适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备及方法与流程

本发明属于密闭容器的排气除尘技术领域，具体涉及一种适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备及方法。

背景技术：

近年来，随着我国经济的不断发展，生产化水平的不断提高，粉尘爆炸事故的发生率也在持续上涨，严重影响了高效安全生产以及一些行业的健康发展，与此同时，粉尘爆炸所给人们代来危害不容小觑。然而事故调查缺乏物证分析以及技术规范，实验过程中也伴随着巨大的危险。据调查，粉尘爆炸的过程中伴随着有害气体的释放，需要对有害气体进行吸收和处理，爆炸密闭容器内部结构复杂，而爆炸密闭容器实验结束后，通常会对实验后的密闭容器进行清理，密闭容器清理需要进行有害气体的防漏措施，当前的除尘设备以及方法均很难对密闭容器内部粉尘、气体进行清理以及吸收，有害气体释放在环境中，对人和环境都是一种危害。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其设计新颖合理，利用密封盖密封密闭容器，采用蛇形机械臂对结构复杂的爆炸密闭容器内部进行清理，利用处理机构与密封盖连通实现内部粉尘过滤，气体净化，避免有害气体直接排放在环境中，减少对人和环境的危害，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其特征在于：包括控制台、与密闭容器配合的密封盖和与密封盖连通用于排气除尘的处理机构，所述密封盖包括阶梯型盖帽、用于封闭或敞开所述阶梯型盖帽的一号自动开合门和安装在所述阶梯型盖帽内底面上的蛇形机械臂，蛇形机械臂为中空结构，蛇形机械臂内设置有与蛇形机械臂等长的软管，所述阶梯型盖帽包括由上至下依次连接的第一阶梯盖板、第二阶梯盖板和第三阶梯盖板，第一阶梯盖板的中心位置处开设有进气孔，第一阶梯盖板上安装有进气阀，蛇形机械臂的蛇形机械臂连接端安装在第一阶梯盖板的内表面上且与进气孔连通，蛇形机械臂的蛇形机械臂执行端安装有与软管连通的动力圆环，动力圆环远离蛇形机械臂执行端的端面上由内至外依次设置有毛刷、粉尘浓度传感器、第一气体浓度传感器、led灯和摄像头；

所述处理机构包括移动小车以及设置在移动小车上的集尘箱和吸收槽，吸收槽的顶端安装有与集尘箱顶部卡扣连接的吸尘器盖，集尘箱内由下至上依次设置有滤网和风机，吸尘器盖与集尘箱连接位置处设置有通气管道，通气管道上设置有伸入至吸收槽内的导管，吸尘器盖内靠近通气管道的位置处设置有储气盒，储气盒的顶端设置有软塞，储气盒的底端设置有连通或阻隔通气管道的二号自动开合门，二号自动开合门旁侧安装有用于检测通气管道内气体浓度的第二气体浓度传感器，吸收槽的侧壁上开设有排气口，集尘箱的下部外侧设置有导尘管道，集尘箱与导尘管道的连接位置处设置有三号自动开合门，集尘箱的底部设置有压力传感器。

上述的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其特征在于：所述第一阶梯盖板上还安装有六自由度机械臂连接板，第一阶梯盖板通过六自由度机械臂连接板与六自由度机械臂连接。

上述的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其特征在于：所述集尘箱的底部开设有通孔，抽气管的一端通过所述通孔与集尘箱的底部连接，抽气管的另一端通过所述进气孔与所述阶梯型盖帽的顶部连接。

上述的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其特征在于：所述控制台包括操作台和安装在所述操作台内的控制主机，所述第一气体浓度传感器、第二气体浓度传感器、粉尘浓度传感器、压力传感器和摄像头均与所述控制主机的输入端连接，所述进气阀、六自由度机械臂、蛇形机械臂、一号自动开合门、二号自动开合门、三号自动开合门、动力圆环和风机均与所述控制主机的输出端连接；所述控制主机上设置有显示器，显示器与所述控制主机的输出端连接。

上述的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其特征在于：所述led灯的数量为多个，所述摄像头的数量为多个。

上述的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，其特征在于：所述吸收槽为湿式粉尘吸收槽。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、安装密封盖：在第一阶梯盖板上安装有六自由度机械臂连接板，第一阶梯盖板通过六自由度机械臂连接板与六自由度机械臂连接，待气体粉尘爆炸在密闭容器中实验结束后，打开密闭容器的容器盖，控制台控制六自由度机械臂抓起密封盖移动至密闭容器，并将密封盖安装在密闭容器上，密封密闭容器；

在集尘箱的底部开设有通孔，抽气管的一端通过所述通孔与集尘箱的底部连接，抽气管的另一端通过所述进气孔与所述阶梯型盖帽的顶部连接，蛇形机械臂盘卷在密封盖内；

步骤二、启动设备：控制台控制一号自动开合门和进气阀打开，同时控制蛇形机械臂和风机工作，此时，蛇形机械臂的蛇形机械臂执行端安装的动力圆环、摄像头和led灯开启，动力圆环转动带动毛刷转动；

步骤三、蛇形机械臂吸气除尘：蛇形机械臂的蛇形机械臂执行端沿密闭容器壁从上之下盘旋移动，软管随蛇形机械臂的盘旋移动而同步盘旋移动，转动的毛刷对密闭容器壁进行清理，利用led灯照亮密闭容器，利用摄像头采集密闭容器内图像视频数据，并通过显示器显示图像画面，第一气体浓度传感器采集密闭容器内气体浓度值，粉尘浓度传感器采集密闭容器粉尘浓度值，风机通过抽气管和软管及时将密闭容器内气体粉尘抽出至集尘箱内；

步骤四、气体采样及存储：被抽出的气体粉尘经过滤网一级过滤进入通气管道，利用第二气体浓度传感器实时采集通气管道内气体的浓度值，当第二气体浓度传感器采集的通气管道内气体的浓度值达到气体溶度预设值时，控制台控制二号自动开合门打开，储气盒对达到气体溶度预设值的气体进行采样及存储，当储气盒内气体存储满后，控制台控制二号自动开合门关闭；

步骤五、气体净化及排气：通气管道内气体经过导管进入吸收槽进行气体净化，经吸收槽净化的气体上升后从排气口排出；

步骤六、停止吸尘：当第一气体浓度传感器采集密闭容器内气体浓度值低于气体浓度阈值且粉尘浓度传感器采集密闭容器粉尘浓度值低于粉尘浓度阈值时，控制台控制蛇形机械臂和风机停止工作，蛇形机械臂收回至密封盖内，一号自动开合门和进气阀关闭；

步骤七、粉尘颗粒的排出：利用压力传感器实时采集集尘箱内粉尘颗粒质量，控制台控制三号自动开合门打开，被滤网阻挡在集尘箱内的粉尘颗粒通过导尘管道从集尘箱排出。

上述的方法，其特征在于：步骤四中储气盒内存储的采样气体通过针管抽出，所述针管穿过软塞抽出储气盒内存储的采样气体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的设备，通过设置阶梯型盖帽，阶梯型盖帽可根据密闭容器口大小来进行调整选择尺寸与密闭容器配合，同时设置蛇形机械臂与阶梯型盖帽连接，当爆炸密闭容器需要进行排气除尘时，一号自动开合门打开，蛇形机械臂展开，沿密闭容器壁从上之下盘旋移动，实现对密闭容器的清理，蛇形机械臂内设置软管，软管质地柔软可弯曲，软管可随蛇形机械臂的盘旋移动而同步盘旋移动，使用效果好。

2、本发明采用的设备，通过在蛇形机械臂执行端安装led灯为摄像头补光，确保摄像头拍摄的画面清晰可见，实现密闭容器全面准确的清理，同时利用第一气体浓度传感器和粉尘浓度传感器实时对密闭容器内气体或粉尘进行实时检测，作为判断密闭容器清理是否完成的依据，可靠稳定，使用效果好。

3、本发明采用的设备，利用集尘箱对蛇形机械臂输出的气体进行直接接收，通过滤网对粉尘进行粗过滤，在利用吸收槽对气体粉尘进行二级精细过滤，使过滤的气体从排气口排出，排气口和进气阀共同维持设备的压强稳定。

4、本发明采用的方法，步骤简单，通过安装密封盖将实验结束后的密闭容器进行封闭，启动设备使动力圆环、摄像头和led灯开启，动力圆环转动带动毛刷转动持续清理密闭容器壁，蛇形机械臂吸气除尘后传输气体和粉尘至集尘箱内，利用气体采样及存储为后续的数据分析进行有效的数据采集，通过气体净化及排气将达到标准的气体排放至空气中，减少对人和环境的危害，当第一气体浓度传感器采集密闭容器内气体浓度值低于气体浓度阈值且粉尘浓度传感器采集密闭容器粉尘浓度值低于粉尘浓度阈值时，控制台控制蛇形机械臂和风机停止工作，蛇形机械臂收回至密封盖内，一号自动开合门和进气阀关闭，使用效果好，在吸尘结束后，控制台控制三号自动开合门打开，被滤网阻挡在集尘箱内的粉尘颗粒通过导尘管道从集尘箱排出，便于后续对粉尘的分析处理，便于推广使用。

综上所述，本发明设计新颖合理，利用密封盖密封密闭容器，采用蛇形机械臂对结构复杂的爆炸密闭容器内部进行清理，利用处理机构与密封盖连通实现内部粉尘过滤，气体净化，避免有害气体直接排放在环境中，减少对人和环境的危害，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明采用的设备的结构连接示意图。

图2为本发明密封盖的俯视图。

图3为本发明蛇形机械臂的初始状态图。

图4为本发明蛇形机械臂的使用状态图。

图5为本发明蛇形机械臂执行端的结构示意图。

图6为本发明采用的设备的电路原理框图。

图7为本发明采用的方法的流程框图。

附图标记说明:

1—控制台；2—六自由度机械臂；

3-1—第一气体浓度传感器；3-2—第二气体浓度传感器；

4—进气阀；5—密封盖；5-1—第一阶梯盖板；

5-2—第二阶梯盖板；5-3—第三阶梯盖板；5-4—进气孔；

5-5—六自由度机械臂连接板；6—蛇形机械臂；

6-1—蛇形机械臂连接端；6-2—蛇形机械臂执行端；

7—一号自动开合门；8—软管；9—毛刷；

10—led灯；11—摄像头；12—粉尘浓度传感器；

13—动力圆环；14—抽气管；15—风机；

16—滤网；17—集尘箱；18—吸尘器盖；

19—软塞；20—储气盒；21—二号自动开合门；

22—通气管道；23—排气口；24—移动小车；

25—导管；26—吸收槽；27—三号自动开合门；

28—导尘管道；29—压力传感器；30—显示器。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明所述的适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘设备，包括控制台1、与密闭容器配合的密封盖5和与密封盖5连通用于排气除尘的处理机构，所述密封盖5包括阶梯型盖帽、用于封闭或敞开所述阶梯型盖帽的一号自动开合门7和安装在所述阶梯型盖帽内底面上的蛇形机械臂6，蛇形机械臂6为中空结构，蛇形机械臂6内设置有与蛇形机械臂6等长的软管8，所述阶梯型盖帽包括由上至下依次连接的第一阶梯盖板5-1、第二阶梯盖板5-2和第三阶梯盖板5-3，第一阶梯盖板5-1的中心位置处开设有进气孔5-4，第一阶梯盖板5-1上安装有进气阀4，蛇形机械臂6的蛇形机械臂连接端6-1安装在第一阶梯盖板5-1的内表面上且与进气孔5-4连通，蛇形机械臂6的蛇形机械臂执行端6-2安装有与软管8连通的动力圆环13，动力圆环13远离蛇形机械臂执行端6-2的端面上由内至外依次设置有毛刷9、粉尘浓度传感器12、第一气体浓度传感器3-1、led灯10和摄像头11；

所述处理机构包括移动小车24以及设置在移动小车24上的集尘箱17和吸收槽26，吸收槽26的顶端安装有与集尘箱17顶部卡扣连接的吸尘器盖18，集尘箱17内由下至上依次设置有滤网16和风机15，吸尘器盖18与集尘箱17连接位置处设置有通气管道22，通气管道22上设置有伸入至吸收槽26内的导管25，吸尘器盖18内靠近通气管道22的位置处设置有储气盒20，储气盒20的顶端设置有软塞19，储气盒20的底端设置有连通或阻隔通气管道22的二号自动开合门21，二号自动开合门21旁侧安装有用于检测通气管道22内气体浓度的第二气体浓度传感器3-2，吸收槽26的侧壁上开设有排气口23，集尘箱17的下部外侧设置有导尘管道28，集尘箱17与导尘管道28的连接位置处设置有三号自动开合门27，集尘箱17的底部设置有压力传感器29。

需要说明的是，通过设置阶梯型盖帽，阶梯型盖帽可根据密闭容器口大小来进行调整选择尺寸与密闭容器配合，同时设置蛇形机械臂6与阶梯型盖帽连接，当爆炸密闭容器需要进行排气除尘时，一号自动开合门7打开，蛇形机械臂6展开，沿密闭容器壁从上之下盘旋移动，实现对密闭容器的清理，蛇形机械臂6内设置软管8，软管8质地柔软可弯曲，软管8可随蛇形机械臂6的盘旋移动而同步盘旋移动；通过在蛇形机械臂执行端6-2安装led灯10为摄像头11补光，确保摄像头11拍摄的画面清晰可见，实现密闭容器全面准确的清理，同时利用第一气体浓度传感器3-1和粉尘浓度传感器12实时对密闭容器内气体或粉尘进行实时检测，作为判断密闭容器清理是否完成的依据，可靠稳定；利用集尘箱17对蛇形机械臂6输出的气体进行直接接收，通过滤网16对粉尘进行粗过滤，在利用吸收槽26对气体粉尘进行二级精细过滤，使过滤的气体从排气口23排出，排气口23和进气阀4共同维持设备的压强稳定。

实时使用时，所述处理机构设置移动小车24的目的是便于集尘箱17和吸收槽26的移动，在进行排气除尘时将所述处理机构移动至密闭容器旁侧，便于实验的进行，吸尘器盖18与集尘箱17连接位置处设置有通气管道22的目的是对实验输出的气体进行聚集，在通气管道22中设置储气盒20进行气体采样，储气盒20的顶端设置有软塞19的目的一是便于密封储气盒20，二是便于后期气体采集，实际使用时，利用针管穿刺软塞19对采样气体进行取出，减少气体泄漏的可能，且可重复多次进行穿刺采集；实际设置中，将导管25插入至吸收槽26下部，实现气体或微小粉尘的精细过滤，本实施例中，所述吸收槽26为湿式粉尘吸收槽，排出的气体上升，从排气口23排出，使用效果良好。

本实施例中，所述第一阶梯盖板5-1上还安装有六自由度机械臂连接板5-5，第一阶梯盖板5-1通过六自由度机械臂连接板5-5与六自由度机械臂2连接。

需要说明的是，第一阶梯盖板5-1通过六自由度机械臂连接板5-5与六自由度机械臂2连接，六自由度机械臂2可实现空间上下、左右、前后分别移动，同时实现上下、左右、前后分别旋转，保证密封盖5安装在密闭容器上。

本实施例中，所述集尘箱17的底部开设有通孔，抽气管14的一端通过所述通孔与集尘箱17的底部连接，抽气管14的另一端通过所述进气孔5-4与所述阶梯型盖帽的顶部连接。

需要说明的是，由于粉尘颗粒存在自重，方便下沉，通孔开设在所述集尘箱17的底部，在不阻碍气体进入集尘箱17的前提下，减少粉尘颗粒大量的散布在集尘箱17内。

如图6所示，本实施例中，所述控制台1包括操作台和安装在所述操作台内的控制主机，所述第一气体浓度传感器3-1、第二气体浓度传感器3-2、粉尘浓度传感器12、压力传感器29和摄像头11均与所述控制主机的输入端连接，所述进气阀4、六自由度机械臂2、蛇形机械臂6、一号自动开合门7、二号自动开合门21、三号自动开合门27、动力圆环13和风机15均与所述控制主机的输出端连接；所述控制主机上设置有显示器30，显示器30与所述控制主机的输出端连接。

本实施例中，所述led灯10的数量为多个，所述摄像头11的数量为多个。

本实施例中，所述吸收槽26为湿式粉尘吸收槽。

如图7所示的一种适用于气体粉尘爆炸密闭容器的排气除尘方法，包括以下步骤：

步骤一、安装密封盖：在第一阶梯盖板5-1上安装有六自由度机械臂连接板5-5，第一阶梯盖板5-1通过六自由度机械臂连接板5-5与六自由度机械臂2连接，待气体粉尘爆炸在密闭容器中实验结束后，打开密闭容器的容器盖，控制台1控制六自由度机械臂2抓起密封盖5移动至密闭容器，并将密封盖5安装在密闭容器上，密封密闭容器；

在集尘箱17的底部开设有通孔，抽气管14的一端通过所述通孔与集尘箱17的底部连接，抽气管14的另一端通过所述进气孔5-4与所述阶梯型盖帽的顶部连接，蛇形机械臂6盘卷在密封盖5内；

步骤二、启动设备：控制台1控制一号自动开合门7和进气阀4打开，同时控制蛇形机械臂6和风机15工作，此时，蛇形机械臂6的蛇形机械臂执行端6-2安装的动力圆环13、摄像头11和led灯10开启，动力圆环13转动带动毛刷9转动；

步骤三、蛇形机械臂吸气除尘：蛇形机械臂6的蛇形机械臂执行端6-2沿密闭容器壁从上之下盘旋移动，软管8对蛇形机械臂6的盘旋移动而同步盘旋移动，转动的毛刷9对密闭容器壁进行清理，利用led灯10照亮密闭容器，利用摄像头11采集密闭容器内图像视频数据，并通过显示器30显示图像画面，第一气体浓度传感器3-1采集密闭容器内气体浓度值，粉尘浓度传感器12采集密闭容器粉尘浓度值，风机15通过抽气管14和软管8及时将密闭容器内气体粉尘抽出至集尘箱17内；

步骤四、气体采样及存储：被抽出的气体粉尘经过滤网16一级过滤进入通气管道22，利用第二气体浓度传感器3-2实时采集通气管道22内气体的浓度值，当第二气体浓度传感器3-2采集的通气管道22内气体的浓度值达到气体溶度预设值时，控制台1控制二号自动开合门21打开，储气盒20对达到气体溶度预设值的气体进行采样及存储，当储气盒20内气体存储满后，控制台1控制二号自动开合门21关闭；

本实施例中，步骤四中储气盒20内存储的采样气体通过针管抽出，所述针管穿过软塞19抽出储气盒20内存储的采样气体。

步骤五、气体净化及排气：通气管道22内气体经过导管25进入吸收槽26进行气体净化，经吸收槽26净化的气体上升后从排气口23排出；

步骤六、停止吸尘：当第一气体浓度传感器3-1采集密闭容器内气体浓度值低于气体浓度阈值且粉尘浓度传感器12采集密闭容器粉尘浓度值低于粉尘浓度阈值时，控制台1控制蛇形机械臂6和风机15停止工作，蛇形机械臂6收回至密封盖5内，一号自动开合门7和进气阀4关闭；

步骤七、粉尘颗粒的排出：利用压力传感器29实时采集集尘箱17内粉尘颗粒质量，控制台控制三号自动开合门27打开，被滤网16阻挡在集尘箱17内的粉尘颗粒通过导尘管道28从集尘箱17排出。

本发明通过安装密封盖将实验结束后的密闭容器进行封闭，启动设备使动力圆环、摄像头和led灯开启，动力圆环转动带动毛刷转动持续清理密闭容器壁，蛇形机械臂吸气除尘后传输气体和粉尘至集尘箱内，利用气体采样及存储为后续的数据分析进行有效的数据采集，通过气体净化及排气将达到标准的气体排放至空气中，减少对人和环境的危害，当第一气体浓度传感器采集密闭容器内气体浓度值低于气体浓度阈值且粉尘浓度传感器采集密闭容器粉尘浓度值低于粉尘浓度阈值时，控制台控制蛇形机械臂和风机停止工作，蛇形机械臂收回至密封盖内，一号自动开合门和进气阀关闭，使用效果好，在吸尘结束后，控制台控制三号自动开合门打开，被滤网阻挡在集尘箱内的粉尘颗粒通过导尘管道从集尘箱排出，便于后续对粉尘的分析处理，避免有害气体直接排放在环境中，减少对人和环境的危害。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。