道靠近所述粉尘分散装置的一段为U型管段，且所述U型管段的水平管段上连接有粉尘沉淀箱。
优选的，还包括PC控制装置、安装在所述燃爆球体上的温度传感器、内压力传感器、设置在所述燃爆球体内的电极；所述电极通过设置在所述燃爆球体上的电极引线端电连接供电电源，所述温度传感器和所述内压力传感器均与所述PC控制装置电连接；
当所述电极通电将所述燃爆球体内粉尘燃爆后，所述温度传感器将所述粉尘燃爆时的温度信号传输给PC控制装置、所述内压力传感器将所述粉尘燃爆时的压力信号传输给PC控制装置。
优选的，所述燃爆球体上还安装安全阀、压力表及真空度表，所述燃爆球体的排污口处设置手动排污阀。
优选的，所述混尘装置为锥体混尘罐。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1、本发明克服了以往粉尘爆炸实验中粉尘进入球体混合不均而造成的数据误差，采用半圆面作为粉尘喷嘴，粉尘喷嘴采用锥体，可使进入球体的粉尘均匀分散。
2、本发明采用螺旋喷头可以使粉尘充分分散，再通过均流器再次对粉尘充分分散，使进入球体的粉尘充分分布在球体内，是燃爆数据更加精准。
3、气体吹散在锥体混尘罐内已放置好的粉尘，锥体混尘罐内混合，在锥体内就可使粉尘混合的比较充分。
4、本发明是从球体两端对称进尘，可使粉尘迅速均匀布满球体，使爆炸压力分布的更均匀，测定的数据更精确。
附图说明
图1为本发明提供的粉尘爆炸实验装置主剖视结构示意图；
图2为本发明提供的粉尘爆炸实验装置的粉尘喷嘴结构示意图；
图3为本发明提供的粉尘爆炸实验装置的均流器结构示意图；
图4为本发明提供的粉尘爆炸实验装置运行流程图。
附图标记说明
1.第二电磁阀；2.单向截止阀；3.粉尘沉淀箱；4.装置架；5.螺旋喷头；6.压力表；7.内压力传感器；8.电极引线端；9.安全阀；10.真空度表；11.温度传感器；12.喷头座；13.均流器；14.U型管段；16.粉尘喷嘴；17.电极；18.观察窗；19.锥体混尘罐；20.手动排污阀；22.第三电磁阀；23.手动闸阀；24.第一电磁阀；25.气泵；27.真空泵；28.粉尘堆；29.燃爆球体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现在的粉尘爆炸实验主要是测定最低爆炸极限，对kst爆炸指数、Pmax最大爆炸压力、粉尘云爆炸性测试、爆炸压力上升速率测试等参数的测定，在测定中需要粉尘能快速均匀的分布在测试空间，而现在的粉尘爆炸实验仅靠一个锥体进尘装置，或直接进尘到燃爆球体中，都不能使粉尘充分分布在爆炸空间，导致粉尘的爆炸力分布不均，影响了数据测定的精确度，本发明是采用螺旋气流带动粉尘通过均流器使粉尘在管道内均匀流动，再通过粉尘喷嘴迅速均匀的分布在燃爆球体的内部，粉尘喷嘴呈现倒锥体，靠近燃爆球体内的口大，即粉尘喷嘴外端，粉尘喷嘴内端口小，当粉尘通过均流器进入粉尘喷嘴，由于粉尘喷嘴是锥体，粉尘由小口进入，瞬间形成一个扩散角，又由于燃爆球体内部形成的是负压，使得粉尘瞬间均匀分布在爆炸空间，保证了数据测定的精确度。
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行具体解释：
如图1-4所示，一种粉尘爆炸实验装置，包括装置架4；粉尘分散装置；安装在所述装置架4上的燃爆球体29、抽真空装置、混尘装置以及进气装置；所述进气装置与所述混尘装置内连通，所述混尘装置出口通过管道连通所述粉尘分散装置，所述粉尘分散装置设置在所述燃爆球体29两侧，所述抽真空装置与所述燃爆球体29内连通，所述粉尘分散装置能够将进入所述燃爆球体29内的粉尘均匀分散开。
具体的，所述粉尘分散装置包括螺旋喷头5、粉尘喷嘴16以及连接在所述螺旋喷头5和粉尘喷嘴16之间的均流器13；所述螺旋喷头5与所述管道连接，所述粉尘喷嘴16与所述燃爆球体29内连通；所述粉尘喷嘴16通过喷头座12固接在所述燃爆球体29上；
进一步的，所述粉尘喷嘴16为倒锥体，且所述粉尘喷嘴16靠近所述燃爆球体29内侧的外端口大、内端口小；
通过螺旋喷头5使粉尘分散开，避免了粉尘的聚集，再通过均流器13将粉尘均匀分布在管道中，通过粉尘喷嘴16喷出，粉尘喷嘴16呈现倒锥体，靠近燃爆球体29内的口大，即粉尘喷嘴16外端口大，粉尘喷嘴16内端口小，当粉尘通过均流器13进入粉尘喷嘴16，由于粉尘喷嘴是锥体，粉尘由小口进入，瞬间形成一个扩散云团，使得粉尘瞬间均匀分布在燃爆球体29内。
上述粉尘爆炸实验装置还包括PC控制装置、安装在所述燃爆球体29上的温度传感器11、内压力传感器7、设置在所述燃爆球体29内的电极17；所述电极17通过设置在所述燃爆球体29上的电极引线端8电连接供电电源，所述温度传感器11和所述内压力传感器7均与所述PC控制装置电连接；当所述电极17通电将所述燃爆球体29内粉尘燃爆后，所述温度传感器11将所述粉尘燃爆时的温度信号传输给PC控制装置、所述内压力传感器7将所述粉尘燃爆时的压力信号传输给PC控制装置；
当粉尘均匀分散在燃爆球体29后，给电极17通电，点爆粉尘，PC控制装置便能够通过内压力传感器7得到爆炸压力，通过温度传感器11得到爆炸温度；该PC控制装置与传统粉尘爆炸实验装置的配套PC端功能类似，能够进行kst爆炸指数、Pmax最大爆炸压力、粉尘云爆炸性测试、爆炸压力上升速率测试等。
所述管道靠近所述粉尘分散装置的一段为U型管段14，且所述U型管段14的水平管段上连接有粉尘沉淀箱3；由于进入管道中的煤粉尘中可能会进入大颗粒的粉尘，大颗粒粉尘可能会堵塞喷嘴，同时进入燃爆球体29也可影响数据的精准，因此在粉尘进入到螺旋喷头5及燃爆球体29前，通过粉尘沉淀箱3使大颗粒粉尘在重力的作用下落入到箱底，此外，粉尘沉淀箱3能够拆卸下来，可定期对其清扫。
所述燃爆球体29上还安装安全阀9、压力表6及真空度表10，所述燃爆球体29的排污口处设置手动排污阀20；其中，安全阀9能够确保在燃爆球体29超压时安全阀动作，保证实验的安全；压力表6能够指示出燃爆球体29内压力大小，为燃爆球体29内压力监测提供进一步的保证，真空度表10能够实时显示抽真空装置进行抽真空操作时，燃爆球体29内的真空度；当爆炸实验结束后，打开手动排污阀20，可将爆炸后残存物在高压气体的吹扫下顺利排出。
所述混尘装置为锥体混尘罐19；该锥体混尘罐19，可以实现粉尘在进入燃爆球体29前，由上至下充分混合。
所述进气装置包括气泵25和第一电磁阀24，所述气泵25通过进气管与所述混尘装置内连通，所述第一电磁阀24连接在所述进气管上；所述管道上从靠近所述混尘装置一端到另一端依次连接有手动闸阀23、第二电磁阀1以及单向截止阀2；所述抽真空装置包括第三电磁阀22和真空泵27，所述真空泵27通过抽气管与所述燃爆球体29内连通，所述第三电磁阀22连接在所述抽气管上；
其中，为了使粉尘能够快速均匀的输送至燃爆球体29内，所述管道和所述粉尘分散装置可以设置为沿所述燃爆球体29对称分布的一组，相应的，所述管道上的各个阀组件均为对称设置的一组。
上述管路中的第二电磁阀1、第三电磁阀22、第一电磁阀24以及手动闸阀23用于控制气路开启和关闭；而单向截止阀2用于对粉尘爆炸后产生的爆炸冲击波反向截止；气泵25用于吹散在锥体混尘罐19内已放置好的粉尘堆28，并将粉尘顺利送入燃爆球体29；真空泵27用于将粉尘爆炸实验系统内封闭空间进行抽真空。
所述锥体混尘罐19上还设置有能够随时观察锥体混尘罐19情况的观察窗18。
本发明进行爆炸实验的过程如下：
首先拧开锥体混尘罐19盖，把制好的燃爆粉尘放入到锥体混尘罐19中，形成粉尘堆28，拧紧锥体混尘罐19盖，关闭两侧的手动闸阀23，开启真空泵27同时打开两侧的第二电磁阀1、第三电磁阀22，对燃爆球体29及管道抽真空，当真空度表10显示值符合要求，关闭第三电磁阀22和真空泵27，启动气泵25，第一电磁阀24同时打开，气体吹散在锥体混尘罐19内已放置好的粉尘堆28，粉尘在锥体混尘罐19内混合，打开两侧的手动闸阀23，此时，两侧的第二电磁阀1处于开启状态，粉尘进入到螺旋喷头5，经过螺旋喷头5，使含尘气流散开，经均流器13再次将粉尘均匀覆盖管道断面，在气压的作用下，进入粉尘喷嘴16，粉尘喷嘴16呈现倒锥体，靠近燃爆球体29内的口大，即粉尘喷嘴16外端口大，粉尘喷嘴16内端口小，当粉尘通过均流器13进入粉尘喷嘴16，由于粉尘喷嘴16是锥体，粉尘由小口进入，瞬间形成一个扩散云团，粉尘被迅速放散，本装置进粉尘是在燃爆球体29两侧对称同时进尘，粉尘可以在瞬间均匀分布到球体内，关闭两侧的第二电磁阀1，此时给电极17通电，点爆粉尘，kst爆炸指数、Pmax最大爆炸压力、粉尘云爆炸性测试、爆炸压力上升速率测试等参数通过相应的传感器等数据监测装置将数据输入到PC端；数据测试结束，打开所有电磁阀和手动排污阀20，开启气泵25对燃爆球体29内残存物进行吹扫，清除球体内的残存物。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种粉尘爆炸实验装置，其特征在于，包括装置架(4)；粉尘分散装置；安装在所述装置架(4)上的燃爆球体(29)、抽真空装置、混尘装置以及进气装置；所述进气装置与所述混尘装置内连通，所述混尘装置出口通过管道连通所述粉尘分散装置，所述粉尘分散装置设置在所述燃爆球体(29)两侧，所述抽真空装置与所述燃爆球体(29)内连通，所述粉尘分散装置能够将进入所述燃爆球体(29)内的粉尘均匀分散开。
2.根据权利要求1所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述粉尘分散装置包括螺旋喷头(5)、粉尘喷嘴(16)以及连接在所述螺旋喷头(5)和粉尘喷嘴(16)之间的均流器(13)；所述螺旋喷头(5)与所述管道连接，所述粉尘喷嘴(16)与所述燃爆球体(29)内连通。
3.根据权利要求2所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述粉尘喷嘴(16)为倒锥体，且所述粉尘喷嘴(16)靠近所述燃爆球体(29)内侧的外端口大、内端口小。
4.根据权利要求1所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述进气装置包括气泵(25)和第一电磁阀(24)，所述气泵(25)通过进气管与所述混尘装置内连通，所述第一电磁阀(24)连接在所述进气管上。
5.根据权利要求4所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述管道上从靠近所述混尘装置一端到另一端依次连接有手动闸阀(23)、第二电磁阀(1)以及单向截止阀(2)。
6.根据权利要求5所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述抽真空装置包括第三电磁阀(22)和真空泵(27)，所述真空泵(27)通过抽气管与所述燃爆球体(29)内连通，所述第三电磁阀(22)连接在所述抽气管上。
7.根据权利要求1所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述管道靠近所述粉尘分散装置的一段为U型管段(14)，且所述U型管段(14)的水平管段上连接有粉尘沉淀箱(3)。
8.根据权利要求1所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，还包括PC控制装置、安装在所述燃爆球体(29)上的温度传感器(11)、内压力传感器(7)、设置在所述燃爆球体(29)内的电极(17)；所述电极(17)通过设置在所述燃爆球体(29)上的电极引线端(8)电连接供电电源，所述温度传感器(11)和所述内压力传感器(7)均与所述PC控制装置电连接；
当所述电极(17)通电将所述燃爆球体(29)内粉尘燃爆后，所述温度传感器(11)将所述粉尘燃爆时的温度信号传输给PC控制装置、所述内压力传感器(7)将所述粉尘燃爆时的压力信号传输给PC控制装置。
9.根据权利要求1所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述燃爆球体(29)上还安装安全阀(9)、压力表(6)及真空度表(10)，所述燃爆球体(29)的排污口处设置手动排污阀(20)。
10.根据权利要求1所述的粉尘爆炸实验装置，其特征在于，所述混尘装置为锥体混尘罐(19)。
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