[發(fā)明專利]一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910299180.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN110068649B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李暢;肖明軒;苑春苗;苑文博;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué);東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N31/12
• 分類號(hào): G01N31/12
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

1.一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括爆炸容器箱、摩擦火花發(fā)生裝置、霧化粉塵發(fā)生裝置、可調(diào)摩擦火花射入孔和電火花發(fā)生器，所述摩擦火花發(fā)生裝置設(shè)置于爆炸容器箱左側(cè)的外部，爆炸容器箱的左側(cè)壁上設(shè)置有可調(diào)摩擦火花射入孔，摩擦火花發(fā)生裝置產(chǎn)生的火花通過可調(diào)火花射入孔射入至爆炸容器箱內(nèi)部，所述霧化粉塵發(fā)生裝置包括若干個(gè)粉塵霧化扁平噴嘴和若干個(gè)可活動(dòng)擋板，若干個(gè)可活動(dòng)擋板水平陣列鉸接在爆炸容器箱內(nèi)壁的頂部，若干個(gè)粉塵霧化扁平噴嘴豎向陣列設(shè)置于爆炸容器箱的右側(cè)壁上，若干個(gè)粉塵霧化扁平噴嘴的出口端延伸至爆炸容器箱的內(nèi)部，且一一對(duì)應(yīng)朝向若干個(gè)可活動(dòng)擋板設(shè)置，若干個(gè)粉塵霧化扁平噴嘴的入口端均與粉塵噴吹裝置連接，電火花發(fā)生器設(shè)置于爆炸容器箱的內(nèi)部；

所述摩擦火花發(fā)生裝置包括摩擦金屬棒、摩擦轉(zhuǎn)盤、加壓氣缸和變頻電機(jī)，變頻電機(jī)外殼和加壓氣缸缸體與爆炸容器箱固定裝配，變頻電機(jī)的輸出軸與摩擦轉(zhuǎn)盤固定裝配，摩擦金屬棒的一端與加壓氣缸的活塞桿固定裝配，摩擦金屬棒的另一端與摩擦轉(zhuǎn)盤外周接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述可調(diào)摩擦火花射入孔包括若干個(gè)依次套裝的環(huán)狀部件，相鄰的兩個(gè)環(huán)狀部件之間螺紋連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電火花發(fā)生器包括正電極連接桿、負(fù)電極連接桿，正電極連接桿、負(fù)電極連接桿分別貫穿爆炸容器箱前后側(cè)壁的中部延伸至爆炸容器箱內(nèi)部，正電極連接桿、負(fù)電極連接桿位于爆炸容器箱內(nèi)部的一端分別裝配有針狀正電極和針狀負(fù)電極，針狀正電極和針狀負(fù)電極相對(duì)設(shè)置，正電極連接桿、負(fù)電極連接桿的另一端分別與正負(fù)極電源連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，正電極連接桿、負(fù)電極連接桿分別與爆炸容器箱的前后側(cè)壁螺紋連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述爆炸容器箱頂部設(shè)置有泄壓口，泄壓口頂部覆蓋有泄壓蓋板，泄壓蓋板的一端與爆炸容器箱頂部鉸接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述爆炸容器箱底部設(shè)有可抽出的金屬托盤。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述可活動(dòng)擋板和泄壓蓋板均采用輕質(zhì)塑料制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述爆炸容器箱的側(cè)面與頂部采用絕緣透明材料制成。

9.一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)方法，采用如權(quán)利要求8所述的一種評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將評(píng)估摩擦火花引燃粉塵能力的實(shí)驗(yàn)裝置放于一水平臺(tái)面上，將紅外熱成像儀、高速攝像機(jī)、粉塵濃度分析儀架設(shè)到爆炸容器箱的一側(cè)，保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到準(zhǔn)確清晰記錄；

步驟2：根據(jù)粉塵噴吹裝置噴吹出的粉塵在爆炸容器箱內(nèi)散布情況，調(diào)整爆炸容器箱頂部的可活動(dòng)擋板，保證粉塵均勻分布在容器空間內(nèi)；

步驟3：根據(jù)粉塵濃度分析儀測(cè)量濃度數(shù)據(jù)，通過控制粉塵噴吹裝置噴粉強(qiáng)度，調(diào)節(jié)爆炸容器箱內(nèi)部粉塵云濃度，保證粉塵云濃度處于最易引燃的濃度范圍；

步驟4：檢查并保持爆炸容器箱頂部泄壓蓋板良好的覆蓋在泄壓口上，確保爆炸壓力可有效釋放，保證實(shí)驗(yàn)安全；

步驟5：調(diào)節(jié)好粉塵噴吹裝置噴粉強(qiáng)度后，待粉塵云均勻散布到爆炸容器箱內(nèi)后，將摩擦火花發(fā)生裝置的火花產(chǎn)生點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)爆炸容器箱左側(cè)的可調(diào)摩擦火花射入孔中心偏上位置，選用合適尺寸的摩擦火花射入孔，安裝待測(cè)摩擦金屬棒，調(diào)節(jié)摩擦火花發(fā)生裝置轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤與摩擦金屬棒間壓力參數(shù)，控制摩擦火花束密度、初始溫度；

步驟6：?jiǎn)?dòng)摩擦火花發(fā)生裝置，觀察摩擦火花引燃粉塵云能力，通過調(diào)節(jié)摩擦轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、可調(diào)火花射入孔孔徑，確定摩擦火花引燃粉塵云的最低能量狀態(tài)，并通過高速攝像機(jī)捕捉摩擦火花引燃粉塵云的著火過程，使用紅外熱成像儀記錄爆炸容器箱內(nèi)部空間溫度分布及變化情況；

步驟7：打開粉塵噴吹裝置，向爆炸容器箱內(nèi)噴吹一定量粉塵，待其沉降到容器底部金屬托盤后，打開摩擦火花發(fā)生裝置，觀察并分析研究摩擦火花點(diǎn)燃堆積粉塵層的能力；

步驟8：?jiǎn)?dòng)電火花發(fā)生器，觀察針狀正、負(fù)電極間有無電火花產(chǎn)生，如未觀察到電火花，需縮小正、負(fù)電極連接桿之間的間距直到兩極間出現(xiàn)電火花；

步驟9：向爆炸容器箱內(nèi)部噴吹步驟5的等濃度粉塵云，啟動(dòng)電火花發(fā)生器，選用合適的輸出能量，觀察粉塵云燃燒爆炸情況，使用紅外熱成像儀記錄容器內(nèi)部溫度變化情況，使用高速攝像機(jī)捕捉電火花引燃粉塵云的著火過程；

步驟10：電火花點(diǎn)火發(fā)生爆炸后，調(diào)低電火花發(fā)生器輸出能量，重復(fù)步驟9，直到某一低能量下，觀察不到待測(cè)粉塵云燃爆現(xiàn)象，進(jìn)而得到待測(cè)粉塵該濃度下的最小點(diǎn)火能；同理，如果步驟九中未觀察到爆炸現(xiàn)象，需調(diào)高電火花發(fā)生器輸出能量，直到某一較高能量下，觀察到待測(cè)粉塵云爆燃現(xiàn)象，得到待測(cè)粉塵最易引燃的爆炸濃度的最小點(diǎn)火能；在重復(fù)步驟9的過程中，保證每次實(shí)驗(yàn)前未燃粉塵云已完全沉降。