專利名稱：粉塵可爆性檢測和演示裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種粉塵檢測和演示儀器，特別涉及一種粉塵可爆性檢測和演示裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)可燃粉塵，比如糧食粉塵，煤粉，金屬(鋅、鋁)粉塵等，在一定的條件下會發(fā)生 爆炸。粉塵爆炸產(chǎn)生的壓力可以達到l.OMPa，該壓力幾乎可以摧毀所有的工業(yè)建筑物和非抗 爆性金屬設備。因此粉塵爆炸是影響工業(yè)安全生產(chǎn)的重要危險源之一。
可燃粉塵發(fā)生爆炸需要具備的重要條件之一是細顆粒粉塵必須分散在空氣中呈飄浮云 狀，靜止堆積的粉塵只會發(fā)生著火而不會發(fā)生爆炸。正由于此，粉塵發(fā)生爆炸的條件相對于 氣體來說要苛刻一些，也就導致粉塵發(fā)生爆炸的幾率要小一些，從而使得人們對粉塵爆炸的 危險性缺乏應有的重視。盡管粉塵發(fā)生爆炸的條件比氣體要困難一些，但是，由于實際生產(chǎn) 過程中生產(chǎn)、處理可燃粉塵的場所非常多，粉塵爆炸的實際隱患要遠大于氣體爆炸。2007年 2月7日美國佐治亞洲"皇家精糖廠"的糖粉發(fā)生了爆炸，導致11人死亡，數(shù)十人受傷。這 起事故使人們再次認識到現(xiàn)代工業(yè)發(fā)生粉塵爆炸的危險性。
因此，正確認識所處理的工業(yè)粉塵是否會發(fā)生粉塵爆炸對于企業(yè)加強防范具有重要的現(xiàn) 實意義。本實用新型正是基于這一思想發(fā)掘的，它可以檢測某種工業(yè)粉塵點火后是否會發(fā)生 爆炸，以及測量爆炸后產(chǎn)生的壓力，同時通過專門設計可以直觀的演示粉塵爆炸的危險性， 用于教學和安全培訓。
目前，用于研究粉塵爆炸所采用的實驗設備主要有20升球形裝置、標準lm3爆炸測試裝 置等,還有一些粉塵爆炸實驗的大型試驗設備在較大的實驗場所使用。這些粉塵爆炸實驗裝置 存在操作程序復雜、裝置本身及運行成本高、爆炸顯示效果不夠好。

實用新型內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種粉塵可爆性檢測和演示裝置。
本實用新型包括金屬防護罩、儲氣罐、柱形抗爆管、電熱絲、蘑菇狀反射器、單向閥、 電磁閥、控制系統(tǒng)、行程開關、壓力傳感器和抗震壓力表，儲氣罐與電磁閥一端相連，在儲 氣罐上裝有一個抗震壓力表；電磁閥與控制系統(tǒng)控制電磁閥的繼電器相連，電磁閥的另一端 與單向閥輸入端相連，單向閥的輸出端與蘑菇狀反射器相連；在柱形抗爆管的內(nèi)部底端安裝 蘑菇狀反射器，在柱形抗爆管的外部頂端安裝壓力傳感器，壓力傳感器與控制系統(tǒng)的壓力傳
感器接口相連；電熱絲與控制系統(tǒng)控制電熱絲的繼電器相連，行程開關與控制系統(tǒng)相連。本實用新型所述的控制系統(tǒng)由單片機、控制電磁閾的繼電器、控制電熱絲的繼電器、開 始開關S,、點火延時增開關S2、點火延時減開關S3、五位數(shù)碼管和壓力傳感器接口組成，控
制電熱絲的繼電器與單片機PC5引腳相連，控制電磁閥的繼電器與單片機PC4引腳相連，壓 力傳感器接口與單片機PC0引腳和AREF引腳相連，5位數(shù)碼管與單片機引腳PD7-PC6相連， 電路圖如圖5所示。
本實用新型的檢測裝置卸下壓力傳感器，安裝上爆破片，便可實現(xiàn)粉塵爆炸演示。
本實用新型與現(xiàn)有的粉塵爆炸實驗裝置具有操作程序簡單，裝置本身及運行成本低，爆 炸顯示效果好的特點，能直觀的演示粉塵爆炸的危險性。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的控制系統(tǒng)示意圖； 圖3為本實用新型的程序邏輯框圖； 圖4為本實用新型的數(shù)據(jù)處理邏輯圖； 圖5為本實用新型的控制系統(tǒng)電路圖中l(wèi)金屬防護罩，2柱形抗爆管，3電熱絲，4蘑菇狀反射器，5單向閥，6電磁閥，7 儲氣罐，8氣源，9控制系統(tǒng)，IO行程開關，ll壓力傳感器，12抗震壓力表，13鋼化玻璃視 窗，14壓力傳感器接口， 15控制電磁閥的繼電器，16控制電熱絲的繼電器，17單片機，18
五位數(shù)碼管，S,開始開關，S2點火延時增開關，S3點火延時減開關。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行說明。
如圖l所示，本檢測演示裝置由金屬防護罩l、儲氣罐7、裝有鋼化玻璃視窗的柱形抗爆 管2、電熱絲3、蘑菇狀反射器4、單向閥5、電磁閥6、控制系統(tǒng)9、行程開關IO、壓力傳 感器11和抗震壓力表12組成，其中儲氣罐7與電磁閥6的一端相連，在儲氣罐7上裝有一 個抗震壓力表12;電磁閥6與控制系統(tǒng)9控制電磁閥的繼電器15相連，電磁閥6的另一端 與單向閥5的輸入端相連，單向閥5的輸出端與蘑菇狀反射器4相連；在裝有鋼化玻璃視窗 的柱形抗爆管2的內(nèi)部底端安裝蘑菇狀反射器4，在柱形抗爆管2的外部頂端安裝壓力傳感 器ll，壓力傳感器11與控制系統(tǒng)9的壓力傳感器接口 14相連；電熱絲3與控制系統(tǒng)9的控 制電熱絲的繼電器16相連，行程開關10與控制系統(tǒng)9相連。
如圖2所示，控制系統(tǒng)由壓力傳感器接口 14、控制電磁閥的繼電器15、控制電熱絲的繼電器16、單片機17、五位數(shù)碼管18、開始開關Si、點火延時增開關S2和點火延時減開關S3 組成，其中控制電熱絲的繼電器16與單片機17的PC5引腳相連，控制電磁閥的繼電器15與 單片機17的PC4引腳相連，壓力傳感器接口 14與單片機17的PC0引腳和AREF引腳相連，5 位數(shù)碼管18與單片機17的PD7-PC6引腳相連，電路圖如圖5所示。且控制系統(tǒng)的控制電磁 閥的繼電器15與電磁閥6相連，控制電熱絲的繼電器16與電熱絲3相連。
應用實例l:粉塵可爆性檢測
采用如圖1所示的檢測裝置，首先啟動中心控制系統(tǒng)9;將高壓空氣充入到儲氣罐7，利
用抗震壓力表12顯示壓力值；將稱量好的試驗粉塵放置到蘑菇狀反射器4周邊；根據(jù)需要手 動按點火延時增開關S2或點火延時減開關S3設置加熱時間，準備就緒后按開始開關S!，此
時控制電熱絲的繼電器16閉合，通過電熱絲3加熱，加熱時間到達后，控制系統(tǒng)9發(fā)出信號 啟動控制電磁閥的繼電器15，使得電磁閥6開始工作，儲氣罐7的高壓氣體通過蘑菇狀反射 器4將粉塵噴入柱形抗爆管2內(nèi)，形成懸浮粉塵云，遇到電熱絲3被點燃，引發(fā)爆炸。爆炸 壓力通過壓力傳感器11探測并輸送到控制系統(tǒng)的單片機17，由單片機17存儲數(shù)據(jù)并按照冒 泡法求得最大爆炸壓力值，利用二進制五位數(shù)碼管18顯示爆炸過程中壓力達到的最大值，從 而判定爆炸是否發(fā)生；另外，爆炸是否發(fā)生還可根據(jù)鋼化玻璃視窗13觀察到的火焰來判斷。 如圖3所示，其中控制系統(tǒng)軟件操作步驟為
步驟一 打開電源開關，程序開始，五位數(shù)碼管18上將顯示0，此時無動作； 步驟二程序初始化
按點火延時增開關S2或點火延時減開關S3,設定點火延時時間，按動開關一次， 時間變化單位為1秒。 步驟三程序啟動
按開始開關S,，控制電熱絲的繼電器16閉合，五位數(shù)碼管18上開始顯示時間倒數(shù) 過程，此時若發(fā)現(xiàn)任何突發(fā)狀況，按開始開關St、點火延時增開關S2或點火延時減開 關S3中的任何一個，程序即被中斷，待突發(fā)狀況解決后，按開始開關Si，程序繼續(xù)工 作。
步驟四數(shù)據(jù)采集
當五位數(shù)碼管18上顯示時間為1秒時，單片機17開始接收數(shù)據(jù)并通過冒泡法分析 壓力傳感器ll輸送的數(shù)據(jù)。當五位數(shù)碼管18上顯示時間為0時，控制電磁閾的繼電器 15閉合，此時，單片機17繼續(xù)采集并分析數(shù)據(jù)2秒鐘，在此過程中，五位數(shù)碼管18上 仍顯示數(shù)據(jù)為0。 步驟五數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)賦值給山，然后比較山是否大于d，若大于則輸出最大爆炸壓力，數(shù)據(jù)處理邏 輯圖如圖4所示；
步驟六數(shù)據(jù)輸出，即五位數(shù)碼管18顯示最大爆炸壓力值，程序結(jié)束。 應用實例2:粉塵爆炸演示實驗
如圖l所示，做爆炸演示實驗時，卸下壓力傳感器ll,安裝上爆破片(可用牛皮紙、塑 料薄膜)，然后啟動中心控制系統(tǒng)9;將高壓空氣充入到儲氣罐7，利用抗震壓力表12顯示壓 力值；將稱量好的試驗粉塵放置到蘑菇狀反射器4周邊；根據(jù)需要手動按點火延時增開關S2 或點火延時減開關S3設置加熱時間，準備就緒后按開始開關Sp此時控制電熱絲的繼電器 16閉合，通過電熱絲3加熱，加熱時間到達后，控制系統(tǒng)9發(fā)出信號啟動控制電磁閥的繼電 器15,使得電磁閥6開始工作，儲氣罐7的高壓氣體通過蘑菇狀反射器4將粉塵噴入柱形抗 爆管2內(nèi)，形成懸浮粉塵云，遇到電熱絲3被點燃，引發(fā)爆炸。爆炸發(fā)生時，爆炸壓力會沖 破爆破片，連同爆炸火焰一起從壓力傳感器11與柱形抗爆管2的接口噴出。因此在金屬防護 罩1內(nèi)設置行程開關10，探測有機玻璃面板是否關上，如果未關上則控制器不能發(fā)出噴粉和 點火信號，從而避免爆炸演示出現(xiàn)意外。
權(quán)利要求1.一種粉塵可爆性檢測和演示裝置，包括金屬防護罩(1)、柱形抗爆管(2)、電熱絲(3)、蘑菇狀反射器(4)、單向閥(5)、電磁閥(6)、儲氣罐(7)、控制系統(tǒng)(9)、行程開關(10)、壓力傳感器(11)和抗震壓力表(12)，其特征在于儲氣罐(7)與電磁閥(6)一端相連，在儲氣罐(7)上裝有一個抗震壓力表(12)；電磁閥(6)與控制系統(tǒng)(9)控制電磁閥的繼電器(15)相連，電磁閥(6)的另一端與單向閥(5)的輸入端相連，單向閥(5)的輸出端與蘑菇狀反射器(4)相連；在柱形抗爆管(2)的底部安裝蘑菇狀反射器(4)，在抗爆管(2)的外部頂端安裝壓力傳感器(11)，壓力傳感器(11)與控制系統(tǒng)(9)的壓力傳感器接口(14)相連；電熱絲(3)與控制系統(tǒng)(9)控制電熱絲的繼電器(16)相連，行程開關(10)與控制系統(tǒng)(9)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉塵可爆性檢測和演示裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)(9)由壓力傳感器接口 (14)、控制電磁閥的繼電器(15)、控制電熱絲的繼電器(16)、 單片機(17)、五位數(shù)碼管(18)、開始開關S!、點火延時增開關S2和點火延時減開關 S3組成，其中控制電熱絲的繼電器(16)與單片機(17) PC5引腳相連，控制電磁閥 的繼電器(15)與單片機(17) PC4引腳相連，壓力傳感器接口 (14)與單片機(17) PCO引腳和AREF引腳相連，5位數(shù)碼管(18)與單片機PD7-PC6引腳相連。
專利摘要本實用新型涉及一種粉塵可爆性檢測和演示裝置，包括金屬防護罩、柱形抗爆管、電熱絲、蘑菇狀反射器、單向閥、電磁閥、儲氣罐、控制系統(tǒng)、行程開關、壓力傳感器和抗震壓力表，儲氣罐與電磁閥一端相連，在儲氣罐上裝有一個抗震壓力表；電磁閥與控制系統(tǒng)控制電磁閥的繼電器相連，電磁閥的另一端與單向閥的輸入端相連，單向閥的輸出端與蘑菇狀反射器相連；在柱形抗爆管的內(nèi)部底端安裝蘑菇狀反射器，在抗爆管的外部頂端安裝壓力傳感器，壓力傳感器與控制系統(tǒng)的壓力傳感器接口相連；電熱絲與控制系統(tǒng)控制電熱絲的繼電器相連，行程開關與控制系統(tǒng)相連；本實用新型能精確檢測粉塵爆炸的最大壓力值，并能直觀的演示粉塵爆炸的危險性。
文檔編號G01N33/22GK201277966SQ20082021847
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者剛 李, 王家政, 胡志峰, 陳麗娟 申請人:東北大學