[發明專利]一種機械刺激點火方式下的粉塵爆炸環境閾值測試裝置及評估方法

有效

• 申請號: 202010561153.9
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111579590B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 高偉;張術琳;姜海鵬;李艷超
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 郭海英;花向陽

一種機械刺激點火方式下的粉塵爆炸環境閾值測試裝置及評估方法，屬于粉塵爆炸學科研究領域。該測試裝置包括長方體爆炸容器、環境濕度控制裝置、保護裝置、噴粉裝置、配氣裝置、數據采集控制裝置和點火裝置。通過施加不同點火方式，可實現點火裝置及點火能量的控制；通過環境濕度控制裝置實現容器內環境的相對濕度可在0?95%范圍內調控；通過配氣裝置實現環境氧濃度可在0?21%范圍內調控。該評估方法可實現對一定濃度粉塵施加不同點火方式，并對粉塵爆炸的環境閾值進行定量評估，獲得不同點火方式、不同點火能量、不同相對濕度及不同環境氧濃度下粉塵爆炸的濃度閾值，實現了粉塵發生爆炸環境閾值條件的多維度評價。

技術領域

本發明涉及一種機械刺激點火方式下的粉塵爆炸環境閾值測試裝置及評估方法，屬于粉塵爆炸學科研究領域。

背景技術

粉塵爆炸的點火源主要包括機械刺激，如受外力撞擊、旋轉摩擦而產生的高溫火花和高溫熱表面以及靜電火花等。在惰性氛圍中進行易燃粉體制備時，當粉體所處環境閾值（相對濕度或環境氧濃度）達到一定程度時，遇到點火源極易發生粉塵爆炸，火焰會瞬間傳播于整個粉塵空間，同時形成高溫和爆燃超壓，造成難以估量的人員傷亡和經濟損失，成為制約眾多涉及粉體制備、使用和處理行業發展的關鍵瓶頸。

目前，國內大部分研究機構在易燃易爆介質受撞擊、旋轉摩擦火花引燃測試裝置中均采用重物落錘沖擊或重物垂直旋轉摩擦方式。而上述點火方式均會阻礙粉塵云的形成，不能反映粉塵云在機械刺激點火方式下的燃燒爆炸特性。同時，現有裝置也無法滿足點火方式、點火能量、粉塵濃度、環境氧濃度及相對濕度等參數均可定量改變的要求，進而無法測量不同點火方式下粉塵發生爆炸的環境閾值，國內專利CN201410543075.4 、CN201410477928.9、CN201910583431.8等均未滿足此要求。

發明內容

本發明解決現有技術存在的問題，提供一種機械刺激點火方式下的粉塵爆炸環境閾值測試裝置及評估方法，該裝置可提供球-球撞擊摩擦點火方式、球-板撞擊摩擦點火方式、旋轉摩擦點火方式及靜電點火方式。

本發明的技術方案是：一種機械刺激點火方式下的粉塵爆炸環境閾值測試裝置，它包括長方體爆炸容器，長方體爆炸容器的頂部設有泄爆片，前部設有觀察窗上部內側設有壓力傳感器，中部內側設有濕度傳感器它還包括環境濕度控制裝置、保護裝置、噴粉裝置、配氣裝置、數據采集控制裝置和點火裝置，長方體爆炸容器的左、右側板的下部設置用于安裝點火裝置的第一安裝孔和第二安裝孔；所述環境濕度控制裝置包含超聲波霧化器、氣動閥門和第一氣瓶，超聲波霧化器的出霧管道通過氣動閥門與長方體爆炸容器的上部連通，氣動閥門的底部通過第一電磁閥連接第一氣瓶；

所述保護裝置包含第二氣瓶、濕度傳感器保護槽、第一氣缸、第二電磁閥、濕度隔離翻板、第二氣缸、第三電磁閥，第一氣缸從濕度傳感器下方的位置插入長方體爆炸容器的內部，第一氣缸插入長方體爆炸容器的一端通過連接桿轉動連接濕度傳感器保護槽，另一端采用管道通過第二電磁閥連接第二氣瓶，設置在濕度傳感器保護槽下方的濕度隔離翻板通過連接桿轉動連接第二氣缸，第二氣缸通過第三電磁閥連接第二氣瓶；

所述噴粉裝置包含蘑菇頭噴嘴、緩沖罐和空氣瓶，蘑菇頭噴嘴設置在長方體爆炸容器的內側底板上，空氣瓶通過空氣控制閥連接四通的頂部通孔，四通的底部通孔通過噴粉控制閥連接緩沖罐的一端，緩沖罐的另一端通過第四電磁閥和第一氣體管道連接蘑菇頭噴嘴，第一壓力表設置在緩沖罐和噴粉控制閥之間的管道上；

所述配氣裝置包含惰性氣體瓶、三通和真空泵，惰性氣體瓶通過惰性氣體控制閥連接四通的右側通孔，四通的左側通孔通過針閥連接三通的右側通孔，三通的左側通孔通過氣體總閥和第二氣體管道連接長方體爆炸容器底部的氣體進口，真空泵通過真空閥連接三通的底部通孔，第二壓力表設置在氣體總閥和長方體爆炸容器之間的管道上；

所述數據采集控制裝置包含信號調理儀、數據采集器和同步控制器，壓力傳感器和濕度傳感器電連接信號調理儀，信號調理儀電連接數據采集器，數據采集器電連接同步控制器，同步控制器電連接第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥。