Способ исследования взрывного горения порошка металла и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01N25/52 

Изобретение относится к области техники безопасности металлургического производства и может быть использовано для исследования характе ристик взрывоопасности металлических порошков. Известна.установка для исследования характеристик взрьшоопасности аэровзвесей порошков горючих материалов, представлягошая из себя реакционную камеру с устройствами для создания аэровзвеси исследуемог материала и его воспламенения 1. Известен способ исследования взрьшного горения порошка металла путем инициирования горения и регистрации характеристик процесса, и устройство для его осуществления, содержащее узел инициирования горения и реакционную камеру, разделенные между собой мембраной 2. Указанные способ и устройство выбраны в качестве прототипа. Однако такие исследования взрывного горения порошка металла недостаточно приближены к практически условиям возникновения вторичных пылевых взрывов (первичный импульс Ъоагдается путем воспламенения горючей газовой смеси) , связанных с пер ходом во взвешенное состояние и взрывным горением осевшего металлического порошка. При этом инициатором таких взрывов обычно являются взрывы образовавшихся (как правило в ограниченных объемах) в ходе технологического процесса взрывоопасных аэровзвесёй того же порошка, которые по своим параметрам существенно отличаются от взрывов газов (время развития процесса, давление, развиваемое при взрыве и т.д.) и поэтому, результаты исследований носят лишь приближенный характер. При. помощи известного способа и устройства можно исследовать лишь параметры, характеризующие возникновение начального очага горения и нельзя изучать процесс перехода горения во взрыв и скорость распространения взрывного горения над слоем металлического порошка. Целью изобретения является приближение условий исследования к практическим и изучение процессов перехода горения во взрыв (динамику процесса) и скорости распространения взрывного горения над слоем исследуемого порошка. Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу инициирование осуществляют локальны воспламенением аэровзвеси порошка металла вблизи навески порошка мета ла, расположенного равномерным слоем по длине реакционной камеры и что в предлагаемом устройстве узел инициирования горения представляет собой установленную вертикально трубчатую камеру, снабженную распылителем, и воспламенителем порошка металла, расположенными-в разных концах трубчатой камеры. На чертеже представлен общий вид устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство состоит из трубчатой камеры 1 с приваренным к ней соединительным патрубком 2 и фланцем 3 и реакционной.камеры 4, соединенных между собой через мембрану 5 болтами б . В состав вертикальной камеры 1 входит труба 7 со смотровыми окна ми, 8, распылитель 9 и воспламенител 10, синхронизированные между собой. Реакционная камера 4 монтируется из двух металлических пластин 11с приваренными к ним фланцами 12, меж ду которыми с помощью болтов 13 закреплены плексигласовые полосы 14 подбором высоты которых можно изменять высоту реакционной камеры. Торец камеры 4 закрыт крышкой 15. Устройство работает следующим об разом. Одну навеску исследуемого металлического порошка в виде равномерно го слоя распределяют по всей длине реакционАой камеры 4, а .вторую поме щают в распылитель 9, где она под действием сжатого воздуха при сраба тывании электромагнитного клапана данного устройства переходит во взвесь и воспламеняется от воспламенителя 10. При развитии процесса горения происходит нарастание давле ния, под действием которого прорывается мембрана 5. Горячие продукты взрыва истекают в реакционную камер 4 и способствуют переходу во взвесь и воспламенению слоя порошка, нахо дящегося в этой камере. При этом наблюдают за динамикой горения, измеряя скорости распространения пламейи в вертикально установленной трубчатой камере 1 и над слоем исследуемого порошка,расположенного в реакционной камере 4 с помощью высокоскоростной киносъемки. Данный способ исследования и устройство для его осуществления позволяют определить условия возникновения взрывов, связанных с переходо во взвешенное состояние и взрывным горением.осевшей металлической и др гой пыли, так как исследования, про веденные непроизводственных условия показали, что взрывоопасные концентрации образуются, как правило, в ограниченных объемах. Между тем во взрывной процесс зачастую вовлекается большое количество мелкодисперсного горючего материала. Установка позволяет моделировать реальные условия возникновения и развития взрывов, (например, возможность распространения взрывов над слоем осевшей пыли в воздухопроводах вентиляционных систем при локальном воспламенении взрывоопасной смеси вблизи вентилятора) . Полученные результаты могут быть использованы для оценки взрывоопасности производства, классификации помещений и производств по пожа ровзрывоопасности, Данные о временных характеристиках и скорости распространения переходных процессов необходимы для конструирования различных взрывозащитных устройств (в частности, для определения их оптимальных характеристик и места расположения по отношению к возможному очагу воспламенения). Кроме того, установка позволяет оценить эффективность ряда других мероприятий пожаровзрывобезопасности (использование защитной атмосферы и инертной пыли для подавления взрыва, использование пылеподавляющих добавок для 11редотвра щения перехода порошка во взвешенное состояние и т.п.). Разработанное устройство было опробовано для определения возможности и скорости распространения взрывного горения над слоем порошка мелкодисперсного взрывоопасного материала (сплав магния с силюминием) . Проведенные исследования показали возможность возникновения над слоем порошка быстропротекающих процессов, скорость которых достигала несколь.си:: сотен метров в секунду, и выявили способность горения к самоускорению в определенных условиях. Таким образом, показана реальная возможность моделирования в лабораторных условиях процессов, определяющих взривоопасность ряда отраслей производств, связанных с приготовлением, использованием металлических порошков или их образованием в процессе механической обработки металлов. Такое моделирование обеспечивает решение перечисленных выше технических задач обеспечения производственной безопасности. изобретения 1. Способ исследования взрывного горения порошка металла путем инициирования горения и регистрации характеристик процесса, о т л и ч а rota и и с я тем, что, с целью проведения 15сследования в условиях, приближенных к реальным условиям возникновения взрывов порошков металлов, и изучения перехода процесса горения во взрыв и скорости распространения взрывного горения, инициирование осуществляют локсшьным воспламенением аэровзвеси пороижа металла, расположенного равномерньо слоем по длине реакционной камеры.

2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее узел инициирования горения и реакционную хамеру, разделенные мембраной, о тСжать/и баздух

2 J

лич-аюшеес я тем, что узел инициирований горения представляет собой установленную вертикально трубчатую камеру,снабженную распылителем и восш1аменит1влем порошка металла,расположенными и разных концах трубчатой камеры.

Источники информации, принятые во, внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 342524,.кл.С 01 N 33/22,.1971.

2.Труды ВНИИАМЭП, 1974, 187, с,85-89 (прототип).

12

15

V

7 10

&8