CN112967587A - 一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法，包括开设有泄压孔的可视外壳以及安装在所述外壳内部的扬尘装置、温湿度监测器、点火器和雾化器，所述扬尘装置包括粉尘盒以及安装在所述粉尘盒内壁上的风机，所述雾化器和所述点火器均安装在远离所述粉尘盒的所述外壳底部；本发明中通过在可视化的外壳内加设雾化器，在模拟粉尘爆炸过程的基础上，还可以模拟粉尘爆炸的抑制过程，通过温湿度监测器对全程爆炸以及抑制爆炸过程中外壳内温度和湿度的记录分析，充分了解粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施，从而为安全管理人员和消防人员提供直观的模拟过程。

Description

一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，特别是涉及一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法。

背景技术

近年来，粉尘爆炸事故频繁发生，均造成了不同程度的经济损失和人员伤亡。粉尘爆炸是科研工作者的一个研究热点，作为安全主管人员和安全相关专业的学生，应该充分了解粉尘爆炸的原理、形式和抑制方法。对于消防救援队伍来说，应该充分了解粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施。目前，粉尘爆炸的自动演示装置以及爆炸抑制演示装置处于空白状态。国内外相关学者对于此课题均有不同角度的研究。科研人员在粉尘爆炸特征和参数的研究过程中搭建了不同的实验装置，较好地应用在科研工作中，但不适宜进行粉尘爆炸过程演示，并且均不具备抑制粉尘爆炸的演示功能。

与本发明相关或相近的现有技术主要有两个，一个是哈特曼(Hartmanm)管粉尘爆炸装置，此装置主要由扬尘系统、点火系统、控制系统、测试系统和数据采集系统组成，此装置既可以演示也可以用于科学实验；另一个是球形爆炸测试装置，此设备可测量多种技术参数，包括粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率、粉尘云爆炸下限浓度等，此装置主要用于科学实验，不能应用于直观演示。

现有的粉尘爆炸装置可以演示粉尘爆炸的过程，可以测量粉尘爆炸过程的相关参数，重点应用于科学实验研究，但是现有粉尘装置均较小，且不能直观演示粉尘爆炸的过程、不能够实现水雾抑制粉尘爆炸的功能。为解决上述技术问题，本发明提供一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法，来达到对粉尘爆炸和爆炸抑制均可模拟演示，得到粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施，从而为安全管理人员和消防人员提供直观的模拟过程的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法，来达到对粉尘爆炸和爆炸抑制均可模拟演示，得到粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施，从而为安全管理人员和消防人员提供直观的模拟过程的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，包括开设有泄压孔的可视外壳以及安装在所述外壳内部的扬尘装置、温湿度监测器、点火器和雾化器，所述扬尘装置包括粉尘盒以及安装在所述粉尘盒内壁上的风机，所述雾化器和所述点火器均安装在远离所述粉尘盒的所述外壳底部。

优选的，所述外壳外侧安装有供电模块、主控模块、遥控模块，所述供电模块分别与所述主控模块、遥控模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接并提供电量，所述主控模块分别与所述遥控模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接。

优选的，所述雾化器包括装水容器、海绵体、雾化片驱动器以及与所述雾化片驱动器电连接的超声波雾化片，所述海绵体放置在所述装水容器内，所述超声波雾化片安装在所述湿润海绵体上，所述雾化片驱动器分别与所述供电模块和主控模块电连接。

优选的，所述外壳包括壳体以及减震垫，所述减震垫安装在所述壳体底部。

优选的，所述风机为涡轮抽风机。

优选的，所述温湿度监测器包括温湿度传感器以及OLED屏幕，所述温湿度传感器与所述OLED屏幕电连接，所述温湿度传感器设置在所述壳体内部，所述OLED屏幕设置在所述壳体外部。

优选的，所述遥控模块包括遥控器接收板和遥控器，所述遥控器接收板和所述遥控器无线连接，所述遥控器接收板分别与所述主控模块、供电模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接。

优选的，所述主控模块包括OLED显示屏以及与所述OLED显示屏电连接的ArduinoUNO板和继电器。

一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示方法，包括以下步骤:

粉尘爆炸模拟：

运行供电模块，启动所述温湿度监测器和所述扬尘装置，待粉尘均匀充满所述外壳后关闭所述扬尘装置；

启动所述点火器，引爆粉尘；

所述温湿度监测器全程监测所述外壳内温度和湿度情况并进行记录；

粉尘爆炸抑制模拟：

运行供电模块，启动所述温湿度监测器和所述扬尘装置，待粉尘均匀充满所述外壳后关闭；

启动所述雾化器，当外壳内温度和湿度达到设定值后关闭；

启动所述点火器，粉尘无法引爆；

所述温湿度监测器全程监测所述外壳内温度和湿度情况并进行记录。

优选的，所述扬尘装置的运行时间至少为8s。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明中通过在可视化的外壳内加设雾化器，在模拟粉尘爆炸过程的基础上，还可以模拟粉尘爆炸的抑制过程，通过温湿度监测器对全程爆炸以及抑制爆炸过程中外壳内温度和湿度的记录分析，充分了解粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施，从而为安全管理人员和消防人员提供直观的模拟过程。

2.本发明中外壳外侧安装有供电模块、主控模块、遥控模块，供电模块分别与主控模块、遥控模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接并提供电量，主控模块分别与所述遥控模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接，供电模块用于给包括主控模块在内的各部分装置提供电量，主控模块用于对各部分装置进行指令的发出和收集，在此基础上，遥控模块的设置，可以远距离控制各部分装置的运行和停止，从而避免模拟爆炸过程时，由于操作人员距离爆炸点较近，造成不必要的受伤问题。

3.本发明中外壳包括壳体以及减震垫，减震垫安装在壳体底部，爆炸过程是一个将热能转变为部分机械能的过程，因此，会造成外壳的剧烈振动，设置于外壳底部的减震垫可以有效的对振动进行吸收，达到减震的功效，同时，对安装在壳体内外各个模块起到保护作用。

4.本发明中扬尘装置的运行时间至少为8s，保证粉尘可以充满整个外壳内部并处于悬浮状态，达到粉尘爆炸的条件，避免了扬尘装置运行时间不够，导致粉尘不能悬浮于整体的外壳内部，无法达到粉尘爆炸条件的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置外部结构示意图；

附图2为粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置内部结构示意图

其中，1、供电模块；2、主控模块；3、风机；4、ArduinoUNO板；5、继电器；6、遥控模块；7、OLED屏幕；8、高压脉冲器；9、超声波雾化片；10、雾化片驱动器；11、合页；12、搭扣；13、泄压孔；14、点火器；15、粉尘盒。

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做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。

本发明的目的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置及其演示方法，来达到对粉尘爆炸和爆炸抑制均可模拟演示，得到粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施，从而为安全管理人员和消防人员提供直观的模拟过程的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-2，一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，包括开设有泄压孔13的可视外壳以及安装在外壳内部的扬尘装置、温湿度监测器、点火器14和雾化器，扬尘装置包括粉尘盒15以及安装在粉尘盒15内壁上的风机3，雾化器和点火器14均安装在远离粉尘盒15的外壳底部；本发明中通过在可视化的外壳内加设雾化器，在模拟粉尘爆炸过程的基础上，还可以模拟粉尘爆炸的抑制过程，通过温湿度监测器对全程爆炸以及抑制爆炸过程中外壳内温度和湿度的记录分析，充分了解粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施，从而为安全管理人员和消防人员提供直观的模拟过程；同时，泄压孔13的设置使整个外壳处于一个半封闭状态，保证了在满足模拟粉尘爆炸的前提下，不会造成超过外壳承受极限的爆炸，此外，在模拟实验完毕之后，打开外壳时，由于进行了泄压，也不会存在着外壳突然崩开的情况；进一步的，泄压孔13面积由公式A＝10CV^2/3计算而得，式中A是泄压面积，m²；C是泄压比，m²/m³；V是容器的容积，m³，此外，雾化器和点火器14均安装在远离粉尘盒15的外壳底部，保证了点火的同时不会影响到粉尘盒15内部的粉尘，而雾化器在进行雾化产生水汽的过程时，也不会受到粉尘盒15内部粉尘的吸收干扰或者造成降低水汽扩散的速度。

参考图1-2，外壳外侧安装有供电模块1、主控模块2、遥控模块6，供电模块1分别与主控模块2、遥控模块6、温湿度监测器、扬尘装置、点火器14和雾化器电连接并提供电量，主控模块2分别与所述遥控模块6、温湿度监测器、扬尘装置、点火器14和雾化器电连接，供电模块1用于给包括主控模块2在内的各部分装置提供电量，主控模块2用于对各部分装置进行指令的发出和收集，在此基础上，遥控模块6的设置，可以远距离控制各部分装置的运行和停止，从而避免模拟爆炸过程时，由于操作人员距离爆炸点较近，造成不必要的受伤问题。

进一步的，雾化器包括装水容器、海绵体、雾化片驱动器10以及与雾化片驱动器10电连接的超声波雾化片9，海绵体放置在装水容器内，超声波雾化片9安装在湿润海绵体上，雾化片驱动器10分别与供电模块1和主控模块2电连接，在雾化驱动片接收到主控模块2的指令之后，会驱动超声波雾化片9进行振动，海绵体内有充足的水分，在超声波雾化片9的振动下，海绵体表面会产生水汽，并逐渐充满整个外壳内部，从而完成水汽的扩散。

进一步的，外壳包括壳体以及减震垫，减震垫安装在壳体底部，爆炸过程是一个将热能转变为部分机械能的过程，因此，会造成外壳的剧烈振动，设置于外壳底部的减震垫可以有效的对振动进行吸收，达到减震的功效，同时，对安装在壳体内外各个模块起到保护作用。

进一步的，风机3选用涡轮抽风机，损耗小、效率高，因为采用了永磁体励磁,消除了感应电机励磁电流产生的损耗；同时永磁高速涡流风机工作于同步运行方式,消除了感应电机转子铁心的转频损耗，提高了扬尘效率，同时提高了本装置的实验效率。

进一步的，温湿度监测器包括温湿度传感器以及OLED屏幕7，温湿度传感器与OLED屏幕7电连接，温湿度传感器设置在壳体内部，OLED屏幕7设置在壳体外部，设置OLED屏幕7可以对外壳内温度、湿度的变化进行实时的、动态的监测并呈现在OLED屏幕7，操作人员可以直观的及时的对呈现在OLED屏幕7上的温度和湿度数据进行记录。

进一步的，主控模块2包括OLED屏幕7以及与OLED屏幕7电连接的Arduino UNO板4和继电器5，同理，OLED屏幕7可以将各装置的工作状态实时的、动态的显示在OLED屏幕7上，操作人员可以直观的及时的对各装置的工作状态做出调整，保证实验的顺利进行。

进一步的，扬尘装置的运行时间至少为8s，保证粉尘可以充满整个外壳内部并处于悬浮状态，达到粉尘爆炸的条件，避免了扬尘装置运行时间不够，导致粉尘不能悬浮于整体的外壳内部，无法达到粉尘爆炸条件的问题。

粉尘爆炸与爆炸抑制演示方法如下：

粉尘爆炸模拟：

运行供电模块1，在主控模块2的控制下，通过遥控模块6启动温湿度监测器和扬尘装置，保证扬尘装置运行8s，待粉尘均匀充满外壳后关闭扬尘装置；启动点火器14，引爆粉尘；温湿度监测器全程监测外壳内温度和湿度情况并在OLED屏幕7进行浓度数字显示；操作人员采集数据，分析粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施。

粉尘爆炸抑制模拟：

运行供电模块1，在主控模块2的控制下，通过遥控模块6启动温湿度监测器和扬尘装置，待粉尘均匀充满外壳后关闭；启动雾化器，当外壳内温度和湿度达到设定值后关闭；启动点火器14，粉尘无法引爆；温湿度监测器全程监测外壳内温度和湿度情况并在OLED屏幕7进行浓度数字显示；操作人员采集数据并记录，分析粉尘爆炸发生的可能性、破坏力以及应对措施。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，包括开设有泄压孔的透明外壳以及安装在所述外壳内部的扬尘装置、温湿度监测器、点火器和雾化器，所述扬尘装置包括粉尘盒以及安装在所述粉尘盒内壁上的风机，所述雾化器和所述点火器均安装在远离所述粉尘盒的所述外壳底部。

2.根据权利要求1所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述外壳外侧安装有供电模块、主控模块、遥控模块，所述供电模块分别与所述主控模块、遥控模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接并提供电量，所述主控模块分别与所述遥控模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述雾化器包括装水容器、海绵体、雾化片驱动器以及与所述雾化片驱动器电连接的超声波雾化片，所述海绵体放置在所述装水容器内，所述超声波雾化片安装在所述湿润海绵体上，所述雾化片驱动器分别与所述供电模块和主控模块电连接。

4.根据权利要求1所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述外壳包括壳体以及减震垫，所述减震垫安装在所述壳体底部。

5.根据权利要求1所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述风机为涡轮抽风机。

6.根据权利要求2所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述温湿度监测器包括温湿度传感器以及OLED屏幕，所述温湿度传感器与所述OLED屏幕电连接，所述温湿度传感器设置在所述壳体内部，所述OLED屏幕设置在所述壳体外部。

7.根据权利要求2所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述遥控模块包括遥控器接收板和遥控器，所述遥控器接收板和所述遥控器无线连接，所述遥控器接收板分别与所述主控模块、供电模块、温湿度监测器、扬尘装置、点火器和雾化器电连接。

8.根据权利要求7所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，其特征在于，所述主控模块包括OLED显示屏以及与所述OLED显示屏电连接的Arduino UNO板和继电器。

9.一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示方法，其特征在于，应用权利要求2-8任一项所述的粉尘爆炸与爆炸抑制演示装置，包括以下步骤:

粉尘爆炸模拟：

运行供电模块，启动所述温湿度监测器和所述扬尘装置，待粉尘均匀充满所述外壳后关闭所述扬尘装置；

启动所述点火器，引爆粉尘；

所述温湿度监测器全程监测所述外壳内温度和湿度情况并进行记录；

粉尘爆炸抑制模拟：

运行供电模块，启动所述温湿度监测器和所述扬尘装置，待粉尘均匀充满所述外壳后关闭；

启动所述雾化器，当外壳内温度和湿度达到设定值后关闭；

启动所述点火器，粉尘无法引爆；

所述温湿度监测器全程监测所述外壳内温度和湿度情况并进行记录。

10.根据权利要求9所述的一种粉尘爆炸与爆炸抑制演示方法，其特征在于，所述扬尘装置的运行时间至少为8s。

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