CN213544456U - 一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，包括一个釜体、一个能升降式盖合在釜体顶部的盖体、用于驱动盖体运动的驱动单元以及一个加料罐，釜体设有进料口、抽压口和排气口，进料口与加料罐连通并在连接管路上设置一号电磁阀，抽压口与一个抽真空装置连接，且在连接管路上设有二号电磁阀，排气口与一个尾气处理单元连接，且在连接管路上设置三号电磁阀，盖体中部设有向下设置的点火单元，当盖体盖合在釜体上时，点火单元位于釜体中心，装置设有控制器，控制器分别与一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、点火单元、抽真空装置以及驱动单元连接，并用于控制其运行。与现有技术相比，本的装置在测试时自动化程度高，且测试效率高。

Description

一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置

技术领域

本实用新型涉及检测认证技术领域，具体涉及一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置。

背景技术

粉尘爆炸，指可燃粉尘在受限空间内与空气混合形成的粉尘云，在点火源作用下，形成的粉尘空气混合物快速燃烧，并引起温度压力急骤升高的化学反应。近年来，有很多的爆炸都是由粉尘引起的，如铝粉、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均有一定的爆炸风险。

对于不同类型的粉尘，其爆炸严重度是不一样的。所谓的爆炸严重度，是指在一定粉尘浓度下，粉尘爆炸时的最大爆炸压力以及其最大压力上升速率。爆炸严重度的确定对于工厂生产安全、保护措施等具有重要意义。

现有的粉尘云爆炸严重度测试装置结构较为复杂，而且测试所用的装置一般为钢铁，质量较大，人工操作时费时费力，测试效率低。因此，本领域急需一种自动化程度高且效率高的测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置。

为了实现本实用新型之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，该装置包括一个釜体、一个能升降式盖合在釜体顶部的盖体、用于驱动盖体运动的驱动单元以及一个加料罐，其中，所述釜体设有进料口、抽压口和排气口，所述进料口与加料罐连通并在连接管路上设置一号电磁阀，所述抽压口与一个抽真空装置连接，且在连接管路上设有二号电磁阀，所述排气口与一个尾气处理单元连接，且在连接管路上设置三号电磁阀，所述盖体中部设有向下设置的点火单元，当盖体盖合在釜体上时，所述点火单元位于釜体中心，所述装置设有控制器，所述控制器分别与一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、点火单元、抽真空装置以及驱动单元连接，并用于控制其运行。在本申请的装置中，通过控制器可以自动化完成盖体的盖合、粉尘的进料、粉尘的点火、爆炸后釜体内部气体的排空这一系列的动作，大大降低了人力劳动，也增大了测试效率。

在第一方面的一种实施方式中，所述釜体内设有第一压力传感器，所述第一压力传感器与控制器连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述加料罐设有物料口和通气口：

所述物料口与待测试的粉尘原料连接，并在连接管路上设有四号电磁阀，所述加料罐的底部设有重量传感器，所述重量传感器与控制器连接，且所述控制器基于所述重量传感器的信号控制四号电磁阀的开闭；由于要测定不同粉尘浓度下的粉尘云爆炸严重度，因此在釜体内空间体积不变的情况下，改变粉尘的重量，使其进入釜体后形成不同的粉尘浓度。通过重量传感器可以自动完成粉尘重量的称取，具体如下：控制器控制四号电磁阀打开，粉尘原料在重力作用下进入加料罐内，通过重量传感器监控加料罐内粉尘的重量，当达到设定值时，重量传感器发出信号给控制器，控制器控制四号电磁阀关闭，粉尘重量称取完毕。

所述通气口与气泵连接，且在连接管路上设置五号电磁阀，所述加料罐内设有第二压力传感器，所述第二压力传感器与控制器连接，且所述控制器基于第一压力传感器和第二压力传感器的信号控制五号电磁阀和一号电磁阀的开闭。该过程的具体原理如下：当盖体盖合在釜体上后，控制器控制关闭一号电磁阀、三号电磁阀，并控制打开二号电磁阀以及抽真空装置，抽真空装置对内部进行抽真空，当绝对压力达到设定压力值时，控制器控制二号电磁阀关闭，从而使得釜体内部处于负压状态，并通过第一压力传感器监测釜体内的压力。当加料罐内粉尘称量完毕后，控制器控制气泵和五号电磁阀打开，向加料罐内通入压缩气体，并通过第二压力传感器感应加料罐内气体压力。由于加料罐、釜体内部体积已知，且釜体内部压力已知，因此控制器可以计算得到，当加料罐内气体压力达到某一个数值时，连通加料罐和釜体时，加料罐内的高压气体瞬间进入呈负压状态的釜体内部，并将粉尘全部吹入釜体内部，而此时，釜体内的气压刚好为一个大气压。此时釜体内，粉尘形成粉尘云，在设定的点火延迟时间到达后，点火器自动引燃粉尘。

在第一方面的一种实施方式中，所述驱动单元包括水平驱动单元和竖直驱动单元，所述盖体固定在竖直驱动单元上，所述竖直驱动单元滑动设置在水平驱动单元上。

在第一方面的一种实施方式中，所述竖直驱动单元包括固定台以及安装在固定台底部的伸缩电机，所述盖体固定在伸缩电机上，并随着伸缩电机进行竖直方向上的升降。

在第一方面的一种实施方式中，所述水平驱动单元包括水平丝杆以及转动电机，所述固定台移动连接在水平丝杆上，所述转动电机用于驱动水平丝杆转动，在丝杆的两侧设有一对光栅，所述光栅及转动电机均与控制器连接，所述控制器基于光栅的信号控制转动电机的运行。本申请盖体的自动化驱动原理如下：控制器控制转动电机工作，带动水平丝杆转动，从而使得固定台沿着丝杆水平移动。当固定台到达光栅位置时，说明此事盖体刚好位于釜体的正上方，此时光栅发出信号，控制器控制转动电机停止，并控制伸缩电机工作，带动盖体下降，盖合在釜体顶部，而且伸缩电机能给盖体一个压力，使得釜体和盖体之间不易泄露空气。另外，在盖体和釜体连接处可设有相互匹配的螺纹，在竖直驱动单元底部还可设置一个旋转驱动单元，即当竖直驱动单元带动盖体与釜体接触后，旋转驱动单元带动盖体旋转，从而通过螺纹使得盖体和釜体固定。旋转驱动单元可选用市售的旋转电机。当测试结束后，控制器控制伸缩电机向上运动(若有旋转驱动单元，则先反向转动盖体，使得盖体和釜体的螺纹分离)，带动盖体和釜体分离，然后控制器控制转动电机反向运动，使得盖体水平运动并远离釜体，操作员可更换点火单元。通过上述装置，每次测试无需操作人员搬动盖体，提高效率。

在第一方面的一种实施方式中，所述点火单元包括两根导电杆、缠绕在两根导电杆上的两根引线以及一个点火器，所述导电杆固定在所述盖体的底部，且两根所述导电杆在点火时接通电流，两根所述引线的一端分别与导电杆连接，所述引线的另一端位于点火器内，且两根引线不接触，所述点火器内设有固体炸药。本申请中使用的固体炸药由40％的锆粉、30％的硝酸钡和30％的过氧化钡组成。当盖体盖合在釜体上之后，投料腔内压缩气体进入釜体内时，形成粉尘云，在达到设定的点火延长时间时，导电杆通电，两根引线之间尖端放电并形成火花，点燃点火腔内的固体燃料，固体燃料燃烧形成明火，明火用于点燃粉尘云。

在第一方面的一种实施方式中，所述控制器带有数据存储模块，并用于存储第一压力传感器的数据。

在第一方面的一种实施方式中，所述控制器为单片机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

通过控制器可以自动化完成盖体的盖合、粉尘的进料、粉尘的点火、爆炸后釜体内部气体的排空这一系列的动作，大大降低了人力劳动，增大了测试效率，同时还增加了测试的安全性。

附图说明

图1为实施例1中装置的结构示意图；

图2为实施例1中测试结果。

在附图中，1为釜体，2为盖体，3为一号电磁阀，4为二号电磁阀，5为三号电磁阀，6为加料罐，7为粉尘原料罐，8为四号电磁阀，9为气泵，10为五号电磁阀，11为重量传感器，12为第二压力传感器，13为固定台，14为水平丝杆，15为转动电机，16为光栅，17为伸缩电机，18为导电杆，19为引线，20为点火器，21为固体炸药，22为第一压力传感器，23为抽真空装置。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将描述本实用新型的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本实用新型的保护范围之内。

实施例

下面将对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其结构如图1所示，其包括釜体1、盖体2、单片机(图中未显示)、驱动单元、点火单元等，具体结构描述如下：

釜体1呈中空球状，其内部体积为20L，在釜体1顶部开口，且盖体2可盖合在该开口处。在釜体1的侧壁设有三个出口，并在三个出口处分别设有一号电磁阀3、二号电磁阀4和三号电磁阀5，三个电磁阀均由单片机控制其开闭。在釜体1内部设有第一压力传感器22，第一压力传感器22与单片机连接并将信号传输给单片机进行存储或处理。

在设置一号电磁阀3的出口处，连接有加料罐6，加料罐6内部体积为0.5L，该加料罐6的顶部设有加料口，该加料口与粉尘原料罐7连接，且在该加料口处设置四号电磁阀8。加料罐6的侧壁设有一处开口，并在该开口处设置五号电磁阀10，该开口连接一气泵9。在加料罐6的底部设有重量传感器11，在加料罐6内部设有第二压力传感器12，重量传感器11和第二压力传感器12均与单片机连接，四号电磁阀8、五号电磁阀10以及气泵9均与单片机连接并接受其控制。

在设置二号电磁阀4的出口处，连接一个抽真空装置23，本实施例所采用的的抽真空装置23为市售真空泵。在设置三号电磁阀5的出口处，连接尾气处理单元。

驱动单元用于驱动盖体2运动，其包括水平驱动单元和竖直驱动单元，其中，竖直驱动单元包括固定台13以及安装在固定台13底部的伸缩电机17，盖体2固定在伸缩电机17上，并随着伸缩电机17进行竖直方向上的升降。水平驱动单元包括水平丝杆14以及转动电机15，固定台13移动连接在水平丝杆14上，转动电机15用于驱动水平丝杆14转动，在丝杆的两侧设有一对光栅16，光栅16及转动电机15均与单片机连接，单片机基于光栅16的信号控制转动电机15的运行。

点火单元设置在盖体2底部，且当测试时，点火单元的底部位于釜体1中心，点火单元包括两根导电杆18、缠绕在两根导电杆18上的两根引线19以及一个点火器20，导电杆18固定在盖体2的底部，且两根导电杆18在测试点火阶段接通电流，两根引线19的一端分别与导电杆18连接，引线19的另一端位于点火器20内，且两根引线19不接触，点火器20内设有固体炸药21。

利用本实施例装置，用于测试水杨酸粉末所形成的的粉尘云的爆炸严重度，具体过程如下：

(1)选取一个带有两根引线的点火器，且点火器内设有固体炸药，将引线缠绕在导电杆上，且与导电杆连通；

(2)单片机控制转动电机运行，带动水平丝杆转动，从而使得固定台沿着丝杆水平移动。当固定台到达光栅位置时，说明此事盖体刚好位于釜体的正上方，此时光栅发出信号，单片机控制转动电机停止，并控制伸缩电机工作，带动盖体下降，盖合在釜体顶部，而且伸缩电机能给盖体一个压力，使得釜体和盖体之间不易泄露空气；另外，在本实施例中，还可加入旋转驱动单元，并通过螺纹使得釜体和盖体之间保持固定；

(3)单片机控制四号电磁阀打开，粉尘原料在重力作用下进入加料罐内，通过重量传感器监控加料罐内粉尘的重量，当达到设定至时，重量传感器发出信号给控制器，单片机控制四号电磁阀关闭，粉尘重量称取完毕；

(4)单片机控制关闭一号电磁阀、三号电磁阀，并控制打开二号电磁阀以及抽真空装置，抽真空装置对釜体内部进行抽真空，当压力降为0.4bar时，单片机控制二号电磁阀关闭；

(5)单片机控制气泵和五号电磁阀打开，对加料罐内进行加压，并通过第二压力传感器感应加料罐内气体压力，当加料罐内气体压力达到20bar时，单片机控制五号电磁阀关闭，单片机控制一号电磁阀打开，粉尘在气流作用下进入釜体，且粉尘在气流作用下，分布在釜体内部，形成粉尘云；

(6)在达到设定的延迟时间，单片机控制导电杆通电，使得两根引线之间出现火花并引燃点火器，点火器内的固体炸药发出明火并产生气体撑破点火器，此时明火点燃粉尘云；

(7)通过第一压力传感器和温度传感器监控釜体内爆炸情况，并将信号传递给单片机的数据存储模块进行存储；

(8)爆炸结束后，单片机控制三号电磁阀打开，爆炸废气排入尾气处理单元；

(9)单片机控制盖体转动，使得盖体和釜体之间的螺纹分离，然后控制伸缩电机向上运动，带动盖体和釜体分离，然后单片机控制转动电机反向运动，使得盖体水平运动并远离釜体，操作员可更换点火器。

(10)重复步骤(1)～(9)，可测得不同粉尘浓度的爆炸严重度。

本实施例选用其中一组数据作为示例进行分析，该次实验所用的粉尘浓度为1000g/m³，爆炸时釜体内压力随时间的变化如图2所示。从图2中我们可以看出，从图2中我们可以看出，此次爆炸釜内最高压力为9.3bar，压力随时间变化的最大值为1106bar/s。通过本次实施例，得到爆炸最高压力和压力随时间变化最大值，在通常工程设计中，会将压力随时间变化的最大值转换成爆炸指数Kst，描述爆炸速度，可用来设计如泄爆或抑爆的时间；根据最大爆炸压力来选择相应设备的设计压力。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，该装置包括一个釜体、一个能升降式盖合在釜体顶部的盖体、用于驱动盖体运动的驱动单元以及一个加料罐，其中，所述釜体设有进料口、抽压口和排气口，所述进料口与加料罐连通并在连接管路上设置一号电磁阀，所述抽压口与一个抽真空装置连接，且在连接管路上设有二号电磁阀，所述排气口与一个尾气处理单元连接，且在连接管路上设置三号电磁阀，所述盖体中部设有向下设置的点火单元，当盖体盖合在釜体上时，所述点火单元位于釜体中心，所述装置设有控制器，所述控制器分别与一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、点火单元、抽真空装置以及驱动单元连接，并用于控制其运行。

2.如权利要求1所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述釜体内设有第一压力传感器，所述第一压力传感器与控制器连接。

3.如权利要求2所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述加料罐设有物料口和通气口：

所述物料口与待测试的粉尘原料连接，并在连接管路上设有四号电磁阀，所述加料罐的底部设有重量传感器，所述重量传感器与控制器连接，且所述控制器基于所述重量传感器的信号控制四号电磁阀的开闭；

所述通气口与气泵连接，且在连接管路上设置五号电磁阀，所述加料罐内设有第二压力传感器，所述第二压力传感器与控制器连接，且所述控制器基于第一压力传感器和第二压力传感器的信号控制五号电磁阀和一号电磁阀的开闭。

4.如权利要求1所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述驱动单元包括水平驱动单元和竖直驱动单元，所述盖体固定在竖直驱动单元上，所述竖直驱动单元滑动设置在水平驱动单元上。

5.如权利要求4所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述竖直驱动单元包括固定台以及安装在固定台底部的伸缩电机，所述盖体固定在伸缩电机上，并随着伸缩电机进行竖直方向上的升降。

6.如权利要求5所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述水平驱动单元包括水平丝杆以及转动电机，所述固定台移动连接在水平丝杆上，所述转动电机用于驱动水平丝杆转动，在丝杆的两侧设有一对光栅，所述光栅及转动电机均与控制器连接，所述控制器基于光栅的信号控制转动电机的运行。

7.如权利要求1所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述点火单元包括两根导电杆、缠绕在两根导电杆上的两根引线以及一个点火器，所述导电杆固定在所述盖体的底部，且两根所述导电杆在点火时接通电流，两根所述引线的一端分别与导电杆连接，所述引线的另一端位于点火器内，且两根引线不接触，所述点火器内设有固体炸药。

8.如权利要求1～7任一所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述控制器带有数据存储模块，并用于存储第一压力传感器的数据。

9.如权利要求8所述的用于检测粉尘云爆炸严重度的装置，其特征在于，所述控制器为单片机。

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