一种可视化方形管火炸药粉尘水雾抑爆实验装置

技术领域

本发明涉及爆炸实验装置的技术领域，特别涉及一种可视化方形管火炸药粉尘水雾抑爆实验装置。

背景技术

火炸药在混同、带式烘干、包装等过程中会形成大量的悬浮粉尘，这些悬浮粉尘在外界能量刺激下表现会比火炸药本身更敏感，是造成火炸药爆炸的一个重要原因。抑爆技术可以有效的将这类事故扼制在初期阶段，也可以有效地降低爆炸冲击波强度。现有的抑爆技术有水介质抑爆、惰性气体抑爆及惰性粉尘抑爆，然而惰性气体及惰性粉尘从原理上不适用于火炸药的抑爆，火炸药抑爆首选介质应为水介质。传统的消火栓给水、自动雨淋、自动翻水斗以及水幕系统等四种以水为介质的防火防爆技术方法主要通过喷水(即大直径水滴)进行灭火而非抑爆，灭火过程中水吸热效能低，不能有效地抑制火炸药燃爆事故，而水雾抑爆具有冷却效率高、吸能效果好、喷洒范围广且环境友好等突出优点，非常适用于火炸药悬浮粉尘的抑爆。

但实际上火炸药悬浮粉尘水雾抑爆研究工作开展的仍然较少，一个重要因素就是火炸药粉尘爆炸压力过大，导致没有合适的研究手段和实验装置，进而制约了火炸药生产及相关技术领域的发展。

发明内容

本发明意在提供一种可视化方形管火炸药粉尘水雾抑爆实验装置，解决了目前没有合适的水雾抑爆实验装置的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种可视化方形管火炸药粉尘水雾抑爆实验装置，包括两侧开口的爆炸罐，所述爆炸罐的开口处均可拆卸连接有玻璃视窗，所述爆炸罐的顶部连通有进水管，所述进水管上设有位于爆炸罐内的水雾喷嘴，所述爆炸罐的底部设有喷粉机构，所述喷粉机构可向爆炸罐内喷射粉尘，所述爆炸罐的上侧穿设有圆台形状的泄压环，所述泄压环内设有爆破片，所述爆炸罐内靠近水雾喷嘴的侧壁上穿设有一端位于爆炸罐内的温度传感器、压力传感器和电极，所述爆炸罐的侧壁上还连通有抽真空管，所述抽真空管上安装有针型阀，所述针型阀与爆炸罐之间的抽真空管上还安装有负压表。

技术方案的原理及效果：将待测样品的粉末放入爆炸罐内，再利用抽真空管将爆炸罐内抽至真空，然后将电极接线点火，再开启喷粉机构，利用喷粉机构将爆炸罐内的待测样品粉末扬起，最后利用进水管和水雾喷嘴向爆炸罐内喷洒水雾，从而完成粉尘爆炸实验，利用温度传感器和压力传感器可实现实验数据的采集。

进一步的，所述喷粉机构包括储气罐和与储气罐连接的气泵，所述气泵上连接有与爆炸罐底部连通的主气管，所述爆炸罐的底部穿设有粉尘盘，所述粉尘盘的中心开设有与主气管连通的阶梯孔。

进一步的，所述阶梯孔内插接有喷粉伞帽，所述喷粉伞帽的下端采用阶梯形状，所述喷粉伞帽下侧的外表面开有多个气道，所述喷粉伞帽上部的正投影面积大于阶梯孔的面积。

进一步的，所述粉尘盘的顶部设有与阶梯孔相连接的圆弧形的凹面，所述凹面的周边与爆炸罐内壁相切，所述凹面采用抛光处理。

通过上述设置，可利用粉尘盘承接待测样品的粉末，同时利用储气罐和气泵将待测样品的粉末扬起；借助喷粉伞帽可有效的改变高压气体的方向，使得高压气体将粉尘盘内的待测样品粉末扬起，提高了扬尘的效果；而粉尘盘的凹面与爆炸罐内壁相切以及凹面的抛光处理均减少粉尘扬起的阻碍，可进一步提高扬尘的效果。

进一步的，所述主气管上连接有三通管，所述三通管的一端与气泵之间连接有气管支管，所述气管支管上设有止回阀和压力表，所述三通管的另一端连接有排水管，所述排水管的自由端设有废液收集箱，所述排水管上设有阀门。

通过上述设置，可通过关闭阀门来进行实验，并上实验后打开阀门来收集实验后产生的废液，从而有利于连续实验，并且避免了实验废物污染环境的问题。

与现有技术相比，本方案的有益效果：

1、本方案可实现水雾抑制粉尘爆炸的实验研究，利用玻璃视窗实现可视化观察，从而有利于了解粉尘爆炸的过程以及研究水雾抑爆的方法。

2、本方案可在实验过程中对相关实验数据的收集，从而有利于研究出水雾抑爆的合理参数，有利于提高实际操作的可行性。

附图说明

图1是本发明一种可视化方形管火炸药粉尘水雾抑爆实验装置的主视图；

图2是图1中A-A的剖视图；

图3是本实施例中爆炸罐的剖视图；

图4是本实施例中进水管螺纹处的结构示意图；

图5是本实施例中喷粉伞帽的结构图示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：爆炸罐1、玻璃视窗2、密封垫片3、密封板4、盖板5、进水管6、高压水罐7、氮气瓶8、橡胶垫片9、挡环10、限位槽11、定位螺母12、水雾喷嘴13、储气罐14、气泵15、主气管16、粉尘盘17、喷粉伞帽18、气道19、三通管22、止回阀21、压力表22、排水管23、废液收集箱24、泄压环25、温度传感器26、压力传感器27、电极28、抽真空管29、针型阀30、负压表31、不锈钢压片32。

实施例

如附图1和图3所示：一种可视化方形管火炸药粉尘水雾抑爆实验装置，包括前后两侧均带有开口的爆炸罐1，爆炸罐1的开口处均放置有玻璃视窗2，每块玻璃视窗2的前后两侧均抵紧有由硅胶制成的密封垫片3，借助密封垫片3可在实验时对玻璃视窗2受到的冲击波其缓冲卸力的作用，延长了玻璃视窗2的寿命，并且还能提高玻璃视窗2的与爆炸罐1之间的密封性。爆炸罐1的前后两侧壁上均螺纹连接有抵紧螺栓，抵紧螺栓上连接一端位于两个玻璃视窗2外的不锈钢压片32，借助不锈钢压片32可将密封垫片3抵紧在玻璃视窗2和爆炸罐1上。爆炸罐1采用矩形结构，爆炸罐1的上下两侧均设有密封板4，每块密封板4上均螺栓连接有盖板5。

爆炸罐1顶部的密封板4和盖板5的中心共同穿设有第一螺纹孔，第一螺纹孔内螺纹连接有进水管6，进水管6的顶部连接有位于爆炸罐1外的高压水罐7，高压水罐7的一侧连接有进气管，进气管上连接有氮气瓶8。如附图4所示，进水管6的中部设有与盖板5螺纹连接的螺纹，进水管6的中部还螺纹连接有橡胶垫片9和固定设置上垫片上方的挡环10，盖板5上开有与橡胶垫片9相配合的凹槽，挡板上方的螺纹上周向间隔开有四个竖直设置的限位槽11，挡板上方的螺纹上螺纹连接有定位螺母12。进水管6的下端安装有位于爆炸罐1内的水雾喷嘴13。

如附图2和图5所示，爆炸罐1的底部设有喷粉机构，喷粉机构可向爆炸罐1内喷射粉尘，喷粉机构包括位于爆炸罐1外的储气罐14和与储气罐14连接的气泵15，气泵15上连接有与爆炸罐1底部连通的主气管16，爆炸罐1的底部穿设有嵌合在爆炸罐1下侧的盖板5上的粉尘盘17，位于下侧的密封板4上开有与粉尘盘17中凹面顶部相切的通孔，粉尘盘17的中心开设有与主气管16、通孔均连通的阶梯孔，阶梯孔内插接有喷粉伞帽18，喷粉伞帽18的下端采用阶梯形状，喷粉伞帽18下侧的外表面开有多个气道19，喷粉伞帽18上部的正投影面积大于阶梯孔的面积，从而可使主气管16进入的气体全部作用在喷粉伞帽18上而将其折射分散。粉尘盘17的顶部设有与阶梯孔相连接的圆弧形的凹面，凹面的最低处位于阶梯孔顶部下方，凹面采用抛光处理。主气管16上连接有靠近爆炸罐1底部的三通管22，三通管22的一端与气泵15之间连接有气管支管，气管支管上设有止回阀21和压力表22，三通管22的另一端连接有排水管23，排水管23的自由端设有废液收集箱24，排水管23上设有阀门。

爆炸罐1的上侧穿设有圆台形状的泄压环25，泄压环25安装有爆破片，利用爆破片可防止爆炸罐1或玻璃视窗2在实验过程中出现压力过大而炸裂的问题，延长了本装置的使用寿命；爆炸罐1内靠近水雾喷嘴13的侧壁上穿设有一端位于爆炸罐1内的温度传感器26、压力传感器27和两个对称设置的电极28，温度传感器26、压力传感器27和每个电极28上均包覆有与爆炸罐1螺纹连接的安装座，爆炸罐1的侧壁上还连通有抽真空管29，抽真空管29上安装有针型阀30，针型阀30与爆炸罐1之间的抽真空管29上还安装有负压表31。

本实验装置实验方法包括如下步骤：

S1、在进行爆炸实验前将设置有温度传感器26、压力传感器27和电极28的安装座分别拧入相应的位置，并在安装座的螺纹上缠绕生胶带，从而保持安装座处的密封性；

S2、将爆炸罐1下侧的盖板5打开，将待测样品的粉末分入粉尘盘17的凹面内；

S3、在爆炸罐1下侧的密封板4与盖板5之间放入3mm的橡胶垫片9，再将该处密封板4与盖板5之间的螺栓拧紧密封，使其密闭性良好；

S4、将两个电机之间连线并连接点火器；

S5、打开针型阀30并在抽真空管29上接入真空泵，利用真空泵将爆炸罐1内抽至真空，使其内的压强为-0.08MPa；

S6、关闭针型阀30和阀门，并开启氮气瓶8、高压水罐7、气泵15、储气罐14和点火器，从而实现了待测样品的水雾粉尘抑爆实验，通过温度传感器26和压力传感器27可实时收集实验过程中产生的相关数据，同时利用玻璃视窗2可使研究人员清楚的完成和记录实验过程的产生的相应形象，并可利用摄像机进行录像记录分析。

待实验完成后，可打开阀门并关闭气泵15、储气罐14和点火器，从而可使实验过程中产生的废水进入废液收集箱24中进行收集，而此时保持氮气瓶8和高压水罐7开启可提供废液回收的效率，同时还可以对玻璃视窗2进行清洗。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。