一种远程操控的粉尘爆炸模拟器的制作方法

本发明涉及实验教具制造技术领域，具体涉及一种远程操控的粉尘爆炸模拟器。

背景技术：

粉尘爆炸，指可燃性粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源(明火或高温)，火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械能以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。

粉尘爆炸多在伴有铝粉、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。

粉尘爆炸的危害极大，教训也惨痛。为了使公众意识到这种危害，尤其是对于粉尘较大的机械加工、木料、煤炭等行业，普及粉尘爆炸知识刻不容缓。而使受培训人员直观又印象深刻地记住粉尘爆炸的危害，莫过于现场进行粉尘爆炸的演示。

目前粉尘爆炸实验装置是用金属罐和小塑料瓶简单制成，这种粉尘爆炸实验装置包括罐口处设有盖体的罐体，在该罐体内装有一个粉尘容器，这个容器通过橡皮管与打气筒连通。实验时，先将点燃的蜡烛放入罐体内，再将盖体盖在罐体上，然后通过打气筒向容器内打气引爆容器内的粉尘。而该粉尘爆炸实验装置在实验中存在以下缺陷：使用打气筒打气时，蜡烛上燃烧的火苗容易熄灭，往往需要反复多次操作才能将粉尘引爆，成功率低；操作人员使用打气筒打气时，距离实验装置较近，具有一定的危险性；且实验装置若发生故障需要拆卸分析调试，粉尘仍然飞扬、蜡烛疑似熄灭但不能保证完全熄灭或没有火星，仍存在爆炸的可能性，时刻威胁操作人员的人身安全。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种远程操控的粉尘爆炸模拟器，点火不受打气装置影响，成功率高，具有远程打气和远程控制功能，安全性高，易于拆卸装配，利于安全快速排出故障，具有良好的演示效果。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种远程操控的粉尘爆炸模拟器，包括：击发机构、粉尘、针刺火帽、远程打气装置、腔体以及远程控制所述击发机构的控制装置；所述粉尘和所述针刺火帽位于所述腔体内，所述远程打气装置向所述腔体内供气；所述击发机构包括击针和上盖，所述击针位于所述上盖内、并用于撞击所述针刺火帽，所述击发机构与所述腔体密封构成爆炸室。

优选地，所述上盖一侧具有竖直方向通孔，另一侧具有第一水平方向通孔，且所述竖直方向通孔和所述第一水平方向通孔相互贯通。

优选地，所述上盖还具有与所述竖直方向通孔贯通的第二水平方向通孔，该第二水平方向通孔位于待击发的所述击针的上方，且与腔体一侧的缺口贯通，所述竖直方向通孔、所述第二水平方向通孔和所述缺口构成排气孔；如此设置，万一出现故障时，通过打气装置不断打气，有利于将粉尘从上述排气孔排出，确保排除故障时没有安全风险。

优选地，所述击发机构包括弹簧、电拔销、第一压螺和第二压螺；所述击针、弹簧和第一压螺放置在所述上盖的所述竖直方向通孔内；所述电拔销和所述第二压螺放置在所述上盖的所述第一水平方向通孔内；所述控制装置控制所述电拔销对所述击针的锁定。

优选地，所述击发机构先安装完成后再放置到腔体上，所述击发机构安装时，依次将所述第一压螺、所述弹簧、所述击针放置在所述上盖的所述竖直方向通孔相应位置；用一工装通过所述竖直方向通孔推动所述击针运动至所述击针的锁定位置，与此同时安装所述电拔销锁定所述击针，然后撤去所述工装。如此设置，安全性高，即使击针没被电拔销锁定，击针在弹簧作用下弹出，也不会出现安全风险，可重新进行装配。

优选地，还包括隔板，其固定放置在所述腔体底部并向上倾斜，所述隔板与所述腔体围成的向上开口空间内放置所述粉尘；如此设置，一方面是便于粉尘向上飞扬，特别是在针刺火帽附近空间短暂形成具有一定浓度的粉尘空间，有利于粉尘爆炸；另一方面，当万一出现故障时，有利于将腔体中的粉尘排出。

优选地，所述腔体上放置所述粉尘的部位具有一通孔与远程打气装置连通，所述远程打气装置与所述腔体连接部位密封；如此设置，使得打气装置提供的吹扬粉尘的能量不泄露，有利于粉尘迅速布满腔体和击发机构构成的空间。

优选地，所述针刺火帽置于所述腔体的底部，且所述针刺火帽位于所述击针的底部，所述针刺火帽的中轴线与所述击针的中轴线重合；如此设置，便于提高击针击发针刺火帽的能量。

优选地，所述粉尘为塑料粉末、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘中的任意一种或其混合物。

优选地，所述腔体为透明材料制成；如此设置，便于观看人员查看整个粉尘爆炸的过程，加深印象。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案，通过多方面结构的重新设计，并非各自单独发挥作用，而是相互循环作用、相互交织影响，与现有技术相比，其有益效果主要有：

1、具有远程打气和远程击发控制功能，人员和装置安全性高，利于推广应用；

2、相对于传统的蜡烛或电热点火，本发明采用特别设计的击针击发针刺火帽的点火方式，火源既不受打气装置的影响，不存在被吹灭的可能性，演示一次成功率高，又因瞬间促发瞬间熄灭，即使发生故障，也因缺少明火条件而不会再爆炸，利于故障排除；从点火和打气顺序上看，点火在打气之后完成，真实模拟还原了粉尘爆炸的实际情况；

3、装置结构简单紧凑，易于装配，一次演示完后，可快速组装快速点火，具备短时间内多次连续演示的功能，令模拟演示对象印象深刻；

4、在上盖和腔体上设置排气孔，一旦出现故障，还可以远程控制，通过打气装置不断打气，将粉尘从该排气孔排除，进行故障排除处理，再次消除了爆炸条件，排除了飞扬粉尘对故障排除的视觉干扰，避免了人员吸入的人身伤害，具有良好的演示效果。

附图说明

图1是本发明实施例的原始状态图；

图2是本发明实施例作用时的状态图；

图3是本发明实施例的击发机构结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1所示，远程操控的粉尘爆炸模拟器包括：击发机构1、粉尘2、针刺火帽4、远程打气装置5、腔体6以及远程控制击发机构的控制装置；粉尘2和针刺火帽4位于腔体6内，远程打气装置5向腔体6内供气使得粉尘2飞扬充满整个空间；击发机构包括击针1-1和上盖1-4，击针1-1位于上盖1-4内、并用于撞击针刺火帽4点火引爆粉尘，击发机构1与腔体6密封构成爆炸室。本发明具有远程打气和远程击发控制功能，人员和装置安全性高，利于推广应用；相对于传统的蜡烛或电热点火，本发明采用特别设计的击针击发针刺火帽的点火方式，火源既不受打气装置的影响，不存在被吹灭的可能性，演示一次成功率高，又因瞬间促发瞬间熄灭，即使发生故障，也因缺少明火条件而不会再爆炸，利于故障排除；从点火和打气顺序上看，点火在打气之后完成，真实模拟还原了粉尘爆炸的实际情况。

如图3所示，上盖1-4为一阶梯状结构，一体化制成，一侧具有竖直方向通孔，另一侧具有第一水平方向通孔，且竖直方向通孔和第一水平方向通孔相互贯通。击发机构1包括弹簧1-2、电拔销1-3、两个压螺1-5。击针1-1、弹簧1-2和一个压螺1-5放置在上盖1-4的竖直方向通孔内，击针1-1上端放置弹簧1-2，该弹簧1-2处于压缩状态，压缩量35％，如此设置，为击针1-1运动提供动能，提高击针1-1戳击针刺火帽4发火的可靠性。电拔销1-3和另一个压螺1-5放置在上盖1-4的第一水平方向通孔内。击针1-1上具有环形凹槽，击针1-1环形凹槽一侧匹配安装电拔销1-3，电拔销1-3另一端用压螺1-5固定，压螺1-5的中心具有阶梯状通孔，电拔销1-3的引出线从压螺1-5的阶梯状通孔引出，电拔销1-3的引出线另一端与所述控制装置连接，所述控制装置控制电拔销1-3对击针1-1的锁定。所述电拔销1-3的类型不限，优选为火药拔销器；所述控制装置的类型并不限于前述的电连接，还可以是远程无线遥控。

上盖1-4还具有与竖直方向通孔贯通的第二水平方向通孔，该第二水平方向通孔位于待击发的击针1-1的上方，进一步地可以位于击针1-1环形凹槽上方，且与腔体6一侧的缺口贯通，竖直方向通孔、第二水平方向通孔和缺口构成排气孔；如图2所示，该排气孔在击针被击发后处于贯通状态；如此设置，万一出现故障时，通过远程打气装置5不断打气，有利于将粉尘2从上述排气孔排出，再次消除了爆炸条件，排除了飞扬粉尘对故障排除的视觉干扰，避免了人员吸入的人身伤害，确保排除故障时没有安全风险，具有良好的演示效果。

如图1-2所示，还包括隔板3，其固定放置在腔体6底部并向上倾斜，与水平方向呈20-45°，优选为30°，隔板3与腔体6围成的向上开口空间内放置粉尘2；如此设置，一方面是便于粉尘2向针刺火帽4上空飞扬，特别是在针刺火帽4附近空间短暂形成具有一定浓度的粉尘2空间，有利于粉尘2爆炸；另一方面，当万一出现故障时，有利于将腔体6中的粉尘2排出。

腔体6上放置粉尘2的部位具有一通孔与远程打气装置5连通，远程打气装置5与腔体6连接部位密封；如此设置，使得打气装置5提供的吹扬粉尘2的能量不泄露，有利于粉尘2迅速布满腔体6和击发机构1构成的空间。远程打气装置5的具体实施方式不做限制，第一种方式是供气单元通过一定安全距离长度的打气管远程连接腔体6，使得演示人员和受众亲身体验、直观感受接近爆炸极限的紧张情绪；第二种方式是无连接的远程控制模式，例如供气单元本身即设于腔体6，通过无线远程控制该供气单元的气体释放，使得操作人员更安全。

针刺火帽4置于腔体6的底部，且针刺火帽4位于击针1-1的底部，针刺火帽4的中轴线与击针1-1的中轴线重合；所述上盖1-4放置击针1-1的竖直方向通孔底端距离针刺火帽4的距离为5-10mm，优选为5mm，且锁定状态下击针1-1底端距离针刺火帽4端面20-30mm，优选为20mm。如此设置，一方面起到导向作用，另一方面提高击针1-1的势能，击针1-1运动时，配合置于击针1-1上的弹簧动能，提高针刺火帽4的发火率。

粉尘2为塑料粉末、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘中的任意一种或其混合物。所述粉尘2的质量与击发机构1和腔体6构成的容积比应在爆炸极限的上下限范围内，优选为80g/m³。如此设置，是因为粉尘爆炸需要具有一定的浓度，此外，上述材料的选取方便，有利于提高粉尘爆炸的可靠性和本发明的适用性经济性，有利于广泛地推广应用。

腔体6为透明材料制成；如此设置，便于观看人员查看整个粉尘2爆炸的过程，加深印象。

击发机构1先安装完成后再放置到腔体6上，击发机构1安装时，依次将压螺1-5、弹簧1-2、击针1-1放置在上盖1-4的竖直方向通孔相应位置；用一工装通过的竖直方向通孔推动击针1-1运动至击针1-1的锁定位置，与此同时安装电拔销1-3锁定击针1-1，然后撤去工装。如此设置，安全性高，即使击针1-1没被电拔销1-3锁定，击针1-1在弹簧1-2作用下弹出，也不会出现安全风险，可重新进行装配。本装置结构简单紧凑，易于装配，一次演示完后，可快速组装快速点火，具备短时间内多次连续演示的功能，令模拟演示对象印象深刻。

本发明安装完成后的原始状态如图1所示，当需要演示验证时，先通过远程打气装置5给粉尘2提供气源，粉尘2扬起，布满由腔体6和击发机构1构成的整个空间，在粉尘2布满整个空间的同时，通过控制装置远程给火药拔销器1-3供电，火药拔销器1-3拔回，解除对击针1-1的约束，击针1-1在弹簧1-2推力和重力作用下运动，戳击针刺火帽4发火，引爆粉尘2。本发明作用时刻的状态图如图2所示。

一旦本发明出现故障，如图2所示，在排除故障之前，通过远程打气装置5不断向由腔体6和击发机构1构成的空间内吹气，使得该空间内的粉尘2顺着上盖1-4上的竖直方向通孔、水平方向通孔以及腔体6上的缺口构成的排气孔排出，然后再分解产品进行故障分析。这样故障排除时，不存在安全风险。

本领域的技术人员容易理解，上述实施例中各技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。