专利名称：粉尘可爆性检测和演示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉尘检测和演示仪器，特别涉及一种粉尘可爆性检测和演示装置。
背景技术：
工业可燃粉尘，比如粮食粉尘，煤粉，金属(锌、铝)粉尘等，在一定的条件下会发生 爆炸。粉尘爆炸产生的压力可以达到l.OMPa，该压力几乎可以摧毁所有的工业建筑物和非抗 爆性金属设备。因此粉尘爆炸是影响工业安全生产的重要危险源之一。
可燃粉尘发生爆炸需要具备的重要条件之一是细颗粒粉尘必须分散在空气中呈飘浮云 状，静止堆积的粉尘只会发生着火而不会发生爆炸。正由于此，粉尘发生爆炸的条件相对于 气体来说要苛刻一些，也就导致粉尘发生爆炸的几率要小一些，从而使得人们对粉尘爆炸的 危险性缺乏应有的重视。尽管粉尘发生爆炸的条件比气体要困难一些，但是，由于实际生产 过程中生产、处理可燃粉尘的场所非常多，粉尘爆炸的实际隐患要远大于气体爆炸。2007年 2月7日美国佐治亚洲"皇家精糖厂"的糖粉发生了爆炸，导致11人死亡，数十人受伤。这 起事故使人们再次认识到现代工业发生粉尘爆炸的危险性。
因此，正确认识所处理的工业粉尘是否会发生粉尘爆炸对于企业加强防范具有重要的现 实意义。本实用新型正是基于这一思想发掘的，它可以检测某种工业粉尘点火后是否会发生 爆炸，以及测量爆炸后产生的压力，同时通过专门设计可以直观的演示粉尘爆炸的危险性， 用于教学和安全培训。
目前，用于研究粉尘爆炸所采用的实验设备主要有20升球形装置、标准lm3爆炸测试装 置等,还有一些粉尘爆炸实验的大型试验设备在较大的实验场所使用。这些粉尘爆炸实验装置 存在操作程序复杂、装置本身及运行成本高、爆炸显示效果不够好。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种粉尘可爆性检测和演示装置。
本实用新型包括金属防护罩、储气罐、柱形抗爆管、电热丝、蘑菇状反射器、单向阀、 电磁阀、控制系统、行程开关、压力传感器和抗震压力表，储气罐与电磁阀一端相连，在储 气罐上装有一个抗震压力表；电磁阀与控制系统控制电磁阀的继电器相连，电磁阀的另一端 与单向阀输入端相连，单向阀的输出端与蘑菇状反射器相连；在柱形抗爆管的内部底端安装 蘑菇状反射器，在柱形抗爆管的外部顶端安装压力传感器，压力传感器与控制系统的压力传
感器接口相连；电热丝与控制系统控制电热丝的继电器相连，行程开关与控制系统相连。本实用新型所述的控制系统由单片机、控制电磁阈的继电器、控制电热丝的继电器、开 始开关S,、点火延时增开关S2、点火延时减开关S3、五位数码管和压力传感器接口组成，控
制电热丝的继电器与单片机PC5引脚相连，控制电磁阀的继电器与单片机PC4引脚相连，压 力传感器接口与单片机PC0引脚和AREF引脚相连，5位数码管与单片机引脚PD7-PC6相连， 电路图如图5所示。
本实用新型的检测装置卸下压力传感器，安装上爆破片，便可实现粉尘爆炸演示。
本实用新型与现有的粉尘爆炸实验装置具有操作程序简单，装置本身及运行成本低，爆 炸显示效果好的特点，能直观的演示粉尘爆炸的危险性。
图1为本实用新型的结构示意图； 图2为本实用新型的控制系统示意图； 图3为本实用新型的程序逻辑框图； 图4为本实用新型的数据处理逻辑图； 图5为本实用新型的控制系统电路图中l金属防护罩，2柱形抗爆管，3电热丝，4蘑菇状反射器，5单向阀，6电磁阀，7 储气罐，8气源，9控制系统，IO行程开关，ll压力传感器，12抗震压力表，13钢化玻璃视 窗，14压力传感器接口， 15控制电磁阀的继电器，16控制电热丝的继电器，17单片机，18
五位数码管，S,开始开关，S2点火延时增开关，S3点火延时减开关。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明。
如图l所示，本检测演示装置由金属防护罩l、储气罐7、装有钢化玻璃视窗的柱形抗爆 管2、电热丝3、蘑菇状反射器4、单向阀5、电磁阀6、控制系统9、行程开关IO、压力传 感器11和抗震压力表12组成，其中储气罐7与电磁阀6的一端相连，在储气罐7上装有一 个抗震压力表12;电磁阀6与控制系统9控制电磁阀的继电器15相连，电磁阀6的另一端 与单向阀5的输入端相连，单向阀5的输出端与蘑菇状反射器4相连；在装有钢化玻璃视窗 的柱形抗爆管2的内部底端安装蘑菇状反射器4，在柱形抗爆管2的外部顶端安装压力传感 器ll，压力传感器11与控制系统9的压力传感器接口 14相连；电热丝3与控制系统9的控 制电热丝的继电器16相连，行程开关10与控制系统9相连。
如图2所示，控制系统由压力传感器接口 14、控制电磁阀的继电器15、控制电热丝的继电器16、单片机17、五位数码管18、开始开关Si、点火延时增开关S2和点火延时减开关S3 组成，其中控制电热丝的继电器16与单片机17的PC5引脚相连，控制电磁阀的继电器15与 单片机17的PC4引脚相连，压力传感器接口 14与单片机17的PC0引脚和AREF引脚相连，5 位数码管18与单片机17的PD7-PC6引脚相连，电路图如图5所示。且控制系统的控制电磁 阀的继电器15与电磁阀6相连，控制电热丝的继电器16与电热丝3相连。
应用实例l:粉尘可爆性检测
采用如图1所示的检测装置，首先启动中心控制系统9;将高压空气充入到储气罐7，利
用抗震压力表12显示压力值；将称量好的试验粉尘放置到蘑菇状反射器4周边；根据需要手 动按点火延时增开关S2或点火延时减开关S3设置加热时间，准备就绪后按开始开关S!，此
时控制电热丝的继电器16闭合，通过电热丝3加热，加热时间到达后，控制系统9发出信号 启动控制电磁阀的继电器15，使得电磁阀6开始工作，储气罐7的高压气体通过蘑菇状反射 器4将粉尘喷入柱形抗爆管2内，形成悬浮粉尘云，遇到电热丝3被点燃，引发爆炸。爆炸 压力通过压力传感器11探测并输送到控制系统的单片机17，由单片机17存储数据并按照冒 泡法求得最大爆炸压力值，利用二进制五位数码管18显示爆炸过程中压力达到的最大值，从 而判定爆炸是否发生；另外，爆炸是否发生还可根据钢化玻璃视窗13观察到的火焰来判断。 如图3所示，其中控制系统软件操作步骤为
步骤一 打开电源开关，程序开始，五位数码管18上将显示0，此时无动作； 步骤二程序初始化
按点火延时增开关S2或点火延时减开关S3,设定点火延时时间，按动开关一次， 时间变化单位为1秒。 步骤三程序启动
按开始开关S,，控制电热丝的继电器16闭合，五位数码管18上开始显示时间倒数 过程，此时若发现任何突发状况，按开始开关St、点火延时增开关S2或点火延时减开 关S3中的任何一个，程序即被中断，待突发状况解决后，按开始开关Si，程序继续工 作。
步骤四数据采集
当五位数码管18上显示时间为1秒时，单片机17开始接收数据并通过冒泡法分析 压力传感器ll输送的数据。当五位数码管18上显示时间为0时，控制电磁阈的继电器 15闭合，此时，单片机17继续采集并分析数据2秒钟，在此过程中，五位数码管18上 仍显示数据为0。 步骤五数据处理数据赋值给山，然后比较山是否大于d，若大于则输出最大爆炸压力，数据处理逻 辑图如图4所示；
步骤六数据输出，即五位数码管18显示最大爆炸压力值，程序结束。 应用实例2:粉尘爆炸演示实验
如图l所示，做爆炸演示实验时，卸下压力传感器ll,安装上爆破片(可用牛皮纸、塑 料薄膜)，然后启动中心控制系统9;将高压空气充入到储气罐7，利用抗震压力表12显示压 力值；将称量好的试验粉尘放置到蘑菇状反射器4周边；根据需要手动按点火延时增开关S2 或点火延时减开关S3设置加热时间，准备就绪后按开始开关Sp此时控制电热丝的继电器 16闭合，通过电热丝3加热，加热时间到达后，控制系统9发出信号启动控制电磁阀的继电 器15,使得电磁阀6开始工作，储气罐7的高压气体通过蘑菇状反射器4将粉尘喷入柱形抗 爆管2内，形成悬浮粉尘云，遇到电热丝3被点燃，引发爆炸。爆炸发生时，爆炸压力会冲 破爆破片，连同爆炸火焰一起从压力传感器11与柱形抗爆管2的接口喷出。因此在金属防护 罩1内设置行程开关10，探测有机玻璃面板是否关上，如果未关上则控制器不能发出喷粉和 点火信号，从而避免爆炸演示出现意外。
权利要求1.一种粉尘可爆性检测和演示装置，包括金属防护罩(1)、柱形抗爆管(2)、电热丝(3)、蘑菇状反射器(4)、单向阀(5)、电磁阀(6)、储气罐(7)、控制系统(9)、行程开关(10)、压力传感器(11)和抗震压力表(12)，其特征在于储气罐(7)与电磁阀(6)一端相连，在储气罐(7)上装有一个抗震压力表(12)；电磁阀(6)与控制系统(9)控制电磁阀的继电器(15)相连，电磁阀(6)的另一端与单向阀(5)的输入端相连，单向阀(5)的输出端与蘑菇状反射器(4)相连；在柱形抗爆管(2)的底部安装蘑菇状反射器(4)，在抗爆管(2)的外部顶端安装压力传感器(11)，压力传感器(11)与控制系统(9)的压力传感器接口(14)相连；电热丝(3)与控制系统(9)控制电热丝的继电器(16)相连，行程开关(10)与控制系统(9)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种粉尘可爆性检测和演示装置，其特征在于所述的控制系统(9)由压力传感器接口 (14)、控制电磁阀的继电器(15)、控制电热丝的继电器(16)、 单片机(17)、五位数码管(18)、开始开关S!、点火延时增开关S2和点火延时减开关 S3组成，其中控制电热丝的继电器(16)与单片机(17) PC5引脚相连，控制电磁阀 的继电器(15)与单片机(17) PC4引脚相连，压力传感器接口 (14)与单片机(17) PCO引脚和AREF引脚相连，5位数码管(18)与单片机PD7-PC6引脚相连。
专利摘要本实用新型涉及一种粉尘可爆性检测和演示装置，包括金属防护罩、柱形抗爆管、电热丝、蘑菇状反射器、单向阀、电磁阀、储气罐、控制系统、行程开关、压力传感器和抗震压力表，储气罐与电磁阀一端相连，在储气罐上装有一个抗震压力表；电磁阀与控制系统控制电磁阀的继电器相连，电磁阀的另一端与单向阀的输入端相连，单向阀的输出端与蘑菇状反射器相连；在柱形抗爆管的内部底端安装蘑菇状反射器，在抗爆管的外部顶端安装压力传感器，压力传感器与控制系统的压力传感器接口相连；电热丝与控制系统控制电热丝的继电器相连，行程开关与控制系统相连；本实用新型能精确检测粉尘爆炸的最大压力值，并能直观的演示粉尘爆炸的危险性。
文档编号G01N33/22GK201277966SQ20082021847
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者刚 李, 王家政, 胡志峰, 陈丽娟 申请人:东北大学